JPWO2012057118A1 - ハイブリッド車両の駆動トルク制御装置 - Google Patents
ハイブリッド車両の駆動トルク制御装置Info
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Abstract
ハイブリッド車両の駆動トルク制御装置は、エンジントルク指令値に対して、遅れフィルタによる遅れ補償を行うことによって、エンジントルクを推定するエンジントルク推定部と、遅れフィルタの遅れ度合いを示す遅れ係数として、エンジントルク指令値が増加する場合の増加側遅れ係数とエンジントルク指令値が減少する場合の減少側遅れ係数のうちのいずれか一方を選択する遅れ係数選択部とを備える。遅れ係数選択部は、エンジントルク推定値とフィルタ入力値であるエンジントルク指令値との差が所定値以下の場合に、増加側遅れ係数と減少側遅れ係数との切替えを行う。
Description
本発明は、モータジェネレータからの動力のみによって走行する電気走行(EV)モードと、エンジンおよびモータジェネレータの双方からの動力によって走行可能なハイブリッド走行(HEV)モードとを有するハイブリッド車両の駆動力制御装置に関する。
従来から、エンジンの過渡的な出力変動をモータトルクにより補償して、乗員の要求駆動力を達成するハイブリッド車両の駆動トルク制御装置が提案されている(JP2001−268714A参照)。この制御装置では、アクセルペダル踏み込み量と車速とに基づいて目標駆動トルクを演算するとともに、バッテリの充電状態に基づいてモータによる発電トルクを演算し、目標駆動トルクと発電トルクとを達成するトルク値を目標エンジントルクとしてエンジンを制御する。また、目標駆動トルクとエンジントルク推定値との差分を目標モータトルクとしてモータを制御する。これにより、定常的には、要求発電量を達成でき、バッテリの充電状態を満たすことができる。また、過渡的には、乗員の要求駆動力を達成でき、俊敏な加速または減速を行うことができる。
ところで、従来から、エンジントルクを推定する方法として、エンジン回転数とスロットル開度に対するマップから推定する方法、エンジンの筒内圧(燃焼圧)を検出してリアルタイムに推定する方法、エンジンの吸入空気量とエンジン回転数とに基づいて推定する方法等が提案されている。しかしながら、上記のように、センサ類を使ってエンジントルクを推定する方法では、センサ異常時の対応のために複雑な制御を用いる必要があり、開発工数が膨大になる。
また、上記従来例のように、遅れ補償で推定する方法もあるが、エンジンのトルク応答は、回転数条件、初期トルクからのトルク変化量、トルクの増加・減少で応答が異なるため、遅れ補償を単純に使うだけでは、エンジントルクの推定精度が低いという問題があった。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、エンジントルクの推定精度を向上させて、車両駆動トルクの制御精度の向上に好適なハイブリッド車両の駆動トルク制御装置を提供することを目的とする。
本発明のハイブリッド車両の駆動トルク制御装置は、動力源としてエンジンおよびモータジェネレータを備え、モータジェネレータからの動力のみによる電気走行モードと、エンジンおよびモータジェネレータの双方からの動力によるハイブリッド走行モードとを選択可能で、運転者による要求負荷に応じた情報に基づいて駆動力を決定すると共に、電気走行モードおよびハイブリッド走行モード間でのモード切替えを行うハイブリッド車両に適用される。このハイブリッド車両の駆動トルク制御装置は、エンジントルク指令値に対して、遅れフィルタによる遅れ補償を行うことによって、エンジントルクを推定するエンジントルク推定部と、前記遅れフィルタの遅れ度合いを示す遅れ係数として、エンジントルク指令値が増加する場合の増加側遅れ係数とエンジントルク指令値が減少する場合の減少側遅れ係数のうちのいずれか一方を選択する遅れ係数選択部とを備える。前記遅れ係数選択部は、エンジントルク推定値とフィルタ入力値であるエンジントルク指令値との差が所定値以下の場合に、前記増加側遅れ係数と前記減少側遅れ係数との切替えを行う。
本発明の実施形態、本発明の利点については、添付された図面とともに以下に詳細に説明される。
以下、本発明のハイブリッド車両の駆動トルク制御装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明のハイブリッド車両の駆動トルク制御装置を適用可能なハイブリッド車両のパワートレーンを示す図である。このハイブリッド車両は、フロントエンジン・リヤホイールドライブ車(後輪駆動車)をベース車両としている。図中、符号1は、第1動力源としてのエンジンを示し、符号2は、駆動車輪(後輪)を示す。
図1に示すハイブリッド車両のパワートレーンでは、通常の後輪駆動車と同様に、エンジン1の後方、即ち車両前後方向の後方に、自動変速機3をタンデムに配置している。また、エンジン1(クランクシャフト1a)からの回転を自動変速機3の入力軸3aへ伝達する軸4に結合してモータジェネレータ5を設け、このモータジェネレータ5を、第2動力源としている。
モータジェネレータ5は、駆動モータ(電動機)として作用したり、ジェネレータ(発電機)として作用する。このモータジェネレータ5は、エンジン1および自動変速機3間に配置されている。モータジェネレータ5およびエンジン1間、より詳しくは、軸4とエンジンクランクシャフト1aとの間に第1クラッチ6を介挿し、この第1クラッチ6によって、エンジン1およびモータジェネレータ5間を切離し可能に結合する。ここで第1クラッチ6は、伝達トルク容量を連続的もしくは段階的に変更可能なものとする。例えば、比例ソレノイドでクラッチ作動油流量およびクラッチ作動油圧を連続的もしくは段階的に制御して、伝達トルク容量を変更可能な湿式多板クラッチにより第1クラッチ6を構成する。
モータジェネレータ5および駆動車輪(後輪)2間に第2クラッチ7を介挿し、この第2クラッチ7によって、モータジェネレータ5および駆動車輪(後輪)2間を切離し可能に結合する。第2クラッチ7も第1クラッチ6と同様、伝達トルク容量を連続的もしくは段階的に変更可能なものとする。例えば、比例ソレノイドでクラッチ作動油流量およびクラッチ作動油圧を連続的もしくは段階的に制御して、伝達トルク容量を変更可能な湿式多板クラッチにより第2クラッチ7を構成する。
自動変速機3は、周知の任意なものでよく、複数の変速摩擦要素(クラッチやブレーキ等)を選択的に締結・解放することで、これら変速摩擦要素の締結・解放の組み合わせによって、伝動系路(変速段)を決定する。従って自動変速機3は、入力軸3aからの回転を、選択変速段に応じたギヤ比で変速して出力軸3bに出力する。この出力回転は、ディファレンシャルギヤ装置8によって左右後輪2へ分配して伝達され、車両の走行に供される。但し、自動変速機3は、上記したような有段式のものに限られず、無段変速機であってもよいのは言うまでもない。
ところで本実施形態では、モータジェネレータ5および駆動車輪2を切離し可能に結合する第2クラッチ7として専用のものを新設するのではなく、自動変速機3内に既存する変速摩擦要素を流用している(図1参照)。この場合、第2クラッチ7の締結によって、上記の変速段選択機能(変速機能)を果たして自動変速機3を動力伝達状態にするのに加え、第1クラッチ6の解放・締結との共働により、後述するモード選択機能を果たし得る。これにより、専用の第2クラッチが不要となるので、コスト上大いに有利となる。
なお、第2クラッチ7として、専用のクラッチを新設してもよい。この場合、図20Aに示すように、第2クラッチ7は、自動変速機3の入力軸3aとモータジェネレータ軸4との間に設けることができる。また、図20Bに示すように、自動変速機3の出力軸3bと後輪駆動系との間に、第2クラッチ7を設けることもできる。
図1に示すハイブリッド車両のパワートレーンでは、停車状態からの発進時などを含む低負荷・低車速時に用いられる電気走行(EV)モードが要求される場合、第1クラッチ6を解放し、第2クラッチ7の締結により、自動変速機3を動力伝達状態にする。なお、第2クラッチ7は、自動変速機3内の変速摩擦要素のうち、現変速段で締結させるべき変速摩擦要素であって、選択中の変速段ごとに異なる。
この状態でモータジェネレータ5を駆動すると、当該モータジェネレータ5からの出力回転のみが変速機入力軸3aに達する。自動変速機3は、当該入力軸3aへの回転を、選択中の変速段に応じて変速して、変速機出力軸3bから出力する。変速機出力軸3bからの回転はその後、ディファレンシャルギヤ装置8を経て後輪2に至り、車両をモータジェネレータ5のみによって、電気走行(EV走行)させることができる。
高速走行時や大負荷走行時などで用いられるハイブリッド走行(HEV走行)モードが要求される場合、第2クラッチ7の締結によって自動変速機3を対応変速段選択状態(動力伝達状態)にしたまま、第1クラッチ6も締結させる。この状態では、エンジン1からの出力回転およびモータジェネレータ5からの出力回転の双方が変速機入力軸3aに達する。自動変速機3は、当該入力軸3aへの回転を、選択中の変速段に応じ変速して、変速機出力軸3bから出力する。変速機出力軸3bからの回転はその後、ディファレンシャルギヤ装置8を経て後輪2に至り、車両をエンジン1およびモータジェネレータ5の双方によって、ハイブリッド走行(HEV走行)させることができる。
HEV走行中において、エンジン1を最適燃費で運転させるとエネルギーが余剰となる場合、この余剰エネルギーによってモータジェネレータ5を発電機として作動させることで、余剰エネルギーを電力に変換する。そして、この発電電力をモータジェネレータ5のモータ駆動に用いるために蓄電しておくことによって、エンジン1の燃費を向上させることができる。
図1に示すハイブリッド車両のパワートレーンを成すエンジン1、モータジェネレータ5、第1クラッチ6、および第2クラッチ7は、図2に示すようなシステムにより制御する。図2の制御システムは、パワートレーンの動作点を統合制御する統合コントローラ20を備える。パワートレーンの動作点は、目標エンジントルクと、目標モータジェネレータトルク(目標モータジェネレータ回転数でもよい)と、第1クラッチ6の目標伝達トルク容量と、第2クラッチ7の目標伝達トルク容量とで規定する。
統合コントローラ20には、上記パワートレーンの動作点を決定するために、後述する各信号が入力される。入力される信号としては、エンジン回転数を検出するエンジン回転センサ11からの信号と、モータジェネレータ回転数を検出するモータジェネレータ回転センサ12からの信号と、変速機入力回転数を検出する入力回転センサ13からの信号と、がある。また、変速機出力回転数を検出する出力回転センサ14からの信号と、車両への要求負荷を表すアクセルペダル踏み込み量(アクセル開度APO)を検出するアクセル開度センサ15(運転負荷検出手段)からの信号と、が入力される。さらに、ブレーキ油圧(BPS)を検出するブレーキ油圧センサ23と、モータジェネレータ5用の電力を蓄電しておくバッテリ9の蓄電状態SOC(持ち出し可能電力)を検出する蓄電状態センサ16からの信号と、が入力される。
なお、上記したセンサのうち、エンジン回転センサ11、モータジェネレータ回転センサ12、入力回転センサ13、および出力回転センサ14はそれぞれ、図1に示すように配置することができる。
統合コントローラ20は、上記入力情報のうち、アクセル開度APO、バッテリ蓄電状態SOC、および変速機出力回転数(車速VSP)から、運転者が希望している車両の駆動力を実現可能な運転モード(EVモード、HEVモード)を選択する。また、統合コントローラ20は、アクセル開度APO、バッテリ蓄電状態SOC、および変速機出力回転数(車速VSP)から、目標エンジントルク、目標モータジェネレータトルク(目標モータジェネレータ回転数でもよい)、目標第1クラッチ伝達トルク容量、および目標第2クラッチ伝達トルク容量をそれぞれ演算する。目標エンジントルクは、エンジンコントローラ21に供給され、目標モータジェネレータトルク(目標モータジェネレータ回転数でもよい)は、モータジェネレータコントローラ22に供給される。
エンジンコントローラ21は、エンジントルクが目標エンジントルクとなるようエンジン1を制御する。モータジェネレータコントローラ22は、モータジェネレータ5のトルク(または回転数)が目標モータジェネレータトルク(または目標モータジェネレータ回転数)となるよう、バッテリ9およびインバータ10を介して、モータジェネレータ5を制御する。
統合コントローラ20は、目標第1クラッチ伝達トルク容量および目標第2クラッチ伝達トルク容量に対応したソレノイド電流を第1クラッチ6および第2クラッチ7の締結制御ソレノイド(図示せず)に供給する。そして、統合コントローラ20は、第1クラッチ6の伝達トルク容量が目標伝達トルク容量に一致するよう、また、第2クラッチ7の伝達トルク容量が目標第2クラッチ伝達トルク容量に一致するよう、第1クラッチ6および第2クラッチ7を個々に締結力制御する。
図3は、統合コントローラ20の機能別ブロック線図である。統合コントローラ20は、上述した運転モード(EVモード、HEVモード)の選択、そして目標エンジントルク、目標モータジェネレータトルク、目標第1クラッチ伝達トルク容量、および目標第2クラッチ伝達トルク容量の演算を、図3の機能別ブロック線図で示すように実行する。
目標駆動力演算部30は、図4に示す目標定常駆動トルクマップと図5に示すMGアシストトルクマップを用いて、アクセル開度APOと車速VSPから、目標定常駆動トルクとMGアシストトルクを算出する。
運転モード選択部40は、図6に示すEV−HEV領域マップを用いて、アクセル開度APOおよび車速VSPから、目標とする運転モードを決定する。図6に示すEV−HEV領域マップから明らかなように、高負荷・高車速時はHEVモードを選択し、低負荷・低車速時はEVモードを選択する。また、運転モード選択部40は、EV走行中にアクセル開度APOおよび車速VSPの組み合わせで決まる運転点がEV→HEV切換え線を越えてHEV領域に入るとき、EVモードからエンジン1の始動を伴うHEVモードへのモード切換えを行う。また、運転モード選択部40は、HEV走行中に運転点がHEV→EV切換え線を越えてEV領域に入るとき、HEVモードからエンジン1の停止およびエンジン1切離しを伴うEVモードへのモード切換えを行う。エンジン始動停止線は、バッテリの容量SOCが低くなるにつれて、アクセル開度APOが小さくなる方向に低下させて設定されている。
エンジン1の始動処理は、EVモードで図6に示すエンジン始動線をアクセル開度APOが越えた(大きくなった)時点で、実行される。即ち、第2クラッチ7を半クラッチ状態にスリップさせるように第2クラッチ7のトルク容量を制御し、第2クラッチ7がスリップ開始したと判断した後に、第1クラッチ6の締結を開始してエンジン回転を上昇させる。エンジン回転が初爆可能な回転数に達成したら、エンジン1を作動させてモータジェネレータ回転数とエンジン回転数が近くなったところで第1クラッチ6を完全に締結し、その後第2クラッチ7をロックアップさせてHEVモードに遷移させる。
図3の目標充放電演算部50は、図7に示す走行中発電要求出力マップを用いて、バッテリ蓄電状態SOCから目標充放電量(電力)を演算する。
動作点指令部60は、アクセル開度APOと、目標定常駆動トルクと、MGアシストトルクと、目標運転モードと、車速VSPと、目標充放電電力とから、動作点到達目標を演算する。即ち、動作点到達目標として、時々刻々の過渡的な目標エンジントルク指令値と、目標モータジェネレータトルクと、第1クラッチ6の目標伝達トルク容量に対応した目標ソレノイド電流と、第2クラッチ7の目標伝達トルク容量と、目標変速段とを演算する。また、現在の動作点から、図8に示す最良燃費線までエンジントルクを上げるのに必要な出力を演算し、これと上記目標充放電量(電力)とを比較し、小さい方の出力を要求出力として、エンジン出力に加算する。
変速制御部70は、上記の目標第2クラッチ伝達トルク容量と、目標変速段とに基づいて、目標第2クラッチ伝達トルク容量および目標変速段が達成されるように、自動変速機3内の対応するソレノイドバルブを駆動する。これにより、自動変速機3は、目標第2クラッチ伝達トルク容量が達成されるように第2クラッチ7を締結制御されつつ、目標変速段が選択された動力伝達状態になる。図9は、実線はアップシフト線、破線はダウンシフト線をそれぞれ示す変速マップである。そして、車速とアクセル開度APOから、現在の変速段から次変速段をいくつにするか判定し、変速要求があれば変速クラッチを制御して変速させる。
図10は、動作点指令部60で実行される、エンジントルク指令値、モータジェネレータトルク指令値を演算する機能別ブロック線図を示す。
加算器61により、目標定常駆動トルクと、正トルクフィルタ62を経由した目標モータアシストトルクの正トルク分とが加算されて、目標駆動トルクが演算される。
除算器63により、目標定常駆動トルクは、目標駆動トルクにより除算されて、駆動トルクのエンジン分担率が演算される。
目標駆動トルクは、レートリミッタ64により単位時間当りの変化量が制限された後、乗算器65によりエンジン分担率と乗算され、さらに、加算器66により発電分トルクが加算されて、エンジントルク指令値が演算される。
エンジントルク指令値は、エンジンコントローラ21及びエンジントルク推定部67に出力される。エンジンコントローラ21は、エンジントルクが目標エンジントルクとなるように、エンジン1を制御する。エンジントルク推定部67は、エンジン1の過渡特性に応じて、エンジントルク推定値を演算する。
また、レートリミッタ64により単位時間当りの変化量を制限された目標駆動トルクは、減算器68によりエンジントルク推定部67によるエンジントルク推定値を減算してモータトルク指令値として演算され、モータジェネレータコントローラ22に出力される。
モータジェネレータコントローラ22は、モータジェネレータ5のトルクが目標モータジェネレータトルクとなるように、バッテリ9およびインバータ10を介してモータジェネレータ5を制御する。
図11は、エンジントルク推定部の機能別ブロック線図である。エンジントルク推定部67は、図11に示すように、2次ローパスフィルタ81と、切換器82と、演算器84とを備える。2次ローパスフィルタ81は、エンジントルク指令値に基づくローパスフィルタ入力値に基づいて、エンジントルク推定値を演算する。切換器82は、演算したエンジントルク推定値とエンジントルク指令値とのいずれかを、リセット信号に応じて切替え出力する。演算器84は、ローパスフィルタ入力値、リセット信号、エンジントルク増加モード判定信号を生成する。
2次ローパスフィルタ81は、入力値と出力値との間に、次式(1)に示す特性を備える。ただし、式(1)において、「^」は、べき乗を表している。
G(s)=ω^2/(S^2+2ζωS+ω^2)=1/{(1/ω2)S^2+(2ζ/ω)S+1} …(1)
G(s)=ω^2/(S^2+2ζωS+ω^2)=1/{(1/ω2)S^2+(2ζ/ω)S+1} …(1)
式(1)において、1/ω^2=二次係数a、2ζ/ω=一次係数bと置くと、式(1)は、次式(2)の関係を有する2次遅れフィルタを構成する。
G(s)=1/{aS^2+bS+1} …(2)
G(s)=1/{aS^2+bS+1} …(2)
そして、式(2)の二次係数a及び一次係数bは、エンジン回転数とエンジントルク指令値に応じて可変としている。このために、エンジントルク推定部67は、二次係数aを設定する二次係数設定部83と、一次係数bを設定する一次係数設定部90とを備える。
二次係数設定部83は、エンジントルク指令値が増加する場合に選択される増加側係数aと、エンジントルク指令値が減少する場合に選択される減少側係数a’と、を各々備える。増加側係数aと減少側係数a’とは、エンジントルク増加モード判定信号によって切替え作動する遅れ係数切換器(遅れ係数選択部)86により、いずれか一方が選択され、セレクトハイ切換器87に入力される。セレクトハイ切換器87には、2次ローパスフィルタ81の二次係数下限値も入力されており、二次係数下限値と他方に入力されている増加側係数a若しくは減少側係数a’と比較されて、高いと判定された二次係数が二次ローパスフィルタ81に入力される。
同様に、一次係数設定部90も、エンジントルク指令値が増加する場合に選択される増加側係数bと、エンジントルク指令値が減少する場合に選択される減少側係数b’と、を各々備える。増加側係数bと減少側係数b’とは、エンジントルク増加モード判定信号によって切替え作動する切換器91により、いずれか一方が選択され、セレクトハイ切換器92に入力される。セレクトハイ切換器92には、2次ローパスフィルタ81の一次係数下限値も入力されており、一次係数下限値と他方に入力されている増加側係数b若しくは減少側係数b’と比較されて、高いと判定された一次係数が二次ローパスフィルタ81に入力される。
上述したエンジントルク指令値が増加する場合に選択される増加側係数a,a’と、エンジントルク指令値が減少する場合に選択される減少側係数b,b’とは、図12A〜図12Dに示すように、予め設定値を設定して記憶させる。即ち、図12Aは、増加側二次係数a、図12Bは、増加側一次係数b、図12Cは、減少側二次係数a’、図12Dは、減少側一次係数b’の各設定例をそれぞれ示している。設定されている各係数は、数値が大きくなるほど、二次ローパスフィルタ81の遅れ度合いが大きくなり、数値が小さくなるほど、二次ローパスフィルタ81の遅れ度合いが小さくなる。設定された各遅れ係数は、エンジン回転数とエンジントルク指令値に応じて可変となるよう設定され、エンジン回転数が高くなる、または、エンジントルク指令値が所定トルクより大きくなるほど、二次ローパスフィルタ81の遅れ度合いが小さくなるように設定されている。
即ち、エンジントルクの応答速度は、エンジン回転数が高いほど速い。また、エンジンリカバー後の応答は速く、その後、低トルク域は応答が遅くなり、高トルク域になるに連れて応答が速くなる。これらの応答特性に合わせて、遅れ係数が設定されることにより、エンジントルク推定値の推定精度を向上させることができる。
以上の構成のエンジントルク推定部67は、演算器84で実行される図13に示すエンジントルク推定演算の制御フローチャートに基づいて作動される。図14は、演算器84によるエンジントルク増加判定のサブルーチン、図15は、演算器84によるフィルターリセット判定のサブルーチンである。
先ず、ステップS11において、車両走行モードがHEVモードからEVモードへの遷移中か否かが判定される。この判定において、EVモードへの遷移中である場合には、エンジントルク指令値はゼロトルクに向かって減少中であるため、ステップS12において、フィルタ入力トルク(エンジントルク指令値)を0とする。一方、ステップS11の判定において、EVモードへの遷移中でない場合には、エンジントルクはエンジントルク指令値に応答して変化されるため、ステップS13へ進み、フィルタ入力トルクをエンジントルク指令値とする。
続くステップS14では、エンジントルクの増加判定がON(トルク増加中)であるか否かが判定される。エンジントルクの増加判定は、図14のサブルーチンにより実行される。
図14のステップS21において、前回のエンジントルク増加判定がON(トルク増加中)であったか否かを判定する。前回のエンジントルク増加判定がON(トルク増加中)であった場合にはステップS22へ進み、前回のエンジントルク増加判定がOFF(トルク減少中)であった場合にはステップS23へ進む。
ステップS22では、トルク増加中と判定した前回のエンジントルク推定値と今回のエンジントルク指令値との差分の絶対値が、予め設定した切替え許可トルク未満であるか否かを判定する。そして、前回のエンジントルク推定値と今回のエンジントルク指令値との差が許可トルク以上の場合にはステップS27へ進み、トルク増加判定を前回値に保持させ、前記差が許可トルク未満である場合にはステップS24へ進む。
即ち、エンジントルク増加判定がONである場合には、先ず、ステップS22のエンジントルク推定値(前回値)とエンジントルク指令値(今回値)との差分が予め設定した切替え許可トルク未満である場合にのみ、ステップS24へ進み、それ以外の場合には、ステップS27へ進む。切替え許可トルクは、エンジントルク指令値とエンジントルク推定値との差が小さくなっていることを判定するために、予め設定した閾値である。
ステップS24では、今回のエンジントルク指令値から前々回のエンジントルク指令値を差引いた差分トルク指令値が予め設定した減少判定トルク以下であるか否かが判定される。減少判定トルクはエンジントルク指令値が明らかに低下されたことを判定する閾値である。ここでは、エンジントルク指令値の前々回からの変化が予め設定した減少判定トルク以下に移行したか否かを判定する。そして、差分トルク指令値が、減少判定トルク以上の場合にはステップS27へ進み、トルク増加判定を前回値に保持させ、減少判定トルク未満である場合にはステップS26へ進み、エンジントルク増加判定をOFF(トルク減少中)とする。
即ち、エンジントルク増加判定がONである場合には、エンジントルク指令値がステップS22の前回のエンジントルク推定値との差分判定、及び、ステップS24の前々回のエンジントルク指令値との差分判定との両条件が満足されることを条件として、ONからOFFにエンジントルク増加判定を切替えるようにしている。従って、両条件が満足されない限り、エンジントルク増加判定はON状態が維持される。
ステップS23では、トルク減少中と判定した前回のエンジントルク推定値と今回のエンジントルク指令値との差分の絶対値が、予め設定した切替え許可トルク未満であるか否かを判定する。前回のエンジントルク推定値と今回のエンジントルク指令値との差が許可トルク以上の場合にはステップS27へ進み、トルク増加判定を前回値に保持させ、前記差が許可トルク未満である場合には、ステップS25へ進む。
即ち、エンジントルク増加判定がOFFである場合には、先ず、ステップS23のエンジントルク推定値(前回値)とエンジントルク指令値(今回値)との差分が予め設定した切替え許可トルク未満である場合にのみ、ステップS25へ進み、それ以外の場合には、ステップS27へ進む。
ステップS25では、今回のエンジントルク指令値から前々回のエンジントルク指令値を差引いた差分トルク指令値が予め設定した増加判定トルクを超えているか否かが判定される。そして、差分トルク指令値が、増加判定トルク未満である場合にはステップS27へ進み、トルク増加判定を前回値に保持させ、増加判定トルク以上の場合にはステップS28へ進み、エンジントルク増加判定をON(トルク増加中)とする。
即ち、エンジントルク増加判定がOFFである場合には、エンジントルク指令値がステップS23の前回のエンジントルク推定値との差分判定、及び、ステップS25の前々回のエンジントルク指令値との差分判定との両条件が満足されることを条件として、OFFからONにエンジントルク増加判定を切替えるようにしている。従って、両条件が満足されない限り、エンジントルク増加判定は、OFF状態が維持される。
図13に戻り、ステップS14でのエンジントルク増加判定がON(トルク増加中)である場合にはステップS15へ進み、図11の遅れ係数切換器86,91を増加側に切替える。これにより、エンジン回転数及びフィルタ入力トルクから演算された増加側遅れ係数a,bを2次ローパスフィルタ81に入力する。また、ステップS14でのエンジントルク増加判定がOFF(トルク減少中)である場合にはステップS16へ進み、図11の遅れ係数切換器86,91を減少側に切替える。これにより、エンジン回転数及びフィルタ入力トルクから演算された減少側遅れ係数a’,b’を2次ローパスフィルタ81に入力する。
ステップS17では、フィルターリセット判定がONとなっているか否かが判定される。フィルターリセット判定は、図15のサブルーチンにより実行される。
図15のステップS31において、エンジンフュエルカット要求があるか否かが判定される。エンジンフュエルカット要求がある場合にはステップS32へ進む。一方、フュエルカット要求がない場合にはステップS34へ進み、フィルターリセット判定をOFFとする。
ステップS32では、エンジンフュエルカット気筒数が最大気筒数以上であるか否かが判定される。この場合の最大気筒数とは、エンジン1の気筒数であり、6気筒エンジンの場合には6であり、4気筒エンジンの場合には4である。フュエルカット気筒数が最大気筒数以上である場合にはステップS33へ進み、フィルターリセット判定をONとし、フュエルカット気筒数が最大気筒数未満(1気筒でも燃焼が維持される状態)である場合にはステップS34へ進み、フィルターリセット判定をOFFとする。
図13に戻り、ステップS17でのフィルターリセット判定がON(フュエルカット気筒数が最大気筒数以上)である場合にはステップS18へ進み、図11の切換器82を切替えることによって、エンジントルク推定値をエンジントルク指令値とする。すなわち、遅れフィルタを無効にする。一方、ステップS17でのフィルターリセット判定がOFF、即ち、フュエルカット要求がない場合、若しくは、フュエルカット気筒数が最大気筒数未満である場合にはステップS19へ進み、エンジントルク指令値と入力された遅れ係数a,b若しくはa’,b’に基づいてエンジントルク推定値を演算する。
エンジントルク推定部67の作動例を、図16〜図18に示すタイムチャート及び図19に示す比較例のタイムチャートに基づいて説明する。なお、図16,図17,図19のタイムチャートでは、エンジントルク指令値が、時点t1,t11,t31で正トルクから負トルクへ、時点t3,t13,t33で負トルクから正トルクへ、変化された際のエンジントルク推定値及びエンジントルク増加判定の変化を示している。
図19は、エンジントルク指令値の所定トルク以上の増減変化に応じてエンジントルク増加判定をON・OFFに変化させた比較例を示す。
この比較例では、エンジントルク指令値の所定トルク以上の増減変化に応じてエンジントルク増加判定をON・OFFに変化させるものである。このため、エンジントルク推定値が2次遅れを伴って低下している状態において、エンジントルク増加判定がONとなるため、エンジントルク推定値が破線のように上下に発振する現象を生じる。即ち、エンジントルク推定値が指令値と乖離がある中で、エンジントルク指令値が増加したからと言ってトルク増加側の遅れ係数を使っても、実際のエンジン1はトルクを低下させているので、応答性としてはまだ減少側であり、エンジントルクの推定精度が向上しない。
これに対して、本実施形態では、図16に示すタイムチャートでは、時点t1においてエンジントルク指令値が正トルク状態から負トルク状態に変化されたことに伴い、エンジントルク推定値は2次遅れを伴って低下する。また、ステップS22のエンジントルク推定値(前回値)とエンジントルク指令値(今回値)との差分が予め設定した切替え許可トルク以下とする判定が満足される。そして、ステップS24の前々回のエンジントルク指令値との差分が減少判定トルク以下となる。このため、エンジントルク増加判定は、時点t1において、ON状態からOFF状態に変化される。
エンジントルク指令値が時点t3において負トルクから正トルクに変化した場合においては、エンジントルク推定値(前回値a1点)とエンジントルク指令値(b1点)との差分が切替え許可トルクを超えている。このため、ステップS23での判定が満足されず、エンジントルク増加判定はステップS27の前回値が保持(OFF状態)される。
そして、エンジントルク推定値は、時点t4以降において、エンジントルク指令値に収束するが、時点t4以降では、ステップS23での判定が満足されるが、前々回のエンジントルク指令値との差分がゼロであり、増加判定トルク以下である。このため、ステップS25の判定は満足されず、エンジントルク増加判定は、OFF状態に維持される。
図17に示すタイムチャートにおいては、時点t11においてエンジントルク指令値が正トルク状態から負トルク状態に変化されたことに伴い、エンジントルク推定値は、2次遅れを伴って低下する。また、ステップS22のエンジントルク推定値(前回値)とエンジントルク指令値(今回値)との差分が予め設定した切替え許可トルク以下とする判定が満足される。そして、ステップS24の前々回のエンジントルク指令値との差分が減少判定トルク以下となる。このため、エンジントルク増加判定は、時点t11において、ON状態からOFF状態に変化される。
時点t13において、エンジントルク指令値が負トルクから正トルクに変化した場合、エンジントルク推定値(前回値a2点)とエンジントルク指令値(b2点)との差分が切替え許可トルク以下であるため、ステップS23での判定が満足される。そして、エンジントルク指令値と前々回のエンジントルク指令値との差分が増加判定トルクを超えているため、ステップS25の判定も満足される。このため、エンジントルク増加判定は、時点t13において、OFF状態からON状態に変化される。
以上のように、エンジントルク推定値がエンジントルク指令値に近づいてから、エンジントルク増加判定を増加側に移行させるため、実際のエンジントルク応答にあったエンジントルク推定が可能となる。
図18に示すタイムチャートは、エンジントルク指令値が、時点t21で増加され、時点t24で減少へと変化した際のエンジントルク推定値及びエンジントルク増加判定の変化を示している。
時点t21においてエンジントルク指令値が増加されたことに伴い、エンジントルク推定値は2次遅れを伴って上昇する。そして、時点t24から時点t25の間にエンジントルク指令値が低下されると、時点t25では、エンジントルク推定値(前回値a3点)とエンジントルク指令値(b3点)との差分が切替え許可トルク以下であるため、ステップS22での判定が満足される。そして、エンジントルク指令値(b3点)と前々回のエンジントルク指令値との差分が減少判定トルクを超えているため、ステップS24の判定も満足される。このため、エンジントルク増加判定は、時点t25において、ON状態からOFF状態に変化される。このため、時点t24以降のエンジントルク推定値は減少側遅れ係数に基づいて演算され、徐々にエンジントルク指令値に収束される。
以上のように、エンジントルク推定値がエンジントルク指令値に近づいてから、エンジントルク増加判定を増加側に移行させるため、実際のエンジントルク応答にあったエンジントルク推定が可能となる。
以上のように、高精度にエンジントルクを推定できるため、エンジントルクを補完するモータジェネレータトルクの精度を向上でき、過渡的には乗員の要求駆動力を達成させ、俊敏な加速、減速を行うことができる。
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏する。
(A)エンジントルク指令値に対して、遅れフィルタ81による遅れ補償を行うことによってエンジントルクを推定する手段を備える。遅れフィルタ81の遅れ度合いを示す遅れ係数は、エンジントルク指令値が増加する場合の増加側遅れ係数a,bとエンジントルク指令値が減少する場合の減少側遅れ係数a’,b’を備える。そして、増加側遅れ係数と減少側遅れ係数の切替えは、エンジントルク推定値とフィルタ入力値であるエンジントルク指令値との差が所定値以下で、且つ、エンジントルク指令値の変化が、予め設定した増加判定トルクを超えるか、または、減少判定トルクを下回った時に行なう。
即ち、エンジントルク推定値がエンジントルク指令値に近づいてから、増加側遅れ係数と減少側遅れ係数との間の切替えを実行するため、実際のエンジントルク応答にあったエンジントルク推定が可能となり、エンジントルク推定値の精度を向上できる。結果として、車両駆動トルクの制御精度を向上させることができる。
(B)遅れフィルタの増加側遅れ係数及び減少側遅れ係数は、エンジン回転数及びエンジントルク指令値に応じて各々設定され、エンジン回転数が増加するに連れて、また、エンジントルク指令値が増加するに連れて、遅れ度合いが小さくなるように設定する。
即ち、エンジントルク応答は、エンジン回転数が高いほど速い。また、エンジンリカバー後の応答は速く、その後、低トルク域は応答が遅くなり、高トルク域になるに連れて応答が速くなる。これらの応答特性に合わせて、遅れ係数が設定されることにより、エンジントルク推定値の推定精度を向上させることができる。
(C)遅れフィルタは、エンジン1がフュエルカットモードに移行した時には、無効にする。即ち、エンジン1がフュエルカットモードに入るときは、エンジントルクがステップ的に変化するので、遅れフィルタを無効にすることで、エンジントルクの推定精度を向上させることができる。
(D)遅れフィルタへ入力するエンジントルク指令値は、エンジン1へのフュエルカット要求によるハイブリッド走行モードから電気走行モードへ遷移する間はゼロトルクとし、電気走行モードとなった時点からフュエルカットトルクとする。
即ち、HEVモードからEVモードに遷移するときは、エンジン1はアイドル運転状態を行なってから、EVモードのエンジンフュエルカットモードに遷移する。このため、HEVモードからEVモードに遷移する際に、遅れフィルタの入力値を0とすることで、エンジントルク推定精度を向上できる。
(E)遅れフィルタは、2次遅れフィルタで構成している。このため、より一層エンジン推定トルクの精度を向上させることができる。
以上、本発明を添付の図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこのような具体的構成に限定されるものではなく、添付した請求の範囲の趣旨内における様々な変更及び同等の構成を含むものである。
本願は、2010年10月26日に日本国特許庁に出願された特願2010−239383に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。
Claims (6)
- 動力源としてエンジンおよびモータジェネレータを備え、モータジェネレータからの動力のみによる電気走行モードと、エンジンおよびモータジェネレータの双方からの動力によるハイブリッド走行モードとを選択可能で、運転者による要求負荷に応じた情報に基づいて駆動力を決定すると共に、電気走行モードおよびハイブリッド走行モード間でのモード切替えを行うハイブリッド車両の駆動トルク制御装置において、
エンジントルク指令値に対して、遅れフィルタによる遅れ補償を行うことによって、エンジントルクを推定するエンジントルク推定部と、
前記遅れフィルタの遅れ度合いを示す遅れ係数として、エンジントルク指令値が増加する場合の増加側遅れ係数とエンジントルク指令値が減少する場合の減少側遅れ係数のうちのいずれか一方を選択する遅れ係数選択部と、
を備え、
前記遅れ係数選択部は、エンジントルク推定値とフィルタ入力値であるエンジントルク指令値との差が所定値以下の場合に、前記増加側遅れ係数と前記減少側遅れ係数との切替えを行うハイブリッド車両の駆動トルク制御装置。 - 請求項1に記載のハイブリッド車両の駆動トルク制御装置において、
前記遅れ係数選択部は、エンジントルク推定値とフィルタ入力値であるエンジントルク指令値との差が所定値以下で、且つ、エンジントルク指令値の変化が、予め設定した増加判定トルクを超えるか、または、減少判定トルクを下回った場合に、前記増加側遅れ係数と前記減少側遅れ係数との切替えを行なうハイブリッド車両の駆動トルク制御装置。 - 請求項1または請求項2に記載のハイブリッド車両の駆動トルク制御装置において、
前記遅れフィルタの増加側遅れ係数及び減少側遅れ係数は、エンジン回転数及びエンジントルク指令値に応じて各々設定され、エンジン回転数が増加するに連れて、また、エンジントルク指令値が増加するに連れて、遅れ度合いが小さくなるように設定するハイブリッド車両の駆動トルク制御装置。 - 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の駆動トルク制御装置において、
エンジンがフュエルカットモードに移行した場合に、前記遅れフィルタを無効にするハイブリッド車両の駆動トルク制御装置。 - 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の駆動トルク制御装置において、
エンジンへのフュエルカット要求によるハイブリッド走行モードから電気走行モードへ遷移する間は、前記遅れフィルタへ入力するエンジントルク指令値をゼロトルクとし、電気走行モードとなった時点から、前記エンジントルク指令値をフュエルカットトルクとするハイブリッド車両の駆動トルク制御装置。 - 請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の駆動トルク制御装置において、
前記遅れフィルタは、2次遅れフィルタで構成しているハイブリッド車両の駆動トルク制御装置。
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