WO2015166837A1 - ハイブリッド車両のエンジントルク推定装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an engine torque estimation device for a hybrid vehicle, and more particularly to an engine torque estimation device for a hybrid vehicle that includes an engine that outputs driving force and a motor generator that drives using electric power to calculate an estimated engine torque value.
- the output state detection apparatus for an internal combustion engine discloses an output state of an internal combustion engine (engine) in a hybrid vehicle by comparing the calculated threshold value with the torque reaction force of the first motor generator (MG1). This is a configuration for detecting an engine torque estimated value based on the torque of the first motor generator (MG1).
- a first motor generator (MG1) is connected to a sun gear
- an engine drive shaft is connected to a carrier
- a drive shaft and a second motor generator (MG2) are connected to a ring gear.
- An example of a connected configuration is given below.
- the loss torque of the planetary gear mechanism (PG) is the MG1 rotation speed of the first motor generator (MG1).
- the rotational speed of the drive shaft according to the differential rotational speed, and the differential rotational speed acts in a direction to make it zero (0).
- the power generation torque of the motor generator (MG1) becomes smaller. Therefore, the estimated engine torque value calculated from the MG1 torque of the first motor generator (MG1) is smaller than the actual value.
- the loss torque of the planetary gear mechanism (PG) sets the differential rotation speed to zero (0). Since it acts in the direction, the power generation torque of the first motor generator (MG1) necessary for balancing with the engine torque increases. Therefore, the estimated engine torque value calculated from the MG1 torque of the first motor generator (MG1) is larger than the actual value. As a result, an error occurs in the estimated engine torque value due to the loss torque of the planetary gear mechanism (PG), and therefore an improvement has been desired.
- an object of the present invention is to provide an engine torque estimation device for a hybrid vehicle that can accurately estimate the engine torque when estimating the engine torque based on the torque of the motor generator.
- the present invention relates to an engine that outputs driving force, a motor generator that drives using electric power, a planetary gear mechanism that connects the engine and the motor generator, and an engine of the engine based on torque generated by the motor generator.
- an engine torque correction apparatus for a hybrid vehicle comprising a control means having an engine torque estimated value calculating means for calculating an estimated torque value, there are at least two motor generators, and the control means is a differential of the motor generator.
- Loss correction torque calculating means for calculating loss correction torque of the planetary gear mechanism from the rotational speed, and correcting the engine torque basic estimated value based on the loss correction torque calculated by the loss correction torque calculating means to Calculates engine torque estimate To.
- the engine torque when estimating the engine torque based on the torque of the motor generator, the engine torque can be accurately estimated in consideration of the loss torque due to the planetary gear mechanism.
- FIG. 1 is a configuration diagram of a hybrid vehicle provided with one planetary gear mechanism.
- FIG. 2 is a block diagram of the control means of the engine torque estimating device.
- FIG. 3 is a flowchart for calculating the estimated engine torque value.
- FIG. 4 is a diagram of a PG torque loss ratio search table for the planetary gear mechanism (PG).
- FIG. 5 is a time chart of engine torque estimation control.
- FIG. 6 is a collinear diagram when the MG1 rotational speed of the first motor generator is larger than the MG2 rotational speed of the second motor generator (MG1 rotational speed> MG2 rotational speed).
- FIG. 1 is a configuration diagram of a hybrid vehicle provided with one planetary gear mechanism.
- FIG. 2 is a block diagram of the control means of the engine torque estimating device.
- FIG. 3 is a flowchart for calculating the estimated engine torque value.
- FIG. 4 is a diagram of a PG torque loss ratio search table for the planetary gear mechanism (PG).
- FIG. 7 is a collinear diagram when the MG1 rotational speed of the first motor generator is smaller than the MG2 rotational speed of the second motor generator (MG1 rotational speed ⁇ MG2 rotational speed).
- FIG. 1 is a configuration diagram when a hybrid vehicle includes two planetary gear mechanisms.
- FIG. 9 is a block diagram of the control means of the engine torque estimation device.
- FIG. 10 is a flowchart for calculating the estimated engine torque value.
- FIG. 11 is a diagram of a PG1 torque loss ratio search table for the first planetary gear mechanism (PG1).
- FIG. 12 is a diagram of a PG2 torque loss ratio search table for the second planetary gear mechanism (PG2).
- FIG. 13 is a time chart of engine torque estimation control.
- FIG. 14 is a collinear diagram when the MG1 rotation speed of the first motor generator is larger than the MG2 rotation speed of the second motor generator (MG1 rotation speed> MG2 rotation speed).
- FIG. 15 is a collinear diagram when the MG1 rotation speed of the first motor generator is smaller than the MG2 rotation speed of the second motor generator (MG1 rotation speed ⁇ MG2 rotation speed).
- the present invention aims to accurately estimate the engine torque based on the loss correction torque of the planetary gear mechanism based on the differential rotational speed of the motor generator. Estimated and realized.
- Embodiment 1 of the present invention a hybrid vehicle (hereinafter referred to as “vehicle”) 1 is equipped with an engine (denoted as “E / G” in the drawing) 2 that outputs driving force.
- the planetary gear mechanism 3 is connected to the engine 2 as one planetary gear mechanism.
- a first motor generator 4 and a second motor generator 5 are connected to the planetary gear mechanism 3 as at least two motor generators.
- the engine 2 and the first motor generator 4 and the second motor generator 5 are connected to a drive shaft (output shaft) (denoted as “OUT” in the drawing) 7 via the planetary gear mechanism 4 and the power transmission gear mechanism 6. Connected. Drive wheels are attached to the drive shaft 7.
- the planetary gear mechanism 3 is connected to the engine 2, the first motor generator 4 and the second motor generator 5, a sun gear 8, a pinion gear 9 meshed with the sun gear 8, and a ring meshed with the pinion gear 9
- a gear 10 and a carrier 11 connected to the pinion gear 9 are provided. That is, in the vehicle 1 according to the first embodiment, a so-called three-axis power input / output device is applied, and the power of the engine 2, the first motor generator 4, and the second motor generator 5 is combined and driven. The power is transmitted to the shaft 7, and power is transferred between the engine 2, the first motor generator 4, the second motor generator 5, and the drive shaft 7.
- the sun gear 8 is connected to the first motor generator 4.
- the ring gear 10 is connected to the second motor generator 5 and the drive shaft 7.
- the carrier 11 is connected to the crankshaft 12 of the engine 2.
- the first motor generator 4 includes a first rotor 13 to which the sun gear 8 is connected and a first stator 14.
- the second motor generator 5 includes a second rotor 15 to which the ring gear 10 is connected and a second stator 16.
- the first motor generator 4 is used for both power generation and vehicle travel, and is used as a generator during normal vehicle travel.
- the second motor generator 5 is used for both power generation and vehicle travel, and is used as a travel motor during normal vehicle travel.
- a first inverter (referred to as “inverter 1” in the drawing) 17 is connected to the first stator 14 of the first motor generator 4.
- the first inverter 17 controls the first motor generator 4.
- a second inverter (referred to as “inverter 2” in the drawing) 18 is connected to the second stator 16 of the second motor generator 5.
- the second inverter 18 controls the second motor generator 5.
- the first inverter 17 and the second inverter 18 are connected to a hybrid control unit (denoted as “HCU” in the drawing) 20 as control means of the engine torque estimating device 19.
- the power terminals of the first inverter 17 and the second inverter 18 are connected to a battery 21 that is a power storage device.
- the battery 21 is connected to a battery control module 22 (denoted as “BCM” in the drawing) 22 that can detect the state of the battery 21.
- the battery control module 22 is connected to the first inverter 17 and the second inverter 18 and controls the voltage to the first inverter 17 and the second inverter 18 by a control signal.
- the battery control module 22 is connected to the hybrid control unit 20.
- an engine control module (denoted as “ECM” in the drawing) 23 for controlling the engine 2 is connected to the hybrid control unit 20.
- the hybrid control unit 20 receives various sensor information, calculates torque command values for the engine 2, the first motor generator 4, and the second motor generator 5, and sends signals of the command values to the engine control module 23 and the first control signal.
- the data is transmitted to the inverter 17 and the second inverter 18.
- engine control module 23, first inverter 17 and second inverter 18 perform torque control on engine 2, first motor generator 4 and second motor generator 5 in accordance with the received command values.
- the hybrid control unit 20 calculates the differential rotational speed by inputting the MG1 rotational speed that is the rotational speed of the first motor generator 4 and the MG2 rotational speed that is the rotational speed of the second motor generator 5.
- PG loss correction torque calculation means 26 for calculating the loss correction torque of the planetary gear mechanism 3 by inputting the MG1 torque generated by the motor generator 4 and the MG1 torque of the first motor generator 4 are input.
- Engine torque basic estimated value calculating means 27 for calculating the basic torque estimated value, PG loss correction torque calculating means 26 and engine And a engine torque estimated value calculating means 28 connected to the torque basic estimated value calculating means 27.
- the differential rotational speed calculation means 24 calculates the differential rotational speed of the motor generator (MG1 rotational speed ⁇ MG2 rotational speed) from the MG1 rotational speed of the first motor generator 4 and the MG2 rotational speed of the second motor generator 5. To do.
- the PG torque loss ratio calculation means 25 receives the differential rotation speed from the differential rotation speed calculation means 24, and the PG torque loss that is the loss ratio of the planetary gear mechanism 3 from the PG torque loss ratio search table shown in FIG. Calculate the percentage. In the PG torque loss ratio search table of FIG.
- the PG loss correction torque calculation means 26 is a loss correction torque calculation means according to the present invention, and receives the PG torque loss ratio obtained from the PG torque loss ratio calculation means 25 and the MG1 torque of the first motor generator 4. Then, the PG loss correction torque that is the loss correction torque of the planetary gear mechanism 3 is calculated.
- the engine torque basic estimated value calculation means 27 receives the MG1 torque of the first motor generator 4 and calculates the engine torque basic estimated value.
- the engine torque estimated value calculating means 28 inputs the PG loss corrected torque obtained from the PG loss corrected torque calculating means 26 and the engine torque basic estimated value obtained from the engine torque basic estimated value calculating means 27 to obtain the PG loss corrected torque.
- the engine torque basic estimated value is corrected to calculate the engine torque estimated value.
- the engine torque estimated value calculating means 28 outputs the calculated engine torque estimated value to the engine control module 23 as an engine torque signal. That is, in the first embodiment, when calculating the engine torque estimated value as the engine torque, correction is performed in consideration of the loss torque by the planetary gear mechanism 3.
- each sensor information signal is captured (step A02).
- a differential rotational speed (MG1 rotational speed ⁇ MG2 rotational speed) is calculated from the MG1 rotational speed of the first motor generator 4 and the MG2 rotational speed of the second motor generator 5 (step A03).
- the PG torque loss ratio is calculated from the PG torque loss ratio search table of FIG. 4 according to the differential rotational speed (step A04).
- This PG torque loss ratio is an estimated value of the driving force of the engine 2 lost in the planetary gear mechanism 3.
- step A04 when the MG1 rotation speed of the first motor generator 4 is larger than the MG2 rotation speed of the second motor generator 5, the MG1 torque generated by the first motor generator 4 due to loss is It is smaller than the case without it. As a result, the engine torque calculated from the MG1 torque of the first motor generator 4 becomes smaller than the actual engine torque. For this reason, it is necessary to correct so that the torque of the drive shaft 7 increases. Therefore, a positive value is set in the PG torque loss ratio search table of FIG. Conversely, when the MG2 rotational speed of the second motor generator 5 is larger than the MG1 rotational speed of the first motor generator 4, a negative value is set. Then, an engine torque basic estimated value is calculated (step A05).
- step A05 a basic estimated engine torque value when there is no loss of the planetary gear mechanism 3 is calculated from the MG1 torque of the first motor generator 4 and the gear ratio of the planetary gear mechanism 3.
- a method of deriving the equation of the engine torque basic estimated value used in the process of step A05 will be described with reference to the alignment charts of FIGS.
- Formula on the alignment chart of FIGS. 6 and 7, the MG1 torque Tmg1 of the first motor generator 4 and the drive shaft torque Tout are balanced with the position of the engine 2 as an axis. Holds.
- Zs is the number of teeth of the sun gear 8 of the planetary gear mechanism 3
- Zr is the number of teeth of the ring gear 10 of the planetary gear mechanism 3.
- Equation (3) is an equation for the basic estimated engine torque value used in the processing of step A05. Thereafter, the PG loss correction torque is calculated (step A06).
- the PG loss correction torque is calculated from the PG torque loss ratio, the absolute value of the MG1 torque of the first motor generator 4, and the gear ratio of the planetary gear mechanism 3.
- the drive shaft torque Tout is obtained from the engagement of the sun gear 8 and the pinion gear 9 and the engagement of the pinion gear 9 and the ring gear 10 to obtain the MG1 torque Tmg1 of the first motor generator 4.
- the above equation (3) becomes the following equations (4) and (6).
- the drive shaft 7 and the second motor generator 5 are directly connected and are configured to rotate at the same rotational speed.
- comparing the MG1 rotational speed of the first motor generator 4 and the rotational speed of the drive shaft 7 is to compare the MG1 rotational speed of the first motor generator 4 and the MG2 rotational speed of the second motor generator 5. It is the same as comparing.
- Te1 ⁇ (1 + ⁇ 2 ⁇ (Zr / Zs)) Tmg1 (4) formula
- the difference between Equation (3) and Equation (4) is a torque difference depending on whether transmission efficiency is considered.
- Equations (8) and (9) are equations for calculating the PG loss correction torque used in the process of step A06. Then, an estimated engine torque value is calculated (step A07). In step A07, the PG loss correction torque is added and corrected to the engine torque basic estimated value to calculate the engine torque estimated value. The engine torque command value is corrected using the estimated engine torque value.
- the engine torque estimated value used in step A07 will be described.
- the sum of the values obtained in step A05 and step A06 is the estimated engine torque value calculated in step A07. Specifically, it is as follows.
- MG1 rotational speed> MG2 rotational speed the sum of the formulas (3) and (8) is the estimated engine torque value.
- the sum of Expression (3) and Expression (9) is the engine torque estimated value. Thereafter, this program is returned (step A08).
- the time chart of FIG. 5 shows the behavior when the vehicle speed increases with the passage of time so that the torque of the drive shaft 7 is constant while the engine speed and engine torque are constant.
- . 6 shows the case where the engine speed and the engine torque are constant and the vehicle speed is relatively low, and the nomograph shown in FIG. 7 shows that the engine speed and the engine torque are constant.
- the case where the vehicle speed is relatively high is shown. The reason why the estimated engine torque value deviates from the actual torque due to the loss torque of the planetary gear mechanism 3 will be described using the time chart of FIG.
- the MG1 rotation speed of the first motor generator 4 is larger than the MG2 rotation speed of the second motor generator 5
- the first motor generator 4 is less than the case where there is no loss torque due to the loss torque of the planetary gear mechanism 3.
- the estimated engine torque value calculated from the MG1 torque of the first motor generator 4 is calculated as a value smaller than the actual engine torque.
- the engine torque is corrected so as to increase, and can be brought close to the actual engine torque.
- the MG1 rotation speed of the first motor generator 4 is smaller than the MG2 rotation speed of the second motor generator 5, the first motor generator 4 has a loss torque due to the loss torque of the planetary gear mechanism 3.
- the estimated engine torque value calculated from the MG1 torque of the first motor generator 4 is calculated as a value larger than the actual engine torque.
- the engine torque is corrected to be small and can be brought close to the actual engine torque.
- the hybrid control module (control means) 20 determines the planetary speed from the differential rotational speed between the first motor generator 4 and the second motor generator motor 5.
- PG loss correction torque calculation means 26 as loss correction torque calculation means for calculating the loss correction torque of the gear mechanism 3 is provided, and the engine torque basic estimated value based on the loss correction torque calculated by the PG loss correction torque calculation means 26 Is corrected to calculate an estimated engine torque value of the engine 2.
- the basic estimated value of the engine torque is corrected from the differential rotational speed between the first motor generator 4 and the second motor generator 5, and the loss torque due to the planetary gear mechanism 3 is taken into consideration, thereby allowing The engine torque estimated value is accurately calculated by suppressing deterioration of the accuracy of the estimated value of the engine torque due to the loss torque of the gear mechanism 3, and the engine torque command value is corrected using the estimated engine torque value to make the engine 2 appropriate. Can be controlled.
- Embodiment 2 of the present invention a case where the present invention is applied to a so-called four-axis power input / output device will be described.
- an engine denoted as “E / G” in the drawing
- vehicle a hybrid vehicle
- the first planetary gear mechanism 103 and the second planetary gear mechanism 104 are connected to the engine 102 as two planetary gear mechanisms.
- a first motor generator 105 and a second motor generator 106 are connected to the first planetary gear mechanism 103 and the second planetary gear mechanism 104 as at least two motor generators.
- the engine 2, the first motor generator 105, and the second motor generator 106 are connected to a drive shaft (in the drawing, “1” through the first planetary gear mechanism 103, the second planetary gear mechanism 104, and the power transmission gear mechanism 107. OUT ”) 108).
- Drive wheels are attached to the drive shaft 108.
- the first planetary gear mechanism 103 includes a first sun gear 109, a first pinion gear 110 meshed with the first sun gear 109, a first ring gear 111 meshed with the first pinion gear 110, and a first pinion gear. 110 and a first carrier 112 connected to 110.
- the first sun gear 109 is connected to the first motor generator 105.
- the first carrier 112 is connected to the crankshaft 113 of the engine 102.
- the second planetary gear mechanism 104 includes a second sun gear 114, a second pinion gear 115 meshed with the second sun gear 114, a second ring gear 116 meshed with the second pinion gear 115, and a second pinion gear. 115 and a second carrier 117 that connects the first ring gear 111.
- Second sun gear 114 is connected to crankshaft 113 of engine 102.
- the second ring gear 116 is connected to the second motor generator 106.
- the first motor generator 105 includes a first rotor 118 to which the first sun gear 109 is connected and a first stator 119.
- the second motor generator 106 includes a second rotor 120 to which the second ring gear 116 is connected and a second stator 121.
- a so-called four-shaft power input / output device is applied, and the first carrier 112 of the first planetary gear mechanism 103 and the second sun gear 114 of the second planetary gear mechanism 104 Are coupled to the crankshaft 113 of the engine 102, and the first ring gear 111 of the first planetary gear mechanism 103 and the second carrier 117 of the second planetary gear mechanism 104 are coupled to form a drive shaft (drive shaft). ) 108, the first motor generator 105 is connected to the first sun gear 109 of the first planetary gear mechanism 103, and the second motor generator 106 is connected to the second ring gear 116 of the second planetary gear mechanism 104.
- the power supply is exchanged between the engine 102, the first motor generator 105, the second motor generator 106, and the drive shaft 108.
- the first motor generator 105 is connected only to the first sun gear 109 of the first planetary gear mechanism 103.
- the first motor generator 105 is used for both power generation and vehicle travel, and is used as a generator during normal vehicle travel.
- the second motor generator 106 is connected only to the second ring gear 116 of the second planetary gear mechanism 104.
- the second motor generator 106 is used for both power generation and vehicle travel, and is used as a travel motor during normal vehicle travel.
- a first inverter (referred to as “inverter 1” in the drawing) 122 is connected to the first stator 119 of the first motor generator 105.
- the first inverter 122 controls the first motor generator 105.
- a second inverter (referred to as “inverter 2” in the drawing) 123 is connected to the second stator 121 of the second motor generator 106.
- the second inverter 123 controls the second motor generator 106.
- the first inverter 122 and the second inverter 123 are connected to a hybrid control unit (denoted as “HCU” in the drawing) 125 as control means of the engine torque estimating device 124.
- HCU hybrid control unit
- Each power supply terminal of the first inverter 122 and the second inverter 123 is connected to a battery 126 that is a power storage device.
- the battery 126 is connected to a battery control module 127 (denoted as “BCM” in the drawing) 127 that can detect the state of the battery 126.
- the battery control module 127 is connected to the first inverter 122 and the second inverter 123, and controls the voltage to the first inverter 122 and the second inverter 123 by a control signal.
- the battery control module 127 is connected to the hybrid control unit 125.
- an engine control module (denoted as “ECM” in the drawing) 128 for controlling the engine 102 is connected to the hybrid control unit 125.
- the hybrid control unit 125 receives various sensor information, calculates torque command values for the engine 102, the first motor generator 105, and the second motor generator 106, and outputs a signal of the command values to the engine control module 128 and the first control unit 128. It transmits to the inverter 122 and the second inverter 123.
- the hybrid control unit 125 calculates the differential rotational speed by inputting the MG1 rotational speed that is the rotational speed of the first motor generator 105 and the MG2 rotational speed that is the rotational speed of the second motor generator 106.
- the loss ratio of the PG1 torque loss ratio calculating means 130 and the second planetary gear mechanism 104 which calculate the loss ratio of the first planetary gear mechanism 103 connected to the means 129 and the differential rotation speed calculation means 129 is calculated.
- the PG2 torque loss ratio calculating means 131, the PG1 torque loss ratio calculating means 130 and the PG2 torque loss ratio calculating means 131 are connected to the MG1 torque and the second motor generator 106 which are torques generated by the first motor generator 105.
- the first planetary gear mechanism 10 is inputted by inputting the MG2 torque which is the generated torque.
- PG loss correction torque calculation means 132 for calculating the loss correction torque of the second planetary gear mechanism 104, and the MG1 torque of the first motor generator 105 and the MG2 torque of the second motor generator 106 are input to obtain the basic engine torque.
- the engine torque basic estimated value calculating means 133 for calculating the estimated value, and the engine torque estimated value calculating means 134 connected to the PG loss correction torque calculating means 132 and the engine torque basic estimated value calculating means 133 are provided.
- the differential rotational speed calculation means 129 calculates the differential rotational speed (MG1 rotational speed ⁇ MG2 rotational speed) of the motor generator from the MG1 rotational speed of the first motor generator 105 and the MG2 rotational speed of the second motor generator 106. To do.
- the PG1 torque loss ratio calculation means 130 receives the differential rotation speed from the differential rotation speed calculation means 129, and the PG1 torque loss ratio of the first planetary gear mechanism 103 from the PG1 torque loss ratio search table shown in FIG. Is calculated. In the PG1 torque loss ratio search table of FIG. 11, when the differential rotation speed is zero (0), the PG1 torque loss ratio is zero (0).
- the PG2 torque loss ratio calculation means 131 inputs the differential rotation speed from the differential rotation speed calculation means 129, and the PG2 torque loss ratio of the second planetary gear mechanism 104 from the PG2 torque loss ratio search table shown in FIG. Is calculated.
- the PG loss ratio search table of FIG. 12 when the differential rotation speed is zero (0), the PG2 torque loss ratio is zero (0).
- the PG loss correction torque calculation means 132 is a loss correction torque calculation means according to the present invention, and is a PG1 torque loss ratio obtained from the PG1 torque loss ratio calculation means 130 and a PG2 torque loss obtained from the PG2 torque loss ratio calculation means 131.
- the ratio, the MG1 torque of the first motor generator 105 and the MG2 torque of the second motor generator 106 are input, and the PG loss correction torque is calculated.
- the engine torque basic estimated value calculation means 133 inputs the MG1 torque of the first motor generator 105 and the MG2 torque of the second motor generator 106, and calculates the engine torque basic estimated value.
- the engine torque estimated value calculation means 134 inputs the PG loss correction torque from the PG loss correction torque calculation means 132 and the engine torque basic estimation value from the engine torque basic value calculation means 133, and based on the PG loss correction torque.
- the engine torque estimated value is calculated by correcting the engine torque basic estimated value.
- the engine torque estimated value calculating means 134 outputs the calculated engine torque estimated value to the engine control module 128 as an engine torque signal. That is, in this embodiment, when the estimated engine torque value is calculated, the first planetary gear mechanism 103 and the second planetary gear mechanism 104 are corrected in consideration of the loss torque of the planetary gear mechanism.
- each sensor information signal is captured (step B02). Then, based on the MG1 rotational speed of the first motor generator 105 and the MG2 rotational speed of the second motor generator 106, a differential rotational speed (MG1 rotational speed ⁇ MG2 rotational speed) is calculated (step B03). Thereafter, the PG1 torque loss ratio is calculated from the PG1 torque loss ratio search table of FIG. 11 according to the differential rotation speed (step B04).
- This PG1 torque loss ratio is an estimated value of the driving force of the engine 102 lost in the first planetary gear mechanism 103.
- this step B04 when the MG1 rotation speed of the first motor generator 105 is larger than the MG2 rotation speed of the second motor generator 106, the power generation torque of the first motor generator 105 is not lost due to the loss. Smaller than. Due to the influence, the estimated engine torque value becomes smaller than the actual engine torque. Therefore, it is necessary to correct the torque of the drive shaft 108 so as to increase. Accordingly, a positive value is set in the PG1 torque loss ratio search table of FIG.
- step B05 when the MG2 rotational speed of the second motor generator 106 is larger than the MG1 rotational speed of the first motor generator 105, a negative value is set in the PG1 torque loss ratio search table of FIG. Further, the PG2 torque loss ratio is calculated from the PG2 torque loss ratio search table of FIG. 12 according to the differential rotation speed (step B05).
- This PG2 torque loss ratio is an estimated value of the driving force of the engine 2 lost in the second planetary gear mechanism 104.
- the MG2 torque of the second motor generator 106 has no loss due to loss. Balance with less torque.
- step B06 an engine torque basic estimated value is calculated (step B06). In this step B06, there is no loss of the first planetary gear mechanism 103 from the MG1 torque of the first motor generator 105 and the gear ratio of the first planetary gear mechanism 103, and the MG2 torque of the second motor generator 106.
- the gear ratio of the second planetary gear mechanism 104 the engine torque basic estimated value when there is no loss of the second planetary gear mechanism 104 is calculated.
- the method of deriving the equation of the engine torque basic estimated value used in the process of step B06 is obtained from the nomographs of FIGS. Since the engine torque Te, the MG1 torque Tmg1 of the first motor generator 105, and the MG2 torque Tmg2 of the second motor generator 106, Te, Tmg1, and Tmg2 are balanced with respect to the position of the drive shaft 108. The following equation holds.
- Zr1 is the number of teeth of the first ring gear 111 of the first planetary gear mechanism 103
- Zs1 is the number of teeth of the first sun gear 109 of the first planetary gear mechanism 103
- Zr2 is the number of teeth of the second planetary gear mechanism 104.
- the number of teeth of the second ring gear 116, Zs2 is the number of teeth of the second sun gear 114 of the second planetary gear mechanism 104.
- Expression (11) is an engine torque basic estimated value expression used in the processing of step B06. Further, a PG loss correction torque is calculated (step B07). In this step B07, the PG torque 1 loss ratio, the absolute value of the MG1 torque of the first motor generator 105, the gear ratio of the first planetary gear mechanism 103, the PG torque 2 loss ratio, and the second motor generator The PG loss correction torque is calculated from the absolute value of the MG2 torque 106 and the gear ratio of the second planetary gear mechanism 104. The method of deriving the equation of the loss correction torque used in the process of step B07 is obtained from the alignment charts of FIGS.
- an estimated engine torque value is calculated (step B08).
- the engine torque estimated value is calculated by adding and correcting the PG loss correction torque to the engine torque basic estimated value.
- the engine torque command value is corrected using the estimated engine torque value.
- the engine torque estimated value used in step B08 will be described.
- the sum of the values obtained in step B07 and step B08 is the estimated engine torque value obtained in step B08. Specifically, it is as follows. When MG1 rotation speed> MG2 rotation speed, the sum of the expressions (11) and (18) is the estimated engine torque value. When MG1 rotational speed ⁇ MG2 rotational speed, the sum of the formulas (11) and (19) is the estimated engine torque value. Then, this program is returned (step B09).
- FIG. 13 shows a time chart when the engine 102 in the second embodiment is controlled, and the alignment charts of FIGS. 14 and 15 show comparison with the conventional method.
- the time chart of FIG. 13 shows the behavior when the vehicle speed increases with the passage of time so that the drive shaft torque is constant while the engine speed and engine torque are constant.
- 14 shows the case where the engine speed and the engine torque are constant and the vehicle speed is relatively low
- the nomograph shown in FIG. 15 shows that the engine speed and the engine torque are constant.
- the case where the vehicle speed is relatively high is shown. The reason why the estimated engine torque value deviates from the actual torque due to the PG loss torque of the first planetary gear mechanism 103 and the second planetary gear mechanism 104 will be described using these.
- the first planetary gear mechanism 103 and the second planetary gear mechanism 104 cause a loss torque to
- the motor generator 105 balances the engine torque with a smaller power generation torque than when there is no loss torque.
- the second motor generator 106 balances with the engine torque with a smaller torque than when there is no loss torque. Therefore, the estimated engine torque value calculated from the MG1 torque of the first motor generator 105 and the MG2 torque of the second motor generator 106 is calculated as a value smaller than the actual engine torque.
- the engine torque is corrected so as to increase, and can be brought close to the actual engine torque.
- the MG1 rotation speed of the first motor generator 105 is smaller than the MG2 rotation speed of the second motor generator 106, due to the loss torque of the first planetary gear mechanism 103 and the second planetary gear mechanism 104, The first motor generator 105 balances the engine torque with a larger power generation torque than when there is no loss torque.
- the second motor generator 106 balances with the engine torque with a smaller torque than when there is no loss torque. Therefore, the estimated engine torque value calculated from the MG1 torque of the first motor generator 105 and the MG2 torque of the second motor generator 106 is calculated as a value larger than the actual engine torque. In the case of the second embodiment, the engine torque is corrected to be small and can be brought close to the actual engine torque.
- the engine torque is calculated from the differential rotational speeds of the first motor generator 105 and the second motor generator 106 as in the first embodiment.
- the estimated value of the engine torque due to the PG loss torque of the planetary gear mechanism is reduced. It is possible to accurately calculate the engine torque estimation value while suppressing deterioration in accuracy, and to use the engine torque estimation value to correct the engine torque command value to appropriately control the engine 102.
- the engine torque estimation device is not limited to a hybrid vehicle but can be applied to other electric vehicles such as an electric vehicle.
- Engine torque estimation device 1 vehicle (hybrid vehicle) 2 Engine (E / G) 3 Planetary gear mechanism (PG) 4 First motor generator (MG1) 5 Second motor generator (MG2) 7 Drive shaft (OUT) 12 Crankshaft 19 Engine torque estimation device 20 Hybrid control unit (control means) 24 Differential rotational speed calculation means 25 PG torque loss ratio calculation means 26 PG loss correction torque calculation means (loss correction torque calculation means) 27 Engine torque basic estimated value calculation means 28 Engine torque estimated value calculation means
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Abstract
【課題】ハイブリッド車両のエンジントルク推定装置において、モータジェネレータのトルクに基づいてエンジントルクを推定するに当たり、エンジントルクの推定を精度良く行うことにある。 【解決手段】モータジェネレータは、少なくとも2つ存在(4・5)する。制御手段(20)は、モータジェネレータ(4・5)の差動回転数から遊星歯車機構(3)の損失補正トルクを算出する損失補正トルク算出手段(26)を備え、損失補正トルク算出手段(26)により算出された損失補正トルクに基づいてエンジントルク基本推定値を補正してエンジン(2)のエンジントルク推定値を算出する。
Description
この発明は、ハイブリッド車両のエンジントルク推定装置に係り、特に駆動力を出力するエンジンと電力を用いて駆動するモータジェネレータとを備えてエンジントルク推定値を算出するハイブリッド車両のエンジントルク推定装置に関する。
従来、ハイブリッド車両においては、エンジンから出力された駆動力と発電の役割を行う第1のモータジェネレータ(MG1)の駆動力と走行用モータの役割を行う第2のモータジェネレータ(MG2)の駆動力とを、遊星歯車機構(PG)を介して駆動軸(出力軸)へ伝達させるものが知られている。
このようなハイブリッド車両の制御装置としては、例えば、特許第3933170号公報(特許文献1)がある。
このようなハイブリッド車両の制御装置としては、例えば、特許第3933170号公報(特許文献1)がある。
特許第3933170号公報に係る内燃機関の出力状態検出装置は、ハイブリッド車両において、算出された閾値と第1のモータジェネレータ(MG1)のトルク反力との比較により内燃機関(エンジン)の出力状態を検出するものであって、第1のモータジェネレータ(MG1)のトルクに基づいてエンジントルク推定値を算出する構成である。
ところで、上記の特許文献1では、遊星歯車機構(PG)と第1のモータジェネレータ(MG1)・第2のモータジェネレータ(MG2)とを用いた動力出力装置において、第1のモータジェネレータ(MG1)のMG1トルクに基づいてエンジントルク推定値を算出し、この算出したエンジントルク推定値をエンジンの状態等の判定に使用するようにしている。しかしながら、エンジンと第1のモータジェネレータ(MG1)とによる反力トルクが遊星歯車機構(PG)を介して駆動軸に伝達されるため、遊星歯車機構(PG)による損失トルクの影響を受け、第1のモータジェネレータ(MG1)のMG1トルクと遊星歯車機構(PG)のギア比とから算出されたエンジントルク推定値は、実際のエンジントルクに対して誤差を含むものとなっていた。従って、エンジントルク推定値を用いて行うエンジンの制御の精度に悪影響を与えてしまうという問題があった。
この現象を具体的に説明すると、次のようになる。
例えば、遊星歯車機構(PG)において、サンギアに第1のモータジェネレータ(MG1)を接続し、キャリアにエンジンの駆動軸を接続し、リングギアに駆動軸と第2のモータジェネレータ(MG2)とを接続した構成とした場合を、例に挙げる。
この場合、第1のモータジェネレータ(MG1)のMG1回転数が駆動軸の回転数よりも大きい場合は、遊星歯車機構(PG)の損失トルクは、第1のモータジェネレータ(MG1)のMG1回転数と駆動軸の回転数との差動回転数に応じた値であり、そして、この差動回転数を零(0)にする向きに作用するため、エンジントルクとバランスするために必要な第1のモータジェネレータ(MG1)の発電トルクは、小さくなる。従って、第1のモータジェネレータ(MG1)のMG1トルクから計算されるエンジントルク推定値は、実際の値よりも小さくなる。
逆に、第1のモータジェネレータ(MG1)のMG1回転数が駆動軸の回転数よりも小さい場合には、遊星歯車機構(PG)の損失トルクは、差動回転数を零(0)にする向きに作用するため、エンジントルクとバランスするために必要な第1のモータジェネレータ(MG1)の発電トルクは、大きくなる。従って、第1のモータジェネレータ(MG1)のMG1トルクから計算されるエンジントルク推定値は、実際の値より大きくなる。
この結果、遊星歯車機構(PG)の損失トルクにより、エンジントルク推定値に誤差が生じてしまうことから、改善が望まれていた。
この現象を具体的に説明すると、次のようになる。
例えば、遊星歯車機構(PG)において、サンギアに第1のモータジェネレータ(MG1)を接続し、キャリアにエンジンの駆動軸を接続し、リングギアに駆動軸と第2のモータジェネレータ(MG2)とを接続した構成とした場合を、例に挙げる。
この場合、第1のモータジェネレータ(MG1)のMG1回転数が駆動軸の回転数よりも大きい場合は、遊星歯車機構(PG)の損失トルクは、第1のモータジェネレータ(MG1)のMG1回転数と駆動軸の回転数との差動回転数に応じた値であり、そして、この差動回転数を零(0)にする向きに作用するため、エンジントルクとバランスするために必要な第1のモータジェネレータ(MG1)の発電トルクは、小さくなる。従って、第1のモータジェネレータ(MG1)のMG1トルクから計算されるエンジントルク推定値は、実際の値よりも小さくなる。
逆に、第1のモータジェネレータ(MG1)のMG1回転数が駆動軸の回転数よりも小さい場合には、遊星歯車機構(PG)の損失トルクは、差動回転数を零(0)にする向きに作用するため、エンジントルクとバランスするために必要な第1のモータジェネレータ(MG1)の発電トルクは、大きくなる。従って、第1のモータジェネレータ(MG1)のMG1トルクから計算されるエンジントルク推定値は、実際の値より大きくなる。
この結果、遊星歯車機構(PG)の損失トルクにより、エンジントルク推定値に誤差が生じてしまうことから、改善が望まれていた。
そこで、この発明は、モータジェネレータのトルクに基づいてエンジントルクを推定するに当たり、エンジントルクの推定を精度良く行うことができるハイブリッド車両のエンジントルク推定装置を提供することを目的とする。
この発明は、駆動力を出力するエンジンと、電力を用いて駆動するモータジェネレータと、前記エンジンと前記モータジェネレータとを接続する遊星歯車機構と、前記モータジェネレータの発生トルクに基づいて前記エンジンのエンジントルク推定値を算出するエンジントルク推定値算出手段を有する制御手段とを備えたハイブリッド車両のエンジントルク補正装置において、前記モータジェネレータは少なくとも2つ存在し、前記制御手段は、前記モータジェネレータの差動回転数から前記遊星歯車機構の損失補正トルクを算出する損失補正トルク算出手段を備え、前記損失補正トルク算出手段により算出された損失補正トルクに基づいてエンジントルク基本推定値を補正して前記エンジンのエンジントルク推定値を算出することを特徴とする。
この発明は、モータジェネレータのトルクに基づいてエンジントルクを推定するに当たり、遊星歯車機構による損失トルクを考慮してエンジントルクの推定を精度良く行うことができる。
この発明は、モータジェネレータのトルクに基づいてエンジントルクを推定するに当たり、エンジントルクの推定を精度良く行う目的を、モータジェネレータの差動回転数による遊星歯車機構の損失補正トルクに基づいてエンジントルクを推定して実現するものである。
図1~図7は、この発明の実施例1を示すものである。
図1に示すように、ハイブリッド車両(以下「車両」という)1には、駆動力を出力するエンジン(図面上では「E/G」と記す)2が搭載される。
エンジン2には、この実施例1では、1つの遊星歯車機構として、遊星歯車機構3が接続している。
遊星歯車機構3には、少なくとも2つ存在するモータジェネレータとして、第1のモータジェネレータ4・第2のモータジェネレータ5が接続している。
エンジン2と第1のモータジェネレータ4・第2のモータジェネレータ5とは、遊星歯車機構4及び動力伝達ギア機構6を介して駆動軸(出力軸)(図面上では「OUT」と記す)7に接続している。この駆動軸7には、駆動輪が取り付けられている。
図1に示すように、ハイブリッド車両(以下「車両」という)1には、駆動力を出力するエンジン(図面上では「E/G」と記す)2が搭載される。
エンジン2には、この実施例1では、1つの遊星歯車機構として、遊星歯車機構3が接続している。
遊星歯車機構3には、少なくとも2つ存在するモータジェネレータとして、第1のモータジェネレータ4・第2のモータジェネレータ5が接続している。
エンジン2と第1のモータジェネレータ4・第2のモータジェネレータ5とは、遊星歯車機構4及び動力伝達ギア機構6を介して駆動軸(出力軸)(図面上では「OUT」と記す)7に接続している。この駆動軸7には、駆動輪が取り付けられている。
遊星歯車機構3は、エンジン2と第1のモータジェネレータ4・第2のモータジェネレータ5とに接続し、サンギア8と、このサンギア8に噛み合ったピニオンギア9と、このピニオンギア9に噛み合ったリングギア10と、ピニオンギア9に接続したキャリア11とを備えている。
つまり、この実施例1に係る車両1においては、いわゆる3軸式の動力入出力装置を適用し、エンジン2と第1のモータジェネレータ4と第2のモータジェネレータ5との動力を合成して駆動軸7に伝達し、また、エンジン2と第1のモータジェネレータ4と第2のモータジェネレータ5と駆動軸7との間で動力の授受を行う。
サンギア8は、第1のモータジェネレータ4に接続している。
リングギア10は、第2のモータジェネレータ5と駆動軸7とに接続している。
キャリア11は、エンジン2のクランクシャフト12に接続している。
第1のモータジェネレータ4は、サンギア8が接続する第1ロータ13と、第1ステータ14とからなる。第2のモータジェネレータ5は、リングギア10が接続する第2ロータ15と、第2ステータ16とからなる。
なお、第1のモータジェネレータ4は、発電と車両走行との両方に使用されるものであって、通常の車両走行時には、発電機として使用される。また、第2のモータジェネレータ5は、発電と車両走行との両方に使用されるものであって、通常の車両走行時には、走行用モータとして使用される。
つまり、この実施例1に係る車両1においては、いわゆる3軸式の動力入出力装置を適用し、エンジン2と第1のモータジェネレータ4と第2のモータジェネレータ5との動力を合成して駆動軸7に伝達し、また、エンジン2と第1のモータジェネレータ4と第2のモータジェネレータ5と駆動軸7との間で動力の授受を行う。
サンギア8は、第1のモータジェネレータ4に接続している。
リングギア10は、第2のモータジェネレータ5と駆動軸7とに接続している。
キャリア11は、エンジン2のクランクシャフト12に接続している。
第1のモータジェネレータ4は、サンギア8が接続する第1ロータ13と、第1ステータ14とからなる。第2のモータジェネレータ5は、リングギア10が接続する第2ロータ15と、第2ステータ16とからなる。
なお、第1のモータジェネレータ4は、発電と車両走行との両方に使用されるものであって、通常の車両走行時には、発電機として使用される。また、第2のモータジェネレータ5は、発電と車両走行との両方に使用されるものであって、通常の車両走行時には、走行用モータとして使用される。
第1のモータジェネレータ4の第1ステータ14には、第1インバータ(図面上では「インバータ1」と記す)17が接続している。この第1インバータ17は、第1のモータジェネレータ4を制御する。第2のモータジェネレータ5の第2ステータ16には、第2インバータ(図面上では「インバータ2」と記す)18が接続している。この第2インバータ18は、第2のモータジェネレータ5を制御する。
第1インバータ17と第2インバータ18とは、エンジントルク推定装置19の制御手段としてのハイブリッドコントロールユニット(図面上では「HCU」と記す)20が接続している。
また、第1インバータ17と第2インバータ18との各電源端子は、蓄電装置であるバッテリ21に接続している。このバッテリ21は、バッテリ21の状態を検出可能なバッテリコントロールモジュール(図面上では「BCM」と記す)22に接続している。このバッテリコントロールモジュール22は、第1インバータ17・第2インバータ18に接続し、制御信号によって第1インバータ17・第2インバータ18への電圧を制御する。
バッテリコントロールモジュール22は、ハイブリッドコントロールユニット20に接続している。
さらに、ハイブリッドコントロールユニット20には、エンジン2を制御するエンジンコントロールモジュール(図面上では「ECM」と記す)23が接続している。
ハイブリッドコントロールユニット20は、各種センサ情報を受け取り、エンジン2と第1のモータジェネレータ4と第2のモータジェネレータ5とのトルク指令値を演算し、その指令値の信号をエンジンコントロールモジュール23と第1インバータ17と第2インバータ18とに送信する。そして、エンジンコントロールモジュール23と第1インバータ17と第2インバータ18とは、受信したその指令値に従ってエンジン2と第1のモータジェネレータ4と第2のモータジェネレータ5とをトルク制御する。
第1インバータ17と第2インバータ18とは、エンジントルク推定装置19の制御手段としてのハイブリッドコントロールユニット(図面上では「HCU」と記す)20が接続している。
また、第1インバータ17と第2インバータ18との各電源端子は、蓄電装置であるバッテリ21に接続している。このバッテリ21は、バッテリ21の状態を検出可能なバッテリコントロールモジュール(図面上では「BCM」と記す)22に接続している。このバッテリコントロールモジュール22は、第1インバータ17・第2インバータ18に接続し、制御信号によって第1インバータ17・第2インバータ18への電圧を制御する。
バッテリコントロールモジュール22は、ハイブリッドコントロールユニット20に接続している。
さらに、ハイブリッドコントロールユニット20には、エンジン2を制御するエンジンコントロールモジュール(図面上では「ECM」と記す)23が接続している。
ハイブリッドコントロールユニット20は、各種センサ情報を受け取り、エンジン2と第1のモータジェネレータ4と第2のモータジェネレータ5とのトルク指令値を演算し、その指令値の信号をエンジンコントロールモジュール23と第1インバータ17と第2インバータ18とに送信する。そして、エンジンコントロールモジュール23と第1インバータ17と第2インバータ18とは、受信したその指令値に従ってエンジン2と第1のモータジェネレータ4と第2のモータジェネレータ5とをトルク制御する。
図2に示すように、ハイブリッドコントロールユニット20は、第1のモータジェネレータ4の回転数であるMG1回転数及び第2のモータジェネレータ5の回転数であるMG2回転数を入力する差動回転数算出手段24と、この差動回転数算出手段24に接続して遊星歯車機構3の損失割合を算出するPGトルク損失割合算出手段25と、このPGトルク損失割合算出手段25に接続するとともに第1のモータジェネレータ4の発生トルクであるMG1トルクを入力して遊星歯車機構3の損失補正トルクを算出するPG損失補正トルク算出手段26と、第1のモータジェネレータ4のMG1トルクを入力してエンジン2のトルク基本推定値を算出するエンジントルク基本推定値算出手段27と、PG損失補正トルク算出手段26及びエンジントルク基本推定値算出手段27に接続するエンジントルク推定値算出手段28とを備える。
差動回転数算出手段24は、第1のモータジェネレータ4のMG1回転数と第2のモータジェネレータ5のMG2回転数とからモータジェネレータの差動回転数(MG1回転数-MG2回転数)を算出する。
PGトルク損失割合算出手段25は、差動回転数算出手段24からの差動回転数を入力して、図4に示すPGトルク損失割合検索テーブルから遊星歯車機構3の損失割合であるPGトルク損失割合を算出する。なお、図4のPGトルク損失割合検索テーブルにおいて、差動回転数が零(0)の場合は、PGトルク損失割合が零(0)となる。
PG損失補正トルク算出手段26は、本発明に係る損失補正トルク算出手段であって、PGトルク損失割合算出手段25から得られるPGトルク損失割合及び第1のモータジェネレータ4のMG1トルクを入力して、遊星歯車機構3の損失補正トルクであるPG損失補正トルクを算出する。
エンジントルク基本推定値算出手段27は、第1のモータジェネレータ4のMG1トルクを入力して、エンジントルク基本推定値を算出する。
エンジントルク推定値算出手段28は、PG損失補正トルク算出手段26から得られるPG損失補正トルク及びエンジントルク基本推定値算出手段27から得られるエンジントルク基本推定値を入力して、PG損失補正トルクに基づいてエンジントルク基本推定値を補正してエンジントルク推定値を算出する。そして、エンジントルク推定値算出手段28は、この算出したエンジントルク推定値をエンジントルク信号としてエンジンコントロールモジュール23に出力する。
つまり、この実施例1では、エンジントルクとなるエンジントルク推定値を算出する際に、遊星歯車機構3による損失トルクを考慮した補正を行う。
差動回転数算出手段24は、第1のモータジェネレータ4のMG1回転数と第2のモータジェネレータ5のMG2回転数とからモータジェネレータの差動回転数(MG1回転数-MG2回転数)を算出する。
PGトルク損失割合算出手段25は、差動回転数算出手段24からの差動回転数を入力して、図4に示すPGトルク損失割合検索テーブルから遊星歯車機構3の損失割合であるPGトルク損失割合を算出する。なお、図4のPGトルク損失割合検索テーブルにおいて、差動回転数が零(0)の場合は、PGトルク損失割合が零(0)となる。
PG損失補正トルク算出手段26は、本発明に係る損失補正トルク算出手段であって、PGトルク損失割合算出手段25から得られるPGトルク損失割合及び第1のモータジェネレータ4のMG1トルクを入力して、遊星歯車機構3の損失補正トルクであるPG損失補正トルクを算出する。
エンジントルク基本推定値算出手段27は、第1のモータジェネレータ4のMG1トルクを入力して、エンジントルク基本推定値を算出する。
エンジントルク推定値算出手段28は、PG損失補正トルク算出手段26から得られるPG損失補正トルク及びエンジントルク基本推定値算出手段27から得られるエンジントルク基本推定値を入力して、PG損失補正トルクに基づいてエンジントルク基本推定値を補正してエンジントルク推定値を算出する。そして、エンジントルク推定値算出手段28は、この算出したエンジントルク推定値をエンジントルク信号としてエンジンコントロールモジュール23に出力する。
つまり、この実施例1では、エンジントルクとなるエンジントルク推定値を算出する際に、遊星歯車機構3による損失トルクを考慮した補正を行う。
次に、この実施例1に係るエンジントルク推定値を算出する方法について、図3のフローチャートに沿って説明する。
図3に示すように、ハイブリッドコントロールユニット20のプログラムがスタートすると(ステップA01)、先ず、各センサ情報信号の取り込みを行う(ステップA02)。
そして、第1のモータジェネレータ4のMG1回転数と第2のモータジェネレータ5のMG2回転数とから差動回転数(MG1回転数-MG2回転数)を算出する(ステップA03)。
その後、図4のPGトルク損失割合検索テーブルから差動回転数に応じてPGトルク損失割合を算出する(ステップA04)。このPGトルク損失割合は、遊星歯車機構3で失われるエンジン2の駆動力の推定値となるものである。このステップA04においては、第1のモータジェネレータ4のMG1回転数が第2のモータジェネレータ5のMG2回転数よりも大きい場合に、損失により第1のモータジェネレータ4の発電するMG1トルクは、損失のない場合よりも小さくなる。この結果、第1のモータジェネレータ4のMG1トルクから算出されたエンジントルクは、実際のエンジントルクよりも小さくなる。このため、駆動軸7のトルクが大きくなるように補正する必要がある。従って、図4のPGトルク損失割合検索テーブルに正の値を設定する。反対に、第2のモータジェネレータ5のMG2回転数が第1のモータジェネレータ4のMG1回転数よりも大きい場合には、負の値を設定する。
そして、エンジントルク基本推定値を算出する(ステップA05)。このステップA05では、第1のモータジェネレータ4のMG1トルクと遊星歯車機構3のギア比とから遊星歯車機構3の損失が無い場合のエンジントルク基本推定値を算出する。
このステップA05の処理で用いるエンジントルク基本推定値の式の導き方について、図6、図7の共線図を用いて説明する。
エンジントルクをTe、第1のモータジェネレータ4のMG1トルクTmg1、駆動軸トルクToutのトルクの釣り合いの式は、以下のようになる。
Te=-Tmg1-Tout…(1)式
ここで、図6、図7の共線図上で、エンジン2の位置を軸に、第1のモータジェネレータ4のMG1トルクTmg1と、駆動軸トルクToutとが釣り合っていることから、以下の式が成り立つ。
Tout×1=Tmg1×(Zr/Zs)
Tout=(Zr/Zs)×Tmg1…(2)式
ここで、Zsは遊星歯車機構3のサンギア8の歯数であり、Zrは遊星歯車機構3のリングギア10の歯数である。
そして、(2)式を(1)式に代入すると、
Te=-Tmg1-(Zr/Zs)×Tmg1
=-(1+(Zr/Zs))Tmg1…(3)式
(3)式が、ステップA05の処理で用いるエンジントルク基本推定値の式である。
その後、PG損失補正トルクを算出する(ステップA06)。このステップA06では、PGトルク損失割合と、第1のモータジェネレータ4のMG1トルクの絶対値と、遊星歯車機構3のギア比とから、PG損失補正トルクを算出する。
このステップA06の処理で用いるPG損失補正トルクの式の導き方について説明する。
駆動軸トルクToutは、サンギア8とピニオンギア9との噛み合い、ピニオンギア9とリングギア10との噛み合いにより、第1のモータジェネレータ4のMG1トルクTmg1を得ている。各ギア間での伝達効率をηとすると、上記の(3)式は、以下の(4)式、(6)式のようになる。
なお、図1に示すように、駆動軸7と第2のモータジェネレータ5とは、直接接続されており、同じ回転数で回転するように構成されている。つまり、第1のモータジェネレータ4のMG1回転数と駆動軸7の回転数の大小を比較することは、第1のモータジェネレータ4のMG1回転数と第2のモータジェネレータ5のMG2回転数とを比較することと同じである。
「MG1回転数>MG2回転数、且つTmg1>0」又は「MG1回転数<MG2回転数、且つTmg1<0」の場合は、
Te1=-(1+η2 ×(Zr/Zs))Tmg1…(4)式
(3)式と(4)式との差は、伝達効率考慮の有無によるトルク差分になる。
(4)式-(3)式=(1-η2 )×(Zr/Zs)×Tmg1…(5)式
一方、「MG1回転数>MG2回転数、且つTmg1<0」又は「MG1回転数<MG2回転数、且つTmg1>0」の場合は、
Te2=-(1+1/η2 ×(Zr/Zs))Tmg1…(6)式
(3)式と(6)式との差は、伝達効率考慮の有無によるトルク差分になる。
(6)式-(3)式=(1-1/η2 )×(Zr/Zs)×Tmg1…(7)式
また、η≒1.0の場合は、(1-η2 )≒-(1-1/η2 )となることより、(1-η2 )=αとすると、(1-1/η2 )=-αとなる。
この実施例1では、伝達効率ηを、例えば、0.99としている。この場合のη2 は、0.9801となり、伝達効率ηを1とした場合のη2 との差は、0.02となる。つまり、2%の損失割合が発生するとしている。なお、上記の伝達効率ηの数値は、一例である。
以上により、
MG1回転数>MG2回転数の場合のトルク差分は、(5)式より、
α×(Zr/Zs)×|Tmg1|…(8)式
MG1回転数<MG2回転数の場合のトルク差分は、(7)式より、
-α×(Zr/Zs)×|Tmg1|…(9)式
(8)式及び(9)式は、このステップA06の処理で用いるPG損失補正トルクを算出する式である。
そして、エンジントルク推定値を算出する(ステップA07)。このステップA07では、エンジントルク基本推定値にPG損失補正トルクを加算補正して、エンジントルク推定値を算出する。このエンジントルク推定値を用いて、エンジントルクの指令値を補正する。
このステップA07で用いるエンジントルク推定値について説明する。
上記のステップA05及びステップA06で求めた値の和は、ステップA07で算出されるエンジントルク推定値になる。
具体的には、以下の通りである。
MG1回転数>MG2回転数の場合は、(3)式と(8)式との和がエンジントルク推定値になる。
一方、MG1回転数<MG2回転数の場合の場合は、(3)式と(9)式との和がエンジントルク推定値になる。
その後、このプログラムをリターンする(ステップA08)。
図3に示すように、ハイブリッドコントロールユニット20のプログラムがスタートすると(ステップA01)、先ず、各センサ情報信号の取り込みを行う(ステップA02)。
そして、第1のモータジェネレータ4のMG1回転数と第2のモータジェネレータ5のMG2回転数とから差動回転数(MG1回転数-MG2回転数)を算出する(ステップA03)。
その後、図4のPGトルク損失割合検索テーブルから差動回転数に応じてPGトルク損失割合を算出する(ステップA04)。このPGトルク損失割合は、遊星歯車機構3で失われるエンジン2の駆動力の推定値となるものである。このステップA04においては、第1のモータジェネレータ4のMG1回転数が第2のモータジェネレータ5のMG2回転数よりも大きい場合に、損失により第1のモータジェネレータ4の発電するMG1トルクは、損失のない場合よりも小さくなる。この結果、第1のモータジェネレータ4のMG1トルクから算出されたエンジントルクは、実際のエンジントルクよりも小さくなる。このため、駆動軸7のトルクが大きくなるように補正する必要がある。従って、図4のPGトルク損失割合検索テーブルに正の値を設定する。反対に、第2のモータジェネレータ5のMG2回転数が第1のモータジェネレータ4のMG1回転数よりも大きい場合には、負の値を設定する。
そして、エンジントルク基本推定値を算出する(ステップA05)。このステップA05では、第1のモータジェネレータ4のMG1トルクと遊星歯車機構3のギア比とから遊星歯車機構3の損失が無い場合のエンジントルク基本推定値を算出する。
このステップA05の処理で用いるエンジントルク基本推定値の式の導き方について、図6、図7の共線図を用いて説明する。
エンジントルクをTe、第1のモータジェネレータ4のMG1トルクTmg1、駆動軸トルクToutのトルクの釣り合いの式は、以下のようになる。
Te=-Tmg1-Tout…(1)式
ここで、図6、図7の共線図上で、エンジン2の位置を軸に、第1のモータジェネレータ4のMG1トルクTmg1と、駆動軸トルクToutとが釣り合っていることから、以下の式が成り立つ。
Tout×1=Tmg1×(Zr/Zs)
Tout=(Zr/Zs)×Tmg1…(2)式
ここで、Zsは遊星歯車機構3のサンギア8の歯数であり、Zrは遊星歯車機構3のリングギア10の歯数である。
そして、(2)式を(1)式に代入すると、
Te=-Tmg1-(Zr/Zs)×Tmg1
=-(1+(Zr/Zs))Tmg1…(3)式
(3)式が、ステップA05の処理で用いるエンジントルク基本推定値の式である。
その後、PG損失補正トルクを算出する(ステップA06)。このステップA06では、PGトルク損失割合と、第1のモータジェネレータ4のMG1トルクの絶対値と、遊星歯車機構3のギア比とから、PG損失補正トルクを算出する。
このステップA06の処理で用いるPG損失補正トルクの式の導き方について説明する。
駆動軸トルクToutは、サンギア8とピニオンギア9との噛み合い、ピニオンギア9とリングギア10との噛み合いにより、第1のモータジェネレータ4のMG1トルクTmg1を得ている。各ギア間での伝達効率をηとすると、上記の(3)式は、以下の(4)式、(6)式のようになる。
なお、図1に示すように、駆動軸7と第2のモータジェネレータ5とは、直接接続されており、同じ回転数で回転するように構成されている。つまり、第1のモータジェネレータ4のMG1回転数と駆動軸7の回転数の大小を比較することは、第1のモータジェネレータ4のMG1回転数と第2のモータジェネレータ5のMG2回転数とを比較することと同じである。
「MG1回転数>MG2回転数、且つTmg1>0」又は「MG1回転数<MG2回転数、且つTmg1<0」の場合は、
Te1=-(1+η2 ×(Zr/Zs))Tmg1…(4)式
(3)式と(4)式との差は、伝達効率考慮の有無によるトルク差分になる。
(4)式-(3)式=(1-η2 )×(Zr/Zs)×Tmg1…(5)式
一方、「MG1回転数>MG2回転数、且つTmg1<0」又は「MG1回転数<MG2回転数、且つTmg1>0」の場合は、
Te2=-(1+1/η2 ×(Zr/Zs))Tmg1…(6)式
(3)式と(6)式との差は、伝達効率考慮の有無によるトルク差分になる。
(6)式-(3)式=(1-1/η2 )×(Zr/Zs)×Tmg1…(7)式
また、η≒1.0の場合は、(1-η2 )≒-(1-1/η2 )となることより、(1-η2 )=αとすると、(1-1/η2 )=-αとなる。
この実施例1では、伝達効率ηを、例えば、0.99としている。この場合のη2 は、0.9801となり、伝達効率ηを1とした場合のη2 との差は、0.02となる。つまり、2%の損失割合が発生するとしている。なお、上記の伝達効率ηの数値は、一例である。
以上により、
MG1回転数>MG2回転数の場合のトルク差分は、(5)式より、
α×(Zr/Zs)×|Tmg1|…(8)式
MG1回転数<MG2回転数の場合のトルク差分は、(7)式より、
-α×(Zr/Zs)×|Tmg1|…(9)式
(8)式及び(9)式は、このステップA06の処理で用いるPG損失補正トルクを算出する式である。
そして、エンジントルク推定値を算出する(ステップA07)。このステップA07では、エンジントルク基本推定値にPG損失補正トルクを加算補正して、エンジントルク推定値を算出する。このエンジントルク推定値を用いて、エンジントルクの指令値を補正する。
このステップA07で用いるエンジントルク推定値について説明する。
上記のステップA05及びステップA06で求めた値の和は、ステップA07で算出されるエンジントルク推定値になる。
具体的には、以下の通りである。
MG1回転数>MG2回転数の場合は、(3)式と(8)式との和がエンジントルク推定値になる。
一方、MG1回転数<MG2回転数の場合の場合は、(3)式と(9)式との和がエンジントルク推定値になる。
その後、このプログラムをリターンする(ステップA08)。
上記のようにエンジントルクを推定する制御を行った場合について、図5のタイムチャートと図6、図7に示した共線図とに基づき、従来方法と比較して説明する。
図5のタイムチャートは、エンジン回転数及びエンジントルクが一定の状態で駆動軸7のトルクが一定となるようにして、時間の経過に伴って車速が増加した場合の挙動を示したものである。
また、図6に示した共線図は、エンジン回転数とエンジントルクとを一定として比較的車速が低い場合を示し、図7に示した共線図は、エンジン回転数とエンジントルクとを一定として比較的車速が高い場合を示したものである。
図5のタイムチャートと図6、図7に示した共線図とを用いて、遊星歯車機構3の損失トルクによりエンジントルク推定値が実トルクに対してずれる理由を説明する。
第1のモータジェネレータ4のMG1回転数が第2のモータジェネレータ5のMG2回転数よりも大きい場合に、遊星歯車機構3の損失トルクにより、第1のモータジェネレータ4は、損失トルクが無い場合より小さな発電トルクでエンジントルクと釣り合う。従って、第1のモータジェネレータ4のMG1トルクから計算したエンジントルク推定値は、実エンジントルクよりも小さな値として計算される。この結果、この実施例では、エンジントルクが大きくなるように補正され、実エンジントルクに近づけることができる。
第1のモータジェネレータ4のMG1回転数が第2のモータジェネレータ5のMG2回転数よりも小さい場合には、遊星歯車機構3の損失トルクにより第1のモータジェネレータ4は、損失トルクが無い場合よりも大きな発電トルクでエンジントルクと釣り合う。従って、第1のモータジェネレータ4のMG1トルクから計算したエンジントルク推定値は、実エンジントルクよりも大きな値として計算される。この結果、この実施例1では、エンジントルクが小さくなるように補正され、実エンジントルクに近づけることができる。
図5のタイムチャートは、エンジン回転数及びエンジントルクが一定の状態で駆動軸7のトルクが一定となるようにして、時間の経過に伴って車速が増加した場合の挙動を示したものである。
また、図6に示した共線図は、エンジン回転数とエンジントルクとを一定として比較的車速が低い場合を示し、図7に示した共線図は、エンジン回転数とエンジントルクとを一定として比較的車速が高い場合を示したものである。
図5のタイムチャートと図6、図7に示した共線図とを用いて、遊星歯車機構3の損失トルクによりエンジントルク推定値が実トルクに対してずれる理由を説明する。
第1のモータジェネレータ4のMG1回転数が第2のモータジェネレータ5のMG2回転数よりも大きい場合に、遊星歯車機構3の損失トルクにより、第1のモータジェネレータ4は、損失トルクが無い場合より小さな発電トルクでエンジントルクと釣り合う。従って、第1のモータジェネレータ4のMG1トルクから計算したエンジントルク推定値は、実エンジントルクよりも小さな値として計算される。この結果、この実施例では、エンジントルクが大きくなるように補正され、実エンジントルクに近づけることができる。
第1のモータジェネレータ4のMG1回転数が第2のモータジェネレータ5のMG2回転数よりも小さい場合には、遊星歯車機構3の損失トルクにより第1のモータジェネレータ4は、損失トルクが無い場合よりも大きな発電トルクでエンジントルクと釣り合う。従って、第1のモータジェネレータ4のMG1トルクから計算したエンジントルク推定値は、実エンジントルクよりも大きな値として計算される。この結果、この実施例1では、エンジントルクが小さくなるように補正され、実エンジントルクに近づけることができる。
この結果、この実施例1の3軸式の動力入出力装置において、ハイブリッドコントロールモジュール(制御手段)20は、第1のモータジェネレータ4と第2のモータジェネレータモータ5との差動回転数から遊星歯車機構3の損失補正トルクを算出する損失補正トルク算出手段としてのPG損失補正トルク算出手段26を備え、このPG損失補正トルク算出手段26により算出された損失補正トルクに基づいてエンジントルク基本推定値を補正してエンジン2のエンジントルク推定値を算出する。
このような構成により、第1のモータジェネレータ4と第2のモータジェネレータ5との差動回転数からエンジントルク基本推定値を補正し、遊星歯車機構3による損失トルク分を考慮することで、遊星歯車機構3の損失トルクによるエンジントルクの推定値の精度悪化を抑制してエンジントルク推定値を精度よく算出し、このエンジントルク推定値を用いてエンジントルクの指令値を補正してエンジン2を適正に制御することができる。
このような構成により、第1のモータジェネレータ4と第2のモータジェネレータ5との差動回転数からエンジントルク基本推定値を補正し、遊星歯車機構3による損失トルク分を考慮することで、遊星歯車機構3の損失トルクによるエンジントルクの推定値の精度悪化を抑制してエンジントルク推定値を精度よく算出し、このエンジントルク推定値を用いてエンジントルクの指令値を補正してエンジン2を適正に制御することができる。
図8~図15は、この発明の実施例2を示すものである。
この実施例2では、いわゆる4軸式の動力入出力装置に適用した場合について説明する。
図8に示すように、ハイブリッド車両(以下「車両」という)101には、駆動力を出力するエンジン(図面上では「E/G」と記す)102が搭載される。
エンジン102には、この実施例2では、2つの遊星歯車機構として、第1の遊星歯車機構103と第2の遊星歯車機構104とが接続している。
第1の遊星歯車機構103・第2の遊星歯車機構104には、少なくとも2つ存在するモータジェネレータとして、第1のモータジェネレータ105・第2のモータジェネレータ106が接続している。
エンジン2と第1のモータジェネレータ105・第2のモータジェネレータ106とは、第1の遊星歯車機構103・第2の遊星歯車機構104及び動力伝達ギア機構107を介して駆動軸(図面上では「OUT」と記す)108に接続している。この駆動軸108には、駆動輪が取り付けられている。
この実施例2では、いわゆる4軸式の動力入出力装置に適用した場合について説明する。
図8に示すように、ハイブリッド車両(以下「車両」という)101には、駆動力を出力するエンジン(図面上では「E/G」と記す)102が搭載される。
エンジン102には、この実施例2では、2つの遊星歯車機構として、第1の遊星歯車機構103と第2の遊星歯車機構104とが接続している。
第1の遊星歯車機構103・第2の遊星歯車機構104には、少なくとも2つ存在するモータジェネレータとして、第1のモータジェネレータ105・第2のモータジェネレータ106が接続している。
エンジン2と第1のモータジェネレータ105・第2のモータジェネレータ106とは、第1の遊星歯車機構103・第2の遊星歯車機構104及び動力伝達ギア機構107を介して駆動軸(図面上では「OUT」と記す)108に接続している。この駆動軸108には、駆動輪が取り付けられている。
第1の遊星歯車機構103は、第1サンギア109と、この第1サンギア109に噛み合った第1ピニオンギア110と、この第1ピニオンギア110に噛み合った第1リングギア111と、第1ピニオンギア110に接続した第1キャリア112とを備えている。
第1サンギア109は、第1モータジェネレータ105に接続している。
第1キャリア112は、エンジン102のクランクシャフト113に接続している。
第1サンギア109は、第1モータジェネレータ105に接続している。
第1キャリア112は、エンジン102のクランクシャフト113に接続している。
第2の遊星歯車機構104は、第2サンギア114と、この第2サンギア114に噛み合った第2ピニオンギア115と、この第2ピニオンギア115に噛み合った第2リングギア116と、第2ピニオンギア115と第1リングギア111とを接続する第2キャリア117とを備えている。
第2サンギア114は、エンジン102のクランクシャフト113に接続している。
第2リングギア116は、第2のモータジェネレータ106に接続している。
第2サンギア114は、エンジン102のクランクシャフト113に接続している。
第2リングギア116は、第2のモータジェネレータ106に接続している。
第1のモータジェネレータ105は、第1サンギア109が接続する第1ロータ118と、第1ステータ119とからなる。第2モータジェネレータ106は、第2リングギア116が接続する第2ロータ120と、第2ステータ121とからなる。
この実施例2に係る車両101においては、いわゆる4軸式の動力入出力装置を適用し、第1の遊星歯車機構103の第1キャリア112と第2の遊星歯車機構104の第2サンギア114とを結合してエンジン102のクランク軸113に接続し、第1の遊星歯車機構103の第1リングギア111と第2の遊星歯車機構104の第2キヤリア117とを結合して駆動軸(駆動軸)108に接続し、第1の遊星歯車機構103の第1サンギア109に第1のモータジェネレータ105を接続し、第2の遊星歯車機構104の第2リングギア116に第2のモータジェネレータ106を接続し、エンジン102、第1のモータジェネレータ105、第2のモータジェネレータ106、及び駆動軸108との間で動力の授受を行う。
また、第1のモータジェネレータ105は、第1の遊星歯車機構103の第1サンギア109のみに接続する。なお、第1のモータジェネレータ105は、発電と車両走行との両方に使用されるものであって、通常の車両走行時には、発電機として使用される。
更に、第2のモータジェネレータ106は、第2の遊星歯車機構104の第2リングギア116のみに接続する。なお、第2のモータジェネレータ106は、発電と車両走行との両方に使用されるものであって、通常の車両走行時には、走行用モータとして使用される。
また、第1のモータジェネレータ105は、第1の遊星歯車機構103の第1サンギア109のみに接続する。なお、第1のモータジェネレータ105は、発電と車両走行との両方に使用されるものであって、通常の車両走行時には、発電機として使用される。
更に、第2のモータジェネレータ106は、第2の遊星歯車機構104の第2リングギア116のみに接続する。なお、第2のモータジェネレータ106は、発電と車両走行との両方に使用されるものであって、通常の車両走行時には、走行用モータとして使用される。
第1のモータジェネレータ105の第1ステータ119には、第1インバータ(図面上では「インバータ1」と記す)122が接続している。この第1インバータ122は、第1のモータジェネレータ105を制御する。第2のモータジェネレータ106の第2ステータ121には、第2インバータ(図面上では「インバータ2」と記す)123が接続している。この第2インバータ123は、第2のモータジェネレータ106を制御する。
第1インバータ122と第2インバータ123とは、エンジントルク推定装置124の制御手段としてのハイブリッドコントロールユニット(図面上では「HCU」と記す)125が接続している。
また、第1インバータ122と第2インバータ123との各電源端子は、蓄電装置であるバッテリ126に接続している。このバッテリ126は、バッテリ126の状態を検出可能なバッテリコントロールモジュール(図面上では「BCM」と記す)127に接続している。このバッテリコントロールモジュール127は、第1インバータ122・第2インバータ123に接続し、制御信号によって第1インバータ122・第2インバータ123への電圧を制御する。
バッテリコントロールモジュール127は、ハイブリッドコントロールユニット125に接続している。
さらに、ハイブリッドコントロールユニット125には、エンジン102を制御するエンジンコントロールモジュール(図面上では「ECM」と記す)128が接続している。
ハイブリッドコントロールユニット125は、各種センサ情報を受け取り、エンジン102と第1のモータジェネレータ105と第2のモータジェネレータ106とのトルク指令値を演算し、その指令値の信号をエンジンコントロールモジュール128と第1インバータ122と第2インバータ123とに送信する。そして、エンジンコントロールモジュール128と第1インバータ122と第2インバータ123とは、受信したその指令値に従ってエンジン102と第1のモータジェネレータ105と第2のモータジェネレータ106とをトルク制御する。
第1インバータ122と第2インバータ123とは、エンジントルク推定装置124の制御手段としてのハイブリッドコントロールユニット(図面上では「HCU」と記す)125が接続している。
また、第1インバータ122と第2インバータ123との各電源端子は、蓄電装置であるバッテリ126に接続している。このバッテリ126は、バッテリ126の状態を検出可能なバッテリコントロールモジュール(図面上では「BCM」と記す)127に接続している。このバッテリコントロールモジュール127は、第1インバータ122・第2インバータ123に接続し、制御信号によって第1インバータ122・第2インバータ123への電圧を制御する。
バッテリコントロールモジュール127は、ハイブリッドコントロールユニット125に接続している。
さらに、ハイブリッドコントロールユニット125には、エンジン102を制御するエンジンコントロールモジュール(図面上では「ECM」と記す)128が接続している。
ハイブリッドコントロールユニット125は、各種センサ情報を受け取り、エンジン102と第1のモータジェネレータ105と第2のモータジェネレータ106とのトルク指令値を演算し、その指令値の信号をエンジンコントロールモジュール128と第1インバータ122と第2インバータ123とに送信する。そして、エンジンコントロールモジュール128と第1インバータ122と第2インバータ123とは、受信したその指令値に従ってエンジン102と第1のモータジェネレータ105と第2のモータジェネレータ106とをトルク制御する。
図9に示すように、ハイブリッドコントロールユニット125は、第1のモータジェネレータ105の回転数であるMG1回転数及び第2のモータジェネレータ106の回転数であるMG2回転数を入力する差動回転数算出手段129と、この差動回転数算出手段129に接続して第1の遊星歯車機構103の損失割合を算出するPG1トルク損失割合算出手段130及び第2の遊星歯車機構104の損失割合を算出するPG2トルク損失割合算出手段131と、このPG1トルク損失割合算出手段130及びPG2トルク損失割合算出手段131に接続するとともに第1のモータジェネレータ105の発生トルクであるMG1トルク及び第2のモータジェネレータ106の発生トルクであるMG2トルクを入力して第1の遊星歯車機構103及び第2の遊星歯車機構104の損失補正トルクを算出するPG損失補正トルク算出手段132と、第1のモータジェネレータ105のMG1トルク及び第2のモータジェネレータ106のMG2トルクを入力してエンジントルク基本推定値を算出するエンジントルク基本推定値算出手段133と、PG損失補正トルク算出手段132及びエンジントルク基本推定値算出手段133に接続するエンジントルク推定値算出手段134とを備える。
差動回転数算出手段129は、第1のモータジェネレータ105のMG1回転数と第2のモータジェネレータ106のMG2回転数とからモータジェネレータの差動回転数(MG1回転数-MG2回転数)を算出する。
PG1トルク損失割合算出手段130は、差動回転数算出手段129からの差動回転数を入力して、図11に示すPG1トルク損失割合検索テーブルから第1の遊星歯車機構103のPG1トルク損失割合を算出する。なお、図11のPG1トルク損失割合検索テーブルにおいて、差動回転数が零(0)の場合は、PG1トルク損失割合が零(0)となる。
PG2トルク損失割合算出手段131は、差動回転数算出手段129からの差動回転数を入力して、図12に示すPG2トルク損失割合検索テーブルから第2の遊星歯車機構104のPG2トルク損失割合を算出する。なお、図12のPGトルク損失割合検索テーブルにおいて、差動回転数が零(0)の場合は、PG2トルク損失割合が零(0)となる。
PG損失補正トルク算出手段132は、本発明に係る損失補正トルク算出手段であって、PG1トルク損失割合算出手段130から得られるPG1トルク損失割合及びPG2トルク損失割合算出手段131から得られるPG2トルク損失割合、さらに、第1のモータジェネレータ105のMG1トルク及び第2のモータジェネレータ106のMG2トルクを入力して、PG損失補正トルクを算出する。
エンジントルク基本推定値算出手段133は、第1のモータジェネレータ105のMG1トルク及び第2のモータジェネレータ106のMG2トルクを入力して、エンジントルク基本推定値を算出する。
エンジントルク推定値算出手段134は、PG損失補正トルク算出手段132からのPG損失補正トルク及びエンジントルク基本推定値算出手段133からのエンジントルク基本推定値を入力して、PG損失補正トルクに基づいてエンジントルク基本推定値を補正してエンジントルク推定値を算出する。そして、エンジントルク推定値算出手段134は、この算出したエンジントルク推定値をエンジントルク信号としてエンジンコントロールモジュール128に出力する。
つまり、この実施例では、エンジントルク推定値を算出する際に、第1の遊星歯車機構103及び第2の遊星歯車機構104による遊星歯車機構の損失トルクを考慮した補正を行う。
差動回転数算出手段129は、第1のモータジェネレータ105のMG1回転数と第2のモータジェネレータ106のMG2回転数とからモータジェネレータの差動回転数(MG1回転数-MG2回転数)を算出する。
PG1トルク損失割合算出手段130は、差動回転数算出手段129からの差動回転数を入力して、図11に示すPG1トルク損失割合検索テーブルから第1の遊星歯車機構103のPG1トルク損失割合を算出する。なお、図11のPG1トルク損失割合検索テーブルにおいて、差動回転数が零(0)の場合は、PG1トルク損失割合が零(0)となる。
PG2トルク損失割合算出手段131は、差動回転数算出手段129からの差動回転数を入力して、図12に示すPG2トルク損失割合検索テーブルから第2の遊星歯車機構104のPG2トルク損失割合を算出する。なお、図12のPGトルク損失割合検索テーブルにおいて、差動回転数が零(0)の場合は、PG2トルク損失割合が零(0)となる。
PG損失補正トルク算出手段132は、本発明に係る損失補正トルク算出手段であって、PG1トルク損失割合算出手段130から得られるPG1トルク損失割合及びPG2トルク損失割合算出手段131から得られるPG2トルク損失割合、さらに、第1のモータジェネレータ105のMG1トルク及び第2のモータジェネレータ106のMG2トルクを入力して、PG損失補正トルクを算出する。
エンジントルク基本推定値算出手段133は、第1のモータジェネレータ105のMG1トルク及び第2のモータジェネレータ106のMG2トルクを入力して、エンジントルク基本推定値を算出する。
エンジントルク推定値算出手段134は、PG損失補正トルク算出手段132からのPG損失補正トルク及びエンジントルク基本推定値算出手段133からのエンジントルク基本推定値を入力して、PG損失補正トルクに基づいてエンジントルク基本推定値を補正してエンジントルク推定値を算出する。そして、エンジントルク推定値算出手段134は、この算出したエンジントルク推定値をエンジントルク信号としてエンジンコントロールモジュール128に出力する。
つまり、この実施例では、エンジントルク推定値を算出する際に、第1の遊星歯車機構103及び第2の遊星歯車機構104による遊星歯車機構の損失トルクを考慮した補正を行う。
次に、この実施例2に係るエンジントルク推定値を算出する方法について、図10のフローチャートに沿って説明する。
図10に示すように、ハイブリッドコントロールユニット125のプログラムがスタートすると(ステップB01)、先ず、各センサ情報信号の取り込みを行う(ステップB02)。
そして、第1のモータジェネレータ105のMG1回転数と第2のモータジェネレータ106のMG2回転数とに基づいて差動回転数(MG1回転数-MG2回転数)を算出する(ステップB03)。
その後、図11のPG1トルク損失割合検索テーブルから差動回転数に応じてPG1トルク損失割合を算出する(ステップB04)。このPG1トルク損失割合は、第1の遊星歯車機構103で失われるエンジン102の駆動力の推定値となるものである。このステップB04においては、第1のモータジェネレータ105のMG1回転数が第2のモータジェネレータ106のMG2回転数よりも大きい場合に、損失により第1のモータジェネレータ105の発電トルクは、損失の無い場合よりも小さくなる。その影響により、エンジントルク推定値は、実際のエンジントルクよりも小さくなる。そのため、駆動軸108のトルクを大きくなるように補正する必要がある。従って、図11のPG1トルク損失割合検索テーブルには、正の値を設定する。反対に、第2のモータジェネレータ106のMG2回転数が第1のモータジェネレータ105のMG1回転数よりも大きい場合には、図11のPG1トルク損失割合検索テーブルには、負の値を設定する。
また、図12のPG2トルク損失割合検索テーブルから差動回転数に応じてPG2トルク損失割合を算出する(ステップB05)。このPG2トルク損失割合は、第2の遊星歯車機構104で失われるエンジン2の駆動力の推定値となるものである。このステップB05においては、第1のモータジェネレータ105のMG1回転数が第2のモータジェネレータ106のMG2回転数よりも大きい場合に、損失により第2のモータジェネレータ106のMG2トルクは、損失の無い場合よりも小さいトルクでバランスする。その影響により、エンジントルク推定値は、実際のエンジントルクよりも小さくなる。そのため、駆動軸108のトルクを大きくなるように補正する必要がある。従って、図12のPG2トルク損失割合検索テーブルには、正の値を設定する。反対に、第2のモータジェネレータ106のMG2回転数が第1のモータジェネレータ105のMG1回転数よりも大きい場合には、図12のPG1トルク損失割合検索テーブルには、負の値を設定する。
そして、エンジントルク基本推定値を算出する(ステップB06)。このステップB06では、第1のモータジェネレータ105のMG1トルクと第1の遊星歯車機構103のギア比とから第1の遊星歯車機構103の損失が無い場合、及び第2のモータジェネレータ106のMG2トルクと第2の遊星歯車機構104のギア比とから第2の遊星歯車機構104の損失が無い場合におけるエンジントルク基本推定値を算出する。
このステップB06の処理で用いるエンジントルク基本推定値の式の導き方について、図14、図15の共線図より求める。
エンジントルクTe、第1のモータジェネレータ105のMG1トルクTmg1、第2のモータジェネレータ106のMG2トルクTmg2とし、駆動軸108の位置を軸に、TeとTmg1とTmg2とが釣り合っていることから、以下の式が成り立つ。
Te×1+Tmg1×(1+Zr1/Zs1)=Tmg2×(Zs2/Zr2)
Te=-(1+Zr1/Zs1)×Tmg1+(Zs2/Zr2)×Tmg2…(11)式
ここで、Zr1は第1の遊星歯車機構103の第1リングギア111の歯数、Zs1は第1の遊星歯車機構103の第1サンギア109の歯数、Zr2は第2の遊星歯車機構104の第2リングギア116の歯数、Zs2は第2の遊星歯車機構104の第2サンギア114の歯数である。
(11)式は、このステップB06の処理で用いるエンジントルク基本推定値の式である。
さらに、PG損失補正トルクを算出する(ステップB07)。このステップB07では、PGトルク1損失割合と、第1のモータジェネレータ105のMG1トルクの絶対値と、第1の遊星歯車機構103のギア比と、PGトルク2損失割合と、第2のモータジェネレータ106のMG2トルクの絶対値と、第2の遊星歯車機構104のギア比とから、PG損失補正トルクを算出する。
このステップB07の処理で用いる損失補正トルクの式の導き方について、図14、図15の共線図より求める。
駆動軸108の位置を軸に、エンジントルクTeとMG1トルクTmg1とMG2トルクTmg2とが釣り合っていることから、エンジントルクTeは、MG1による反力トルクとMG2による反力トルクとの和に等しい。ここで、MG2による反力トルクに相当するエンジントルクTeについて考えると、
1×Te=(Zs2/Zr2)×Tmg2
Te=(Zs2/Zr2)×Tmg2…(12)式
「MG1回転数>MG2回転数、且つTmg2<0」又は「MG1回転数<MG2回転数、且つTmg2>0」の場合は、
Te3=η2 ×(Zs2/Zr2)×Tmg2…(13)式
(12)式と(13)式との差は、伝達効率考慮の有無によるトルク差分になる。
(13)式-(12)式=(η2 -1)×(Zs2/Zr2)×Tmg2…(14)式
一方、「MG1回転数>MG2回転数、且つTmg2>0」又は「MG1回転数<MG2回転数、且つTmg2<0」の場合は、
Te4=1/η2 ×(Zs2/Zr2)×Tmg2…(15)式
(12)式と(15)式との差は、伝達効率考慮の有無によるトルク差分になる。
(15)式-(12)式=(1/η2 -1)×(Zs2/Zr2)×Tmg2…(16)式
上述のように、(1-η2 )=αとすると、(1-1/η2 )=-αとなる。
これにより、
MG1回転数>MG2回転数の場合のトルク差分は、(14)式より、
α×(Zs2/Zr2)×|Tmg2|…(16)
MG1回転数<MG2回転数の場合のトルク差分は、(15)式より、
-α×(Zs2/Zr2)×|Tmg2|…(17)式
そして、PG損失補正トルクは、(8)式および(9)式の和から求めることができる。
これにより、
MG1回転数>MG2回転数の場合のトルク差分は、(8)式と(16)式の和より、
α×(Zr/Zs)×|Tmg1|+α×(Zs2/Zr2)×|Tmg2|…(18)式
MG1回転数<MG2回転数の場合のトルク差分は、(9)式と(17)式の和より、
-α×(Zr/Zs)×|Tmg1|-α×(Zs2/Zr2)×|Tmg2|…(19)式
(18)式および(19)式は、このステップB07の処理で用いるPG損失補正トルクを算出する式である。
その後、エンジントルク推定値を算出する(ステップB08)。このステップB08では、エンジントルク基本推定値にPG損失補正トルクを加算補正して、エンジントルク推定値を算出する。このエンジントルク推定値を用いて、エンジントルクの指令値を補正する。
このステップB08で用いるエンジントルク推定値について説明する。
上記のステップB07及びステップB08で求めた値の和は、このステップB08で求めるエンジントルク推定値になる。
具体的には、以下の通りである。
MG1回転数>MG2回転数の場合は、(11)式と(18)式の和がエンジントルク推定値になる。
MG1回転数<MG2回転数の場合は、(11)式と(19)式の和がエンジントルク推定値になる。
そして、このプログラムをリターンする(ステップB09)。
図10に示すように、ハイブリッドコントロールユニット125のプログラムがスタートすると(ステップB01)、先ず、各センサ情報信号の取り込みを行う(ステップB02)。
そして、第1のモータジェネレータ105のMG1回転数と第2のモータジェネレータ106のMG2回転数とに基づいて差動回転数(MG1回転数-MG2回転数)を算出する(ステップB03)。
その後、図11のPG1トルク損失割合検索テーブルから差動回転数に応じてPG1トルク損失割合を算出する(ステップB04)。このPG1トルク損失割合は、第1の遊星歯車機構103で失われるエンジン102の駆動力の推定値となるものである。このステップB04においては、第1のモータジェネレータ105のMG1回転数が第2のモータジェネレータ106のMG2回転数よりも大きい場合に、損失により第1のモータジェネレータ105の発電トルクは、損失の無い場合よりも小さくなる。その影響により、エンジントルク推定値は、実際のエンジントルクよりも小さくなる。そのため、駆動軸108のトルクを大きくなるように補正する必要がある。従って、図11のPG1トルク損失割合検索テーブルには、正の値を設定する。反対に、第2のモータジェネレータ106のMG2回転数が第1のモータジェネレータ105のMG1回転数よりも大きい場合には、図11のPG1トルク損失割合検索テーブルには、負の値を設定する。
また、図12のPG2トルク損失割合検索テーブルから差動回転数に応じてPG2トルク損失割合を算出する(ステップB05)。このPG2トルク損失割合は、第2の遊星歯車機構104で失われるエンジン2の駆動力の推定値となるものである。このステップB05においては、第1のモータジェネレータ105のMG1回転数が第2のモータジェネレータ106のMG2回転数よりも大きい場合に、損失により第2のモータジェネレータ106のMG2トルクは、損失の無い場合よりも小さいトルクでバランスする。その影響により、エンジントルク推定値は、実際のエンジントルクよりも小さくなる。そのため、駆動軸108のトルクを大きくなるように補正する必要がある。従って、図12のPG2トルク損失割合検索テーブルには、正の値を設定する。反対に、第2のモータジェネレータ106のMG2回転数が第1のモータジェネレータ105のMG1回転数よりも大きい場合には、図12のPG1トルク損失割合検索テーブルには、負の値を設定する。
そして、エンジントルク基本推定値を算出する(ステップB06)。このステップB06では、第1のモータジェネレータ105のMG1トルクと第1の遊星歯車機構103のギア比とから第1の遊星歯車機構103の損失が無い場合、及び第2のモータジェネレータ106のMG2トルクと第2の遊星歯車機構104のギア比とから第2の遊星歯車機構104の損失が無い場合におけるエンジントルク基本推定値を算出する。
このステップB06の処理で用いるエンジントルク基本推定値の式の導き方について、図14、図15の共線図より求める。
エンジントルクTe、第1のモータジェネレータ105のMG1トルクTmg1、第2のモータジェネレータ106のMG2トルクTmg2とし、駆動軸108の位置を軸に、TeとTmg1とTmg2とが釣り合っていることから、以下の式が成り立つ。
Te×1+Tmg1×(1+Zr1/Zs1)=Tmg2×(Zs2/Zr2)
Te=-(1+Zr1/Zs1)×Tmg1+(Zs2/Zr2)×Tmg2…(11)式
ここで、Zr1は第1の遊星歯車機構103の第1リングギア111の歯数、Zs1は第1の遊星歯車機構103の第1サンギア109の歯数、Zr2は第2の遊星歯車機構104の第2リングギア116の歯数、Zs2は第2の遊星歯車機構104の第2サンギア114の歯数である。
(11)式は、このステップB06の処理で用いるエンジントルク基本推定値の式である。
さらに、PG損失補正トルクを算出する(ステップB07)。このステップB07では、PGトルク1損失割合と、第1のモータジェネレータ105のMG1トルクの絶対値と、第1の遊星歯車機構103のギア比と、PGトルク2損失割合と、第2のモータジェネレータ106のMG2トルクの絶対値と、第2の遊星歯車機構104のギア比とから、PG損失補正トルクを算出する。
このステップB07の処理で用いる損失補正トルクの式の導き方について、図14、図15の共線図より求める。
駆動軸108の位置を軸に、エンジントルクTeとMG1トルクTmg1とMG2トルクTmg2とが釣り合っていることから、エンジントルクTeは、MG1による反力トルクとMG2による反力トルクとの和に等しい。ここで、MG2による反力トルクに相当するエンジントルクTeについて考えると、
1×Te=(Zs2/Zr2)×Tmg2
Te=(Zs2/Zr2)×Tmg2…(12)式
「MG1回転数>MG2回転数、且つTmg2<0」又は「MG1回転数<MG2回転数、且つTmg2>0」の場合は、
Te3=η2 ×(Zs2/Zr2)×Tmg2…(13)式
(12)式と(13)式との差は、伝達効率考慮の有無によるトルク差分になる。
(13)式-(12)式=(η2 -1)×(Zs2/Zr2)×Tmg2…(14)式
一方、「MG1回転数>MG2回転数、且つTmg2>0」又は「MG1回転数<MG2回転数、且つTmg2<0」の場合は、
Te4=1/η2 ×(Zs2/Zr2)×Tmg2…(15)式
(12)式と(15)式との差は、伝達効率考慮の有無によるトルク差分になる。
(15)式-(12)式=(1/η2 -1)×(Zs2/Zr2)×Tmg2…(16)式
上述のように、(1-η2 )=αとすると、(1-1/η2 )=-αとなる。
これにより、
MG1回転数>MG2回転数の場合のトルク差分は、(14)式より、
α×(Zs2/Zr2)×|Tmg2|…(16)
MG1回転数<MG2回転数の場合のトルク差分は、(15)式より、
-α×(Zs2/Zr2)×|Tmg2|…(17)式
そして、PG損失補正トルクは、(8)式および(9)式の和から求めることができる。
これにより、
MG1回転数>MG2回転数の場合のトルク差分は、(8)式と(16)式の和より、
α×(Zr/Zs)×|Tmg1|+α×(Zs2/Zr2)×|Tmg2|…(18)式
MG1回転数<MG2回転数の場合のトルク差分は、(9)式と(17)式の和より、
-α×(Zr/Zs)×|Tmg1|-α×(Zs2/Zr2)×|Tmg2|…(19)式
(18)式および(19)式は、このステップB07の処理で用いるPG損失補正トルクを算出する式である。
その後、エンジントルク推定値を算出する(ステップB08)。このステップB08では、エンジントルク基本推定値にPG損失補正トルクを加算補正して、エンジントルク推定値を算出する。このエンジントルク推定値を用いて、エンジントルクの指令値を補正する。
このステップB08で用いるエンジントルク推定値について説明する。
上記のステップB07及びステップB08で求めた値の和は、このステップB08で求めるエンジントルク推定値になる。
具体的には、以下の通りである。
MG1回転数>MG2回転数の場合は、(11)式と(18)式の和がエンジントルク推定値になる。
MG1回転数<MG2回転数の場合は、(11)式と(19)式の和がエンジントルク推定値になる。
そして、このプログラムをリターンする(ステップB09)。
図13には、この実施例2におけるエンジン102の制御を行った場合のタイムチャートを示し、図14、図15の共線図では従来方法と比較して示す。
図13のタイムチャートは、エンジン回転数及びエンジントルクが一定の状態で駆動軸トルクが一定となるようにして、時間の経過に伴って車速が増加した場合の挙動を示したものである。
また、図14に示した共線図は、エンジン回転数とエンジントルクとを一定として比較的車速が低い場合を示し、図15に示した共線図は、エンジン回転数とエンジントルクとを一定として比較的車速が高い場合を示したものである。
これらを用いて、第1の遊星歯車機構103及び第2の遊星歯車機構104のPG損失トルクにより、エンジントルク推定値が実トルクに対してずれる理由を説明する。
第1のモータジェネレータ105のMG1回転数が第2のモータジェネレータ106のMG2回転数よりも大きい場合に、第1の遊星歯車機構103及び第2の遊星歯車機構104の損失トルクにより、第1のモータジェネレータ105は、損失トルクが無い場合よりも小さな発電トルクでエンジントルクと釣り合う。また、第2のモータジェネレータ106は、損失トルクが無い場合よりも小さなトルクでエンジントルクと釣り合う。従って、第1のモータジェネレータ105のMG1トルク及び第2のモータジェネレータ106のMG2トルクから計算したエンジントルク推定値は、実エンジントルクよりも小さな値として計算される。この実施例2の場合では、エンジントルクが大きくなるように補正され、実エンジントルクに近づけることができる。
また、第1のモータジェネレータ105のMG1回転数が第2のモータジェネレータ106のMG2回転数よりも小さい場合には、第1の遊星歯車機構103及び第2の遊星歯車機構104の損失トルクにより、第1のモータジェネレータ105は、損失トルクが無い場合よりも大きな発電トルクでエンジントルクと釣り合う。また、第2のモータジェネレータ106は、損失トルクが無い場合よりも小さなトルクでエンジントルクと釣り合う。従って、第1のモータジェネレータ105のMG1トルク及び第2のモータジェネレータ106のMG2トルクから計算したエンジントルク推定値は、実エンジントルクよりも大きな値として計算される。この実施例2の場合では、エンジントルクが小さくなるように補正され、実エンジントルクに近づけることができる。
図13のタイムチャートは、エンジン回転数及びエンジントルクが一定の状態で駆動軸トルクが一定となるようにして、時間の経過に伴って車速が増加した場合の挙動を示したものである。
また、図14に示した共線図は、エンジン回転数とエンジントルクとを一定として比較的車速が低い場合を示し、図15に示した共線図は、エンジン回転数とエンジントルクとを一定として比較的車速が高い場合を示したものである。
これらを用いて、第1の遊星歯車機構103及び第2の遊星歯車機構104のPG損失トルクにより、エンジントルク推定値が実トルクに対してずれる理由を説明する。
第1のモータジェネレータ105のMG1回転数が第2のモータジェネレータ106のMG2回転数よりも大きい場合に、第1の遊星歯車機構103及び第2の遊星歯車機構104の損失トルクにより、第1のモータジェネレータ105は、損失トルクが無い場合よりも小さな発電トルクでエンジントルクと釣り合う。また、第2のモータジェネレータ106は、損失トルクが無い場合よりも小さなトルクでエンジントルクと釣り合う。従って、第1のモータジェネレータ105のMG1トルク及び第2のモータジェネレータ106のMG2トルクから計算したエンジントルク推定値は、実エンジントルクよりも小さな値として計算される。この実施例2の場合では、エンジントルクが大きくなるように補正され、実エンジントルクに近づけることができる。
また、第1のモータジェネレータ105のMG1回転数が第2のモータジェネレータ106のMG2回転数よりも小さい場合には、第1の遊星歯車機構103及び第2の遊星歯車機構104の損失トルクにより、第1のモータジェネレータ105は、損失トルクが無い場合よりも大きな発電トルクでエンジントルクと釣り合う。また、第2のモータジェネレータ106は、損失トルクが無い場合よりも小さなトルクでエンジントルクと釣り合う。従って、第1のモータジェネレータ105のMG1トルク及び第2のモータジェネレータ106のMG2トルクから計算したエンジントルク推定値は、実エンジントルクよりも大きな値として計算される。この実施例2の場合では、エンジントルクが小さくなるように補正され、実エンジントルクに近づけることができる。
この結果、この実施例2の4軸式の動力入出力装置においても、上記の実施例1と同様に、第1のモータジェネレータ105と第2のモータジェネレータ106との差動回転数からエンジントルク基本推定値を補正し、第1の遊星歯車機構103及び第2の遊星歯車機構104による遊星歯車機構による損失トルク分を考慮することで、遊星歯車機構のPG損失トルクによるエンジントルクの推定値の精度悪化を抑制してエンジントルク推定値を精度よく算出し、このエンジントルク推定値を用いて、エンジントルクの指令値を補正してエンジン102を適正に制御することができる。
この発明に係るエンジントルク推定装置を、ハイブリッド車両に限らず、電気自動車等の他の電動車両に適用可能である。
1 車両(ハイブリッド車両)
2 エンジン(E/G)
3 遊星歯車機構(PG)
4 第1モータジェネレータ(MG1)
5 第2モータジェネレータ(MG2)
7 駆動軸(OUT)
12 クランクシャフト
19 エンジントルク推定装置
20 ハイブリッドコントロールユニット(制御手段)
24 差動回転数算出手段
25 PGトルク損失割合算出手段
26 PG損失補正トルク算出手段(損失補正トルク算出手段)
27 エンジントルク基本推定値算出手段
28 エンジントルク推定値算出手段
2 エンジン(E/G)
3 遊星歯車機構(PG)
4 第1モータジェネレータ(MG1)
5 第2モータジェネレータ(MG2)
7 駆動軸(OUT)
12 クランクシャフト
19 エンジントルク推定装置
20 ハイブリッドコントロールユニット(制御手段)
24 差動回転数算出手段
25 PGトルク損失割合算出手段
26 PG損失補正トルク算出手段(損失補正トルク算出手段)
27 エンジントルク基本推定値算出手段
28 エンジントルク推定値算出手段
Claims (1)
- 駆動力を出力するエンジンと、電力を用いて駆動するモータジェネレータと、前記エンジンと前記モータジェネレータとを接続する遊星歯車機構と、前記モータジェネレータの発生トルクに基づいて前記エンジンのエンジントルク推定値を算出するエンジントルク推定値算出手段を有する制御手段とを備えたハイブリッド車両のエンジントルク補正装置において、前記モータジェネレータは少なくとも2つ存在し、前記制御手段は、前記モータジェネレータの差動回転数から前記遊星歯車機構の損失補正トルクを算出する損失補正トルク算出手段を備え、前記損失補正トルク算出手段により算出された損失補正トルクに基づいてエンジントルク基本推定値を補正して前記エンジンのエンジントルク推定値を算出することを特徴とするハイブリッド車両のエンジントルク推定装置。
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