JP3892611B2 - Control device for hybrid vehicle - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンと2つのモータとを併用するハイブリッド車の制御装置に関し、より詳しくは走行条件に応じてシリーズ走行モードとパラレル走行モードとを切り換え可能なハイブリッド車の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、自動車等の車両においては、低公害、省資源の観点からエンジンとモータとを併用するハイブリッド車が開発されており、このハイブリッド車では、発電用と動力源用との2つのモータを搭載することで動力エネルギーの回収効率向上と走行性能の確保とを図る技術が多く採用されている。
【0003】
このようなハイブリッド車では、エンジンの機械出力によって発電用のモータを駆動し、発電出力及び電池の放電出力によって走行用のモータを駆動して走行するシリーズ走行モードと、主としてエンジンの機械的出力によって走行し、要求出力に対するエンジンの機械的出力の差をモータによって補うパラレル走行モードとを運転条件に応じて切り換えるものが知られている。
【0004】
例えば、特開平8−098322号公報には、エンジンと、エンジンの機械的出力により駆動される発電機と、発電機の発電出力により充電される電池と、電池の放電出力により駆動されるモータと、発電機とモータとの間の機械的連結を開閉するクラッチ等の連結開閉手段とを有するシリーズパラレル複合電気自動車が開示されている。
【0005】
上述のシリーズパラレル複合電気自動車では、クラッチ締結でパラレル走行、クラッチ解放でシリーズ走行を行うようになっており、クラッチを締結する際には発電機の回転数とモータの回転数とを一致させることで、クラッチ締結のショックを防止するようにしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、シリーズ走行からパラレル走行への切り換えに際し、単に発電機の回転数とモータの回転数とを一致させてクラッチを閉じるのみでは、エンジン側とモータ側との間の出力トルクの相違からトルク変動を生じる虞があり、また、パラレル走行からシリーズ走行への切り換えに際しても、単にクラッチを解放するだけでは、回転変動やトルク変動が生じる虞がある。
【0007】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、シリーズ走行とパラレル走行との切り換え時に回転変動やトルク変動を防止し、運転フィーリングを悪化させることなく円滑な走行を実現することのできるハイブリッド車の制御装置を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、エンジンの出力軸とシングルピニオン式プラネタリギヤのサンギヤとの間に連結される第1のモータ、上記プラネタリギヤのリングギヤに連結される第2のモータ、上記プラネタリギヤのサンギヤとキャリアとを締結・解放するロックアップクラッチ、及び、上記プラネタリギヤのキャリアに連結され、複数段あるいは無段階に切り換え可能な変速比に応じて上記プラネタリギヤと駆動輪との間で変速及びトルク増幅を行なう動力変換機構を備えたハイブリッド車の走行モードを、上記ロックアップクラッチを解放し、上記エンジンの駆動力の一部と上記第2のモータの駆動力とを合成させて走行するシリーズ走行モードと、上記ロックアップクラッチを締結し、少なくとも上記エンジンの駆動力を用いて走行するパラレル走行モードとに切り換えるハイブリッド車の制御装置であって、上記シリーズ走行モードから上記パラレル走行モードへの移行時、上記エンジンの駆動トルクを漸次的に増加させて上記パラレル走行モードにおける駆動トルクに移行させ、さらに上記第1のモータを回転数指令制御した上で、上記第1のモータの回転数を上記動力変換機構の入力軸回転数に実質的に一致させ、上記ロックアップクラッチを締結させる手段を備えたことを特徴とする。
【0009】
また、請求項2記載の発明では、請求項1記載の発明において、上記パラレル走行モードから上記シリーズ走行モードへの移行時、上記エンジンの駆動トルクを漸次的に減少させると共に上記エンジンの駆動トルクの減少分だけ上記第2のモータの駆動トルクを漸次的に増加させ、上記エンジンの駆動トルクが実質的に0となったときの上記第2のモータの回転数で上記第1のモータを回転数指令制御した上で、上記ロックアップクラッチを解放させる手段を備えたことを特徴とする。
【0010】
すなわち、請求項1記載の発明では、エンジンの出力軸とシングルピニオン式プラネタリギヤのサンギヤとの間に連結される第1のモータ、プラネタリギヤのリングギヤに連結される第2のモータ、プラネタリギヤのサンギヤとキャリアとを締結・解放するロックアップクラッチ、及び、プラネタリギヤのキャリアに連結され、複数段あるいは無段階に切り換え可能な変速比に応じてプラネタリギヤと駆動輪との間で変速及びトルク増幅を行なう動力変換機構を備えたハイブリッド車において、ロックアップクラッチを解放し、エンジンの駆動力の一部と第2のモータの駆動力とを合成させて走行するシリーズ走行モードから、ロックアップクラッチを締結し、少なくともエンジンの駆動力を用いて走行するパラレル走行モードへ移行させる際、エンジンの駆動トルクを漸次的に増加させてパラレル走行モードにおける駆動トルクに移行させ、さらに上記第1のモータを回転数指令制御した上で、第1のモータの回転数を動力変換機構の入力軸回転数に実質的に一致させ、ロックアップクラッチを締結させる。
【0011】
請求項2記載の発明では、パラレル走行モードからシリーズ走行モードへ移行させる際には、エンジンの駆動トルクを漸次的に減少させると共にエンジンの駆動トルクの減少分だけ第2のモータの駆動トルクを漸次的に増加させ、エンジンの駆動トルクが実質的に0となったときの第2のモータの回転数で第1のモータを回転数指令制御した上で、ロックアップクラッチを解放させる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1〜図8は本発明の実施の一形態に係わり、図1はシリーズ走行モードとパラレル走行モードとの切換判定ルーチンを示すフローチャート、図2はシリーズ走行モードの制御ルーチンを示すフローチャート、図3はシリーズ走行モードからパラレル走行モードへの移行制御ルーチンを示すフローチャート、図4はパラレル走行モードの制御ルーチンを示すフローチャート、図5はパラレル走行モードからシリーズ走行モードへの移行制御ルーチンを示すフローチャート、図6はドライバー要求トルクマップの説明図、図7はクラッチ締結・解放判定用車速とドライバー要求トルクとの関係を示す説明図、図8は駆動制御系の構成を示す説明図である。
【0013】
図8に示すように、本発明におけるハイブリッド車は、エンジン1と、エンジン1の起動及び発電・動力アシストを担うモータA(第1のモータ)と、エンジン1の出力軸1aにモータAを介して連結されるプラネタリギヤユニット3と、このプラネタリギヤユニット3の機能を制御し、発進・後進時の駆動力源になるとともに減速エネルギーの回収を担うモータB(第2のモータ)と、変速及びトルク増幅を行なって走行時の動力変換機能を担う動力変換機構4とを基本構成とする駆動系を備えている。
【0014】
詳細には、プラネタリギヤユニット3は、サンギヤ3a、このサンギヤ3aに噛合するピニオンを回転自在に支持するキャリア3b、ピニオンと噛合するリングギヤ3cを有するシングルピニオン式のプラネタリギヤであり、サンギヤ3aとキャリア3bとを締結・解放するためのロックアップクラッチ2が併設されている。
【0015】
また、動力変換機構4としては、歯車列を組み合わせた変速機や流体トルクコンバータを用いた変速機等を用いることが可能であるが、入力軸4aに軸支されるプライマリプーリ4bと出力軸4cに軸支されるセカンダリプーリ4dとの間に駆動ベルト4eを巻装してなるベルト式無段変速機(CVT)を採用することが望ましく、本形態においては、以下、動力変換機構4をCVT4として説明する。
【0016】
すなわち、本形態におけるハイブリッド車の駆動系では、サンギヤ3aとキャリア3bとの間にロックアップクラッチ2を介装したプラネタリギヤユニット3がエンジン1の出力軸1aとCVT4の入力軸4aとの間に配置されており、プラネタリギヤユニット3のサンギヤ3aがエンジン1の出力軸1aに一方のモータAを介して結合されるとともに、キャリア3bが動力の出力段としてCVT4の入力軸4aに結合され、リングギヤ3cに他方のモータBが連結されている。そして、CVT4の出力軸4cに減速歯車列5を介してデファレンシャル機構6が連設され、このデファレンシャル機構6に駆動軸7を介して前輪或いは後輪の駆動輪8が連設されている。
【0017】
この場合、前述したようにエンジン1及びモータAをプラネタリギヤユニット3のサンギヤ3aへ結合するとともにリングギヤ3cにモータBを結合してキャリア3bから出力を得るようにし、さらに、キャリア3bからの出力をCVT4によって変速及びトルク増幅して駆動輪8に伝達するようにしているため、2つのモータA,Bは発電と駆動力供給との両方に使用することができ、比較的小出力のモータを使用することができる。
【0018】
また、走行条件に応じてロックアップクラッチ2によりプラネタリギヤユニット3のサンギヤ3aとキャリア3bとを結合することで、間に2つのモータA,Bが配置された、エンジン1からCVT4に至るエンジン直結の駆動軸を形成することができ、効率よくCVT4に駆動力を伝達し、或いは駆動輪8側からの制動力を利用することができる。
【0019】
尚、ロックアップクラッチ2の締結・解放時のプラネタリギヤユニット3を介したエンジン1及びモータA,Bのトルク伝達や発電による電気の流れについては、本出願人が先に提出した特願平10−4080号に詳述されている。
【0020】
以上の駆動系は、7つの電子制御ユニット(ECU)を多重通信系で結合したハイブリッド車の走行制御を行う制御系(ハイブリッド制御システム)によって制御されるようになっており、各ECUがマイクロコンピュータとマイクロコンピュータによって制御される機能回路とから構成されている。
【0021】
具体的には、システム全体を統括するハイブリッドECU(HEV_ECU)20を中心とし、モータAを駆動制御するモータAコントローラ21、モータBを駆動制御するモータBコントローラ22、エンジン1を制御するエンジンECU(E/G_ECU)23、ロックアップクラッチ2及びCVT4の制御を行うトランスミッションECU(T/M_ECU)24、バッテリ10の電力管理を行うバッテリマネージメントユニット(BAT_MU)25が第1の多重通信ライン30でHEV_ECU20に結合され、ブレーキ制御を行うブレーキECU(BRK_ECU)26が第2の多重通信ライン31でHEV_ECU20に結合されている。
【0022】
HEV_ECU20は、ハイブリッド制御システム全体の制御を行うものであり、ドライバの運転操作状況を検出するセンサ・スイッチ類、例えば、図示しないアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルセンサ(APS)11、図示しないブレーキペダルの踏み込みによってONするブレーキスイッチ12、変速機のセレクト機構部13の操作レンジ位置を検出するためのシフトレンジスイッチ14等が接続されている。
【0023】
そして、HEV_ECU20では、各センサ・スイッチ類からの信号や各ECUから送信されたデータに基づいて必要な車両駆動トルクを演算して駆動系のトルク配分を決定し、多重通信によって各ECUに制御指令を送信する。
【0024】
尚、HEV_ECU20には、車速、エンジン回転数、バッテリ充電状態等の車両の運転状態を表示する各種メータ類や、異常発生時に運転者に警告するためのウォーニングランプ等からなる表示器27が接続されている。この表示器27は、T/M_ECU24にも接続されており、HEV_ECU20に異常が発生したとき、HEV_ECU20に代ってT/M_ECU24が異常時制御を行い、表示器27に異常表示を行う。
【0025】
一方、モータAコントローラ21は、モータAを駆動するためのインバータを備えるものであり、基本的に、HEV_ECU20から多重通信によって送信されるサーボON/OFF指令や回転数指令によってモータAの定回転数制御を行う。また、モータAコントローラ21からは、HEV_ECU20に対し、モータAのトルク、回転数、及び電流値等をフィードバックして送信し、更に、トルク制限要求や電圧値等のデータを送信する。
【0026】
モータBコントローラ22は、モータBを駆動するためのインバータを備えるものであり、基本的に、HEV_ECU20から多重通信によって送信されるサーボON/OFF(正転、逆転を含む)指令やトルク指令(力行、回生)によってモータBの定トルク制御を行う。また、モータBコントローラ22からは、HEV_ECU20に対し、モータBのトルク、回転数、及び電流値等をフィードバックして送信し、更に、電圧値等のデータを送信する。
【0027】
E/G_ECU23は、基本的にエンジン1のトルク制御を行うものであり、HEV_ECU20から多重通信によって送信される正負のトルク指令、燃料カット指令、エアコンON/OFF許可指令等の制御指令、及び、実トルクフィードバックデータ、車速、シフトレンジスイッチ14による変速レンジ位置、APS11の信号によるアクセル全開データやアクセル全閉データ、ブレーキスイッチ12のON,OFF状態、ABSを含むブレーキ作動状態等に基づいて、図示しないインジェクタからの燃料噴射量、ETC(電動スロットル弁)によるスロットル開度、A/C(エアコン)等の補機類のパワー補正学習、燃料カット等を制御する。
【0028】
また、E/G_ECU23では、HEV_ECU20に対し、エンジン1の制御トルク値、燃料カットの実施、燃料噴射量に対する全開増量補正の実施、エアコンのON,OFF状態、図示しないアイドルスイッチによるスロットル弁全閉データ等をHEV_ECU20にフィードバックして送信すると共に、エンジン1の暖機要求等を送信する。
【0029】
T/M_ECU24は、HEV_ECU20から多重通信によって送信されるCVT4の目標プライマリプーリ回転数、CVT入力トルク指示、ロックアップ要求等の制御指令、及び、E/G回転数、アクセル開度、シフトレンジスイッチ14による変速レンジ位置、ブレーキスイッチ12のON,OFF状態、エアコン切替許可、ABSを含むブレーキ作動状態、アイドルスイッチによるエンジン1のスロットル弁全閉データ等の情報に基づいて、ロックアップクラッチ2の締結・解放を制御すると共にCVT4の変速比を制御する。
【0030】
また、T/M_ECU24からは、HEV_ECU20に対し、車速、入力制限トルク、CVT4のプライマリプーリ回転数及びセカンダリプーリ回転数、ロックアップ完了、シフトレンジスイッチ14に対応する変速状態等のデータをフィードバックして送信すると共に、CVT4の油量をアップさせるためのE/G回転数アップ要求、低温始動要求等を送信する。
【0031】
BAT_MU25は、いわゆる電力管理ユニットであり、バッテリ10を管理する上での各種制御、すなわち、バッテリ10の充放電制御、ファン制御、外部充電制御等を行い、バッテリ10の残存容量、電圧、電流制限値等のデータや外部充電中を示すデータを多重通信によってHEV_ECU20に送信する。また、外部充電を行う場合には、コンタクタ9を切り換えてバッテリ10とモータAコントローラ21及びモータBコントローラ22とを切り離す。
【0032】
BRK_ECU26は、HEV_ECU20から多重通信によって送信される回生可能量、回生トルクフィードバック等の情報に基づいて、必要な制動力を演算し、ブレーキ系統の油圧を制御するものであり、HEV_ECU20に対し、回生量指令(トルク指令)、車速、油圧、ABSを含むブレーキ作動状態等をフィードバックして送信する。
【0033】
以上のハイブリッド制御システムによって制御されるハイブリッド車の走行モードは、トランスミッション入力軸(4a)から見た場合、以下に示す3つの基本モードに大別することができ、走行状況に応じて各走行モードの状態遷移が繰り返される。
【0034】
(1)シリーズ(シリーズ&パラレル)走行モード
要求駆動力又は車速が小さいとき、ロックアップクラッチ2を解放し、エンジン1によってモータAを発電機として駆動し、主としてモータBで走行する。このとき、エンジン1の駆動力の一部がプラネタリギヤユニット3のサンギヤ3aに入力され、リングギヤ3cのモータBの駆動力と合成されてキャリア3bから出力される。
【0035】
(2)パラレル走行モード
要求駆動力又は車速が大きいとき、ロックアップクラッチ2を締結してプラネタリギヤユニット3のサンギヤ3aとキャリア3bとを結合し、エンジン1の駆動力にリングギヤ3cからモータBの駆動力を加算してキャリア3bから出力し、エンジン1単独或いはエンジン1とモータBとの双方のトルクを用いて走行する。
【0036】
(3)制動力回生モード
減速時、ブレーキ制御と協調しながらモータBで制動力を回生する。すなわち、プレーキペダルの踏み込み量に応じたブレーキトルクをモータBによる回生トルクとブレーキ機構による制動トルクとで協調して分担し、回生制動を行う。
【0037】
以下、HEV_ECU20による各走行モードの切り換え判定処理、及び、各走行間の移行制御について、図1〜図5のフローチャートを用いて説明する。
【0038】
図1はシリーズ走行モードとパラレル走行モードとの切換判定を行うルーチンであり、先ず、ステップS51で、現在の車速V、CVT4のプライマリプーリ回転数Np、ロックアップクラッチ2の締結/解放状態を、多重通信によってT/M_ECU24から入力すると、ステップS52で、APS11からの信号に基づいてアクセル開度Accを算出すると共に、シフトレンジスイッチ14からの信号に基づいて変速レンジ位置を算出する。
【0039】
続くステップS53では、アクセル開度Acc、プライマリプーリ回転数Npに基づき、変速レンジ位置が走行(前進走行)レンジ、ニュートラル或いはパーキングレンジ、後退レンジのいずれのレンジに属するかに応じ、以下に示すように、各レンジ毎に、CVT4の入力トルクであるドライバー要求トルクTdrvを算出する。このドライバー要求トルクTdrvは、プラネタリギヤ3による動力配分やバッテリ残存容量等を考慮して算出される動力段の出力トルクであり、CVT4でのトルク変換損失等の影響を考慮に入れた複雑な演算を行うことなく、簡素な処理で車両の要求駆動トルクを代表することができる。
【0040】
(a)走行(前進走行)レンジ
ドライバー要求トルクTdrvは、ドライバーの操作量を反映するアクセル開度Accと、エンジン1及びモータA,Bの出力状態を反映するプラネタリギヤ3のキャリア3bの回転数すなわちCVT4のプライマリプーリ回転数Npとをパラメータとする関数fa(Acc,Np)によって示すことができ、具体的には、アクセル開度Accとプライマリプーリ回転数Npとをパラメータとして予めシミュレーション或いは実験等によって求めた値をマップに格納しておき、このマップを参照してドライバー要求トルクTdrvを算出する。
【0041】
(b)ニュートラル或いはパーキングレンジ
ニュートラル或いはパーキングレンジでは、積極的な駆動トルクの要求はないものとみなし、ドライバー要求トルクをTdrv=0とする。
【0042】
(c)後退レンジ
後退レンジでは、基本的に、ドライバー要求トルクTdrvは、走行(前進走行)レンジの場合と同様であるが、進行方向が逆であることから、ドライバー要求トルクTdrvは、マイナスの符号を付けて−fa(Acc,Np)とする。
【0043】
図6は、アクセル開度Accとプライマリプーリ回転数Npとをパラメータとするドライバー要求トルクTdrvのマップfaを示し、アクセル開度Accが大きくなる程、ドライバー要求トルクTdrvの値が大きくなり、同じアクセル開度では、プライマリプーリ回転数Npが低い程、ドライバー要求トルクTdrvも大きくなる。
【0044】
以上によりドライバー要求トルクTdrvを算出した後、ステップS54へ進み、現在の車速Vとの比較によりロックアップクラッチ2の解放を判定するためのクラッチ解放判定用車速V1ofを算出する、このクラッチ解放判定用車速V1ofは、CVT4及びその変速比の影響を考慮し、パラレル走行モードからシリーズ走行モードへ移行する際に、ドライバー要求トルクTdrvに対応してエンジン1の燃費効率及びモータA,Bの効率が最適となる領域を定めるものであり、ドライバー要求トルクTdrvをパラメータとする関数f1of(Tdrv)による判定用車速として求められる。具体的には、予めシミュレーション或いは実験等により求めた値をテーブルに格納しておき、このテーブルを参照して算出する。
【0045】
次に、ステップS55で、現在の車速Vとの比較によりロックアップクラッチ2の締結を判定するためのクラッチ締結判定用車速V1onを算出する。このクラッチ締結判定用車速V1onは、同様に、CVT4及びその変速比の影響を考慮し、シリーズ走行モードからパラレル走行モードへ移行する際に、ドライバー要求トルクTdrvに対応してエンジン1の燃費効率及びモータA,Bの効率が最適となる領域を定めるものであり、ドライバー要求トルクTdrvをパラメータとする関数f1on(Tdrv)による判定用車速として求められる。具体的には、予めシミュレーション或いは実験等により求めた値をテーブルに格納しておき、このテーブルを参照して算出する。
【0046】
図7に示すように、クラッチ解放判定用車速V1of、クラッチ締結判定用車速V1onは、それぞれ、ドライバー要求トルクTdrvが大きくなる程、判定用車速が低くなるように設定され、シリーズ走行モードでの走行中は、ドライバーの加速の意志を反映しつつ車両の燃費効率が最適となる車速でパラレル走行モードへ移行させることを可能とし、パラレル走行モードでの走行中においては、ドライバーの減速の意志を反映しつつ車両の燃費効率が最適となる車速でシリーズ走行モードへ移行させることを可能としている。また、同じドライバー要求トルクTdrvでは、V1of<V1onのヒステリシスを有するように設定され、クラッチ解放・締結の際のハンチングを防止する。
【0047】
次いで、ステップS56へ進み、現在の車速Vをクラッチ締結判定用車速V1onと比較し、V≧V1onの場合、ステップS57へ進んで、シリーズ走行モードからパラレル走行モードに切り換える条件が成立したことを示すためパラレル走行条件成立フラグFLAG1をセットする(FLAG1←1)と共に、パラレル走行モードからシリーズ走行モードへの移行制御が未実施の状態にあることを示すためパラレル→シリーズ移行制御完了フラグFLAG3をクリアし(FLAG3←0)、ステップS60へ進む。
【0048】
また、ステップS56でV<V1onの場合には、ステップS58へ分岐して現在の車速Vをクラッチ解放判定用車速V1ofと比較する。そして、V>V1ofすなわち現在の車速Vがクラッチ締結判定用車速V1onとクラッチ解放判定用車速V1ofとの間(V1on>V>V1of)にある場合には、現状の走行モードを維持すべくステップS60へジャンプし、V≦V1ofの場合、ステップS59でパラレル走行モードからシリーズ走行モードに切り換える条件が成立したことを示すためパラレル走行条件成立フラグFLAG1をクリアする(FLAG1←0)と共に、シリーズ走行モードからパラレル走行モードへの移行制御が未実施の状態にあることを示すためシリーズ→パラレル移行制御完了フラグFLAG2をクリアし(FLAG2←0)、ステップS60へ進む。
【0049】
次に、ステップS60では、パラレル走行条件成立フラグFLAG1の値を参照し、FLAG1=1でシリーズ走行モードからパラレル走行モードへの切り換え条件が成立している場合には、更に、ステップS61で、シリーズ→パラレル移行制御完了フラグFLAG2の値を参照し、シリーズ走行モードからパラレル走行モードへの移行制御が完了しているか否かを調べる。
【0050】
その結果、ステップS61において、FLAG2=0でシリーズ走行モードからパラレル走行モードへの移行制御が未完了の場合には、ステップS62で図3の移行制御ルーチンによるシリーズ走行モードからパラレル走行モードへの移行制御を実施し、FLAG2=1で既にシリーズ走行モードからパラレル走行モードへの移行制御が完了している場合、ステップS63で図4の制御ルーチンによるパラレル走行制御を行う。
【0051】
一方、ステップS60におけるパラレル走行条件成立フラグFLAG1の参照結果、FLAG1=0であり、パラレル走行モードからシリーズ走行モードへの切り換え条件が成立している場合には、ステップS60からステップS64へ進み、パラレル→シリーズ移行制御完了フラグFLAG3の値を参照する。
【0052】
そして、FLAG3=0でパラレル走行モードからシリーズ走行モードへの移行制御が未完了の場合には、ステップS65で図5の移行制御ルーチンによるパラレル走行モードからシリーズ走行モードへの移行制御を実施し、FLAG3=1で既にパラレル走行モードからシリーズ走行モードへの移行制御が完了している場合には、ステップS66で図2の制御ルーチンによるシリーズ走行制御を行う。
【0053】
次に、以上の走行モード切り換え判定によって判定された各走行モードの制御及び各走行モード間の移行制御について、シリーズ走行モード、シリーズ走行からパラレル走行モードへの移行制御、パラレル走行制御、パラレル走行からシリーズ走行への移行制御の順で説明する。
【0054】
シリーズ走行モードでは、図2に示す制御ルーチンにおいて、先ず、ステップS101で多重通信によりモータAコントローラ21にモータAを所定回転数で定速運転させるための回転数指令を与えると、ステップS102で、アクセル開度AccとCVT4のプライマリプーリ回転数Npとに基づいてドライバー要求トルクTdrvを算出する。
【0055】
次いで、ステップS103へ進み、ドライバー要求トルクTdrvを、プラネタリギヤユニット3のプラネタリギヤ比(プラネタリ比:定数K)を用いて以下の(1),(2)式によって算出されるリングギヤ側のトルクTrとサンギヤ側のトルクTsとに分配する。
Tr=Tdrv×(1−K)/K …(1)
Ts=Tdrv×K …(2)
【0056】
続くステップS104では、リングギヤ3cに連結されるモータBの必要電力WbをモータBの回転数とリングギヤ側のトルクTrとから算出し、ステップS105で、バッテリ10の残存容量から所定の充電電力Waを算出する。そして、ステップS106で、モータBの必要電力Wbとバッテリ10の充電電力WaとモータAの回転数とから発電のためのトルクTbatを算出し、ステップS107で、以下の(3)式に示すように、サンギヤ側のトルクTsと発電トルクTbatとを加算してエンジン1の駆動トルクTegを算出する。
Teg=Ts+Tbat …(3)
【0057】
その後、ステップS108へ進み、モータAの発電力とエンジン1の出力特性とから、上述のステップS107で算出した駆動トルクTegをエンジン1から出力可能か否かを調べ、駆動トルクTegを出力困難な場合、モータAの回転数を変更してモータAコントローラ21へ新たな回転数指令を与え、再度、モータBの必要電力Wbとバッテリ10の充電電力WaとモータAの回転数とから発電トルクTbatを算出し、この発電トルクTbatとサンギヤ側のトルクTsとを加算してエンジン1の駆動トルクTegを算出する。
【0058】
そして、ステップS109でリングギヤ側のトルクTrをモータBのトルクとして多重通信によりモータBコントローラ22にトルク指令を与え、ステップS110で多重通信によりE/G_ECU23に駆動トルクTegのトルク指令を与えてステップS111へ進む。
【0059】
ステップS111では、モータAコントローラ21、モータBコントローラ22、E/G_ECU23からの各フィードバック値に基づいて算出される車両駆動トルクのフィードバック値により、モータBによる走行を制御してルーチンを抜ける。
【0060】
すなわち、HEV_ECU20では、モータAコントローラ21から受信したモータAの発電用トルクフィードバック値Ta’と、モータBコントローラ22から受信したモータBのトルクフィードバック値Tb’に基づくモータBのトルクの反力(Tb’×K(1−K))とを加算してE/G_ECU23へフィードバックし、E/G_ECU23では、HEV_ECU20からのトルク指令値Tegとフィードバック値(Ta’+Tb’×K/(1−K))との差分を学習してエンジン1の制御を行う。
【0061】
そして、モータBのトルクフィードバック値Tb’に、エンジン1のトルクフィードバック値Teg’とモータAのトルクフィードバック値Ta’との差を加算してドライバー要求トルクのフィードバック値とし、このドライバー要求トルクのフィードバック値(Tb’+Teg’−Ta’)に基づいてモータBによる走行制御を行う。
【0062】
これにより、要求駆動力が小さい低負荷のシリーズ走行モードでは、エンジン1とモータAとでモータBの反力を支えながらモータBの駆動によるバッテリ10の消費電力を補充することができ、安定した定トルク走行を確保することができる。
【0063】
次に、シリーズ走行モードからパラレル走行モードへ切り換える場合の移行制御について説明する。
【0064】
シリーズ走行モードからパラレル走行モードへの移行は、図2の移行制御ルーチンによって行われ、ロックアップクラッチ2を締結する前に、予めエンジントルクを徐々に増加させてドライバー要求トルクに近づけた後、モータAの回転数とCVT4の入力軸回転数であるプライマリプーリ回転数とを一致させ、ロックアップクラッチ2を締結する。
【0065】
具体的には、先ず、ステップS201でT/M_ECU24からフィードバック送信されたプライマリプーリ回転数NpにモータAの回転数Naを合わせるべく、多重通信によりモータAコントローラ21に回転数指令を与え、ステップS202で、モータAコントローラ21からフィードバック送信された回転数データによってモータAの実回転数Narを検出する。
【0066】
次に、ステップS203へ進み、エンジン1の駆動トルクTegを発電トルク或いはトルク0の状態からパラレル走行時のドライバー要求トルクTdrvに近づけるべく、現在の駆動トルクTegに所定値Tkを加算して新たな駆動トルクTegを算出し(Teg←Teg+Tk)、ステップS204で多重通信によりE/G_ECU23に駆動トルクTegのトルク指令値を与える。
【0067】
その後、ステップS205で、ドライバー要求トルクTdrvとエンジン駆動トルクTegとの差の絶対値│Tdrv−Teg│が設定値Kt以下になったか否かを調べ、その結果、│Tdrv−Teg│>Ktのときにはルーチンを抜けてエンジン指令トルクを所定値Tkづつ増加させる処理を続行し、│Tdrv−Teg│≦Ktになったとき、ステップS206へ進んでプライマリプーリ回転数NpとモータAの実回転数Narとの差の絶対値│Np−Nar│が設定値Kn以下になったか否かを調べる。
【0068】
設定値Knは、モータAの回転数とCVT4のプライマリプーリ回転数が実質的に一致すると見なせる許容範囲を定めるものであり、ステップS206で│Np−Nar│>Knの場合にはルーチンを抜け、モータAコントローラ21に対する回転数指令(Na=Np)によりモータAの回転をプライマリプーリ回転に一致させる処理を続行する。尚、このとき、エンジン1の駆動トルクを増加させる制御とモータAのプライマリプーリ回転数Npへの回転数制御によってモータAの出力トルクがマイナスとなる。
【0069】
そして、ステップS206において│Np−Nar│≦Knとなり、モータAの実回転数Narがプライマリプーリ回転数Npに実質的に一致したとき、ステップS207へ進んで多重通信によりT/M_ECU24へロックアップクラッチ2を締結する指令を与え、ステップS209でシリーズ→パラレル移行制御完了フラグFLAG2をセットしてルーチンを抜ける。
【0070】
以上により、シリーズ走行モードからパラレル走行モードへ移行させる場合には、予めエンジン1の駆動トルクをパラレル走行モードでのドライバー要求トルクとなるよう漸次的に増加させた後、ロックアップクラッチ2の締結によって直結となるCVT4のプライマリプーリ回転数に対してモータAの回転数を実質的に一致させてからクラッチ締結を行うため、モータAに対する回転数制御の制御性が向上して回転変動やトルク変動を最小限に抑えて円滑にクラッチ締結を行うことができるばかりでなく、エンジン1のトルクをシリーズ走行での発電トルク或いはトルク0の状態からドライバー要求トルクまでクラッチ締結直後に短時間で切り換える必要がないため、モータトルクに対してエンジントルクの応答遅れが大きいことによる過渡的なトルク不足やトルク過多によるショックを未然に回避することができる。
【0071】
また、クラッチ締結直後にエンジン1の駆動トルクをドライバー要求トルクに切換える場合には、まずクラッチ締結直前にエンジン1の出力トルクを一時的に0とし、クラッチ締結直後にエンジン1の出力トルクを0からドライバー要求トルクへ切換えると同時に、モータBの出力トルクをドライバー要求トルクから0へ切換えなければならないため、両者のトルク応答性が異なり、制御性が必ずしも良いとは言えない。
【0072】
これに対し、本発明では、シリーズ走行モードからパラレル走行モードへの移行時に、エンジン1の駆動トルクをパラレル走行モードでのドライバー要求トルクとなるよう漸次的に増加させた後、モータAの回転数をプライマリプーリ回転数に実質的に一致させてからクラッチ締結を行うため、ロックアップクラッチ2の締結直後にモータ同士でトルク交換させることが可能であり、制御性を向上することができる。
【0073】
すなわち、図4のパラレル走行の制御ルーチンでは、ロックアップクラッチ2を締結してシリーズ走行モードから移行したとき、先ず、ステップS301でモータAのトルクを0とするトルク0指令を多重通信によってモータAコントローラ21に与える。この場合、シリーズ走行モードからパラレル走行モードへの移行直後、すなわちロックアップクラッチ2の締結直後である場合には、同時にモータBコントローラ22へモータBのトルクをシリーズ走行時の駆動トルク(ドライバー要求トルク)から一旦トルク0とするトルク指令を与える。
【0074】
前述したように、シリーズ走行モードからパラレル走行モードへの移行制御においては、エンジン1の駆動トルクをドライバー要求トルクに徐々に増加させてモータAの回転数をプライマリ回転数に実質的に一致させるように回転数制御を行うことから、パラレル走行への移行直後すなわちロックアップクラッチ2の締結直後に、モータA及びモータBをトルク0で制御することで、モータAにおける負の出力トルク分をモータBのトルク0への制御によってプラネタリギヤを介して吸収し、トルク応答性が同じモータ同士でのトルク交換を行わせることができる。これにより、クラッチ締結の際のショックを軽減すると共に、クラッチの耐久性を向上してクラッチの小型化を可能とすることができる。
【0075】
また、パラレル走行モードでは、ロックアップクラッチ2を締結してプラネタリギヤユニット3のサンギヤ3aとキャリア3bとを結合し、サンギヤ3aからのエンジン1の駆動力にリングギヤ3cからのモータBの駆動力を加算してキャリア3bから出力するため、エンジン1及びモータBの出力トルクをそのまま駆動輪側に伝達するには、モータAの回転数を出来なりに合わせなければならず、制御が困難である。この場合、モータAをシリーズ走行モードでの回転数制御のままとすると、モータAによって駆動トルクが吸収されてしまい、一方、モータAの回転数制御を止めると、鉄損によりエンジン1及びモータBの出力トルクが減じられる。
【0076】
いずれにしてもモータAがシリーズ走行モードの回転数制御のままでは、パラレル走行モードにおいて車両駆動トルクの制御が困難であるため、パラレル走行モードでは、モータAを回転数制御しているモータAコントローラ21にトルク0指令を与えることで、モータAを弱め界磁等によってトルク0とし、エンジン1の出力トルクとモータBの出力トルクとを損失無くCVT4に入力する。
【0077】
そして、モータAをトルク0で運転した後、ステップS302へ進んでアクセル開度Accとプライマリプーリ回転数Npとに基づいてドライバー要求トルクTdrvを算出し、ステップS303でバッテリ10の残存容量が所定値以上か否かを調べる。その結果、バッテリ10の残存容量が所定値より小さい場合には、ステップS304でスロットル開度に応じてエンジン1のみの走行を行うべく、多重通信によりE/G_ECU23へ所定のトルク指令を与え、ステップS310へ進む。
【0078】
一方、ステップS303においてバッテリ10の残存容量が所定値以上の場合には、ステップS303からステップS305へ進んでエンジン1のスロットル開度とCVT4のプライマリプーリ回転数Npとからエンジン最大出力トルクTegmaxを算出する。そして、ステップS306でドライバー要求トルクTdrvとエンジン最大出力トルクTegmaxとの差分ΔTを算出し(ΔT=Tdrv−Tegmax)、ステップS307で差分ΔTをモータBの駆動トルクTbとする(Tb=ΔT)。
【0079】
すなわち、パラレル走行モードでは、エンジン1の等スロットル開度曲線から定まる最大出力トルクTegmaxよりもドライバー要求トルクTdrvの方が大きい場合には、その分のトルクをモータBによってアシストすべく、(Tdrv−Tegmax)をモータBの駆動トルクとする。
【0080】
その後、ステップS308で多重通信によりE/G_ECU23にエンジン最大出力トルクTegmaxのトルク指令を与えると共に、ステップS309で多重通信によりモータBコントローラ22に駆動トルクTbのトルク指令を与え、ステップS310でモータBコントローラ22から受信したモータBのトルクフィードバック値Tb’とE/G_ECU23から受信したエンジン1のトルクフィードバック値Teg’とを加算した値(Tb’+Teg’)を車両駆動トルクのフィードバック値として走行制御を行い、ルーチンを抜ける。
【0081】
このパラレル走行モードでは、エンジン1とモータBとのトルク配分が決定され、エンジン1のみによる走行或いはエンジン1をモータBによってアシストするアシスト走行が行われるが、モータAを回転数制御からトルク制御へと本格的に切り換えることなく、簡単な指令と限定された定トルク制御でエンジン1及びモータBの出力トルクを損失無く駆動輪側に伝達することができ、駆動トルクを容易に制御することができる。
【0082】
次に、パラレル走行モードからシリーズ走行モードへの移行は、図5の移行制御ルーチンによって行われる。このルーチンでは、エンジン1のトルクを徐々に小さくして、その分のトルクをモータBから出力するようにし、エンジン1のトルクが0になったとき、モータAのトルク0指令を解除してモータAの回転数をモータBの回転数に合わせ、ロックアップクラッチ2を解放する。
【0083】
すなわち、先ず、ステップS401で、エンジン駆動トルクTegを所定比率n分だけ減少させたトルク値Teg(Teg=Teg−Teg/n)のトルク指令を多重通信によってE/G_ECU23に与え、次に、ステップS402で、エンジン駆動トルクの減少分Teg/nを現在のモータBの駆動トルクTbに加算してモータBの新たな駆動トルクTbとし(Tb+Tb/n)を、この新たな駆動トルクTbのトルク指令を多重通信によりモータBコントローラ22に与える。
【0084】
そして、ステップS403でエンジン駆動トルクTegが0になったか否かを調べ、その結果、Teg≠0のときには、ステップS403からルーチンを抜けてエンジン1のトルクを所定量減少させてモータBのトルクを所定量増加させる処理を繰り返す。
【0085】
その後、ステップS403でエンジン駆動トルクTegが0になると、ステップS404へ進んでモータBの回転数Nbを検出し、ステップS405でモータAコントローラ21へのモータAに対するトルク0指令を解除してモータAの回転数NaをモータBの回転数Nbと同じ回転数にすべく、モータAコントローラ21に回転数指令を与える。そして、ステップS406で多重通信によりT/M_ECU24へロックアップクラッチ2を解放させる指令を与え、ステップS407でパラレル→シリーズ移行制御完了フラグFLAG3をセットしてルーチンを抜ける。
【0086】
すなわち、パラレル走行モードからシリーズ走行モードへの移行では、モータAの回転数とモータBの回転数とを合わせてロックアップクラッチ2を解放する前に、エンジン1のトルクを徐々に0に近づけ、その分のトルクをモータBから出力するようにしているため、回転変動やトルク変動を生じることなくパラレル走行モードからシリーズ走行モードへ移行させることができ、運転フィーリングの悪化を防止することができる。
【0087】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1記載の発明によれば、ロックアップクラッチを解放し、エンジンの駆動力の一部と第2のモータの駆動力とを合成させて走行するシリーズ走行モードから、ロックアップクラッチを締結し、少なくともエンジンの駆動力を用いて走行するパラレル走行モードへ移行させる際、エンジンの駆動トルクを漸次的に増加させてパラレル走行モードにおける駆動トルクに移行させ、さらに上記第1のモータを回転数指令制御した上で、第1のモータの回転数を動力変換機構の入力軸回転数に実質的に一致させてロックアップクラッチを締結させるため、ロックアップクラッチの締結・解放に伴う回転変動やトルク変動を最小限に抑えて円滑にクラッチ締結を行うことができるばかりでなく、エンジントルクをパラレル走行モードのトルクまでクラッチ締結直後に短時間で切り換える必要がないため、モータトルクに対してエンジントルクの応答遅れが大きいことによる過渡的なトルク不足やトルク過多によるショックを未然に回避することができる。
【0088】
また、請求項2記載の発明では、シリーズ走行モードからパラレル走行モードへの移行を請求項1記載の発明と同様に行い、パラレル走行モードからシリーズ走行モードへ移行させる際には、エンジンの駆動トルクを漸次的に減少させると共にエンジンの駆動トルクの減少分だけ第2のモータの駆動トルクを漸次的に増加させ、エンジンの駆動トルクが実質的に0となったときの第2のモータの回転数で第1のモータを回転数指令制御した上で、ロックアップクラッチを解放させるため、ロックアップクラッチの締結・解放の双方の場合にショックを防止して運転フィーリングを一層向上することができ、円滑な走行を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】シリーズ走行モードとパラレル走行モードとの切換判定ルーチンを示すフローチャート
【図2】シリーズ走行モードの制御ルーチンを示すフローチャート
【図3】シリーズ走行モードからパラレル走行モードへの移行制御ルーチンを示すフローチャート
【図4】パラレル走行モードの制御ルーチンを示すフローチャート
【図5】パラレル走行モードからシリーズ走行モードへの移行制御ルーチンを示すフローチャート
【図6】ドライバー要求トルクマップの説明図
【図7】クラッチ締結・解放判定用車速とドライバー要求トルクとの関係を示す説明図
【図8】駆動制御系の構成を示す説明図
【符号の説明】
1 …エンジン
2 …ロックアップクラッチ
3 …プラネタリギヤユニット(シングルピニオン式プラネタリギヤ)
3a…サンギヤ
3b…キャリア
3c…リングギヤ
4 …ベルト式無段変速機(動力変換機構)
A …第1のモータ
B …第2のモータ
20…HEV_ECU[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hybrid vehicle control device that uses an engine and two motors in combination, and more particularly to a hybrid vehicle control device that can switch between a series travel mode and a parallel travel mode in accordance with travel conditions.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in vehicles such as automobiles, a hybrid vehicle using both an engine and a motor has been developed from the viewpoint of low pollution and resource saving. This hybrid vehicle is equipped with two motors for power generation and power source. As a result, many technologies for improving the recovery efficiency of motive energy and ensuring the running performance are employed.
[0003]
In such a hybrid vehicle, a motor for power generation is driven by the mechanical output of the engine, and the motor for traveling is driven by the power generation output and the discharge output of the battery, and the vehicle is driven mainly by the mechanical output of the engine. It is known that the vehicle travels and switches between a parallel traveling mode in which a difference in mechanical output of the engine with respect to a required output is compensated by a motor according to an operating condition.
[0004]
For example, JP-A-8-098322 discloses an engine, a generator driven by the mechanical output of the engine, a battery charged by the generator output of the generator, and a motor driven by the discharge output of the battery. A series-parallel composite electric vehicle having connection opening / closing means such as a clutch for opening / closing mechanical connection between a generator and a motor is disclosed.
[0005]
In the above series-parallel composite electric vehicle, parallel running is performed by clutch engagement, and series traveling is performed by clutch release, and when the clutch is engaged, the rotational speed of the generator and the rotational speed of the motor must be matched. Thus, the clutch fastening shock is prevented.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, when switching from series running to parallel running, simply changing the generator speed and motor speed to close the clutch will cause torque fluctuations due to the difference in output torque between the engine side and the motor side. In addition, when switching from parallel travel to series travel, simply changing the clutch may cause rotational fluctuations or torque fluctuations.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a hybrid vehicle capable of preventing rotational fluctuation and torque fluctuation at the time of switching between series running and parallel running and realizing smooth running without deteriorating driving feeling. It aims to provide a control device.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a first motor connected between an output shaft of an engine and a sun gear of a single pinion planetary gear, and a second motor connected to a ring gear of the planetary gear. A lock-up clutch that engages and releases the sun gear and the carrier of the planetary gear, and the planetary gear and the drive wheel that is connected to the planetary gear carrier and can be switched between a plurality of stages or continuously. When the hybrid vehicle is equipped with a power conversion mechanism that performs gear shifting and torque amplification, the lock-up clutch is released. And combining a part of the driving force of the engine and the driving force of the second motor. The series drive mode to drive and the above lock-up clutch Using at least the driving force of the engine A hybrid vehicle control device for switching to a parallel driving mode for driving, wherein the driving torque of the engine is gradually increased at the time of transition from the series driving mode to the parallel driving mode to drive the driving torque in the parallel driving mode. To Furthermore, after controlling the rotational speed command of the first motor, There is provided a means for causing the rotational speed of the first motor to substantially coincide with the input shaft rotational speed of the power conversion mechanism and fastening the lockup clutch.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the engine driving torque is gradually reduced and the engine driving torque is reduced when the parallel driving mode is shifted to the series driving mode. The rotational speed of the second motor when the driving torque of the second motor is gradually increased by the decrease and the driving torque of the engine becomes substantially zero. After controlling the rotational speed command of the first motor, A means for releasing the lock-up clutch is provided.
[0010]
That is, in the first aspect of the invention, the first motor connected between the engine output shaft and the sun gear of the single pinion planetary gear, the second motor connected to the ring gear of the planetary gear, the sun gear of the planetary gear and the carrier And a power conversion mechanism that is connected to a planetary gear carrier and performs gear shifting and torque amplification between the planetary gear and the drive wheel according to a gear ratio that can be switched between a plurality of stages or continuously. Release the lock-up clutch in a hybrid vehicle equipped with , Combining a part of the driving force of the engine and the driving force of the second motor From the series running mode to run , Engage the lock-up clutch Using at least the driving force of the engine When shifting to the parallel driving mode, the engine driving torque is gradually increased to shift to the driving torque in the parallel driving mode. Furthermore, after controlling the rotational speed command of the first motor, The rotational speed of the first motor is substantially matched with the rotational speed of the input shaft of the power conversion mechanism, and the lockup clutch is fastened.
[0011]
In invention of Claim 2, , Pa When shifting from the Larrel travel mode to the series travel mode, the engine drive torque is gradually decreased and the second motor drive torque is gradually increased by the decrease of the engine drive torque to drive the engine. Number of rotations of the second motor when the torque becomes substantially zero After controlling the rotational speed command of the first motor, Release the lock-up clutch.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 8 relate to an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a flowchart showing a switching determination routine between the series running mode and the parallel running mode, FIG. 2 is a flowchart showing a control routine for the series running mode, and FIG. FIG. 4 is a flowchart showing a control routine for switching from the series running mode to the parallel running mode, FIG. 4 is a flowchart showing a control routine for the parallel running mode, and FIG. 5 is a flowchart showing a control routine for shifting from the parallel running mode to the series running mode. 6 is an explanatory diagram of a driver required torque map, FIG. 7 is an explanatory diagram showing the relationship between the vehicle speed for clutch engagement / disengagement determination and the driver required torque, and FIG. 8 is an explanatory diagram showing the configuration of the drive control system.
[0013]
As shown in FIG. 8, the hybrid vehicle according to the present invention includes an
[0014]
Specifically, the planetary gear unit 3 is a single pinion type planetary gear having a sun gear 3a, a carrier 3b that rotatably supports a pinion that meshes with the sun gear 3a, and a ring gear 3c that meshes with the pinion. The sun gear 3a and the carrier 3b A lock-up clutch 2 for fastening and releasing is attached.
[0015]
As the power conversion mechanism 4, a transmission using a combination of gear trains, a transmission using a fluid torque converter, or the like can be used. However, a primary pulley 4b and an
[0016]
In other words, in the hybrid vehicle drive system of this embodiment, the planetary gear unit 3 having the lockup clutch 2 interposed between the sun gear 3a and the carrier 3b is disposed between the output shaft 1a of the
[0017]
In this case, as described above, the
[0018]
Further, the sun gear 3a of the planetary gear unit 3 and the carrier 3b are coupled by the lock-up clutch 2 according to the driving conditions, so that two motors A and B are disposed between the
[0019]
Regarding the torque transmission of the
[0020]
The above drive system is controlled by a control system (hybrid control system) that controls the traveling of a hybrid vehicle in which seven electronic control units (ECUs) are coupled by a multiplex communication system. And a functional circuit controlled by a microcomputer.
[0021]
Specifically, centering on a hybrid ECU (HEV_ECU) 20 that controls the entire system, a motor A controller 21 that controls the drive of the motor A, a
[0022]
The
[0023]
Then, the
[0024]
The
[0025]
On the other hand, the motor A controller 21 includes an inverter for driving the motor A. Basically, the constant rotation speed of the motor A is determined by a servo ON / OFF command or a rotation speed command transmitted from the
[0026]
The
[0027]
The E /
[0028]
In addition, the E /
[0029]
The T / M_ECU 24 controls the CVT 4 target primary pulley rotational speed, CVT input torque instruction, control command such as a lock-up request transmitted from the
[0030]
Further, the T / M_ECU 24 feeds back to the
[0031]
The
[0032]
The
[0033]
When viewed from the transmission input shaft (4a), the traveling mode of the hybrid vehicle controlled by the above hybrid control system can be roughly divided into the following three basic modes. The state transition is repeated.
[0034]
(1) Series (series & parallel) travel modes
When the required driving force or the vehicle speed is small, the lock-up clutch 2 is released, the
[0035]
(2) Parallel travel mode
When the required driving force or vehicle speed is large, the lockup clutch 2 is engaged to couple the sun gear 3a and the carrier 3b of the planetary gear unit 3, and the driving force of the motor B is added to the driving force of the
[0036]
(3) Braking force regeneration mode
During deceleration, the braking force is regenerated by the motor B in cooperation with the brake control. That is, the brake torque corresponding to the depression amount of the brake pedal is shared by the regenerative torque by the motor B and the braking torque by the brake mechanism to perform regenerative braking.
[0037]
Hereinafter, the switching determination process of each travel mode by the
[0038]
FIG. 1 is a routine for determining whether to switch between the series travel mode and the parallel travel mode. First, in step S51, the current vehicle speed V, the primary pulley rotation speed Np of the CVT 4, and the engagement / release state of the lockup clutch 2 are as follows. When input from the T / M_ECU 24 by multiplex communication, in step S52, the accelerator opening Acc is calculated based on the signal from the APS 11, and the shift range position is calculated based on the signal from the
[0039]
In the following step S53, based on the accelerator opening degree Acc and the primary pulley rotation speed Np, the following is shown depending on whether the shift range position belongs to the travel (forward travel) range, neutral or parking range, or reverse range. In addition, for each range, a driver request torque Tdrv that is an input torque of the CVT 4 is calculated. This driver required torque Tdrv is the output torque of the power stage calculated in consideration of the power distribution by the planetary gear 3, the remaining battery capacity, etc., and a complicated calculation that takes into account the effects of torque conversion loss etc. in the CVT 4 The required drive torque of the vehicle can be represented by a simple process without performing it.
[0040]
(A) Travel (forward travel) range
The driver request torque Tdrv is calculated by taking the accelerator opening Acc reflecting the driver's operation amount and the rotation speed of the carrier 3b of the planetary gear 3 reflecting the output state of the
[0041]
(B) Neutral or parking range
In the neutral or parking range, it is considered that there is no active drive torque request, and the driver request torque is set to Tdrv = 0.
[0042]
(C) Reverse range
In the reverse range, the driver request torque Tdrv is basically the same as that in the travel (forward travel) range, but since the traveling direction is reverse, the driver request torque Tdrv is given a minus sign − Let it be fa (Acc, Np).
[0043]
FIG. 6 shows a map fa of the driver request torque Tdrv using the accelerator opening Acc and the primary pulley rotation speed Np as parameters, and as the accelerator opening Acc increases, the value of the driver request torque Tdrv increases. At the opening, the lower the primary pulley rotation speed Np, the greater the driver request torque Tdrv.
[0044]
After calculating the driver request torque Tdrv as described above, the process proceeds to step S54, and a clutch release determination vehicle speed V1of for determining the release of the lockup clutch 2 is calculated by comparison with the current vehicle speed V. The vehicle speed V1of takes into account the effect of CVT4 and its gear ratio, and when shifting from the parallel travel mode to the series travel mode, the fuel efficiency of the
[0045]
Next, in step S55, a clutch engagement determination vehicle speed V1on for determining engagement of the lockup clutch 2 is calculated by comparison with the current vehicle speed V. Similarly, the clutch engagement determination vehicle speed V1on takes into account the effects of the CVT4 and its gear ratio, and the fuel efficiency efficiency of the
[0046]
As shown in FIG. 7, the clutch disengagement determination vehicle speed V1of and the clutch engagement determination vehicle speed V1on are set such that the determination vehicle speed decreases as the driver request torque Tdrv increases, and the vehicle travels in the series travel mode. During this time, it is possible to shift to the parallel driving mode at a vehicle speed that optimizes the fuel efficiency of the vehicle while reflecting the driver's intention to accelerate, while reflecting the driver's intention to decelerate while driving in the parallel driving mode. However, it is possible to shift to the series travel mode at a vehicle speed at which the fuel efficiency of the vehicle is optimal. Further, at the same driver request torque Tdrv, the hysteresis is set to have a hysteresis of V1of <V1on, thereby preventing hunting during clutch release / engagement.
[0047]
Next, the process proceeds to step S56, where the current vehicle speed V is compared with the clutch engagement determination vehicle speed V1on. If V ≧ V1on, the process proceeds to step S57 to indicate that the condition for switching from the series travel mode to the parallel travel mode is satisfied. Therefore, the parallel travel condition establishment flag FLAG1 is set (FLAG1 ← 1), and the parallel → series transition control completion flag FLAG3 is cleared to indicate that the transition control from the parallel travel mode to the series travel mode is not performed. (FLAG3 ← 0), the process proceeds to step S60.
[0048]
If V <V1on in step S56, the process branches to step S58 to compare the current vehicle speed V with the clutch release determination vehicle speed V1of. If V> V1of, that is, if the current vehicle speed V is between the clutch engagement determination vehicle speed V1on and the clutch release determination vehicle speed V1of (V1on>V> V1of), step S60 is performed to maintain the current travel mode. When V ≦ V1of, the parallel travel condition satisfaction flag FLAG1 is cleared (FLAG1 ← 0) to indicate that the condition for switching from the parallel travel mode to the series travel mode is satisfied in step S59. In order to indicate that the transition control to the parallel travel mode is not yet performed, the series → parallel transition control completion flag FLAG2 is cleared (FLAG2 ← 0), and the process proceeds to step S60.
[0049]
Next, in step S60, the value of the parallel travel condition establishment flag FLAG1 is referred to. When FLAG1 = 1 and the condition for switching from the series travel mode to the parallel travel mode is satisfied, in step S61, the series → Referring to the value of the parallel transition control completion flag FLAG2, it is checked whether or not the transition control from the series travel mode to the parallel travel mode has been completed.
[0050]
As a result, in step S61, if FLAG2 = 0 and the transition control from the series travel mode to the parallel travel mode is not completed, the transition from the series travel mode to the parallel travel mode by the transition control routine of FIG. 3 is performed in step S62. When the control is executed and FLAG2 = 1 and the transition control from the series travel mode to the parallel travel mode is already completed, the parallel travel control by the control routine of FIG. 4 is performed in step S63.
[0051]
On the other hand, if the result of referring to the parallel travel condition establishment flag FLAG1 in step S60 is FLAG1 = 0 and the switching condition from the parallel travel mode to the series travel mode is satisfied, the process proceeds from step S60 to step S64, where → Refer to the value of series transition control completion flag FLAG3.
[0052]
If FLAG3 = 0 and the transition control from the parallel travel mode to the series travel mode is not completed, the transition control from the parallel travel mode to the series travel mode by the transition control routine of FIG. If FLAG3 = 1 and the transition control from the parallel travel mode to the series travel mode has already been completed, the series travel control by the control routine of FIG. 2 is performed in step S66.
[0053]
Next, with regard to the control of each travel mode determined by the above travel mode switching determination and the transition control between each travel mode, from the series travel mode, the transition control from the series travel to the parallel travel mode, the parallel travel control, and the parallel travel This will be described in the order of the shift control to the series running.
[0054]
In the series travel mode, in the control routine shown in FIG. 2, first, in step S101, when a rotational speed command for operating the motor A at a constant speed at a predetermined rotational speed is given to the motor A controller 21 by multiplex communication, in step S102, Driver requested torque Tdrv is calculated based on accelerator opening Acc and primary pulley rotation speed Np of CVT4.
[0055]
Next, the process proceeds to step S103, where the driver requested torque Tdrv is calculated by using the planetary gear ratio of the planetary gear unit 3 (planetary ratio: constant K) and the torque Tr on the ring gear side calculated by the following equations (1) and (2) and the sun gear. To the torque Ts on the side.
Tr = Tdrv × (1-K) / K (1)
Ts = Tdrv × K (2)
[0056]
In the subsequent step S104, the required power Wb of the motor B connected to the ring gear 3c is calculated from the rotation speed of the motor B and the torque Tr on the ring gear side, and in step S105, a predetermined charging power Wa is obtained from the remaining capacity of the
Teg = Ts + Tbat (3)
[0057]
Thereafter, the process proceeds to step S108, where it is determined whether or not the drive torque Teg calculated in step S107 described above can be output from the
[0058]
In step S109, the torque Tr on the ring gear side is set as the torque of the motor B, and a torque command is given to the
[0059]
In step S111, the travel by the motor B is controlled by the feedback value of the vehicle driving torque calculated based on the feedback values from the motor A controller 21, the
[0060]
That is, in the
[0061]
Then, the difference between the torque feedback value Teg ′ of the
[0062]
As a result, in the low-load series traveling mode with a small required driving force, the power consumption of the
[0063]
Next, transition control when switching from the series travel mode to the parallel travel mode will be described.
[0064]
The transition from the series travel mode to the parallel travel mode is performed by the transition control routine of FIG. 2. Before the lockup clutch 2 is engaged, the engine torque is gradually increased in advance to approach the driver request torque, and then the motor The rotation speed of A and the primary pulley rotation speed which is the input shaft rotation speed of the CVT 4 are matched, and the lockup clutch 2 is engaged.
[0065]
Specifically, first, in order to match the rotation speed Na of the motor A with the primary pulley rotation speed Np fed back from the T / M_ECU 24 in step S201, a rotation speed command is given to the motor A controller 21 by multiplex communication, and step S202. Thus, the actual rotational speed Nar of the motor A is detected from the rotational speed data fed back from the motor A controller 21.
[0066]
Next, the process proceeds to step S203, in which a predetermined value Tk is added to the current drive torque Teg to bring the drive torque Teg of the
[0067]
Thereafter, in step S205, it is checked whether or not the absolute value | Tdrv−Teg | of the difference between the driver request torque Tdrv and the engine drive torque Teg has become equal to or less than the set value Kt. As a result, | Tdrv−Teg |> Kt Sometimes the routine is exited and the process of increasing the engine command torque by a predetermined value Tk is continued. When | Tdrv−Teg | ≦ Kt, the routine proceeds to step S206, where the primary pulley rotational speed Np and the actual rotational speed Nar of the motor A are reached. It is checked whether or not the absolute value | Np−Nar |
[0068]
The set value Kn defines an allowable range in which the rotation speed of the motor A and the primary pulley rotation speed of the CVT 4 can be regarded as substantially matching. If | Np−Nar |> Kn in step S206, the routine is exited. The process of making the rotation of the motor A coincide with the rotation of the primary pulley by the rotation number command (Na = Np) to the motor A controller 21 is continued. At this time, the output torque of the motor A becomes negative by the control for increasing the driving torque of the
[0069]
In step S206, when | Np−Nar | ≦ Kn and the actual rotational speed Nar of the motor A substantially coincides with the primary pulley rotational speed Np, the process proceeds to step S207, and the lock-up clutch is transmitted to the T / M_ECU 24 by multiplex communication. 2 is given, and in step S209, the series → parallel shift control completion flag FLAG2 is set and the routine is exited.
[0070]
As described above, when shifting from the series travel mode to the parallel travel mode, the drive torque of the
[0071]
When the drive torque of the
[0072]
On the other hand, in the present invention, at the time of transition from the series travel mode to the parallel travel mode, the drive torque of the
[0073]
That is, in the parallel running control routine of FIG. 4, when the lock-up clutch 2 is engaged and the mode is shifted from the series running mode, first, in step S301, a torque 0 command for setting the torque of the motor A to 0 is transmitted by multiplex communication to the motor A. This is given to the controller 21. In this case, immediately after the transition from the series travel mode to the parallel travel mode, that is, immediately after the lock-up clutch 2 is engaged, the torque of the motor B is simultaneously applied to the
[0074]
As described above, in the transition control from the series travel mode to the parallel travel mode, the drive torque of the
[0075]
In the parallel travel mode, the lockup clutch 2 is engaged to couple the sun gear 3a of the planetary gear unit 3 and the carrier 3b, and the driving force of the motor B from the ring gear 3c is added to the driving force of the
[0076]
In any case, since it is difficult to control the vehicle drive torque in the parallel travel mode if the motor A remains in the rotational speed control in the series travel mode, the motor A controller that controls the rotational speed of the motor A in the parallel travel mode. By giving a torque 0 command to 21, the motor A is weakened by a field weakening or the like, and the torque of the
[0077]
Then, after the motor A is operated at a torque of 0, the process proceeds to step S302, where the driver required torque Tdrv is calculated based on the accelerator opening Acc and the primary pulley rotation speed Np. Check if it is above. As a result, if the remaining capacity of the
[0078]
On the other hand, if the remaining capacity of the
[0079]
That is, in the parallel travel mode, when the driver required torque Tdrv is larger than the maximum output torque Tegmax determined from the equal throttle opening curve of the
[0080]
Thereafter, in step S308, a torque command for the engine maximum output torque Tegmax is given to the E /
[0081]
In this parallel travel mode, torque distribution between the
[0082]
Next, the transition from the parallel travel mode to the series travel mode is performed by the transition control routine of FIG. In this routine, the torque of the
[0083]
That is, first, in step S401, a torque command of a torque value Teg (Teg = Teg−Teg / n) obtained by reducing the engine driving torque Teg by a predetermined ratio n is given to the E /
[0084]
Then, in step S403, it is checked whether or not the engine drive torque Teg has become 0. As a result, if Teg ≠ 0, the routine exits from step S403 and the torque of the
[0085]
After that, when the engine drive torque Teg becomes 0 in step S403, the process proceeds to step S404 to detect the rotational speed Nb of the motor B, and in step S405, the torque 0 command for the motor A to the motor A controller 21 is canceled and the motor A Is sent to the motor A controller 21 in order to set the rotation speed Na to the same rotation speed Nb as that of the motor B. In step S406, a command to release the lockup clutch 2 is given to the T / M_ECU 24 by multiplex communication. In step S407, the parallel → series shift control completion flag FLAG3 is set, and the routine is exited.
[0086]
That is, in the transition from the parallel traveling mode to the series traveling mode, the torque of the
[0087]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the lockup clutch is released. , Combining a part of the driving force of the engine and the driving force of the second motor From the series running mode to run , Engage the lock-up clutch Using at least the driving force of the engine When shifting to the parallel driving mode, the engine driving torque is gradually increased to shift to the driving torque in the parallel driving mode. Furthermore, after controlling the rotational speed command of the first motor, Since the lockup clutch is engaged by substantially matching the rotation speed of the first motor with the input shaft rotation speed of the power conversion mechanism, rotational fluctuations and torque fluctuations associated with engagement / release of the lockup clutch are minimized. Not only can the clutch be engaged smoothly, but it is not necessary to switch the engine torque to the torque in the parallel running mode in a short time immediately after the clutch is engaged. A shock due to a transient lack of torque or excessive torque can be avoided in advance.
[0088]
In the second aspect of the invention, the transition from the series travel mode to the parallel travel mode is performed in the same manner as in the first aspect of the invention, and when the parallel travel mode is shifted to the series travel mode, the engine drive torque , And the second motor drive torque is gradually increased by an amount corresponding to the decrease in the engine drive torque, and the rotational speed of the second motor when the engine drive torque becomes substantially zero. After controlling the rotational speed command of the first motor, Since the lock-up clutch is released, a shock can be prevented in both cases of locking and releasing the lock-up clutch, driving feeling can be further improved, and smooth running can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart showing a switching determination routine between a series travel mode and a parallel travel mode.
FIG. 2 is a flowchart showing a control routine in a series travel mode.
FIG. 3 is a flowchart showing a transition control routine from a series travel mode to a parallel travel mode.
FIG. 4 is a flowchart showing a control routine in a parallel travel mode.
FIG. 5 is a flowchart showing a transition control routine from a parallel travel mode to a series travel mode.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a driver request torque map
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a relationship between a vehicle speed for clutch engagement / disengagement determination and a driver requested torque.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing the configuration of a drive control system
[Explanation of symbols]
1 ... Engine
2 ... Lock-up clutch
3 ... Planetary gear unit (single pinion type planetary gear)
3a Sun gear
3b ... Career
3c ... Ring gear
4 ... Belt type continuously variable transmission (power conversion mechanism)
A ... 1st motor
B ... Second motor
20 ... HEV_ECU
Claims (2)
上記シリーズ走行モードから上記パラレル走行モードへの移行時、上記エンジンの駆動トルクを漸次的に増加させて上記パラレル走行モードにおける駆動トルクに移行させ、さらに上記第1のモータを回転数指令制御した上で、上記第1のモータの回転数を上記動力変換機構の入力軸回転数に実質的に一致させ、上記ロックアップクラッチを締結させる手段を備えたことを特徴とするハイブリッド車の制御装置。A first motor connected between the output shaft of the engine and the sun gear of the single pinion planetary gear, a second motor connected to the ring gear of the planetary gear, and a lockup for fastening and releasing the sun gear and the carrier of the planetary gear. A hybrid vehicle including a clutch and a power conversion mechanism that is connected to the planetary gear carrier and performs gear shifting and torque amplification between the planetary gear and the drive wheel in accordance with a gear ratio that can be switched between a plurality of stages or continuously. A traveling mode is a series traveling mode in which the lockup clutch is released and a part of the driving force of the engine and the driving force of the second motor are combined, and the lockup clutch is engaged, and at least switching to a parallel running mode in which the vehicle travels using the driving force of the engine A control apparatus for a hybrid vehicle changing,
When shifting from the series travel mode to the parallel travel mode, the engine drive torque is gradually increased to shift to the drive torque in the parallel travel mode , and the first motor is subjected to rotational speed command control. in the rotational speed of the first motor substantially match with the input shaft rotating speed of the power conversion mechanism, the hybrid vehicle control apparatus characterized by comprising a means for engagement of the lock-up clutch.
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