JP3846112B2

JP3846112B2 - Drive device

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Publication number: JP3846112B2
Application number: JP19607199A
Authority: JP
Inventors: 淳田端
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-07-09
Filing date: 1999-07-09
Publication date: 2006-11-15
Anticipated expiration: 2019-07-09
Also published as: JP2001020797A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クラッチを介して接続された断続燃焼型の内燃機関と電動機を有する駆動装置に関し、特に両原動機の出力軸および回転軸の角度位置の検出に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境問題を背景にハイブリッド自動車が研究され、一部実用に供されている。従来、自動車の原動機として使用されていたガソリン機関やディーゼル機関は、低速走行時、低負荷時の効率が低く、特に車両が停止し機関をアイドリングしているときには効率が０となる。これを改善するために、ガソリン機関などの内燃機関と電動機を組み合わせた駆動装置を搭載したのが、前記ハイブリッド自動車である。内燃機関の効率が低い領域では電動機により走行し、高出力時および電動機に電力を供給するバッテリの蓄電量が少ない時などに内燃機関を運転する。特に、この種のハイブリッド自動車は、減速時、電動機を発電機として使用することによって、車両の運動エネルギを電気エネルギとして回収することもでき、総合的な効率の向上を図ることができる。
【０００３】
前述のような駆動装置において、内燃機関の出力軸上に電動機のロータを設け、内燃機関の出力に電動機の出力を付加する形式が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記の駆動装置、すなわち内燃機関の出力軸に電動機の出力を付加する形式の装置においては、内燃機関の出力軸と電動機の回転軸が一体となるので、内燃機関の出力軸の角度位置を検出するセンサと、電動機の回転軸の角度位置を検出するセンサを共用することができる。例えば、内燃機関の出力軸であるクランク軸の角度位置（以下クランク角度と記す）を検出するクランク角度センサの代わりに、電動機の回転軸（ロータ）の角度位置を検出するレゾルバを用いて内燃機関の制御を行うことができる。従来用いられているクランク角度センサは、クランク軸の基準位置を検出し、その後のクランク軸の回転した角度を算出するセンサである。よって、始動後、基準位置を検出するまでは、角度位置を検出することができない。一方、レゾルバは、回転する軸の角度位置を直接検出することができるので、始動時点から角度位置の検出が可能である。したがって、電動機のレゾルバを用いて、クランク軸の角度位置を検出すれば、内燃機関を始動しようとした後、直ちに燃料噴射や点火の制御を行うことができ、より早期に始動することができる。
【０００５】
前述のように、内燃機関を運転していないときは、電動機の出力の一部が内燃機関の出力軸を回転させるために使われ、エネルギを無駄に消費してしまう。また、回生制動中には、車両の運動エネルギの一部を内燃機関の回転に消費されてしまうので、電力に変換されるエネルギが少なくなってしまう。これらを解消するために、内燃機関の出力軸と電動機の回転軸を分断するためのクラッチを設けることができる。電動機のみによって走行しているときなど、クラッチを解放状態とし、電動機の出力が内燃機関を回転に消費されないようにすることができる。また、制動中や惰性走行中、クラッチを解放状態とし、内燃機関の回転に消費される車両の運動エネルギを減少させるようにすることができる。しかし、クラッチを一旦解放した後、再度係合すると、内燃機関の出力軸と電動機の回転軸の位相関係は、解放前と変わってしまうので、内燃機関と電動機の間にクラッチを設けた場合、一方の原動機の出力軸または回転軸のセンサで、他方の原動機を制御することができないという問題があった。
【０００６】
本発明は、前述の課題を解決するためになされたものであり、内燃機関と電動機をクラッチを介して接続した駆動装置において、一方の原動機の出力軸または回転軸の角度位置の検出値を用いて、他方の原動機の出力軸または回転軸の角度位置を求めることができる駆動装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために、本発明にかかる駆動装置は、原動機として内燃機関と電動機を備え、前記内燃機関の出力軸と前記電動機の回転軸はクラッチを介して接続されている駆動装置であって、前記内燃機関の出力軸に設けられ、機関の１サイクル内の前記出力軸の角度位置を検出する第１の角度位置検出手段と、前記電動機の回転軸に設けられ、その角度位置を検出する第２の角度位置検出手段と、前記内燃機関の出力軸と前記電動機の回転軸の角度位置の差を算出する角度差算出手段と、一方の原動機の出力軸または回転軸の角度位置と、前記角度位置の差とに基づき、他方の原動機の出力軸または回転軸の角度位置を算出する、第３の角度位置検出手段と、前記クラッチの解放および係合を検出する係合状態検出手段と、を有している。そして、前記角度差算出手段は、前記クラッチが一旦解放された後係合されたときに角度差を算出するものである。
【０００８】
クラッチが係合状態となるたびに、内燃機関の出力軸と、電動機の回転軸の角度差を算出するので、以後、一方の原動機の出力軸または回転軸の角度位置に基づき、他方の原動機の制御を行うことができる。
【０００９】
さらに、前記第１の角度位置検出手段を、角度位置を、当該出力軸が基準の角度位置からの回転した角度として検出するものとし、前記第２の角度位置検出手段は、角度位置を直接検出するものとすることができる。
【００１０】
第１の角度位置検出手段の例としては、２行程サイクル機関であれば、クランク軸の基準位置（１番気筒の爆発上死点位置）からの回転角度を検出するクランク角度センサがある。４行程サイクル機関であれば、前記クランク角度センサと、１サイクルの前後半を区別するためのセンサ、例えばカム角度センサとから構成することができる。
【００１１】
さらに、前記第３の角度位置検出手段は、前記内燃機関の始動時は、クラッチが係合された後算出された角度差と、前記電動機の回転軸の角度位置とに基づき内燃機関の出力軸の角度位置を算出するものとすることができる。
【００１２】
または、前記第１の角度位置検出手段を、角度位置を直接検出するものとし、前記第２の角度位置検出手段は、電動機の駆動電流から角度位置を検出するものとすることもできる。
【００１３】
このとき、前記内燃機関が４行程サイクル機関であれば、前記第１の角度位置検出手段は、前記出力軸の１／２の速度で回転する軸、例えばカム軸やディストリビュータの軸の角度位置を直接検出するものとすることができる。また、クランク軸に角度位置を直接検出するセンサを取り付け、これに１サイクル中の前半と後半を区別するために、前記出力軸の１／２の速度で回転する軸に設けられたセンサとを組み合わせた構成とすることもできる。また、前記内燃機関が２行程サイクル機関であれば、クランク軸の角度位置を直接検出するものとすることができる。
【００１４】
前述の各装置において、前記クラッチが一旦解放された後は、次にクラッチが係合され、前記角度差が算出されるまでは、前記第３の角度位置検出手段による角度位置の算出を禁止するようにできる。これによれば、クラッチが解放状態である限り、また、係合状態となっても相対角度位置の算出がなされない限り、相対角度位置に基づく他方の出力軸または回転軸に係る原動機の制御は行われない。
【００１５】
さらに、前述の各装置において、前記クラッチが解放状態にあるときに、所定条件が満たされれば、前記クラッチを係合状態に制御し、前記角度差算出手段により、角度差を算出するものとすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。図１は、ハイブリッド自動車の駆動装置１０の一構成例を示す概略図である。駆動装置１０は、エンジン１２とモータジェネレータ１４の二つの原動機を有する。エンジン１２は往復型ガソリンエンジンである。また、モータジェネレータ１４は、不図示の走行用バッテリより、同じく不図示のインバータを介して電力の供給を受け、電動機として機能し、車両を駆動する。また、モータジェネレータ１４は、減速時、車両の車輪から駆動され発電機として機能し、車両の運動エネルギを電気エネルギに変換し、これを走行用バッテリに蓄える。また、走行用バッテリの蓄電量が減少した場合は、エンジン１２によりモータジェネレータ１４を駆動し、走行用バッテリに対し充電を行う。エンジン１２とモータジェネレータ１４の間にはクラッチ１６が配置され、エンジン（原動機）１２の出力軸と、モータジェネレータ（原動機）１４の回転軸の切断、連結を行う。クラッチ１６は、係合時には両原動機１２，１４の出力軸および回転軸を滑りのない状態で連結し、また解放時には引きずりがない、ほぼ完全に離れた状態とする。具体的には、本実施形態のクラッチ１６は、乾式単板の摩擦クラッチである。しかし、他の形態、例えば湿式多板クラッチ、電磁クラッチなどとすることも可能である。また、クラッチ１６には、その解放、および係合状態を検出するために係合状態検出手段としてクラッチセンサ１７が設けられている。クラッチセンサ１７は、乾式単板の摩擦クラッチであれば、クラッチストロークを検出するストロークセンサとすることができる。また、エンジン１２とモータジェネレータ１４の各々の回転速度が検出できる場合は、これらの回転速度を監視することによっても、クラッチ１６の状態を判断することができる。
【００１７】
モータジェネレータ１４の出力は、トルクコンバータ１８を介して変速機２０に送られる。変速機２０は、入力の回転を変速してプロペラシャフト２２に送り出す。変速機２０は、遊星歯車機構を含む歯車変速機構を有し、変速比を選択するための各種係合機構も含む。係合機構の一部は、油圧制御部２４から供給される油圧により、そのオンオフを制御される。油圧は、変速機内部の機械式オイルポンプにより発生される。この機械式オイルポンプは、トルクコンバータのポンプにより駆動される。通常の自動変速機を有する車両（以下ＡＴ車と記す）においては、車両運行中は、常にエンジンが回転しているので、この機械式オイルポンプも常に駆動状態となる。しかし、ハイブリッド車においては、エンジンが停止している場合もあり、さらにモータジェネレータも停止するような極低速時においては、変速機２０を制御するための油圧を、前記の機械式オイルポンプで発生することができない。このような場合にあっても、制御用の油圧を発生させるために、本実施形態においては、電動式オイルポンプ２６を備えている。
【００１８】
さらに、駆動装置１０には、エンジン１２が停止しているときに、空気調和装置のコンプレッサやパワーステアリングの油圧ポンプなどの補機を駆動するための補機用モータジェネレータ２８が備えられている。補機用モータジェネレータ２８は、ベルト、チェーンなどの巻掛け式や歯車などの一方または両方を用いた伝達装置を介してエンジン１２のクランク軸と連結されている。前述のように、エンジン停止時においては、これに代わって前記の補機類を駆動する。また、エンジン始動時には、エンジン１２を初期駆動するスタータとして機能する。以上のように補機用モータジェネレータ２８が電動機として機能するときは、不図示の補機用バッテリから電力が供給される。また、エンジン１２が運転しているときには、補機用モータジェネレータ２８は、発電機として機能し、車両の各種電装品に電力を供給し、また補機用バッテリの充電も行う。
【００１９】
エンジン１２は、エンジンの運転状態を示す各種検出値、例えば冷却水温、吸気管内圧力、エンジン油温などと、運転者の操作（主にアクセルペダルの操作）に基づき制御される。具体的には、各種センサの出力を基に、エンジンＥＣＵ（エンジン電子制御ユニット）３２が燃料の噴射量、噴射時期、点火時期などを制御し、運転者などの要求に沿った制御が行われる。往復型など、吸気、圧縮、爆発膨張、排気の各行程が、間欠的に行われる機関においては、これらの行程に同期させ、所定量の燃料を供給（噴射し）、点火を行う必要がある。多気筒往復型エンジンの場合、各気筒の行程を把握し、気筒ごとに噴射制御、点火制御を行う必要がある。各気筒の行程を判定するために、当該エンジンの出力軸であるクランク軸の角度位置（クランク角度）を検出するためのクランク角度エンコーダ３４およびカム角度エンコーダ３６が設けられている。
【００２０】
クランク角度エンコーダ３４は、クランク軸に固定された円板の周囲に、歯車状の凹凸を設け、周上の１カ所に他の場所から区別するために形状の異なる凹凸が設けられている。歯車状の凹凸を磁気ピックアップなどにより検出し、これをエンジンＥＣＵ３２に送出し、ＥＣＵ３２が、クランク軸の回転および角度を算出する。前記の、他と形状の異なる凹凸は、通常エンジンの１番気筒の上死点と一致する位置に設けられており、このときのクランク角度を０°と呼んでいる。以降の説明においても、クランク角度は、この１番気筒上死点を基準とする。クランク角度エンコーダ３４からの信号を受けたエンジンＥＣＵ３２は、前記の０°位置からの凹凸を計数することによりクランク角度を算出する。なお、クランク角度エンコーダ３４により検出される角度は、０°の位置からの相対角度であり、クランク角度０°を一度検出しなければ、クランク角度を検出することができない。すなわち、クランク角度エンコーダ３４によりそのときのクランク角度を検出するためには、クランク軸が最大で１回転する必要がある。
【００２１】
また、４行程サイクル機関では、クランク軸２回転で１サイクルが終了する。よって、クランク軸の角度だけでは、各気筒の行程を判断することができない。クランク軸の２回転、すなわち０〜３６０°（１サイクルの前半）と３６０〜７２０°（後半）を区別するために、吸排気バルブを駆動するカムの軸の回転を検出するのが前記カム角度エンコーダ３６である。カム軸は、クランク軸の１／２の速度で回転しており、これの角度位置を利用すれば、クランク軸の２回転にわたる角度を判別できる。
【００２２】
カム角度エンコーダ３６は、クランク角度０〜３６０°と３６０〜７２０°の対応する角度で、異なる値の信号を出力する。最も簡単な信号は、０〜３６０°でハイ、３６０〜７２０°でローの信号である。より現実的には、クランク角度７２０°内で、奇数周期となる方形波とすることができる。図２の（ａ）には、このようなカム角度エンコーダ３６の信号の一例が示されている。この信号はクランク角度７２０°で、２３周期の方形波であり、図示するようにクランク角度の１周期目と２周期目では、位相が反転している。このような信号と、クランク角度エンコーダ３４の出力を組み合わせれば、クランク軸の２回転にわたる角度が検出できる。すなわち、クランク角度エンコーダ３４の出力に基づき検出された角度がαであった場合、これがαであるのか、α＋３６０°であるのか、判別できないが、カム角度エンコーダ３６の出力がハイかローかにより、どちらであるのかが判別できる。したがって、クランク角度、カム角度の両エンコーダ３４，３６を用いれば、クランク角度の０°が検出された以後は、クランク角度を常時算出することができる。よって、クランク角度エンコーダ３４、カム角度エンコーダ３６とエンジンＥＣＵ３２が特定点検出手段として機能する。この場合、特定点とは１番気筒の爆発上死点である。しかし、この場合であっても、クランク角度０°を検出するには、最大で１回転（３６０°）クランク軸が回転しなければならない。
【００２３】
モータジェネレータ１４のロータには、これの角度位置を検出するためのレゾルバ３８が設けられている。レゾルバ３８は、ロータ軸に固定された偏心円板と、この円板の外周との間隔を測定する、ステータ側に固定されたセンサとを有する。円板が偏心しているために、ロータ軸が回転すると円板外周とセンサの間隔が周期的に変化し、この変化に基づきロータ軸の角度を算出することができる。すなわち、レゾルバ３８は、モータジェネレータ１４の回転軸であるロータ軸の角度位置に応じた信号を出力し、これに基づきモータジェネレータＥＣＵ４０がロータ軸の角度位置を算出する。レゾルバ３８の出力は、モータジェネレータＥＣＵ（モータジェネレータ電子制御ユニット）４０に送られる。モータジェネレータＥＣＵ４０は、レゾルバ３８の出力に基づき、回転軸の角度位置を算出し、この角度に基づきインバータを制御して、所定の三相交流電力の位相を制御する。モータジェネレータ１４の出力の制御は、エンジンＥＣＵ３２を介して送られる運転者の所定の操作、およびバッテリの充電レベルに応じて制御される。
【００２４】
図２の（ｂ）には、レゾルバ３８の出力に基づき求められた角度位置を表す出力信号が示されている。この信号は、ロータ軸の角度位置の０°から３６０°まで、線形に単調増加する信号であり、ロータ軸の１回転を周期としてしている。したがって、この信号の値から現在のロータ軸の角度位置が直ちに分かる。この角度に基づき、ステータにより発生される回転磁界の位相が制御される。よって、レゾルバ３８は、モータジェネレータ１４が静止しているときであっても、ロータ軸の角度位置を検出する必要があるが、前述の構造を有するレゾルバはこの要求を満足している。
【００２５】
エンジン１２のクランク軸と、モータジェネレータ１４のロータ軸が実質的に一体となっていれば、レゾルバ３８の出力に基づきクランク軸の角度位置を算出することができる。これによれば、エンジン１２のクランク軸の角度を０〜３６０°の範囲で、クランク角度０°からクランク軸が回転した角度としてではなく、直接に角度位置として算出することができる。すなわち、クランク軸が静止している場合であっても、クランク角度の算出が可能となる。そして、前述のカム角度エンコーダの信号を用いれば、０〜７２０°で、クランク角度を算出することができる。
【００２６】
変速機２０の動作は、変速機ＥＣＵ４２により制御される。変速機ＥＣＵ４２は、運転者により選択された走行ポジション、エンジン回転速度、車両速度などに基づき、適切な変速段が選ばれるように、油圧制御部２４に対して指令する。これによって変速機２０の制御が行われる。
【００２７】
また、クラッチ１６の制御も油圧制御部２４を介して変速機ＥＣＵ４２にて行われる。クラッチ１６は、前述のように乾式単板クラッチであり、エンジンのクランク軸に取り付けられたフライホイールに、フリクションディスクを介してプレッシャプレートを押しつけ、またプレートを離すことによって両原動機１２，１４の出力軸、回転軸の切断、連結を行う。このプレッシャプレートは、油圧制御部２４から供給される作動油によってストロークする油圧アクチュエータ（クラッチレリーズシリンダ）によって移動される。この移動によって、クラッチの解放、係合が行われる。
【００２８】
図３は、エンジン１２と変速機２０の間の構成要素の詳細を示す図である。すでに説明した構成要素については、同一の符号を付す。本実施形態においては、クラッチ１６を係合した状態では、エンジンのクランク軸４４とモータジェネレータのロータ軸４６は、一体となって回転する。このときは、クランク角度エンコーダ３４の出力に代えて、レゾルバ３８の出力に基づきクランク軸の角度位置を算出することができる。そして、このクランク角度位置によりエンジン１２の制御を行うことができる。前述したように、レゾルバ３８によれば、基準点からの角度としてでなく、その時点の角度位置を直接検出できる。すなわち、エンジンが回転していない状態でも、クランク角度を算出することができる。これによれば、従来、最大でエンジンを１回転させなければ認識できなかった気筒ごとの制御タイミングを、始動時点から認識することができ、より早期にエンジンを運転状態とすることができる。
【００２９】
図４には、油圧制御部２４の油圧回路の一部が示されている。機械式オイルポンプ４８または電動式オイルポンプ２６により作動油が昇圧される。昇圧された作動油は、プライマリレギュレータバルブ５０により所定の圧力に調整され、変速機２０、トルクコンバータ１８およびクラッチ１６に供給される。変速機２０に供給される作動油の一部は、運転者の操作するシフトレバーに連動するマニュアルバルブ５２を介して、変速機２０内のＣ１クラッチ５４またはＣ２クラッチ５６に供給される。Ｃ１クラッチ５４は、シフトレバー操作によりＤポジションなどの前進する場合のポジションを選択したときに係合するものである。一方、Ｃ２クラッチ５６は、Ｒポジション、すなわち後退する場合に係合するものである。プライマリレギュレータバルブを通過した作動油は、クラッチ１６にも送られる。クラッチ１６の手前に制御ソレノイド５８が配置され、クラッチ１６のプレッシャプレートをストロークさせるレリーズシリンダへの作動油の流れを制御する。
【００３０】
図５には、エンジンＥＣＵ３２、モータジェネレータＥＣＵ４０および変速機ＥＣＵ４２を含む制御部６０の主な入出力信号が示されている。制御部６０を示すブロックの左側は主な入力信号を示し、右側は主な出力信号を示す。ミリ波レーザは、周囲の障害物や前方走行車両までの距離測定に用いられる。この距離によりエンジンなどの制御が行われる。例えば、前方走行車両との車間距離が狭まりつつある場合は、エンジンの出力を低下させるなどして、車間距離を維持するように制御する。ＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）や、車両安定制御コンピュータからの信号により、エンジンなどの制御が行われる。例えば、ＡＢＳコンピュータが、路面が滑りやすい状態であることを判断すると、エンジンの出力を抑えるように制御する。
【００３１】
クランク角度エンコーダからの出力は、エンジン回転速度の算出、クランク角度の算出に用いられ、点火時期や噴射時期の制御、燃料噴射量の制御などに用いられる。エンジン冷却水の水温（エンジン水温）の信号は、エンジンブロックの冷却水路などに設置されたサーミスタ温度計の出力とすることができる。始動直後などでエンジン水温が低いときは、アイドリングのエンジン回転速度を高めに修正することで、早期に暖機を終了させるようにする。イグニッションスイッチからの信号は、エンジンの始動を指示する信号であり、制御装置は、この信号の入力があるとエンジンを始動させる。バッテリのＳＯＣ（充電状態）、すなわち満充電のとき蓄えられた電力に対する現在蓄えられた電力の量は、バッテリに対する電力の出入りを積算して求めることができる。また、簡易的には、バッテリの端子電圧に基づき推定することもできる。端子電圧であれば、この電圧を直接、または減衰して入力信号とすることができる。
【００３２】
ヘッドライト、デフォッガ、エアコンディショナなどからの信号は、これらが作動しているときの電力消費の増加を補うようにアイドリング回転速度を高める信号となる。車両速度の信号は、変速機の出力軸の回転速度に基づき得ることができる。前記出力軸に、歯車状の円板と電磁ピックアップを設け、ピックアップの出力周波数に基づき車両速度を算出することができる。自動変速機（ＡＴ）の作動油温度は、エンジン水温と同様サーミスタ温度計などを用いて、検出することができる。作動油の温度が高い場合は、エンジンの出力を抑えるなどの制御を行いこれ以上の温度上昇を防止する。また、エンジン冷却ファンを作動、また回転を高めて作動油を積極的に冷却するようにすることもできる。シフトポジションの信号は、運転者が選んだポジションに対応した信号であり、これに基づき変速機の制御、具体的には変速機の油圧制御部の制御が行われる。サイドブレーキ、フットブレーキの信号は、これらのブレーキが操作されるとオン信号を出力するセンサより得ることができる。
【００３３】
触媒温度は熱電対温度計などによって測定することができる。触媒温度が高い場合は、エンジンの出力を抑え、温度上昇を抑える制御を行う。また、エンジン冷却ファンなどを作動させることにより、触媒を積極的に冷却するようにすることもできる。アクセルペダル操作量の信号は、スロットルバルブのバタフライバルブの回転角度を検出するセンサから得ることができる。スポーツシフトは、運転者の操作により、変速段の変更操作が行われるモードであり、基本的には、通常の自動変速機のような機械による変速操作は行われない。このモードは、手動変速機のように、運転者が積極的に運転を楽しむために設けられており、よりダイレクトな動作が求められる。よって、このモードのときには、例えば、変速動作がより短時間で終了するよう制御される。
【００３４】
車両加速度センサは、車両の加速度を検出し、この加速度に基づき、エンジン、変速機の制御が行われる。例えば、エンジンの出力に比して車両の加速度が大きいと判断されるときは、降坂路を走行中であると判定して、エンジンブレーキが適切に作用するように変速機の制御が行われる。具体的には、高い変速段への移行が制限される。タービン回転速度センサは、トルクコンバータの出力軸、すなわち変速機の入力軸の回転速度を検出するセンサである。入力軸の速度によって、変速機内の係合要素であるクラッチやブレーキの制御油圧を制御して、変速時のショックなどの軽減を図ることができる。レゾルバ信号は、モータジェネレータの制御に用いられることはもちろん、本実施形態においては、エンジンの制御タイミングを知るためにも用いられている。
【００３５】
点火信号は、点火プラグに火花を発生させるタイミングを指示する信号である。また、噴射信号は、燃料の噴射時期、噴射量を指示する信号であり、噴射弁の解放時期、時間を指示することによりこれらが制御される。モータジェネレータおよび補機用モータジェネレータのコントローラ（インバータ）に対して、指示がなされる。ＡＴソレノイド信号は、変速機の油圧制御部内のソレノイドバルブの作動を指示する信号であり、この信号に基づくソレノイドバルブの作動によって油圧を供給するクラッチが選択される。クラッチ制御ソレノイド信号は、クラッチに供給される油量を制御するものである。この信号を利用して、クラッチが解放されたこと、および係合されたことを検出できる。ＡＴライン圧コントロールソレノイド信号は、変速機およびクラッチに供給される油圧の制御を行う。この油圧は、たとえば原動機の高出力時に高められ、変速機内のクラッチなどの滑りを防止する。
【００３６】
ＡＢＳアクチュエータ、車両安定制御アクチュエータにも信号が送出される。また、スポーツ走行のモードが選択されているときは、インストルメンツパネル内に当モードが選択されていることを示す表示の点灯が指示される。ＡＴロックアップコントロールソレノイドにも、信号が送出される。変速機に作動油を供給する機械式オイルポンプが十分な吐出量を発生できないときには、電動オイルポンプに指示を行う。
【００３７】
図６〜図９は、エンジン１２とモータジェネレータ１４の運転領域を示す図である。図６は、選択された変速機のレンジがＤポジション、４ポジション、３ポジションのいずれかの場合が示されている。ただし、４ポジションでは５速に、３ポジションでは４および５速に変速されることはない。車両速度が低く、スロットルバルブ開度が低い場合、エンジンの効率の低下する、低負荷、低速運転状態となるので、このときはエンジン１２を停止し、モータジェネレータ１４により走行する。モータジェネレータ１４による走行時には、クラッチ１６は解放状態に制御される。図７は、２ポジションが選択された場合、図８はＬポジション、図９は、リバースポジションが選択された場合の両原動機の運転領域を示している。
【００３８】
このように、低速、低負荷状態となると、モータジェネレータ１４で車両を駆動することになる。そして、このときの少なくとも一部の範囲で、クラッチ１６が解放され、両原動機の出力軸、回転軸が分断される。
【００３９】
クラッチ解放後、再係合がなされると、両原動機の出力軸、回転軸、すなわちクランク軸４４とロータ４６の位相が切断前と変わる。そこで、再度これらの出力軸４４、回転軸４６の位相すなわち角度差を学習し、学習後レゾルバ３８の検出した角度に基づきエンジンの制御を行う。また、クラッチ１６が解放状態にあるときに、所定の条件が成立した場合にあっては、クラッチ１６を係合状態とし、両出力軸４４、回転軸４６の位相を学習するようにする。このような制御を行う場合は、例えば、モータジェネレータ１４により走行中、所定の速度以下、特に停止寸前の速度となったときなどである。車両が完全に停止する以前であれば、クラッチ１６を強制的に係合することで、クランク軸４４を回転させることができ、基準となる角度位置（１番気筒の爆発上死点）の確認をすることができる。そして、車両停止後、運行を停止しても、クラッチ１６を係合状態に維持する。次に、車両の運行を行うとき、１番気筒の爆発上死点を検出しないでも、レゾルバ３８の出力に基づきエンジンの制御を行うことができる。したがって、速やかにエンジンの始動を行うことができる。
【００４０】
図１０には、本装置の制御、特にクラッチ１６の解放、係合に伴うクランク軸４４とロータ４６の位相関係（角度差）の学習、およびレゾルバ出力に基づくエンジン制御にかかる制御フローチャートが示されている。この制御は制御部６０が所定のプログラムに従い動作することで達成される。このルーチンが開始されると、入力信号の処理がなされ必要なデータに変換される（Ｓ１００）。次に、エンジンが始動中であるかが判断され（Ｓ１０２）、始動中であれば、クランク角度を学習するのに適した条件であるかが判定される（Ｓ１０４）。この条件は、例えば、エンジン回転速度が所定値以上であることなどである。エンジン回転速度があまり低いと、回転速度が不安定となり、クランク角度の学習には不向きであると考えられる。前記の条件が成立すれば、クランク角度の学習が実行される（Ｓ１０６）。このルーチンを通過するたびに、クランク角度エンコーダ３４の出力が監視され、１番気筒の爆発上死点が検出された時点のレゾルバ３８の出力値がクランク角度０°として記憶される。すなわち、このときのロータ４６の角度位置をクランク角度０°とする。そして、この角度位置がクランク角度とロータ角度の角度差となる。そして、前回角度差が算出された後、クラッチが解放状態となった履歴がなければ（Ｓ１０８）、エンジン始動指令がなされているかが判定される（Ｓ１１０）。この判断は、制御部６０がエンジンの始動を指令しているか否か、およびイグニッションスイッチがスタートになっているかにより判断できる。エンジンの始動は、車両の運転条件がエンジン運転領域に入り、エンジンの自動始動の制御が実行される場合、また運転者によりイグニッションキーが操作された場合に行われる。この指令がなされていると、レゾルバ出力と前記相対角度に基づきクランク角度が算出され、次に爆発上死点にくる気筒が判別され、その気筒に対し点火などの指示がなされる（Ｓ１１２）。
【００４１】
また、ステップＳ１０２でエンジンが始動中でないと判定されると、またステップＳ１０４でクランク角度の学習条件に適さないと判定されると、ステップＳ１０８に移行する。ステップＳ１０８でクラッチが解放状態であると判定されると、クランク角度とロータ角度は関連がなくなるので、レゾルバ出力によるクランク角度の算出、およびこの角度によるエンジン制御は中止される（Ｓ１１４）。
【００４２】
図１１には、クラッチ１６を強制的に係合してクランク角度とロータ角度の角度差すなわち位相関係を算出する際の制御フローチャートが示されている。この制御は制御部６０が所定のプログラムに従い動作することで達成される。このルーチンが開始されると、入力信号の処理がなされ必要なデータに変換される（Ｓ２００）。次に、エンジン１２が停止中か（Ｓ２０２）、クラッチ１６が解放状態にあるか（Ｓ２０４）、車両が停止直前の状態にあるか（Ｓ２０６）が判断される。これらがすべて満たされると、クラッチ１６が強制的に係合状態に制御される（Ｓ２０８）。これによって、クランク軸４４とロータ４６が一体として回転する。このときに、二つの出力軸４４、回転軸４６の角度差の算出が行われる（Ｓ２１０）。その後、クラッチ１６が係合状態に維持される（Ｓ２１２）。
【００４３】
次に、車両が発進するときに、エンジンを始動する必要があれば、ステップＳ２１０で算出された角度差とレゾルバ出力に基づきクランク角度を算出できるので、早期にエンジンの始動を行うことができる。エンジンを始動する必要がなければ、クラッチ１６を解放すればよい。
【００４４】
以上の実施形態においては、レゾルバ３８は、モータジェネレータ１４のロータ軸上に設けたが、図１２に示すように、レゾルバ１３８をエンジン１２のクランク軸上に配置することも可能である。図１２において、レゾルバ１３８以外の構成要素は前述の実施形態と同等のものであり同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４５】
図１３には、レゾルバ１３８をクランク軸上に配置した場合の制御フローが示されている。この制御は制御部６０が所定のプログラムに従い動作することで達成される。角度差の算出などは、図１０の制御フローと同一であり、同一のステップについては同一符号を付してその説明を省略する。ステップＳ１０８で、前回角度差を算出し、学習した後、クラッチ解放がなされた履歴がなければ、モータジェネレータの駆動指令がなされているかが判定され（Ｓ３１０）、駆動指令があれば、レゾルバ１３８の出力に基づきモータジェネレータの制御が行われる（Ｓ３１２）。駆動指令がなければ、このフローを終了する。また、ステップＳ１０８でクラッチ解放の履歴があれば、レゾルバ１３８の出力に基づく制御を中止する（Ｓ３１４）。
【００４６】
なお、クラッチ解放時のモータジェネレータの制御は、界磁コイルに流れる電流が、ロータの磁極位置によって変化することを利用して行われる。すなわち、界磁コイル電流の変化により、ロータの角度位置を求め、これによってモータジェネレータの制御を行う。
【００４７】
図１２に示した装置は、クランク軸上にレゾルバを配しているので、４行程サイクル機関では、カム角度エンコーダなどの出力を利用して、０〜３６０°と３６０〜７２０°の区別をする必要がある。カム軸など、クランク軸の回転速度に対し１／２の速度で回転する軸にレゾルバを設ければ、このレゾルバのみで、直接クランク軸の１サイクル（０〜７２０°）にわたる角度位置を検出することができる。そして、このレゾルバの出力に基づき、モータジェネレータの出力を制御することもできる。
【００４８】
クランク軸の１／２の速度で回転する軸は、火花点火機関であれば、ディストリビュータの軸を利用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の駆動装置の概略構成図である。
【図２】カム角度エンコーダとレゾルバの出力信号の例を示す図である。
【図３】クラッチ付近の構造を示した図であり、出力軸中心線より上方が示されている。
【図４】油圧回路の一部を示す図である。
【図５】制御部の入出力信号を示す図である。
【図６】Ｄ，４，３ポジションのエンジンとモータジェネレータの運転領域を示す図である。
【図７】２ポジションのエンジンとモータジェネレータの運転領域を示す図である。
【図８】Ｌポジションのエンジンとモータジェネレータの運転領域を示す図である。
【図９】Ｒポジションのエンジンとモータジェネレータの運転領域を示す図である。
【図１０】出力軸と回転軸の相対角度位置の算出およびこれによるエンジン制御に係るフローチャートである。
【図１１】出力軸と回転軸の相対角度位置の算出にかかるフローチャートである。
【図１２】他の実施形態の主要構成を示す図であり、出力軸中心線より上方が示されている。
【図１３】図１２に示す実施形態の制御に係るフローチャートである。
【符号の説明】
１０駆動装置、１２エンジン、１４モータジェネレータ、１６クラッチ、１８トルクコンバータ、２０変速機、２４油圧制御部、３２エンジンＥＣＵ、３４クランク角度エンコーダ、３６カム角度エンコーダ、３８レゾルバ、４０モータジェネレータＥＣＵ、４２変速機ＥＣＵ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an intermittent combustion type internal combustion engine and an electric motor connected via a clutch, and more particularly to output shafts of both prime movers. And rotation axis It relates to the detection of the angular position.
[0002]
[Prior art]
In recent years, hybrid vehicles have been studied against the background of environmental problems, and some have been put into practical use. Conventionally, gasoline engines and diesel engines that have been used as motors for automobiles have low efficiency at low speeds and low loads, and the efficiency is zero particularly when the vehicle is stopped and the engine is idling. In order to improve this, the hybrid vehicle is equipped with a drive device that combines an electric motor with an internal combustion engine such as a gasoline engine. The internal combustion engine is driven by an electric motor in a region where the efficiency of the internal combustion engine is low, and the internal combustion engine is operated at a high output and when a storage amount of a battery supplying electric power to the electric motor is small. In particular, this type of hybrid vehicle can recover the kinetic energy of the vehicle as electric energy by using the electric motor as a generator during deceleration, thereby improving overall efficiency.
[0003]
In the drive device as described above, there is known a type in which a rotor of an electric motor is provided on the output shaft of the internal combustion engine, and the output of the electric motor is added to the output of the internal combustion engine.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-mentioned drive device, that is, a device of the type that adds the output of the electric motor to the output shaft of the internal combustion engine, Internal combustion engine Output shaft And the rotating shaft of the motor Therefore, a sensor for detecting the angular position of the output shaft of the internal combustion engine, rotation A sensor for detecting the angular position of the shaft can be shared. For example, instead of a crank angle sensor that detects an angular position (hereinafter referred to as a crank angle) of a crankshaft that is an output shaft of an internal combustion engine, rotation The internal combustion engine can be controlled using a resolver that detects the angular position of the shaft (rotor). A conventionally used crank angle sensor is a sensor that detects a reference position of a crankshaft and then calculates a rotation angle of the crankshaft. Therefore, the angular position cannot be detected until the reference position is detected after starting. On the other hand, the resolver Rotate Since the angular position of the shaft can be directly detected, the angular position can be detected from the starting time. Therefore, if the angle position of the crankshaft is detected using the resolver of the electric motor, the fuel injection and ignition can be controlled immediately after the internal combustion engine is started, and the engine can be started earlier.
[0005]
As described above, when the internal combustion engine is not operated, a part of the output of the electric motor is used to rotate the output shaft of the internal combustion engine, and energy is wasted. Further, during regenerative braking, a part of the kinetic energy of the vehicle is consumed for the rotation of the internal combustion engine, so that the energy converted into electric power is reduced. To eliminate these problems, internal combustion engines Output shaft And the motor rotation A clutch for dividing the shaft can be provided. For example, when the vehicle is running only by the electric motor, the clutch can be released so that the output of the electric motor is not consumed for rotation of the internal combustion engine. In addition, during braking or coasting, the clutch can be released to reduce the kinetic energy of the vehicle consumed for the rotation of the internal combustion engine. However, once the clutch is released and then engaged again, the internal combustion engine Output shaft And the motor rotation Since the phase relationship of the shaft changes from that before release, when a clutch is provided between the internal combustion engine and the motor, the output shaft of one prime mover Or rotation axis This sensor has a problem that the other prime mover cannot be controlled.
[0006]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and in a drive device in which an internal combustion engine and an electric motor are connected via a clutch, an output shaft of one prime mover Or rotation axis It is an object of the present invention to provide a drive device that can determine the angular position of the output shaft or the rotational shaft of the other prime mover using the detected value of the angular position.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, a driving apparatus according to the present invention includes an internal combustion engine and an electric motor as a prime mover, and the internal combustion engine Output shaft And the motor rotation A shaft is a driving device connected via a clutch, and is provided on an output shaft of the internal combustion engine, and first angular position detection means for detecting an angular position of the output shaft in one cycle of the engine; Of the motor rotation A second angular position detecting means provided on the shaft for detecting the angular position; and the internal combustion engine Output shaft And the motor rotation Angle difference calculating means for calculating the difference in the angular position of the shaft and the output shaft of one prime mover Or rotation axis And the output shaft of the other prime mover based on the angular position of Or rotation axis There is provided a third angular position detecting means for calculating the angular position, and an engagement state detecting means for detecting the release and engagement of the clutch. The angle difference calculating means calculates the angle difference when the clutch is once released and then engaged.
[0008]
Each time the clutch is engaged, the output shaft of the internal combustion engine and the motor rotation Since the shaft angle difference is calculated, the output shaft of one prime mover Or rotation axis The other prime mover can be controlled based on the angular position.
[0009]
Further, the first angular position detecting means detects the angular position as an angle obtained by rotating the output shaft from a reference angular position, and the second angular position detecting means directly detects the angular position. Can be.
[0010]
Examples of the first angular position detection means are 2 Process In the case of a cycle engine, there is a crank angle sensor that detects a rotation angle from a crankshaft reference position (explosion top dead center position of the first cylinder). 4 Process If it is a cycle engine, it can comprise the crank angle sensor and a sensor for distinguishing the first and second half of one cycle, for example, a cam angle sensor.
[0011]
Further, the third angular position detecting means is configured to detect the angular difference calculated after the clutch is engaged and the electric motor when the internal combustion engine is started. rotation The angular position of the output shaft of the internal combustion engine can be calculated based on the angular position of the shaft.
[0012]
Alternatively, the first angular position detection unit may directly detect the angular position, and the second angular position detection unit may detect the angular position from the drive current of the electric motor.
[0013]
At this time, the internal combustion engine is 4 Process In the case of a cycle engine, the first angular position detection means can directly detect the angular position of a shaft that rotates at a speed half that of the output shaft, such as a cam shaft or a distributor shaft. . In addition, a sensor for directly detecting the angular position is attached to the crankshaft, and in order to distinguish between the first half and the second half in one cycle, a sensor provided on a shaft that rotates at half the speed of the output shaft A combined configuration may also be used. The internal combustion engine is 2 Process In the case of a cycle engine, the angular position of the crankshaft can be directly detected.
[0014]
In each of the above-described devices, after the clutch is once released, the calculation of the angular position by the third angular position detecting means is prohibited until the clutch is next engaged and the angular difference is calculated. You can According to this, as long as the clutch is in the disengaged state and the relative angular position is not calculated even when the clutch is engaged, the other output shaft based on the relative angular position is obtained. Or rotation axis The prime mover related to is not controlled.
[0015]
Further, in each of the above-described devices, when a predetermined condition is satisfied when the clutch is in a released state, the clutch is controlled to be in an engaged state, and the angle difference is calculated by the angle difference calculating means. be able to.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a drive device 10 for a hybrid vehicle. The drive device 10 has two prime movers, an engine 12 and a motor generator 14. The engine 12 is a reciprocating gasoline engine. The motor generator 14 is supplied with electric power from a traveling battery (not shown) via an inverter (not shown), functions as an electric motor, and drives the vehicle. In addition, the motor generator 14 is driven from the vehicle wheel during deceleration to function as a generator, converts the kinetic energy of the vehicle into electrical energy, and stores this in the traveling battery. When the amount of power stored in the traveling battery decreases, the motor generator 14 is driven by the engine 12 to charge the traveling battery. A clutch 16 is disposed between the engine 12 and the motor generator 14, engine( Prime mover ) 12 Output shaft and motor generator (motor) 14 rotation Cut and connect shafts. The clutch 16 is connected to the output shafts of the prime movers 12 and 14 when engaged. And rotation axis Are connected without slipping, and when released, there is no dragging and they are almost completely separated. Specifically, the clutch 16 of the present embodiment is a dry single plate friction clutch. However, other forms such as a wet multi-plate clutch, an electromagnetic clutch, etc. are possible. Further, the clutch 16 is provided with a clutch sensor 17 as an engagement state detection means for detecting the release and engagement state. The clutch sensor 17 can be a stroke sensor that detects a clutch stroke if it is a dry single-plate friction clutch. If the rotational speeds of the engine 12 and the motor generator 14 can be detected, the state of the clutch 16 can also be determined by monitoring these rotational speeds.
[0017]
The output of the motor generator 14 is sent to the transmission 20 via the torque converter 18. The transmission 20 changes the rotation of the input and sends it to the propeller shaft 22. The transmission 20 has a gear transmission mechanism including a planetary gear mechanism, and also includes various engagement mechanisms for selecting a gear ratio. Part of the engagement mechanism is controlled to be turned on and off by the hydraulic pressure supplied from the hydraulic control unit 24. The hydraulic pressure is generated by a mechanical oil pump inside the transmission. This mechanical oil pump is driven by a torque converter pump. In a vehicle having a normal automatic transmission (hereinafter referred to as an “AT vehicle”), the engine is always rotating during vehicle operation, so that the mechanical oil pump is always driven. However, in the hybrid vehicle, the engine oil pump may generate a hydraulic pressure for controlling the transmission 20 at the extremely low speed at which the motor generator also stops. Can not do it. Even in such a case, the electric oil pump 26 is provided in the present embodiment in order to generate the hydraulic pressure for control.
[0018]
Further, the drive device 10 is provided with an auxiliary motor generator 28 for driving auxiliary devices such as a compressor of an air conditioner and a hydraulic pump of a power steering when the engine 12 is stopped. The auxiliary motor generator 28 is connected to the crankshaft of the engine 12 via a transmission device using one or both of a winding type such as a belt and a chain, and a gear. As described above, when the engine is stopped, the auxiliary devices are driven instead. Further, when the engine is started, it functions as a starter that initially drives the engine 12. As described above, when the auxiliary motor generator 28 functions as an electric motor, electric power is supplied from an auxiliary battery (not shown). Further, when the engine 12 is operating, the auxiliary motor generator 28 functions as a generator, supplies electric power to various electrical components of the vehicle, and also charges the auxiliary battery.
[0019]
The engine 12 is controlled based on various detection values indicating the operating state of the engine, for example, the coolant temperature, the intake pipe pressure, the engine oil temperature, etc., and the operation of the driver (mainly operation of the accelerator pedal). Specifically, the engine ECU (engine electronic control unit) 32 controls the fuel injection amount, the injection timing, the ignition timing, and the like based on the outputs of the various sensors, and the control according to the request of the driver or the like is performed. . Reciprocating type, such as intake, compression, explosion, and exhaust Process However, in an intermittently operated organization, Process In synchronism with this, it is necessary to supply (inject) a predetermined amount of fuel and perform ignition. In the case of a multi-cylinder reciprocating engine, Process Therefore, it is necessary to perform injection control and ignition control for each cylinder. Each cylinder Process Therefore, a crank angle encoder 34 and a cam angle encoder 36 for detecting an angular position (crank angle) of a crankshaft that is an output shaft of the engine are provided.
[0020]
The crank angle encoder 34 is provided with gear-like irregularities around a disc fixed to the crankshaft, and is provided with irregularities having different shapes in one place on the circumference so as to be distinguished from other places. The gear-like unevenness is detected by a magnetic pickup or the like and sent to the engine ECU 32, which calculates the rotation and angle of the crankshaft. The unevenness having a shape different from that of the other is usually provided at a position corresponding to the top dead center of the first cylinder of the engine, and the crank angle at this time is called 0 °. In the following description, the crank angle is based on the top dead center of the first cylinder. The engine ECU 32 receiving the signal from the crank angle encoder 34 calculates the crank angle by counting the unevenness from the 0 ° position. The angle detected by the crank angle encoder 34 is a relative angle from the position of 0 °, and the crank angle cannot be detected unless the crank angle 0 ° is detected once. That is, in order for the crank angle encoder 34 to detect the crank angle at that time, the crankshaft needs to make one rotation at maximum.
[0021]
4 Process In the cycle engine, one cycle is completed by two rotations of the crankshaft. Therefore, only the angle of the crankshaft Process Cannot be judged. In order to distinguish between two rotations of the crankshaft, that is, 0 to 360 ° (the first half of one cycle) and 360 to 720 ° (the second half), it is the cam angle that detects the rotation of the shaft of the cam that drives the intake and exhaust valves. This is an encoder 36. The camshaft rotates at half the speed of the crankshaft, and the angle over two revolutions of the crankshaft can be determined by using the angular position of the camshaft.
[0022]
The cam angle encoder 36 outputs signals having different values at corresponding angles of the crank angles 0 to 360 ° and 360 to 720 °. The simplest signal is a high signal at 0-360 ° and a low signal at 360-720 °. More realistically, it can be a square wave having an odd period within a crank angle of 720 °. FIG. 2A shows an example of such a signal of the cam angle encoder 36. This signal is a square wave with a crank angle of 720 ° and 23 periods, and the phase is inverted between the first and second periods of the crank angle as shown in the figure. By combining such a signal with the output of the crank angle encoder 34, an angle over two rotations of the crankshaft can be detected. That is, when the angle detected based on the output of the crank angle encoder 34 is α, it cannot be determined whether this is α or α + 360 °, but depending on whether the output of the cam angle encoder 36 is high or low, It is possible to determine which is the case. Therefore, if both the crank angle and cam angle encoders 34 and 36 are used, the crank angle can always be calculated after the crank angle of 0 ° is detected. Therefore, the crank angle encoder 34, the cam angle encoder 36, and the engine ECU 32 function as specific point detecting means. In this case, the specific point is the explosion top dead center of the first cylinder. However, even in this case, in order to detect a crank angle of 0 °, the crankshaft must rotate at a maximum (360 °).
[0023]
The rotor of the motor generator 14 is provided with a resolver 38 for detecting the angular position of the rotor. The resolver 38 has an eccentric disk fixed to the rotor shaft, and a sensor fixed to the stator side for measuring a distance between the outer periphery of the disk. Since the disc is eccentric, when the rotor shaft rotates, the distance between the outer periphery of the disc and the sensor changes periodically, and the angle of the rotor shaft can be calculated based on this change. That is, the resolver 38 of the motor generator 14 rotation A signal corresponding to the angular position of the rotor shaft that is the shaft is output, and based on this, the motor generator ECU 40 calculates the angular position of the rotor shaft. The output of the resolver 38 is sent to a motor generator ECU (motor generator electronic control unit) 40. The motor generator ECU 40 is based on the output of the resolver 38. rotation The angle position of the shaft is calculated, the inverter is controlled based on this angle, and the phase of predetermined three-phase AC power is controlled. Control of the output of the motor generator 14 is controlled according to a predetermined operation of the driver sent through the engine ECU 32 and the charge level of the battery.
[0024]
FIG. 2B shows an output signal representing the angular position obtained based on the output of the resolver 38. This signal is a signal that increases linearly and monotonically from 0 ° to 360 ° of the angular position of the rotor shaft, and the rotation of the rotor shaft is taken as a cycle. Therefore, the current angular position of the rotor shaft is immediately known from the value of this signal. Based on this angle, the phase of the rotating magnetic field generated by the stator is controlled. Therefore, the resolver 38 needs to detect the angular position of the rotor shaft even when the motor generator 14 is stationary, but the resolver having the above-described structure satisfies this requirement.
[0025]
If the crankshaft of the engine 12 and the rotor shaft of the motor generator 14 are substantially integrated, the angular position of the crankshaft can be calculated based on the output of the resolver 38. According to this, the angle of the crankshaft of the engine 12 can be directly calculated as an angular position, not as an angle obtained by rotating the crankshaft from a crank angle of 0 ° in the range of 0 to 360 °. That is, the crank angle can be calculated even when the crankshaft is stationary. And if the signal of the above-mentioned cam angle encoder is used, a crank angle can be calculated at 0-720 degrees.
[0026]
The operation of the transmission 20 is controlled by the transmission ECU 42. The transmission ECU 42 instructs the hydraulic control unit 24 to select an appropriate gear position based on the driving position, engine speed, vehicle speed, and the like selected by the driver. Thereby, the transmission 20 is controlled.
[0027]
The clutch 16 is also controlled by the transmission ECU 42 via the hydraulic control unit 24. The clutch 16 is a dry single-plate clutch as described above, and presses the pressure plate against the flywheel attached to the crankshaft of the engine via the friction disk, and releases the plates to release the outputs of the prime movers 12 and 14. axis ,Axis of rotation Disconnect and connect. The pressure plate is moved by a hydraulic actuator (clutch release cylinder) that strokes with hydraulic fluid supplied from the hydraulic control unit 24. By this movement, the clutch is released and engaged.
[0028]
FIG. 3 is a diagram illustrating details of components between the engine 12 and the transmission 20. The components already described are given the same reference numerals. In the present embodiment, when the clutch 16 is engaged, the crankshaft 44 of the engine and the rotor shaft 46 of the motor generator rotate together. At this time, the angular position of the crankshaft can be calculated based on the output of the resolver 38 instead of the output of the crank angle encoder 34. The engine 12 can be controlled by the crank angle position. As described above, according to the resolver 38, it is possible to directly detect the angular position at that time, not as the angle from the reference point. That is, the crank angle can be calculated even when the engine is not rotating. According to this, the control timing for each cylinder, which could not be recognized unless the engine is rotated once at the maximum, can be recognized from the starting time, and the engine can be put into an operating state earlier.
[0029]
FIG. 4 shows a part of the hydraulic circuit of the hydraulic control unit 24. The hydraulic oil is boosted by the mechanical oil pump 48 or the electric oil pump 26. The pressurized hydraulic fluid is adjusted to a predetermined pressure by the primary regulator valve 50 and supplied to the transmission 20, the torque converter 18 and the clutch 16. A part of the hydraulic oil supplied to the transmission 20 is supplied to the C1 clutch 54 or the C2 clutch 56 in the transmission 20 through a manual valve 52 that is linked to a shift lever operated by the driver. The C1 clutch 54 is engaged when a position for forward movement such as a D position is selected by operating a shift lever. On the other hand, the C2 clutch 56 is engaged in the R position, that is, when retreating. The hydraulic oil that has passed through the primary regulator valve is also sent to the clutch 16. A control solenoid 58 is disposed in front of the clutch 16 to control the flow of hydraulic oil to the release cylinder that strokes the pressure plate of the clutch 16.
[0030]
FIG. 5 shows main input / output signals of control unit 60 including engine ECU 32, motor generator ECU 40 and transmission ECU 42. The left side of the block showing the control unit 60 shows main input signals, and the right side shows main output signals. Millimeter wave lasers are used to measure distances to surrounding obstacles and vehicles traveling ahead. The engine is controlled by this distance. For example, when the inter-vehicle distance with the forward traveling vehicle is decreasing, control is performed so as to maintain the inter-vehicle distance by, for example, reducing the output of the engine. The engine and the like are controlled by signals from an ABS (anti-lock brake system) or a vehicle stability control computer. For example, when the ABS computer determines that the road surface is slippery, the ABS computer controls the engine output to be suppressed.
[0031]
The output from the crank angle encoder is used to calculate the engine speed and the crank angle, and is used to control the ignition timing and injection timing, and the fuel injection amount. The signal of the engine cooling water temperature (engine water temperature) can be the output of a thermistor thermometer installed in the cooling water channel of the engine block. When the engine water temperature is low immediately after the start or the like, the warm-up is terminated early by correcting the engine speed of idling to a higher value. The signal from the ignition switch is a signal for instructing start of the engine, and the control device starts the engine when this signal is input. The SOC (charged state) of the battery, that is, the amount of power currently stored with respect to the power stored when fully charged can be obtained by integrating the power in and out of the battery. Moreover, it can also estimate simply based on the terminal voltage of a battery. If it is a terminal voltage, this voltage can be directly or attenuated to be an input signal.
[0032]
Signals from headlights, defoggers, air conditioners, etc. are signals that increase idling rotation speed to compensate for the increase in power consumption when these are operating. The vehicle speed signal can be obtained based on the rotational speed of the output shaft of the transmission. A gear-shaped disk and an electromagnetic pickup are provided on the output shaft, and the vehicle speed can be calculated based on the output frequency of the pickup. The hydraulic oil temperature of the automatic transmission (AT) can be detected using a thermistor thermometer or the like as with the engine water temperature. When the temperature of the hydraulic oil is high, control such as suppressing the engine output is performed to prevent further temperature rise. Further, the engine cooling fan can be operated and the rotation can be increased to actively cool the hydraulic oil. The shift position signal is a signal corresponding to the position selected by the driver, and based on this signal, the transmission is controlled, specifically, the hydraulic control unit of the transmission is controlled. The side brake and foot brake signals can be obtained from a sensor that outputs an on signal when these brakes are operated.
[0033]
The catalyst temperature can be measured by a thermocouple thermometer or the like. When the catalyst temperature is high, the engine output is controlled to suppress the temperature rise. Further, the catalyst can be actively cooled by operating an engine cooling fan or the like. The accelerator pedal operation amount signal can be obtained from a sensor that detects the rotation angle of the butterfly valve of the throttle valve. The sport shift is a mode in which a shift stage changing operation is performed by a driver's operation. Basically, a shift operation by a machine such as a normal automatic transmission is not performed. This mode is provided for the driver to actively enjoy driving like a manual transmission, and more direct operation is required. Therefore, in this mode, for example, the shift operation is controlled to be completed in a shorter time.
[0034]
The vehicle acceleration sensor detects the acceleration of the vehicle, and controls the engine and the transmission based on the acceleration. For example, when it is determined that the acceleration of the vehicle is larger than the output of the engine, it is determined that the vehicle is traveling on a downhill road, and the transmission is controlled so that the engine brake acts appropriately. Specifically, the shift to a high gear position is limited. The turbine rotational speed sensor is a sensor that detects the rotational speed of the output shaft of the torque converter, that is, the input shaft of the transmission. Depending on the speed of the input shaft, the control hydraulic pressures of the clutches and brakes, which are the engagement elements in the transmission, can be controlled to reduce shocks during shifting. The resolver signal is used not only for controlling the motor generator, but also in this embodiment for knowing the engine control timing.
[0035]
The ignition signal is a signal for instructing timing for generating a spark in the spark plug. The injection signal is a signal for instructing the fuel injection timing and injection amount, and is controlled by instructing the injection valve release timing and time. Instructions are given to the controller (inverter) of the motor generator and auxiliary motor generator. The AT solenoid signal is a signal for instructing the operation of the solenoid valve in the hydraulic control unit of the transmission, and the clutch that supplies the hydraulic pressure is selected by the operation of the solenoid valve based on this signal. The clutch control solenoid signal controls the amount of oil supplied to the clutch. Using this signal, it can be detected that the clutch is released and engaged. The AT line pressure control solenoid signal controls the hydraulic pressure supplied to the transmission and the clutch. This hydraulic pressure is increased, for example, at the time of high output of the prime mover, and prevents slipping of a clutch or the like in the transmission.
[0036]
Signals are also sent to the ABS actuator and the vehicle stability control actuator. Further, when the sport running mode is selected, lighting of a display indicating that the mode is selected is instructed in the instruments panel. A signal is also sent to the AT lockup control solenoid. When the mechanical oil pump that supplies hydraulic oil to the transmission cannot generate a sufficient discharge amount, an instruction is given to the electric oil pump.
[0037]
FIGS. 6 to 9 are diagrams showing operating regions of the engine 12 and the motor generator 14. FIG. 6 shows a case where the range of the selected transmission is one of the D position, the 4 position, and the 3 position. However, the gears are not shifted to the fifth speed in the fourth position and to the fourth and fifth speeds in the third position. When the vehicle speed is low and the throttle valve opening is low, the engine efficiency is reduced and the engine is in a low load and low speed operation state. At this time, the engine 12 is stopped and the motor generator 14 is driven. During traveling by the motor generator 14, the clutch 16 is controlled to a released state. FIG. 7 shows the operating range of both prime movers when the 2 position is selected, FIG. 8 shows the L position, and FIG. 9 shows the operating range when the reverse position is selected.
[0038]
Thus, when the vehicle enters a low speed and low load state, the motor generator 14 drives the vehicle. At least at this time, the clutch 16 is disengaged and the output shafts of both prime movers ,Axis of rotation Is divided.
[0039]
When the clutch is released and re-engaged, the output shafts of both prime movers ,Axis of rotation That is, the phases of the crankshaft 44 and the rotor 46 change from those before cutting. Therefore, again these output shafts 44 , Rotation axis 46 The phase, that is, the angle difference is learned, and the engine is controlled based on the angle detected by the resolver 38 after learning. Further, when a predetermined condition is satisfied when the clutch 16 is in the released state, the clutch 16 is brought into the engaged state, and both the output shafts 44 are engaged. ,Axis of rotation 46 phases are learned. Such control is performed, for example, when the motor generator 14 is running and when the speed is equal to or less than a predetermined speed, particularly just before the stop. Before the vehicle is completely stopped, the crankshaft 44 can be rotated by forcibly engaging the clutch 16, and the reference angular position (explosion top dead center of the first cylinder) can be confirmed. Can do. And even if operation is stopped after the vehicle stops, the clutch 16 is maintained in the engaged state. Next, when the vehicle is operated, the engine can be controlled based on the output of the resolver 38 without detecting the explosion top dead center of the first cylinder. Therefore, the engine can be quickly started.
[0040]
FIG. 10 shows a control flowchart relating to the control of this apparatus, in particular, the release of the clutch 16, the learning of the phase relationship (angle difference) between the crankshaft 44 and the rotor 46 associated with the engagement, and the engine control based on the resolver output. ing. This control is achieved by the control unit 60 operating according to a predetermined program. When this routine is started, the input signal is processed and converted into necessary data (S100). Next, it is determined whether the engine is starting (S102). If it is starting, it is determined whether the conditions are suitable for learning the crank angle (S104). This condition is, for example, that the engine speed is equal to or higher than a predetermined value. If the engine rotational speed is too low, the rotational speed becomes unstable, which is considered unsuitable for learning the crank angle. If the above condition is satisfied, learning of the crank angle is executed (S106). Each time this routine is passed, the output of the crank angle encoder 34 is monitored, and the output value of the resolver 38 when the explosion top dead center of the first cylinder is detected is stored as a crank angle of 0 °. That is, the angular position of the rotor 46 at this time is set to a crank angle of 0 °. This angular position is the angular difference between the crank angle and the rotor angle. Then, after calculating the previous angle difference, if there is no history of the clutch being released (S108), it is determined whether an engine start command has been issued (S110). This determination can be made based on whether or not the control unit 60 has commanded the engine to start, and whether or not the ignition switch has been started. The engine is started when the driving condition of the vehicle enters the engine operating range and the engine automatic starting control is executed or when the ignition key is operated by the driver. If this command has been issued, the crank angle is calculated based on the resolver output and the relative angle, the cylinder that is next to the explosion top dead center is determined, and instructions such as ignition are given to that cylinder (S112).
[0041]
If it is determined in step S102 that the engine is not being started, and if it is determined in step S104 that the engine is not suitable for the learning condition of the crank angle, the process proceeds to step S108. If it is determined in step S108 that the clutch is in the disengaged state, the crank angle and the rotor angle are no longer related, so the calculation of the crank angle based on the resolver output and the engine control based on this angle are stopped (S114).
[0042]
FIG. 11 shows a control flowchart when the clutch 16 is forcibly engaged to calculate the angle difference, that is, the phase relationship between the crank angle and the rotor angle. This control is achieved by the control unit 60 operating according to a predetermined program. When this routine is started, the input signal is processed and converted into necessary data (S200). Next, it is determined whether the engine 12 is stopped (S202), whether the clutch 16 is in a disengaged state (S204), or whether the vehicle is in a state immediately before stopping (S206). When all of these are satisfied, the clutch 16 is forcibly controlled to be engaged (S208). As a result, the crankshaft 44 and the rotor 46 rotate as a unit. At this time, the two output shafts 44 ,Axis of rotation The angle difference 46 is calculated (S210). Thereafter, the clutch 16 is maintained in the engaged state (S212).
[0043]
Next, if it is necessary to start the engine when the vehicle starts, the crank angle can be calculated based on the angle difference calculated in step S210 and the resolver output, so that the engine can be started early. If it is not necessary to start the engine, the clutch 16 may be released.
[0044]
In the above embodiment, the resolver 38 is provided on the rotor shaft of the motor generator 14, but the resolver 138 can also be disposed on the crankshaft of the engine 12 as shown in FIG. 12. In FIG. 12, the components other than the resolver 138 are the same as those in the above-described embodiment, and the same reference numerals are given, and the description thereof is omitted.
[0045]
FIG. 13 shows a control flow when the resolver 138 is disposed on the crankshaft. This control is achieved by the control unit 60 operating according to a predetermined program. The calculation of the angle difference is the same as the control flow of FIG. 10, and the same steps are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted. In step S108, after calculating and learning the previous angle difference, if there is no history of clutch release, it is determined whether a motor generator drive command has been issued (S310), and if there is a drive command, the resolver 138 The motor generator is controlled based on the output (S312). If there is no drive command, this flow ends. If there is a clutch release history in step S108, the control based on the output of the resolver 138 is stopped (S314).
[0046]
Note that the motor generator is controlled when the clutch is released by utilizing the fact that the current flowing in the field coil varies depending on the magnetic pole position of the rotor. That is, the angular position of the rotor is obtained from the change in the field coil current, and the motor generator is controlled by this.
[0047]
Since the apparatus shown in FIG. 12 has a resolver on the crankshaft, Process In the cycle engine, it is necessary to distinguish between 0 to 360 ° and 360 to 720 ° using the output of a cam angle encoder or the like. If a resolver is provided on a shaft such as a camshaft that rotates at half the speed of the crankshaft, the angular position over one cycle (0 to 720 °) of the crankshaft can be detected directly with this resolver. be able to. The output of the motor generator can be controlled based on the output of the resolver.
[0048]
As long as the shaft rotating at half the speed of the crankshaft is a spark ignition engine, the shaft of a distributor can be used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a driving apparatus according to an embodiment.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of output signals of a cam angle encoder and a resolver.
FIG. 3 is a view showing a structure in the vicinity of a clutch, and shows a portion above an output shaft center line.
FIG. 4 is a diagram showing a part of a hydraulic circuit.
FIG. 5 is a diagram illustrating input / output signals of a control unit.
FIG. 6 is a diagram showing operating regions of a D, 4, 3 position engine and a motor generator.
FIG. 7 is a diagram showing an operation region of a two-position engine and a motor generator.
FIG. 8 is a diagram showing an operation region of an L-position engine and a motor generator.
FIG. 9 is a diagram showing an operation region of an R-position engine and a motor generator.
FIG. 10 Out Force axis And rotation axis 5 is a flowchart relating to calculation of the relative angular position of the engine and engine control based thereon.
FIG. 11 Out Force axis And rotation axis It is a flowchart concerning calculation of relative angle position.
FIG. 12 is a diagram showing a main configuration of another embodiment, and shows an area above the center line of the output shaft.
FIG. 13 is a flowchart according to the control of the embodiment shown in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Drive device, 12 Engine, 14 Motor generator, 16 Clutch, 18 Torque converter, 20 Transmission, 24 Hydraulic control part, 32 Engine ECU, 34 Crank angle encoder, 36 Cam angle encoder, 38 Resolver, 40 Motor generator ECU, 42 Transmission ECU.

Claims

A driving apparatus comprising an internal combustion engine and an electric motor as a prime mover, wherein an output shaft of the internal combustion engine and a rotation shaft of the electric motor are connected via a clutch, and provided on the output shaft of the internal combustion engine, First angular position detection means for detecting the angular position of the output shaft in
A second angular position detecting means provided on the rotating shaft of the electric motor for detecting the angular position;
Angular difference calculating means for calculating a difference in angular position between the output shaft of the internal combustion engine and the rotating shaft of the electric motor;
Third angular position detection means for calculating the angular position of the output shaft or the rotary shaft of the other prime mover based on the angular position of the output shaft or the rotary shaft of one prime mover and the difference between the angular positions;
Engagement state detection means for detecting release and engagement of the clutch;
Have
The angle difference calculating means calculates an angle difference when the clutch is once engaged after being released.
Drive device.

The drive device according to claim 1,
The first angular position detection means detects the angular position as an angle that the output shaft rotates from a reference angular position,
The second angular position detecting means directly detects the angular position.
Drive device.

2. The drive device according to claim 1, wherein the third angular position detecting means is configured to start the internal combustion engine with an angular difference calculated after the clutch is engaged and an angle of the rotating shaft of the electric motor. 3. A drive device that calculates the angular position of the output shaft of the internal combustion engine based on the position.

The drive device according to claim 1,
The first angular position detection means directly detects the angular position,
The second angular position detection means detects the angular position from the drive current of the electric motor.
Drive device.

The drive device according to claim 4,
The internal combustion engine is a four- stroke cycle engine;
The first angular position detection means directly detects an angular position of a shaft that rotates at a half speed of the output shaft.
Drive device.

The drive device according to claim 4,
The internal combustion engine is a four- stroke cycle engine;
The first angular position detection means is provided on the output shaft, and is provided on a shaft that directly detects the angular position of the output shaft and a shaft that rotates at half the speed of the output shaft. Means to distinguish between the first half and the second half of
Having
Drive device.

The drive unit according to any one of claims 1 to 6, after the clutch is once released, then the clutch is engaged, to said angle difference is calculated, the third A drive device that prohibits calculation of the angular position by the angular position detection means.

The drive unit according to any one of claims 1 to 7, when the clutch is in a released state, if satisfied predetermined conditions, to control the clutch in the engaged state, the angular difference calculation A drive device for calculating an angle difference by means.