WO2002004806A1 - Systeme d'entrainement - Google Patents

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WO2002004806A1
WO2002004806A1 PCT/JP2001/006021 JP0106021W WO0204806A1 WO 2002004806 A1 WO2002004806 A1 WO 2002004806A1 JP 0106021 W JP0106021 W JP 0106021W WO 0204806 A1 WO0204806 A1 WO 0204806A1
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WO
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torque
engine
control
control device
generator
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PCT/JP2001/006021
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Hideki Hisada
Kazuo Aoki
Hiroyuki Kojima
Original Assignee
Aisin Aw Co., Ltd.
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    • F02N11/00Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/08Circuits or control means specially adapted for starting of engines
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
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    • B60K6/20Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04Introducing corrections for particular operating conditions
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/06Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up
    • F02D41/062Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up for starting
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02NSTARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F02N11/08Circuits or control means specially adapted for starting of engines
    • F02N11/0814Circuits or control means specially adapted for starting of engines comprising means for controlling automatic idle-start-stop
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02NSTARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N19/00Starting aids for combustion engines, not otherwise provided for
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Definitions

  • the present invention relates to a drive device having an electric motor, and more particularly, to an engine start control thereof.
  • a first object of the present invention is to quickly increase the engine speed in the early stage of engine start and quickly pass through a rotation region where a resonance phenomenon occurs.
  • the present invention provides a drive device capable of correcting output torque fluctuation at the time of engine start by feedforward control or simple feedback control which can be realized at a low cost, thereby reducing cranking shock. Is the second purpose. Disclosure of the invention
  • the present invention includes a first electric motor that increases a rotation speed to ignite an engine by a motor ring, and a control device that controls the engine and the first electric motor.
  • the control device performs prepositioning control for controlling the first electric motor so that the engine whose operation is stopped is positioned at a predetermined crankshaft position by the torque output.
  • the engine in the fuel cut is positioned at the predetermined cranking start position by the torque output of the first motor, so that the engine is always started under the same conditions by the motoring of the first motor.
  • the torque vibration output to the wheels at that time also has the same waveform, and the drive torque for absorbing the torque vibration can be corrected by simple control such as feedback control that outputs the corresponding waveform data. Will be possible.
  • control device may be configured to cause the first electric motor to output a torque less than a torque required for continuously rotating the engine.
  • control device may have a configuration in which the first electric motor outputs an arbitrary constant torque. (Claim 3)
  • control device may output the constant torque for a predetermined time. (Claim 4)
  • a first crankshaft position detecting means for detecting a crankshaft position is provided, and the control device is configured to perform the predetermined time period according to a difference between a current crankshaft position and the predetermined crankshaft position. It is effective to adopt a configuration in which is variable. (Claim 5)
  • a second crankshaft position detecting means for detecting the predetermined crankshaft position is provided, and the control device is configured to control the first electric motor to move the crankshaft to the predetermined crankshaft position. It is also effective to adopt a configuration that outputs torque until it is positioned at. (Claim 6)
  • control device may employ a configuration in which the first electric motor outputs a variable torque. (Claim 7)
  • a first crankshaft position detecting means for detecting a crankshaft position
  • the control device is configured to control the variable crankshaft position according to a difference between a current crankshaft position and the predetermined crankshaft position. It can be configured to output torque.
  • control device may have a variable torque map predetermined according to a difference between the current crankshaft position and the predetermined crankshaft position. (Claim 9)
  • variable torque is a torque along the cranking torque of the engine.
  • the predetermined crankshaft position is a position where an engine cranking torque is highest.
  • a second electric motor is further provided, wherein the engine, the first electric motor, and the second electric motor are mechanically connected to wheels, and the control device outputs to the wheels during the prepositioning control. It is effective to adopt a configuration in which the second motor is controlled so as to absorb the fluctuation in the applied torque.
  • the driving force fluctuation during the crankshaft position control can be corrected by the first electric motor, so that it is possible to prevent deterioration of the driver's feeling feeling due to the crankshaft position control.
  • control device may be configured to calculate a change in the torque output to the wheels from the torque output by the first electric motor.
  • control device may control the second electric motor based on a first torque correction map determined in advance according to the prepositioning control.
  • control device may be configured to cause the first motor and the second motor to simultaneously output torque.
  • control device executes the pre-positioning control prior to motoring.
  • control device may be configured to control the number of revolutions of the first electric motor during motoring. (Claim 17)
  • control device may be configured to control the torque of the first motor during motoring.
  • control device may be configured to control the torque of the first electric motor based on a predetermined map. (Claims 1 9)
  • control device controls the second electric motor so as to absorb a torque variation output to the wheels during motoring.
  • the control device can adopt a configuration that calculates a change in the torque output to the wheels from the torque output by the first electric motor. (Claim 21)
  • the control device may be configured to control the second electric motor based on a second correction map predetermined according to motoring. . (Claims 2 2)
  • the fluctuation of the power output to the wheels is always constant, so a processor that can calculate the fluctuation of the power at a high speed is required by mapping the torque that is corrected by the second motor. It is possible to reduce the cranking shock at the time of starting the engine at low cost.
  • a configuration may be adopted in which the control device further controls the second electric motor based on a third torque correction map predetermined according to the crankshaft position of the engine. (Claims 2 3)
  • control device may be configured to cause the first motor and the second motor to output torque simultaneously.
  • the control device performs the pre-positioning control on condition that a driver's drive request is equal to or less than a predetermined value.
  • control device executes the pre-positioning control after stopping the rotation of the engine by forcibly reducing the rotation of the engine by a generator after fuel cut. Is also effective. (Claim 26)
  • the position can be held by the one-way clutch so that even if the driver's drive request changes immediately after the engine stops, any arbitrary Crankshaft position control can be performed at the appropriate timing. Also, since the engine must be held at the cranking position and it is not necessary to continuously apply torque by the first electric motor, unnecessary power consumption can be prevented.
  • the present invention provides a drive device comprising: a first electric motor that increases the rotation speed to ignite an engine by motoring; and a control device that controls the engine and the first electric motor.
  • the first motor is controlled so that cranking torque during motoring has a predetermined torque.
  • cranking is performed with the torque output of the first motor kept constant, so that the torque vibration output to the wheels at that time also has the same waveform, and a corresponding waveform waveform is output. It is possible to correct the driving torque for absorbing the torque vibration by simple control such as feed feed control.
  • Fig. 1 is a skeleton diagram of a gear train of a hybrid drive device according to the present invention
  • Fig. 2 is a speed diagram of a planetary gear set of the hybrid drive device
  • Fig. 3 is a hybrid drive device.
  • Fig. 4 is a system configuration diagram of the control system of the hybrid drive device
  • Fig. 5 is a flowchart of the first half of the main routine of the control device
  • Fig. 6 is the main routine of the control device.
  • Fig. 7 is the required vehicle torque map
  • Fig. 8 is the engine target operation state map
  • Fig. 9 is the engine operation area map
  • Fig. 10 is the flowchart of the rapid acceleration control routine
  • FIG. 11 is the flowchart of the routine.
  • Fig. 12 is a flowchart of the generator torque control routine.
  • Fig. 13 is a flowchart of the generator speed control routine.
  • Fig. 14 is a flowchart of the generator speed control routine.
  • Flowchart of the electric brake ON control routine Fig. 15 is a flowchart of the generator brake FF control routine
  • Fig. 16 is a flowchart of the engine stop control routine
  • Fig. 17 is a flowchart of the engine start control routine
  • Fig. 18 Is an engine cranking torque characteristic diagram
  • FIG. 19 is a time chart of the prepositioning control in the engine start control of the first embodiment
  • FIG. 20 is a flowchart of a prepositioning control routine
  • FIG. 21 is a variable torque canceling control routine.
  • FIG. 22 is a torque correction map
  • FIG. 23 is a flowchart of a prepositioning control routine according to the second embodiment
  • FIG. 24 is a diagram of a sensor used for detecting a crankshaft position.
  • Fig. 25 is a schematic diagram showing another type of detector
  • Fig. 26 is the prepositioning of the third embodiment Flowchart of control, 2 7 crank shaft position determination of the map
  • FIG. 29 is a variable torque map and a torque correction map used therein
  • FIG. 30 is a flowchart of an engine start control routine of the fifth embodiment
  • FIG. 31 is a flowchart of a variable torque canceling control routine
  • FIG. 32 is the torque map used for that
  • Fig. 33 is a flow chart of another variable torque cancellation control routine
  • Fig. 34 is the torque map used for it.
  • Figure 35 shows another torque map.
  • FIG. 36 is a flowchart of still another variable torque canceling control routine
  • FIG. 37 is a torque map used for the same
  • FIG. 38 is a flowchart of an engine start control routine of the sixth embodiment
  • FIG. 40 is a timing chart of the engine start control routine
  • FIG. 41 is a conventional engine start time chart
  • FIG. 42 is an engine start according to the present invention.
  • FIG. 43 is a time chart of the engine stop prepositioning control according to the present invention.
  • FIG. 1 shows an example of a gear train configuration of a hybrid drive device to which the present invention is applied by using a skeleton.
  • This device generates electric power using the engine 1 and at least a part of the output of the engine 1, and generates a first electric motor (hereinafter referred to as a “generator”) that raises the engine 1 to a rotational speed for ignition by a motor ring.
  • a first electric motor hereinafter referred to as a “generator”
  • planetary three-element planetary gear set
  • generator brake 7 to stop the generator 2 from rotating
  • a one-way clutch 8 to prevent reverse rotation of the engine 1
  • a second electric motor (hereinafter, referred to as a drive motor) 3 that is controlled so that the power output to the wheels 9 is adjusted to a desired value by using the generated power of the generator 2 or the stored power thereof.
  • the engine 1, generator 2 and planetary 6 are arranged on the engine axis, the drive motor 3 is arranged on the motor axis, the counter gear mechanism 4 is arranged on the counter axis, and the differential device 5 is arranged on the differential axis. ing.
  • the engine 1 and the generator 2 are drivingly connected to each other via a planetary 6 and are also drivingly connected to a counter gear mechanism 4 via a planetary 6.
  • the drive motor 3 and the differential device 5 are directly connected to a power center gear mechanism. 4 is drivingly connected.
  • the planetary 6 has a simple planetary configuration including a sun gear 61, a carrier 63 that supports a pinion 64 that is externally connected to the sun gear 61, and a ring gear 62 that is internally connected to the pinion 64. I have.
  • the engine 1 has an engine output shaft 10 connected to a crankshaft thereof via a flywheel damper, and is connected to a carrier 63 of a planetary 6 to be drivingly connected to a generator 2 and a counter gear mechanism 4 to generate power.
  • Machine 2 has its rotor shaft 20 connected to sun gear 61 of planetary 6 and is drivingly connected to engine 1 and counter gear mechanism 4.
  • the ring gear 62 of the planetary 6 is connected to a first counter drive gear 12 integral with or fixed to the output shaft 11 via an output shaft 11 on the engine axis.
  • the carrier 63 of the planetary 6 is connected to the drive device case 100 via a one-way clutch 8 which is locked by the reverse rotation of the engine output shaft 10.
  • the rotor shaft 20 of the generator 2 is connected to the drive case 100 via a generator brake 7.
  • the drive motor 3 is drivingly connected to a counter gear mechanism 4 via a power drive gear 31 provided integrally with or fixed to the rotor shaft 30 or a motor shaft connected thereto. I have.
  • the counter gear mechanism 4 comprises a counter shaft 40, two counter driven gears 41, 42 integrated or fixed thereto, and a differential drive pinion gear 43.
  • the drive shaft 31 is coupled with the output shaft 11 on the engine axis and the motor shaft 30 by driving.
  • the differential device 5 is drivingly connected to a power center gear mechanism 4 by combining a differential drive pinion gear 43 of a counter shaft 40 with a differential ring gear 51 fixed to the differential case 50.
  • the differential device 5 is drivingly connected to wheels 9 as is well known.
  • the connection between the engine 1, the generator 2, and the output shaft 11 on the engine axis via the planetary 6 indicates that these three components have the relationship of the rotational speed shown in Fig. 2.
  • the relationship of the torque shown in FIG. That is, in the rotational speed of the relationship shown in FIG. 2, the engine speed (N E), the generator speed (N C), a ring gear rotation speed of the planetary (NR), between the ring gear / sun gear tooth ratio (righteousness) ,
  • the engine rotation speed (NE ) rises (the rotation speed indicated by the broken line in the figure). From the relationship, shift to the relationship of the number of rotations shown by the solid line).
  • the generator speed (N C ) is the same as the ring gear speed (N R );
  • the rotation is doubled (in the figure, the relationship between the rotation speed indicated by the broken line and the relationship between the rotation speed indicated by the chain line is shifted).
  • the increase in the generator torque (T G ) acts as a drive torque on the engine 1 and conversely
  • the increase in the engine torque (T E ) acts as a driving torque on the generator 2.
  • the main and gin 1 are used to demonstrate the driving force for running the vehicle, the driving motor 3 is used to assist the driving force, the engine 1 is used to drive the generator, the generator 2 is used to generate power, and the regenerative braking
  • the drive motor 3 is used for the engine, and the generator 2 is also used when starting and stopping the engine.
  • the engine output is adjusted by adjusting the power generation load of the generator 2 in the engine output state with respect to the ring gear 62 of the planetary 6 that receives the running load of the vehicle via the differential device 5 and the counter gear mechanism 4.
  • the ratio of the driving force to the wheels 9 and the ratio used for the generated energy (battery charge) can be adjusted appropriately: the vehicle can be run with appropriate adjustment.
  • the generator 2 is torqued (rotated) during the reverse rotation of the generator 2, the reaction force applied to the carrier 6 3 of the planetary 6 is reversed.
  • the output of the generator 2 can be transmitted to the ring gear 62, and the simultaneous output of the motor 3 and the generator 2 enhances the driving force when starting the vehicle ( Parallel mode running ⁇ ) becomes possible.
  • the generator is driven by the rotation of the sun gear 61 that takes a reaction force to the carrier 63 connected to the engine output shaft 10 of the engine. Therefore, by adjusting the engaging force of the brake 7 in this state, the carrier 63 as a reaction force element in this state is rotated, whereby the rotation of the engine 1 is possible.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the system configuration of a vehicle drive control system for controlling the gear train.
  • This vehicle control system includes a vehicle control device U as a main body, a shift position sensor Sn1, a brake pedal sensor Sn2, and an accelerator pedal sensor Sn3 as input means of a driver request thereto, and a vehicle control device U.
  • Various means for inputting various information on operating conditions such as generator rotor position sensor Sn4, drive motor port overnight position sensor Sn5, etc.
  • battery B as power supply
  • Vehicle control device U is a CPU, comprises a memory or the like, a control equipment for controlling the entire vehicle, the engine control unit U E, the generator control unit U G and a drive motor control device U M.
  • the engine control unit U E is, CPU, consists memory or the like, in order to control the engine 1, throttle opening 0, the command signal of the fuel injection amount or the like via the signal line L E to send to the engine 1 engine Connected to one.
  • the generator control unit Uc is composed of a CPU, a memory, and the like.
  • a control signal is transmitted to the inverter InG. It is connected to Inbata I nG via signal line L G to send.
  • the drive motor evening controller U M in order to control the drive motor 3 consisting of 3 phase AC motor, inverter evening via the signal line L M to send a control signal to the I nM to Inba Isseki I nM It is connected.
  • Both inverter evening I nG, I nM is connected to the battery B via a DC Pawa one line L s, 3-phase (U, V, 3-phase W) AC power lines L A G, through the LA M Connected to the three-phase coils of the driving motor 3 and the generator 2 at the respective stages 21 and 31.
  • the symbol Cn indicates a smoothing capacitor that suppresses and smoothes the fluctuation of the DC voltage of the DC power line Ls.
  • Invar evening I nG is the generator control unit U G is PWM (pulse width modulation) output to the signal line L G is controlled based on the signal, at the time of input line, back
  • the DC current supplied from the battery B via the DC power line L s is converted into U, V, and W currents IUGVGI w G for each phase, and each current I uG, I v G, ⁇ WG is converted to
  • IVG Fed via the I w G 3-phase AC power line L A G, and converts it to a current of the direct current, and sends to the battery B via the DC power line Ls.
  • Inba Isseki I nM the drive motor Isseki control device U M is controlled based on a control signal output to the signal line L M, at the time of input line is supplied via a DC Pawarai emissions Ls from the battery B
  • the DC current is converted into currents Iu M, Iv M, and IWM for each phase of U, V, and W, and the currents Iu M, IVM, and Iw M are converted to three motors 3 through three-phase AC power lines L A M. Send to phase coil.
  • the battery B state i.e., the battery voltage (V B), the battery current (IB), battery temperature, battery level detects: (S OC state O Bed charge) or the like, are used to input the information and generator controller U c to the drive motor controller U M.
  • the engine speed sensor S n 6 detects the engine speed (N E ).
  • the shift position sensor S n 1 detects a shift position (SP) of a speed selection operating means (not shown).
  • the accelerator pedal sensor Sn3 detects the position of the accelerator pedal, that is, the amount of depression (AP).
  • the brake pedal sensor S n 2 detects the position of the brake pedal, that is, the depression amount (BP).
  • the engine temperature sensor Sn 7 detects the temperature of the engine 1 (t E ).
  • the generator temperature sensor Sn 8 detects the temperature (t G ) of the generator 2 from, for example, the temperature of the coil.
  • Driving mode temperature The sensor Sn 9 detects the temperature (t M ) of the drive motor 3 from, for example, the temperature of the coil.
  • Each of the current sensors S n 10 to S n 12 of the three-phase AC power lines L A G and L M has a current value of one of the three phases, that is, I u G and I
  • the vehicle control unit U sends an engine control signal to the engine control unit U E to set the driving and stopping of the engine 1 to be described later, and to set the position of the mouth (0G) of the generator 2
  • the generator speed (N c ) is calculated by reading, and the low motor position ( ⁇ ⁇ ) of the drive motor 3 is read to calculate the drive motor speed ( ⁇ ).
  • the vehicle speed (V) is calculated based on the rotor position ( ⁇ ⁇ ) of the driving motor 3, but is calculated based on the ring gear rotation speed (N R ) of the planetary 6 and the rotation speed of the wheels 9.
  • a ring gear rotation speed sensor, a wheel rotation speed sensor, and the like are provided as vehicle speed detection means.
  • vehicle control device U have been further eclipsed also set a hydraulic control device for the hydraulic circuit L F and a control for the lubrication and cooling of the hydraulic control and respective mechanisms of the brake 7 of the gear train, they Are not shown.
  • FIG. 5 and FIG. 6 show the main flow of control by the vehicle control device U separately.
  • an accelerator pedal position (AP) is input from the accelerator pedal sensor Sn3 and a brake pedal position (BP) is input from the brake pedal sensor Sn2.
  • the rotor position ( ⁇ ⁇ ) is read from the rotor position sensor Sn5 of the drive motor 3, and the vehicle speed (V) is calculated from the rate of change.
  • the calculation of the vehicle speed (V) can also be performed by separately providing a vehicle speed sensor and reading from it.
  • a vehicle required torque (a ⁇ ⁇ *) is determined.
  • the vehicle request torque map shown in the upper part of FIG. 7 stored in the memory of the vehicle control device U is referred to.
  • the accelerator pedal position is also referred to by referring to the vehicle demand torque map also stored in the memory shown in the lower part of FIG. Determine the required vehicle torque (* .UT *) set in advance according to the brake pedal position and the vehicle speed.
  • step S4 it is determined whether or not the required vehicle torque (T. ⁇ ⁇ *) set in the previous step is larger than the maximum drive motor torque set in advance as a rating of the drive motor 3. I do. If this determination is made (YES), the torque becomes insufficient, so the process proceeds to step S9 to determine whether or not the engine 1 is stopped. If this determination is made (YES), the engine is stopped. In the middle case, the driving force cannot be assisted by the engine 1, so the rapid acceleration control subroutine of step S10 is executed. In this case, as will be described in detail later, the drive motor 3 and the generator 2 are driven together to perform traveling in the parallel mode.
  • step S 4 when vehicle request torque ( ⁇ . ⁇ ⁇ *) is less than the driving motor maximum torque, the process proceeds to the next step S 5, and calculates the driver request output (P D).
  • step S6 Input recharge / recharge request output (PB).
  • the battery level (SOC) is read from the signal line LB of the battery sensor and calculated based on that.
  • step S7 the vehicle required output ( ⁇ . ⁇ ⁇ ) is calculated. This vehicle required output
  • step S 8 Enji down operation point (target engine torque T E *, engine target rotation speed N E *) is determined.
  • This processing refers to the engine target operation state map shown in FIG. 8 stored in the memory of the vehicle control device U, and refers to broken lines C1 to C3 representing the required vehicle output ( ⁇ . ⁇ ⁇ ) and each accelerator pedal.
  • step S11 it is determined whether or not the engine is in the engine operating range. This determination is made by referring to the engine operation area map shown in FIG. 9 stored in the memory of the vehicle rain control device U from the vehicle required torque (T. UT *) and the vehicle speed (V) obtained in the previous step. This is done by determining whether engine 1 is in the operating area.
  • the line intersecting with the arrow indicating OFF ⁇ ON is the boundary line that starts the stopped engine, and the line crossing the arrow indicating ON ⁇ OFF is the boundary line that stops the running engine.
  • the area between the line and the middle area is a hysteresis area for maintaining control stability.
  • the side where the vehicle speed or required torque is higher than the hysteresis area is the engine operation area, and the side where the vehicle speed or required torque is smaller is the engine stop area.
  • the line that intersects the arrow that indicates OFF ON that starts the engine is indicated by the battery level (S0C).
  • S0C battery level
  • step S11 determines whether the engine 1 is not operating even though it is in the operating range, and the engine start control subroutine (described later) is executed in step S26. Also, if the engine operating area equilibrium is not established (N ⁇ ) at the stage of step S11, the process proceeds to step S24, and it is separately determined whether or not the engine is operating. If this determination is true (YE S), it means that the engine is running even though it is in the stop area, and the engine stop control subroutine (described later) is executed in the next step S25. Execute.
  • step S13 if it is determined that the engine is running (YE S), the engine control subroutine is executed in step S13. Since this process is a well-known control, a detailed description and illustration thereof are omitted.
  • step S14 the generator target rotation speed (Ns *) is determined. This determination is made by using the above-mentioned planetary rotation speed relational expression (1) and calculating the vehicle speed (V: obtained from the change rate of the rotor position ⁇ ⁇ of the drive motor 3 in this embodiment) and the engine target rotation speed ( ⁇ ⁇ *).
  • step S15 it is determined whether or not the absolute value of the generator target rotational speed ( Nc *) exceeds a first predetermined rotational speed (for example, 500 [rpm]).
  • a first predetermined rotational speed for example, 500 [rpm].
  • the reason for selecting the generator brake ON / OFF is to reduce energy loss. In other words, when the vehicle is running in a mode in which the engine is driven, if the generator rotation speed ( Nc ) is low, the power consumption increases, the power generation efficiency of the generator 2 decreases, and The fuel economy of the vehicle is worsened accordingly.
  • step S16 the generator speed control subroutine (described later) is performed in step S17. ) Is executed, and if not satisfied, the routine proceeds to step 23 and executes the generator brake OFF control subroutine (described later). If the judgment in step S15 is not established, the generator brake ON state is checked in step S1, and if not, the generator brake ON control subroutine is executed in step S22. Is executed, and if it is satisfied, the process returns to the step after the generator speed control subroutine in step S17.
  • step S 1 7 estimates the drive shaft torque output via a planetary (T R ⁇ ⁇ OUT).
  • the ring gear torque (T R ) is estimated from the generator torque (T G ) using the planetary torque balance equation (2), and the drive shaft torque (T R ⁇ UT) is calculated.
  • the engine torque T E since phosphorus Gugiya Bok torque T R and the generator torque T G is mutually receive reaction forces from each other, the generator torque T G ring gear torque T R And output from the ring gear 62.
  • the ring gear torque T R is calculated by the arithmetic processing by the vehicle control unit U, the generator target torque TG * is read, and the ring gear torque T G * is calculated based on the generator target torque TG * and the aforementioned gear ratio; Calculate R. That is, when the inertia of the generator 2 is IG and the angular acceleration (rotational change rate) of the generator 2 is a c , the sun applied to the sun gear 62 is The gear torque T s is
  • the ring gear torque T R is because it is the scan times of sun gear torque T s from the relationship of the gear ratios
  • step S19 the drive mode target torque ( TM *) is determined.
  • This process is a process that is determined from the difference between the vehicle required torque (T. UT *) and the drive shaft torque (T R ⁇ . UT).
  • drive mode control is performed in step S20, and a series of flows is completed, and the process returns to the original step. If the process shifts to the rapid acceleration control in step S10 on the way, all subsequent steps are skipped and the process directly returns to the initial step as shown by the connection symbol B in the figure. Next, each subroutine in the main flow will be described.
  • step S101 the vehicle request torque (T. u ⁇ ) determined in the previous step S3 is determined. *) Is input, and in the next step S102 , the drive motor target torque ( ⁇ ⁇ *) is set to the maximum torque of the drive motor. Further, in the next step S103 , the difference torque between the vehicle required torque ( ⁇ . ⁇ *) and the drive motor target torque (drive motor maximum torque) ( ⁇ *) is calculated, and the drive motor maximum torque is calculated. Then, the shortage is set as the generator target torque ( TG *). And based on these settings Can, performs drive motor control in accordance with the following steps S 1 04 in the drive motor one motor target torque (T M *), performs the generator torque control in accordance with the generator target torque (TG *) in step S 1 0 5.
  • a drive mode input torque ( TM *) is input in step S104a. Further, to input a very much Isseki low evening position driving in Step S 1 04 b (S M) . This input may be detected using a position sensor such as a resolver, or may be detected without a sensor. Then, in step S104c, calculation of the drive motor speed (M) is performed. In this embodiment, this calculation is obtained from the rate of change of the rotor position (0 M ) in the driving mode. As another mode, a mode in which a rotation speed sensor is separately provided to perform detection may be employed. Additionally, to input the battery voltage (V B) in Step S 1 04 d.
  • V B battery voltage
  • step S104e the d-axis current command value (IaM *) and the q-axis current command value (IaM *) are determined.
  • This process is a process of determining from the drive motor target torque (T M *), the drive motor speed (NM), and the battery voltage (V B ) input in the previous step with reference to a map (not shown).
  • step S104f a three-phase alternating current (IUM, IVM.IwM) is input.
  • IWM IUM -Calculated from IVM relations.
  • each current sensor directly obtains them.
  • step S104g three-phase (IuM, IvM , IwM ) ⁇ two-phase (IdM, IqM ) conversion is performed. Then, based on these figures, (I d M, I q M
  • a generator target torque ( Tc *) is input in step S105a. Additionally, to input of the generator rotor position (0 C) at step S 1 0 5 b. This input may be detected using a position sensor such as a resolver or sensorless.
  • the generator rotation speed ( NG ) is calculated. This generator speed (Ne) is obtained from the rate of change of the generator's low-night position (0 C ). Separately, a mode in which a rotation speed sensor is provided for detection may be adopted. Furthermore, row input of the battery voltage (V B) in Step S 1 0 5 d.
  • step S105e the d-axis current command value ( Id *) and the q-axis current command value ( IqG *) are determined.
  • This process is the previous step with the entered electric generator target torque (T c *), the generator speed (N c), a process for determining by referring to the map, not shown Figure from a battery voltage (V B).
  • step S105f a current (;, I, I) is input.
  • the current values (I u, I) of the U and V phases in this processing are calculated using the current sensors S ⁇ 10 and S ⁇ 11
  • step S105h a voltage command value ( VdG * .VqG *) is calculated. Based on the numerical value obtained by this, 2 phases in the next step S 1 0 5 i (V d , V q *) / 3 -phase (Vu, V v,
  • Vw G * Performs conversion. Finally, the voltage command values (Vu G *, Vv G * Vw G *) is pulse width modulated, and a PWM (pulse width modulation) signal is output to the inverter In G at step S105j.
  • FIG. 13 shows the flow of the generator speed control routine.
  • a generator target rotation speed ( Nc *) is input in step S17a.
  • the generator speed ( NG ) is input.
  • the generator target torque ( TG *) is determined.
  • This generator target torque ( TG *) is calculated based on the difference between the target rotation speed ( Nc *) and the generator rotation speed ( Nc ) entered in the previous step. The higher the number of revolutions, the larger the target torque of the generator ( TG *), and the sign is also taken into account.
  • generator torque control is performed in the next step S17d.
  • the content of the generator torque control in this case is the same as the content described in the generator torque control routine above.
  • FIG. 14 shows the flow of the generator brake ON control routine.
  • the generator target rotation speed ( NG *) is set to 0 rpm. >
  • the generator speed control is executed in step S22b.
  • the details of this control are the same as those described in the generator speed control routine above.
  • step S22. By estimates the drive shaft torque output via a planetary (T R ⁇ ou T).
  • the step S 2 2 d a driving motor target torque (T M *), estimated driving shaft torque (one T R -. UT) set the.
  • drive motor control is executed in the next step S22e.
  • step S22c generator speed control is performed in step S22b.
  • T R drive shaft torque
  • step S22f it is determined in step S22f whether or not the absolute value of the generator speed (NG) is less than a second predetermined speed (for example, 100 [rpm]). . Unless this determination is made, the loop returning to step S22b is repeated. Then, when the determination in step S22f is established, the process proceeds to step S22g, and the process of turning on the generator brake is executed.
  • NG generator speed
  • step S 2 2 h estimates the drive shaft torque force out through the planetary (T R ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ) , further, Ri by the step S 2 2 i Set the estimated drive shaft torque (1 T R ⁇ . ⁇ ⁇ ) to the drive mode target torque (T M *).
  • drive motor control is executed in the next step S22j.
  • This control content is the same as the content described in the previous drive motor control routine.
  • the control from step S22h to step S22j is also output from the generator via the planetary gear when the generator speed control is executed in step S22b.
  • the drive motor cancels the drive shaft torque (T R- . U T) so that it is not transmitted to the wheels as a shock.
  • step S22k it is determined in step S22k whether a predetermined time has elapsed in the generator brake ON state. This timer judgment is made as a waiting time until the generator brake 0 N actually stops the rotation of the generator. When the rotation stop of the generator is guaranteed in this way, the SW (switching) stop processing to the generator is performed in the next step S221, and this routine is terminated and the routine returns.
  • FIG. 15 shows the flow of the generator brake OFF control routine.
  • the engine torque ( TE ) equivalent is set to the generator target torque ( TG *) in step S23a, and accordingly, the generator torque is set in step S23b. Performs lux control.
  • step S23 The drive shaft torque (T R ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ) output via the planetary is estimated, and in the next step S 23, the estimated drive shaft torque is set to the drive motor target torque (T M *). setting the (one T R ⁇ OUT).
  • the drive mode control is executed in step S23e.
  • step S23c The details of this control are the same as those described in the previous drive motor control routine.
  • the control from step S23c to step S23e is based on the drive shaft torque output from the generator via the planetary when the generator torque control is executed in step S23b. (T R ⁇ . ⁇ ⁇ ) is canceled by the driving motor so that the shock is not transmitted to the wheels.
  • the process returns to the generator torque control of step S23b until the determination of the lapse of the predetermined time is established in step S23f, and the subsequent processing is repeated.
  • step S23g After a lapse of a predetermined time and the determination of the progress of step S23f is established, the process proceeds to the next step S23g to perform a generator brake OFF process.
  • step S23 0 rpm is set to the generator target speed ( NG *). Then, in step S23i, the generator speed control is executed.
  • the contents of this control are the same as the contents of the generator speed control routine described above.
  • the drive shaft torque (T R ⁇ .u T) output via the planetary is estimated in step S 23 j, and accordingly, in step S 23 k, Set the estimated drive shaft torque (one T R ⁇ . ⁇ ⁇ ) as the drive motor target torque (T M *).
  • step S231 The details of this control are the same as those described in the previous drive motor control routine.
  • step S23j the drive shaft output from the generator via the planetary when the generator rotation speed control is executed in step S23i.
  • torque T R ⁇ . UT
  • Ru der which counteract the driving motor.
  • FIG. 16 shows the flow of the engine stop control routine.
  • the generator brake OFF state is determined in step S25a, and if this determination is not satisfied, the generator brake OFF control is performed in step S25b to turn off the generator. It is in a rotatable state.
  • step S25c fuel injection to the engine and ignition stop processing are performed.
  • step S25d the throttle opening is fully closed and the engine is quickly stopped.
  • step S25g the drive shaft torque (T R ⁇ . UT) output via the planetary in this state is estimated. Further, in step S 2 5 h, the driving motor target torque (T M *), sets the estimated driving shaft torque (one T R ⁇ . U ⁇ ). Then, drive motor control is performed in step S25i. The details of this control are the same as those described in the previous drive motor control routine.
  • the control from step S25g to step S25i is based on the drive shaft torque output from the generator via the planetary when the generator speed control is executed in step S25f. (T R -. UT) is, so as not to be transmitted to the wheels as a shock, but to cancel the driving motor.
  • the engine speed (N E ) ⁇ stop speed is established by the judgment in step S25j in this way, in step S25k, the SW (switching) to the generator is stopped, and this routine is executed. And return.
  • FIG. 17 shows the opening of the engine start control routine.
  • processing is performed to set the throttle opening to 0% of the default.
  • the throttle opening is determined to be 0%, and this is satisfied. If not, in step S 2 6 b, the slot torr opening to 0% at the output by the engine control unit U E. Then, under the satisfaction of this condition, step S26.
  • step S26d the operation points of the engine (engine target torque TE *, engine target speed NE *) are input.
  • step S26e prepositioning control according to the subject of the present invention is performed in order to position the engine whose rotation is stopped at a predetermined crankshaft position. This will be described in detail later.
  • step S26f the generator target rotational speed ( NG *) is determined.
  • step S26g it is determined that the engine speed ( NE ) ⁇ the starting speed.
  • step S26h the generator speed control is executed to increase the engine speed, and in order to cancel the fluctuation of the drive shaft output torque due to this
  • step S26 # the variable torque canceling control is performed, and the process returns to the step of inputting the vehicle speed (V) in step S26c.
  • V vehicle speed
  • step S26k the generator speed control in step S26k and the fluctuation torque canceling control in step S266 are performed.
  • the throttle opening is adjusted in step S26m.
  • step S26n is a step for confirming the start of the engine.
  • the determination is made based on the determination of the generator torque ( TG ) and the motoring torque. Thereafter, in a final step S260, a judgment is made as to the elapse of a predetermined period of time for waiting for the engine speed to stabilize. When this judgment is established, the routine is returned and the routine returns.
  • step S2 the generator 2 outputs a torque sufficient to continuously rotate the engine 1 (step S2 shown in FIG. 17). 6h control), determine that the required rotation speed (for example, idling rotation speed) has been reached (similarly, the determination of step S26g shown in Fig. 17), and open the fuel injection ignition. (Also in step S26k shown in Fig. 17).
  • the drive shaft torque (T R- . U ⁇ ) output via the planetary by the rotation speed control of the generator 2 is
  • the generator angular acceleration OJ c in the above case fluctuates depending on the engine rotational load, a high-accuracy generator low-speed position detection means and a high-speed generator
  • a processor capable of performing arithmetic processing is required, in the present invention, to eliminate such a need, the engine 1 in the fuel power mode can be cooled by a predetermined amount by the motoring of the generator 2.
  • the control of the crankshaft positioned at the ranking start position is performed by the vehicle control device U.
  • Figure 18 schematically shows the relationship between the crank angle and cranking torque of a four-cylinder engine.
  • this relationship is mainly based on the relationship between the piston stroke in each cylinder and the expansion and contraction of the combustion chamber volume ( ⁇ , port, ⁇ , X indicate the torque for each cylinder).
  • the torque is determined by the combination. As the compression in a specific cylinder progresses, the torque increases, and after the top dead center, the torque decreases.
  • the actual cranking load is that once the engine starts to rotate, the inertia torque, which initially became a resistance to rotation, becomes an element that suppresses torque fluctuation due to the occurrence of flywheel inertia.
  • cranking load for starting up the initial rotation during cranking greatly fluctuates due to the variation in the crank angle determined when the engine is stopped.
  • the position A shown in the figure in order to make the cranking load for starting up the initial rotation at the time of the cranking substantially constant, the position A shown in the figure (in this position, the rotational load is When the engine stopped or would stop at a position close to 0, which indicates a general position that can be naturally taken when the engine is stopped, the B mark B position (this position is a position where the rotational load is somewhat large and the natural When the engine is stopped, this indicates a position that cannot be obtained normally.However, as shown by the broken line in the figure, it is not necessarily limited to the position near the front pole of the minimum torque position required for the engine to exceed the initial peak load and reach continuous rotation.
  • crankshaft position control that is, control to rotate to a predetermined cranking start position (referred to as crankshaft position control throughout this specification) is performed prior to cranking.
  • crankshaft position control regardless of whether the engine is stopped or rotating, fuel injection, ignition, and throttle opening of the engine are not adjusted. It is performed in the state. Therefore, the engine whose operation is stopped according to the present invention means the above state, and does not necessarily mean an engine whose rotation is stopped.
  • FIG. 19 shows a control time chart of the first embodiment of the prepositioning control.
  • the engine under non-continuous rotation Rotate from position A to position B to perform crankshaft position control for positioning at the predetermined cranking start position.
  • the predetermined cranking start position may be determined to be a predetermined crank angle position by detecting the position, or a predetermined period of time may be applied by applying a predetermined torque smaller than a torque required to start the engine. It may be guaranteed by letting them do, or a combination of these.
  • the motor driving torque required for the driving of the vehicle the vehicle required torque ⁇ . ⁇ ⁇ *
  • al generator torque component at the output shaft 0 to cancel content of the torque
  • cranking torque (T G C) sufficient to turn to the continuous rotation of the engine to the generator moves to step S 2 6 f in FIG. 1 7 Start the engine. Also in this case, a torque (T M C) for correcting the cranking torque is output to the drive motor to prevent output shaft torque fluctuation.
  • FIG. 20 shows a flowchart in the case where the above processing is performed by timer control.
  • this prepositioning control an arbitrary constant torque is set to the generator target torque ( TG *) in step S26e-1.
  • the constant torque in this case is smaller than the torque required to start the engine, for example, 1.5 [Nm].
  • the generator torque control having the same contents as described above is performed in step S26e-2, and the variable torque canceling control is performed in step S26e-3.
  • One pattern of the variable torque cancellation control in this case is shown in the flowchart in Figure 21.
  • the drive shaft torque (T R ⁇ .UT) output via the bracket is estimated in the same manner as described above.
  • a torque that cancels the torque simply step S 2 is set to 6 e- 3 2 by a driving motor target torque (T M *) as an T R ⁇ 0 u T, which in accordance with step S 2 6 e -In step 3, drive mode control having the same contents as described above is executed.
  • the elapse of the predetermined time is determined in the last step S26e-4.
  • the predetermined time in this case is, for example, 0.3 seconds.
  • the correction torque set to the drive motor target torque (T M *) can be set by calculation as described above. Alternatively, as an alternative method, an arbitrary constant as shown in FIG.
  • the map of the correction torque by the drive motor corresponding to the generator torque corresponding to the torque may be set in the memory of the vehicle control device U and may be used by using the map.
  • FIG. 23 shows a control chart of the second embodiment in which the timer control is replaced with the detection of the crankshaft position.
  • the arbitrary constant torque set in the first step S26e-1 of the prepositioning control routine does not necessarily need to be smaller than the torque required for monitoring. For example, it is higher than that of the first embodiment. [Nm].
  • the variable torque canceling control in step S26e13 can be any one of the two patterns as in the case of the first embodiment.
  • Various sensors can be used for the determination of the predetermined crankshaft position, which is the last step S26e-5.
  • a sensor with high resolution and capable of detecting the crankshaft position in detail or a disk-shaped detector Sn21, Sn2 that rotates synchronously with the crankshaft as shown in Fig. 24 or Fig. 5
  • a disk-shaped detector Sn21, Sn2 that rotates synchronously with the crankshaft as shown in Fig. 24 or Fig. 5
  • With unevenness or notches on the circumference of the cylinder to match the rotation of the crankshaft for example, 4-cylinder engine
  • Still other methods include integrating the engine speed signal from the engine, or calculating the engine speed from the generator and drive motor speeds using the planetary speed equation (1), and integrating the engine speed. It is also possible to use the method of obtaining
  • FIG. 26 shows the control content of the pre-positioning control of the third embodiment in a one-piece manner.
  • the input of the crankshaft position ( ⁇ ⁇ ) is performed in the initial step S26e-6, assuming that a sensor capable of detecting a detailed position with high resolution as described above is input.
  • S26e-7 a time (t) required to reach a predetermined crankshaft position is calculated.
  • the relationship between the time (t) and the crankshaft position (0) as shown in FIG. 27 can be set as a map in the memory of the vehicle control device U. It can also be obtained by calculation.
  • An arbitrary torque to be set as the generator target torque in the next step S26e-1 is set to, for example, 5 [Nm] as in the case of the second embodiment.
  • the determination of the crankshaft position is made by the elapse determination of the time (t) in the last step S26e-8.
  • the other steps are the same as in the first or second embodiment.
  • FIG. 28 shows the control contents of the pre-positioning control of the fourth embodiment in a one-piece manner.
  • the torque for setting the crankshaft position is made variable.
  • the input of the crankshaft position ( ⁇ ) is performed in the initial step S26e-6 as in the third embodiment, but in the next step S26e-9, Processing for setting the generator target torque ( TG *) according to the crankshaft position is performed.
  • This setting is performed, for example, by setting a map of the generator target torque ( TG *) variable along the cranking torque (see Fig. 18) as shown in Fig. 29 in the memory of the vehicle control device. This is not done It is.
  • the variable torque canceling control can be corrected according to the flow of FIG.
  • This first torque correction Matsuf ⁇ Is a map of the drive motor target torque (T M *) that simply cancels the generator target torque (T c *) by the variable torque map in consideration of the gear ratio.
  • the motoring of the engine after the pre-positioning control is performed by the rotation speed control of the generator (see step S23k in FIG. 17). Even if the machine rotation speed is the same, the generator output varies depending on the temperature.Therefore, it may not be possible to correct even if the torque that cancels out the fluctuation torque during motor ringing can not be corrected completely. Complicated control such as temperature correction control is required. Therefore, in the fifth embodiment shown in the flow chart of FIG. 30, the motor ring is controlled by the torque control of the generator, the corresponding cancellation torque is mapped, and more accurate torque correction is performed by simple control. Is expected.
  • the difference between the engine start control routine shown in Fig. 30 and the engine start control routine shown in Fig. 17 is essentially the difference in torque control with respect to the generator speed control described above. In the following, only the differences will be described in place of the description of the common parts by attaching the step numbers.
  • the content of the generator torque control in steps S26q and S26s in this embodiment is the same as the content described above with reference to FIG.
  • the variable torque cancellation control in steps S26r and S26t is based on the first correction pattern (hereinafter referred to as a normal correction pattern) in addition to the correction method shown in FIG. 21 described above. There are corrections and turns as shown below.
  • the second correction pattern is correction based on the generator torque cancellation map shown in the flow of FIG.
  • the generator torque generated at the time of motoring by the rotation speed control of the generator is experimentally obtained, and the drive modal target torque ( ⁇ ⁇ * ) Is used as a map, and this is used to set the drive motor target torque ( ⁇ ⁇ *) and perform drive motor control. I have.
  • the third correction pattern is a normal correction pattern and correction by a drive shaft torque fluctuation canceling map according to the crankshaft position. Therefore, this correction pattern assumes the use of a sensor that can detect detailed positions with high resolution.
  • the drive shaft torque cancellation map shown in FIG. 34 or FIG. 35 is used in addition to the normal calculation.
  • the drive motor target torque (T M *) is set with respect to the crankshaft position (0), and the map is set in accordance with the crank angle indicated by the output shaft torque (solid line) in Fig. 19. It is to cancel the fluctuating cranking torque.
  • the map shown in Fig. 35 is a map that includes the torque fluctuations at the time of engine ignition, and by correcting in this way, fluctuations in the drive shaft torque can be almost completely eliminated.
  • the fourth correction pattern is a combination of the correction by the generator torque cancellation map and the correction by the drive shaft torque cancellation map according to the crankshaft position.
  • the drive motor target torque (T M *) of the torque correction map shown in FIG. 37 by this correction is set as the sum of the torque values obtained by referring to the map shown in FIG. 32 and the map shown in FIG.
  • the engine start control routine shown in FIG. 38 shown in FIG. 38 is different from the engine start control routine shown in FIG. 17 in that a process for prohibiting the prepositioning control when the required vehicle torque is large is added.
  • the form is shown.
  • the input step of the vehicle speed (V) the input of the vehicle required torque ( ⁇ . * ⁇ *) of step S26u is added, and after the input of the engine operation point, the step S26V
  • the vehicle's required torque (To ⁇ *) ⁇ predetermined torque is added, and if this determination is not satisfied, it is considered to be a way to skip the pre-positioning control.
  • the rest of the flow is the same as the engine start control routine of the first embodiment shown in FIG. 17, and the corresponding steps are denoted by the same step numbers, and description thereof is omitted. You.
  • the pre-positioning control is performed as a pre-process for starting the engine, but this control may be performed as a post-process when the engine is stopped.
  • FIG. 39 shows a time chart of the seventh embodiment for performing such processing.
  • control is performed so that the generator, which is being rotated by the inertia torque in the fuel cut state, absorbs torque by the generator and stops quickly.
  • the drive motor is caused to output a correction torque such that the generator torque becomes zero on the output shaft.
  • the engine is rapidly decelerated from idling rotation, and the output shaft torque fluctuates due to torque fluctuation at the rotation speed just before the stop.
  • FIG. 40 is a flowchart showing the above control contents.
  • a part of the engine stop control routine of step S25 in the first embodiment is replaced with control for prepositioning.
  • steps S25g to S25i of the relevant part of the driving motor overnight control are replaced with the variable torque canceling control of step S251, and step S25 before the last step S25k.
  • This is the result of adding a prepositioning control step of m.
  • the change in this case As the torque correction pattern during the dynamic torque cancellation control, the same normal correction pattern as in the first embodiment can be used. Also, as the torque correction pattern during the pre-positioning control, the same normal correction pattern as in the first embodiment can be used. In addition to the above, various patterns are conceivable as in the case of the start control, but the description is omitted because it is basically the same as the method executed before starting the engine.
  • crankshaft position control prior to engine start is not required, so even if a change in the driver's drive request occurs immediately after the engine is stopped, the engine can be cranked directly at any time. Prompt response to start Moreover, the torque vibration in that case can be reduced in the same manner as in the first embodiment by the previously performed crankshaft position control when the engine is stopped.
  • Fig. 41 to Fig. 43 show the actual measurements by comparing the conventional engine start with the engine start control with the prepositioning control according to the present invention to verify the effect of the prepositioning control according to the present invention. It is shown in the time chart.
  • Each of these evening charts' data is illustrated with the vehicle stopped in order to prevent the waveform from becoming complicated and to facilitate reference.
  • the motoring by the generator starts suddenly (see the change in the generator torque and the generator speed from (2.8 sec)).
  • the crankshaft rotates vigorously until the end of the compression stroke (similarly, see the torque peak of 3.2 sec), and then the motor ring gradually progresses. The rotation drops momentarily (refer to 3.1 sec position).
  • the crankshaft position control starts at around 3.7 sec (see the change in the generator torque), and at around 4.1 sec. It can be seen that the crankshaft position control is over, cranking is started from that position, and the drop in the generator speed is kept very small around 4.3 sec. As a result, torque fluctuations occurring in the drive shaft torque are effectively reduced. In addition, no disturbance in torque fluctuation of the drive shaft has occurred.
  • the crankshaft position control starting from around 15.3 sec causes the drive shaft torque fluctuation due to the engine stop processing before that. In contrast, it can be seen that it is practically negligible.
  • the prepositioning control may be performed at an appropriate time after the engine is stopped.
  • the timing in this case should be adjusted to the timing when the control of the drive torque change is performed when the driver performs an axel operation or a brake operation that changes the drive request without causing the driver to feel uncomfortable. This is appropriate in that the position control can be performed.
  • the application target of the present invention is not limited to this, and is not necessary when the vehicle is stopped. It can also be used for systems that automatically stop and start the engine to prevent idling.
  • Industrial applicability As described above, the drive device according to the present invention is suitable for use in a drive device of various vehicles equipped with an engine and an electric motor.

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Description

技術分野
本発明は、 ェ 電動機を備える駆動装置に関し、 特に、 そのエンジン始 動制御に関する。 明
背景技術
動力源としてエンジン (燃焼機関) と電動機を併用するハイブリッド駆動装置 では、 車両走行時にフユ一エルカツト状態のエンジンを再始動させる際に、 ェン ジンのクランキング負荷が車輪に出力される電動機トルクに影響を与えるため、 駆動トルクの変動による比較的大きなクランキングショックが生じる。 そこで、 従来こうしたクランキングショックを低減する技術として、 特開平 1 0— 8 2 3 3 2号公報に開示の技術がある。 この従来技術では、 エンジンのクランキングト ルクを低減すベく、 ダンバを介してクランクシャフ卜に機械的に結合され モ一 夕によりエンジンをモータリングして始動する際、 エンジンの吸気弁の開閉タイ ミングを遅角させてエンジンの有効圧縮比を小さくすることによって、 エンジン をスムーズに回転駆動してクランクシャフ卜のねじり振動の振幅を小さくすると 共に共振現象を生じる回転領域をすばやく通過させる方法が採られている。 ところで、 エンジンの停止時のクランク角度位置は每回同じとは限らず、 各回 ごとにばらつくものである。. このエンジンの停止位置の違いによっては、 ェンジ ン始動初期、 エンジン回転数の上昇がもたつき、 共振現象を生じる回転領域をす ばやく通過できない場合がある。 また、 クランキングトルクの低減が有効になさ れたとしても、 エンジンの停止位置の違いにより、 エンジン始動時の車輪に伝達 されるトルク変動が異なるため、 単一な補正波形データに基づきトルク変動を補 正する安価なフィードフォヮ一ド制御ができない。 このトルク変動を有効に吸収 するには、 各回ごとに異なるトルク補正を加える必要があり、 こうしたトルク補 正には、 複雑なフィードバック制御が必要となってしまう。
そこで、 本発明は、 エンジン始動初期に、 エンジン回転数をすみやかに上昇さ せて、共振現象を生じる回転領域を素早く通過させることを第 1の目的とする。 次に、本発明は、安価に実現可能なフィードフォワード制御あるいは単純なフィ ―ドバック制御によりエンジン始動時の出力トルク変動を補正することができ、 それによりクランキングショックを低減可能な駆動装置を提供することを第 2の 目的とする。 発明の開示
上記の目的を達成するため、 本発明は、 モー夕リングにより、 エンジンを点火 するための回転数まで上昇させる第 1の電動機と、 前記エンジン及び第 1の電動 機を制御する制御装置とを備える駆動装置において、 前記制御装置は、 トルク出 力によって、 運転が停止中のェンジンを所定のクランク軸位置に位置付けるよう に、 第 1の電動機を制御するプリポジショユング制御を行なうことを特徴とする。 (請求の範囲 1 )
上記の構成では、 フユ一エルカツト中のエンジンを第 1の電動機のトルク出力 により所定のクランキング開始位置に位置付けることで、 第 1の電動機のモー夕 リングにより常に同一条件にてエンジン始動を行なうことができるので、 その際 の車輪に出力されるトルク振動も同一波形となり、 それに対応した波形デ一夕を 出力するフイードフォヮ一ド制御等の簡易な制御によるトルク振動吸収のための 駆動トルクの補正が可能になる。
上記の構成において、 前記制御装置は、 第 1の電動機に、 エンジンを連続回転 させるに要するトルクに満たないトルクを出力させる構成とすることができる。
(請求の範囲 1 ) 上記の構成において、 前記制御装置は、 第 1の電動機に、 任意の一定トルクを 出力させる構成を採ることもできる。 (請求の範囲 3 )
あるいは、 上記の構成において、 前記制御装置は、 前記一定トルクを所定時間 だけ出力させる構成とすることもできる。 (請求の範囲 4 )
上記の構成において、 クランク軸位置を検出する第 1のクランク軸位置検出手 段を備え、 前記制御装置は、 現在のクランク軸位置と前記所定のクランク軸位置 との差に応じて、 前記所定時間を可変とする構成を採るのが有効である。 (請求 の範囲 5 )
次に、 前記の構成において、 前記所定のクランク軸位置を検出する第 2のクラ ンク軸位置検出手段を備え、 前記制御装置は、 第 1の電動機に、 クランク軸を前 記所定のクランク軸位置に位置付けるまで、 トルクを出力させる構成を採るのも 有効である。 (請求の範囲 6 )
上記の構成において、 前記制御装置は、 第 1の電動機に、 可変のトルクを出力 させる構成を採ることができる。 (請求の範囲 7 )
上記の構成において、 クランク軸位置を検出する第 1のクランク軸位置検出手 段を備え、 前記制御装置は、 現在のクランク軸位置と前記所定のクランク軸位置 との差に応じて、 前記可変のトルクを出力させる構成とすることができる。 (請 求の範囲 8 )
上記の構成において、 前記制御装置は、 前記現在のクランク軸位置と前記所定 のクランク軸位置との差に応じて予め決められた可変のトルクマツプを有する構 成とすることもできる。 (請求の範囲 9 )
上記の構成において、 前記可変のトルクは、 エンジンのクランキングトルクに 沿ったトルクである構成とするのが有効である。 (請求の範囲 1 0 )
また、 上記の構成において、 前記所定のクランク軸位置は、 エンジンのクラン キングトルクの最も高い位置である構成とするのも有効である。
この構成では、 クランク軸位置制御後のェンジン始動の際に、 モータリング初 期からクランキング回転数を速やかに高くすることができるので、 共振現象を生 じる回転領域をすばやく通過させることができる。 (請求の範囲 1 1 )
更に、 上記の構成において、 第 2の電動機を更に備え、 エンジン、 第 1の電動 機、 第 2の電動機が車輪に機械的に連結され、 前記制御装置は、 前記プリポジシ ョニング制御中に車輪に出力されるトルクの変動を吸収するように第 2の電動機 を制御する構成とするのが有効である。 (請求の範囲 1 2 )
この構成では、 クランク軸位置制御中の駆動力変動を第 1の電動機により補正 することができるので、 クランク軸位置制御を行なうことによる運転者の体感フ ィ一リングの悪化を防止することができる。
上記の構成において、 前記制御装置は、 第 1の電動機が出力するトルクから前 記車輪に出力されるトルクの変動を演算する構成とすることができる。 (請求の 範囲 1 3 )
あるいは、 上記の構成において、 前記制御装置は、 前記プリポジショニング制 御に応じて予め決められた第 1のトルク補正マップに基づいて、 第 2の電動機を 制御する構成とすることもできる。 (請求の範囲 1 4 )
また、 上記の構成において、 前記制御装置は、 前記第 1の電動機と第 2の電動 機に、 同時にトルク出力させる構成とすることもできる。 (請求の範囲 1 5 ) 次に、 上記の構成において、 前記制御装置は、 モータリングに先立って、 前記 プリポジショニング制御を実行する構成を採ることができる。 (請求の範囲 1 6 )
この構成では、 クランク軸位置制御がェンジンの始動に先立つてなされるため、 ェンジン始動の際のクランキング開始位置の一定化が保証される。
上記の構成において、 前記制御装置は、 モータリング時、 第 1の電動機の回転 数を制御する構成とすることができる。 (請求の範囲 1 7 )
あるいは、 上記の構成において、 前記制御装置は、 モータリング時、 第 1の電 動機のトルクを制御する構成とすることもできる。 (請求の範囲 1 8 ) この場合、 前記制御装置は、 予め決められたマップに基づいて第 1の電動機の トルクを制御する構成とすることができる。 (請求の範囲 1 9 )
上記いずれかの構成において、前記制御装置は、 モータリング時に車輪に出力 されるトルク変動を吸収するように第 2の電動機を制御する構成とするのも有効 である。 (請求の範囲 2 0 )
この構成では、 ェンジン始動中の駆動力変動を第 2の電動機により補正するこ とができるので、 この補正によりエンジン始動の際のクランキングによるトルク 振動を相殺して、 運転者の体感フィーリングの悪化を防止することができる。 この場合、 前記制御装置は、 第 1の電動機が出力するトルクから前記車輪に出 力されるトルクの変動を演算する構成を採ることができる。 (請求の範囲 2 1 ) 上記の構成において、 前記制御装置は、 モータリングに応じて予め決められた 第 2の補正マップに基づいて、 前記第 2の電動機を制御する構成とすることがで きる。 (請求の範囲 2 2 )
この構成では、 車輪に出力される動力の変動が常に一定であるため、 それを第 2の電動機にて補正するトルクをマップ化しておくことで、 動力の変動を高速度 で演算できるプロセッサを必要とせずに、 低コストでエンジン始動時のクランキ ングショックを低減することができる。
上記の構成において、 前記制御装置は、 エンジンのクランク軸位置に応じて予 め決められた第 3のトルク補正マップに基づいて、 第 2の電動機を更に制御する 構成を採ることもできる。 (請求の範囲 2 3 )
上記の構成において、 前記制御装置は、 前記第 1の電動機と第 2の電動機に、 同時にトルク出力させる構成とすることができる。 (請求の範囲 2 4 )
上記クランク軸位置制御を行なういずれかの構成において、 前記制御装置は、 運転者の駆動要求が所定値以下であることを条件に、前記プリポジショニング制 御を行なう構成とするのが有効である。 (請求の範囲 2 5 )
この構成では、 駆動要求が所定置以上の場合には、 エンジン始動を優先させる ことによって、 エンジン始動に先立ちクラインキング位置まで回転させる時間が 短縮され、 素早くエンジンを始動することができる。
また、 上記いずれかの構成において、 前記制御装置は、 フユ一エルカツ ト後に 発電機でェンジン回転を強制低減させることによるェンジンの回転停止に続けて、 前記プリポジショニング制御を実行する、 構成を採るのも有効である。 (請求の 範囲 2 6 )
この構成では、 クランク軸位置制御がェンジンの停止に続けてなされるため、 その際に生じる必然のトルク振動にエンジン位置制御の際のトルク振動を連続さ せることができ、 それにより運転者に与えるクランク軸位置制御の違和感をなく すことができる。
この場合、 前記制御装置は、 前記エンジンの回転を強制低減中に車輪に出力さ れるトルクの変動を吸収するように第 Iの電動機を制御する構成を採るのが有効 である。 (請求の範囲 2 7 )
上記いずれかの構成において、 エンジンの逆回転を防止するワンゥヱイクラッ チ ( 8 ) を更に備える構成とするのが有効である。 (請求の範囲 2 8 )
この構成では、 エンジンを所定回転負荷位置まで回転させたところで、 ワンゥ エイクラッチによりその位置に保持することができるので、 ェンジン停止直後に 運転者の駆動要求変化が生じたような場合でも、 任意のタイミングでクランク軸 位置制御を行なうことができる。 また、 エンジンをクランキング位置で保持すベ く、 第 1の電動機により トルクを連続して加えておく必要が無いため、 余分な電 力消費を防止できる。
次に、 本発明は、 モータリングにより、 エンジンを点火するための回転数まで 上昇させる第 1の電動機と、 前記エンジン及び第 1の電動機を制御する制御装置 とを備える駆動装置において、 前記制御装置は、 モータリング中のクランキング 卜ルクが所定のトルクとなるように第 1の電動機を制御することを特徴とする。 (請求の範囲 2 9 ) この構成では、 エンジン始動時に、 第 1の電動機のトルク出力を一定にしたク ランキングが行なわれるため、 その際の車輪に出力されるトルク振動も同一波形 となり、 それに対応した波形デ一夕を出力するフィードフォヮ一ド制御等の簡易 な制御によるトルク振動吸収のための駆動トルクの補正が可能になる。 図面の簡単な説明
図 1は本発明の適用に係るハイプリッ ド駆動装置のギヤ卜レインのスケル卜ン 図であり、 図 2はハイブリッ ド駆動装置のブラネタリギヤセッ トの速度線図、 図 3はハイブリッ ド駆動装置のプラネ夕リギヤセットのトルク線図、 図 4はハイブ リッ ド駆動装置の制御系のシステム構成図、 図 5は制御装置のメインルーチンの 前半部分のフロ一チャート、 図 6は制御装置のメインルーチンの後半部分のフロ 一チャート、 図 7は車両要求トルクマップ、 図 8はェンジン目標運転状態マップ、 図 9はェンジン運転領域マップ、 図 1 0は急加速制御ル一チンのフローチャート、 図 1 1は駆動モー夕制御ルーチンのフローチヤ一卜、 図 1 2は発電機トルク制御 ルーチンのフローチャート、 図 1 3は発電機回転数制御ルーチンのフローチヤ一 ト、 図 1 4は発電機ブレーキ O N制御ルーチンのフローチャート、 図 1 5は発電 機ブレーキ〇F F制御ルーチンのフローチャート、 図 1 6はエンジン停止制御ル —チンのフローチャート、 図 1 7はエンジン始動制御 一チンのフローチャート、 図 1 8はエンジンクランキングトルク特性図、 図 1 9は第 1実施形態のエンジン 始動制御におけるプリポジショニング制御のタイムチヤ一卜、 図 2 0はプリポジ ショニング制御ルーチンのフローチャート、 図 2 1は変動トルク打ち消し制御ル 一チンのフロ一チヤ一卜、 図 2 2はトルク補正マップ、 図 2 3は第 2実施形態の プリポジショニング制御ル一チンのフローチャート、 図 2 4はクランク軸位置検 出に用いるセンサの検出体の模式図、 図 2 5は他の形式の検出体を示す模式図、 図 2 6は第 3実施形態のプリポジショニング制御のフローチャート、 図 2 7はク ランク軸位置決定のマップ、 図 2 8は第 4実施形態のプリポジショニング制御ル —チンのフローチャート、 図 2 9はそれに用いる可変のトルクマップ及びトルク 補正マップ、 図 3 0は第 5実施形態のエンジン始動制御ルーチンのフローチヤ一 ト、 図 3 1は変動トルク打ち消し制御ルーチンのフローチャート、 図 3 2はそれ に用いるトルクマップ、 図 3 3は他の変動トルク打ち消し制御ルーチンのフロー チャート、 図 3 4はそれに用いるトルクマツフ。、 図 3 5は他のトルクマツフ。、 図 3 6は更に他の変動トルク打ち消し制御ルーチンのフローチャート、 図 3 7はそ れに用いるトルクマップ、 図 3 8は第 6実施形態のエンジン始動制御ルーチンの フローチャート、 図 3 9は第 7実施形態のェンジン停止制御におけるプリポジシ ョニング制御のタイムチャート、 図 4 0はそのェンジン始動制御ルーチンのフ口 —チャート、 図 4 1は従来のエンジン始動のタイムチャート、 図 4 2は本発明に よるェンジン始動時プリポジショニング制御のタイムチヤ一ト、 図 4 3は本発明 によるェンジン停止時プリポジショ二ング制御のタイムチャートである。 発明を実施するための最良の形態
以下、 図面に沿い、 本発明の実施形態を説明する。
(キ"ャトレイン)
まず図 1は、 本発明が適用されるハイプリッ ド駆動装置のギヤトレイン構成の 一例をスケル卜ンで示す。 この装置は、 エンジン 1 と、 エンジン 1の出力の少な くとも一部を用いて発電し、 且つモー夕リングによりエンジン 1を点火のための 回転数まで上昇させる第 1の電動機 (以下、 発電機という) 2と、 3要素のブラ ネ夕リギヤセッ ト (以下、 プラネタリという) 6と、 発電機 2の回転を停止さ せる発電機ブレーキ 7と、 エンジン 1の逆回転を防止するワンゥヱイクラッチ 8 と、 発電機 2の発電電力又はその蓄積電力を使用して車輪 9に出力される動力を 所望の値にすべく制御される第 2の電動機 (以下、 駆動モータという) 3とを主 要な構成要素として備える。
このギヤ卜レインについて、 更に詳述すると、 この駆動装置では、 互いに並行 するエンジン軸線上にエンジン 1、 発電機 2及びプラネタリ 6、 モータ軸線上に 駆動モータ 3、 カウンタ軸線上にカウンタギヤ機構 4、 デフ軸線上にディファレ ンシャル装置 5がそれぞれ配置された 4軸構成とされている。 そして、 エンジン 1と発電機 2は、 プラネタリ 6を介して相互に駆動連結され、 かつプラネタリ 6 を介してカウンタギヤ機構 4に駆動連結され、 駆動モータ 3とディファレンシャ ル装置 5は、 直接力ゥンタギヤ機構 4に駆動連結されている。
ブラネタリ 6は、 サンギヤ 6 1 と、 それに外接嚙合するピニオン 6 4を回転自 在に支持するキャリア 6 3と、 ピニオン 6 4に内接嚙合するリングギヤ 6 2とか らなるシンプルブラネタリ構成とされている。
エンジン 1は、 そのクランク軸にフライホイールダンパを介して連結されたェ ンジン出力軸 1 0をプラネタリ 6のキャリア 6 3に連結させて発電機 2とカウン 夕ギヤ機構 4とに駆動連結され、 発電機 2は、 そのロータ軸 2 0をプラネタリ 6 のサンギヤ 6 1に連結させてエンジン 1とカウンタギヤ機構 4とに駆動連結され ている。 そして、 プラネタリ 6のリングギヤ 6 2がエンジン軸線上の出力軸 1 1 を介して該出力軸 1 1と一体又はそれに固定の第 1のカウンタドライブギヤ 1 2 に連結されている。 また、 プラネタリ 6のキャリア 6 3は、 エンジン出力軸 1 0 の逆回転でロックするワンゥヱイクラッチ 8を介して駆動装置ケース 1 0 0に連 結されている。 更に、 発電機 2のロータ軸 2 0は、 発電機ブレーキ 7を介して駆 動装置ケース 1 0 0に連結されている。
駆動モータ 3は、 そのロータ軸 3 0又はそれに連結されたモータ軸に一体化又 は固定された形態で設けられた力ゥン夕ドライブギヤ 3 1を介してカウンタギヤ 機構 4に駆動連結されている。
カウンタギヤ機構 4は、 カウンタシャフ卜 4 0と、 それに一体化又は固定され た 2つのカウンタドリブンギヤ 4 1 , 4 2及びデフドライブピニォンギヤ 4 3で 構成され、 そのカウン夕ドリブンギヤ 4 1にェンジン軸線上の出力軸 1 1側の力 ゥンタドライブギヤ 1 1を嚙合させ、 力ゥンタドリブンギヤ 4 2にモータ軸 3 0 側の力ゥン夕ドライブギヤ 3 1を嚙合させて、 ェンジン軸線上の出力軸 1 1とモ —夕軸 3 0に駆動連結されている。
ディファレンシャル装置 5は、 そのデフケース 5 0に固定されたデフリングギ ャ 5 1にカウン夕シャフト 4 0のデフドライブピユオンギヤ 4 3を嚙合させて力 ゥンタギヤ機構 4に駆動連結されている。 そして、 ディファレンシャル装置 5は、 周知のように車輪 9に駆動連結されている。
こうした構成からなるハイプリッ ド駆動装置では、 プラネタリ 6を介するェン ジン 1、 発電機 2及びェンジン軸線上の出力軸 1 1の連結関係から、 これら 3者 には図 2に示す回転数の関係と、 図 3に示すトルクの関係が成立する。 すなわち、 図 2に示す回転数の関係では、 エンジン回転数 (NE ) 、 発電機回転数 (NC ) 、 プラネタリのリングギヤ回転数 (NR ) 、 リングギヤ/サンギヤ歯数比 (义) の 間に、
Figure imgf000012_0001
の関係が成立する。 すなわち、 エンジン回転数 (NE ) について、
NE - ( 1 · No + A · NR ) / (Λ+ 1 ) · · · ( 1 )
となる。 したがって、 車速に対応するリングギヤ回転数 (NR ) を一定として、 発電機回転数 (NC ) を上げることで、 エンジン回転数 (NE ) が上昇し (図上 で、 破線で示す回転数の関係から、 実線で示す回転数の関係に移行する) 、 ェン ジン回転数 (NE ) を 0とすることで、 発電機回転数 (NC ) はリングギヤ回転 数 (NR ) の; L倍の逆回転となる (図上で、 破線で示す回転数の関係から、 一点 鎖線で示す回転数の関係に移行する) 。
また、 図 3に示すトルクの関係では、 エンジントルク (TE ) 、 発電機トルク (TG ) 、 リングギヤトルク (TR ) の間に、
TE : TR : TG = (义+ 1 ) :— λ :— 1 · · · (2)
の関係が成立する。 したがって、 リングギヤトルク (TR ) を一定とした場合、 発電機トルク (TG ) の増加分は、 エンジン 1に駆動トルクとして作用し、 逆に エンジントルク (T E ) の増加分は、 発電機 2に駆動トルクとして作用する。 そして、 この駆動装置では、 車両走行のための駆動力の発揮には主と ジン 1、 駆動力の補助には駆動モータ 3、 発電機駆動にはエンジン 1、 発電には 発電機 2、 回生制動には駆動モータ 3が使用され、 更に発電機 2は、 エンジンの 始動時や停止時にも使用される。 詳しくは、 ディファレンシャル装置 5とカウン タギヤ機構 4とを介して車両の走行負荷を受けるプラネタリ 6のリングギヤ 6 2 に対して、 エンジン出力状態で発電機 2の発電負荷を調整することで、 エンジン 出力を車輪 9への駆動力と発電エネルギ (バッテリ充電) とに利用する割合を適 : 宜調整しての車両走行が可能となる。 また、 発電機 2の逆回転時に発電機 2をト ルク出力 (カ行) させることで、 プラネタリ 6のキャリア 6 3にかかる反力が逆 転するため、 その際にワンゥヱイクラッチ 8でキャリア 6 3を駆動装置ケース 0 1に係止することで、 発電機 2の出力をリングギヤ 6 2に伝達することができ、 モータ 3と発電機 2の同時出力による車両発進時の駆動力の強化 (パラレルモー ドの走 ίϊ) が可能となる。
また、 このギヤトレインでは、 エンジン始動の際には、 エンジン軸線上の出力 軸 1 1に連結されたブラネタリ 6のリングギヤ 6 に車輪 9からの車両の走行負 荷又は停止時の負荷がかかっているのを利用してこれを反力とし、 逆回転してい る発電機 2にトルク出力 (回生) させてサンギヤ 6 1を駆動することでピニオン 6 4の公転がそのキヤリァ 6 3に出力され、 それによりエンジン 1がモータリン グされる。 また、 車両走行中は、 エンジン停止状態でも、 エンジン軸線上の出力 軸 1 1に連結されたブラネタリ 6のリングギヤ 6 2にモータ 3の駆動力又は車輪 9からの逆駆動力が作用し、 停止中のエンジン出力軸 1 0に連結したキャリア 6 3に反力を取るサンギヤ 6 1の回転で発電機が駆動される。 したがって、 この状 態でブレーキ 7の係合力を調整することで、 この状態での反力要素としてのキャ リア 6 3を回転させ、 それによりエンジン 1の回転が可能である。
(制御システム) 図 4は、 前記ギヤ卜レインを制御する車両駆動制御系のシステム構成をプロッ クで示す。 この車両制御系は、 その主体となる車両制御装置 Uと、 それへの運転 者の要求の入力手段としてのシフトポジションセンサ Sn 1、 ブレーキペダルセ ンサ Sn 2及びアクセルペダルセンサ Sn 3と、 車両の運転状況の各種情報の入 力手段としての各種センサ (発電機ロータ位置センサ Sn 4、 駆動モータ口一夕 位置センサ Sn 5等) と、 電源としてのバッテリ Bと、 駆動モータ 3を駆動する 手段としての駆動モータ用ィンバ一夕 I nMと、 発電機 2を駆動するための発電 機用インバー夕 I n Gと、 から構成されている。
車両制御装置 Uは、 CPU、 メモリ等から成り、 車両全体の制御を行う制御装 置であり、 エンジン制御装置 UE 、 発電機制御装置 UG 及び駆動モータ制御装置 UM を備える。 エンジン制御装置 UE は、 CPU、 メモリ等から成り、 エンジン 1の制御を行うために、 スロッ トル開度 0、 燃料噴射量等の指令信号をエンジン 1に送るべく信号ライン LE を介してエンジン 1に接続されている。 また、 発電 機制御装置 Uc は、 CPU、 メモリ等から成り、 3相交流電動機 (例えば、 永久 磁石形同期電動機) からなる発電機 2の制御を行うために、 インバー夕 I nGに 制御信号を送るべく信号ライン LG を介してィンバータ I nGに接続されている。 また、 駆動モー夕制御装置 UM は、 3相交流電動機からなる駆動モータ 3の制御 を行うために、 インバー夕 I nMに制御信号を送るべく信号ライン LM を介して ィンバ一夕 I nMに接続されている。 両インバー夕 I nG、 I nMは、 直流パヮ 一ライン Ls を介してバッテリ Bに接続されるとともに、 3相 (U、 V、 Wの 3 相) 交流パワーライン LA G, LA Mを介して駆動モータ 3と発電機 2のそれぞ れのステ一夕 2 1 , 3 1の 3相コイルに接続されている。 なお、 符号 Cnは、 直 流パワーライン Ls の直流電圧の変動を抑制して平滑化する平滑コンデンサを示 す。
更に詳述すると、 インバー夕 I nGは、 発電機制御装置 UG が信号ライン LG に出力する PWM (パルス幅変調) 信号に基づいて制御され、 カ行時には、 バッ テリ Bから直流パワーライン Ls を介して供給される直流の電流を、 U、 V、 W 各相の電流 I U G V G I w G に変換し、 各電流 I u G 、 I v G 、 丄 W G を
3相交流パワーライン LA Gを経て発電機 2の 3相コイルに送る。 また、 発電又 は回生時には、 発電機 2の 3相コイルに発生する U、 V、 W各相の電流 Iu G 、
I V G . I w G を 3相交流パワーライン LA Gを経て供給され、 これを直流の電 流に変換して、 直流パワーライン Ls経由でバッテリ Bに送る。
また、 ィンバ一夕 I nMは、 駆動モ一夕制御装置 UM が信号ライン LM に出力 する制御信号に基づいて制御され、 カ行時には、 バッテリ Bから直流パワーライ ン Ls を介して供給される直流の電流を、 U、 V、 W各相の電流 Iu M 、 Iv M 、 I W M に変換し、 各電流 Iu M 、 I V M 、 Iw M を 3相交流パワーライン LA M を経て駆動モータ 3の 3相コイルに送る。 また、 発電又は回生時には、 駆動モー 夕 3の 3相コイルに発生する U、 V、 W各相の電流 Iu M 、 I V M IW M を 3 相交流パワーライン LA Mを経て供給され、 これを直流の電流に変換して、 直流 パワーライン Ls経由でバッテリ Bに送る。
そして、 各種センサのうち、 図示を省略して信号ライン LB のみを示すバッテ リセンサは、 バッテリ Bの状態、 すなわち、 バッテリ電圧 (VB ) 、 バッテリ電 流 ( I B ) 、 バッテリ温度、 バッテリ残量 (S OC:ステートォブチャージ) 等 を検出し、 それらの情報を発電機制御装置 Uc と駆動モータ制御装置 UM に入力 するものとされる。 エンジン回転速度センサ S n 6は、 エンジン回転数 (NE ) を検出するものとされる。 シフトポジションセンサ S n 1は、 図示しない選速操 作手段のシフトポジション (SP) を検出するものとされる。 アクセルペダルセ ンサ Sn3は、 アクセルペダルの位置すなわち踏込量 (AP) を検出するものと される。 ブレーキペダルセンサ S n 2は、 ブレーキペダルの位置すなわち踏込量 (BP) を検出するものとされる。 エンジン温度センサ S n 7は、 エンジン 1の 温度 (tE ) を検出するものとされる。 発電機温度センサ Sn 8は、 発電機 2の 温度 (tG ) を例えばコイルの温度から検出するものとされる。 駆動モー夕温度 センサ Sn 9は、駆動モータ 3の温度 (tM ) を例えばコイルの温度からを検出 するものとされる。 そして、 3相交流パワーライン LA G, LA Mのそれぞれの 電流センサ S n 1 0〜 S n 1 2は、 3相中の 1相の電流値、 すなわち I u G、 I
V G 、 I II M、 I V M を検出する電流センサとされる。
力、くしてこの車両制御装置 Uは、 エンジン制御装置 UE にエンジン制御信号を 送って、 後に詳記するエンジン 1の駆動 '停止を設定し、 発電機 2の口一タ位置 (0G ) を読み込んで発電機回転数 (Nc ) を算出し、 駆動モータ 3のロー夕位 置 (Θ Μ ) を読み込んで駆動モータ回転数 (ΝΜ ) を算出し、前記回転数関係式
( 1 ) によってエンジン回転数 (ΝΕ ) を算出し、 エンジン制御装置 UE にェン ジン回転数 (NE ) の目標値を表すエンジン目標回転数 (NE * ) を設定し、 発 電機制御装置 Ue に発電機目標回転数 (Ne * ) 、 及び発電機目標トルク (Tc * ) を設定し、 駆動モータ制御装置 UM に駆動モ一タ目標トルク (TM * ) 、 及 び駆動モータトルク補正値 (<5TM ) を設定する等の各種演算処理を行なう。 本形態においては、 車両制御装置 Uによってエンジン回転数 (NE ) が算出さ れるが、 エンジン回転数センサ S n 6からエンジン回転数 (NE ) を読み込むこ ともできる。 また、 車速 (V) については、 駆動モー夕 3のロータ位置 ( Θ Μ ) に基づいて算出されるが、 プラネタリ 6のリングギヤ回転数 (NR ) や車輪 9の 回転数に基づいて算出することもできる。 その場合、 車速検出手段として、 リン グギヤ回転速度センサ、 車輪回転速度センサ等が配設される。
また、 車両制御装置 Uには、 更にギヤトレインのブレーキ 7の油圧制御と機構 各部の潤滑及び冷却のための油圧回路 L F とその制御のための油圧制御装置も設 けられているが、 それらの詳細の図示は省略されている。
次に、 車両制御装置 Uによる駆動装置の運転制御について、 フローチヤ一卜を 参照して説明する。
(制御フロー)
図 5及び図 6は、 車両制御装置 Uによる制御のメィンフローを分割して示す。 まず、 図 5に示す当初のステップ S 1において、 アクセルペダルセンサ S n 3か らアクセルべダル位置 ( A P ) 及びブレーキべダルセンサ S n 2からブレーキぺ ダル位置 (B P ) の入力を行なうとともに、 ステップ S 2において、 駆動モータ 3のロータ位置センサ S n 5からロータ位置 (Θ Μ ) を読み込んで、 その変化率 から車速 (V ) を算出する。 なお、 この車速 (V ) の算出は、 前記のように、 別 の形態として、 別途車速センサを設け、 それからの読み込みによることもできる。 次のステップ S 3では、 車両要求トルク (丁。 υ τ * ) を決定する。 この処理 は、 アクセルペダルが踏み込まれていて、 アクセルペダル位置 (Α Ρ ) の入力が ある場合は、 車両制御装置 Uのメモリに記憶された図 7の上段に示す車両要求ト ルクマップを参照し、 また、 プレーキペダルが踏み込まれていて、 ブレーキぺダ ル位置 (B P ) の入力がある場合は、 同じくメモリに記憶された図 7の下段に示 す車両要求トルクマップを参照して、 アクセルペダル位置、 ブレーキペダル位置 及び車速に対応させてあらかじめ設定された車両要求トルク (丁。 U T * ) を決 定する。
続いて、 ステップ S 4では、 先のステップで設定された車両要求トルク (T。 υ τ * ) が、 予め駆動モータ 3の定格として設定されている駆動モータ最大トル クより大きいか否かを判断する。 この判断が成立 (Y E S ) する場合、 トルク不 足となるため、 ステップ S 9に移行して、 エンジン 1が停止中であるか否かを判 断し、 この判断が成立 (Y E S ) のエンジン停止中の場合は、 エンジン 1による 駆動力の補助ができないので、 ステップ S 1 0の急加速制御サブルーチンを実行 する。 この場合、 後に詳記するように、 駆動モータ 3及び発電機 2を共に駆動し て、 パラレルモードの走行を行なうことになる。
また、 ステップ S 4で、 車両要求トルク (Τ。 υ τ * ) が駆動モータ最大トル ク以下の場合、 次のステップ S 5に進み、 運転者要求出力 (P D ) を演算する。 この運転者要求出力 (P D ) は、 車両要求トルク (Τ。 υ Τ * ) と車速 (V ) の 積 (Ρ。 = T O u * · V ) として算出される。 次に、 ステップ S 6で、 バッテ リ充放電要求出力 (PB ) を入力する。 この処理は、 バッテリセンサの信号ライ ン LB からバッテリ残量 (SOC) を読み込み、 それに基づき算出される。 更に、 ステップ S 7により、 車両要求出力 (Ρ。 υ τ ) を演算する。 この車両要求出力
(Ρο υ τ ) は、 運転者要求出力 (PD ) とバッテリ充放電要求出力 (PB ) の 和 (Ρ。 υ τ
Figure imgf000018_0001
+Pb ) として算出される。 次に、 ステップ S 8で、 ェンジ ンの運転ポイント (エンジン目標トルク TE * 、 エンジン目標回転数 NE * ) を 決定する。 この処理は、 車両制御装置 Uのメモリに記憶された図 8に示すェンジ ン目標運転状態マップを参照し、 車両要求出力 (Ρ。 υ τ ) を表す破線 C 1〜C 3と、 各アクセルペダル位置 (ひ 1 ~ 6%) におけるエンジン作動曲線 (ェ ンジン 1の効率が,最も高くなる運転ボイントを結んだ等高線状の曲線) が交差す るボイント (A 1〜Α 3、 Am i η ) を、 エンジン 1の運転ボイントとして決定 し、 該運転ポイントにおけるエンジントルク (ΤΕ 1〜Τε 3、 TE mi n) を エンジン目標トルク (TE * ) として決定し、 これら運転ポイントにおけるェン ジン回転数 (NE 1〜NE 3、 NE mi n) をエンジン目標回転数(NE * ) と して決定する処理である。
フローチャートに戻って、 図 5と接続記号 Aでつながる図 6を参照して、 次の ステップ S 1 1では、 エンジン運転領域にあるか否かの判断を行なう。 この判断 は、 先のステップで求めた車両要求トルク (T。 U T * ) と車速 (V) から、 車 雨制御装置 Uのメモリに記憶された図 9に示すェンジン運転領域マップを参照し て、 エンジン 1が運転領域に置かれているかどうかを判断することでなされる。 図 9において、 OF F→ONを表す矢印と交差する線は、 停止させられているェ ンジンを始動させる境界線、 ON→OFFを表す矢印と交差する線は、 運転中の ェンジンを停止させる境界線、 それらの中間の領域は制御の安定を保っためのヒ ステリシス領域であり、 ヒステリシス領域より車速又は車両要求トルクが大きい 側がェンジン運転領域、 小さい側がェンジン停止領域である。 なお、 ェンジンを 始動させる OFF ONを表す矢印と交差する線は、 バッテリ残量 (S0C) が 大きいほど図の右方に移動させられ、 エンジンの運転領域が狭くされ、 ノ ッテリ 残量 S OCが小さいほど図の左方に移動させられて、 運転領域が広くされる。 前記マップに基づくステップ S 1 1の判断が成立 (YE S) する場合は、 次の ステップ S 1 2に進み、 エンジン運転中の判断を行なう。 この判断が不成立 (N 〇) となる場合は、 エンジン 1が運転領域にあるにも拘わらず運転されていない ことになるので、 ステップ S 2 6によりエンジン始動制御サブルーチン (後述) を実行する。 また、 ステップ S 1 1の段階でエンジン運転領域半衡が不成立 (N 〇) となった場合は、 ステップ S 24に移行して、 別途、 エンジン運転中か否か の判断を行なう。 そしてこの判断が成立 (YE S) の場合は、 エンジンが停止領 域にあるにも拘わらず運転されていることになるので、 次のステップ S 2 5によ りェンジン停止制御サブルーチン (後述) を実行する。
ステップ S 1 2に戻って、 エンジン運転中の判断が成立 (YE S) の場合、 ス テツプ S 1 3によりエンジン制御サブルーチンを実行する。 この処理は、 周知の 制御であるので、 その具体的内容の説明及び図示は省略する。
次に、 ステップ S 1 4では、 発電機目標回転数 (Ns * ) を決定する。 この決 定は、 先のブラネタリの回転数関係式 ( 1 ) を用いて、 車速 (V:本形態におい て、 駆動モータ 3のロータ位置 ΘΜ の変化率から求める) とエンジン目標回転数 (ΝΕ * ) からなされる。
続いて、 ステップ S 1 5では、 発電機目標回転数 (Nc * ) の絶対値が第 1の 所定回転数 (例えば、 500 〔r pm〕 ) を超えるか否かの判断を行なう。 この 判断は、 後の発電機ブレーキの ON、 OF F選択のためになされるが、 そうした 発電機ブレーキの ON、 OFF選択の理由は、 エネルギロスの低減にある。 すな わち、 車両をエンジンが駆動しているモードで走行させている場合、 発電機回転 数 (Nc ) が低いと、 消費電力が大きくなり、 発電機 2の発電効率が低くなると ともに、 車両の燃費がその分悪くなつてしまう。 そこで、 発電機回転数 (No ) の絶対値が所定の回転数より小さい場合、 発電機ブレーキ 7を係合させ、 発電機 2を機械的に停止させ、 燃費を良く している。 そして、 この判断が成立 (YE S) の場合、 次のステップ S 1 6で発電機ブレーキ OFF状態の確認を行ない、 これが成立の場合は、 ステップ S 1 7により発電機回転数制御サブルーチン (後 述) を実行し、 不成立の場合は、 ステップ 2 3に移行して発電機ブレーキ OFF 制御サブルーチン (後述) を実行する。 また、 先のステップ S 1 5の判断が不成 立の場合は、 ステップ S 1により、 発電機ブレーキ ON状態の確認を行ない、 これが不成立の場合は、 ステップ S 2 2により発電機ブレーキ ON制御サブルー チンを実行し、 また成立の場合は、 ステップ S 1 7による発電機回転数制御サブ ルーチンの後のステップに戻る。
こうしてステップ S 1 7による発電機回転数制御サブルーチンの実行下で、 次 のステップ S 1 8により、 プラネタリを介して出力される駆動軸トルク (TR■→ O U T ) を推定する。 この処理は、 先のプラネタリのトルク釣り合い式 (2) を 用いて発電機トルク (TG ) からリングギヤトルク (TR ) を推定し、 カウンタ ギヤ比を考慮して、 駆動軸トルク (TR→。 U T ) を算出する処理である。 この処理について更に詳述すると、 前述のように、 エンジントルク TE 、 リン グギヤ卜ルク TR 及び発電機トルク TG は互いに反力を受け合うので、 発電機ト ルク TG がリングギヤトルク T R に変換されてリングギヤ 6 2から出力される。 そして、 リングギヤトルク TR がリングギヤ 6 2から出力されるのに伴って、 発 電機回転速度 Nc が変動し、 リングギヤトルク TR が変動すると、 変動したリン グギヤトルク TR が車輪 9に伝達され、 車両の走行フィーリングが低下してしま う。 そこで、 発電機回転速度 NG の変動に伴う発電機 2のイナーシャ分のトルク を見込んでリングギヤトルク TR を算出するようにしている。 そのために、 車両 制御装置 Uによる演算処理でリングギヤ卜ルクを計算し、 発電機目標トルク TG * を読み込み、 該発電機目標トルク TG * 、 及び前述のギヤ比; Lに基づいてリン グギヤトルク TR を算出する。 すなわち、 発電機 2のイナ一シャを I G とし、 発 電機 2の角加速度 (回転変化率) を ac としたとき、 サンギヤ 6 2に加わるサン ギヤトルク T s は、
Figure imgf000021_0001
になる。 そして、 リングギヤトルク T R は、 ギヤ比の関係からサンギヤトルク T s のス倍であるので、
Figure imgf000021_0002
= λ - ( T G ' + Ι G · a G )
になる。 このように、 発電機目標トルク T G * からリングギヤトルク TR を算出 することができる。 この処理については、 発電機ブレーキが O N状態に限って、 リングギヤトルク (TR ) をプラネタリのトルク釣り合い式 (2 ) を用いてェン ジントルク (TE :エンジン制御装置から教示) から推定する形態を採ることも できる。
次のステップ S 1 9では、 駆動モー夕目標トルク (TM * ) を決定する。 この 処理は、 車両要求トルク (T。 U T * ) と駆動軸トルク (T R →。 U T ) の差か ら決定する処理である。 そして、 最後に、 ステップ S 2 0により駆動モー夕制御 を行い、 一連のフローを終わって、 当初のステップにリターンする。 なお、 途中 でステップ S 1 0の急加速制御に移行した場合は、 その後の全てのステップを跳 ばして、 図の接続記号 Bに示すように直接当初のステップにリターンする。 次に、 前記メインフロー中の各サブルーチンを説明する。
(急加速制御)
まず、 メインフロー中のステップ S 6における急カ卩速制御ルーチンでは、 図 1 0に示すように、 ステップ S 1 0 1で、 先のステップ S 3で決定した車両要求卜 ルク (T。 u τ * ) の入力を行ない、 次のステップ S 1 0 2で、 駆動モータ目標 トルク (Τ Μ * ) に駆動モータの最大トルクを設定する。 更に次のステップ S 1 0 3で、 車両要求トルク (Τ。 υ τ * ) と駆動モータ目標トルク (駆動モー夕最 大トルク) (Τ Μ * ) との差トルクを算出し、 駆動モータ最大トルクでは不足す る分を発電機目標トルク (TG * ) として設定する。 そしてこれらの設定に基づ き、 次のステップ S 1 04で駆動モ一タ目標トルク (TM * ) に従い駆動モータ 制御を行うとともに、 ステップ S 1 0 5で発電機目標トルク (TG * ) に従い発 電機トルク制御を行なう。
(駆動モータ制御)
駆動モー夕制御ル一チンでは、 図 1 1に示すように、 ステップ S 1 04 aで駆 動モー夕目標トルク (TM * ) の入力を行なう。 また、 ステップ S 1 04 bで駆 動モ一夕のロー夕位置 (SM ) の入力を行なう。 この入力は、 レゾルバ等の位置 センサを用いても、 センサレスで検出してもよい。 そして、 ステップ S 1 04 c で駆動モータ回転数 ( M ) の演算を行なう。 この演算は、 本形態では、 駆動モ 一夕のロータ位置 (0M ) の変化率から求められる。 他の形態として、 別途、 回 転数センサを設けて検出する形態も採り得る。 更に、 ステップ S 1 04 dでバッ テリ電圧 (VB ) の入力を行なう。 そして、 次のステップ S 1 04 eで d軸電流 指令値 ( I a M * ) 及び q軸電流指令値 ( I a M * ) を決定する。 この処理は、 先のステップで入力した駆動モータ目標トルク (TM * ) 、 駆動モータ回転数 (NM ) 、 バッテリ電圧 (VB ) から図示しないマップを参照して決定する処理 である。 続いて、 ステップ S 1 04 f で 3相交流電流 ( I U M、 I V M . Iw M ) の入力を行なう。 この処理における U、 V相の電流値 ( Iu M、 Iv M ) は、 電流センサ S n 1 2, Sn 1 3を用いて、 また、 W相の電流値 ( I w M ) は、 I W M = I U M - I V M の関係式から求められる。 もちろん、 3相とも電流センサ を設ける別のシステム形態を採る場合、 各電流センサで直接求める方法も採り得 る。 次のステップ S 1 04 gでは、 3相 ( I u M、 I v M、 I w M )→2相 ( I d M、 I q M ) 変換を行う。 そして、 これらの数値に基づき、 ( I d M、 I q M
) と d軸電流指令値 ( I d M * ) 、 q軸電流指令値 ( I Q M * ) との差がそれぞ れ 0となるように、 次のステップ S 1 04 hで、 電圧指令値 (Vd M * 、 Vq M * ) の演算を行なう。 これにより求めた数値を基に、 次のステップ S 1 04 iに より、 2相 (Vd M *、 Vq M * )→3相 (Vu M * 、 VV M * 、 VW M * ) 変
I 0 換を行う。 最後に、 こうして求めた電圧指令値 (Vu * > Vv * Vw
) をパルス幅変調して、 ステップ S 1 0 4 jによりインバ一夕 I n Mに PWM (パルス幅変調) 信号で出力する。
(発電機トルク制御)
発電機トルク制御ルーチンでは、 図 1 2に示すように、 ステップ S 1 0 5 aで 発電機目標トルク (Tc * ) の入力を行なう。 更に、 ステップ S 1 0 5 bで発電 機ロータ位置 (0 C ) の入力を行なう。 この入力は、 レゾルバ等の位置センサを 用いても、 センサレスで検出してもよい。 また、 ステップ S 1 0 5 cにより、 発 電機回転数 ( NG ) を演算する。 この発電機回転数 (Ne ) は、 発電機のロー夕 位置 (0 C ) の変化率から求められる。 別途、 回転数センサを設けて検出する形 態も採り得る。 更に、 ステップ S 1 0 5 dでバッテリ電圧 (VB ) の入力を行な う。 そして、 ステップ S 1 0 5 eにより、 d軸電流指令値 ( I d * )及び q軸 電流指令値 ( I q G * ) を決定する。 この処理は、 先のステップで入力した発電 機目標トルク (Tc * ) 、 発電機回転数 (Nc ) 、 バッテリ電圧 (VB ) から図 示しないマップを参照して決定する処理である。 ついで、 ステップ S 1 0 5 fで 電流 ( ; 、 I , I ) の入力を行なう。 この処理における U、 V相の 電流値 ( I u , I ) は、 電流センサ S η 1 0, S η 1 1を用いて、 また、
W相の電流値 ( I ) は、 I = I — I の式から求められる。 もち ろん 3相とも電流センサを設ける別のシステム形態を採る場合、 各電流センサで 直接求める方法も採り得る。 次のステップ S 1 0 5 gでは、 3相 ( I u c 、 I
G 、 I w G )→2相 ( I d G 、 I q G ) 変換を行なう。 そして、 これらの数値に 基づき、 ( I d c 、 I q c ) と d軸電流指令値 ( I d c * ) 、 q軸電流指令値 ( I Q * ) との差がそれぞれ 0となるように、 次のステップ S 1 0 5 hで電圧 指令値 (Vd G * . V q G * ) を演算する。 これにより求めた数値を基に、 次の ステップ S 1 0 5 iで 2相 (Vd 、 V q * ) / 3相 (Vu 、 Vv
Vw G * ) 変換を行う。 最後に、 こうして求めた電圧指令値 (Vu G * , Vv G * Vw G * ) をパルス幅変調して、 ステップ S 1 0 5 jでインバー夕 I n Gに P WM (パルス幅変調) 信号を出力する。
(発電機回転数制御)
次に、 図 6のステップ S 1 7における発電機回転数制御ルーチンについて説明 する。 図 1 3は発電機回転数制御ルーチンのフローを示す。 このフローでは、 ま ず、 ステップ S 1 7 aで発電機目標回転数 (Nc * ) の入力を行なう。 また、 ス テツプ S 1 7 bで発電機回転数 (NG ) の入力を行なう。 そして、 ステップ S 1 7 cで発電機目標トルク (TG * ) を決定する。 この発電機目標トルク (TG * ) は、 P I制御 (先のステップで入力した発電機目標回転数 (N c * ) と発電機 回転数 (N c ) との差回転数に基づいて、 差回転数が大きいほど、 発電機目標ト ルク (T G * ) は大きくするとともに、 その正負も考慮される。 ) により決定す る。 こうした決定した発電機目標トルク (T G * ) に基づき、 次のステップ S 1 7 dにより、 発電機トルク制御を行なう。 この場合の発電機トルク制御の内容は、 先の発電機トルク制御ル一チンで述べた内容と同様である。
(発電機ブレーキ O N制御)
次に、 図 6のステップ S 2 2における発電機ブレーキ O N制御ルーチンについ て説明する。 図 1 4は発電機ブレーキ O N制御ルーチンのフローを示す。 このフ ローでは、 当初のステップ S 2 2 aで、 発電機目標回転数 (N G * ) に 0 r p m を設定する。 > そして、 ステップ S 2 2 bで発電機回転数制御を実行する。 この制 御内容については、 先の発電機回転数制御ルーチンで述べた内容と同様である。 次いで、 ステップ S 2 2 。により、 プラネタリを介して出力される駆動軸トルク ( TR→o u T ) を推定する。 そして、 ステップ S 2 2 dで駆動モータ目標トル ク (T M * ) に、 推定した駆動軸トルク (一 T R―。 U T ) を設定する。 こうし て次のステップ S 2 2 eにより駆動モータ制御を実行する。 この制御内容は、 先 の駆動モータ制御ルーチンで述べた内容と同様である。 これらステップ S 2 2 c からステップ S 2 2 eまでの制御は、 ステップ S 2 2 bで発電機回転数制御を実 行している際、 該発電機からプラネタリを介して出力される駆動軸トルク (T R
→o u τ ) が、 ショックとして車輪に伝達されないように、 駆動モータにより打 ち消すものである。 この制御の下で、 ステップ S 2 2 f により、 発電機回転数 ( N G ) の絶対値が第 2の所定回転数 (例えば、 1 0 0 〔r p m〕 ) 未満となつ ているか否かを判断する。 そして、 この判断が成立しない限り、 ステップ S 2 2 bに戻るループを繰り返す。 そして、 ステップ S 2 2 f の判断が成立したところ で、 ステップ S 2 2 gに進み、 発電機ブレーキ O Nの処理を実行する。 次いでこ の発電機ブレーキ O N状態で、 ステップ S 2 2 hにより、 プラネタリを介して出 力される駆動軸トルク (TR →ο υ τ ) を推定し、 更に、 ステップ S 2 2 iによ り駆動モー夕目標トルク (T M * ) に、 推定した駆動軸トルク (一 T R →。 υ τ ) を設定する。 こうして次のステップ S 2 2 jにより駆動モ一タ制御を実行する。 この制御内容も、 先の駆動モータ制御ルーチンで述べた内容と同様である。 また、 これらステップ S 2 2 hからステップ S 2 2 jまでの制御も、 ステップ S 2 2 b で発電機回転数制御を実行している際、 該発電機からブラネ夕リを介して出力さ れる駆動軸トルク (T R―。 u T ) が、 ショックとして車輪に伝達されないよう に、 駆動モータにより打ち消すものである。 この制御の下で、 ステップ S 2 2 k により発電機ブレーキ O N状態で所定時間経過したか否かを判断する。 このタイ マ判断は、 発電機ブレーキ 0 Nにより実際に発電機の回転が止まるまでの待ち時 間としてなされる。 こうして発電機の回転停止が保証されたところで、 次のステ ップ S 2 2 1により発電機への S W (スイッチング) 停止処理を行ない、 このル 一チンを終わり、 リターンする。
(発電機ブレーキ O F F制御)
次に、 図 6のステップ S 2 3における発電機ブレーキ O F F制御ルーチンにつ いて説明する。 図 1 5は発電機ブレーキ O F F制御ルーチンのフローを示す。 こ のフローでは、 ステップ S 2 3 aによりエンジントルク (T E ) 相当分を発電機 目標トルク (TG * ) に設定し、 それに従い、 ステップ S 2 3 bにより発電機ト ルク制御を行なう。 そして、 この状態で、 ステップ S 2 3。により、 プラネタリ を介して出力される駆動軸トルク (TR →ο υ τ ) を推定し、 次のステップ S 2 3 で、 駆動モ一夕目標トルク (TM * ) に、 推定した駆動軸トルク (一 TR→ O U T ) を設定する。 そして、 これに従い、 ステップ S 2 3 eにより駆動モー夕 制御を実行する。 この制御内容も、 先の駆動モータ制御ル一チンで述べた内容と 同様である。 これらステップ S 2 3 cからステップ S 2 3 eまでの制御は、 ステ ップ S 2 3 bで発電機トルク制御を実行している際、 該発電機からプラネタリを 介して出力される駆動軸トルク (TR→。 υ τ ) が、 ショックとして車輪に伝達 されないように、 駆動モー夕により打ち消すものである。 こうしてステップ S 2 3 f により所定時間経過判断が成立するまでステップ S 2 3 bの発電機トルク制 御に戻って、 以降の処理を繰り返す。 やがて所定時間が経過し、 ステップ S 2 3 f の経過判断が成立したところで、 次のステップ S 2 3 gに進み、 発電機ブレー キ O F Fの処理を行なう。 続いて、 ステップ S 2 3 により、 発電機目標回転数 ( N G * ) に 0 r p mを設定する。 そして、 ステップ S 2 3 iで、 発電機回転数 制御を実行する。 この制御内容は、 先の発電機回転数制御ルーチンの内容と同様 である。 こうして発電機回転数制御を行ないながら、 ステップ S 2 3 jにより、 プラネタリを介して出力される駆動軸トルク (TR →。 u T ) を推定し、 それに 応じて、 ステップ S 2 3 kで、 駆動モータ目標トルク (TM * ) に、 推定した駆 動軸トルク (一 TR →。 υ τ ) を設定する。 そして、 最後に、 ステップ S 2 3 1 により、 駆動モータ制御を実行する。 この制御内容も、 先の駆動モータ制御ル一 チンで述べた内容と同様である。 また、 これらステップ S 2 3 jからステップ S 2 3 1までの制御も、 ステップ S 2 3 iで発電機回転数制御を実行している際、 該発電機からプラネタリを介して出力される駆動軸トルク (TR →。 U T ) が、 ショックとして車輪に伝達されないように、 駆動モータにより打ち消すものであ る。 こうして駆動モータ制御状態となったところで、 このルーチンを終わり、 リ 夕一ンする。 (エンジン停止制御)
次に、 図 6のステップ S 2 5におけるエンジン停止制御ルーチンについて説明 する。 図 1 6はエンジン停止制御ルーチンのフローを示す。 この制御では、 最初 に、 ステップ S 2 5 aにより、 発電機ブレーキ O F F状態の判断を行ない、 この 判断が成立しない場合は、 ステップ S 2 5 bにより発電機ブレーキ O F F制御を 行なって、 発電機を回転可能状態とする。 そして、 ステップ S 2 5 cにより、 ェ ンジンへの燃料噴射、点火停止の処理を行なう。 更に、 ステップ S 2 5 dにより、 スロッ トル開度を全閉とし、 エンジンを迅速に停止させるベく、 ステップ S 2 5 eで発電機目標回転数 (N G * = 0 ) を決定する。 そして、 この決定に従い、 ス テツプ S 2 5 f により発電機回転数制御を行なう。 また、 ステップ S 2 5 gによ り、 この状態でプラネタリを介して出力される駆動軸トルク (T R→。 U T ) を 推定する。 更に、 ステップ S 2 5 hにより、 駆動モータ目標トルク (TM * ) に、 推定した駆動軸トルク (一 TR →。 u τ ) を設定する。 そして、 ステップ S 2 5 iにより駆動モータ制御を行なう。 この制御内容も、 先の駆動モータ制御ルーチ ンで述べた内容と同様である。 これらステップ S 2 5 gからステップ S 2 5 iま での制御は、 ステップ S 2 5 f で発電機回転数制御を実行している際、 該発電機 からプラネタリを介して出力される駆動軸トルク (TR ―。 U T ) が、 ショック として車輪に伝達されないように、 駆動モータにより打ち消すものである。 こう してステップ S 2 5 jによる判断で、 エンジン回転数 (N E ) ≤停止回転数が成 立したところで、 ステップ S 2 5 kにより、 発電機への S W (スィツチング) 停 止とし、 このルーチンを終わって、 リターンする。
(エンジン始動制御)
次に、 図 6のステップ S 2 6におけるエンジン始動制御ルーチンについて説明 する。 図 1 7はェンジン始動制御ル一チンのフ口一を示す。 この制御では、 最初 にスロットル開度をディフォールの 0 %とするための処理を行なう。 そのために 最初のステップ S 2 6 aで、 スロッ トル開度 = 0 %の判断を行ない、 これが満た されない場合に、 ステップ S 2 6 bで、 エンジン制御装置 U E による出力でスロ ッ トル開度を 0 %にする。 そして、 この条件の成立下で、 ステップ S 2 6。によ り車速 (V ) の入力を行なう。 次いで、 ステップ S 2 6 dにより、 エンジンの運 転ポイント (エンジン目標トルク T E * 、 エンジン目標回転数 N E * ) の入力を 行なう。 そして、 次のステップ S 2 6 eで, 回転が停止中のエンジンを所定のク ランク軸位置に位置付けるべく、 本発明の主題に係るプリポジショニング制御を 行なう。 この内容については、 後に詳記する。 次に、 ステップ S 2 6 f により発 電機目標回転数 ( N G * ) を決定する。 続いて、 ステップ S 2 6 gにより、 ェン ジン回転数 (N E ) ≥始動回転数の判断を行なう。 この判断は、 当初は不成立と なるので、 ステップ S 2 6 hに移行し、 発電機回転数制御を実行してエンジン回 転数を上昇させるとともに、 それによる駆動軸出力トルクの変動を打ち消すべく、 ステップ S 2 6 〖により、 変動トルク打ち消し制御を行なって、 ステップ S 2 6 cの車速 (V ) の入力のステップに戻る。 このようにして、 ステップ S 2 6 の 判断が成立して、 エンジン回転数の条件が整ったことが確認されたところで、 ス テツプ S 2 6 jのエンジンへの燃料噴射、 点火開始を行なう。 この後も、 ステツ プ S 2 6 kによる発電機回転数制御と、 ステップ S 2 6 1による変動トルク打ち 消し制御を行なう。 更に、 ステップ S 2 6 mでスロッ トル開度の調整を行なう。 次のステップ S 2 6 nは、 ェンジンの始動確認のためのステップであり、 ここで は、 発電機トルク (T G ) くモータリングトルク、 の判断でこの確認を行なう。 その後、 最終ステップ S 2 6 0で、 エンジン回転数の安定を待つ所定時間経過判 断を行ない、 この判断が成立したところで、 このル一チンを わって、 リターン する。
(プリポジショニング制御)
次に、 本発明の主題に係るェンジン始動制御中のプリポジショニング制御につ いて説明する。 先のエンジン始動制御におけるエンジン始動は、 発電機 2にェン ジン 1を連続回転させるに充分なトルクを出力させ (図 1 7に示すステップ S 2 6 hの制御) 、 所要の回転数 (例えば、 アイ ドリング回転数) に達したことを判 断して (同じく、 図 1 7に示すステップ S 2 6 gの判断) 、 燃料噴射 '点火を開 始する (同じく、 図 1 7に示すステップ S 2 6 kによる) ことで行なわれる。 こ の場合、 発電機 2の回転数制御によってブラネタリを介して出力される駆動軸ト ルク (T R ―。 u τ ) は
Figure imgf000029_0001
T c カウンタ軸トルク
T o 発電機トルク
I G 発電機イナ一シャ
発電機角加速度
a :プラネタリ、 カウンタを考慮したギヤ比
のトルクが生じる。 これに対して、 駆動モータ 3で上記トルク相当分を補正出力 することにより、 駆動軸のトルク変動を打ち消すことが可能である。 この場合の 駆動モータ補正トルク Δ Τ Μ
Figure imgf000029_0002
T o υ τ * :車両要求トルク
となる。
上記の場合の発電機角加速度 OJ c; は、 エンジン回転負荷によって変動するもの であるから、 角加速度検出のためには、 高精度の発電機ロー夕位置検出手段と、 その結果を高速度で演算処理できるプロセッサが必要となるが、 本発明では、 こ うした必要性を排除すベく、 フユ一エル力ッ ト中のエンジン 1を、 発電機 2のモ 一夕リングにより、 所定のクランキング開始位置に位置付けるクランク軸位置制 御が車両制御装置 Uにより行なわれる。
図 1 8は 4気筒ェンジンのクランク角度とクランキングトルクの関係を模式化 して示す。 この関係は、 周知のように主として各シリンダ内でのビストンの行程 と燃焼室容積の拡縮の関係 (〇、 口、 △、 X印で各気筒ごとのトルクを示す) の 合成で定まるものであり、 特定のシリンダでの圧縮が進行すると ングトルクは増大し、 上死点を過ぎると減少する関係にある。 しかしながら、 実 際のクランキング負荷は、 一旦エンジンの回転が始まると、 当初回転の抵抗とな つていたイナーシャトルクが、 フライホイールイナ一シャの発生により、 逆にト ルク変動を抑制する要素として働くようになるため、 回転の立ち上がり時のみ極 端に大きく、 その後もトルク変動は残るものの、 それより低いほぼ一定の値とな る特性を有する。 したがって、 エンジンを停止させたときの状態で定まるクラン ク角度のばらつきで、 クランキングの際の当初の回転の立ち上げのためのクラン キング負荷は大きく変動する。
そこで、 本発明では、 上記クランキングの際の当初の回転の立ち上げのための クランキング負荷を実質上一定にすることを狙って、 図示の〇印 A位置 (この位 置は、 回転負荷がほぼ 0に近いことで、 自然にエンジン停止時に取り得る一般的 位置を表す) で停止した、 または停止するであろうエンジンを、 〇印 B位置 (こ の位置は、 回転負荷がある程度大きく、 自然のエンジン停止時には通常取り得な い位置を表すが、 必ずしも図に破線で示すようなェンジンを最初のピーク負荷を 越えて連続回転に至らせるに最低限必要なトルク位置の手前極近傍に限るもので はない) 、 すなわち所定のクランキング開始位置まで回転させる制御 (本明細書 を通じてクランク軸位置制御という) をクランキングに先行させて行なうことを 主眼とする。 この趣旨から、 本発明の対象とするプリポジショニング制御は、 ェ ンジンの停止中であると回転中であるとを問わず、 エンジンに対する燃料噴射や 点火、 スロッ トル開度の調整が行なわれていない状態で行なわれる。 したがって、 本発明にいう運転が停止中のエンジンとは、 上記の状態を意味し、 必ずしも回転 が停止状態のェンジンを意味しない。
図 1 9はプリポジショニング制御の第 1実施形態の制御のタイムチヤ一トを示 す。 この形態では、 発電機にクランキングトルク (TG C ) を出力させる前に、 クランク軸位置調整トルク (Tc p ) を出力させ、 エンジンを非連続回転下で上 記の A位置から B位置まで回転させて、 所定のクランキング開始位置に位置付け るクランク軸位置制御を行なう。 この所定のクランキング開始位置は、 後記する ように、 その位置を検出することで所定のクランク角位置としてもよいし、 ェン ジンを始動させるに要するトルクより小さな所定トルクをかけて一定時間経過さ せることで保証してもよし、 これらの組み合わせによってもよい。 これと併せて、 モータには車両の走行に必要な駆動トルク (前記車両要求トルク Τ。 υ τ * ) か ら発電機トルク分を出力軸で 0とする打ち消し分のトルク (ΤΜ ρ ) を減じたト ルクを出力させて、 出力軸トルク変動を防ぐ。 なお、 図において駆動モータトル クについては、 この補正分のトルクのみを示す。
このようにクランク軸位置を Β位置に設定した後、 今度は図 1 7のステップ S 2 6 f に移って発電機にエンジンを連続回転させるに足るクランキングトルク ( TG C ) を出力させてエンジン始動を行なう。 この場合も、 クランキングトル クを補正するトルク (TM C ) を駆動モータに出力させて出力軸トルク変動を防 ぐ。
こうした制御によって、 駆動軸トルクはクランキング当初に図示実線のように 若干変動するものの、 図に破線で示す A位置からのクランキングの場合のトルク 変動に比してそのピーク値を低く抑えることができる。 この変動は、 エンジンの クランキングトルクが、 図 1 8に示すように、 クランク角度に応じて変動するこ とに起因するものである。 そして、 特に B位置を図 1 8に破線で示すピーク負荷 レベルの手前極近傍に設定した場合、 この大きなトルク負荷に応じたてクランキ ングトルク (TG C ) 出力が当初から大きくなるため、 エンジン回転数の図示 B 位置からの立ち上がりが速くなり、 トルク振動が生じる期間も短縮される。
図 2 0は上記の処理をタイマー制御で行なう場合のフローチャートを示す。 こ のプリポジショニング制御では、 ステップ S 2 6 e— 1で、 発電機目標トルク ( TG * ) に任意の一定トルクを設定する。 この場合の一定トルクは、 エンジン を始動させるに要するトルクより小さな、 例えば 1 . 5 〔Nm〕 とされる。 そし て、 この設定に従って、 ステップ S 2 6 e— 2により、 先に述べたと同様の内容 の発電機トルク制御を行なうとともに、 ステップ S 2 6 e— 3により、 変動トル ク打ち消し制御を行なう。 この場合の変動トルク打ち消し制御の 1つのパターン を図 2 1.にフローチャートで示す。 この変動トルク打ち消し制御ルーチンでは、 まず、 ステップ S 2 6 e— 3 1により、 先に述べたと同様の方法でブラネ夕リを 介して出力される駆動軸トルク (T R →。 U T ) を推定し、 このトルクを単純に 打ち消すようなトルクを、 ステップ S 2 6 e— 3 2により駆動モータ目標トルク ( T M * ) に一 T R0 u T として設定し、 これに従い、 ステップ S 2 6 e - 3 3で、 先に述べたと同様の内容の駆動モー夕制御を実行する。 図 2 0に戻って、 こうして、 最後のステップ S 2 6 e— 4により所定時間経過判断を行なう。 この 場合の所定時間は、 例えば 0 . 3秒とされる。 なお、 前記の駆動モータ目標トル ク (T M * ) に設定する補正トルクは、 前記のように演算により設定することが できるが、 他の方法として、 図 2 2に示すような、 任意の一定トルクに合わせた 発電機卜ルクに対応させた駆動モータでの補正トルクのマツプを車両制御装置 U のメモリに設定しておき、 これを用いて行なうこともできる。
次の図 2 3は上記タイマ制御をクランク軸位置の検出に置き換えた第 2実施形 態の制御内容をフ口一チャートで示す。 このプリポジショニング制御ルーチンの 最初のステップ S 2 6 e - 1で設定する任意の一定トルクは、 必ずしもモ一タリ ングに要するトルクより小さくする必要はなく、 例えば、 先の第 1実施形態より 高い 5 〔N m〕 に設定することができる。 そして、 この場合のステップ S 2 6 e 一 3の変動トルク打ち消し制御は、 先の第 1実施形態の場合と同様に、 2つのパ 夕一ンのいずれかとすることができる。 最後のステップ S 2 6 e— 5である所定 クランク軸位置の判定には、 種々のセンサを用いることができる。 例えば、 高分 解能で詳細なクランク軸位置の検出が可能なセンサや、 図 2 4又は図 5に示す ようなクランク軸と同期回転する円板状の検出体 S n 2 1, S n 2 2の周面に、 クランク軸の回転に合わせた凹凸やノッチを設けたもの (例えば、 4気筒ェンジ ンの場合、 クランク軸の 1回転につき、 所定のクランク軸位置は 2回あるため、 凹凸やノッチをそれに合わせて 1 8 0 ° 間隔で形成したもの) を検出体とするセ ンサを用いることができる。 更に他の方法として、 エンジンからの回転数信号を 積分して求める方法や、 発電機及び駆動モータの回転数からプラネタリの回転数 式 ( 1 ) を用いてエンジン回転数を求め、 それを積分して求める方法も可能であ る。
次に示す図 2 6は、 第 3実施形態のプリポジショニング制御の制御内容をフ口 一チヤ一卜で示す。 この形態では、 前記のような高分解能で詳細な位置検出が可 能なセンサによることを前提として、 当初のステップ S 2 6 e— 6でクランク軸 位置 (Θ ) の入力を行ない、 次のステップ S 2 6 e— 7で、 所定のクランク軸位 置に至るまでの時間 (t ) を演算する。 この場合の時間 (t ) は、 図 2 7に示す ようなクランク軸位置 (0 じ 〕 ) に対する時間 (t ) の関係を、 車両制御装置 Uのメモリにマップとして設定しておくことができるし、 計算によって求めるこ ともできる。 次のステップ S 2 6 e - 1の発電機目標トルクに設定する任意のト ルクは、 先の第 2実施形態の場合と同様に、 例えば 5 〔N m〕 とされる。 この場 合、 クランク軸位置の判断は、 最後のステップ S 2 6 e— 8による時間 (t ) の 経過判断でなされる。 その余のステップについては先の第 1又は第 2実施形態の 場合と同様である。
次に示す図 2 8は、 第 4実施形態のプリポジショニング制御の制御内容をフ口 一チヤ一卜で示す。 この形態では、 先の 3つの実施形態とは異なり、 クランク軸 位置設定のためのトルクを可変としたものである。 この形態の場合、 当初のステ ップ S 2 6 e— 6で、 先の第 3実施形態と同様にクランク軸位置 (Θ ) の入力を 行なうが、 次のステツプ S 2 6 e— 9では、 クランク軸位置に応じた発電機目標 トルク (T G * ) を設定する処理がなされる。 この設定は、 例えば図 2 9に示す ようなクランキングトルク (図 1 8参照) に沿って可変とされた発電機目標トル ク (T G * ) のマップを車両制御装置のメモリに設定しておき、 これによりなさ れる。 この場合の変動トルク打ち消し制御については、 先に挙げた図 2 0のフロ —に従う補正が可能であるが、 別途、 図 2 9に示すような第 1のトルク補正マツ プによる補正も可能である。 この第 1のトルク補正マツフ。は、 可変のトルクマツ プによる発電機目標トルク (Tc * ) をギヤ比を考慮して単純に打ち消すような 駆動モータ目標トルク (TM * ) のマップである。
ところで、 前記第 1実施形態のエンジン始動制御では、 プリポジショニング制 御後のエンジンのモータリングを、 発電機の回転数制御 (図 1 7のステップ S 2 3 k参照) で行なっているが、 発電機回転数が同じでも、 温度によって発電機出 力が異なるため、 モ一夕リング中の変動トルクを打ち消すトルクをマップ化して も補正しきれない場合があり、 これに対応するには、 別途の温度補正制御等の複 雑な制御が必要となる。 そこで、 次に図 3 0にフローを示す第 5実施形態では、 モ一夕リングを発電機のトルク制御で行ない、 それに対応した打ち消しトルクを マップ化して、 単純な制御で、 より正確なトルク補正を期している。
図 3 0に示すェンジン始動制御ルーチンと図 1 7に示すェンジン始動制御ルー チンとの違いは、 本質的に上記の発電機の回転数制御に対するトルク制御の違い にあるので、 対応するステップに同様のステツプ番号を付して共通部分の説明に 代え、 以下、 相違点のみ説明する。 この形態におけるステップ S 2 6 q , S 2 6 sの発電機トルク制御の内容は、 図 1 2を参照して先に説明した内容と同様であ る。 ステップ S 2 6 r , S 2 6 tの変動トルク打ち消し制御は、 先に挙げた図 2 1に示す補正方法が第 1の補正パターン (以下、 通常の補正パターンという) と してあるほかに、 以下に示すような補正ノ、ターンがある。
第 2の補正パターンは、 図 3 1にフローを示す発電機トルク打ち消しマップに よる補正である。 このパターンでは、 図 3 2に示すような、 発電機の回転数制御 によるモータリング時に発生する発電機トルクを実験的に求め、 単純にそれを打 ち消すように駆動モーダ目標トルク (τ Μ * ) をマップ化したものを用い、 これ により駆動モー夕目標トルク (ΤΜ * ) を設定して、 駆動モータ制御を行なって いる。
第 3の補正パターンは、 図 3 3に示すように、 通常の補正パターンとクランク 軸位置に応じた駆動軸トルク変動打ち消しマツプによる補正である。 したがって、 この補正パターンは、 高分解能で詳細な位置が検出できるセンサの使用を前提と する。 このパターンでの駆動モータ目標トルク (TM * ) の決定には、 通常の計 算による補正に加えて、 図 3 4又は図 3 5に示す駆動軸トルク打ち消しマップも 使用される。 このマップは、 クランク軸位置 (0 じ 〕 ) に対して駆動モータ目 標トルク (TM * ) を設定したもので、 図 1 9の出力軸トルク (実線) で示され るクランク角度に応じて変動するクランキングトルクを打ち消そうとするもので ある。 特に図 3 5に示すマップは、 エンジン点火時のトルク変動まで含めた設定 としたマップであり、 このように補正することで、 ほぼ完全に駆動軸トルクの変 動を取り除くことができる。
第 4の補正パターンは、 図 3 6に示すように、 発電機トルク打ち消しマップに よる補正と、 クランク軸位置に応じた駆動軸トルク打ち消しマツプによる補正を 組み合わせたものである。 この補正による図 3 7に示すトルク補正マップの駆動 モータ目標トルク (TM * ) は、 図 3 2に示すマップと、 図 3 4に示すマップを 参照したトルク値の和として設定される。
次に示す図 3 8のェンジン始動制御ルーチンは、 先の図 1 7に示すェンジン始 動制御ルーチンに対して、 車両要求トルクが大きい場合に、 プリポジショニング 制御を禁止する処理を付加した第 6実施形態を示す。 この制御形態では、 車速 ( V ) の入力ステップの後に、 ステップ S 2 6 uの車両要求トルク (Τ。 υ τ * ) の入力を加え、 エンジンの運転ポイントの入力の後に、 ステップ S 2 6 Vの車 両要求トルク ( To υ τ * ) ≤所定トルクの判断を加えており、 この判断が不成 立の場合に、 プリポジショニング制御をスキップするフ口一とされている。 その 余のフローについては、 図 1 7に示す第 1実施形態のェンジン始動制御ルーチン と同様であるので、 対応するステツプに同様のステツプ番号を付して説明に代え る。
以上の各実施形態では、 エンジン始動の前処理としてプリポジショニング制御 を行なっているが、 この制御は、 エンジン停止時の後処理として行なうこともで きる。 次の図 3 9はこうした処理を行なう第 7実施形態のタイムチャートを示す。 この形態では、 フユ一エルカツ ト状態でイナーシャトルクにより回転している状 態のエンジンを発電機にトルク吸収させてすばやく停止させる制御を行なう。 こ の場合も、 駆動モ一タには発電機トルクを出力軸で 0とするような補正トルクを 出力させる。 これによりエンジンはアイ ドリング回転から急速に減速され、 停止 寸前の回転数のところでトルク変動による出力軸トルクの変動が生じるが、 この 変動は回転状態からの変動であるため、 先の第 1実施形態のクランキング当初の トルク変動と同様に小さい。 こうしてエンジン回転数がほぼ 0となったところで エンジン位置調整トルク (Te p ) の出力を行ない、 非連続回転下でエンジン位 置を A位置から B位置に移動させる。 この場合も、 併せて駆動モータトルク出力 ( TM P ) の調整により発電機トルクを出力軸で 0となるように補正を行なう。 このようにして B位置で停止したエンジンのクランク軸には、 以降の走行状態に よっては、 A位置に戻す逆転方向へのトルクが作用する場合があるが、 エンジン 1の逆転はヮンゥヱイクラッチ 8の係合により阻止され、 その位置に保持するこ とができる。 したがって、 この形態では、 エンジン 1をクランキング位置で保持 すべく、 発電機 2により トルクを連続して加えておく必要が無いため、 余分な電 力消費を防止できる。
図 4 0は上記制御内容をフローチャートで示す。 この場合のェンジン停止制御 ルーチンは、 第 1実施形態におけるステップ S 2 5のエンジン停止制御ル一チン の一部をプリポジショユングのための制御に置き換えたものである。 すなわち駆 動モ一夕制御の関連部分のステップ S 2 5 g〜S 2 5 iを、 ステップ S 2 5 1の 変動トルク打ち消し制御に置き換え、 最後のステップ S 2 5 kの前にステップ S 2 5 mのプリポジショニング制御ステップを付加したものである。 この場合の変 動トルク打ち消し制御中のトルク補正パターンとしては、 第 1実施形態の場合と 同様の通常の補正パターンを用いることができる。 また、 プリポジショニング制 御中のトルク補正パターンとしても、 第 1実施形態のと同様の通常の補正パ夕一 ンを用いることができる。 この他にも、 始動制御時と同様に種々のパターンが考 えられるが、 基本的にはェンジン始動に先立つて実行する方法と同様であるので、 説明を省略する。
このような制御形態によると、 ェンジン始動に先立つクランク軸位置制御を必 要としないため、 エンジン停止直後に運転者の駆動要求変化が生じたような場合 でも、 任意のタイミングで直接エンジンのクランキングを開始させる迅速な対応 が可能となる。 しかも、 その場合のトルク振動は、 予めなされているエンジン停 止時のクランク軸位置制御により第 1実施形態の場合と同様に低減することがで きる。
最後に示す図 4 1〜図 4 3は、 本発明によるプリポジショニング制御の効果を を検証すベく、 従来のェンジン始動と、 本発明によるプリポジショニング制御を 伴うェンジン始動制御とを比較して実測のタイムシヤー卜で示す。 こられらの夕 ィムチャート'は、 いずれも波形の複雑化を防ぎ、 参照を容易にする趣旨で、 車両 停止状態でのデー夕を例示する。 図 4 1に示すプリポジショニング制御なしのェ ンジン始動では、 発電機によるモータリングがいきなり始まることで (2 . 8 s e c ) からの発電機トルクと発電機回転数の変化を参照) 、 最も負荷のかかる圧 縮行程終了 (同じく、 3 . 2 s e cのトルクピーク参照) まで、 クランク軸が勢 いよく回転し、 その後、 徐々にモー夕リングが進行するため、 ダンバからの跳ね 返しにより、 発電機の回転が一瞬落ち込む ( 3 . 1 s e cの位置参照) 。 これに より発電機目標回転数と実際の発電機回転数との差が大きくなつてしまい、 実際 の発電機回転数がこれに追従しょうとする状態が生じている。 この結果、 発電機 回転数は急激に増加する。 これが駆動軸に大きなトルク変動を生じさせている ( 3 . l s e c〜3 . 2 s e cの駆動軸トルクの立ち上がり勾配参照) のが分か る。 その後は、 不規則に乱れて長時間収束しないトルク変動となっている。 これに対して、 図 4 2に示す本発明によるェンジン始動時プリポジショニング 制御によると、 クランク軸位置制御が 3 . 7 s e c付近から始まり (発電機トル クの変化参照) 、 4 . 1 s e c付近でクランク軸位置制御が終わり、 その位置か あらクランキングが開始され、 4 . 3 s e c付近で発電機回転数の落ち込みも極 めて小さく抑えられているのが分かる。 この結果、 駆動軸トルクに生じるトルク 変動が有効に減じられている。 しかも、 その後の駆動軸のトルク変動の乱れは生 じていない。
また、 図 4 3に示す本発明によるェンジン停止時プリポジショ二ング制御によ ると、 1 5 . 3 s e c付近から始まるクランク軸位置制御が、 それ以前のェンジ ン停止処理による駆動軸トルク変動の発生に対して、 実質上無視し得る程度に小 さなものとなるのが分かる。
以上、 本発明を種々の実施形態に基づき詳説したが、 本発明はこれらの実施形 態に限るものではなく、 特許請求の範囲に記載の事項の範囲内で種々に具体的構 成を変更して実施することができる。 例えば、 エンジン停止時にプリポジショニ ング制御を行なう第 2実施形態において、 プリポジショニング制御をェンジン停 止後の適宜の時期に行なう構成とすることもできる。 この場合の時期は、 運転者 が駆動要求を変化させるァクセル操作やブレーキ操作等を行なつた際の駆動トル ク変化の制御がなされる時期に合わせるのが、 運転者に違和感を与えずにェンジ ン位置制御を行なうことができる点で適切である。 また、 本発明の適用対象とし て、 エンジンと電動機を動力源とするハイブリツ ド駆動装置を例示して説明した が、 本発明の適用対象は、 これに限るものではなく、 車両の停止時に不要なアイ ドリングを防止する、 エンジンを自動停止 ' 自動始動させるシステム等に使用す ることもできる。 産業上の利用可能性 以上のように、 本発明に係る駆動装置は、 エンジンと電動機を併載する各種自 動車の駆動装置に用いるのに適している。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . モータリングにより、 エンジン ( 1 ) を点火するための回転数まで上昇させ る第 1の電動機 ( 2 ) と、
前記エンジン及び第 1の電動機を制御する制御装置 (U ) とを備える駆動装置 において、
前記制御装置は、 トルク出力によって、 運転が停止中のェンジンを所定のクラ ンク軸位置に位置付けるように、 第 1の電動機を制御するプリポジショニング制 御を行なうことを特徴とする駆動装置。
2 . 前記制御装置は、 第 1の電動機に、 エンジンを連続回転させるに要するトル クに満たないトルクを出力させる、 請求の範囲 1記載の駆動装置。
3 . 前記制御装置は、 第 1の電動機に、 任意の一定トルクを出力させる、 請求の 範囲 2記載の駆動装置。
4 . 前記制御装置は、 前記一定トルクを所定時間だけ出力させる、 請求の範囲 3
5 . クランク軸位置を検出する第 1のクランク軸位置検出手段を備え、
前記制御装置は、 現在のクランク軸位置と前記所定のクランク軸位置との差に 応じて、 前記所定時間を可変とする、 請求の範囲 4記載の駆動装置。
6 . 前記所定のクランク軸位置を検出する第 2のクランク軸位置検出手段を備え、 前記制御装置は、 第 1の電動機に、 クランク軸を前記所定のクランク軸位置に 位置付けるまで、 トルクを出力させる、 請求の範囲 1記載の駆動装置。
7 . 前記制御装置は、 第 1の電動機に、 可変のトルクを出力させる、 請求の範囲 6記載の駆動装置。
8 . クランク軸位置を検出する第 1のクランク軸位置検出手段を備え、
前記制御装置は、 現在のクランク軸位置と前記所定のクランク軸位置との差に 応じて、 前記可変のトルクを出力させる、 請求の範囲 7記載の駆動装置。
9 . 前記制御装置は、 前記現在のクランク軸位置と前記所定のクランク軸位置と の差に応じて予め決められた可変のトルクマップを有する、 請求の範囲 8記載の
1 0 . 前記可変のトルクは、 エンジンのクランキングトルクに沿ったトルクであ る、請求の範囲 8又は 9記載の駆動装置。
1 1 . 前記所定のクランク軸位置は、 エンジンのクランキングトルクの最も高い 位置である、 請求の範囲 1〜 1 0のいずれか 1項記載の駆動装置。
1 2 . 第 2の電動機 (3 ) を更に備え、
エンジン、 第 1の電動機、 第 2の電動機が車輪 ( 9 ) に機械的に連結され、 前記制御装置は、 前記プリポジショニング制御中に車輪に出力されるトルクの 変動を吸収するように第 Iの電動機を制御する、 請求の範囲 1〜 1 1のいずれか
1項記載の駆動装置。
1 3 . 前記制御装置は、 第 1の電動機が出力するトルクから前記車輪に出力され るトルクの変動を演算する、 請求の範囲 1 2記載の駆動装置。
1 4 . 前記制御装置は、前記プリポジショニング制御に応じて予め決められた第 1のトルク補正マップに基づいて、 第 2の電動機を制御する、請求の範囲 1 2記
1 5 . 前記制御装置は、 前記第 1の電動機と第 2の電動機に、 同時にトルク出力 させる、 請求の範囲 1 4記載の駆動装置。
1 6 . 前記制御装置は、 モータリングに先立って、 前記プリポジショニング制御 を実行する、 請求の範囲 1〜 1 5のいずれか 1項記載の駆動装置。
1 7 . 前記制御装置は、 モータリング時、 第 1の電動機の回転数を制御する、 請 求の範囲 1 6記載の駆動装置。
1 8 . 前記制御装置は、 モータリング時、 第 1の電動機のトルクを制御する、 請 求の範囲 1 6記載の駆動装置。
1 9 . 前記制御装置は、 予め決められたマップに基づいて第 1の電動機のトルク を制御する、 請求の範囲 1 8記載の駆動装置。
2 0 . 前記制御装置は、 モータリング時に車輪に出力されるトルク変動を吸収す るように第 2の電動機を制御する、請求の範囲 1 6〜 1 9のいずれか 1項記載の
2 1 . 前記制御装置は、 第 1の電動機が出力するトルクから前記車輪に出力され るトルクの変動を演算する、 請求の範囲 2 0記載の駆動装置。
2 2 . 前記制御装置は、 モータリングに応じて予め決められた第 1の補正マップ に基づいて、 前記第 2の電動機を制御する、 請求の範囲 2 0記載の駆動装置。
2 3 . 前記制御装置は、 ェンジンのクランク軸位置に応じて予め決められた第 3 のトルク補正マップに基づいて、 第 2の電動機を更に制御する、 請求の範囲 2 0 〜 2のいずれか 1項記載の駆動装置。
2 4 . 前記制御装置は、前記第 1の電動機と第 1の電動機に、 同時にトルク出力 させる、 請求の範囲 2 2又は 2 3記載の駆動装置。
2 5 . 前記制御装置は、 運転者の駆動要求が所定値以下であることを条件に、 前 記プリポジショニング制御を行なう、 請求の範囲 1 6〜 2 4のいずれか 1項記載
2 6 . 前記制御装置は、 フユ一エルカツト後に発電機でエンジン回転を強制低減 させることによるエンジンの回転停止に続けて、前記プリポジショ二ング制御を 実行する、 請求の範囲 1〜 1 5のいずれか 1項記載の駆動装置。
2 7 . 前記制御装置は、前記エンジンの回転を強制低減中に車輪に出力されるト ルクの変動を吸収するように第 2の電動機を制御する、請求の範囲 2 6記載の駆
2 8 . エンジンの逆回転を防止するワンゥヱイクラッチ (8 ) を更に備える、 請 求の範囲 1〜 2 7のいずれか 1項記載の駆動装置。
2 9 . モータリングにより、 エンジン ( 1 ) を点火するための回転数まで上昇さ せる第 1の電動機 (2 ) と、 前記ェンジン及び第 1の電動機を制御する制御装置 ( U ) とを備える駆動装置 において、
前記制御装置は、 モ一タリング中のクランキングトルクが所定のトルクとなる ように第 1の電動機を制御することを特徴とする駆動装置。
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