JP3936341B2 - Vehicle and control method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、車両およびその制御方法に関し、詳しくは、車軸に駆動力を出力可能な内燃機関および電動機を備える車両およびその制御方法に関する。 The present invention relates to a vehicle and a control method thereof, and more particularly to a vehicle including an internal combustion engine and an electric motor that can output a driving force to an axle and a control method thereof.
従来、この種の車両としては、内燃機関からの動力を遊星歯車と二つのモータとによってトルク変換して車軸に出力する車両において、遊星歯車の歯打ち音を低減するようエンジンの出力エネルギやギヤ歯の回転数を調整するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この車両では、遊星歯車から歯打ち音が生じる運転領域が決まっていることから、エンジンの出力エネルギが所定範囲となる場合にはエンジンを所定の出力エネルギとなるよう制御したり、歯打ち音が発生しているギヤ歯の回転数が高くなるよう設定することにより、歯打ち音を低減している。
ギヤの歯打ち音は、ギヤに作用するトルクの符号が変化しガタ詰めが行なわれる際に生じるから、遊星歯車だけに限られず、その他のギヤでも生じる。このトルクの符号が変化する際に生じ得る歯打ち音を低減する低減制御を行なっている際に、他の要因でギヤにトルクが作用すると、歯打ち音の低減制御をしているにも拘わらず、歯打ち音が生じる場合がある。例えば、内燃機関からの動力と電動機からの動力とを車軸に出力して走行する車両において、内燃機関の運転を停止して電動機からの動力だけで走行している状態で歯打ち音の低減制御をしている最中に内燃機関を始動する場合である。この場合、内燃機関の始動に伴って生じるトルクの脈動により歯打ち音が生じる。こうした歯打ち音が生じる状態は、トルクの符号が変化するときであるから、トルクの急激な変化に伴うショックも生じ得る。 The gear rattling noise is generated when the sign of torque acting on the gear is changed and loosening is performed. Therefore, the gear rattling noise is generated not only in the planetary gear but also in other gears. When the torque is applied to the gear due to other factors during the reduction control that reduces the rattling noise that can occur when the sign of the torque changes, the gear rattling noise reduction control is performed. In some cases, rattling noise may occur. For example, in a vehicle that travels by outputting the power from the internal combustion engine and the power from the electric motor to the axle, the control for reducing rattling noise is performed in a state where the operation of the internal combustion engine is stopped and the vehicle is traveling only by the power from the electric motor. This is a case where the internal combustion engine is started while the engine is being operated. In this case, rattling noise is generated due to the pulsation of torque generated as the internal combustion engine starts. Since such a rattling noise occurs when the sign of torque changes, a shock accompanying a sudden change in torque can also occur.
本発明の車両およびその制御方法は、車軸に出力されるトルクの変化に伴うギヤの歯打ち音やトルクショックを低減することを目的の一つとする。また、本発明の車両およびその制御方法は、運転者の要求により迅速に対応することを目的の一つとする。 One object of the vehicle and the control method thereof according to the present invention is to reduce gear rattling noise and torque shock accompanying a change in torque output to an axle. Another object of the vehicle and the control method thereof according to the present invention is to respond quickly to a driver's request.
本発明の車両およびその制御方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。 The vehicle and the control method thereof according to the present invention employ the following means in order to achieve at least a part of the above-described object.
本発明の第1の車両は、
機械的に結合機構を介して車軸に駆動力を出力可能な内燃機関および電動機を備える車両であって、
操作者による駆動力要求操作に基づいて要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記車軸に前記設定された要求駆動力を出力しようとする際に該車軸に現在出力されている現在駆動力から符号の変化を伴わないときには所定の変化許容値をもって該要求駆動力に向けて増減させた目標駆動力を設定し、前記車軸に前記設定された要求駆動力を出力しようとする際に該車軸に現在出力されている現在駆動力から符号の変化を伴うときには所定の中心駆動力を中心として緩変化する緩変化許容値をもって該要求駆動力に向けて増減させた目標駆動力を設定する目標駆動力設定手段と、
前記所定の変化許容値を用いて目標駆動力を設定している最中に前記内燃機関の始動指示がなされたときには直ちに該内燃機関を始動し、前記緩変化許容値を用いて目標駆動力を設定している最中に前記内燃機関の始動指示がなされたときには所定の始動許可条件が成立した後に該内燃機関を始動する始動時制御手段と、
前記目標駆動力設定手段により設定された目標駆動力が前記車軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電動機とを駆動制御する駆動制御手段と、
を備えることを要旨とする。
The first vehicle of the present invention is
A vehicle including an internal combustion engine and an electric motor that can mechanically output a driving force to an axle via a coupling mechanism,
Requested driving force setting means for setting the requested driving force based on the driving force requested operation by the operator;
When attempting to output the set required driving force to the axle, when there is no change in sign from the current driving force currently output to the axle, the predetermined driving force is increased or decreased toward the required driving force with a predetermined change allowable value. When the set target driving force is set and the set required driving force is to be output to the axle, when a sign change occurs from the current driving force currently output to the axle, a predetermined center driving force is applied. Target driving force setting means for setting a target driving force that is increased or decreased toward the required driving force with a slowly changing allowable value that changes slowly as a center;
When an instruction to start the internal combustion engine is given while the target driving force is set using the predetermined allowable change value, the internal combustion engine is immediately started, and the target driving force is set using the slow change allowable value. Start-up control means for starting the internal combustion engine after a predetermined start permission condition is satisfied when the start instruction of the internal combustion engine is given during the setting;
Drive control means for driving and controlling the internal combustion engine and the electric motor so that the target drive force set by the target drive force setting means is output to the axle;
It is a summary to provide.
この本発明の第1の車両では、操作者による駆動力要求操作に基づいて設定された要求駆動力を車軸に出力しようとする際に車軸に現在出力されている現在駆動力から符号の変化を伴わないときには所定の変化許容値をもって要求駆動力に向けて増減させた目標駆動力を設定し、設定された要求駆動力を車軸に出力しようとする際に車軸に現在出力されている現在駆動力から符号の変化を伴うときには所定の中心駆動力を中心として緩変化する緩変化許容値をもって要求駆動力に向けて増減させた目標駆動力を設定し、設定された目標駆動力が車軸に出力されるよう内燃機関と電動機とを駆動制御する。これにより、駆動力が符号の変化を伴って変化する際に生じ得るガタ詰めを緩やかに行なうことができ、ガタ詰めの際に生じ得る歯打ち音やトルクショックを抑制することができる。そして、所定の変化許容値を用いて目標駆動力を設定している最中に内燃機関の始動指示がなされたときには直ちに内燃機関を始動し、緩変化許容値を用いて目標駆動力を設定している最中に内燃機関の始動指示がなされたときには所定の始動許可条件が成立した後に該内燃機
関を始動する。この結果、ガタ詰めの際に生じ得る歯打ち音やトルクショックを抑制する制御を行なっている最中に内燃機関を始動することにより生じ得る歯打ち音やトルクショックをも抑制することができる。
In the first vehicle of the present invention, when the required driving force set based on the driving force requesting operation by the operator is to be output to the axle, the sign change is made from the current driving force currently output to the axle. When it is not accompanied, the target driving force that is increased or decreased toward the required driving force with a predetermined change allowance is set, and the current driving force that is currently output to the axle when trying to output the set required driving force to the axle When the sign changes, the target driving force that is increased or decreased toward the required driving force is set with a gradual change allowance that changes slowly around a predetermined center driving force, and the set target driving force is output to the axle. The internal combustion engine and the electric motor are controlled to be driven. As a result, rattling that can occur when the driving force changes with a change in sign can be performed gently, and rattling noise and torque shock that can occur during rattling can be suppressed. When an internal combustion engine start instruction is issued while the target driving force is set using a predetermined change allowable value, the internal combustion engine is immediately started, and the target driving force is set using the slow change allowable value. When the internal combustion engine is instructed to start, the internal combustion engine is started after a predetermined start permission condition is satisfied. As a result, it is possible to suppress rattling noise and torque shock that can be generated by starting the internal combustion engine during control for suppressing rattling noise and torque shock that may occur during looseness.
こうした本発明の第1の車両において、前記所定の始動許可条件は、前記設定された目標駆動力と前記所定の中心駆動力との偏差が所定値以上となる条件であるものとすることもできるし、前記緩変化許容値を用いた目標駆動力の設定が開始されてから所定時間経過した条件であるものとすることもできる。 In the first vehicle of the present invention, the predetermined start permission condition may be a condition in which a deviation between the set target driving force and the predetermined center driving force is a predetermined value or more. In addition, it may be a condition that a predetermined time has elapsed since the setting of the target driving force using the gentle change allowable value was started.
また、本発明の第1の車両において、前記目標駆動力設定手段は、前記駆動力要求操作の時間変化が所定操作以上のときには、前記車軸に前記設定された要求駆動力を出力しようとする際に前記車軸に現在出力している現在駆動力から符号の変化を伴うときでも前記所定の変化許容値をもって該要求駆動力に向けて増減させた目標駆動力を設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、操作者による駆動力要求操作が大きいときには迅速に要求駆動力に向けて変化する目標駆動力を内燃機関や電動機から出力することができる。即ち、操作者の操作に応じた駆動力を出力することができる。この場合、所定の変化許容値を用いて目標駆動力が設定されるから、内燃機関の始動指示がなされれば直ちに内燃機関は始動される。この結果、迅速に内燃機関を始動し、操作者の要求に応じることができる。 In the first vehicle of the present invention, the target driving force setting means may output the set required driving force to the axle when the time change of the driving force requesting operation is not less than a predetermined operation. And a means for setting a target driving force that is increased or decreased toward the required driving force with the predetermined change allowable value even when the sign is changed from the current driving force currently output to the axle. You can also. In this way, when the driving force request operation by the operator is large, it is possible to quickly output the target driving force that changes toward the required driving force from the internal combustion engine or the electric motor. That is, it is possible to output a driving force according to the operation of the operator. In this case, since the target driving force is set using a predetermined allowable change value, the internal combustion engine is started as soon as an internal combustion engine start instruction is issued. As a result, the internal combustion engine can be quickly started and the operator's request can be met.
本発明の第1の車両において、前記所定の中心駆動力は前記要求駆動力側の符号の動力であるものとすることもできる。ガタ詰めは、回転要素のイナーシャを考慮すれば、要求駆動力側で生じる。したがって、緩変化をこうした回転要素のイナーシャを考慮した値を中心駆動力として行なうことにより、ガタ詰めを迅速に行なうことができる。 In the first vehicle of the present invention, the predetermined center driving force may be a power having a sign on the required driving force side. The backlash occurs on the required driving force side in consideration of the inertia of the rotating element. Therefore, the looseness can be quickly reduced by performing the gradual change as a central driving force in consideration of the inertia of the rotating element.
本発明の第1の車両において、前記内燃機関の動力の少なくとも一部を用いて発電可能な発電手段と、該発電手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備えるものとすることもできる。この場合、前記発電手段は、前記内燃機関の出力軸と前記車軸に連結された駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する手段であるものとすることもできる。この態様の本発明の第1の車両において、前記発電手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第3の軸の3軸に接続され該3軸のうちのいずれか2軸に入出力した動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、前記第3の軸に動力を入出力する発電機とを備える手段であるものとすることもできるし、前記内燃機関の出力軸に取り付けられた第1の回転子と前記駆動軸に取り付けられた第2の回転子とを有し該第1の回転子と該第2の回転子との電磁作用による電力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する対回転子電動機であるものとすることもできる。 The first vehicle of the present invention includes a power generation means capable of generating electric power using at least part of the power of the internal combustion engine, and a power storage means capable of exchanging electric power with the power generation means and the electric motor. You can also. In this case, the power generation means is connected to an output shaft of the internal combustion engine and a drive shaft connected to the axle, and drives at least a part of the power from the internal combustion engine with input and output of electric power and power. It can also be a means for outputting to the shaft. In the first vehicle of the present invention of this aspect, the power generation means is connected to three axes of the output shaft, the drive shaft, and the third shaft of the internal combustion engine, and enters any two of the three shafts. It may be a means provided with a three-axis power input / output means for inputting / outputting power to the remaining shaft based on the output power and a generator for inputting / outputting power to / from the third shaft. And a first rotor attached to the output shaft of the internal combustion engine and a second rotor attached to the drive shaft, and electromagnetic action between the first rotor and the second rotor. It is also possible to use a counter-rotor motor that outputs at least a part of the power from the internal combustion engine to the drive shaft with the input / output of electric power.
本発明の第2の車両は、
機械的な結合機構を介して車軸に駆動力を出力可能な内燃機関および電動機を備える車両であって、
前記結合機構に作用するトルクの変化に伴って生じ得る該結合機構のガタ詰めが緩やかに行なわれるガタ詰め制御を前記内燃機関の始動制御に優先して実行することを特徴とする。
The second vehicle of the present invention is
A vehicle comprising an internal combustion engine and an electric motor capable of outputting a driving force to an axle via a mechanical coupling mechanism,
A loosening control in which the loosening of the coupling mechanism that can occur in accordance with a change in torque acting on the coupling mechanism is performed is performed in preference to the start-up control of the internal combustion engine.
この本発明の第2の車両では、機械的な結合機構に作用するトルクの変化に伴って生じ得る該結合機構のガタ詰めが緩やかに行なわれるガタ詰め制御を前記内燃機関の始動制御に優先して実行するから、ガタ詰めの際に内燃機関が始動されることに伴って生じ得る歯打ち音やトルクショックを抑制することができる。 In the second vehicle according to the present invention, the loosening control in which the loosening of the coupling mechanism, which may occur in accordance with the change of the torque acting on the mechanical coupling mechanism, is moderately given priority over the start-up control of the internal combustion engine. Therefore, it is possible to suppress rattling noise and torque shock that may occur when the internal combustion engine is started during backlashing.
本発明の車両の制御方法は、
機械的な結合機構を介して車軸に駆動力を出力可能な内燃機関および電動機を備える車両の制御方法であって、
(a)操作者による駆動力要求操作に基づいて要求駆動力を設定し、
(b)前記車軸に前記設定された要求駆動力を出力しようとする際に該車軸に現在出力されている現在駆動力から符号の変化を伴わないときには所定の変化許容値をもって該要求駆動力に向けて増減させた目標駆動力を設定し、前記車軸に前記設定された要求駆動力を出力しようとする際に該車軸に現在出力されている現在駆動力から符号の変化を伴うときには所定の中心駆動力を中心として緩変化する緩変化許容値をもって該要求駆動力に向けて増減させた目標駆動力を設定し、
(c)前記所定の変化許容値を用いて目標駆動力を設定している最中に前記内燃機関の始動指示がなされたときには直ちに該内燃機関を始動し、前記緩変化許容値を用いて目標駆動力を設定している最中に前記内燃機関の始動指示がなされたときには所定の始動許可条件が成立した後に該内燃機関を始動し、
(d)前記目標駆動力設定手段により設定された目標駆動力が前記車軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電動機とを駆動制御する
ことを要旨とする。
The vehicle control method of the present invention includes:
A control method for a vehicle including an internal combustion engine and an electric motor capable of outputting a driving force to an axle via a mechanical coupling mechanism,
(A) The required driving force is set based on the driving force requesting operation by the operator,
(B) When an attempt is made to output the set required driving force to the axle, when the sign does not change from the current driving force currently output to the axle, the required driving force is set to a predetermined change allowable value. When the target driving force that is increased or decreased toward the axle is set and the set required driving force is to be output to the axle, a change in sign from the current driving force that is currently output to the axle is accompanied by a predetermined center. Set a target driving force that is increased or decreased toward the required driving force with a gradual change allowance that gradually changes around the driving force,
(C) When an instruction to start the internal combustion engine is given while the target driving force is set using the predetermined change allowable value, the internal combustion engine is immediately started and the target value is set using the gentle change allowable value. When the internal combustion engine is instructed to start while the driving force is being set, the internal combustion engine is started after a predetermined start permission condition is satisfied,
(D) The gist is to drive and control the internal combustion engine and the electric motor such that the target driving force set by the target driving force setting means is output to the axle.
この本発明の車両の制御方法では、操作者による駆動力要求操作に基づいて設定された要求駆動力を車軸に出力しようとする際に車軸に現在出力されている現在駆動力から符号の変化を伴わないときには所定の変化許容値をもって要求駆動力に向けて増減させた目標駆動力を設定し、設定された要求駆動力を車軸に出力しようとする際に車軸に現在出力されている現在駆動力から符号の変化を伴うときには所定の中心駆動力を中心として緩変化する緩変化許容値をもって要求駆動力に向けて増減させた目標駆動力を設定し、設定された目標駆動力が車軸に出力されるよう内燃機関と電動機とを駆動制御する。これにより、駆動力が符号の変化を伴って変化する際に生じ得るガタ詰めを緩やかに行なうことができ、ガタ詰めの際に生じ得る歯打ち音やトルクショックを抑制することができる。そして、所定の変化許容値を用いて目標駆動力を設定している最中に内燃機関の始動指示がなされたときには直ちに内燃機関を始動し、緩変化許容値を用いて目標駆動力を設定している最中に内燃機関の始動指示がなされたときには所定の始動許可条件が成立した後に該内燃機関を始動する。この結果、ガタ詰めの際に生じ得る歯打ち音やトルクショックを抑制する制御を行なっている最中に内燃機関を始動することにより生じ得る歯打ち音やトルクショックをも抑制することができる。 In the vehicle control method according to the present invention, when the required driving force set based on the driving force requesting operation by the operator is to be output to the axle, the sign is changed from the current driving force currently output to the axle. When it is not accompanied, the target driving force that is increased or decreased toward the required driving force with a predetermined change allowance is set, and the current driving force that is currently output to the axle when trying to output the set required driving force to the axle When the sign changes, the target driving force that is increased or decreased toward the required driving force is set with a gradual change allowance that changes slowly around a predetermined center driving force, and the set target driving force is output to the axle. The internal combustion engine and the electric motor are controlled to be driven. As a result, rattling that can occur when the driving force changes with a change in sign can be performed gently, and rattling noise and torque shock that can occur during rattling can be suppressed. When an internal combustion engine start instruction is issued while the target driving force is set using a predetermined change allowable value, the internal combustion engine is immediately started, and the target driving force is set using the slow change allowable value. When the internal combustion engine is instructed to start, the internal combustion engine is started after a predetermined start permission condition is satisfied. As a result, it is possible to suppress rattling noise and torque shock that can be generated by starting the internal combustion engine during control for suppressing rattling noise and torque shock that may occur during looseness.
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described using examples.
図1は、本発明の一実施例としての駆動装置を搭載したハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車20は、図示するように、エンジン22と、エンジン22の出力軸としてのクランクシャフト26にダンパ28を介して接続された3軸式の動力分配統合機構30と、動力分配統合機構30に接続された発電可能なモータMG1と、動力分配統合機構30に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに取り付けられた減速ギヤ35と、この減速ギヤ35に接続されたモータMG2と、動力出力装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット70とを備える。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a
エンジン22は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン22の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット(以下、エンジンECUという)24により燃料噴射制御や点火制御,吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンECU24は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によりエンジン22を運転制御すると共に必要に応じてエンジン22の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。
The
動力分配統合機構30は、外歯歯車のサンギヤ31と、このサンギヤ31と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ32と、サンギヤ31に噛合すると共にリングギヤ32に噛合する複数のピニオンギヤ33と、複数のピニオンギヤ33を自転かつ公転自在に保持するキャリア34とを備え、サンギヤ31とリングギヤ32とキャリア34とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構30は、キャリア34にはエンジン22のクランクシャフト26が、サンギヤ31にはモータMG1が、リングギヤ32にはリングギヤ軸32aを介して減速ギヤ35がそれぞれ連結されており、モータMG1が発電機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力をサンギヤ31側とリングギヤ32側にそのギヤ比に応じて分配し、モータMG1が電動機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力とサンギヤ31から入力されるモータMG1からの動力を統合してリングギヤ32側に出力する。リングギヤ32に出力された動力は、リングギヤ軸32aからギヤ機構60およびデファレンシャルギヤ62を介して、最終的には車両の駆動輪63a,63bに出力される。
The power distribution and
モータMG1およびモータMG2は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ41,42を介してバッテリ50と電力のやりとりを行なう。インバータ41,42とバッテリ50とを接続する電力ライン54は、各インバータ41,42が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータMG1,MG2のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ50は、モータMG1,MG2のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータMG1,MG2により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ50は充放電されない。モータMG1,MG2は、いずれもモータ用電子制御ユニット(以下、モータECUという)40により駆動制御されている。モータECU40には、モータMG1,MG2を駆動制御するために必要な信号、例えばモータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ43,44からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータMG1,MG2に印加される相電流などが入力されており、モータECU40からは、インバータ41,42へのスイッチング制御信号が出力されている。モータECU40は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によってモータMG1,MG2を駆動制御すると共に必要に応じてモータMG1,MG2の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。
The motor MG1 and the motor MG2 are both configured as well-known synchronous generator motors that can be driven as generators and can be driven as motors, and exchange power with the
バッテリ50は、バッテリ用電子制御ユニット(以下、バッテリECUという)52によって管理されている。バッテリECU52には、バッテリ50を管理するのに必要な信号、例えば,バッテリ50の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧,バッテリ50の出力端子に接続された電力ライン54に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流,バッテリ50に取り付けられた温度センサ51からの電池温度Tbなどが入力されており、必要に応じてバッテリ50の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。なお、バッテリECU52では、バッテリ50を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量(SOC)も演算している。
The
ハイブリッド用電子制御ユニット70は、CPU72を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU72の他に処理プログラムを記憶するROM74と、データを一時的に記憶するRAM76と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット70には、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号,シフトレバー81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP,アクセルペダル83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Acc,ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBP,車速センサ88からの車速Vなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット70は、前述したように、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と通信ポートを介して接続されており、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
The hybrid
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20は、運転者によるアクセルペダル83の踏み込み量に対応するアクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるように、エンジン22とモータMG1とモータMG2とが運転制御される。エンジン22とモータMG1とモータMG2の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にエンジン22から出力される動力のすべてが動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによってトルク変換されてリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ50の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にバッテリ50の充放電を伴ってエンジン22から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御する充放電運転モード、エンジン22の運転を停止してモータMG2からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸32aに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。
The
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20の動作、特にモータ運転モードで運転されているときにエンジン22の始動要求がなされたときの動作について説明する。まず、モータ運転モードで運転されているときの動作について説明する。図2は、ハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、車両がモータ運転モードで運転されているときに所定時間毎(例えば8msec毎)に繰り返し実行される。
Next, the operation of the
駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット70のCPU72は、まず、アクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Accやブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBP,車速センサ88からの車速V,モータMG2の回転子の回転位置に基づいてモータECU40により演算され通信により入力されたモータMG2の回転数Nm2,バッテリ50の電池温度Tbと残容量(SOC)とに基づいてバッテリECU52により演算され通信により入力されたバッテリ50の入出力制限Win,Woutなど制御に必要なデータを入力する処理を実行し(ステップS100)、入力したアクセル開度AccとブレーキペダルポジションBPと車速Vとに基づいてドライバが車両に要求するトルクとしてのドライバ要求トルクTd*を設定する(ステップS110)。ドライバ要求トルクTd*は、実施例では、アクセル開度AccとブレーキペダルポジションBPと車速Vとドライバ要求トルクTd*との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてROM74に記憶しておき、アクセル開度AccとブレーキペダルポジションBPと車速Vとが与えられると記憶したマップから対応するドライバ要求トルクTd*を導出して設定するものとした。図3にドライバ要求トルク設定用マップの一例を示す。
When the drive control routine is executed, the
続いて、設定したドライバ要求トルクTd*と前回このルーチンが実行されたときに設定されたドライバ要求トルク(前回Td*)との偏差を運転者がアクセルペダル83またはブレーキペダル85の踏み込み量を変化させたか否かを判定するための閾値Tdrefと比較し(ステップS120)、この偏差が閾値Tdref以上のときには前回このルーチンが実行されたときに設定された実行トルクT*を仮実行トルクTとして設定する(ステップS130)。
Subsequently, the driver changes the amount of depression of the
次に、車両に作用するトルクの符号が反転する際に生じるギヤのガタ詰めによる歯打ち音やトルクショックの発生を抑制するためにガタ詰めが穏やかに行なわれるようにトルクを緩変化させる処理を行なうか否かを判定する(ステップS140〜S160)。この判定は、具体的には、実行トルクT*が値0を跨いで変化するか否かをドライバ要求トルクTd*と仮実行トルクTとの積の符号を調べることや(ステップs140)、運転者が緩やかな加速を要求しているか否かをドライバ要求トルクTd*と仮実行トルクTとの偏差を運転者が緩やかな加速を要求していると考えられる範囲として設定された閾値trefと比較すること(ステップS150)、現時点の実行トルク(前回T*)が緩変化による実行トルクT*の設定処理を行なう範囲内、即ちガタ詰めを行なう範囲内にあるか否かを現時点の実行トルク(前回T*)と緩変化の中心をなす中心トルクTsetとの偏差を緩変化による実行トルクT*の設定処理を行なう範囲として設定された閾値Tsrefと比較することにより行なわれる(ステップS160)。即ち、実行トルクT*が値0を跨いで変化し、運転者が緩やかな加速を要求し、ガタ詰めを行なうときにのみ緩変化による実行トルクT*の設定処理を行なうと判定するのである。なお、中心トルクTsetは、モータMG2のイナーシャを考慮すると実行トルクT*が値0を跨いだ後にガタ詰めは行なわれることから、実行トルクT*が負から正へ移動するときには正の値に設定され、実行トルクT*が正から負へ移動するときには負の値に設定される。
Next, in order to suppress rattling noise and torque shock due to gear rattling that occurs when the sign of torque acting on the vehicle is reversed, a process of slowly changing the torque so that rattling is performed gently is performed. It is determined whether or not to perform (steps S140 to S160). Specifically, this determination is made by examining the sign of the product of the driver required torque Td * and the provisional execution torque T to determine whether or not the execution torque T * changes across the value 0 (step s140). The difference between the driver request torque Td * and the provisional execution torque T is compared with a threshold value tref set as a range in which the driver is considered to request moderate acceleration. (Step S150), whether or not the current execution torque (previous T *) is within the range in which the execution torque T * is set according to the gradual change, that is, whether the current execution torque is within the range in which the backlash is reduced or not is determined. This is done by comparing the deviation between the previous time T *) and the center torque Tset, which is the center of the gradual change, with a threshold value Tsref that is set as a range for setting the execution torque T * by the gradual change. It is (step S160). That is, the execution torque T * changes across the
緩変化による実行トルクT*の設定処理を行なわないと判定されたときには、緩変化判定フラグFに値0を設定すると共に(ステップS172)、タイマCをリセットし(ステップS174)、このルーチンの起動間隔で実行トルクT*を滑らかに変更可能な所定変化量α0を変化量αとして設定し(ステップS176)、設定した変化量αを現時点の実行トルク(前回T*)に加算して実行トルクT*を設定する(ステップS178)。
When it is determined not to perform the setting process of the execution torque T * due to the gradual change, the
一方、緩変化による実行トルクT*の設定処理を行なうと判定されたときには、緩変化判定フラグFに値1を設定すると共に(ステップS182)、タイマCを値1だけインクリメントし(ステップS184)、図4の変化量設定用マップに示すように実行トルクT*が中心トルクTsetに近づくほど変化量αがなめらかに小さくなるよう変化量αを設定し(ステップS186)、設定した変化量αを現時点の実行トルク(前回T*)に加算して実行トルクT*を設定する(ステップS188)。
On the other hand, when it is determined that the execution torque T * setting process due to the gradual change is to be performed, the
こうして実行トルクT*を設定すると、次式(1)に示すように、実行トルクT*に基づくトルクをバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で制限してモータMG2のトルク指令Tm2*を設定し(ステップS190)、設定したMG2のトルク指令Tm2*をモータECU40に送信して(ステップS200)、本ルーチンを終了する。トルク指令Tm2*を受信したモータECU40は、トルク指令Tm2*でモータMG2が駆動されるようインバータ42のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
When the execution torque T * is thus set, as shown in the following equation (1), the torque based on the execution torque T * is limited within the range of the input / output limits Win and Wout of the
Tm2*=max(min(T*/Gr,Wout/Nm2),Win/Nm2) …(1) Tm2 * = max (min (T * / Gr, Wout / Nm2), Win / Nm2) (1)
こうしてモータ運転モードで運転されている最中にエンジン22の始動要求がなされると、図5に例示するエンジン22の始動許可ルーチンが実行される。このルーチンが実行されると、緩変化判定フラグFとタイマCとを入力し(ステップS300)、入力した緩変化判定フラグFの値を調べる(ステップS310)。緩変化判定フラグFが値1でない(値0)とき、即ち、緩変化による実行トルクT*の設定処理を実行していないときには、エンジン22を直ちに始動するためにエンジン22の始動許可を行ない(ステップS330)、本ルーチンを終了する。
When a start request for the
一方、緩変化判定フラグFが値1のとき、即ち、緩変化による実行トルクT*の設定処理を実行しているときには、緩変化による実行トルクT*の設定処理を開始してから所定時間が経過したか否かをタイマCと閾値Crefとの比較により判定し(ステップS320)、タイマCが閾値Cref未満のときにはステップS300に戻る。即ち、緩変化による実行トルクT*の設定処理を実行しているときには、この設定処理を開始してから所定時間が経過するまでの間、タイマCを入力しこれを閾値Crefと比較する処理を繰り返すのである。いま、エンジン22を始動する際について考える。エンジン22を始動するためにモータMG1によりエンジン22をモータリングすると、モータリングによるピストンの往復運動やピストンの摩擦に起因するトルク脈動などが駆動軸としてのリングギヤ軸32aに作用する。その後、エンジン22の回転数が大きくなり燃料噴射制御や点火制御が開始されて初爆に至ったときには、初爆により瞬時に発生したトルクによるトルクショックがリングギヤ軸32aに作用する。ガタ詰めを穏やかに行なっている最中にこうしたトルク脈動やトルクショックがリングギヤ軸32aに出力されると、ガタ詰めを穏やかに行なうことができずにギヤ機構60において歯打ち音やトルクショックを生じることがある。したがって、こうしたトルク脈動やトルクショックがリングギヤ軸32aに作用してもギヤ機構60において歯打ち音やトルクショックを生じるおそれないトルクに実行トルクT*が至るまでエンジン22の始動を許可しないのである。閾値Crefは、緩変化による実行トルクT*の設定処理を開始してからこのトルクに実行トルクT*が至るまでの時間に相当する値として設定される。緩変化による実行トルクT*の設定処理を開始してから所定時間が経過してタイマCが閾値Cref以上となったときには、エンジン22の始動を行なうためにエンジン22の始動許可を行ない(ステップS330)、本ルーチンを終了する。エンジン22の始動許可がなされると、モータMG1の駆動によりエンジン22をモータリングしてエンジン22の回転数が所定回転数を超えたときに燃料噴射制御や点火制御が開始される。
On the other hand, when the gradual change determination flag F is 1, that is, when the execution torque T * setting process due to the gradual change is being executed, a predetermined time has elapsed after the execution torque T * setting process due to the gradual change is started. Whether or not the time has elapsed is determined by comparing the timer C with the threshold value Cref (step S320). When the timer C is less than the threshold value Cref, the process returns to step S300. That is, when the setting process of the execution torque T * due to the gradual change is being executed, the process of inputting the timer C and comparing it with the threshold value Cref until a predetermined time elapses after the setting process is started. It repeats. Now, consider when the
図6は、緩変化による実行トルクT*の設定処理を行なっている最中にエンジン22の始動要求がなされたときの様子を示す説明図である。時刻t1にこの設定処理を開始してから所定時間(閾値Crefに相当する時間)が経過する前の時刻t2にエンジン22の始動要求がなされたときには、直ちにエンジン22の始動を許可するとエンジン22をモータリングするときのトルク脈動や初爆のときのトルクショックが駆動軸に伝達されてガタ詰めを穏やかに行なえずにギヤ機構60において歯打ち音やトルクショックを生じるおそれがあるから、所定時間が経過した時刻t3でエンジン22の始動許可を行なう。エンジン22の始動許可が行なわれると、エンジン22は、モータMG1によりモータリングされて回転数が上昇し始める。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a state when a request for starting the
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、ガタ詰めを穏やかに行なうための緩変化による実行トルクT*の設定処理を行なっている最中にエンジン22の始動要求がなされたときには、この設定処理を開始してから所定時間が経過するまでエンジン22の始動を禁止するから、ガタ詰めの際にエンジン22をモータリングするときのトルク脈動や初爆のときのトルクショックによる歯打ち音やトルクショックの発生を抑制することができる。しかも、運転者がアクセルペダル83を踏み込んで急加速を要求しているときには緩変化による実行トルクT*の設定処理を行なわずエンジン22の始動要求がなされたときにはエンジン22を直ちに始動するから、運転者の要求に迅速に対処することができる。
According to the
実施例のハイブリッド自動車20では、緩変化による実行トルクT*の設定処理を行なっている最中にエンジン22の始動要求がなされたときには、この設定処理を開始してから所定時間が経過するまでエンジン22の始動を禁止するものとしたが、この設定処理を開始してから実行トルクT*と中心トルクTsetとの偏差が所定値以上となるまでエンジン22の始動を禁止するものとしてもよいし、この設定処理を開始してから実行トルクT*が値0を跨いで所定値以上となるまでエンジン22の始動を禁止するものとしてもよい。また、この設定処理を行なっている間はエンジン22の始動を禁止するものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、運転者が急加速を要求しているときには、直ちにエンジン22を始動するものとしたが、実行トルクT*が値0を跨いでからエンジン22を始動するものとしたり、実行トルクT*が中心トルクTsetを超えてからエンジン22を始動するものとしてもよい。このときには、実行トルクT*を緩変化させないものとしたが、運転者にモタツキ感を感じさせない程度で実行トルクT*を緩変化させるものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、中心トルクTsetを設定してその近傍で実行トルクを緩変化させるものとしたが、値0近傍で実行トルクを緩変化させるものであれば中心トルクTsetを設定しないものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、ドライバ要求トルクTd*と前回のドライバ要求トルク(前回Td*)との偏差に基づいて仮実行トルクTを設定するものとしたが、アクセル開度Accの偏差とブレーキペダルポジションBPの偏差とに基づいて仮実行トルクTを設定するものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG2の動力を減速ギヤ35により変速してリングギヤ軸32aに出力するものとしたが、図7の変形例のハイブリッド自動車120に例示するように、モータMG2の動力をリングギヤ軸32aが接続された車軸(駆動輪63a,63bが接続された車軸)とは異なる車軸(図7における車輪64a,64bに接続された車軸)に接続するものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、エンジン22の動力を動力分配統合機構30を介して駆動輪63a,63bに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力するものとしたが、図8の変形例のハイブリッド自動車220に例示するように、エンジン22のクランクシャフト26に接続されたインナーロータ232と駆動輪63a,63bに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ234とを有し、エンジン22の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機230を備えるものとしてもよい。
In the
このように、本発明は、内燃機関からの動力と電動機からの動力とを駆動軸に出力可能なハイブリッド自動車に適用することができるが、こうしたハイブリッド自動車に限定されるものではなく、内燃機関からの動力だけで走行する自動車や電動機からの動力だけで走行する自動車にも適用することができる。また、自動車以外の車両、例えば列車などにも適用することができる。 As described above, the present invention can be applied to a hybrid vehicle capable of outputting the power from the internal combustion engine and the power from the electric motor to the drive shaft. However, the present invention is not limited to such a hybrid vehicle. The present invention can also be applied to an automobile that runs only with the power of the motor or an automobile that runs only with the power from the electric motor. Moreover, it is applicable also to vehicles other than a motor vehicle, for example, a train.
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 The best mode for carrying out the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Of course, it can be implemented in the form.
本発明は、自動車産業に利用可能である。 The present invention is applicable to the automobile industry.
20,120,220 ハイブリッド自動車、22 エンジン、24 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、26 クランクシャフト、28 ダンパ、30 動力分配統合機構、31 サンギヤ、32 リングギヤ、32a リングギヤ軸、33 ピニオンギヤ、34 キャリア、35,減速ギヤ、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,42 インバータ、43,44 回転位置検出センサ、50 バッテリ、51 温度センサ、52 バッテリ用電子制御ユニット(バッテリECU)、54 電力ライン、60 ギヤ機構、62 デファレンシャルギヤ、63a,63b,64a,64b 駆動輪、70 ハイブリッド用電子制御ユニット、72 CPU、74 ROM、76 RAM、80 イグニッションスイッチ、81 シフトレバー、82 シフトポジションセンサ、83 アクセルペダル、84 アクセルペダルポジションセンサ、85 ブレーキペダル、86 ブレーキペダルポジションセンサ、88 車速センサ、230 対ロータ電動機、232 インナーロータ 234 アウターロータ、MG1,MG2 モータ。
20, 120, 220 Hybrid vehicle, 22 engine, 24 engine electronic control unit (engine ECU), 26 crankshaft, 28 damper, 30 power distribution integration mechanism, 31 sun gear, 32 ring gear, 32a ring gear shaft, 33 pinion gear, 34 carrier , 35, reduction gear, 40 motor electronic control unit (motor ECU), 41, 42 inverter, 43, 44 rotational position detection sensor, 50 battery, 51 temperature sensor, 52 battery electronic control unit (battery ECU), 54 electric power Line, 60 gear mechanism, 62 differential gear, 63a, 63b, 64a, 64b driving wheel, 70 hybrid electronic control unit, 72 CPU, 74 ROM, 76 RAM, 80 ignition switch, 8 1 shift lever, 82 shift position sensor, 83 accelerator pedal, 84 accelerator pedal position sensor, 85 brake pedal, 86 brake pedal position sensor, 88 vehicle speed sensor, 230 rotor motor, 232
Claims (10)
操作者による駆動力要求操作に基づいて要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記車軸に前記設定された要求駆動力を出力しようとする際に該車軸に現在出力されている現在駆動力から符号の変化を伴わないときには所定の変化許容値をもって該要求駆動力に向けて増減させた目標駆動力を設定し、前記車軸に前記設定された要求駆動力を出力しようとする際に該車軸に現在出力されている現在駆動力から符号の変化を伴うときには値0に対して該要求駆動力側の符号の駆動力である所定の中心駆動力を中心として緩変化する緩変化許容値をもって該要求駆動力に向けて増減させた目標駆動力を設定する目標駆動力設定手段と、
前記所定の変化許容値を用いて目標駆動力を設定している最中に前記内燃機関の始動指示がなされたときには直ちに該内燃機関を始動し、前記緩変化許容値を用いて目標駆動力を設定している最中に前記内燃機関の始動指示がなされたときには所定の始動許可条件が成立した後に該内燃機関を始動する始動時制御手段と、
前記目標駆動力設定手段により設定された目標駆動力が前記車軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電動機とを駆動制御する駆動制御手段と、
を備える車両。 A vehicle including an internal combustion engine and an electric motor that can mechanically output a driving force to an axle via a coupling mechanism,
Requested driving force setting means for setting the requested driving force based on the driving force requested operation by the operator;
When attempting to output the set required driving force to the axle, when there is no change in sign from the current driving force currently output to the axle, the predetermined driving force is increased or decreased toward the required driving force with a predetermined change allowable value. It sets a target driving force is, the relative value 0 when accompanied by a change in sign from a current driving force which is currently output to the axle when trying to output the set driving force demand to the axle Target driving force setting means for setting a target driving force that is increased or decreased toward the required driving force with a gradual change allowance that gradually changes around a predetermined central driving force that is a driving force of a sign on the required driving force side ;
When an instruction to start the internal combustion engine is given while the target driving force is set using the predetermined allowable change value, the internal combustion engine is immediately started, and the target driving force is set using the slow change allowable value. Start-up control means for starting the internal combustion engine after a predetermined start permission condition is satisfied when the start instruction of the internal combustion engine is given during the setting;
Drive control means for driving and controlling the internal combustion engine and the electric motor so that the target drive force set by the target drive force setting means is output to the axle;
A vehicle comprising:
前記内燃機関の動力の少なくとも一部を用いて発電可能な発電手段と、
該発電手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
を備える車両。 The vehicle according to any one of claims 1 to 4 ,
Power generation means capable of generating power using at least part of the power of the internal combustion engine;
Power generation means capable of exchanging electric power with the power generation means and the electric motor;
A vehicle comprising:
前記結合機構に作用するトルクの変化に伴って生じ得る該結合機構のガタ詰めが緩やかに行なわれるガタ詰め制御を前記内燃機関の始動制御に優先して実行することを特徴とする
車両。 A vehicle comprising an internal combustion engine and an electric motor capable of outputting a driving force to an axle via a mechanical coupling mechanism,
A vehicle that performs loosening control, in which loosening of the coupling mechanism, which may occur in accordance with a change in torque acting on the coupling mechanism, is performed prior to the start control of the internal combustion engine.
(a)操作者による駆動力要求操作に基づいて要求駆動力を設定し、
(b)前記車軸に前記設定された要求駆動力を出力しようとする際に該車軸に現在出力されている現在駆動力から符号の変化を伴わないときには所定の変化許容値をもって該要求駆動力に向けて増減させた目標駆動力を設定し、前記車軸に前記設定された要求駆動力を出力しようとする際に該車軸に現在出力されている現在駆動力から符号の変化を伴うときには値0に対して該要求駆動力側の符号の駆動力である所定の中心駆動力を中心として緩変化する緩変化許容値をもって該要求駆動力に向けて増減させた目標駆動力を設定し、
(c)前記所定の変化許容値を用いて目標駆動力を設定している最中に前記内燃機関の始動指示がなされたときには直ちに該内燃機関を始動し、前記緩変化許容値を用いて目標駆動力を設定している最中に前記内燃機関の始動指示がなされたときには所定の始動許可条件が成立した後に該内燃機関を始動し、
(d)前記目標駆動力設定手段により設定された目標駆動力が前記車軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電動機とを駆動制御する
車両の制御方法。
A control method for a vehicle including an internal combustion engine and an electric motor capable of outputting a driving force to an axle via a mechanical coupling mechanism,
(A) The required driving force is set based on the driving force request operation by the operator,
(B) When an attempt is made to output the set required driving force to the axle, when the sign does not change from the current driving force currently output to the axle, the required driving force is set to a predetermined change allowable value. When the target driving force that is increased or decreased toward the axle is set and the set required driving force is to be output to the axle, the value is 0 when the sign changes from the current driving force that is currently output to the axle. On the other hand, a target driving force that is increased or decreased toward the required driving force with a slowly changing allowable value that gradually changes around a predetermined central driving force that is the driving force of the sign on the required driving force side ,
(C) When an instruction to start the internal combustion engine is given while the target driving force is set using the predetermined change allowable value, the internal combustion engine is immediately started and the target value is set using the slow change allowable value. When the internal combustion engine is instructed to start while the driving force is being set, the internal combustion engine is started after a predetermined start permission condition is satisfied,
(D) A vehicle control method in which the internal combustion engine and the electric motor are driven and controlled so that the target driving force set by the target driving force setting means is output to the axle.
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