JP2008143468A - Vehicle and control method thereof - Google Patents
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Abstract
【課題】遊星歯車機構にエンジンと第1モータと駆動輪に連結された駆動軸とを接続すると共に駆動軸に第2モータを接続した車両において、停車中にエンジンをモータリングする際に、第2モータによる電力消費を抑制しつつ車両にショックや揺れが生じるのを抑制する。
【解決手段】停車中にエンジンをモータリングして始動する際には、エンジンのいずれかの気筒が上死点を超えるまではモータリングを開始する際のエンジンのクランク角に基づいて補正トルクTαを設定し(S150,S160)、いずれかの気筒が上死点を超えた後は所定トルクT1を補正トルクTαとして設定し(S150,S170)、設定した補正トルクTαを用いて回転制限制御用トルクTm2を設定し(S180)、設定した回転制限制御用トルクTm2が大きいほど大きな電流を第2モータに通電させて第2モータのステータに固定磁界を形成させ、駆動軸の回転を制限する。
【選択図】図3In a vehicle in which an engine, a first motor, and a drive shaft connected to a drive wheel are connected to a planetary gear mechanism and a second motor is connected to the drive shaft, when the engine is motored while the vehicle is stopped, It suppresses the occurrence of shock and shaking in the vehicle while suppressing power consumption by the two motors.
When a motor is started by motoring while the vehicle is stopped, a correction torque Tα is based on the crank angle of the engine when starting motoring until any cylinder of the engine exceeds top dead center. (S150, S160), and after any cylinder exceeds the top dead center, the predetermined torque T1 is set as the correction torque Tα (S150, S170), and the rotation correction control is performed using the set correction torque Tα. The torque Tm2 is set (S180), and the larger the set rotation limit control torque Tm2, the larger current is applied to the second motor to form a fixed magnetic field in the stator of the second motor, thereby limiting the rotation of the drive shaft.
[Selection] Figure 3
Description
本発明は、車両およびその制御方法に関する。 The present invention relates to a vehicle and a control method thereof.
従来、この種の車両としては、エンジンと、エンジンにキャリアが接続された遊星歯車機構と、遊星歯車機構のサンギヤに接続された第1モータと、遊星歯車機構のリングギヤと駆動輪とに連結されたリングギヤ軸にロータが接続された第2モータと、を備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この車両では、停車時にエンジンの始動が要求されたときに、第2モータのロータの回転位置に基づいてロック位置(例えば、6カ所から1つを選択)を設定し、三相コイルのうち設定したロック位置に対応する二相に直流を通電させることによって第2モータのステータに固定磁界を形成させてリングギヤ軸をロックさせ、ロックさせた後に第1モータによりエンジンをモータリングして始動させることにより、エンジンを始動させる際に車両にショックや揺れが生じるのを抑制している。
上述の車両では、停車中にエンジンをモータリングして始動させる際に、第2モータのステータに固定磁界を形成させてリングギヤ軸をロックさせることにより、車両にショックや揺れが生じるのを抑制することができるものの、リングギヤ軸をロックさせるのに必要以上の電流を第2モータに通電させている可能性がある。リングギヤ軸をロックさせる際には、車両にショックや揺れが生じるのを抑制できる範囲でできるだけエネルギ効率の向上を図ることが望まれる。 In the above-described vehicle, when the engine is motored while the vehicle is stopped, a fixed magnetic field is formed on the stator of the second motor to lock the ring gear shaft, thereby preventing the vehicle from being shocked or shaken. However, there is a possibility that a current more than necessary to lock the ring gear shaft is applied to the second motor. When locking the ring gear shaft, it is desired to improve the energy efficiency as much as possible within a range that can suppress the occurrence of shock and vibration in the vehicle.
本発明の車両およびその制御方法は、停車中に内燃機関をモータリングして始動させる際に駆動軸の回転を制限するものにおいて、駆動軸の回転を制限する際の電力消費を抑制することを目的の一つとする。また、本発明の車両やその制御方法は、停車中に内燃機関をモータリング始動させる際に車両に揺れやショックを生じるのを抑制することを目的の一つとする。 The vehicle and its control method of the present invention limit the rotation of the drive shaft when the internal combustion engine is motored and started while the vehicle is stopped, and suppress the power consumption when limiting the rotation of the drive shaft. One of the purposes. Another object of the vehicle and the control method thereof according to the present invention is to prevent the vehicle from being shaken or shocked when the internal combustion engine is motored and started while the vehicle is stopped.
本発明の車両およびその制御方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。 The vehicle and the control method thereof according to the present invention employ the following means in order to achieve at least a part of the above-described object.
本発明の第1の車両は、
内燃機関と、
前記内燃機関の出力軸と駆動輪に連結された駆動軸とに接続され、前記駆動軸への駆動力の出力を伴って前記内燃機関をモータリング可能なモータリング手段と、
前記駆動軸に回転子が接続され、固定子の回転磁界により該回転子を回転駆動させて該駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記モータリング手段および前記電動機と電力をやりとり可能な蓄電手段と、
前記内燃機関の出力軸の回転位置を検出する回転位置検出手段と、
停車中に前記モータリング手段により前記内燃機関をモータリングして始動させる際、前記モータリング手段から出力される駆動力と前記検出された回転位置とに基づいて回転制限駆動力範囲を設定すると共に前記駆動軸に作用する該設定した回転制限駆動力範囲内の駆動力に対して該駆動軸の回転を制限できる程度をもって前記固定子の磁界の向きが固定されるよう前記電動機を制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
The first vehicle of the present invention is
An internal combustion engine;
Motoring means connected to an output shaft of the internal combustion engine and a drive shaft coupled to a drive wheel and capable of motoring the internal combustion engine with an output of a driving force to the drive shaft;
An electric motor connected to the drive shaft and capable of rotating and driving the rotor by a rotating magnetic field of a stator to input / output power to the drive shaft;
Power storage means capable of exchanging electric power with the motoring means and the motor;
Rotational position detecting means for detecting the rotational position of the output shaft of the internal combustion engine;
When the internal combustion engine is motored and started by the motoring means while the vehicle is stopped, a rotation limiting driving force range is set based on the driving force output from the motoring means and the detected rotational position. Control means for controlling the electric motor so that the direction of the magnetic field of the stator is fixed to the extent that the rotation of the drive shaft can be restricted with respect to the drive force within the set rotation limit drive force range acting on the drive shaft. When,
It is a summary to provide.
本発明の車両では、停車中にモータリング手段により内燃機関をモータリングして始動させる際には、モータリング手段から出力される駆動力と内燃機関の出力軸の回転位置とに基づいて回転制限駆動力範囲を設定すると共に駆動軸に作用する回転制限駆動力範囲内の駆動力に対して駆動軸の回転を制限できる程度をもって固定子の磁界の向きが固定されるよう電動機を制御する。即ち、モータリング手段から出力される駆動力と内燃機関の出力軸の回転位置とに基づく回転制限駆動力範囲を用いて固定子の磁界の向きを固定するのである。したがって、回転制限駆動力範囲が広いほど、即ち、より大きな駆動力に対して駆動軸の回転を制限できるようにするほど電動機に通電させる電流が大きくなる車両では、回転位置を用いてより適正な回転制限駆動力範囲を設定すれば、回転位置を考慮しないものに比して電動機による電力消費を抑制しつつ車両にショックや揺れを生じるのを抑制することができる。 In the vehicle of the present invention, when the internal combustion engine is motored and started by the motoring means while the vehicle is stopped, the rotation is limited based on the driving force output from the motoring means and the rotational position of the output shaft of the internal combustion engine. The electric motor is controlled so that the direction of the magnetic field of the stator is fixed to such an extent that the driving force range is set and the rotation of the driving shaft can be limited with respect to the driving force within the rotation limiting driving force range acting on the driving shaft. That is, the direction of the magnetic field of the stator is fixed using a rotation limiting driving force range based on the driving force output from the motoring means and the rotational position of the output shaft of the internal combustion engine. Therefore, in a vehicle in which the current to be supplied to the electric motor becomes larger as the rotation limiting driving force range is wider, that is, the rotation of the driving shaft can be restricted with respect to a larger driving force, the rotation position is more appropriate. If the rotation limiting driving force range is set, it is possible to suppress shocks and vibrations in the vehicle while suppressing power consumption by the electric motor as compared with the case where the rotational position is not taken into consideration.
こうした本発明の車両において、前記制御手段は、前記モータリング手段から出力される駆動力に基づく基本回転制限駆動力範囲に対して前記検出された回転位置に基づいて補正した範囲を前記回転制限駆動力範囲として設定する手段であるものとすることもできる。 In such a vehicle according to the present invention, the control means drives the rotation limited drive to a range corrected based on the detected rotational position with respect to the basic rotation limited drive force range based on the drive force output from the motoring means. It can also be a means for setting as a force range.
また、前記制御手段は、前記基本回転制限駆動力範囲に対して前記内燃機関のモータリングを開始する際の前記検出された回転位置である開始時回転位置に基づいて補正した範囲を前記回転制限駆動力範囲として設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、開始時回転位置に応じて許容駆動力範囲を設定することができる。 Further, the control means sets a range corrected based on a starting rotation position that is the detected rotation position when starting motoring of the internal combustion engine with respect to the basic rotation limiting driving force range as the rotation limiting. It may be a means for setting as a driving force range. In this way, the allowable driving force range can be set according to the starting rotational position.
この基本回転制限駆動力範囲に対して開始時回転位置に基づいて補正した範囲を回転制限駆動力範囲として用いる態様の本発明の車両において、前記制御手段は、前記内燃機関のモータリングを開始してから所定の条件が成立するまでは、該所定の条件が成立した後の程度以下の程度をもって前記基本回転制限駆動力範囲を補正した範囲を前記回転制限駆動力範囲として設定する手段であるものとすることもできる。この場合、前記制御手段は、前記所定の条件が成立するまでは、前記開始時回転位置が前記内燃機関のモータリングを開始してから最初に上死点を超える気筒に対して該上死点に近い位置であるほど小さい程度をもって前記基本回転制限駆動力範囲を補正した範囲を前記回転制限駆動力範囲として設定する手段であるものとすることもできる。これは、内燃機関のモータリングを開始してから少なくともいずれかの気筒が上死点を超えるまでは、通常、モータリングを開始してから最初に上死点を超える気筒がモータリング開始時に上死点に近いほど駆動軸に作用する駆動力の変動は小さくなることに基づく。また、前記内燃機関は複数の気筒を有するものであり、前記所定の条件は前記内燃機関のいずれかの気筒が上死点を超える条件であるものとすることもできる。ここで、内燃機関のいずれかの気筒が上死点を超えたか否かは、例えば、回転位置検出手段により検出された回転位置に基づいて判定することができる。さらに、前記所定の条件は、前記内燃機関のモータリングを開始してから所定時間が経過する条件であるものとすることもできる。 In the vehicle of the present invention in which the range corrected based on the starting rotational position with respect to the basic rotation limit driving force range is used as the rotation limit driving force range, the control means starts motoring of the internal combustion engine. Until the predetermined condition is satisfied until the predetermined condition is satisfied, and is a means for setting, as the rotation limited drive force range, a range in which the basic rotation limit drive force range is corrected to the extent that the predetermined condition is satisfied or less. It can also be. In this case, until the predetermined condition is satisfied, the control means applies the top dead center to the cylinder whose rotational position at the start first exceeds the top dead center after starting the motoring of the internal combustion engine. It is also possible to set a range in which the basic rotation limit driving force range is corrected with a smaller degree as the position is closer to the rotation limit driving force range. This is because, after starting motoring of an internal combustion engine, until at least one of the cylinders exceeds the top dead center, the cylinder that first exceeds the top dead center after starting the motoring is usually This is based on the fact that the fluctuation of the driving force acting on the drive shaft becomes smaller as the dead point is closer. The internal combustion engine may have a plurality of cylinders, and the predetermined condition may be a condition in which any cylinder of the internal combustion engine exceeds top dead center. Here, whether or not any cylinder of the internal combustion engine has exceeded the top dead center can be determined based on, for example, the rotational position detected by the rotational position detecting means. Furthermore, the predetermined condition may be a condition in which a predetermined time elapses after starting the motoring of the internal combustion engine.
本発明の第1または第2の車両において、前記電動機の回転子の回転位置を検出する回転位置検出手段と、前記検出された回転位置に基づいて制御用電気角を設定する制御用電気角設定手段と、を備え、前記電動機は、3相交流電動機であり、前記制御手段は、前記設定された制御用電気角を用いて前記電動機の各相に通電される電流を3相−2相変換してd軸およびq軸の電流を計算し、前記設定した回転制限駆動力範囲に基づいて前記制御用電気角におけるd軸の目標電流を設定すると共に該制御用電気角におけるq軸の目標電流に値0を設定し、該設定したd軸およびq軸の目標電流と該計算したd軸およびq軸の電流とに基づいて前記電動機を制御する手段であるものとすることもできる。 In the first or second vehicle of the present invention, the rotational position detecting means for detecting the rotational position of the rotor of the electric motor, and the control electrical angle setting for setting the control electrical angle based on the detected rotational position And the motor is a three-phase AC motor, and the control means converts a current passed through each phase of the motor using the set control electrical angle into a three-phase to two-phase converter. Then, the d-axis and q-axis currents are calculated, the d-axis target current in the control electrical angle is set based on the set rotation-limited driving force range, and the q-axis target current in the control electrical angle It is also possible to set the value to 0 and to control the motor based on the set d-axis and q-axis target currents and the calculated d-axis and q-axis currents.
また、本発明の第1または第2の車両において、前記モータリング手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との3軸に接続され該3軸のうちのいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、前記回転軸に動力を入出力可能な発電機と、を備える手段であるものとすることもできる。 In the first or second vehicle of the present invention, the motoring means is connected to three axes of the output shaft, the drive shaft, and the rotary shaft of the internal combustion engine, and any two of the three shafts. And a three-axis power input / output means for inputting / outputting power to the remaining shaft based on the power input / output to / from the power generator, and a generator capable of inputting / outputting power to / from the rotating shaft. You can also.
本発明の車両の制御方法であって、
内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と駆動輪に連結された駆動軸とに接続され前記駆動軸への駆動力の出力を伴って前記内燃機関をモータリング可能なモータリング手段と、前記駆動軸に回転子が接続され、固定子の回転磁界により該回転子を回転駆動させて該駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記モータリング手段および前記電動機と電力をやりとり可能な蓄電手段と、を備える車両の制御方法であって、
停車中に前記モータリング手段により前記内燃機関をモータリングして始動させる際、前記モータリング手段から出力される駆動力と前記内燃機関の出力軸の回転位置とに基づいて回転制限駆動力範囲を設定すると共に前記駆動軸に作用する該設定した回転制限駆動力範囲内の駆動力に対して該駆動軸の回転を制限できる程度をもって前記固定子の磁界の向きが固定されるよう前記電動機を制御する、
ことを要旨とする。
A vehicle control method according to the present invention,
An internal combustion engine, motoring means connected to an output shaft of the internal combustion engine and a drive shaft coupled to a drive wheel and capable of motoring the internal combustion engine with an output of a driving force to the drive shaft, and the drive An electric motor having a rotor connected to the shaft and capable of rotating and driving the rotor by a rotating magnetic field of the stator to input and output power to the drive shaft, and the motoring means and an electric storage means capable of exchanging electric power with the electric motor A vehicle control method comprising:
When the internal combustion engine is motored and started by the motoring means while the vehicle is stopped, a rotation limiting driving force range is set based on the driving force output from the motoring means and the rotational position of the output shaft of the internal combustion engine. The electric motor is controlled so that the direction of the magnetic field of the stator is fixed to the extent that the rotation of the drive shaft can be restricted with respect to the drive force within the set rotation restriction drive force range that acts on the drive shaft. To
This is the gist.
本発明の車両の制御方法では、停車中にモータリング手段により内燃機関をモータリングして始動させる際には、モータリング手段から出力される駆動力と内燃機関の出力軸の回転位置とに基づいて回転制限駆動力範囲を設定すると共に駆動軸に作用する回転制限駆動力範囲内の駆動力に対して駆動軸の回転を制限できる程度をもって固定子の磁界の向きが固定されるよう電動機を制御する。即ち、モータリング手段から出力される駆動力と内燃機関の出力軸の回転位置とに基づく回転制限駆動力範囲を用いて固定子の磁界の向きを固定するのである。したがって、回転制限駆動力範囲が広いほど、即ち、より大きな駆動力に対して駆動軸の回転を制限できるようにするほど電動機に通電させる電流が大きくなる車両では、回転位置を用いてより適正な回転制限駆動力範囲を設定すれば、回転位置を考慮しないものに比して電動機による電力消費を抑制しつつ車両にショックや揺れを生じるのを抑制することができる。 In the vehicle control method of the present invention, when the internal combustion engine is motored and started by the motoring means while the vehicle is stopped, based on the driving force output from the motoring means and the rotational position of the output shaft of the internal combustion engine. The motor is controlled so that the direction of the magnetic field of the stator is fixed to the extent that the rotation of the drive shaft can be limited with respect to the drive force within the rotation limit drive force range acting on the drive shaft. To do. That is, the direction of the magnetic field of the stator is fixed using a rotation limiting driving force range based on the driving force output from the motoring means and the rotational position of the output shaft of the internal combustion engine. Therefore, in a vehicle in which the current to be supplied to the electric motor becomes larger as the rotation limiting driving force range is wider, that is, the rotation of the driving shaft can be restricted with respect to a larger driving force, the rotation position is more appropriate. If the rotation limiting driving force range is set, it is possible to suppress shocks and vibrations in the vehicle while suppressing power consumption by the electric motor as compared with the case where the rotational position is not taken into consideration.
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described using examples.
図1は、本発明の一実施例であるハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車20は、図示するように、エンジン22と、エンジン22の出力軸としてのクランクシャフト26にダンパ28を介して接続された3軸式の動力分配統合機構30と、動力分配統合機構30に接続された発電可能なモータMG1と、動力分配統合機構30に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに接続されたモータMG2と、車両全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット70とを備える。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of a
エンジン22は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する複数気筒(例えば、4気筒)の内燃機関であり、エンジン用電子制御ユニット(以下、エンジンECUという)24により燃料噴射制御や点火制御,吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンECU24には、クランクシャフト26の回転位置(クランク角CA)を検出するクランクポジションセンサ23からのクランクシャフト26のクランクポジション(クランク角CA)などエンジン22の運転状態を検出する各種センサからの信号が図示しない入力ポートを介して入力されている。エンジンECU24は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によりエンジン22を運転制御すると共に必要に応じてエンジン22の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。
The
動力分配統合機構30は、外歯歯車のサンギヤ31と、このサンギヤ31と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ32と、サンギヤ31に噛合すると共にリングギヤ32に噛合する複数のピニオンギヤ33と、複数のピニオンギヤ33を自転かつ公転自在に保持するキャリア34とを備え、サンギヤ31とリングギヤ32とキャリア34とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構30は、キャリア34にはエンジン22のクランクシャフト26が、サンギヤ31にはモータMG1が、リングギヤ32にはリングギヤ軸32aを介してモータMG2がそれぞれ連結されており、モータMG1が発電機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力をサンギヤ31側とリングギヤ32側にそのギヤ比に応じて分配し、モータMG1が電動機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力とサンギヤ31から入力されるモータMG1からの動力を統合してリングギヤ32側に出力する。リングギヤ32に出力された動力は、リングギヤ軸32aからギヤ機構60およびデファレンシャルギヤ62を介して、最終的には車両の駆動輪63a,63bに出力される。
The power distribution and
ギヤ機構60には、ファイナルギヤ60aに取り付けられたパーキングギヤ92と、パーキングギヤ92と噛み合ってその回転駆動を停止した状態でロックするパーキングロックポール94と、からなるパーキングロック機構90が取り付けられている。パーキングロックポール94は、他のポジションから駐車ポジション(Pポジション)への操作信号または駐車ポジションから他のポジションへの操作信号を入力したハイブリッド用電子制御ユニット70により図示しないアクチュエータが駆動制御されることによって作動し、パーキングギヤ92との噛合およびその解除によりパーキングロックおよびその解除を行なう。ファイナルギヤ60aは機械的に駆動輪63a,63bに接続されているから、パーキングロック機構90は間接的に駆動輪63a,63bをロックしていることになる。
The
図2は、モータMG1,MG2を中心とした電気駆動系の構成の概略を示す構成図である。モータMG1,MG2は、図1および図2に示すように、いずれも永久磁石が貼り付けられたロータ45a,46aと三相コイルが巻回されたステータ45b,46bとを有し、発電機として駆動できると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ41,42を介してバッテリ50と電力のやりとりを行なう。インバータ41,42は、いずれも6個のトランジスタT1〜T6,T7〜T12とトランジスタT1〜T6,T7〜T12に逆並列接続された6個のダイオードD1〜D6,D7〜D12とにより構成されている。各6個のトランジスタT1〜T6,T7〜T12は、バッテリ50の正極が接続された正極母線とバッテリ50の負極が接続された負極母線とに対してソース側とシンク側とになるよう2個ずつペアで配置され、その接続点にモータMG1,MG2の三相コイル(U相,V相,W相)の各々が接続されている。したがって、対をなすトランジスタT1〜T6,T7〜T12のオン時間の割合を調節することにより三相コイルに回転磁界を形成でき、モータMG1,MG2を回転駆動することができる。インバータ41,42とバッテリ50とを接続する電力ライン54は、各インバータ41,42が共用する正極母線および負極母線から構成されており、モータMG1,MG2のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ50は、モータMG1,MG2のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータMG1,MG2により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ50は充放電されない。モータMG1,MG2は、いずれもモータ用電子制御ユニット(以下、モータECUという)40により駆動制御されている。モータECU40は、CPU40aを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU40aの他に処理プログラムを記憶するROM40bと、データを一時的に記憶するRAM40cと、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。モータECU40には、モータMG1,MG2を駆動制御するために必要な信号、例えばモータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ43,44からのモータMG1,MG2のロータ45a,46aの回転位置θm1,θm2や、モータMG1,MG2の三相コイルのU相,V相に流れる相電流を検出する電流センサ45U,45V,46U,46Vからの相電流Iu1,Iv1,Iu2,Iv2などが入力されており、モータECU40からは、インバータ41,42のトランジスタT1〜T6,T7〜T12へのスイッチング制御信号が出力されている。モータECU40は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によってモータMG1,MG2を駆動制御すると共に必要に応じてモータMG1,MG2の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。
FIG. 2 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of the electric drive system centered on the motors MG1 and MG2. As shown in FIGS. 1 and 2, each of the motors MG1 and MG2 has
バッテリ50は、バッテリ用電子制御ユニット(以下、バッテリECUという)52によって管理されている。バッテリECU52には、バッテリ50を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ50の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧,バッテリ50の出力端子に接続された電力ライン54に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流,バッテリ50に取り付けられた温度センサ51からの電池温度Tbなどが入力されており、必要に応じてバッテリ50の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。なお、バッテリECU52では、バッテリ50を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量(SOC)も演算している。
The
ハイブリッド用電子制御ユニット70は、CPU72を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU72の他に処理プログラムを記憶するROM74と、データを一時的に記憶するRAM76と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット70には、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号,シフトレバー81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP,アクセルペダル83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Acc,ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBP,車速センサ88からの車速Vなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット70からは、パーキングロック機構90の図示しないアクチュエータへの駆動信号などが出力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット70は、前述したように、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と通信ポートを介して接続されており、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。なお、実施例の電気自動車20では、シフトポジションセンサ82により検出するシフトレバー81のポジションとしては、駐車ポジション(Pポジション)や中立ポジション(Nポジション),ドライブポジション(Dポジション),リバースポジション(Rポジション)などがある。
The hybrid
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20は、運転者によるアクセルペダル83の踏み込み量に対応するアクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるように、エンジン22とモータMG1とモータMG2とが運転制御される。エンジン22とモータMG1とモータMG2の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にエンジン22から出力される動力のすべてが動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによってトルク変換されてリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ50の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にバッテリ50の充放電を伴ってエンジン22から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御する充放電運転モード、エンジン22の運転を停止してモータMG2からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸32aに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。
The
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20の動作、特にシフトポジションSPが駐車ポジションの状態でエンジン22を始動させる際の動作について説明する。図3は、ハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される駐車ポジション時始動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、シフトポジションSPが駐車ポジションの状態でエンジン22の始動指示がなされたときに実行される。
Next, the operation of the
駐車ポジション時始動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット70のCPU72は、まず、クランク角CAやエンジン22の回転数Ne,モータリング経過時間tを入力する(ステップS100)。ここで、クランク角CAは、クランクシャフト26に取り付けられたクランクポジションセンサ23により検出されたものをエンジンECU24から通信により入力するものとした。また、エンジン22の回転数Neは、クランクポジションセンサ23により検出されたクランク角CAに基づいて図示しない回転数算出ルーチンにより計算されたものをエンジンECU24から通信により入力するものとした。さらに、モータリング経過時間tは、停止状態のエンジン22のモータリングが開始されてからの時間として図示しないタイマにより計測された時間を入力するものとした。
When the parking position start control routine is executed, the
続いて、フラグFの値を調べ(ステップS110)、フラグFが値0のときには、クランク角CAを初期クランク角CAsetとして設定すると共に(ステップS120)、フラグFに値1を設定して(ステップS130)、ステップS140の処理に進む。一方、フラグFが値1のときには、ステップS120,S130の処理を行なわずにステップS140の処理に進む。ここで、フラグFは、初期値として値0が設定されると共に初期クランク角CAsetが設定されたときに値1が設定されるフラグである。したがって、ステップS110〜S130の処理は、このルーチンが実行されてから初回に実行されるとき、即ち、エンジン22のモータリングを開始するときのクランク角CAを初期クランク角CAsetとして設定する処理となる。
Subsequently, the value of the flag F is checked (step S110). When the flag F is 0, the crank angle CA is set as the initial crank angle CAset (step S120), and the flag F is set to 1 (step S120). S130), the process proceeds to step S140. On the other hand, when the flag F is 1, the process proceeds to step S140 without performing steps S120 and S130. Here, the flag F is a flag in which a
そして、エンジン22の回転数Neやモータリング経過時間tを用いてモータMG1のトルク指令Tm1*を設定する(ステップS140)。モータMG1のトルク指令Tm1*は、実施例では、エンジン22の回転数Neやモータリング経過時間tとモータMG1のトルク指令Tm1*との関係を予め定めてトルク指令設定用マップとして記憶しておき、エンジン22の回転数Neやモータリング経過時間tが与えられると記憶したマップから対応するトルク指令Tm1*を導出して設定するものとした。トルク指令設定用マップの一例を図4に示す。図4のトルク指令設定用マップでは、図示するように、エンジン22の始動指示がなされた時刻t1の直後からレート処理を用いて迅速に比較的大きなトルクをトルク指令Tm1*に設定してエンジン22の回転数Neを迅速に増加させる。続いて、エンジン22の回転数Neが共振回転数帯を通過したか共振回転数帯を通過するのに必要な時間以降の時刻t2に、エンジン22を安定して所定回転数Nref以上でモータリングすることができるトルクをトルク指令Tm1*に設定し、電力消費や駆動軸としてのリングギヤ軸32aにおける反力を小さくする。ここで、所定回転数Nrefは、燃料噴射制御や点火制御を開始する回転数であり、実施例では、共振回転数帯より余裕をもって大きな回転数を設定するものとした。そして、エンジン22の回転数Neが所定回転数Nrefに至った時刻t3からレート処理を用いて迅速にトルク指令Tm1*を値0とし、エンジン22の完爆が判定された時刻t4に終了する。このようにエンジン22の始動指示がなされた直後に大きなトルクをモータMG1のトルク指令Tm1*に設定してエンジン22をモータリングすることにより、迅速にエンジン22を所定回転数Nref以上に回転させて始動させることができる。
Then, a torque command Tm1 * of the motor MG1 is set using the rotation speed Ne of the
次に、エンジン22のモータリングが開始されてからエンジン22のいずれかの気筒が上死点を超えたか否かを判定する(ステップS150)。この判定は、例えば、モータリング経過時間tがエンジン22をモータリングする際にエンジン22のいずれかの気筒が上死点を超えるのに要する時間(以下、超上死点時間TTDCという)を超えたか否かを判定することにより行なったり、クランク角CAを調べることにより行なったりすることができる。前者の場合、超上死点時間TTDCは、初期クランク角CAsetと超上死点時間TTDCとの関係を予め実験などにより定めておき、初期クランク角CAsetが与えられると記憶した超上死点時間TTDCを導出して用いることができる。この場合、超上死点時間TTDCは、初期クランク角CAsetがエンジン22のモータリングを開始してから最初に上死点を超える気筒(以下、この気筒を1番気筒という)における上死点に近いほど短くなる傾向に設定される。
Next, it is determined whether any cylinder of the
ステップS150で未だエンジン22のいずれの気筒も上死点を超えていないと判定されたときには、初期クランク角CAsetに基づいて正の補正トルクTαを設定し(ステップS160)、いずれかの気筒が上死点を超えたと判定されときには正の所定トルクT1を補正トルクTαとして設定する(ステップS170)。ここで、所定トルクT1は、初期クランク角CAsetに拘わらず略同一のトルク変動がリングギヤ軸32aに作用するときのリングギヤ軸32aに作用するトルク変動の振幅やそれよりも若干大きい値などを用いることができ、予め実験などにより定めることができる。また、エンジン22のいずれの気筒も上死点を超えていないときの補正トルクTαは、実施例では、初期クランク角CAsetと補正トルクTαとの関係を予め実験などにより定めて補正トルク設定用マップとして記憶しておき、初期クランク角CAsetが与えられると記憶したマップから対応する補正トルクTαを導出して設定するものとした。補正トルク設定用マップの一例を図5に示す。図5の例では、4気筒のエンジン22を用いた場合を考えている。図中、「TDC」や「BDC」は、1番気筒における上死点や下死点を示す。補正トルクTαは、図示するように、初期クランク角CAsetが1番気筒における上死点に近いほど即ち下死点側から上死点側に向かうほど値T1から値0やそれよりも若干大きい値に向けて小さくなる傾向に設定するものとした。これは、以下の理由に基づく。エンジン22をモータリングする際にエンジン22のフリクションによってリングギヤ軸32aに作用するトルク変動の様子の一例を図6に示す。図中、○印は初期クランク角CAsetを示す。図中、実線は初期クランク角CAsetが1番気筒における比較的上死点側の位置のときの様子を示し、破線は初期クランク角CAsetが1番気筒における上死点と下死点との略中間の位置のときの様子を示し、一点鎖線は初期クランク角CAsetが1番気筒における比較的下死点側の位置のときの様子を示す。図示するように、初期クランク角CAsetが1番気筒における比較的上死点側(実線参照)の位置のときには1番気筒が上死点を超える(図中、クランク角CAが「TDC1」を超える)までのトルク変動は比較的小さく、初期クランク角CAsetが1番気筒における比較的下死点側(図中一点鎖線参照)の位置のときには1番気筒が上死点を超えるまでのトルク変動は比較的大きい。そして、1番気筒が上死点を超えた後は、次の気筒が上死点を超える(図中、クランク角CAが「TDC2」を超える)までの間に初期クランク角CAsetによるトルク変動の差はなくなり、その後は初期クランク角CAsetに拘わらず略同一のトルク変動がリングギヤ軸32aに作用する。したがって、実施例では、1番気筒が上死点を超えるまでは、必要以上に大きなトルクが補正トルクTαとして用いられるのを回避するために、初期クランク角CAsetに基づいて値0から値T1の間のトルクを補正トルクTαとして設定するものとした。必要以上に大きなトルクを補正トルクTαとして用いるのを回避するのは、モータMG2の電力消費を抑制するためであるが、この点について詳細は後述する。
When it is determined in step S150 that none of the cylinders of the
そして、モータMG1のトルク指令Tm1*と動力分配統合機構30のギヤ比ρと設定した補正トルクTαとに基づいて次式(1)によりモータMG1から出力されるトルクとエンジン22のフリクションによりリングギヤ軸32aに作用するトルク変動とを考慮した回転制限制御用トルクTm2を計算する(ステップS180)。モータMG1によりエンジン22がモータリングされる際の動力分配統合機構30の回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図7に示す。図中、左のS軸はモータMG1の回転数Nm1であるサンギヤ31の回転数を示し、C軸はエンジン22の回転数Neであるキャリア34の回転数を示し、R軸はモータMG2の回転数Nm2であるリングギヤ32(リングギヤ軸32a)の回転数Nrを示す。また、図中、R軸上の太線矢印は、モータMG1から出力されたトルクTm1がリングギヤ軸32aに作用するトルクを示す。式(1)は、図7の共線図から容易に導き出すことができる。ここで、回転制限制御用トルクTm2は、モータMG2のステータ46bに形成される磁界の向きを固定することによりモータMG2のロータ46a(動力軸としてのリングギヤ軸32a)が回転しないようにする制御(以下、こうした制御を回転制限制御という)を実行する際にモータMG2に通電させる電流値を設定するために用いるトルクである。前述したように、補正トルクTαには正の値が設定されるから、回転制限制御用トルクTm2は、トルク(−Tm1*/ρ)に比して大きい値が設定されることになる。以下、図3の駐車ポジション時始動制御ルーチンの説明を一旦中断し、回転制限制御について図8を用いて説明する。
Then, based on the torque command Tm1 * of the motor MG1, the gear ratio ρ of the power distribution and
モータMG2を制御する際には、図8に示すように、モータMG2のステータ46bには、電流が通電されたU相,V相,W相の各々で形成される磁界を合成した合成磁界(図中、実線太線矢印参照)が形成される。回転制限制御では、この合成磁界が回転しないようにモータMG2を制御する。以下、こうした回転しない合成磁界を固定磁界と呼ぶ。固定磁界の向きがモータMG2のロータ46aの永久磁石により形成される磁界の向き(d−q座標系におけるd軸の向き)と一致するときには、モータMG2から駆動軸としてのリングギヤ軸32aにはトルクは出力されない。しかしながら、リングギヤ軸32aにトルクが作用することによってロータ46aが回転してステータ46bに形成される固定磁界の向きとロータ46aの現在の磁界の向き(d軸の向き)とがズレると、ステータ46bに形成される固定磁界の向きとロータ46aの現在の磁界の向きとが一致する方向にズレに応じてロータ46aにトルクが作用し(以下、このトルクを吸引トルクという)、リングギヤ軸32aに作用するトルクと吸引トルクとが釣り合う位置でロータ46aは停止する。ここで、吸引トルクは、固定磁界の向きとロータ46aの現在の磁界の向きとのズレが電気角でπ/2以下の範囲内のときにはそのズレが大きいほど大きくなり、且つ、固定磁界を形成させるためにステータ46bの三相コイルに通電させる電流値が大きいほど大きくなる。前述の回転制限制御用トルクTm2は、固定磁界を形成させるための電流値を設定する際に用いられる。実施例では、回転制限制御用トルクTm2を用いて、ステータ46bに形成される固定磁界の向きとロータ46aの現在の磁界の向きとのズレが所定範囲内(例えば、ギヤ機構60などで歯打ちを生じない範囲や、車両にショックや揺れを生じない範囲,リングギヤ軸32aがほとんど回転しない範囲など)となるようにステータ46bの三相コイルに通電させる電流値を設定するのである。ここで、所定範囲は、ギヤ機構における各ギヤの円ピッチや歯厚,歯溝の幅,バックラッシュなど車両の仕様に応じて設定することができる。この場合、三相コイルに大きな電流を通電させるほどモータMG2による電力消費は大きくなるため、できるだけこの電力消費を抑制しつつ、ステータ46bに形成される固定磁界の向きとロータ46aの現在の磁界の向きとのズレが所定範囲内となるようにすることが望ましい。なお、d−q座標系において、d軸はロータ46aに貼り付けられた永久磁石により形成される磁界の方向であり、q軸はd軸に対して電気角でπ/2だけ進角させた方向である。
When controlling the motor MG2, as shown in FIG. 8, the
図3の駐車ポジション時始動制御ルーチンの説明に戻る。ステップS180で回転制限制御用トルクTm2を設定すると、モータMG1のトルク指令Tm1*や回転制限制御用トルクTm2をモータECU40に送信し(ステップS190)、エンジン22の回転数Neが所定回転数Nrefに至っているか否かを判定し(ステップS200)、エンジン22の回転数Neが所定回転数Nrefに至っていないときにはステップS100に戻り、ステップS100〜S200の処理を繰り返し実行してステップS200でエンジン22の回転数Neが所定回転数Nrefに至っていると判定されたときに燃料噴射制御や点火制御の開始をエンジンECU24に指示して(ステップS210)、完爆するのを待って(ステップS220)、駐車ポジション時始動制御ルーチンを終了する。ここで、モータMG1のトルク指令Tm1*や回転制限制御用トルクTm2を受信したモータECU40は、トルク指令Tm1*でモータMG1が駆動されるようインバータ41のトランジスタT1〜T6のスイッチング制御を行なうと共に図9に例示する回転制限制御用トルク受信時第2モータ制御ルーチンを実行する。このように、実施例では、エンジン22を始動させるためにモータMG1によりエンジン22をモータリングする際には、回転制限制御用トルクTm2を用いて駆動軸としてのリングギヤ軸32aが回転しないようにするのである。
Returning to the description of the parking position start control routine of FIG. When the rotation limit control torque Tm2 is set in step S180, the motor MG1 torque command Tm1 * and the rotation limit control torque Tm2 are transmitted to the motor ECU 40 (step S190), and the rotation speed Ne of the
次に、図9の回転制限制御用トルク受信時第2モータ制御ルーチンについて説明する。このルーチンは、ハイブリッド用電子制御ユニット70から回転制限制御用トルクTm2を受信したときに実行される。回転制限制御用トルク受信時第2モータ制御ルーチンが実行されると、モータECU40のCPU40aは、まず、電流センサ46U,46Vからの三相コイルのU相,V相に流れる相電流Iu2,Iv2や回転制限制御用トルクTm2など制御に必要なデータを入力する処理を実行する(ステップS300)。ここで、回転制限制御用トルクTm2は、前述の図3の駐車ポジション時始動制御ルーチンにより設定されたものをハイブリッド用電子制御ユニット70から通信により入力するものとした。
Next, the second motor control routine at the time of receiving the torque for rotation restriction control in FIG. 9 will be described. This routine is executed when the rotation limiting control torque Tm2 is received from the hybrid electronic control unit. When the second motor control routine is executed at the time of receiving the torque for controlling the rotation limitation, the
続いて、フラグGの値を調べ(ステップS310)、フラグGが値0のときには、回転位置検出センサ44からのモータMG2のロータ46aの回転位置θm2を入力すると共に(ステップS320)、入力したモータMG2のロータ46aの回転位置θm2に基づいて電気角θe2を計算し(ステップS330)、計算した電気角θe2を制御用電気角θesetとして設定し(ステップS340)、フラグGに値1を設定する(ステップS350)。そして、フラグGに値1が設定されると、次回以降はステップS320〜S350の処理を行なわない。ここで、フラグGは、初期値として値0が設定され、制御用電気角θesetを設定したときに値1が設定され、その後に所定時間に亘ってハイブリッド用電子制御ユニット70から回転制限制御用トルクTm2の受信が途絶えたとき(シフトポジションSPがドライブポジションなどにシフト操作されて走行を行なうときなど回転制限制御の実行を停止するとき)に値0が設定されるフラグである。したがって、ステップS320〜S350の処理は、シフトポジションSPが駐車ポジションの状態でエンジン22の始動指示がなされてこのルーチンが初めて実行されるときのモータMG2のロータ46aの回転位置θm2を用いて制御用電気角θesetを設定する処理となる。
Subsequently, the value of the flag G is checked (step S310). When the flag G is 0, the rotational position θm2 of the
続いて、モータMG2の三相コイルのU相,V相,W相に流れる相電流Iu2,Iv2,Iw2の総和を値0として制御用電気角θesetを用いて次式(2)により相電流Iu2,Iv2をd軸およびq軸の電流Id2,Iq2に座標変換(3相−2相変換)し(ステップS360)、回転制限制御用トルクTm2に基づいて制御用電気角θesetにおけるd軸の電流指令Id2*を設定すると共にq軸の電流指令Iq2*に値0を設定する(ステップS370)。d軸の電流指令Id2*は、実施例では、回転制限制御用トルクTm2に基づいて、回転制限制御用トルクTm2以下の絶対値のトルク(値(−Tm2)〜値Tm2の範囲内のトルク)が駆動軸としてのリングギヤ軸32aに作用したときにリングギヤ軸32aが回転しないようにすることができる電流値、即ち、ステータ46bに形成される固定磁界の向きとロータ46aの現在の磁界の向きとのズレが所定範囲内(例えば、ギヤ機構60などで歯打ちを生じない範囲内や、車両にショックや揺れを生じない範囲,リングギヤ軸32aがほとんど回転しない範囲内など)となる電流値を設定するものとした。したがって、回転制限制御用トルクTm2が大きいほど大きくなる傾向にd軸の電流指令Id2*を設定することになる。
Subsequently, the phase current Iu2 is calculated by the following equation (2) using the control electrical angle θset with the sum of the phase currents Iu2, Iv2, and Iw2 flowing in the U phase, V phase, and W phase of the three-phase coil of the motor MG2 as 0. , Iv2 are coordinate-transformed (three-phase to two-phase transformation) into d-axis and q-axis currents Id2, Iq2 (step S360), and a d-axis current command at the control electrical angle θset based on the rotation limit control torque Tm2 Id2 * is set and a
こうして電流指令Id2*,Iq2*を設定すると、設定した電流指令Id2*,Iq2*と電流Id2,Iq2とを用いて次式(3)および式(4)によりd軸およびq軸の電圧指令Vd2*,Vq2*を計算すると共に(ステップS380)、計算したd軸およびq軸の電圧指令Vd2*,Vq2*を制御用電気角θesetを用いて次式(5)および式(6)によりモータMG2の三相コイルのU相,V相,W相に印加すべき電圧指令Vu2*,Vv2*,Vw2*に座標変換(2相−3相変換)し(ステップS390)、座標変換した電圧指令Vu2*,Vv2*,Vw2*をインバータ42のトランジスタT7〜T12をスイッチングするためのPWM信号に変換し(ステップS400)、変換したPWM信号をインバータ42のトランジスタT7〜T12に出力することによりモータMG2を駆動制御して(ステップS410)、回転制限制御用トルク受信時第2モータ制御ルーチンを終了する。ここで、式(3)および式(4)中、「k1」および「k3」は比例係数であり、「k2」および「k4」は積分係数である。このようにモータMG2を制御することにより、モータMG1によりエンジン22をモータリングする際に、駆動軸としてのリングギヤ軸32aは、エンジン22のモータリングを開始する際のロータ46aの回転位置θm2に対応する電気角θe2である制御用電気角θesetにおけるd軸の向き(固定磁界の向き)とロータ46aの現在のd軸の向きとのズレが所定範囲内となる位置で停止する。これにより、エンジン22をモータリングする際にギヤ機構60でガタ打ちが生じたり車両にショックや揺れが生じるのを抑制することができる。しかも、モータMG1から出力されるトルクTm1と、エンジン22のフリクションによりリングギヤ軸32aに作用するトルク変動と、に基づく回転制限制御用トルクTm2を用いてステータ46bに固定磁界を形成させるから、エンジン22のフリクションに基づくトルク変動を考慮しないものに比してより適正な電流をモータMG2に通電させてリングギヤ軸32aの回転を制限することができる。即ち、エンジン22のフリクションに基づくトルク変動に拘わらず比較的大きな回転制限制御用トルクTm2(例えば、1番気筒が上死点を超えたか否かに拘わらず所定トルクT1やそれよりも若干大きいトルクT1などが設定された回転制限制御用トルクTm2)を用いて比較的大きな電流をモータMG2に通電させるものに比してモータMG2による電力消費を抑制することができ、エンジン22のフリクションを考慮せずにモータMG1から出力されるトルクTm1の絶対値を回転制限制御用トルクTm2として用いるものに比してリングギヤ軸32aが回転するのをより確実に制限することができる。
When the current commands Id2 * and Iq2 * are set in this way, the voltage commands Vd2 for the d-axis and the q-axis are expressed by the following equations (3) and (4) using the set current commands Id2 * and Iq2 * and the currents Id2 and Iq2. * And Vq2 * are calculated (step S380), and the calculated d-axis and q-axis voltage commands Vd2 * and Vq2 * are calculated using the control electrical angle θset and the motor MG2 according to the following expressions (5) and (6): The voltage command Vu2 *, Vv2 *, Vw2 * to be applied to the U-phase, V-phase, and W-phase of the three-phase coil is converted (two-phase to three-phase conversion) (step S390), and the voltage command Vu2 subjected to coordinate conversion is converted. *, Vv2 *, Vw2 * are converted into PWM signals for switching the transistors T7 to T12 of the inverter 42 (step S400). Transistor T7~T12 motor MG2 is driven and controlled by by outputting (step S410), and ends the second motor control routine during rotation limit control torque received. Here, in Expression (3) and Expression (4), “k1” and “k3” are proportional coefficients, and “k2” and “k4” are integration coefficients. By controlling the motor MG2 in this way, when the
なお、実施例では、シフトポジションSPが駐車ポジションの状態でエンジン22をモータリングして始動する際の動作について説明したが、シフトポジションSPが駐車ポジション以外のポジションのときでも、車速Vが略値0で且つブレーキペダル85が踏み込まれているなどの停車中にモータMG1によりエンジン22をモータリングして始動させる際には、実施例と同様に、図3や図9のルーチンを実行するものとしてもよい。
In the embodiment, the operation when the
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、シフトポジションSPが駐車ポジションのときなど停車中にモータMG1によりエンジン22をモータリングして始動させる際には、モータMG1から出力されるトルクTm1に加えて、エンジン22のクランクシャフト26のクランク角CAに応じたエンジン22のフリクションによってリングギヤ軸32aに作用するトルク変動を考慮して回転制限制御用トルクTm2を設定すると共に設定した回転制限制御用トルクTm2が大きいほど大きくなる傾向の電流をモータMG2に通電させてステータ46bに固定磁界を形成させるから、クランク角CAに応じてリングギヤ軸32aに作用するトルク変動を考慮しないものに比して電動機による電力消費を抑制しつつ車両にショックや揺れが生じるのを抑制することができる。しかも、リングギヤ軸32aに作用するトルク変動を考慮して回転制限制御用トルクTm2を設定する際に、初期クランク角CAsetが1番気筒における上死点に近いほど小さくなる傾向の正の補正トルクTαを用いて回転制限制御用トルクTm2を設定するから、初期クランク角CAsetに応じてよりモータMG2による電力消費を抑制することができる。
According to the
実施例のハイブリッド自動車20では、1番気筒が上死点を超えたと判定されるまでは初期クランク角CAsetに基づいて正の補正トルクTαを設定し、1番気筒が上死点を超えたと判定された後は正の所定トルクT1を補正トルクTαとして設定するものとしたが、1番気筒が上死点を超えたか否かに拘わらず、クランク角CAに基づいて補正トルクTαを設定するものとしてもよいし、初期クランク位置CAsetとモータリング経過時間tとに基づいて補正トルクTαを設定するものとしてもよい。前者の場合、補正トルクTαは、例えば、図6に例示したエンジン22をモータリングする際にエンジン22のフリクションによってリングギヤ軸32aに作用するトルク変動の様子を用いて、即ち図6のクランク角CAとリングギヤ軸32aに作用するトルク変動との関係を用いて、クランク角CAと補正トルクTαとの関係を予め定めてマップとして記憶しておき、クランク角CAが与えられると記憶したマップから対応する補正トルクTαを導出して設定するものとしてもよい。この場合、エンジン22のフリクションによってリングギヤ軸32aに作用するトルク変動が、モータMG1から出力されてリングギヤ軸32aに作用するトルク(−Tm1*/ρ)に対してリングギヤ軸32aに作用するトルクを大きくする方向の変動であるときには補正トルクTαに正の値を設定し、モータMG1から出力されてリングギヤ軸32aに作用するトルク(−Tm1*/ρ)に対してリングギヤ軸32aに作用するトルクを小さくする方向の変動であるときには補正トルクTαに負の値を設定するものとしてもよい。後者の場合、即ち、初期クランク位置CAsetとモータリング経過時間tとに基づいて補正トルクTαを設定する場合、初期クランク位置CAsetとモータリング経過時間tとリングギヤ軸32aに作用するトルク変動との関係を用いて、初期クランク位置CAsetとモータリング経過時間tと補正トルクTαとの関係を予め定めてマップとして記憶しておき、初期クランク位置CAsetとモータリング経過時間tとが与えられると記憶したマップから対応する補正トルクTαを導出して設定するものとしてもよい。この場合も、前者の場合と同様に、リングギヤ軸32aに作用するトルク変動の方向に応じて補正トルクTαに正または負の値を設定するものとしてもよい。これらのように設定した補正トルクTαを用いて設定した回転制限制御用トルクTm2を用いてモータMG2に電流を通電させてステータ46bに固定磁界を形成させれば、モータMG2による電力消費をより抑制することができる。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、エンジン22のいずれかの気筒が上死点を超えるまで所定トルクT1よりも小さい補正トルクTαを用いて回転制限制御用トルクTm2を設定するものとしたが、エンジン22のいずれかの気筒が上死点を超える若干前までや若干後まで所定トルクT1よりも小さい補正トルクTαを用いて回転制限制御用トルクTm2を設定するものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、クランク角CAとして、クランクポジションセンサ23により検出されてエンジンECU24からハイブリッド用電子制御ユニット70に通信により入力されたものを用いるものとしたが、回転位置検出センサ43,44により検出されたモータMG1,MG2のロータ45a,46aの回転位置θm1,θm2をモータECU40からハイブリッド用電子制御ユニット70に通信により入力するものでは、モータMG1,MG2のロータ45a,46aの回転位置θm1,θm2と動力分配統合機構30のギヤ比ρとに基づいて計算したものを用いるものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、エンジン22として、複数気筒のものを用いるものとしたが、単気筒のものを用いるものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、エンジン22の回転数Neが所定回転数Nrefに至ったときに点火制御を開始するものとしたが、エンジン22のモータリングが開始されたときに図示しないクランクポジションセンサからの信号に基づいて行なわれる気筒判別が完了したときに点火制御を開始するものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG2として三相交流電動機を用いるものとしたが、三相以外の多相交流電動機を用いるものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG2の動力をリングギヤ軸32aに出力するものとしたが、図10の変形例のハイブリッド自動車120に例示するように、モータMG2の動力をリングギヤ軸32aが接続された車軸(駆動輪63a,63bが接続された車軸)とは異なる車軸(図10における車輪64a,64bに接続された車軸)に接続するものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、エンジン22の動力を動力分配統合機構30を介して駆動輪63a,63bに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力するものとしたが、図11の変形例のハイブリッド自動車220に例示するように、エンジン22のクランクシャフト26に接続されたインナーロータ232と駆動輪63a,63bに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ234とを有し、エンジン22の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機230を備えるものとしてもよい。
In the
ここで、実施例や変形例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン22が「内燃機関」に相当し、エンジン22のクランクシャフト26と駆動輪63a,63bに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸32aとに接続された動力分配統合機構30と動力分配統合機構30に接続されたモータMG1とが「モータリング手段」に相当し、駆動軸としてのリングギヤ軸32aにロータ46aが接続されステータ46bの回転磁界によりロータ46aを回転駆動させてリングギヤ軸32aに動力を入出力するモータMG2が「電動機」に相当し、モータMG1およびモータMG2と電力をやりとりするバッテリ50が「蓄電手段」に相当し、エンジン22のクランクシャフト26の回転位置(クランク角CA)を検出するクランクポジションセンサ23が「回転位置検出手段」に相当し、シフトポジションSPが駐車ポジションにあるときなど停車中にエンジン22をモータリングして始動する際には、モータMG1から出力されるトルクTm1に加えてエンジン22のクランクシャフト26のクランク角CAを考慮して回転制限制御用トルクTm2を設定すると共に設定した回転制限制御用トルクTm2をモータECU40に送信するS140〜S190の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット70やハイブリッド用電子制御ユニット70から受信した回転制限制御用トルクTm2が大きいほど大きくなる傾向の電流をモータMG2に通電させてステータ46bに固定磁界が形成されるようモータMG2を制御するS300〜S410の処理を実行するモータECU40が「制御手段」に相当する。なお、実施例や変形例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
Here, the correspondence between the main elements of the embodiments and the modified examples and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problems will be described. In the embodiment, the
実施例では、こうしたハイブリッド自動車20の形態として用いるものとしたが、自動車以外の車両の形態としてもよいし、こうした車両の制御方法の形態としてもよい。
In the embodiment, the
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 The best mode for carrying out the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Of course, it can be implemented in the form.
本発明は、車両の製造産業などに利用可能である。 The present invention can be used in the vehicle manufacturing industry.
20,120,220 ハイブリッド自動車、22 エンジン、24 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、26 クランクシャフト、28 ダンパ、30 動力分配統合機構、31 サンギヤ、32 リングギヤ、32a リングギヤ軸、33 ピニオンギヤ、34 キャリア、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,42 インバータ、43,44 回転位置検出センサ、50 バッテリ、51 温度センサ、52 バッテリ用電子制御ユニット(バッテリECU)、54 電力ライン、60 ギヤ機構、62 デファレンシャルギヤ、63a,63b 駆動輪、64a,64b 車輪、70 ハイブリッド用電子制御ユニット、72 CPU、74 ROM、76 RAM、80 イグニッションスイッチ、81 シフトレバー、82 シフトポジションセンサ、83 アクセルペダル、84 アクセルペダルポジションセンサ、85 ブレーキペダル、86 ブレーキペダルポジションセンサ、88 車速センサ、230 対ロータ電動機、232 インナーロータ 234 アウターロータ、MG1,MG2 モータ、D1〜D6 ダイオード、T1〜T12 トランジスタ。
20, 120, 220 Hybrid vehicle, 22 engine, 24 engine electronic control unit (engine ECU), 26 crankshaft, 28 damper, 30 power distribution integration mechanism, 31 sun gear, 32 ring gear, 32a ring gear shaft, 33 pinion gear, 34
Claims (10)
前記内燃機関の出力軸と駆動輪に連結された駆動軸とに接続され、前記駆動軸への駆動力の出力を伴って前記内燃機関をモータリング可能なモータリング手段と、
前記駆動軸に回転子が接続され、固定子の回転磁界により該回転子を回転駆動させて該駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記モータリング手段および前記電動機と電力をやりとり可能な蓄電手段と、
前記内燃機関の出力軸の回転位置を検出する回転位置検出手段と、
停車中に前記モータリング手段により前記内燃機関をモータリングして始動させる際、前記モータリング手段から出力される駆動力と前記検出された回転位置とに基づいて回転制限駆動力範囲を設定すると共に前記駆動軸に作用する該設定した回転制限駆動力範囲内の駆動力に対して該駆動軸の回転を制限できる程度をもって前記固定子の磁界の向きが固定されるよう前記電動機を制御する制御手段と、
を備える車両。 An internal combustion engine;
Motoring means connected to an output shaft of the internal combustion engine and a drive shaft coupled to a drive wheel and capable of motoring the internal combustion engine with an output of a driving force to the drive shaft;
An electric motor connected to the drive shaft and capable of rotating and driving the rotor by a rotating magnetic field of a stator to input / output power to the drive shaft;
Power storage means capable of exchanging electric power with the motoring means and the motor;
Rotational position detecting means for detecting the rotational position of the output shaft of the internal combustion engine;
When the internal combustion engine is motored and started by the motoring means while the vehicle is stopped, a rotation limiting driving force range is set based on the driving force output from the motoring means and the detected rotational position. Control means for controlling the electric motor so that the direction of the magnetic field of the stator is fixed to the extent that the rotation of the drive shaft can be restricted with respect to the drive force within the set rotation limit drive force range acting on the drive shaft. When,
A vehicle comprising:
前記内燃機関は、複数の気筒を有するものであり、
前記所定の条件は、前記内燃機関のいずれかの気筒が上死点を超える条件である
車両。 The vehicle according to claim 4 or 5, wherein
The internal combustion engine has a plurality of cylinders,
The predetermined condition is a condition in which any cylinder of the internal combustion engine exceeds top dead center.
前記電動機の回転子の回転位置を検出する回転位置検出手段と、
前記検出された回転位置に基づいて制御用電気角を設定する制御用電気角設定手段と、
を備え、
前記電動機は、3相交流電動機であり、
前記制御手段は、前記設定された制御用電気角を用いて前記電動機の各相に通電される電流を3相−2相変換してd軸およびq軸の電流を計算し、前記設定した回転制限駆動力範囲に基づいて前記制御用電気角におけるd軸の目標電流を設定すると共に該制御用電気角におけるq軸の目標電流に値0を設定し、該設定したd軸およびq軸の目標電流と該計算したd軸およびq軸の電流とに基づいて前記電動機を制御する手段である
車両。 A vehicle according to any one of claims 1 to 7,
Rotational position detecting means for detecting the rotational position of the rotor of the electric motor;
Control electrical angle setting means for setting a control electrical angle based on the detected rotational position;
With
The motor is a three-phase AC motor;
The control means calculates a d-axis current and a q-axis current by performing a three-phase to two-phase conversion on a current supplied to each phase of the motor using the set control electric angle, and sets the rotation Based on the limited driving force range, a d-axis target current in the control electrical angle is set, a value of 0 is set in the q-axis target current in the control electrical angle, and the set d-axis and q-axis target is set. A vehicle which is means for controlling the electric motor based on a current and the calculated d-axis and q-axis currents.
停車中に前記モータリング手段により前記内燃機関をモータリングして始動させる際、前記モータリング手段から出力される駆動力と前記内燃機関の出力軸の回転位置とに基づいて回転制限駆動力範囲を設定すると共に前記駆動軸に作用する該設定した回転制限駆動力範囲内の駆動力に対して該駆動軸の回転を制限できる程度をもって前記固定子の磁界の向きが固定されるよう前記電動機を制御する、
車両の制御方法。 An internal combustion engine, motoring means connected to an output shaft of the internal combustion engine and a drive shaft coupled to a drive wheel and capable of motoring the internal combustion engine with an output of a driving force to the drive shaft, and the drive An electric motor having a rotor connected to the shaft and capable of rotating and driving the rotor by a rotating magnetic field of the stator to input and output power to the drive shaft, and the motoring means and an electric storage means capable of exchanging electric power with the electric motor A vehicle control method comprising:
When the internal combustion engine is motored and started by the motoring means while the vehicle is stopped, a rotation limiting driving force range is set based on the driving force output from the motoring means and the rotational position of the output shaft of the internal combustion engine. The electric motor is controlled so that the direction of the magnetic field of the stator is fixed to the extent that the rotation of the drive shaft can be restricted with respect to the drive force within the set rotation restriction drive force range that acts on the drive shaft. To
Vehicle control method.
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2006
- 2006-12-13 JP JP2006335927A patent/JP2008143468A/en active Pending
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