JP4218683B2 - Control device for hybrid drive - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ハイブリッド駆動装置の制御装置に関し、より特定的には、エンジンおよびモータジェネレータを動力源として備えるハイブリッド駆動装置のエンジン始動制御に関する。 The present invention relates to a control device for a hybrid drive device, and more particularly to engine start control of a hybrid drive device including an engine and a motor generator as a power source.
近年、エンジンの低燃費化を図るために、エンジンおよびモータの両方を動力源とするハイブリッド車両が提案されている。このようなハイブリッド車両に用いられるハイブリッド駆動装置には、シリーズ方式、パラレル方式などの各種の方式が提案されているが、遊星歯車機構によってエンジンおよび2つのモータジェネレータを連結した、シリーズ−パラレルハイブリッド方式が提案されている。このようなシリーズ−パラレルハイブリッド方式では、遊星歯車機構によって構成された動力分割機構によって、エンジンおよびモータの動力の遠心力が制御される。 In recent years, hybrid vehicles using both the engine and the motor as power sources have been proposed in order to reduce the fuel consumption of the engine. Various systems such as a series system and a parallel system have been proposed for such hybrid vehicles, but a series-parallel hybrid system in which an engine and two motor generators are connected by a planetary gear mechanism. Has been proposed. In such a series-parallel hybrid system, the centrifugal force of the engine and motor power is controlled by the power split mechanism configured by the planetary gear mechanism.
特に、このようなハイブリッド駆動装置において、モータジェネレータの1つにより分配機構を介してエンジンを回転駆動することによってエンジンを始動する構成が提案されている。このような構成では、始動専用のスタータが不要となるため、部品点数が少なくなって装置が安価となる。 In particular, in such a hybrid drive device, a configuration has been proposed in which the engine is started by rotationally driving the engine via a distribution mechanism by one of the motor generators. In such a configuration, since a starter dedicated to starting is not required, the number of parts is reduced and the apparatus is inexpensive.
さらに、特開平09−170533号公報(特許文献1)には、第1モータジェネレータによりエンジンを起動などする際に生じる反力で車両の駆動力が変動することを抑制するために、第2モータジェネレータによって上記車両の駆動力の変動を相殺するトルク(以下、「反力相殺トルク」とも称する)を発生するように制御することが提案されている。 Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-170533 (Patent Document 1) discloses a second motor in order to suppress fluctuations in the driving force of the vehicle due to a reaction force generated when the engine is started by the first motor generator. It has been proposed to control the generator so as to generate a torque that cancels out fluctuations in the driving force of the vehicle (hereinafter also referred to as “reaction force canceling torque”).
また、特開2000−324607号公報(特許文献2)には、エンジンから駆動軸までの動力を伝達する伝達経路上において回転トルクを検出するためのトルクセンサを設け、そのトルクセンサの検出結果に基づいて、駆動軸に出力されるトルクを補償するように制御することが提案されている。
しかしながら、特許文献1に開示されるエンジン始動制御では、反力相殺トルクを発生する第2モータジェネレータにおける出力トルクの決定に、反力相殺トルクは特に反映されていない。一般的な制御構成として、第2モータジェネレータの発生可能範囲内で出力トルクを設定できるとすると、第2モータジェネレータがほぼ発生可能トルク(定格トルク)に近いトルクを出力している場合などにおいては、反力相殺トルクを上乗せして発生することができなくなる場合がある。このため、運転者がアクセルを踏込み、加速指令を与えているにも関わらず、エンジン始動に伴う反力により、かえって駆動力が減少するという問題が生じる場合があった。
However, in the engine start control disclosed in
また、特許文献2に開示されているエンジン始動制御においても、第2モータジェネレータにおける出力トルクの決定に、反力相殺トルクは特に反映されていないので、同様の問題が生じる場合があった。 Also in the engine start control disclosed in Patent Document 2, the reaction force canceling torque is not particularly reflected in the determination of the output torque in the second motor generator, and the same problem may occur.
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、ハイブリッド駆動装置において、運転外乱となるエンジン始動時などに生じる駆動力の変動を抑制可能なハイブリッド駆動装置の制御装置を提供することである。 The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to suppress fluctuations in driving force that occur at the time of engine start or the like, which is a driving disturbance, in a hybrid drive device. It is providing the control apparatus of a hybrid drive device.
この発明によれば、燃料の燃焼によって作動するエンジンと、エンジンの出力を第1モータジェネレータおよび出力部材へ機械的に分配する動力分割機構と、出力部材から駆動輪までの間で回転力を加える第2モータジェネレータとを備えるハイブリッド駆動装置の制御装置である。そして、この発明に係るハイブリッド駆動装置の制御装置は、走行状態に応じて、第1モータジェネレータにより動力分割機構を介してエンジンを回転駆動することでエンジンを始動させる始動手段と、始動手段によるエンジンの始動に起因する駆動力変動を相殺するための反力相殺トルクを決定する反力相殺トルク決定手段と、走行状態に応じて、第2モータジェネレータが発生すべき車両駆動トルクを決定する車両駆動トルク決定手段と、車両駆動トルク決定手段において決定された車両駆動トルクを受け、エンジンが始動され得る期間において、第2モータジェネレータの発生可能トルクから所定の余裕トルクを減じた制限トルク、を超過しないように、車両駆動トルクを制限する車両駆動トルク制限手段と、反力相殺トルク決定手段において決定される反力相殺トルクと、車両駆動トルク制限手段による制限後の車両駆動トルクとを加算したトルクが発生するように、第2モータジェネレータを制御する第2モータジェネレータ制御手段とを備える。 According to the present invention, an engine that operates by fuel combustion, a power split mechanism that mechanically distributes the output of the engine to the first motor generator and the output member, and a rotational force is applied between the output member and the drive wheels. It is a control apparatus of a hybrid drive device provided with a 2nd motor generator. The control device for the hybrid drive device according to the present invention includes a starter for starting the engine by rotating the engine through a power split mechanism by a first motor generator according to a traveling state, and an engine by the starter Reaction force canceling torque determining means for determining a reaction force canceling torque for canceling fluctuations in driving force due to starting of the vehicle, and vehicle driving for determining a vehicle driving torque to be generated by the second motor generator according to the running state The torque determining means and the limit torque obtained by subtracting a predetermined margin torque from the torque that can be generated by the second motor generator in a period during which the engine can be started upon receiving the vehicle driving torque determined by the vehicle driving torque determining means. Vehicle driving torque limiting means for limiting the vehicle driving torque and reaction force canceling torque determining means And second motor generator control means for controlling the second motor generator so that a torque obtained by adding the reaction force canceling torque determined in step 2 and the vehicle driving torque after being restricted by the vehicle driving torque restriction means is generated. .
この発明に係るハイブリッド駆動装置の制御装置によれば、車両駆動トルク制限手段が、エンジンの始動され得る期間において、第2モータジェネレータの発生可能トルクから所定の余裕トルクを減じた制限トルクを超過しないように、車両駆動トルクを制限する。そのため、エンジン始動時に発生している車両駆動トルクに関わらず、第2モータジェネレータは、エンジンの始動に起因する駆動力変動を相殺するための反力相殺トルクをさらに発生することができる。 According to the control apparatus for a hybrid drive apparatus according to the present invention, the vehicle drive torque limiting means does not exceed the limit torque obtained by subtracting the predetermined margin torque from the torque that can be generated by the second motor generator in a period during which the engine can be started. Thus, the vehicle driving torque is limited. Therefore, the second motor generator can further generate a reaction force canceling torque for canceling the driving force fluctuation caused by the engine starting, regardless of the vehicle driving torque generated at the time of starting the engine.
好ましくは、余裕トルクは、反力相殺トルク決定手段において決定される最大の反力相殺トルクに相当する。 Preferably, the surplus torque corresponds to the maximum reaction force cancellation torque determined by the reaction force cancellation torque determination means.
好ましくは、余裕トルクは、エンジンの始動に起因する駆動力変動の最大値を相殺可能なトルクに設定される。 Preferably, the surplus torque is set to a torque that can cancel the maximum value of the driving force fluctuation caused by the engine start.
好ましくは、車両駆動トルク制限手段は、エンジンの始動過程に応じて、余裕トルクを略ゼロに漸近させる。 Preferably, the vehicle drive torque limiting means gradually increases the margin torque to substantially zero according to the engine starting process.
好ましくは、車両駆動トルク制限手段は、エンジンの作動中において、余裕トルクをゼロとする。 Preferably, the vehicle drive torque limiting means sets the margin torque to zero during operation of the engine.
好ましくは、始動手段は、第2モータジェネレータが発生すべき車両駆動トルクが、制限トルクを超過した場合にエンジン始動させる。 Preferably, the starting means starts the engine when the vehicle driving torque to be generated by the second motor generator exceeds the limit torque.
この発明によれば、運転外乱となるエンジン始動時などに生じる駆動力の変動を抑制可能なハイブリッド駆動装置の制御装置を実現できる。 According to the present invention, it is possible to realize a control device for a hybrid drive device that can suppress fluctuations in drive force that occur when the engine is started, which becomes a driving disturbance.
この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the same or corresponding parts in the drawings are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
図1は、この発明の実施の形態に従うハイブリッド車両の概略構成図である。
図1を参照して、ハイブリッド車両(以下、単に「車両」とも称する)は、ハイブリッド駆動装置10と、制御装置20と、ディファレンシャルギヤ30と、車輪(駆動輪)50と、アクセルペダル150と、シフトレバー152とを備える。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 1, a hybrid vehicle (hereinafter also simply referred to as “vehicle”) includes a
ハイブリッド駆動装置10は、車両の駆動力を発生する。ハイブリッド駆動装置10についてのより詳細な説明は後述する。ハイブリッド駆動装置10によって発生された駆動力は、ディファレンシャルギヤ30を介して車輪50に伝達され、車輪50の回転駆動に用いられる。ディファレンシャルギヤ30は、路面からの抵抗差を利用して車輪50の左右間の回転差を吸収する。
The
制御装置20は、CPUとRAM、ROMなどからなるメモリ領域とを含む電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)で構成され、ハイブリッド駆動装置10が搭載された車両を運転者の指示に応じて操作するために、運転者の操作に応じて変化するアクセルペダル150の踏込量やシフトレバー152のシフトポジション(位置)などを逐次監視して、車両に搭載された機器・回路群の全体動作を制御する。
The
シフトレバー152は、運転者の操作(シフトレバー操作)に従って、複数のシフトポジションのうちから1つが選択される。複数のシフトポジションには、たとえば、車両停止時のパーキングポジション(Pポジション)、車両後退時のリバースポジション(Rポジション)、ニュートラルポジション(Nポジション)および車両前進時のドライブポジション(Dポジション)などが含まれる。なお、ドライブポジション(Dポジション)の他に、変速可能な変速段数を制限する細分化されたドライブポジション(たとえば4ポジション、3ポジション、2ポジション、Lポジション等)が設けられてもよい。
One
ハイブリッド駆動装置10は、燃料の燃焼によって作動する内燃機関などのエンジン112と、そのエンジン112の回転変動を吸収するスプリング式のダンパ装置114と、そのダンパ装置114を介して伝達されるエンジン112の出力を第1モータジェネレータ116および出力部材118へ機械的に分配する遊星歯車式の動力分割機構120と、出力部材118に回転力を加える第2モータジェネレータ122とを備えている。
The
エンジン112、ダンパ装置114、動力分割機構120、および第1モータジェネレータ116は同軸上において軸方向に並んで配置されており、第2モータジェネレータ122は、ダンパ装置114および動力分割機構120の外周側に同心に配置される。
The
動力分割機構120は、シングルピニオン型の遊星歯車装置で、3つの回転要素として第1モータジェネレータ116のモータ軸124に連結されたサンギヤ120sと、ダンパ装置114に連結されたキャリア120cと、第2モータジェネレータ122のロータ122rと連結されたリングギヤ120rとを含む。
The
出力部材118は、第2モータジェネレータ122のロータ122rにボルトなどによって一体的に固設されており、そのロータ122rを介して動力分割機構120のリングギヤ120rに連結されている。出力部材118には出力歯車126が設けられており、中間軸128の大歯車130および小歯車132を介して傘歯車式のディファレンシャルギヤ30が減速回転させられて、各車輪50に動力が分配される。
The
第1モータジェネレータ116および第2モータジェネレータ122は、PCU(Power Control Unit)45を介して蓄電装置(バッテリ)40と電気的に接続されている。第1モータジェネレータ116および第2モータジェネレータ122は、それぞれ蓄電装置40からの電気エネルギが供給されて所定のトルクで回転駆動される回転駆動状態と、回転制動(モータジェネレータ自体の電気的な制動トルク)により発電機として機能して蓄電装置40に電気エネルギを充電する充電状態と、モータ軸124やロータ122rが自由回転することを許容する無負荷状態との間で動作を切換えられる。
The
蓄電装置40は、充放電可能な直流電源装置であって、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池からなる。
The
PCU45は、蓄電装置40から供給された直流電力を、第1モータジェネレータ116および第2モータジェネレータ122への駆動電力に変換する電力変換器を含む。そして、PCU45は、制御装置20から受けたトルク指令に応じて、それぞれ第1モータジェネレータ116および第2モータジェネレータ122へ与える交流電力の電圧・周波数・位相などを制御する。また、PCU45は、第1モータジェネレータ116または第2モータジェネレータ122が発生した交流電力を直流電力に変換して蓄電装置40へ供給することも可能であり、第1モータジェネレータ116と第2モータジェネレータ122との間で電力の授受を行なうことも可能である。
PCU 45 includes a power converter that converts DC power supplied from
エンジン112は、燃料噴射量やスロットル弁開度、点火時期(始動指令)などが制御装置20によって制御されることにより、その回転数やトルク等の作動状態が制御される。また、PCU45も、制御装置20によって制御される。
The
すなわち、制御装置20は、予め設定されたプログラムに従って処理ルーチンを実行することにより、走行状況に応じて、エンジン112、第1モータジェネレータ116および第2モータジェネレータ122による走行モードを、モータ走行、充電走行、およびエンジン・モータ走行等の間で切換える。なお、走行状況には、運転者によるアクセル踏込量、シフトポジション、蓄電装置40の充電状態(SOC:State of Charge)などが含まれる。
That is, the
たとえばモータ走行では、車両は、第1モータジェネレータ116を無負荷状態とするとともに第2モータジェネレータ122を回転駆動状態とし、その第2モータジェネレータ122のみを動力源として走行する。また、充電走行では、第1モータジェネレータ116を発電機として機能させるとともに第2モータジェネレータ122を無負荷状態としてエンジン112のみを駆動力源として走行しながら、第1モータジェネレータ116によって蓄電装置40が充電される。あるいは、エンジン・モータ走行では、第1モータジェネレータ116を発電機として機能させる一方で、エンジン112および第2モータジェネレータ122の両方を動力源として走行しながら第1モータジェネレータ116によって蓄電装置40が充電される。
For example, in motor traveling, the vehicle travels using only the
さらに、上記モータ走行時に第2モータジェネレータ122を発電機として機能させて回生制動する回生制動制御や、車両停止時に第1モータジェネレータ116を発電機として機能させるとともにエンジン112を作動させ、もっぱら第1モータジェネレータ116によって蓄電装置40を充電する充電制御なども制御装置20によって行なわれる。
Further, regenerative braking control is performed by causing the
このように、ハイブリッド車両では、エンジン112は、車両停止時には自動的に停止される一方で、その始動タイミングは、走行状況に応じて制御装置20によって制御される。
As described above, in the hybrid vehicle, the
具体的には、発進時ならびに低速走行時あるいは緩やかな坂を下るとき等の軽負荷時には、エンジン効率の悪い領域を避けるために、エンジン112を始動させることなく、第2モータジェネレータ122による駆動力で走行する。そして、一定以上の駆動力が必要な走行状況となったときには、エンジン112が始動される。但し、暖気等のためにエンジン112の駆動が必要な場合には、エンジン112は発進時に無負荷状態で始動されて、所望の暖気が実現するまでアイドリング回転数で駆動される。また、車両駐車時に上記充電制御を行なう場合にも、エンジン112が始動される。
Specifically, the driving force by the
この発明の実施の形態に従うハイブリッド駆動装置10においては、エンジン112を始動する場合には、制御装置20からのトルク指令に応じて第1モータジェネレータ116が電動機として駆動する。すると、動力分割機構120のリングギヤ120rが反力要素となり第1モータジェネレータ116のトルクは、モータ軸124、キャリア120cおよびダンパ装置114を介してエンジン112に伝達され、エンジン112がクランキング(回転駆動)される。エンジン112のクランキングに伴い、制御装置20からの指令に応じて、燃料の噴射および点火が行なわれ、エンジン112の自立回転が確立される。エンジン112の自立回転が確立されると、ダンパ装置114、キャリア120cおよびリングギヤ120rを介して、出力部材118にエンジン112からのトルクが伝達される。出力部材118のトルクは、出力歯車126、大歯車130、小歯車132およびディファレンシャルギヤ30を介して、車輪50に動力が伝達されて駆動力が発生する。
In
このように、この発明の実施の形態に従うハイブリッド駆動装置10では、第1モータジェネレータ116によってエンジン112を始動する構成とすることで、始動専用のスタータが不要となり、部品点数が少なくなって装置が安価となる。
Thus, in the
一方で、特許文献1にも記載されるように、第1モータジェネレータ116によって動力分割機構120を介してエンジン112を回転駆動すると、エンジン112の回転抵抗(フリクションなど)によって出力部材118に反力が作用したり、エンジン112の始動に伴ってエンジン出力や第1モータジェネレータ116の出力トルクが出力部材118に作用する可能性がある。このような現象が発生すると、車両に運転外乱となる駆動力変動が生じ、運転性を損なうおそれがある。
On the other hand, as described in
そこで、エンジン112の始動時には、運転外乱となる駆動力変動が生じることがないように、第1モータジェネレータ116に加えて第2モータジェネレータ122のトルク制御を行なうことが知られている。具体的には、第1モータジェネレータ116によりエンジン112を回転駆動するとともに、その反力などで発生する駆動力変動を相殺するように、第2モータジェネレータ122から反力相殺トルクを発生させる。
Therefore, it is known that when the
図2は、反力相殺トルクを発生させる従来のエンジン始動制御を説明するための図である。図2を参照して、モータ走行時に運転者がアクセルペダル150を踏込んだ場合について説明する。
FIG. 2 is a diagram for explaining conventional engine start control for generating reaction force canceling torque. With reference to FIG. 2, a case where the driver depresses the
図2(a)は、運転者によるアクセル操作の時間変化を示す図であり、一例として、運転者が一定の変化率をもって、一定の踏込量まで踏込んだ場合を示す。 FIG. 2 (a) is a diagram showing a change in the accelerator operation over time by the driver. As an example, FIG. 2A shows a case where the driver steps down to a certain depression amount with a certain rate of change.
図2(b)は、制御装置20が第2モータジェネレータ122に要求する車両駆動トルクの時間変化を示す図であり、制御装置20は、アクセルの踏込量に従い、トルク指令を発生可能トルク(定格トルク)まで一定の変化率で増大させる。
FIG. 2B is a diagram showing a change over time in the vehicle drive torque requested by the
図2(c)は、エンジン112の回転数の時間変化を示す図である。一例として、第2モータジェネレータ122に対するトルク指令が第2モータジェネレータ122の発生可能トルクを超過することをエンジン始動条件とすると、時刻t1において、第1モータジェネレータ116が電動機として駆動し、エンジン112をクランキングする。
FIG. 2 (c) is a diagram showing a change over time in the rotational speed of the
図2(d)は、エンジン112の始動に伴う反力トルクの時間変化を示す図である。なお、車両を駆動させる方向、すなわち第2モータジェネレータ122が発生する車両駆動トルクの方向を「正」と規定する。エンジン112による反力は、エンジン112の回転数の変化率(エンジン回転数の時間微分値)に比例して生じるので、エンジン112の回転数増大に伴い、「負」の方向に反力トルクが生じる。
FIG. 2 (d) is a diagram showing the change over time of the reaction torque accompanying the start of the
図2(e)は、第2モータジェネレータ122が発生するトルクの時間変化を示す図である。制御装置20からのトルク指令を受けて、PCU45が供給する交流電力の電圧・周波数・位相などを変化させるまでの遅れ時間は無視できるほど小さいので、第2モータジェネレータ122が発生するトルクは、制御装置20により決定されるトルク指令に追従する(MG2発生トルク)。一方、時刻t1にエンジン始動要求が生じ、時刻t2においてエンジン112が自立回転を確立したとすると、時刻t1〜t2においては、図2(d)に示すエンジン112からの反力トルクが生じる。そのため、第2モータジェネレータ122が発生するトルクから反力トルクを減じたトルクが車両の駆動トルクとして、動力分割機構120から出力部材118に出力される(MG2実効トルク)。すなわち、第2モータジェネレータ122から出力される車両駆動トルクは、運転者がアクセルの踏込みを開始してから時刻t1までは単調に増加するが、時刻t1〜t2の期間においては、エンジン112の始動に伴い生じる反力により、実質的に減少する。
FIG. 2 (e) is a diagram showing a change with time of torque generated by the
図2(f)は、車両加速度の時間変化を示す図である。上述のように、第2モータジェネレータ122から出力される車両駆動トルクが実質的に減少することに伴い、車両の加速度が減少する領域80が生じる。この結果、運転者に対して、アクセルを踏込んでいるにも関わらず、車両の加速度が減少するといった運転性の低下や、一旦増加した車両加速度が減少することによるショックなどを与えてしまう。
FIG. 2 (f) is a diagram showing a change in vehicle acceleration over time. As described above, as the vehicle driving torque output from the
そこで、この発明の実施の形態に従う制御装置20においては、このような運転性の低下やショックの発生を抑制するように、第2モータジェネレータ122にトルク指令を与える。
Therefore, in
図3は、制御装置20におけるエンジン始動制御を実現するための制御ブロック図である。
FIG. 3 is a control block diagram for realizing engine start control in the
図3を参照して、制御装置20は、エンジン始動部60と、反力相殺トルク決定部62と、車両駆動トルク決定部64と、車両駆動トルク制限部66と、加算部68とを含む。
Referring to FIG. 3,
エンジン始動部60および車両駆動トルク決定部64は、アクセルペダル150の踏込量、シフトレバー152のシフトポジションおよび蓄電装置40の充電状態などの走行状況を受け、それぞれエンジン112の始動処理および第2モータジェネレータ122に対する車両駆動トルクの決定処理を実行する。
The
具体的には、エンジン始動部60は、アクセルペダル150の踏込量が所定の値を超過した場合や蓄電装置40の充電状態が所定の値を下回った場合などにおいて、外部から始動中・始動完了・停止中などのエンジン112の動作状況に応じて、エンジン112を始動させる。そして、エンジン始動部60は、エンジン112を始動させる際には、エンジン112のクランキングに必要なトルクを出力するためのトルク指令をPCU45へ与えることで、第1モータジェネレータ116を回転駆動させる。
Specifically, the
また、車両駆動トルク決定部64は、アクセルペダル150の踏込量に応じて、第2モータジェネレータ122を電動機として機能させるための正の車両駆動トルクを決定し、一方、アクセルペダル150が踏込まれていない場合や図示しないブレーキペダルが踏込まれた場合などにおいては、第2モータジェネレータ122を発電機として機能させるための負の車両駆動トルクを決定し、車両駆動トルク制限部66へ出力する。
Further, the vehicle drive
反力相殺トルク決定部62は、エンジン始動部60から出力される第1モータジェネレータ116に対するトルク指令を監視し、エンジン112の始動に伴い動力分割機構120で生じ得る反力を算出する。一例として、反力相殺トルク決定部62は、第1モータジェネレータ116に対するトルク指令に所定の換算係数を乗じたトルクを反力とみなす。さらに、温度や車速(第2モータジェネレータ122の回転数)などによって、当該換算係数を変化させるように構成してもよい。そして、反力相殺トルク決定部62は、算出した反力と絶対値が同じで符号が反対となる値を反力相殺トルクとして決定し、加算部68へ出力する。
The reaction force canceling
車両駆動トルク制限部66は、外部から受けるエンジン112の動作状況に応じた所定の制限トルクを超過しないように、車両駆動トルク決定部64から受けた車両駆動トルクを制限して加算部68へ出力する。具体的には、車両駆動トルク制限部66は、第2モータジェネレータ122の発生可能トルクから、エンジン112の動作状況に応じた余裕トルクを減じて制限トルクを決定し、当該制限トルクを加算部68に与え得る車両駆動トルクの最大値とする。そして、車両駆動トルク制限部66は、エンジン112が始動され得る期間において、反力相殺トルク決定部62が決定する最大の反力相殺トルクを余裕トルクに設定し、かつ、エンジン112の始動過程に応じて、余裕トルクをゼロに漸近させる。さらに、車両駆動トルク制限部66は、エンジン112が作動中において、余裕トルクをゼロとする。ここで、余裕トルクは、エンジン112の始動に起因する駆動力変動の最大値を相殺できるトルク以上であることが望ましい。なお、このような駆動力変動の最大値は、予め実験的に求めておくことができる。
The vehicle drive
この発明の実施の形態においては、一例として、車両駆動トルク決定部64から与えられる駆動トルクが制限トルクを超過した場合をエンジン112の始動条件の1つとする。そのため、車両駆動トルク制限部66は、車両駆動トルク決定部64から与えられる駆動トルクが制限トルクを超過すると、エンジン始動要求をエンジン始動部60へ与え、エンジン始動部60は、車両駆動トルク制限部66から受けたエンジン始動要求に応じて、エンジン112を始動する。
In the embodiment of the present invention, as an example, a case where the drive torque supplied from the vehicle drive
加算部68は、反力相殺トルク決定部62から出力される反力相殺トルクと、車両駆動トルク制限部66における制限後の車両駆動トルクとを加算したトルク指令をPCU45へ与えることで、第2モータジェネレータ122からトルク指令に応じたトルクを発生させる。
The adding
このように、エンジン112が始動され得る期間において、車両駆動トルク制限部66は、第2モータジェネレータ122が発生する車両駆動トルクを、その出力可能トルクから余裕トルクを減じた制限トルク以下となるように抑制するので、第2モータジェネレータ122は、当該余裕トルク分に相当する余裕量(マージン)を有することになる。したがって、エンジン112の始動に伴い反力が生じたとしても、第2モータジェネレータ122は、当該反力を相殺するだけのトルクをさらに発生させることができるため、第2モータジェネレータ122から出力される車両駆動トルク(車輪50へ伝達されるトルク)が実質的に減少することを抑制できる。
Thus, during the period when
図4は、この発明の実施の形態に従うエンジン始動制御を説明するための図である。
図4を参照して、上述した図2と同様に、モータ走行時に運転者がアクセルを踏込んだ場合の制御について説明する。
FIG. 4 is a diagram for illustrating engine start control according to the embodiment of the present invention.
With reference to FIG. 4, the control when the driver steps on the accelerator when the motor is running will be described as in FIG. 2 described above.
図4(a)は、運転者によるアクセル操作の時間変化を示す図であり、一例として、運転者が一定の変化率をもって、一定の踏込量まで踏込んだ場合を示す。 FIG. 4A is a diagram illustrating a change in the accelerator operation over time by the driver. As an example, FIG. 4A illustrates a case where the driver steps down to a certain depression amount with a certain rate of change.
図4(b)は、車両駆動トルク決定部64から出力される車両駆動トルクおよび車両駆動トルク制限部66における制限後の車両駆動トルクの時間変化を示す図である。車両駆動トルク決定部64は、アクセルペダル150の踏込量に従い、車両駆動トルクを一定の変化率で発生可能トルクまで増大させる。一方、車両駆動トルク制限部66は、エンジン112が停止中、すなわちエンジン112が始動され得る期間においては、第2モータジェネレータ122の発生可能トルクから反力相殺トルク決定部62が決定する最大の反力相殺トルク(余裕トルク)を減じた制限トルクを超過しないように、車両駆動トルクを制限する。そのため、時刻t1以降において、車両駆動トルク決定部64から出力される車両駆動トルクは、制限トルク以下に維持される。
FIG. 4B is a diagram showing the time change of the vehicle driving torque output from the vehicle driving
また、車両駆動トルク制限部66は、時刻t1において、エンジン始動要求を発生し、エンジン始動部60は、当該エンジン始動要求に応じて、エンジン112を始動させる。
In addition, vehicle drive
図4(c)は、エンジン112の回転数の時間変化を示す図である。上述したように、時刻t1において、エンジン始動要求が発生すると、エンジン始動部60は、第1モータジェネレータ116を電動機として駆動させ、エンジン112をクランキングする。
FIG. 4C is a diagram showing a change over time in the rotational speed of the
図4(d)は、エンジン112の始動に伴う反力トルクの時間変化を示す図である。エンジン112による反力は、エンジン112の回転数の変化率(エンジン回転数の時間微分値)に比例して生じるので、第1モータジェネレータ116によるエンジン112の回転数増大に伴い、「負」の方向に反力トルクが生じる。同時に、反力相殺トルク決定部62は、エンジン始動部60から出力されるトルク指令に応じて、反力相殺トルクを決定する。
FIG. 4 (d) is a diagram showing the change over time of the reaction torque accompanying the start of the
図4(e)は、第2モータジェネレータ122が発生するトルクの時間変化を示す図である。車両駆動トルク制限部66から出力される制限後の車両駆動トルクと反力相殺トルク決定部62から出力される反力相殺トルクとを加算したトルク指令がPCU45へ出力され、第2モータジェネレータ122は、当該トルク指令に応じたトルクを発生する(MG2発生トルク)。たとえば、エンジン112の始動が時刻t1において開始され、時刻t2において自立回転が確立したとすると、時刻t1〜t2においては、車両駆動トルク制限部66から出力される制限後の車両駆動トルクと等しいトルクが、実質的に第2モータジェネレータ122から出力部材118に出力される(MG2実効トルク)。
FIG. 4 (e) is a diagram showing a change with time of torque generated by the
図4(f)は、車両加速度の時間変化を示す図である。上述のように、エンジン112の始動過程である時刻t1〜t2においては、第2モータジェネレータ122から出力される車両駆動トルク(MG2実効トルク)が一定値以下に維持されるため、アクセルペダルの踏込量に対応して加速度を増大させることはできないものの、加速度が低下することはないため、運転性の低下やショックの発生を抑制できる。なお、エンジン112の始動完了後においては、エンジン112からの駆動トルクが加わるので、加速度は大幅に増大する。
FIG. 4F is a diagram illustrating a change in vehicle acceleration over time. As described above, the vehicle driving torque (MG2 effective torque) output from the
再度、図4(b)を参照して、車両駆動トルク制限部66は、エンジン112の始動完了(時刻t2)後、時刻t3以降において、余裕トルクをゼロに漸近させるように減少させる。すなわち、車両駆動トルク制限部66は、制限トルクを第2モータジェネレータ122の発生可能トルクまで漸増させる。そして、時刻t4以降においては、車両駆動トルク制限部66は、余裕トルクをゼロ、すなわち制限トルクを第2モータジェネレータ122の発生可能トルクとする。
Referring to FIG. 4B again, the vehicle drive
再度、図4(e)を参照して、上述のように、時刻t3以降において、車両駆動トルク制限部66が制限トルクを緩和することで、第2モータジェネレータ122が発生する駆動トルクが増加し、その増加分は、車両の駆動トルクとして用いられる。これは、エンジン112の始動完了により、始動に伴い発生する反力を相殺する必要が無くなるためであり、この結果、第2モータジェネレータ122の発生可能トルクを駆動トルクとして有効に用いることができる。
Referring to FIG. 4E again, as described above, after time t3, vehicle driving
なお、走行状況に応じて、エンジン112が停止されると、車両駆動トルク制限部66は、余裕トルクをゼロから上述した反力相殺トルク決定部62が決定する最大の反力相殺トルクに変更する。ここで、車両に要求される駆動トルク(車輪50で要求されるトルク)が、少なくとも、第2モータジェネレータ122の発生可能トルクから当該余裕トルクを減じたトルク以下であることをエンジン停止条件にすることで、エンジン112の停止タイミングにおいて、車両駆動トルク決定部64から出力される駆動トルクは、変更後の制限トルク以下となる。そのため、車両駆動トルク制限部66における余裕トルクの変更に伴い、車両駆動トルクが制限されることなく、第2モータジェネレータ122が発生するトルクの急変によるショックの発生を回避できる。
When the
また、上述の説明においては、エンジン112の始動完了後において、余裕トルクをゼロに漸近させる場合について説明したが、エンジン112の始動中から余裕トルクを減じてもよい。再度、図4(d)を参照して、エンジン112におけるクランキングの開始(時刻t1)後、反力トルクは極大値まで増大した後、減少に転じる。そのため、エンジン112の始動過程において、反力トルクが減少に転じた後に余裕トルクを漸減させるように構成してもよい。
In the above description, the case where the marginal torque is gradually approached to zero after the start of the
上述した図3に示す制御ブロック図の機能は、各ブロックに対応する回路を含むように制御装置20を構成してもよいが、多くの場合、制御装置20が予め設定されたプログラムに従って処理ルーチンを実行することで実現される。
The function of the control block diagram shown in FIG. 3 described above may be configured in the
図5は、図3に示すブロック図に相当するエンジン始動制御を実現するための処理ルーチンを示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing a processing routine for realizing engine start control corresponding to the block diagram shown in FIG.
図5を参照して、制御装置20は、外部から走行状況を取得する(ステップS100)。そして、制御装置20は、第2モータジェネレータ122に対する車両駆動トルクを決定(ステップS102)した後、エンジン112がいずれの動作状況であるのかを判断する(ステップS104)。
Referring to FIG. 5,
エンジン112が停止中の場合(ステップS104において「停止中」の場合)において、制御装置20は、反力相殺トルク決定部62が決定する最大の反力相殺トルクを余裕トルクに設定し、制限トルクを変更する(ステップS106)。そして、制御装置20は、第2モータジェネレータ122に対する車両駆動トルクが制限トルクを超過しているか否かを判断する(ステップS108)。制限トルクを超過している場合(ステップS108においてYESの場合)において、制御装置20は、第2モータジェネレータ122に対する車両駆動トルクを制限トルクに制限し(ステップS110)、かつ、第1モータジェネレータ116を回転駆動させ、エンジン112を始動する(ステップS112)。さらに、制御装置20は、第2モータジェネレータ122に対する車両駆動トルクまたは制限後の車両駆動トルクをトルク指令としてPCU45へ出力する(ステップS114)。以下、ステップS100以降の処理を繰返す。
When
エンジン112が始動中の場合(ステップS104において「始動中」の場合)において、制御装置20は、第2モータジェネレータ122に対する車両駆動トルクを制限トルクに制限し(ステップS116)、かつ、第1モータジェネレータ116に対するトルク指令に基づいて、反力相殺トルクを決定する(ステップS118)。そして、制御装置20は、制限後の車両駆動トルクと反力相殺トルクとを加算し、その加算結果をトルク指令としてPCU45へ出力する(ステップS120)。以下、ステップS100以降の処理を繰返す。
When
エンジン112が始動完了している場合(ステップS104において「始動完了」の場合)において、制御装置20は、余裕トルクがゼロであるか否かを判断し(ステップS122)、余裕トルクがゼロでなければ(ステップS122においてNOの場合)、現在の余裕トルクから所定の漸減量を差引いて、新たな余裕トルクに設定する(ステップS124)。そして、余裕トルクがゼロの場合(ステップS122においてYESの場合)または、新たな余裕トルクに設定した(ステップS124)後、制御装置20は、第2モータジェネレータ122に対する車両駆動トルクを当該新たな余裕トルクに対応する制限トルクに制限する(ステップS126)。さらに、制御装置20は、第2モータジェネレータ122に対する車両駆動トルクまたは制限後の車両駆動トルクをトルク指令としてPCU45へ出力する(ステップS128)。以下、ステップS100以降の処理を繰返す。
When
以上のように、制御装置20は、図3に示すブロック図に相当するエンジン始動制御を実現する。
As described above, the
なお、この発明の実施の形態においては、「始動手段」、「反力相殺トルク決定手段」、「車両駆動トルク決定手段」、「車両駆動トルク制限手段」および「第2モータジェネレータ制御手段」は、制御装置20により実現される。さらに、エンジン始動部60が「始動手段」に相当し、反力相殺トルク決定部62が「反力相殺トルク決定手段」に相当し、車両駆動トルク決定部64が「車両駆動トルク決定手段」に相当し、車両駆動トルク制限部66が「車両駆動トルク制限手段」に相当し、加算部68が「第2モータジェネレータ制御手段」に相当する。
In the embodiment of the present invention, “starting means”, “reaction force canceling torque determining means”, “vehicle driving torque determining means”, “vehicle driving torque limiting means”, and “second motor generator control means” This is realized by the
この発明の実施の形態によれば、車両駆動トルク制限部は、エンジンの動作状況に応じて余裕量を変更し、その余裕量に従い、車両駆動トルク決定部において決定される第2モータジェネレータに対する車両駆動トルクを制限トルクに制限する。そのため、エンジン始動時において第2モータジェネレータが発生している車両駆動トルクに関わらず、第2モータジェネレータは、エンジンの始動に起因する駆動力変動を相殺するための反力相殺トルクをさらに発生することができる。よって、運転外乱となるエンジン始動時などに生じる駆動力の変動を抑制可能なハイブリッド駆動装置の制御装置を実現できる。 According to the embodiment of the present invention, the vehicle driving torque limiting unit changes the margin according to the operating state of the engine, and the vehicle with respect to the second motor generator determined by the vehicle driving torque determination unit according to the margin. Limit the drive torque to the limit torque. Therefore, regardless of the vehicle driving torque generated by the second motor generator at the time of starting the engine, the second motor generator further generates a reaction force canceling torque for canceling the driving force fluctuation caused by the starting of the engine. be able to. Therefore, it is possible to realize a control device for a hybrid drive device that can suppress fluctuations in drive force that occur at the time of engine start or the like, which becomes a driving disturbance.
また、この発明の実施の形態によれば、エンジン始動完了後またはエンジン始動中などのエンジン始動過程に応じて、車両駆動トルク制限部は、余裕量をゼロに漸近させる。すなわち、車両駆動トルク制限部は、エンジン始動過程に応じて、必要な反力相殺トルクが減少するため、制限トルクを緩和する。そのため、第2モータジェネレータが発生できる駆動トルクが増加し、第2モータジェネレータの発生可能トルク(定格トルク)の範囲内で車両の駆動用トルクを制御することができる。よって、本発明を適用するにあたり必要となる第2モータジェネレータの発生可能トルクは従来と同等で済み、ハイブリッド駆動装置の構成を変更することなく本発明を実現できる。 Further, according to the embodiment of the present invention, the vehicle drive torque limiting unit gradually approaches the margin amount to zero in accordance with the engine starting process such as after completion of engine starting or during engine starting. That is, the vehicle drive torque limiting unit relaxes the limit torque because the necessary reaction force canceling torque decreases according to the engine starting process. Therefore, the driving torque that can be generated by the second motor generator increases, and the driving torque of the vehicle can be controlled within the range of the torque that can be generated by the second motor generator (rated torque). Therefore, the torque that can be generated by the second motor generator, which is necessary for applying the present invention, is the same as the conventional torque, and the present invention can be realized without changing the configuration of the hybrid drive device.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
10 ハイブリッド駆動装置、20 制御装置、30 ディファレンシャルギヤ、40 蓄電装置、45 PCU(Power Control Unit)、50 車輪、60 エンジン始動部、62 反力相殺トルク決定部、64 車両駆動トルク決定部、66 車両駆動トルク制限部、68 加算部、80 領域、112 エンジン、114 ダンパ装置、116 第1モータジェネレータ、118 出力部材、120c キャリア、120s サンギヤ、120r リングギヤ、120 動力分割機構、122 第2モータジェネレータ、122r ロータ、124 モータ軸、126 出力歯車、128 中間軸、130 大歯車、132 小歯車、150 アクセルペダル、152 シフトレバー。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
走行状態に応じて、前記第1モータジェネレータにより前記動力分割機構を介して前記エンジンを回転駆動することで前記エンジンを始動させる始動手段と、
前記始動手段による前記エンジンの始動に起因する駆動力変動を相殺するための反力相殺トルクを決定する反力相殺トルク決定手段と、
走行状態に応じて、前記第2モータジェネレータが発生すべき車両駆動トルクを決定する車両駆動トルク決定手段と、
前記車両駆動トルク決定手段において決定された前記車両駆動トルクを受け、前記エンジンが始動され得る期間において、前記第2モータジェネレータの発生可能トルクから所定の余裕トルクを減じた制限トルク、を超過しないように、前記車両駆動トルクを制限する車両駆動トルク制限手段と、
前記反力相殺トルク決定手段において決定される前記反力相殺トルクと、前記車両駆動トルク制限手段による制限後の車両駆動トルクとを加算したトルクが発生するように、前記第2モータジェネレータを制御する第2モータジェネレータ制御手段とを備える、ハイブリッド駆動装置の制御装置。 An engine that operates by combustion of fuel, a power split mechanism that mechanically distributes the output of the engine to the first motor generator and the output member, and a second motor generator that applies rotational force between the output member and the drive wheels A control device for a hybrid drive device comprising:
Start means for starting the engine by rotationally driving the engine via the power split mechanism by the first motor generator according to a running state;
Reaction force canceling torque determining means for determining a reaction force canceling torque for canceling fluctuations in driving force caused by starting of the engine by the starting means;
Vehicle driving torque determining means for determining a vehicle driving torque to be generated by the second motor generator according to a running state;
The limit torque obtained by subtracting a predetermined margin torque from the torque that can be generated by the second motor generator is not exceeded in a period during which the engine can be started by receiving the vehicle drive torque determined by the vehicle drive torque determination means. Vehicle driving torque limiting means for limiting the vehicle driving torque;
The second motor generator is controlled so that a torque obtained by adding the reaction force canceling torque determined by the reaction force canceling torque determining unit and the vehicle driving torque limited by the vehicle driving torque limiting unit is generated. A control device for a hybrid drive device, comprising: a second motor generator control means.
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