KR102038614B1

KR102038614B1 - 하이브리드 차량의 제어 장치 및 하이브리드 차량의 제어 방법

Info

Publication number: KR102038614B1
Application number: KR1020180037878A
Authority: KR
Inventors: 유타 츠카다; 유 미야하라; 유스케 기타자와; 데츠히로 마키
Original assignee: 도요타지도샤가부시키가이샤
Priority date: 2017-04-05
Filing date: 2018-04-02
Publication date: 2019-10-30
Also published as: DE102018204877A1; JP2018176856A; CN108688648B; KR20180113169A; BR102018006830A2; RU2691499C1; CN108688648A; US20180290659A1; JP6822886B2

Abstract

하이브리드 차량의 제어 장치는, 내연 기관(200)의 회전수를 목표 회전수로 하기 위한 제1 제어를 실행하는 제1 컨트롤러(10)와, 제1 컨트롤러와는 별체로서 설치되어 있고, 내연 기관과 연결된 전동기(MG)로부터 출력되는 토크를 제어함으로써, 내연 기관의 회전수 변동에 기인하는 진동을 억제하는 제2 제어를 실행하는 제2 컨트롤러(20)를 구비한다. 제2 컨트롤러(20)는, 제1 제어의 제어 주파수 범위인 제1 주파수 영역에서는, 제2 제어에 관한 토크를 출력하지 않도록 전동기(MG)를 제어하고, 제1 주파수 영역보다 높은 제2 주파수 영역에서는, 제2 제어에 관한 토크를 출력하도록 전동기(MG)를 제어한다.

Description

하이브리드 차량의 제어 장치 및 하이브리드 차량의 제어 방법{CONTROL APPARATUS FOR HYBRID VEHICLE AND CONTROL METHOD OF HYBRID VEHICLE}

본 발명은, 예를 들어 내연 기관의 회전수 변동의 영향을 억제하는 제어를 행하는 하이브리드 차량의 제어 장치 및 하이브리드 차량의 제어 방법의 기술분야에 관한 것이다.

일본 특허 공개 제2010-274875호에는, 내연 기관의 폭발 주기에서 유래되는 회전수 변동을 억제하는 기술이 개시되어 있다. 일본 특허 공개 제2010-274875호에서는, 내연 기관의 회전수 변동을 전동기로부터 출력하는 토크에 의해 억제하는 경우에, 전동기에 가산되는 토크(즉, 내연 기관의 회전수 변동을 억제하기 위한 토크)에 의해 발생하는 회전 속도 변동에 기초하여 목표 회전 속도를 보정하여, 피드백 제어를 행하는 기술이 제안되어 있다.

내연 기관 및 전동기의 회전수는, 예를 들어 전자 제어 유닛(ECU)에 의해 제어되지만, ECU의 대형화를 회피하기 위해, 내연 기관의 회전수를 제어하는 ECU와, 전동기의 회전수를 제어하는 ECU가 각각 설치되는 경우가 있다. 혹은, 하드웨어 자체는 동일해도, 내연 기관의 회전수를 제어하는 제어 블록과, 전동기의 회전수를 제어하는 제어 블록이 각각 설치되는 경우가 있다. 이 경우, ECU 혹은 제어 블록이 서로 독립되어 있기 때문에, 목표 회전수의 괴리나 응답 지연 등이 발생하고, 내연 기관의 토크와 전동기의 토크가 서로 충돌(바꾸어 말하면, 제어가 간섭)하여, 적절한 제어를 행할 수 없게 되어 버리는 경우가 있다. 구체적으로는, 제어의 헌팅이나, 내연 기관의 토크의 과도한 증가 또는 감소, 학습 제어에 있어서의 오학습 등이 발생할 가능성이 있다.

본 발명은, 내연 기관의 회전수 변동에 의한 영향을 적합하게 억제하는 것이 가능한 하이브리드 차량의 제어 장치 및 하이브리드 차량의 제어 방법을 제공한다.

본 발명의 제1 양태는, 하이브리드 차량의 제어 장치이다. 상기 하이브리드 차량은, 내연 기관과 전동기를 포함한다. 상기 제어 장치는 제1 컨트롤러와 제2 컨트롤러를 포함한다. 상기 제1 컨트롤러는, 상기 내연 기관의 회전수를 목표 회전수로 하기 위한 제1 제어를 실행하도록 구성된다. 상기 제2 컨트롤러는, 상기 내연 기관과 연결된 상기 전동기로부터 출력되는 토크를 제어함으로써, 상기 내연 기관의 회전수 변동에 기인하는 진동을 억제하는 제2 제어를 실행하도록 구성된다. 상기 제2 컨트롤러는, 상기 제1 제어의 제어 주파수 범위인 제1 주파수 영역에서는, 상기 제2 제어에 관한 토크를 출력하지 않도록 상기 전동기를 제어하고, 상기 제1 주파수 영역보다 높은 제2 주파수 영역에서는, 상기 제2 제어에 관한 토크를 출력하도록 상기 전동기를 제어하도록 구성된다.

본 발명에 관한 하이브리드 차량의 제어 장치에 의하면, 내연 기관의 회전수를 목표 회전수로 하기 위한 제1 제어의 제어 주파수 범위인 제1 주파수 영역에서는, 내연 기관의 회전수 변동에 기인하는 진동을 억제하는 제2 제어에 관한 토크가 전동기로부터 출력되지 않는다. 한편, 제1 제어의 제어 주파수 범위보다 높은 제2 주파수 영역에서는, 제2 제어에 관한 토크가 전동기로부터 출력된다. 또한 「제어 주파수 범위」라 함은, 제어에 있어서의 전달 함수(바꾸어 말하면, 제어를 실행하는 시스템의 전달 함수)가 고감도로 되는 주파수 범위를 의미하고 있고, 제1 제어는, 전형적으로는 비교적 낮은 주파수(예를 들어, DC∼1㎐)에서 전달률이 높아진다.

상술한 바와 같이 제1 주파수 영역과 제2 주파수 영역에서 제2 제어에 관한 토크의 출력을 전환하도록 하면, 제1 제어의 제어 주파수와 제2 제어의 제어 주파수가 서로 겹치지 않으므로, 제1 제어와 제2 제어의 간섭을 회피할 수 있다. 따라서, 제1 제어 및 제2 제어의 간섭에 의해 발생할 수 있는 문제를 회피하면서, 적합하게 내연 기관의 회전수 변동에 의한 영향을 억제할 수 있다.

상기 제어 장치에 있어서, 상기 제2 주파수 영역은, 상기 내연 기관 및 상기 전동기를 포함하는 구동계의 공진 주파수를 포함하고 있어도 된다.

이 양태에 의하면, 제2 제어에 의해 구동계의 공진을 억제할 수 있으므로, 하이브리드 차량에 있어서의 진동의 발생을 효과적으로 억제하는 것이 가능하다.

상기 제어 장치에 있어서, 상기 제2 컨트롤러는, 상기 전동기의 회전수의 시간 변동을 나타내는 회전수 신호를 취득하도록 구성되어도 된다. 상기 제2 컨트롤러는, 상기 회전수 신호의 상기 제1 주파수 영역에 대응하는 성분을 커트하고, 상기 제2 주파수 영역에 대응하는 성분을 패스하는 필터 처리를 실행하도록 구성되어도 된다. 상기 제2 컨트롤러는, 상기 필터 처리된 상기 회전수 신호에 기초하여 상기 제2 제어에 관한 토크를 결정하도록 구성되어도 된다.

이 양태에 의하면, 전동기의 회전수의 시간 변동을 나타내는 회전수 신호 중, 제1 주파수 영역에 대응하는 성분이 커트되기 때문에, 제1 주파수 영역에 대응하는 제2 제어에 관한 토크가 산출되지 않고, 결과적으로 제1 주파수 영역에서는 제2 제어에 관한 토크는 출력되지 않는다. 한편, 제2 주파수 영역에 대응하는 성분은 패스되기 때문에, 제2 주파수 영역에서는 제2 제어에 관한 토크가 출력된다. 이 결과, 적합하게 제1 제어 및 제2 제어의 간섭을 회피하는 것이 가능해진다.

상기 제어 장치에 있어서, 상기 제2 컨트롤러는, 상기 전동기의 회전수의 시간 변동을 나타내는 회전수 신호를 취득하도록 구성되어도 된다. 상기 제2 컨트롤러는, 상기 회전수 신호를 미분하여 각가속도의 변동을 검출하도록 구성되어도 된다. 상기 제2 컨트롤러는, 상기 각가속도의 변동에 기초하여 상기 제2 제어에 관한 토크를 결정하도록 구성되어도 된다.

이 양태에 의하면, 회전수 신호를 미분함으로써, 비교적 주파수가 높은 제2 주파수 영역에 대응하는 각가속도의 변동이 검출된다. 전동기의 각가속도의 변동은 주파수가 비교적 높기(구체적으로는, 제1 주파수 영역이 높기) 때문에, 검출된 각가속도의 변동에 기초하여 제2 제어에 관한 토크를 결정하면, 제1 주파수 영역에 대응하는 제2 제어에 관한 토크가 산출되지 않고, 결과적으로 제1 주파수 영역에서는 제2 제어에 관한 토크는 출력되지 않는다. 한편, 전동기의 각가속도에 대응하는 제2 주파수 영역에서는 제2 제어에 관한 토크가 출력된다. 이 결과, 적합하게 제1 제어 및 제2 제어의 간섭을 회피하는 것이 가능해진다.

상기 제어 장치에 있어서, 상기 제2 컨트롤러는, 상기 내연 기관에 연결된 인풋 샤프트 및 댐퍼 중 어느 것의 비틀림에 의한 변형량으로부터, 상기 인풋 샤프트 및 상기 댐퍼 중 어느 것에 있어서의 비틀림 토크의 변동을 산출하도록 구성되어도 된다. 상기 제2 컨트롤러는, 상기 비틀림 토크의 변동에 기초하여 상기 제2 제어에 관한 토크를 결정하도록 구성되어도 된다.

이 양태에 의하면, 비교적 주파수가 높은 제2 주파수 영역에 대응하는 비틀림 토크의 변동이 검출된다. 비틀림 토크의 변동은 주파수가 비교적 높기(구체적으로는, 제1 주파수 영역이 높기) 때문에, 검출된 토크의 변동에 기초하여 제2 제어에 관한 토크를 결정하면, 제1 주파수 영역에 대응하는 제2 제어에 관한 토크가 산출되지 않고, 결과적으로 제1 주파수 영역에서는 제2 제어에 관한 토크는 출력되지 않는다. 한편, 비틀림 토크의 변동에 대응하는 제2 주파수 영역에서는 제2 제어에 관한 토크가 출력된다. 이 결과, 적합하게 제1 제어 및 제2 제어의 간섭을 회피하는 것이 가능해진다.

본 발명의 제2 양태는, 하이브리드 차량의 제어 장치이다. 상기 하이브리드 차량은 내연 기관과 전동기를 포함한다. 상기 제어 장치는, 적어도 하나의 전자 제어 유닛을 포함한다. 상기 적어도 하나의 전자 제어 유닛은, 상기 내연 기관의 회전수를 목표 회전수로 하기 위한 제1 제어를 실행하도록 구성된다. 상기 적어도 하나의 전자 제어 유닛은, 상기 내연 기관과 연결된 상기 전동기로부터 출력되는 토크를 제어함으로써, 상기 내연 기관의 회전 변동에 기인하는 진동을 억제하는 상기 제2 제어를 실행하도록 구성된다. 상기 적어도 하나의 전자 제어 유닛은, 상기 제1 제어의 제어 주파수 범위인 제1 주파수 영역에서는, 상기 제2 제어에 관한 토크를 출력하지 않도록 상기 전동기를 제어하도록 구성된다. 상기 적어도 하나의 전자 제어 유닛은, 상기 제1 주파수 영역보다 높은 제2 주파수 영역에서는, 상기 제2 제어에 관한 토크를 출력하도록 상기 전동기를 제어하도록 구성된다.

본 발명의 제3 양태는, 하이브리드 차량의 제어 방법이다. 상기 하이브리드 차량은, 내연 기관과, 전동기와, 적어도 하나의 전자 제어 유닛을 포함한다. 상기 제어 방법은, 상기 내연 기관의 회전수를 목표 회전수로 하기 위한 제1 제어를, 상기 적어도 하나의 전자 제어 유닛에 의해 실행하는 것과, 상기 내연 기관과 연결된 상기 전동기로부터 출력되는 토크를 제어함으로써, 상기 내연 기관의 회전수 변동에 기인하는 진동을 억제하는 제2 제어를 상기 적어도 하나의 전자 제어 유닛에 의해 실행하는 것과, 상기 제1 제어의 제어 주파수 범위인 제1 주파수 영역에서는, 상기 제2 제어에 관한 토크를 출력하지 않도록 상기 전동기를 상기 적어도 하나의 전자 제어 유닛에 의해 제어하는 것과, 상기 제1 주파수 영역보다 높은 제2 주파수 영역에서는, 상기 제2 제어에 관한 토크를 출력하도록 상기 전동기를 상기 적어도 하나의 전자 제어 유닛에 의해 제어하는 것을 포함한다.

본 발명의 작용 및 다른 이득은 다음에 설명하는 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용으로부터 명백해진다.

본 발명의 예시적인 실시예의 특징, 이점 및 기술적 및 산업적 의의는 유사 요소들을 유사 도면 부호로 나타낸 첨부 도면을 참조로 하여 후술될 것이다.

도 1은 제1 실시 형태에 관한 하이브리드 차량의 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 제1 실시 형태에 관한 MG 회전수 제어부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 시스템의 전달 함수의 일례를 나타내는 보드선도이다.
도 4는 엔진 회전수 제어와 MG 회전수 제어의 간섭을 나타내는 맵이다.
도 5는 제어의 간섭에 기인하는 토크 변동의 증대를 나타내는 타이밍 차트이다.
도 6은 제1 실시 형태에 관한 하이브리드 차량의 제어 장치의 동작의 흐름을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 필터 처리부의 필터 특성을 나타내는 맵이다.
도 8은 엔진 회전수 및 필터 처리 후의 MG 회전수의 변동을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 9는 제2 실시 형태에 관한 MG 회전수 제어부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 10은 제2 실시 형태에 관한 하이브리드 차량의 제어 장치의 동작의 흐름을 나타내는 흐름도이다.
도 11은 엔진 회전수 및 각가속도의 변동을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 12는 제3 실시 형태에 관한 MG 회전수 제어부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 13은 제3 실시 형태에 관한 하이브리드 차량의 제어 장치의 동작의 흐름을 나타내는 흐름도이다.
도 14는 엔진 회전수 및 비틀림 토크의 변동을 나타내는 타이밍 차트이다.

이하에서는, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.

제1 실시 형태

제1 실시 형태에 관한 하이브리드 차량의 제어 장치에 대해, 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명한다.

장치 구성

먼저, 본 실시 형태에 관한 하이브리드 차량의 제어 장치의 구성에 대해, 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은, 제1 실시 형태에 관한 하이브리드 차량의 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 하이브리드 차량의 제어 장치는, 하이브리드 차량에 탑재되는 엔진(200) 및 모터 제너레이터(MG)의 동작을 제어하는 것으로서 구성되어 있다. 엔진(200)은, 「내연 기관」의 일 구체예이다. 본 실시 형태의 엔진(200)은, 하이브리드 차량(1)의 주된 동력원으로서 기능하는 가솔린 엔진이다. 모터 제너레이터(MG)는, 「전동기」의 일 구체예이다. 본 실시 형태의 모터 제너레이터(MG)는, 전기 에너지를 운동 에너지로 변환하는 역행 기능과, 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 회생 기능을 구비한 전동 발전기이다. 또한, 도 1에서는, 엔진(200) 및 모터 제너레이터(MG)가 직결되어 있는 것처럼 나타나 있지만, 서로 토크를 전달 가능한 구성이면 되고, 예를 들어 유성 기어 기구 등을 통해 접속되어 있어도 된다.

본 실시 형태에 관한 하이브리드 차량의 제어 장치는, 엔진(200)의 동작을 제어하는 전자 제어 유닛인 엔진 ECU(10) 및 모터 제너레이터(MG)의 동작을 제어하는 전자 제어 유닛인 MGECU(20)를 구비하여 구성되어 있다. 본 실시 형태에서는 특히, 엔진 ECU(10) 및 MGECU(20)는 서로 독립된 ECU로서 구성되어 있다. 또한, 엔진 ECU(10) 및 MGECU(20)를 하나의 ECU(즉, 공통의 ECU)로서 구성하는 것도 기술적으로는 가능하지만, 예를 들어 연산 부하가 높은 처리를 실행 가능하게 하는 경우, 체격이 대형화되어 버린다. 이 때문에, 본 실시 형태에 관한 하이브리드 차량의 제어 장치는, 엔진(200)을 제어하는 엔진 ECU(10)와, 모터 제너레이터(MG)를 제어하는 MGECU(20)를 각각 구비하고 있다. 혹은, 상술한 엔진 ECU(10) 및 MGECU(20)는, 동일한 ECU 내에 있어서의 각각의 제어 블록으로서 구성되어도 된다. 즉, 적어도 하나의 ECU에 있어서, 복수의 제어 블록 또는 제어 회로에 의해, 후술하는 제1 제어 및 제2 제어를 실현하도록 해도 된다.

엔진 ECU(10)는, 취득한 엔진(200)의 회전수(엔진 회전수)에 기초하여, 엔진 회전수를 목표 엔진 회전수에 근접시키기 위한 토크 지령을 출력하는 엔진 회전수 제어(제1 제어)를 실행한다. 이 제1 제어는, 도 1에 나타낸 엔진 회전수 제어부(110)에 의해 실현된다. 엔진 회전수 제어부(110)는, 「제1 컨트롤러」가 실행하는 제1 제어를 제어 블록으로서 나타낸 예이다. 엔진 회전수 제어부(110)는, 예를 들어 Electronic Fuel Injection(EFI) 제어에 의해, 엔진 회전수를 목표 회전수에 근접시킨다. MGECU(20)는, 취득한 모터 제너레이터(MG)의 회전수(MG 회전수)에 기초하여, MG 회전수를 목표 MG 회전수에 근접시키기 위한 토크 지령을 출력하는 MG 회전수 제어(제2 제어)를 실행한다. 이 제2 제어는, 도 1에 나타낸 MG 회전수 제어부(120)에 의해 실현된다. MG 회전수 제어부(120)는, 「제2 컨트롤러」가 실행하는 제2 제어를 제어 블록으로서 나타낸 예이다. MG 회전수 제어부(120)는, 하이브리드 차량의 동력으로서의 토크 외에도, 엔진(200)의 회전수 변동의 영향을 억제하기 위한 토크(이하, 적절하게 「제진 토크」라고 칭함)를 모터 제너레이터(MG)에 출력시키는 것이 가능하다. 제진 토크는, 예를 들어 엔진(200)의 회전수 변동 성분과는 역위상의 토크이며, 엔진(200)의 회전수 변동에 기인하는 하이브리드 차량의 진동(예를 들어, 구동계의 공진 주파수에 대응하는 진동)의 발생을 억제하는 효과가 있다.

다음으로, 상술한 MG 회전수 제어부(120)의 구성에 대해, 도 2를 참조하여 구체적으로 설명한다. 도 2는, 제1 실시 형태에 관한 MG 회전수 제어부(120)의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 제1 실시 형태에 관한 MG 회전수 제어부(120)는, 그 내부에 실현되는 처리 블록 혹은 하드웨어로서, 필터 처리부(121) 및 토크 지령 산출부(122)를 구비하고 있다. 필터 처리부(121)는, MG 회전수의 시간 변동을 나타내는 MG 회전수 신호를 취득하여, 취득한 MG 회전수 신호에 대해 소정의 필터 처리를 실행한다. 필터 처리부(121)는, 필터 처리 후의 MG 회전수 신호를, 토크 지령 산출부(122)에 출력 가능하게 구성되어 있다. 토크 지령 산출부(122)는, 필터 처리 후의 MG 회전수 신호에 기초하여, 모터 제너레이터(MG)가 출력해야 할 토크를 나타내는 토크 지령 신호를 출력한다. 필터 처리부(121) 및 토크 지령 산출부(122)의 더 구체적인 동작 내용에 대해서는 이후에 상세하게 설명한다.

회전수 제어의 간섭

다음으로, 엔진 회전수 제어부(110)가 실행하는 엔진 회전수 제어와, MG 회전수 제어부(120)가 실행하는 MG 회전수 제어의 간섭에 대해, 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명한다. 도 3은, 시스템의 전달 함수의 일례를 나타내는 보드선도이다. 도 4는 엔진 회전수 제어와 MG 회전수 제어의 간섭을 나타내는 맵이다. 도 5는, 제어의 간섭에 기인하는 토크 변동의 증대를 나타내는 타이밍 차트이다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 각 제어의 제어 주파수 범위는, 제어를 실행하는 시스템의 전달 함수(구체적으로는, 제어를 실행하기 위한 메카니즘 부분 및 소프트웨어 부분의 사양에 따라서 정해지는 전달 함수)의 고감도 부분으로서 정의된다. 즉, 도면 중의 파선으로 둘러싸인 부분과 같이, 전달률이 높아지는 주파수 범위가 제어 주파수 범위로서 정의된다.

도 4에 나타낸 비교예에서는, 엔진 회전수 제어의 제어 주파수 범위는, 1㎐ 이하의 비교적 낮은 영역으로 되어 있는 한편, MG 회전수 제어의 제어 주파수 범위는, 구동계 공진 주파수(예를 들어, 8㎐)에 따른 진동을 억제하기 위해, 엔진 회전수 제어의 제어 주파수 범위보다 높은 영역으로 되어 있다. 이때, 엔진 회전수 제어 및 MG 회전수 제어의 제어 주파수 범위가 겹치는 영역(도면 중의 도트 부분을 참조)에 있어서, 제어의 간섭이 발생해 버릴 가능성이 있다.

구체적으로는, 엔진 ECU(10) 및 MGECU(20)가 서로 독립된 ECU로서 구성되어 있는 것에 기인하여, 엔진(200) 및 모터 제너레이터(MG)의 목표 회전수의 괴리나 응답 지연이 발생한 경우에, 엔진(200)으로부터 출력되는 토크(엔진 토크)와, 모터 제너레이터(MG)로부터 출력되는 토크(MG 토크)가 서로 충돌해 버려, 제어의 헌팅, 엔진 토크의 과도한 증가 또는 감소, 학습 제어에 있어서의 오학습 등이 발생할 우려가 있다. 이러한 문제는, 엔진 ECU(10) 및 MGECU(20)가, 동일한 ECU 내에 있어서의 각각의 제어 블록으로서 구성된 경우에도 발생할 수 있다.

도 5에 나타낸 예에서는, 엔진(200)의 자립 운전 중(즉, 아이들링 운전 중)에, 시간의 경과와 함께 엔진 토크 및 MG 토크의 변동 폭이 증대되어 있다. 이것은, 상술한 제어의 간섭에 의해, 엔진 회전수 제어 및 MG 회전수 제어에 있어서의 피드백 처리를 정상적으로 행할 수 없게 된 것에 기인하는 것이다. 이러한 과도한 엔진 토크의 증가는, 엔진 회전수 제어 및 MG 회전수 제어에 악영향을 미친다.

본 실시 형태에 관한 하이브리드 차량의 제어 장치는, 상술한 문제점을 해결하기 위해, 이하에 상세하게 설명하는 방법으로 엔진 회전수 제어 및 MG 회전수 제어를 실행한다.

동작 설명

제1 실시 형태에 관한 하이브리드 차량의 제어 장치의 동작(특히, MG 회전수 제어부(120)에 의한 제진 토크 출력 동작)에 대해, 도 6을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 6은, 제1 실시 형태에 관한 하이브리드 차량의 제어 장치의 동작의 흐름을 나타내는 흐름도이다.

도 6에 있어서, 본 실시 형태에 관한 제진 토크 출력 동작은, 엔진 회전수 제어에 의해 엔진(200)이 P 레인지에서 자립 운전하고 있는 경우에 실행되는 것이다. 이 때문에, 엔진(200)이 P 레인지에서 자립 운전하고 있지 않다고 판정된 경우에는(스텝 S101: "아니오"), 이후의 처리는 실행되지 않고 일련의 처리가 종료된다.

한편, 엔진(200)이 P 레인지에서 자립 운전하고 있다고 판정된 경우에는(스텝 S101: "예"), 필터 처리부(121)가 MG 회전수를 나타내는 MG 회전수 신호를 취득한다(스텝 S102). 계속해서, 필터 처리부(121)는, 취득한 MG 회전수 신호에 대해 소정의 필터 처리를 실행한다(스텝 S103). 필터 처리된 MG 회전수 신호는, 토크 지령 산출부(122)에 출력된다.

그 후, 토크 지령 산출부(122)는, 필터 처리된 MG 회전수 신호에 기초하여, MG 지령 토크를 산출한다(스텝 S104). 즉, MG 회전수를 목표 MG 회전수에 근접시키기 위한 토크를 산출한다. 여기서 산출되는 토크에는, 제진 토크도 포함되어 있지만, 제진 토크의 산출에 관해서는 기존의 기술을 적절하게 채용할 수 있으므로, 여기서의 상세한 설명은 생략한다. 계속해서, 토크 지령 산출부(122)는, 산출한 MG 지령 토크를 모터 제너레이터(MG)에 대해 출력한다(스텝 S105). 이에 의해, 모터 제너레이터(MG)로부터는 제진 토크를 포함하는 토크가 출력되게 된다.

이상 설명한 일련의 처리는, 소정 기간 후에 다시 스텝 S101로부터 개시된다. 이 때문에, 엔진(200)이 P 레인지에서 자립 운전하고 있는 동안은, 상기 스텝 S102 내지 S105의 처리가 실행되게 된다.

실시 형태의 효과

다음으로, 상술한 제1 실시 형태에 관한 하이브리드 차량의 제어 장치의 동작에 의해 얻어지는 기술적 효과에 대해, 도 7 및 도 8을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 7은, 필터 처리부의 필터 특성을 나타내는 맵이다. 도 8은, 엔진 회전수 및 필터 처리 후의 MG 회전수의 변동을 나타내는 타이밍 차트이다.

도 7에 나타낸 바와 같이, 필터 처리부(121)는, 엔진 회전수 제어 범위(즉, 엔진 회전수 제어의 제어 주파수 범위이며, 비교적 주파수가 낮은 영역)에서는 게인이 매우 작고, 구동계 공진 특성에 맞추어 게인이 커지는 필터 특성을 갖고 있다. 이 때문에, 필터 처리부(121)에 의한 필터 처리에서는, 엔진 회전수 제어 범위의 주파수 영역에 대응하는 성분이 커트되는 한편, 구동계 공진 주파수 근방의 주파수 영역에 대응하는 성분이 패스된다. 이 결과, 필터 처리 후의 MG 회전수 신호에 기초하여 MG 지령 토크를 산출하면, MG 회전수 제어가, 엔진 회전수 제어 범위의 주파수 영역을 포함하지 않고, 구동계 공진 주파수를 포함하는 주파수 영역에서 실행되게 된다. 따라서, 엔진 회전수 제어 및 MG 회전수 제어가 서로 간섭하는 것을 방지하면서, 하이브리드 차량의 진동을 적합하게 억제하는 것이 가능하다.

또한, 도 7에 나타낸 예에서는, 엔진 회전수 제어 범위와 MG 회전수 제어 범위(즉, MG 회전수 제어의 제어 주파수 범위) 사이에, 엔진 회전수 제어 및 MG 회전수 제어 모두 실행하지 않는 주파수 영역이 존재하고 있어도 되고, 존재하고 있지 않아도 된다. 즉, 엔진 회전수 제어 범위와 MG 회전수 제어 범위가 서로 겹치는 것을 회피하면서, MG 회전수 제어 범위가 구동계 공진 주파수를 포함하도록 하면, 상술한 기술적 효과는 확실하게 얻어진다.

도 8에 나타낸 예에서는, 엔진 회전수 제어에 있어서의 목표 엔진 회전수가, 시각 T1에 있어서 1000rpm으로부터 1200rpm으로 변경되어 있다. 이때, 필터 처리 후의 MG 회전수 신호는, 시각 T1의 전후에서도 거의 변화되어 있지 않다. 이것은, 도 7에 나타낸 바와 같은 고역 통과 필터 처리를 행함으로써, 엔진 회전수 제어에 의한 엔진 회전수의 변동(즉, 비교적 주파수가 낮은 변동)과는 주파수적으로 분리된 영역에서의 모터 제너레이터(MG)의 회전수의 변동 성분만을 추출할 수 있음을 의미하고 있다. 더 구체적으로는, 비교적 주파수가 낮은 엔진 회전수 제어 범위의 성분이 커트되고, 비교적 주파수가 높은 변동 성분만이 추출되어 있다. 따라서, 필터 처리 후의 MG 회전수 신호에 기초하여 MG 지령 토크를 산출하면, 엔진 회전수 제어(예를 들어, 목표 엔진 회전수의 변경에 맞춘, 비교적 주파수가 낮은 영역에서의 엔진 회전수의 변동을 수반하는 제어)에 영향을 미치는 일 없이, MG 회전수 제어를 실행 가능하다. 따라서, 엔진 회전수 제어 및 MG 회전수 제어가 서로 간섭하는 것을 방지하면서, 하이브리드 차량의 진동을 적합하게 억제하는 것이 가능하다.

제2 실시 형태

다음으로, 제2 실시 형태에 관한 하이브리드 차량의 제어 장치에 대해 설명한다. 또한, 제2 실시 형태는, 상술한 제1 실시 형태와 비교하여 일부의 구성 및 동작이 상이할 뿐이며, 그 밖의 부분에 대해서는 대략 동일하다. 이 때문에, 이하에서는 이미 설명한 제1 실시 형태와 상이한 부분에 대해 상세하게 설명하고, 다른 중복되는 부분에 대해서는 적절하게 설명을 생략하는 것으로 한다.

장치 구성

먼저, 제2 실시 형태에 관한 MG 회전수 제어부의 구성에 대해, 도 9를 참조하여 설명한다. 도 9는 제2 실시 형태에 관한 MG 회전수 제어부의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 9에 나타낸 바와 같이, 제2 실시 형태에 관한 MG 회전수 제어부(120b)는, 그 내부에 실현되는 처리 블록 혹은 하드웨어로서, 미분 처리부(123) 및 토크 지령 산출부(122)를 구비하고 있다. 미분 처리부(123)는, MG 회전수의 시간 변동을 나타내는 MG 회전수 신호를 취득하여, 취득한 MG 회전수 신호에 대해 미분 처리를 실행한다. 또한, MG 회전수 신호는, 미분 처리에 의해 모터 제너레이터(MG)의 각가속도를 나타내는 신호가 된다. 미분 처리부(123)는, 각가속도를 나타내는 신호를, 토크 지령 산출부(122)에 출력 가능하게 구성되어 있다. 토크 지령 산출부(122)는, 각가속도를 나타내는 신호에 기초하여, 모터 제너레이터(MG)가 출력해야 할 토크를 나타내는 토크 지령 신호를 출력한다.

동작 설명

다음으로, 제2 실시 형태에 관한 하이브리드 차량의 제어 장치의 동작(특히, MG 회전수 제어부(120b)에 의한 제진 토크를 출력하는 동작)에 대해, 도 10을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 10은, 제2 실시 형태에 관한 하이브리드 차량의 제어 장치의 동작의 흐름을 나타내는 흐름도이다.

도 10에 있어서, 제2 실시 형태에 관한 하이브리드 차량의 제어 장치의 동작 시에는, 엔진(200)이 P 레인지에서 자립 운전하고 있다고 판정되면(스텝 S101: "예"), 미분 처리부(123)가 MG 회전수를 나타내는 MG 회전수 신호를 취득하고(스텝 S202), 취득한 MG 회전수 신호에 대해 미분 처리를 실행한다(스텝 S203). 미분 처리에서 얻어진 각가속도를 나타내는 신호는, 토크 지령 산출부(122)에 출력된다.

그 후, 토크 지령 산출부(122)는, 각가속도를 나타내는 신호에 기초하여, 제진 토크를 포함하는 MG 지령 토크를 산출한다(스텝 S204). 즉, MG 회전수를 목표 MG 회전수에 근접시키기 위한 토크를 산출한다. 계속해서, 토크 지령 산출부(122)는, 산출한 MG 지령 토크를 모터 제너레이터(MG)에 대해 출력한다(스텝 S105). 이에 의해, 모터 제너레이터(MG)로부터는 제진 토크를 포함하는 토크가 출력되게 된다.

실시 형태의 효과

다음으로, 상술한 제2 실시 형태에 관한 하이브리드 차량의 제어 장치의 동작에 의해 얻어지는 기술적 효과에 대해, 도 11을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 11은, 엔진 회전수 및 각가속도의 변동을 나타내는 타이밍 차트이다.

도 11에 나타낸 예에서는, 엔진 회전수 제어에 있어서의 목표 엔진 회전수가, 시각 T2에 있어서 1000rpm으로부터 1200rpm으로 변경되어 있다. 이때, 미분 처리 후의 각가속도를 나타내는 신호는, 시각 T2의 전후에서도 거의 변화되어 있지 않다. 이것은, 미분 처리를 행함으로써, 엔진 회전수 제어에 의한 엔진 회전수의 변동(즉, 비교적 주파수가 낮은 변동)과는 주파수적으로 분리된 영역에서의 모터 제너레이터(MG)의 회전수의 변동 성분만을 추출할 수 있음을 의미하고 있다. 즉, 미분 처리에 의하면, 제1 실시 형태에 있어서의 필터 처리와 거의 마찬가지의 효과를 실현할 수 있다. 구체적으로는, 비교적 주파수가 낮은 엔진 회전수 제어 범위의 성분을 커트하여, 비교적 주파수가 높은 변동 성분만을 추출할 수 있다. 따라서, 미분 처리에 의해 얻어진 각가속도를 나타내는 신호에 기초하여 MG 지령 토크를 산출하면, 엔진 회전수 제어(예를 들어, 목표 엔진 회전수의 변경에 맞춘, 비교적 주파수가 낮은 영역에서의 엔진 회전수의 변동을 수반하는 제어)에 영향을 미치는 일 없이, MG 회전수 제어를 실행 가능하다. 따라서, 엔진 회전수 제어 및 MG 회전수 제어가 서로 간섭하는 것을 방지하면서, 하이브리드 차량의 진동을 적합하게 억제하는 것이 가능하다.

제3 실시 형태

다음으로, 제3 실시 형태에 관한 하이브리드 차량의 제어 장치에 대해 설명한다. 또한, 제3 실시 형태는, 상술한 제1 및 제2 실시 형태와 비교하여 일부의 구성 및 동작이 상이할 뿐이며, 그 밖의 부분에 대해서는 대략 동일하다. 이 때문에, 이하에서는 이미 설명한 제1 및 제2 실시 형태와 상이한 부분에 대해 상세하게 설명하고, 다른 중복되는 부분에 대해서는 적절하게 설명을 생략하는 것으로 한다.

장치 구성

먼저, 제3 실시 형태에 관한 MG 회전수 제어부의 구성에 대해 도 12를 참조하여 설명한다. 도 12는, 제3 실시 형태에 관한 MG 회전수 제어부의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 12에 나타낸 바와 같이, 제3 실시 형태에 관한 MG 회전수 제어부(120c)는, 그 내부에 실현되는 처리 블록 또는 하드웨어로서, 토크 변동 산출부(124) 및 토크 지령 산출부(122)를 구비하고 있다. 토크 변동 산출부(124)는, 엔진(200)에 접속된 인풋 샤프트 또는 댐퍼(모두 도시하지 않음)의 비틀림에 기인하는 변형량에 따른 토크의 변동(즉, 비틀림 토크의 변동)을 산출한다. 토크 변동 산출부(124)는, 산출한 비틀림 토크의 변동(이하, 적절하게 「토크 변동」이라고 칭함)을 나타내는 신호를 토크 지령 산출부(122)에 출력 가능하게 구성되어 있다. 토크 지령 산출부(122)는, 변형량에 따른 토크 변동에 기초하여, 모터 제너레이터(MG)가 출력해야 할 토크를 나타내는 토크 지령 신호를 출력한다.

동작 설명

다음으로, 제3 실시 형태에 관한 하이브리드 차량의 제어 장치의 동작(특히, MG 회전수 제어부(120c)에 의한 제진 토크를 출력하는 동작)에 대해, 도 13을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 13은, 제3 실시 형태에 관한 하이브리드 차량의 제어 장치의 동작의 흐름을 나타내는 흐름도이다.

도 13에 있어서, 제3 실시 형태에 관한 하이브리드 차량의 제어 장치의 동작 시에는, 엔진(200)이 P 레인지에서 자립 운전하고 있다고 판정되면(스텝 S101: "예"), 토크 변동 산출부(124)가 인풋 샤프트 또는 댐퍼의 변형량을 취득하고(스텝 S302), 취득한 변형량에 따른 토크 변동을 산출한다(스텝 S303). 산출된 토크 변동을 나타내는 신호는, 토크 지령 산출부(122)에 출력된다.

그 후, 토크 지령 산출부(122)는, 토크 변동을 나타내는 신호에 기초하여, 제진 토크를 포함하는 MG 지령 토크를 산출한다(스텝 S304). 즉, MG 회전수를 목표 MG 회전수에 근접시키기 위한 토크를 산출한다. 계속해서, 토크 지령 산출부(122)는, 산출한 MG 지령 토크를 모터 제너레이터(MG)에 대해 출력한다(스텝 S105). 이에 의해, 모터 제너레이터(MG)로부터는 제진 토크를 포함하는 토크가 출력되게 된다.

실시 형태의 효과

다음으로, 상술한 제3 실시 형태에 관한 하이브리드 차량의 제어 장치의 동작에 의해 얻어지는 기술적 효과에 대해, 도 14를 참조하여 상세하게 설명한다. 도 14는 엔진 회전수 및 비틀림 토크의 변동을 나타내는 타이밍 차트이다.

도 14에 나타낸 예에서는, 엔진 회전수 제어에 있어서의 목표 엔진 회전수가, 시각 T3에 있어서 1000rpm으로부터 1200rpm으로 변경되어 있다. 이때, 변형량에 따른 토크 변동을 나타내는 신호는, 시각 T3의 전후에서도 거의 변화되어 있지 않다. 이것은, 변형량에 따른 토크 변동을 산출함으로써, 엔진 회전수 제어에 의한 엔진 회전수의 변동(즉, 비교적 주파수가 낮은 변동)과는 주파수적으로 분리된 영역에서의 모터 제너레이터(MG)의 회전수의 변동 성분만을 추출할 수 있음을 의미하고 있다. 즉, 비틀림 토크의 변동을 산출하면, 제1 실시 형태에 있어서의 필터 처리 및 제2 실시 형태에 있어서의 미분 처리와 거의 마찬가지의 효과를 실현할 수 있다. 구체적으로는, 비교적 주파수가 낮은 엔진 회전수 제어 범위의 성분을 커트하여, 비교적 주파수가 높은 변동 성분만을 추출할 수 있다. 따라서, 비틀림 토크의 변동에 기초하여 MG 지령 토크를 산출하면, 엔진 회전수 제어(예를 들어, 목표 엔진 회전수의 변경에 맞춘, 비교적 주파수가 낮은 영역에서의 엔진 회전수의 변동을 수반하는 제어)에 영향을 미치는 일 없이, MG 회전수 제어를 실행 가능하다. 따라서, 엔진 회전수 제어 및 MG 회전수 제어가 서로 간섭하는 것을 방지하면서, 하이브리드 차량의 진동을 적합하게 억제하는 것이 가능하다.

본 발명은, 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 청구범위 및 명세서 전체로부터 이해할 수 있는 발명의 요지 또는 사상에 반하지 않는 범위에서 적절하게 변경 가능하고, 그러한 변경을 수반하는 하이브리드 차량의 제어 장치도 또한 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것이다.

Claims

내연 기관(200)과 전동기(MG)를 포함하는 하이브리드 차량의 제어 장치에 있어서,
상기 내연 기관(200)의 회전수를 목표 회전수로 하기 위한 제1 제어를 실행하도록 구성된 제1 컨트롤러(10)와,
상기 내연 기관(200)과 연결된 상기 전동기(MG)로부터 출력되는 토크를 제어함으로써, 상기 내연 기관(200)의 회전수 변동에 기인하는 진동을 억제하는 제2 제어를 실행하도록 구성된 제2 컨트롤러(20)를 포함하고,
상기 제1 컨트롤러(10)와 상기 제2 컨트롤러(20)는 서로 독립된 적어도 하나의 제어 유닛으로 구성되어 있고,
상기 제2 컨트롤러(20)는, 상기 제1 제어의 제어 주파수 범위인 제1 주파수 영역에서는, 상기 제2 제어에 관한 토크를 출력하지 않도록 상기 전동기(MG)를 제어하고, 상기 제1 주파수 영역보다 높은 제2 주파수 영역에서는, 상기 제2 제어에 관한 토크를 출력하도록 상기 전동기(MG)를 제어하도록 구성되고,
상기 제2 컨트롤러(20)는, 상기 내연 기관(200)에 연결된 인풋 샤프트 및 댐퍼 중 어느 것의 비틀림에 의한 변형량으로부터, 상기 인풋 샤프트 및 상기 댐퍼 중 어느 것에 있어서의 비틀림 토크의 변동을 산출하도록 구성되고,
상기 제2 컨트롤러(20)는, 상기 비틀림 토크의 변동에 기초하여 상기 제2 제어에 관한 토크를 결정하도록 구성되는, 하이브리드 차량의 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 주파수 영역은, 상기 내연 기관(200) 및 상기 전동기(MG)를 포함하는 구동계의 공진 주파수를 포함하는, 하이브리드 차량의 제어 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제2 컨트롤러(20)는, 상기 전동기(MG)의 회전수의 시간 변동을 나타내는 회전수 신호를 취득하도록 구성되고,
상기 제2 컨트롤러(20)는, 상기 회전수 신호의 상기 제1 주파수 영역에 대응하는 성분을 커트하고, 상기 제2 주파수 영역에 대응하는 성분을 패스하는 필터 처리를 실행하도록 구성되고,
상기 제2 컨트롤러(20)는, 상기 필터 처리된 상기 회전수 신호에 기초하여 상기 제2 제어에 관한 토크를 결정하도록 구성되는, 하이브리드 차량의 제어 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제2 컨트롤러(20)는, 상기 전동기(MG)의 회전수의 시간 변동을 나타내는 회전수 신호를 취득하도록 구성되고,
상기 제2 컨트롤러(20)는, 상기 회전수 신호를 미분하여 각가속도의 변동을 검출하도록 구성되고,
상기 제2 컨트롤러(20)는, 상기 각가속도의 변동에 기초하여 상기 제2 제어에 관한 토크를 결정하도록 구성되는, 하이브리드 차량의 제어 장치.
삭제
내연 기관(200)과 전동기(MG)를 포함하는 하이브리드 차량의 제어 장치에 있어서,
상기 내연 기관(200)의 회전수를 목표 회전수로 하기 위한 제1 제어를 실행하도록 구성된 적어도 하나의 전자 제어 유닛(10, 20)을 포함하고,
상기 적어도 하나의 전자 제어 유닛(10, 20)은, 상기 내연 기관(200)과 연결된 상기 전동기(MG)로부터 출력되는 토크를 제어함으로써, 상기 내연 기관(200)의 회전수 변동에 기인하는 진동을 억제하는 제2 제어를 실행하도록 구성되고,
상기 전자 제어 유닛(10, 20)은 상기 제1 제어와 상기 제2 제어를 서로 독립적으로 실행하고,
상기 적어도 하나의 전자 제어 유닛(10, 20)은, 상기 제1 제어의 제어 주파수 범위인 제1 주파수 영역에서는, 상기 제2 제어에 관한 토크를 출력하지 않도록 상기 전동기(MG)를 제어하도록 구성되고,
상기 적어도 하나의 전자 제어 유닛(10, 20)은, 상기 제1 주파수 영역보다 높은 제2 주파수 영역에서는, 상기 제2 제어에 관한 토크를 출력하도록 상기 전동기(MG)를 제어하도록 구성되고,
상기 적어도 하나의 전자 제어 유닛(10, 20)은, 상기 내연 기관(200)에 연결된 인풋 샤프트 및 댐퍼 중 어느 것의 비틀림에 의한 변형량으로부터, 상기 인풋 샤프트 및 상기 댐퍼 중 어느 것에 있어서의 비틀림 토크의 변동을 산출하도록 구성되고,
상기 적어도 하나의 전자 제어 유닛(10, 20)은, 상기 비틀림 토크의 변동에 기초하여 상기 제2 제어에 관한 토크를 결정하도록 구성되는, 하이브리드 차량의 제어 장치.
내연 기관(200)과 전동기(MG)와 적어도 하나의 전자 제어 유닛(10, 20)을 포함하는 하이브리드 차량의 제어 방법에 있어서,
상기 내연 기관(200)의 회전수를 목표 회전수로 하기 위한 제1 제어를, 상기 적어도 하나의 전자 제어 유닛(10, 20)에 의해 실행하는 것과,
상기 내연 기관(200)과 연결된 상기 전동기(MG)로부터 출력되는 토크를 제어함으로써, 상기 내연 기관(200)의 회전수 변동에 기인하는 진동을 억제하는 제2 제어를, 상기 적어도 하나의 전자 제어 유닛(10, 20)에 의해 실행하는 것과,
상기 전자 제어 유닛(10, 20)은 상기 제1 제어와 상기 제2 제어를 서로 독립적으로 실행하는 것과,
상기 제1 제어의 제어 주파수 범위인 제1 주파수 영역에서는, 상기 제2 제어에 관한 토크를 출력하지 않도록 상기 전동기(MG)를, 상기 적어도 하나의 전자 제어 유닛(10, 20)에 의해 제어하는 것과,
상기 제1 주파수 영역보다 높은 제2 주파수 영역에서는, 상기 제2 제어에 관한 토크를 출력하도록 상기 전동기(MG)를, 상기 적어도 하나의 전자 제어 유닛(10, 20)에 의해 제어하는 것을 포함하고,
상기 적어도 하나의 전자 제어 유닛(10, 20)은, 상기 내연 기관(200)에 연결된 인풋 샤프트 및 댐퍼 중 어느 것의 비틀림에 의한 변형량으로부터, 상기 인풋 샤프트 및 상기 댐퍼 중 어느 것에 있어서의 비틀림 토크의 변동을 산출하도록 구성되고,
상기 적어도 하나의 전자 제어 유닛(10, 20)은, 상기 비틀림 토크의 변동에 기초하여 상기 제2 제어에 관한 토크를 결정하도록 구성되는, 하이브리드 차량의 제어 방법.