JP5716648B2 - 車両の制御装置 - Google Patents
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Description
具体的に、本発明は、内燃機関からの駆動力を動力伝達系を介して駆動輪に伝達して走行する車両の制御装置を前提とする。この車両の制御装置に対し、上記動力伝達系に備えられたダンパのバネ剛性が、そのダンパの製造工程において計測されて記憶手段に記憶されており、上記内燃機関の始動後、上記記憶されている上記ダンパのバネ剛性を読み出し、上記駆動輪に要求される駆動力を得ながらも燃料消費率を最適化できる上記内燃機関の運転動作点の集合である最適燃費動作ライン上の運転動作点からの補正量を、上記読み出された上記ダンパのバネ剛性および上記内燃機関に要求されている要求パワーから求め、上記要求パワーを満たす上記最適燃費動作ライン上の運転動作点から上記補正量だけ補正された運転動作点で上記内燃機関を運転させるようにする。また、上記内燃機関の運転領域として、上記ダンパのバネ剛性が比較的高い場合に振動が許容範囲を超える高バネ剛性時回避領域と、上記ダンパのバネ剛性が比較的低い場合に振動が許容範囲を超える低バネ剛性時回避領域とがそれぞれ記憶されている。そして、上記読み出された上記ダンパのバネ剛性が比較的高い場合において、上記要求パワーを満たす上記内燃機関の運転動作点の集合である要求パワーラインが上記高バネ剛性時回避領域上にある場合には、上記読み出された上記ダンパのバネ剛性および上記要求パワーから求められる上記最適燃費動作ライン上の運転動作点からの補正量は、上記高バネ剛性時回避領域での上記内燃機関の運転を回避する補正量として求められ、上記要求パワーラインが上記低バネ剛性時回避領域上にある場合には、上記読み出された上記ダンパのバネ剛性および上記要求パワーから求められる上記最適燃費動作ライン上の運転動作点からの補正量は「0」とされる。一方、上記読み出された上記ダンパのバネ剛性が比較的低い場合において、上記要求パワーラインが上記低バネ剛性時回避領域上にある場合には、上記読み出された上記ダンパのバネ剛性および上記要求パワーから求められる上記最適燃費動作ライン上の運転動作点からの補正量は、上記低バネ剛性時回避領域での上記内燃機関の運転を回避する補正量として求められ、上記要求パワーラインが上記高バネ剛性時回避領域上にある場合には、上記読み出された上記ダンパのバネ剛性および上記要求パワーから求められる上記最適燃費動作ライン上の運転動作点からの補正量は「0」とされる構成となっている。
エンジン1は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの燃料を燃焼させて動力を出力する公知の動力装置(内燃機関)であって、吸気通路11に設けられたスロットルバルブ13のスロットル開度(吸入空気量)、燃料噴射量、点火時期などの運転状態を制御できるように構成されている。また、燃焼後の排気ガスは排気通路12を経て図示しない酸化触媒による浄化が行われた後に外気に放出される。
第1モータジェネレータMG1は、インプットシャフト21に対して相対回転自在に支持された永久磁石からなるロータMG1Rと、3相巻線が巻回されたステータMG1Sとを備えた交流同期発電機であって、発電機として機能するとともに電動機(電動モータ)としても機能する。また、第2モータジェネレータMG2も同様に、インプットシャフト21に対して相対回転自在に支持された永久磁石からなるロータMG2Rと、3相巻線が巻回されたステータMG2Sとを備えた交流同期発電機であって、電動機(電動モータ)として機能するとともに発電機としても機能する。
図1に示すように、動力分割機構3は、複数の歯車要素の中心で自転する外歯歯車のサンギヤS3と、サンギヤS3に外接しながらその周辺を自転しつつ公転する外歯歯車のピニオンギヤP3と、ピニオンギヤP3と噛み合うように中空環状に形成された内歯歯車のリングギヤR3と、ピニオンギヤP3を支持するとともに、このピニオンギヤP3の公転を通じて自転するプラネタリキャリアCA3とを有する遊星歯車機構によって構成されている。プラネタリキャリアCA3はエンジン1側のインプットシャフト21に回転一体に連結されている。サンギヤS3は、第1モータジェネレータMG1のロータMG1Rに回転一体に連結されている。これにより、上記サンギヤS3、リングギヤR3、プラネタリキャリアCA3が、本発明でいう3軸を構成している。
リダクション機構4は、複数の歯車要素の中心で自転する外歯歯車のサンギヤS4と、キャリア(トランスアクスルケース)CA4に回転自在に支持され、サンギヤS4に外接しながら自転する外歯歯車のピニオンギヤP4と、ピニオンギヤP4と噛み合うように中空環状に形成された内歯歯車のリングギヤR4とを有する遊星歯車機構によって構成されている。リダクション機構4のリングギヤR4と、上記動力分割機構3のリングギヤR3と、カウンタドライブギヤ51とは互いに一体となっている。また、サンギヤS4は第2モータジェネレータMG2のロータMG2Rと回転一体に連結されている。
ハイブリッド車両HVにおける運転席の近傍にはシフト操作装置7(図2参照)が配置されている。このシフト操作装置7にはシフトレバー71が変位可能に設けられている。そして、この例のシフト操作装置7には、前進走行用のドライブレンジ(Dレンジ)、アクセルオフ時の制動力(エンジンブレーキ)が大きな前進走行用のブレーキレンジ(Bレンジ)、後進走行用のリバースレンジ(Rレンジ)、中立のニュートラルレンジ(Nレンジ)が設定されており、ドライバが所望のレンジへシフトレバー71を変位させることが可能となっている。これらDレンジ、Bレンジ、Rレンジ、Nレンジの各位置はシフトポジションセンサ104によって検出される。シフトポジションセンサ104の出力信号はECU100に入力される。なお、駐車ポジション(Pポジション)は別配置のPスイッチによって設定することができる。
ECU100は、エンジン1の運転制御、エンジン1およびモータジェネレータMG1,MG2の協調制御などを含む各種制御を実行する電子制御装置であって、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)およびバックアップRAMなどを備えている。
本実施形態に係るハイブリッド車両においては、発進時や低速走行時等であってエンジン1の運転効率が悪い場合には、第2モータジェネレータMG2のみにより走行(以下、「EV走行」ともいう)を行う。また、車室内に配置された走行モード選択スイッチによって運転者がEV走行モードを選択した場合にもEV走行を行う。
次に、本実施形態の特徴とする制御であるエンジン1の運転動作点制御について説明する。
上記ROMに記憶されたダンパ2のバネ剛性を読み出した際に、そのバネ剛性が比較的高い場合には、上記運転領域Xでの運転を回避するように、また運転領域Yでの運転を許容するように、要求パワーに応じてエンジン1の運転動作点が調整されることになる。
上記ROMに記憶されたダンパ2のバネ剛性を読み出した際に、そのバネ剛性が比較的低い場合には、上記運転領域Yでの運転を回避するように、また運転領域Xでの運転を許容するように、要求パワーに応じてエンジン1の運転動作点が調整されることになる。
上述した実施形態は、ダンパ2のバネ剛性が比較的高い場合と比較的低い場合とで、このエンジン1の運転可能領域を切り換えるようにした場合について説明した。本参考例では、ダンパ2のバネ剛性の大きさに応じてエンジン1の運転動作点を調整するようにしたものである。以下、具体的に説明する。
上述した実施形態では、エンジン1の運転動作点を調整することによって振動や騒音の大きさを許容範囲内に抑えることを目的としたものであった。本参考例は、振動や騒音の大きさを許容範囲内に抑えながらも、エンジン1の出力特性の改善や排気エミッションの改善を図ることを目的としたものである。
次に、参考例3について説明する。この参考例3では、上記ダンパ2のヒステリシス(ダンパ2の一方側(一回転方向側)への変位量と他方側(他回転方向側)への変位量との差)に基づいてエンジン1の運転動作点を制御するようにしている。その他の構成および動作は上述した実施形態のものと同様であるので、ここではエンジン1の運転動作点の制御についてのみ説明する。
上述した参考例3は、予め計測したダンパ2のヒステリシスに基づいてエンジン1の運転動作点を決定するようにしていた。しかしながら、上記ダンパ2のヒステリシスは、経時的に変化する。本参考例は、このことを考慮してエンジン1の運転動作点を調整するようにしたものである。以下、具体的に説明する。
次に、参考例5について説明する。上述した実施形態および参考例では、ダンパ2の特性(バネ剛性やヒステリシス)に応じてエンジン1の運転動作点を調整するものとしていた。本参考例では、上記第2モータジェネレータMG2を制御するものである。
次に、参考例6について説明する。上述した実施形態および参考例3は、ダンパ2の特性(バネ剛性やヒステリシス)に応じてエンジン1の運転動作点を調整するものとしていた。また、参考例5は、ダンパ2の特性に応じて第2モータジェネレータMG2を制御するものとしていた。本参考例では、動力伝達系にロックアップクラッチ(ロックアップクラッチ付きトルクコンバータ)を備えた車両(例えば、特開2010−203597号公報や特開2011−163398号公報に開示されている車両)おいて、このロックアップクラッチを制御するようにしている。
上述した実施形態および参考例では、予め計測される構成部品の特性としては、ダンパ2のバネ剛性、および、ダンパ2のヒステリシスを例に挙げて説明した。これに限らず、以下の構成部品の特性を予め計測しておき、それに従ってエンジン1の運転動作点、第2モータジェネレータMG2の押し当てトルク、ロックアップクラッチ、自動変速機の変速線等を制御するようにしてもよい。
エンジン1の構成部品の特性としては、ピストン、クランクシャフトまたはフライホイールにおける質量、慣性または剛性等が挙げられる。
ダンパ2の特性としては、上述したバネ剛性およびヒステリシス以外に、その質量、慣性または減衰特性等が挙げられる。
トランスアクスルの構成部品の特性としては、各シャフト、ギヤまたはモータジェネレータ等における質量、慣性、剛性、減衰特性またはガタ量(ギヤ同士の間のガタ量)等が挙げられる。
ドライブラインの構成部品の特性としては、ドライブシャフトまたはプロペラシャフトの質量、慣性、剛性または減衰特性等が挙げられる。
車輪を懸架する懸架装置の構成部品の特性としては、マウントのバネ質量、慣性、剛性または減衰特性等が挙げられる。
車輪の特性としては、その質量、慣性または剛性等が挙げられる。
上述した制御以外に、計測誤差(構成部品の特性の計測誤差)を考慮した制御として以下のようにしてもよい。
K1=a×K0+b …(1)
によって計測誤差を含めたバネ定数を算出し、これを利用して上述した運転動作点制御を実行する。なお、上記aおよびbは補正係数である。
K2=c×K1+d …(2)
によってバネ定数を算出し、これを利用して上述した運転動作点制御を実行する。なお、上記cおよびdは経過時間または走行距離に応じた補正係数である。
以上説明した実施形態では、FF(フロントエンジン・フロントドライブ)方式のハイブリッド車両の制御に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限られることなく、FR(フロントエンジン・リアドライブ)方式のハイブリッド車両や、4輪駆動方式のハイブリッド車両の制御にも適用できる。
10 クランクシャフト(内燃機関の出力軸)
2 ダンパ
3 動力分割機構
4 リダクション機構
6L,6R 前輪(駆動輪)
61 前輪車軸
HV ハイブリッド車両
S3 サンギヤ
R3 リングギヤ
CA3 プラネタリキャリア
MG1 第1モータジェネレータ(第1の電動機)
MG2 第2モータジェネレータ(第2の電動機)
Claims (3)
- 内燃機関からの駆動力を動力伝達系を介して駆動輪に伝達して走行する車両の制御装置において、
上記動力伝達系に備えられたダンパのバネ剛性が、そのダンパの製造工程において計測されて記憶手段に記憶されており、
上記内燃機関の始動後、上記記憶されている上記ダンパのバネ剛性を読み出し、
上記駆動輪に要求される駆動力を得ながらも燃料消費率を最適化できる上記内燃機関の運転動作点の集合である最適燃費動作ライン上の運転動作点からの補正量を、上記読み出された上記ダンパのバネ剛性および上記内燃機関に要求されている要求パワーから求め、
上記要求パワーを満たす上記最適燃費動作ライン上の運転動作点から上記補正量だけ補正された運転動作点で上記内燃機関を運転させるようになっており、
上記内燃機関の運転領域として、上記ダンパのバネ剛性が比較的高い場合に振動が許容範囲を超える高バネ剛性時回避領域と、上記ダンパのバネ剛性が比較的低い場合に振動が許容範囲を超える低バネ剛性時回避領域とがそれぞれ記憶されており、
上記読み出された上記ダンパのバネ剛性が比較的高い場合において、上記要求パワーを満たす上記内燃機関の運転動作点の集合である要求パワーラインが上記高バネ剛性時回避領域上にある場合には、上記読み出された上記ダンパのバネ剛性および上記要求パワーから求められる上記最適燃費動作ライン上の運転動作点からの補正量は、上記高バネ剛性時回避領域での上記内燃機関の運転を回避する補正量として求められ、上記要求パワーラインが上記低バネ剛性時回避領域上にある場合には、上記読み出された上記ダンパのバネ剛性および上記要求パワーから求められる上記最適燃費動作ライン上の運転動作点からの補正量は「0」とされる一方、
上記読み出された上記ダンパのバネ剛性が比較的低い場合において、上記要求パワーラインが上記低バネ剛性時回避領域上にある場合には、上記読み出された上記ダンパのバネ剛性および上記要求パワーから求められる上記最適燃費動作ライン上の運転動作点からの補正量は、上記低バネ剛性時回避領域での上記内燃機関の運転を回避する補正量として求められ、上記要求パワーラインが上記高バネ剛性時回避領域上にある場合には、上記読み出された上記ダンパのバネ剛性および上記要求パワーから求められる上記最適燃費動作ライン上の運転動作点からの補正量は「0」とされる構成となっていることを特徴とする車両の制御装置。 - 請求項1記載の車両の制御装置において、
上記動力伝達系は、少なくとも3軸を有し、これら3軸のうちの一つに上記内燃機関の出力軸が連結され、他の二つにそれぞれ電動機が連結されて、上記内燃機関および電動機の少なくとも一つを走行用駆動力源として走行するハイブリッド車両に適用されていることを特徴とする車両の制御装置。 - 請求項2記載の車両の制御装置において、
上記動力伝達系は、上記内燃機関の出力軸が連結されるプラネタリキャリアと、第1の電動機が連結されるサンギヤと、第2の電動機が連結されるリングギヤとを備えた遊星歯車機構により構成される動力分割機構を備えていることを特徴とする車両の制御装置。
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