JP3610872B2

JP3610872B2 - Idle rotation speed control device for hybrid vehicle

Info

Publication number: JP3610872B2
Application number: JP2000110409A
Authority: JP
Inventors: 三朗冨川
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2000-04-12
Filing date: 2000-04-12
Publication date: 2005-01-19
Anticipated expiration: 2020-04-12
Also published as: JP2001295683A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はハイブリッド車両のアイドル回転速度制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
原動機として内燃機関（エンジン）と電動機（モータ）とを併有し、いずれか一方または双方の駆動力により走行するようにしたハイブリッド車両が知られている（特開平８−１８２１１０号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ハイブリッド車両では、アイドル時のエンジントルクの変動に伴う振動を抑制するためエンジンと連れ回るモータを用いて制振制御を行うことが考えられる。すなわち、図３の左半分に示したように、周期的に変動するエンジントルクに対して位相がちょうど逆のモータトルクを発生させ、このモータトルクでエンジントルクの変動を相殺させる。
【０００４】
しかしながら、エンジントルク変動の１周期当たりあるいは所定期間当たりのモータ平均トルクが正の値になるときにはモータの電源としての強電バッテリから放電が行われてしまう。この強電バッテリの電力消費によってバッテリ充電量（ＳＯＣ）が最低充電量を下回るときには、モータを用いての制振制御を中止してエンジン回転速度を高め、強電バッテリに対して強制充電を行わせる必要があり、モータを用いての制振制御を行う機会が限られたものとなる。
【０００５】
また、モータ平均トルクがゼロであるときに制振効果が最大となることを実験により確認しているので、モータ平均トルクがゼロでないときにはそのぶん制振効果がそがれる。
【０００６】
そこで本発明では、モータを用いての制振制御中のモータ平均トルクが正の値のときモータ平均トルクがゼロとなるようにエンジントルクが増える側に制御することにより、モータ平均トルクがゼロとなる状態での制振制御を可能とし、これによってアイドル時にモータを用いて最大限に制振を行いつつ強電バッテリの電力消費を抑制することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、図１１に示すように、エンジン５１と、エンジンと連れ回るモータ５２と、このモータ５２の電源となる強電バッテリ５３と、アイドル時にエンジントルクの変動をうち消す向きに前記モータ５２により回転速度制御を行う手段５４とを備えるハイブリッド車両のアイドル回転速度制御装置において、前記モータ５２による回転速度制御中のモータ平均トルクが正の値のときモータ平均トルクがゼロとなるようにエンジントルクが増える側に制御する手段５５を備え、前記エンジントルクが増える側に制御したときのアイドル空気量をエンジンの停止後も記憶する。
【０００９】
第２の発明は、図１１に示すように、エンジン５１と、エンジンと連れ回るモータ５２と、このモータ５２の電源となる強電バッテリ５３と、アイドル時にエンジントルクの変動をうち消す向きに前記モータ５２により回転速度制御を行う手段５４とを備えるハイブリッド車両のアイドル回転速度制御装置において、前記モータ５２による回転速度制御中のモータ平均トルクが正の値のときモータ平均トルクがゼロとなるようにエンジントルクが増える側に制御する手段５５を備え、前記エンジントルクが増える側に制御する手段が、スロットル制御装置と、このスロットル制御装置に指示してスロットルバルブ開度が増加する側に制御する手段とからなり、前記スロットルバルブ開度が増加する側に制御したときのスロットルバルブ開度をエンジンの停止後も記憶する。
【００１１】
第３の発明では、第１の発明において前記アイドル空気量が、前記正の値のモータ平均トルクに応じた追加アイドル空気量とベースアイドル空気量との和である。
【００１２】
第４の発明では、第３の発明において前記ベースアイドル空気量が、目標アイドル回転速度が得られるように予め設定した値である。
【００１３】
第５の発明では、第３の発明において前記ベースアイドル空気量が、工場出荷時に前記モータがトルクを発生しないようにした状態で目標アイドル回転速度が得られるように学習された値である。
【００１４】
【発明の効果】
第１、第２の発明によれば、モータ平均トルクがゼロとなる状態でモータによる回転速度制御を行うことが可能となり、これによってアイドル時にモータによる回転速度制御で最大限に制振を行うことができ、かつ強電バッテリの消費電力をも抑えることができる。
【００１５】
第３、第４の発明によれば、モータ平均トルクの大小に関係なくモータ平均トルクを精度よくゼロとすることができる。
【００１６】
第５の発明によれば、工場出荷時のベースアイドル空気量の学習に際してモータによる回転速度制御を停止するので、工場出荷時のベースアイドル空気量の学習時にもモータによる回転速度制御を行うことによる誤学習を防止できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１、図２にハイブリッド車両の構成例を示す。これらはいずれも走行条件に応じてエンジンまたはモータのいずれか一方または双方の動力を用いて走行するパラレル方式のハイブリッド車両である。
【００１８】
図１において、太い実線は機械力の伝達経路を示し、太い破線は電力線を示す。また、細い線は制御線を示し、二重線は油圧系統を示す。この車両のパワートレインは、モータ１、エンジン２、クラッチ３、モータ４、無段変速機５、減速装置６、差動装置７および駆動輪８から構成される。モータ１の出力軸、エンジン２の出力軸およびクラッチ３の入力軸は互いに連結されており、また、クラッチ３の出力軸、モータ４の出力軸および無段変速機５の入力軸は互いに連結されている。
【００１９】
クラッチ３締結時はエンジン２とモータ４が車両の推進源となり、クラッチ３解放時はモータ４のみが車両の推進源となる。エンジン２またはモータ４の駆動力は、無段変速機５、減速装置６および差動装置７を介して駆動輪８へと伝達される。無段変速機５には油圧装置９から圧油が供給され、ベルトのクランプと潤滑がなされる。油圧装置９のオイルポンプ（図示せず）はモータ１０により駆動される。
【００２０】
モータ１は主としてエンジン始動と発電に用いられ、モータ４は主として車両の推進（力行）と制御に用いられる。また、モータ１０は油圧装置９のオイルポンプ駆動用である。また、クラッチ３締結時に、モータ１を車両の推進と制動に用いることもでき、モータ４をエンジンの始動や発電に用いることもできる。クラッチ３はパウダークラッチであり、伝達トルクを調節することができる。無段変速機５はベルト式やトロイダル式などの無段変速機であり、変速比を無段階に調節することができる。
【００２１】
モータ１、４、１０はそれぞれ、インバータ１１、１２、１３により駆動される。なお、モータ１、４、１０に直流電動モータを用いる場合には、インバータの代わりにＤＣ／ＤＣコンバータを用いる。インバータ１１、１２、１３は共通のＤＣリンク１４を介して強電バッテリ（４２Ｖバッテリ）１５に接続されており、強電バッテリ１５の直流充電電力を交流電力に変換してモータ１、４、１０へ供給するとともに、モータ１、４の交流発電電力を直流電力に変換して強電バッテリ１５を充電する。なお、インバータ１１〜１３は互いにＤＣリンク１４を介して接続されているので、回生運転中のモータにより発電された電力を強電バッテリ１５を介さずに直接、力行運転中のモータへ供給することができる。強電バッテリ１５には、リチウム・イオン電池、ニッケル・水素電池、鉛電池などの各種電池や、電機二重層キャパシターいわゆるパワーキャパシターが適用される。
【００２２】
１６はコントローラであり、マイクロコンピュータとその周辺部品や各種アクチュエータなどを備え、クラッチ３の伝達トルク、モータ１、４、１０の回転速度や出力トルク、無段変速機５の変速比、エンジン２の燃料噴射量・噴射時期、点火時期などを制御する。
【００２３】
コントローラ１６には、図２に示すように、キースイッチ２０、セレクトレバースイッチ２１、アクセルペダルセンサ２２、ブレーキスイッチ２３、車速センサ２４、バッテリ温度センサ２５、バッテリＳＯＣ検出装置２６、エンジン回転速度センサ２７、スロットル開度センサ２８が接続される。キースイッチ２０は、車両のキーがＯＮ位置またはＳＴＡＲＴ位置に設定されると閉路する（以下、スイッチの閉路をＯＮ、開路をＯＦＦと呼ぶ）。セレクトレバースイッチ２１は、パーキングＰ、ニュートラルＮ、リバースＲおよびドライブＤのいずれかのレンジに切換えるセレクトレバー（図示せず）の設定位置に応じて、Ｐ、Ｎ、Ｒ、ＤのいずれかのスイッチがＯＮとなる。
【００２４】
アクセルペダルセンサ２２はアクセルペダルの踏み込み量を検出し、ブレーキスイッチ２３はブレーキペダルの踏み込み量（このときスイッチＯＮ）を検出する。車速センサ２４は車両の走行速度を検出し、バッテリ温度センサ２５は強電バッテリ１５の温度を検出する。また、バッテリＳＯＣ検出装置２６は強電バッテリ１５の実容量の代表値であるＳＯＣ（ＳｔａｔｅＯｆＣｈａｒｇｅ）を検出する。さらに、エンジン回転速度センサ２７はエンジン２の回転速度を検出し、スロットル開度センサ２８はエンジン２のスロットルバルブ開度を検出する。
【００２５】
コントローラ１６にはまた、エンジン２の燃料噴射装置４１、点火装置４２、可変動弁装置４３、電子制御のスロットル制御装置（直流モータをスロットルアクチュエータとしてバタフライ状のスロットルバルブを駆動する）４４などが接続される。コントローラ１６は、理論空燃比やそれよりもリーンな空燃比を目標として所定の目標トルクが得られるようにスロットル制御装置４４と燃料噴射装置４１を制御してスロットルバルブ開度とエンジン２への燃料供給量を調整するとともに、点火装置４２を駆動してエンジン２の点火時期制御を行う。また、コントローラ１６は可変動弁装置４３を制御してエンジン２の吸・排気弁の作動状態を調節する。なお、コントローラ１６には低圧の補助バッテリ（１２Ｖバッテリ）３３から電源が供給される。
【００２６】
コントローラ１６ではまた、アイドル時のエンジントルクの変動に伴う振動を抑制するため、エンジントルクに対して位相がちょうど逆のモータトルクを発生させ、このモータトルクでエンジントルクの周期的変動を相殺させるようにモータ１の回転速度制御を行う（図３参照）。モータ１を用いてのこの回転速度制御の方法そのものは公知であるため詳述しない。
【００２７】
この場合にモータ平均トルクが正の値になるときには強電バッテリ１５の電力を消費することになるので、これを避けるため、コントローラ１６ではモータ１の回転速度制御中のモータ平均トルクが正の値のとき、モータ平均トルクがゼロとなるようにエンジントルクが増える側（たとえば吸入空気量が増える側）に制御する。この場合、吸入空気量はスロットルバルブ開度に応じて変化するので、スロットルバルブ開度を増加させることによってエンジンの吸入空気量を増やす。
【００２８】
コントローラ１６で実行されるこの制御の内容を図４のフローチャートを用いて説明する。
【００２９】
図４はアイドル時のスロットルバルブ目標開度を演算するためのもので、一定時間毎（たとえば１０ｍｓ毎）に実行する。
【００３０】
ステップ１ではアイドル回転速度のフィードバック制御条件が成立しているかどうかをみる。フィードバック制御条件は次の２つの条件が成立しているときで、どちらか一つでも解除されるとフィードバック制御条件の不成立となり、フィードバック制御が停止される。
【００３１】
▲１▼スロットルバルブ開度がアイドル位置にあること。
【００３２】
▲２▼車速が所定値以下またはセレクトレバーがニュートラル位置にあること。
【００３３】
フィードバック制御条件が成立しているときにはステップ２に進み、追加アイドル空気量の学習が終了しているかどうかをフラグ（ステップ１１で後述する追加アイドル空気量学習済フラグ）でみる。追加アイドル空気量の学習が済んでいないときには（追加アイドル空気量学習済フラグ＝０）、ステップ３以降に進んで追加アイドル空気量の学習を行う。詳細にはまずステップ３でモータ１電流値をサンプリングする。ただし、アイドル時にはモータ１による制振のための回転速度制御が行われているものとして説明する。したがって、ここでのモータ１電流値は、制振のための回転速度制御中のモータ１電流値である。
【００３４】
モータ１電流値のサンプル数が所定値たまるまではステップ５、６、７に進む。すなわち、ステップ５でベースアイドル空気量を目標アイドル空気量とする。ベースアイドル空気量は目標アイドル回転速度ＮＳＥＴが得られるように予め設定される値である。目標アイドル回転速度ＮＳＥＴは、水温、エアコンディショナ、ギヤ位置などにより変わる値であるため、ベースアイドル空気量も水温、エアコンディショナ、ギヤ位置などにより変化する。ここでは簡単のためＮＳＥＴが一定値の場合で説明すると、このときベースアイドル空気量は固定値となる。
【００３５】
ステップ６、７ではこの目標アイドル空気量から図５を内容とするテーブルを検索した値をスロットルバルブ目標開口面積として算出し、さらにこの目標開口面積から図６を内容とするテーブルを検索した値をスロットルバルブ目標開度として算出する。
【００３６】
このようにして算出されたスロットルバルブ目標開度は直流モータ（スロットルアクチュエータ）への指令信号に変換されて出力される。そして、スロットル開度センサ２８により検出される実際のスロットルバルブ開度が目標開度と一致していなければ、一致するようにフィードバック制御される。
【００３７】
一方、モータ１電流値のサンプル数が所定数たまったときにはステップ８〜１２に進む。すなわち、ステップ８で所定数のモータ１電流値（サンプル値）を用いてモータ１平均トルクを算出する。モータ１平均トルクの算出方法は公知であるため、説明は省略する。
【００３８】
ステップ９ではこのモータ１平均トルクから図７を内容とするテーブルを検索した値を追加アイドル空気量として算出し、この値をステップ１０においてコントローラ１６内のメモリ（ＲＡＭ）に保存する。これで追加アイドル空気量の学習を終了するのでステップ１１で追加アイドル空気量学習済フラグを０から１に切換える。
【００３９】
上記の追加アイドル空気量は、制振のための回転速度制御中のモータ１平均トルク分（ただしモータ平均トルクは正の値）をエンジンのほうで追加して発生させるための空気量である。ステップ１２ではこの追加アイドル空気量をベースアイドル空気量に加算した値を目標アイドル空気量として算出したあと、ステップ６、７の処理を実行する。
【００４０】
なお、図７に示したようにモータ１平均トルクが負の値のとき追加アイドル空気量を負の値で与えている。これは次の理由による。モータ１平均トルクが負の値のときには強電バッテリ１５に対して過充電が行われ、強電バッテリの劣化を早めてしまうので、これを避けようとしてモータを用いての制振制御を中止したのでは、制振制御を行う機会が限られたものとなる。そこで、モータ１平均トルクが負の値のときにもモータ１平均トルクをゼロにするため、モータ平均トルクが正の値のときとは逆に、追加アイドル空気量に負の値を与えてエンジントルクが減る側に制御するようにしたものである（図１０参照）。これによって強電バッテリ１５の劣化を防ぐことができ、かつ制振制御を行う機会を制限することもない。
【００４１】
追加アイドル空気量学習済フラグ＝１となった後もフィードバック制御条件が成立していれば、次回よりステップ２からステップ１３、１４に進むことになり、上記のメモリより読み出した追加アイドル空気量をベースアイドル空気量に加算して目標アイドル空気量を算出し、ステップ６、７ではこの目標アイドル空気量が流れるようにスロットルバルブ開度を制御する。
【００４２】
その後にエンジン２が停止されたとき、メモリに保存していた追加アイドル空気量をその値が消失しないようにＥＥＰＲＯＭに移す。
【００４３】
ここで、本実施形態の作用を図３を参照して説明すると、同図の右半分が本実施形態の場合である。本実施形態によれば、アイドル時に制振のためモータ１により回転速度制御を行った場合に、モータ１平均トルクが正の値であるときにはアイドル空気量を増すことによりその正の値のモータ１平均トルクの分だけエンジンのほうで余分に発生させるようにしたので、モータ１平均トルクがゼロとなる状態でのモータ１による回転速度制御を行うことが可能となり、これによってアイドル時にモータ１による回転速度制御で最大限に制振を行いつつ強電バッテリ１５の消費電力を抑えることができる。
【００４４】
なお、アイドル回転速度はエンジントルクとモータトルクの合計で定まるので、モータ平均トルクの分だけエンジンのほうで余分に発生させたからといって、アイドル回転速度が変化することはない。
【００４５】
さて、電子制御のスロットル装置を備えるエンジンではスロットルバルブの取り付け誤差などに起因して目標アイドル回転速度が得られないことを防止するため、工場からの出荷時に車両毎にスロットルバルブ開度を調整して目標アイドル回転速度が得られるようにしたあと、このときの空気量（つまりベースアイドル空気量）を学習するのであるが、この場合にも制振のためモータ１による回転速度制御が行われたのではモータ平均トルクがゼロでない値をもつ場合に誤学習が生じる。これは、ベースアイドル空気量はそもそもエンジン単体に対しての値であるはずのところ、モータの作動中はエンジントルクとモータトルクの合計でアイドル回転速度が定まるため、モータトルクの分が誤差として生じてくるためである。たとえばスロットルバルブ開度が同じでも、モータ平均トルクが正の値のときにはその分だけアイドル回転速度が上昇してしまい、この逆にモータ平均トルクが負の値のときにはその分だけアイドル回転速度が下降する。
【００４６】
そこで、工場出荷時のベースアイドル空気量の学習に際してはモータ１による回転速度制御を停止する。
【００４７】
コントローラ１６で実行されるこの制御内容を図８を参照して詳述すると、ステップ２１ではベースアイドル空気量を学習する旨の指示を受信したかどうかをみる。学習の指示は診断用ツールあるいはこれと類似のハンドツール（図示しない）により実行される。すなわち、コントローラ１６と通信可能なハンドツールをコントローラ１６に接続し、そのハンドツールを操作してコントローラ１６に対しベースアイドル空気量の学習を指示する。
【００４８】
学習指示を受信したときにはステップ２２でモータ１による回転速度制御を停止するためモータ１トルクをゼロにする。
【００４９】
ステップ２３ではベースアイドル空気量を学習済みかどうかをフラグ（後述するステップ３５のベースアイドル空気量学習済フラグ）よりみる。まだベースアイドル空気量を学習していなければ（ベースアイドル空気量学習済フラグ＝０）、ステップ２４に進みアイドル回転速度のフィードバック制御条件であるかどうかみる。フィードバック制御条件でなければ、ステップ３６に進んでスロットルバルブ目標開度を前回と同じに維持する（スロットルバルブ目標開度の前回値であるｔＴＶＯｚをそのままスロットルバルブ目標開度の今回値であるｔＴＶＯに移す）。なお、スロットルバルブ目標開度の初期値には所定の固定値が入っている。
【００５０】
フィードバック制御条件になると、ステップ２５に進み回転速度センサ２７より検出される実エンジン回転速度Ｎｅを読み込み、これと目標アイドル回転速度ＮＳＥＴとの偏差の絶対値と許容値εをステップ２６で比較する。ここではＮｅがＮＳＥＴより許容値を超えて外れている場合で説明すると、このときステップ２７に進み、ＮＳＥＴとＮｅを比較する。ＮｅがＮＳＥＴより低いときにはＮｅをＮＳＥＴへと高めるためステップ２８でスロットルバルブ目標開度ｔＴＶＯを一定値ΔＴＶＯだけ増す。このスロットルバルブ開度の増加で吸入空気量が増し、エンジン回転速度が上昇する。それでもまだ許容値εを外れていればステップ２８の処理を繰り返す。この結果、やがてＮｅがＮＳＥＴを中心とする許容値εのうちに落ち着く。
【００５１】
ＮｅがＮＳＥＴより高いときも同様であり、ＮｅをＮＳＥＴへと下げるためステップ２９でスロットルバルブ目標開度ｔＴＶＯを一定値ΔＴＶＯだけ減らす。このスロットルバルブ開度の減少で吸入空気量が減り、エンジン回転速度が低下する。それでもまだ許容値εを外れていればステップ２９の処理を繰り返す。この結果、やがてＮｅがＮＳＥＴを中心とする許容値εのうちに落ち着く。
【００５２】
このようにしてＮｅがＮＳＥＴを中心とする許容値εのうちに落ち着くと、ステップ３０に進み、スロットルバルブ目標開度を前回と同じに維持する。そして、ステップ３１、３２ではそのときのスロットルバルブ目標開度より図６を内容とするテーブルを検索することによりスロットルバルブ開口面積を算出し、この開口面積からさらに図５を内容とするテーブルを検索することによりアイドル空気量を算出する。そして、ステップ３３、３４ではこのアイドル空気量をベースアイドル空気量に入れ、このベースアイドル空気量をコントローラ１６内のメモリ（ＲＡＭ）に格納する。これで、ベースアイドル空気量の学習が終了するのでステップ３５でベースアイドル空気量学習済フラグを０から１に切換える。
【００５３】
このベースアイドル空気量学習済フラグ＝１により次回からステップ２３よりステップ３６に進み、スロットルバルブ目標開度を前回と同じに維持する。
【００５４】
このようにして工場出荷時のベースアイドル空気量の学習が終了すると、上記のハンドツールによりベースアイドル空気量の学習をキャンセルする指示を出した後、ハンドツールをコントローラ１６から外す。
【００５５】
その後にエンジン２が停止されたとき、メモリ（ＲＡＭ）に保存していたベースアイドル空気量をその値が消失しないようにＥＥＰＲＯＭに移す。
【００５６】
このように第２実施形態によれば、工場出荷時のベースアイドル空気量の学習に際してモータ１による回転速度制御を停止するので、工場出荷時のベースアイドル空気量の学習時にもモータ１による回転速度制御を行うことによる誤学習を防止できる。
【００５７】
実施形態ではモータ平均トルクが正の値のときモータ平均トルクがゼロとなるように追加アイドル空気量を算出し、エンジン停止時にこの追加アイドル空気量をその値が消失しないようにＥＥＰＲＯＭに移す場合で説明したが、モータ平均トルクが正の値のときモータ平均トルクがゼロとなるようにエンジントルクが増える側に制御したときのスロットルバルブ開度を、エンジン停止時にその値が消失しないようにＥＥＰＲＯＭに移してもかまわない。
【００５８】
実施形態では、制振のためのモータによる回転速度制御時のトルク波形がサインカーブ近似である場合で説明したが（図３参照）、これに限定されるものでなく、図９に示したように矩形波のトルク波形となるものであってもよいし、さらにチョッパ駆動やＰＷＭ駆動によりモータ回転速度制御を行うものであってもよい。要は、周期的に変動するエンジントルクに対して位相が逆であってエンジントルクの変動を相殺させるようにモータトルクを発生させるものであればかまわない。
【００５９】
実施形態では電子制御のスロットル制御装置を備える場合で説明したが、アクセルペダルと連動するスロットルバルブをバイパスする通路に、コンロトーラにより制御される補助空気制御弁を備えるものに対しても本発明を適用できる。
【００６０】
実施形態ではアイドル時で説明したが、アイドル時に限定されるものでなく、アイドル時に近い低負荷状態である限り同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用可能なハイブリッド車両の構成例を示す概略構成図。
【図２】コントローラのブロック図。
【図３】モータ平均トルクが正の値のときの第１実施形態の作用を示す波形図。
【図４】コントローラが行う制御動作を示すフローチャート。
【図５】アイドル空気量とスロットルバルブ開口面積の関係を示す特性図。
【図６】スロットルバルブ開口面積とスロットルバルブ開度の関係を示す特性図。
【図７】モータ平均トルクと追加アイドル空気量の関係を示す特性図。
【図８】第２実施形態のコントローラが行う制御動作を示すフローチャート。
【図９】第３実施形態の作用を示す波形図。
【図１０】モータ平均トルクが負の値のときの第１実施形態の作用を示す波形図。
【図１１】第１の発明のクレーム対応図。
【符号の説明】
１モータ（エンジンと連れ回るモータ）
２エンジン
１５強電バッテリ
１６コントローラ
２７回転速度センサ
４４スロットル制御装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an idle speed control device for a hybrid vehicle.
[0002]
[Prior art]
There is known a hybrid vehicle that has both an internal combustion engine (engine) and an electric motor (motor) as a prime mover, and is driven by one or both driving forces (see Japanese Patent Laid-Open No. 8-182110).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in a hybrid vehicle, in order to suppress the vibration accompanying the fluctuation | variation of the engine torque at the time of idling, it is possible to perform vibration suppression control using the motor which rotates with an engine. That is, as shown in the left half of FIG. 3, a motor torque whose phase is exactly opposite to the periodically varying engine torque is generated, and the fluctuation of the engine torque is offset by this motor torque.
[0004]
However, when the motor average torque per cycle of engine torque fluctuation or a predetermined period becomes a positive value, the high-power battery serving as the motor power source is discharged. When the battery charge (SOC) falls below the minimum charge due to the power consumption of the high-power battery, it is necessary to stop the vibration suppression control using the motor to increase the engine rotation speed and to force the high-power battery to be charged. Therefore, the opportunity to perform vibration suppression control using a motor is limited.
[0005]
Further, since it has been confirmed by experiments that the vibration damping effect is maximized when the motor average torque is zero, the vibration damping effect is likely to be reversed when the motor average torque is not zero.
[0006]
Therefore, in the present invention, when the motor average torque during vibration suppression control using the motor is a positive value, the motor average torque is reduced to zero by controlling the engine torque to increase so that the motor average torque becomes zero. It is an object of the present invention to enable vibration suppression control in a state where the high-power battery is controlled while maximizing vibration control using a motor during idling.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
As shown in FIG. 11, the first invention includes an engine 51, a motor 52 that rotates with the engine, a high-power battery 53 that serves as a power source for the motor 52, and the motor in such a direction as to eliminate fluctuations in engine torque during idling. In the idling rotational speed control device for a hybrid vehicle comprising means 54 for performing rotational speed control by means of 52, the engine average torque becomes zero when the motor average torque during rotational speed control by the motor 52 is a positive value. Means 55 for controlling the torque increase side are provided , and the amount of idle air when the engine torque is increased is stored even after the engine is stopped.
[0009]
The second inventions, as shown in FIG. 11 above, the engine 51, a motor 52 rotated together with the engine, and the high voltage battery 53 as a power source of the motor 52, in the direction counteract variations in engine torque during idle In an idle rotation speed control device for a hybrid vehicle comprising means 54 for controlling the rotation speed by the motor 52, the motor average torque becomes zero when the motor average torque during the rotation speed control by the motor 52 is a positive value. A means 55 for controlling the engine torque to be increased is provided. The means for controlling the engine torque to be increased is a throttle control device and a means for controlling the throttle valve opening to increase the throttle valve opening. Ri Do from a, the throttle valve opening when the throttle valve opening is controlled on the side of increasing After stopping of the engine it is also stored.
[0011]
In a third invention, in the first invention, the idle air amount is a sum of an additional idle air amount and a base idle air amount corresponding to the positive motor average torque.
[0012]
In a fourth invention, in the third invention, the base idle air amount is a value set in advance so as to obtain a target idle rotation speed.
[0013]
According to a fifth aspect , in the third aspect , the base idle air amount is a value learned so as to obtain a target idle rotation speed in a state where the motor does not generate torque at the time of factory shipment.
[0014]
【The invention's effect】
According to the first and second inventions, it is possible to perform the rotational speed control by the motor in a state where the average motor torque becomes zero, and thereby, the vibration is controlled to the maximum by the rotational speed control by the motor during idling. And the power consumption of the high-power battery can be suppressed.
[0015]
According to the third and fourth aspects of the invention, the motor average torque can be accurately zero regardless of the magnitude of the motor average torque.
[0016]
According to the fifth aspect of the invention, since the rotational speed control by the motor is stopped when learning the base idle air amount at the time of factory shipment, the rotational speed control by the motor is also performed at the time of learning the base idle air amount at the time of factory shipment. Incorrect learning can be prevented.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 and FIG. 2 show a configuration example of a hybrid vehicle. Each of these is a parallel hybrid vehicle that travels using the power of either one or both of the engine and the motor according to traveling conditions.
[0018]
In FIG. 1, a thick solid line indicates a transmission path of mechanical force, and a thick broken line indicates a power line. A thin line indicates a control line, and a double line indicates a hydraulic system. The power train of the vehicle includes a motor 1, an engine 2, a clutch 3, a motor 4, a continuously variable transmission 5, a speed reducer 6, a differential device 7, and drive wheels 8. The output shaft of the motor 1, the output shaft of the engine 2, and the input shaft of the clutch 3 are connected to each other, and the output shaft of the clutch 3, the output shaft of the motor 4 and the input shaft of the continuously variable transmission 5 are connected to each other. ing.
[0019]
When the clutch 3 is engaged, the engine 2 and the motor 4 serve as a vehicle propulsion source, and when the clutch 3 is released, only the motor 4 serves as a vehicle propulsion source. The driving force of the engine 2 or the motor 4 is transmitted to the drive wheels 8 through the continuously variable transmission 5, the speed reducer 6, and the differential device 7. The continuously variable transmission 5 is supplied with pressure oil from the hydraulic device 9, and the belt is clamped and lubricated. An oil pump (not shown) of the hydraulic device 9 is driven by a motor 10.
[0020]
The motor 1 is mainly used for engine starting and power generation, and the motor 4 is mainly used for vehicle propulsion (power running) and control. The motor 10 is for driving an oil pump of the hydraulic device 9. Further, when the clutch 3 is engaged, the motor 1 can be used for propulsion and braking of the vehicle, and the motor 4 can be used for engine starting and power generation. The clutch 3 is a powder clutch and can adjust the transmission torque. The continuously variable transmission 5 is a continuously variable transmission such as a belt type or a toroidal type, and the gear ratio can be adjusted steplessly.
[0021]
The motors 1, 4, and 10 are driven by inverters 11, 12, and 13, respectively. In the case where a DC electric motor is used for the motors 1, 4 and 10, a DC / DC converter is used instead of the inverter. The inverters 11, 12, and 13 are connected to a high-power battery (42 V battery) 15 through a common DC link 14, and the DC charging power of the high-power battery 15 is converted into AC power and supplied to the motors 1, 4, and 10. At the same time, the AC power generated by the motors 1 and 4 is converted into DC power to charge the high-power battery 15. Since the inverters 11 to 13 are connected to each other via the DC link 14, the power generated by the motor during the regenerative operation can be directly supplied to the motor during the power running operation without going through the high-power battery 15. it can. Various types of batteries such as lithium ion batteries, nickel / hydrogen batteries, lead batteries, and electric double layer capacitors, so-called power capacitors, are applied to the high-power battery 15.
[0022]
A controller 16 includes a microcomputer, its peripheral components, various actuators, and the like. The transmission torque of the clutch 3, the rotational speed and output torque of the motors 1, 4, and 10, the transmission ratio of the continuously variable transmission 5, the engine 2 Controls fuel injection amount, injection timing, ignition timing, etc.
[0023]
As shown in FIG. 2, the controller 16 includes a key switch 20, a select lever switch 21, an accelerator pedal sensor 22, a brake switch 23, a vehicle speed sensor 24, a battery temperature sensor 25, a battery SOC detection device 26, and an engine rotation speed sensor 27. A throttle opening sensor 28 is connected. The key switch 20 is closed when the key of the vehicle is set to the ON position or the START position (hereinafter, the switch closing is referred to as ON and the opening is referred to as OFF). The select lever switch 21 is one of P, N, R, and D switches according to the set position of a select lever (not shown) that switches to any range of parking P, neutral N, reverse R, and drive D. Is turned on.
[0024]
The accelerator pedal sensor 22 detects the amount of depression of the accelerator pedal, and the brake switch 23 detects the amount of depression of the brake pedal (switch ON at this time). The vehicle speed sensor 24 detects the traveling speed of the vehicle, and the battery temperature sensor 25 detects the temperature of the high-power battery 15. Further, the battery SOC detection device 26 detects SOC (State Of Charge) which is a representative value of the actual capacity of the high-power battery 15. Further, the engine rotation speed sensor 27 detects the rotation speed of the engine 2, and the throttle opening sensor 28 detects the throttle valve opening of the engine 2.
[0025]
Also connected to the controller 16 are a fuel injection device 41 of the engine 2, an ignition device 42, a variable valve operating device 43, an electronically controlled throttle control device (driving a butterfly throttle valve using a DC motor as a throttle actuator), and the like. Is done. The controller 16 controls the throttle control device 44 and the fuel injection device 41 so as to obtain a predetermined target torque with the stoichiometric air-fuel ratio or an air-fuel ratio leaner than that as a target to control the throttle valve opening and the fuel to the engine 2. While adjusting the supply amount, the ignition device 42 is driven to control the ignition timing of the engine 2. The controller 16 controls the variable valve operating device 43 to adjust the operating state of the intake / exhaust valves of the engine 2. The controller 16 is supplied with power from a low-voltage auxiliary battery (12V battery) 33.
[0026]
The controller 16 also generates a motor torque having a phase opposite to that of the engine torque in order to suppress vibration associated with fluctuations in engine torque during idling, and cancels periodic fluctuations in engine torque with this motor torque. Next, the rotational speed control of the motor 1 is performed (see FIG. 3). Since the method of controlling the rotational speed using the motor 1 is well known, it will not be described in detail.
[0027]
In this case, when the motor average torque becomes a positive value, the power of the high-power battery 15 is consumed. Therefore, in order to avoid this, the controller 16 sets the motor average torque during the rotation speed control of the motor 1 to a positive value. At this time, the engine torque is controlled to be increased (for example, the intake air amount is increased) so that the motor average torque becomes zero. In this case, since the intake air amount changes according to the throttle valve opening, the intake air amount of the engine is increased by increasing the throttle valve opening.
[0028]
The contents of this control executed by the controller 16 will be described using the flowchart of FIG.
[0029]
FIG. 4 is for calculating the throttle valve target opening during idling, and is executed at regular intervals (for example, every 10 ms).
[0030]
In Step 1, it is checked whether or not the idle speed feedback control condition is satisfied. The feedback control condition is when the following two conditions are satisfied. If any one of them is canceled, the feedback control condition is not satisfied, and the feedback control is stopped.
[0031]
(1) The throttle valve opening is in the idle position.
[0032]
(2) The vehicle speed is below the specified value or the select lever is in the neutral position.
[0033]
When the feedback control condition is satisfied, the process proceeds to step 2 and a flag (additional idle air amount learned flag to be described later in step 11) is used to determine whether or not learning of the additional idle air amount has been completed. When learning of the additional idle air amount is not completed (additional idle air amount learned flag = 0), the process proceeds to step 3 and subsequent steps to learn the additional idle air amount. Specifically, first, in Step 3, the motor 1 current value is sampled. However, it is assumed that the rotational speed control for vibration suppression by the motor 1 is performed during idling. Therefore, the motor 1 current value here is the motor 1 current value during rotation speed control for vibration suppression.
[0034]
The process proceeds to steps 5, 6, and 7 until the number of samples of the motor 1 current value is accumulated. That is, in step 5, the base idle air amount is set as the target idle air amount. The base idle air amount is a value set in advance so as to obtain the target idle rotation speed NSET. Since the target idle speed NSET is a value that varies depending on the water temperature, the air conditioner, the gear position, and the like, the base idle air amount also varies depending on the water temperature, the air conditioner, the gear position, and the like. Here, for simplicity, the case where NSET is a constant value will be described. At this time, the base idle air amount becomes a fixed value.
[0035]
In Steps 6 and 7, the value obtained by searching the table containing FIG. 5 from this target idle air amount is calculated as the throttle valve target opening area, and the value obtained by searching the table containing FIG. 6 from this target opening area is calculated. Calculated as the throttle valve target opening.
[0036]
The throttle valve target opening calculated in this way is converted into a command signal for a DC motor (throttle actuator) and output. If the actual throttle valve opening detected by the throttle opening sensor 28 does not coincide with the target opening, feedback control is performed so as to coincide.
[0037]
On the other hand, when the number of samples of the motor 1 current value has reached a predetermined number, the process proceeds to steps 8-12. That is, in step 8, the motor 1 average torque is calculated using a predetermined number of motor 1 current values (sample values). Since the calculation method of the motor 1 average torque is publicly known, description thereof is omitted.
[0038]
In step 9, a value obtained by searching a table having the contents shown in FIG. 7 from this motor 1 average torque is calculated as an additional idle air amount, and this value is stored in a memory (RAM) in the controller 16 in step 10. This completes the learning of the additional idle air amount, so that the additional idle air amount learned flag is switched from 0 to 1 in step 11.
[0039]
The above-mentioned additional idle air amount is an air amount for additionally generating the motor 1 average torque component (however, the motor average torque is a positive value) during the rotational speed control for vibration suppression. In step 12, the value obtained by adding the additional idle air amount to the base idle air amount is calculated as the target idle air amount, and then the processing in steps 6 and 7 is executed.
[0040]
As shown in FIG. 7, when the motor 1 average torque is a negative value, the additional idle air amount is given as a negative value. This is due to the following reason. When the average torque of the motor 1 is a negative value, the high-power battery 15 is overcharged, and the deterioration of the high-power battery is accelerated, so that the vibration suppression control using the motor is stopped in order to avoid this. The opportunity to perform vibration suppression control is limited. Therefore, in order to make the motor 1 average torque zero even when the motor 1 average torque is a negative value, the engine is obtained by giving a negative value to the additional idle air amount, contrary to when the motor average torque is a positive value. The control is performed so that the torque decreases (see FIG. 10). As a result, deterioration of the high-power battery 15 can be prevented, and the opportunity to perform vibration suppression control is not limited.
[0041]
If the feedback control condition is satisfied even after the additional idle air amount learned flag = 1, the process proceeds from step 2 to steps 13 and 14 from the next time, and the additional idle air amount read from the above memory is set. The target idle air amount is calculated by adding to the base idle air amount. In steps 6 and 7, the throttle valve opening is controlled so that the target idle air amount flows.
[0042]
Thereafter, when the engine 2 is stopped, the additional idle air amount stored in the memory is transferred to the EEPROM so that the value is not lost.
[0043]
Here, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIG. 3. The right half of the figure is the case of the present embodiment. According to the present embodiment, when the rotational speed control is performed by the motor 1 for vibration suppression during idling, when the motor 1 average torque is a positive value, the motor 1 having the positive value is increased by increasing the idle air amount. Since an extra amount of the average torque is generated in the engine, it becomes possible to control the rotation speed by the motor 1 in a state where the average torque of the motor 1 becomes zero, and thereby the rotation by the motor 1 at the time of idling. The power consumption of the high-power battery 15 can be suppressed while performing vibration suppression to the maximum by speed control.
[0044]
Since the idle rotation speed is determined by the sum of the engine torque and the motor torque, the idle rotation speed does not change even if the engine is generated in excess by the motor average torque.
[0045]
In an engine equipped with an electronically controlled throttle device, the throttle valve opening is adjusted for each vehicle at the time of shipment from the factory to prevent the target idle speed from being obtained due to a throttle valve installation error or the like. Then, after the target idle rotation speed is obtained, the air amount at this time (that is, the base idle air amount) is learned. In this case as well, the rotation speed control by the motor 1 is performed for vibration suppression. In this case, erroneous learning occurs when the motor average torque has a non-zero value. This is because the base idle air amount should be the value for the engine alone, but during the operation of the motor, the idle rotation speed is determined by the sum of the engine torque and the motor torque. Because it comes. For example, even if the throttle valve opening is the same, when the motor average torque is a positive value, the idle rotation speed increases correspondingly, and when the motor average torque is a negative value, the idle rotation speed decreases correspondingly. To do.
[0046]
Therefore, the rotation speed control by the motor 1 is stopped when learning the base idle air amount at the time of factory shipment.
[0047]
The details of the control executed by the controller 16 will be described in detail with reference to FIG. 8. In step 21, it is determined whether or not an instruction for learning the base idle air amount has been received. The learning instruction is executed by a diagnostic tool or a similar hand tool (not shown). That is, a hand tool communicable with the controller 16 is connected to the controller 16, and the hand tool is operated to instruct the controller 16 to learn the base idle air amount.
[0048]
When the learning instruction is received, the motor 1 torque is set to zero in order to stop the rotational speed control by the motor 1 in step 22.
[0049]
In step 23, whether or not the base idle air amount has been learned is determined from a flag (base idle air amount learned flag in step 35 described later). If the base idle air amount has not yet been learned (base idle air amount learned flag = 0), the routine proceeds to step 24, where it is determined whether or not the idle rotational speed feedback control condition is satisfied. If the feedback control condition is not satisfied, the routine proceeds to step 36 where the throttle valve target opening is maintained the same as the previous time (tTVOz which is the previous value of the throttle valve target opening is directly changed to tTVO which is the current value of the throttle valve target opening. Transfer). A predetermined fixed value is included in the initial value of the throttle valve target opening.
[0050]
When the feedback control condition is satisfied, the routine proceeds to step 25, where the actual engine rotational speed Ne detected by the rotational speed sensor 27 is read, and the absolute value of the deviation between this and the target idle rotational speed NSET is compared with the allowable value ε at step 26. Here, the case where Ne is outside the allowable value beyond NSET will be described. At this time, the process proceeds to step 27, where NSET and Ne are compared. When Ne is lower than NSET, in order to increase Ne to NSET, the throttle valve target opening degree tTVO is increased by a constant value ΔTVO in step 28. As the throttle valve opening increases, the intake air amount increases and the engine speed increases. If the value is still outside the allowable value ε, the process of step 28 is repeated. As a result, Ne eventually settles within the allowable value ε centered on NSET.
[0051]
The same applies when Ne is higher than NSET. In order to lower Ne to NSET, the throttle valve target opening tTVO is decreased by a constant value ΔTVO in step 29. As the throttle valve opening decreases, the amount of intake air decreases and the engine speed decreases. If it is still outside the allowable value ε, the process of step 29 is repeated. As a result, Ne eventually settles within the allowable value ε centered on NSET.
[0052]
When Ne settles within the allowable value ε centered on NSET in this way, the routine proceeds to step 30, and the throttle valve target opening is maintained the same as the previous time. Then, in steps 31 and 32, the throttle valve opening area is calculated by searching a table having the contents shown in FIG. 6 from the throttle valve target opening at that time, and the table having the contents shown in FIG. 5 is further searched from the opening area. By doing so, the idle air amount is calculated. In steps 33 and 34, this idle air amount is put into the base idle air amount, and this base idle air amount is stored in a memory (RAM) in the controller 16. This completes the learning of the base idle air amount. In step 35, the base idle air amount learned flag is switched from 0 to 1.
[0053]
With this base idle air amount learned flag = 1, the process proceeds from step 23 to step 36 from the next time, and the throttle valve target opening is maintained the same as the previous time.
[0054]
When learning of the base idle air amount at the time of shipment from the factory is completed in this way, an instruction to cancel the learning of the base idle air amount is given by the hand tool, and then the hand tool is removed from the controller 16.
[0055]
Thereafter, when the engine 2 is stopped, the base idle air amount stored in the memory (RAM) is transferred to the EEPROM so that the value is not lost.
[0056]
As described above, according to the second embodiment, since the rotation speed control by the motor 1 is stopped when learning the base idle air amount at the time of factory shipment, the rotation speed by the motor 1 is also learned at the time of learning the base idle air amount at the time of factory shipment. Incorrect learning due to control can be prevented.
[0057]
In the embodiment, the additional idle air amount is calculated so that the motor average torque becomes zero when the motor average torque is a positive value, and the additional idle air amount is transferred to the EEPROM so that the value is not lost when the engine is stopped. As explained above, the throttle valve opening when the engine torque is increased so that the motor average torque becomes zero when the motor average torque is a positive value is stored in the EEPROM so that the value does not disappear when the engine is stopped. You can move it.
[0058]
In the embodiment, the torque waveform at the time of rotational speed control by the motor for vibration suppression has been described as a sine curve approximation (see FIG. 3), but is not limited to this, as shown in FIG. The torque waveform may be a rectangular waveform, or the motor rotational speed control may be performed by chopper driving or PWM driving. The point is that the motor torque may be generated so that the phase is opposite to the periodically varying engine torque and the fluctuation of the engine torque is offset.
[0059]
Although the embodiment has been described in the case where an electronically controlled throttle control device is provided, the present invention is also applied to a device provided with an auxiliary air control valve controlled by a controller in a passage that bypasses the throttle valve interlocked with the accelerator pedal. it can.
[0060]
Although the embodiment has been described at the time of idling, the present invention is not limited to idling, but can be similarly applied as long as it is a low load state close to idling.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a configuration example of a hybrid vehicle to which the present invention can be applied.
FIG. 2 is a block diagram of a controller.
FIG. 3 is a waveform diagram showing the operation of the first embodiment when the motor average torque is a positive value.
FIG. 4 is a flowchart showing a control operation performed by a controller.
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a relationship between an idle air amount and a throttle valve opening area.
FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the throttle valve opening area and the throttle valve opening.
FIG. 7 is a characteristic diagram showing a relationship between a motor average torque and an additional idle air amount.
FIG. 8 is a flowchart showing a control operation performed by the controller of the second embodiment.
FIG. 9 is a waveform diagram showing the operation of the third embodiment.
FIG. 10 is a waveform diagram showing the operation of the first embodiment when the motor average torque is a negative value.
FIG. 11 is a diagram corresponding to claims of the first invention.
[Explanation of symbols]
1 Motor (motor that rotates with the engine)
2 Engine 15 High-power battery 16 Controller 27 Rotational speed sensor 44 Throttle control device

Claims

Engine,
A motor that goes around with the engine,
A high-power battery that powers this motor,
In an idle rotational speed control device for a hybrid vehicle, comprising: means for performing rotational speed control by the motor in a direction to eliminate fluctuations in engine torque during idling,
Means for controlling the engine torque to be increased so that the motor average torque becomes zero when the motor average torque during the rotation speed control by the motor is a positive value ;
Storing the amount of idle air when the engine torque is increased, even after the engine is stopped,
An idle rotation speed control device for a hybrid vehicle characterized by the above.

Engine,
A motor that goes around with the engine,
A high-power battery that powers this motor,
Means for controlling the rotational speed by the motor in such a direction as to eliminate fluctuations in engine torque during idling;
In an idle rotation speed control device for a hybrid vehicle comprising:
Means for controlling the engine torque to be increased so that the motor average torque becomes zero when the motor average torque during the rotation speed control by the motor is a positive value;
The means for controlling the engine torque to increase is as follows:
A throttle control device;
And means for instructing the throttle control device to control the throttle valve opening to the increasing side,
The throttle valve opening when the throttle valve opening is controlled to be increased is stored even after the engine is stopped.
Idle speed control characteristics and to Ruha hybrid vehicle that.

The idle air quantity, the positive additional idle air amount corresponding to the average motor torque value and the base idle air amount and the engine idle speed control device for a hybrid vehicle according to claim 1, characterized in that the sum of .

4. The idle rotation speed control device for a hybrid vehicle according to claim 3 , wherein the base idle air amount is a value set in advance so as to obtain a target idle rotation speed.

4. The hybrid vehicle according to claim 3 , wherein the base idle air amount is a value learned so that a target idle rotation speed can be obtained in a state where the motor does not generate torque at the time of factory shipment. Idle speed control device.