JP6048335B2 - Vehicle control device - Google Patents
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Description
この発明は、走行のための駆動力源として機関(エンジン)および発電機能のある回転機(モータ)を備えている車両、すなわち、いわゆるハイブリッド車両の走行を制御する制御装置に関するものである。 The present invention relates to a control device that controls traveling of a vehicle having an engine (engine) and a rotating machine (motor) having a power generation function as a driving force source for traveling, that is, a so-called hybrid vehicle.
ハイブリッド車両は、駆動力源としてガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関(以下、機関)、および発電機能のある回転機を搭載した車両である。そして、機関と回転機とが持つそれぞれの特性を生かすことにより、燃費を向上させることができ、また排気ガスの低減を図ることができる車両である。そのようなハイブリッド車両に関する発明の一例が特許文献1に記載されている。 A hybrid vehicle is a vehicle equipped with an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) such as a gasoline engine or a diesel engine as a driving power source, and a rotating machine having a power generation function. And it is a vehicle which can improve a fuel consumption by utilizing each characteristic which an engine and a rotary machine have, and can aim at reduction of exhaust gas. An example of an invention relating to such a hybrid vehicle is described in Patent Document 1.
この特許文献1に記載されているハイブリッド車両は、機関、第1回転機、第2回転機、および、3つの回転要素を有する遊星歯車機構から構成される動力分割機構を備えている。さらに、機関が出力した動力を変速して動力分割機構に伝達する変速機を備えている。そして、その変速機には、低速側の変速段(直結段)と高速側の変速段とを選択的に設定するための切替機構が設けられている。 The hybrid vehicle described in Patent Document 1 includes a power split mechanism including an engine, a first rotating machine, a second rotating machine, and a planetary gear mechanism having three rotating elements. Further, a transmission for shifting the power output from the engine and transmitting it to the power split mechanism is provided. The transmission is provided with a switching mechanism for selectively setting the low speed side gear stage (direct connection stage) and the high speed side gear stage.
なお、特許文献2および特許文献3には、機関、第1回転機、第2回転機、および、3つの回転要素を有する遊星歯車機構から構成される動力分割機構、ならびに、機関の出力軸を回転不可能に固定する係合装置を備えた構成の車両が記載されている。そして、この特許文献2および特許文献3に記載されている車両は、係合装置を係合して機関の出力軸を固定することにより、動力分割機構を減速機構もしくは増速機構として機能させた状態で、第1回転機および第2回転機の両方を駆動させるモータ走行が可能な構成となっている。
In
上記の特許文献1に記載されている車両では、高速側の変速段を選択して設定することの可能な変速機が設けられていることにより、例えば、高速巡航時に高速側の変速段を設定し、機関回転数を増大させることなく動力分割機構に対する入力回転数を増大させることができる。したがって、車速に応じて動力分割機構の出力回転数が高くなる場合であっても、動力分割機構の入力回転数を相対的に高回転数にしておくことができる。そのため、第1回転機の回転数が0に近い回転数となるので、その第1回転機を発電機として機能させる場合、あるいは動力源として機能させる場合のいずれであっても、第1回転機の発電量もしくは出力が小さくなる。その結果、電気的な負荷が少なくなるため、電力損失などの車両の動力損失を少なくして、車両全体としての動力伝達効率を向上させることができる、とされている。 In the vehicle described in the above-mentioned Patent Document 1, a high-speed side gear stage is set during high-speed cruising, for example, by providing a transmission capable of selecting and setting a high-speed side gear stage. In addition, the input rotational speed for the power split mechanism can be increased without increasing the engine rotational speed. Therefore, even when the output rotation speed of the power split mechanism increases according to the vehicle speed, the input rotation speed of the power split mechanism can be kept relatively high. Therefore, since the rotation speed of the first rotating machine is close to 0, the first rotating machine can be used regardless of whether the first rotating machine functions as a generator or a power source. The amount of power generation or output of becomes smaller. As a result, since the electric load is reduced, it is said that the power transmission efficiency of the vehicle as a whole can be improved by reducing the power loss of the vehicle such as power loss.
一方、上記の特許文献1に記載されている車両のように、低速側の変速段と高速側の変速段とを選択して設定することが可能な構成では、例えば、機関の出力を用いて後進走行する際に、低速側の変速段を設定するとともに、第2回転機を逆回転させる、すなわち機関の回転方向と反対の方向に回転させることにより、後進方向の駆動トルクを出力するようになっている。その場合、第2回転機が出力するトルクの向きは、機関の出力トルクと反対の方向になる。また、第1回転機および第2回転機の少なくともいずれかによって走行している際に機関をクランキングして始動させる場合にも、第2回転機で機関の出力トルクと反対方向のトルクを出力することになる。 On the other hand, in the configuration in which the low speed side gear stage and the high speed side gear stage can be selected and set as in the vehicle described in Patent Document 1, for example, using the output of the engine During reverse travel, the low speed side gear is set and the second rotating machine is reversely rotated, that is, rotated in the direction opposite to the rotational direction of the engine so as to output the drive torque in the reverse direction. It has become. In that case, the direction of the torque output by the second rotating machine is opposite to the output torque of the engine. Also, when the engine is cranked and started when traveling by at least one of the first rotating machine and the second rotating machine, the second rotating machine outputs torque in the direction opposite to the engine output torque. Will do.
上記のように特許文献1に記載されている車両では、機関の出力により後進走行する際や、回転機の出力による走行中に機関を始動させる際に、第2回転機で出力するトルクの方向と、機関のトルクの方向とが反対になる場合がある。したがって、機関の出力トルクと第2回転機の出力トルクとが互いに打ち消し合うことになり、駆動軸に出力されるトルクが低下してしまう場合がある。その結果、走行中に車両の駆動力が低下してしまう可能性があった。 In the vehicle described in Patent Document 1 as described above, the direction of the torque output by the second rotating machine when traveling backward by the output of the engine or when starting the engine during traveling by the output of the rotating machine And the direction of the torque of the engine may be opposite. Therefore, the output torque of the engine and the output torque of the second rotating machine cancel each other, and the torque output to the drive shaft may decrease. As a result, the driving force of the vehicle may be reduced during traveling.
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、機関および2つの回転機を駆動力源とする車両において、走行中に車両の駆動トルクの低下を防止することができる車両の制御装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made paying attention to the above technical problem, and in a vehicle using an engine and two rotating machines as a driving force source, it is possible to prevent a decrease in driving torque of the vehicle during traveling. The object is to provide a control device.
上記の目的を達成するために、請求項1の発明は、機関および第1回転機ならびに第2回転機を駆動力源とする車両であって、第1回転要素と、前記第1回転要素が回転する際に反力要素となるとともに前記第1回転機が連結された第2回転要素と、前記第1回転要素および前記第2回転要素の回転速度に基づいて決まる回転速度で回転するとともに前記第2回転機および駆動軸が連結された第3回転要素とを有する差動歯車装置から構成されて、前記駆動力源と前記駆動軸との間で動力を分割もしくは合成して伝達する動力分割機構と、前記機関の出力トルクを増幅してもしくはそのまま前記第1回転要素に伝達する低速段および前記機関の出力トルクを低減して前記第1回転要素に伝達する高速段を選択的に設定可能な変速機構とを備えた車両の制御装置において、前記第2回転機の出力を用いて前記車両を前進走行させている際に前記機関をクランキングして始動させる場合に、前記変速機構で前記高速段を設定する変速手段を備えていることを特徴とする制御装置である。 In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is a vehicle having an engine, a first rotating machine, and a second rotating machine as driving force sources, wherein the first rotating element and the first rotating element are When rotating, it becomes a reaction force element and rotates at a rotation speed determined based on the rotation speed of the second rotation element to which the first rotating machine is connected, and the rotation speed of the first rotation element and the second rotation element. A power split that is composed of a differential gear device having a second rotating machine and a third rotating element to which a drive shaft is connected, and that splits or combines and transmits power between the drive force source and the drive shaft. A mechanism and a low speed stage that amplifies or directly transmits the output torque of the engine to the first rotating element and a high speed stage that reduces the output torque of the engine and transmits it to the first rotating element can be selectively set. With a variable speed change mechanism The vehicle control apparatus, when the engine is started by cranking the when that is traveling forward the vehicle using the output of the second rotating machine, the transmission device for setting the high speed stage by the shift mechanism It is provided with the control apparatus characterized by the above-mentioned.
また、請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記変速手段が、前記機関の出力を用いて前記車両を後進走行させる場合に、前記変速機構で前記高速段を設定する手段を含むことを特徴とする制御装置である。
The invention according to
なお、この発明では、運転者のマニュアルシフトによりシフトポジションが切り替えられる際に生じるイナーシャトルクを、前記第1回転機の出力トルクによって相殺するもしくは低減するイナーシャトルクキャンセル手段を更に備えることもできる。 According to the present invention, an inertia torque canceling means for canceling or reducing an inertia torque generated when the shift position is switched by a driver's manual shift can be further provided by the output torque of the first rotating machine.
また、この発明では、上記のイナーシャトルクキャンセル手段に、前記第1回転機により前記イナーシャトルクを相殺もしくは低減する制御を終了させた後に、前記車両を走行させるためのトルクを前記第1回転機および前記第2回転機の少なくともいずれかによって出力させる手段を含ませることもできる。 According to the present invention, the inertia torque canceling means is configured to provide the torque for causing the vehicle to travel after the control for canceling or reducing the inertia torque by the first rotating machine is terminated. Means for outputting by at least one of the second rotating machines may be included.
この発明によれば、例えば、機関の出力を用いて車両を後進走行させる場合、あるいは、回転機の出力により走行している際に機関をクランキングして始動させる場合など、機関の出力トルクが伝達される動力分割機構の第1回転要素に作用するトルクの方向と、第2回転機で出力させるトルクの方向とが反対の場合に、変速機構で高速段が設定される。したがって、動力分割機構の第1回転要素には、機関からのトルクが低減されて伝達されることになる。動力分割機構から駆動軸に出力される駆動トルクは、第2回転機の出力トルクと第1回転要素に作用するトルクとの差分のトルクになるが、上記のように機関からのトルクが低減される分だけ駆動トルクが大きくなる。そのため、動力分割機構の第1回転要素に作用するトルクの方向と第2回転機で出力させるトルクの方向とが反対になる場合であっても、駆動トルクの低下を防止もしくは抑制することができる。その結果、走行中における車両の駆動力の低下を防止もしくは抑制することができる。 According to the present invention, for example, when the vehicle travels backward using the output of the engine, or when the engine is cranked and started when traveling by the output of the rotating machine, the output torque of the engine is When the direction of the torque acting on the first rotating element of the power split mechanism to be transmitted is opposite to the direction of the torque output by the second rotating machine, the high speed stage is set by the speed change mechanism. Therefore, the torque from the engine is reduced and transmitted to the first rotating element of the power split mechanism. The drive torque output from the power split mechanism to the drive shaft is a difference torque between the output torque of the second rotating machine and the torque acting on the first rotating element, but the torque from the engine is reduced as described above. The drive torque increases as much as possible. Therefore, even when the direction of the torque acting on the first rotating element of the power split mechanism is opposite to the direction of the torque output by the second rotating machine, it is possible to prevent or suppress a decrease in driving torque. . As a result, a decrease in the driving force of the vehicle definitive during running can be prevented or suppressed.
次に、この発明を、図を参照して具体的に説明する。この発明はエンジンなどの機関(以下、エンジン)、および、モータやモータ・ジェネレータなどの回転機(以下、モータもしくはモータ・ジェネレータ)を駆動力源として備えた車両を制御対象とする制御装置に関する発明である。特に、その車両は、エンジンの回転数やトルクを制御するモータと、駆動力を発生するモータとの2つのモータを有するいわゆる2モータ式のハイブリッド車両である。 Next, the present invention will be specifically described with reference to the drawings. The present invention relates to a control device that controls an engine such as an engine (hereinafter referred to as an engine) and a vehicle including a rotating machine such as a motor or a motor / generator (hereinafter referred to as a motor or a motor / generator) as a driving force source. It is. In particular, the vehicle is a so-called two-motor hybrid vehicle having two motors, a motor for controlling the rotational speed and torque of the engine and a motor for generating a driving force.
上記のエンジンとしては、ガソリンエンジンが最も一般的であるが、この発明におけるエンジンは、ディーゼルエンジンやガスエンジンなど、ガソリン以外の燃料を使用する内燃機関であってよい。また、モータは、発電機能あるモータ(すなわちモータ・ジェネレータ)であることが好ましいが、エンジンの制御に作用するモータをモータ・ジェネレータによって構成し、他のモータは発電機能を備えていないモータであってもよい。 As the engine, a gasoline engine is the most common. However, the engine in the present invention may be an internal combustion engine using a fuel other than gasoline, such as a diesel engine or a gas engine. In addition, the motor is preferably a motor having a power generation function (that is, a motor / generator). May be.
さらに、この発明で対象とするハイブリッド車両もしくはその制御装置は、エンジンが出力する動力で走行する走行モードと、バッテリに蓄えられた電力でモータを駆動して走行する走行モードとを選択できるように構成されている。エンジンが出力する動力で走行する走行モードは、その動力の一部を駆動輪に伝達し、かつその動力の他の一部でモータ・ジェネレータを駆動して発電し、その電力で他のモータを駆動して走行するモードや、エンジンで発電機を駆動して発電し、その電力でモータを駆動して走行するモードなどを設定するように構成されていてよい。また、バッテリからモータに電力を供給して走行するモードは、いずれか1つのモータで走行するモードや、2つのモータ(もしくはモータ・ジェネレータ)を共に駆動して走行するモードなどを設定するように構成されていてよい。 Furthermore, the hybrid vehicle or its control device targeted by the present invention can select a travel mode in which the vehicle travels with the power output from the engine and a travel mode in which the motor is driven with the electric power stored in the battery. It is configured. In the driving mode in which the vehicle travels with the power output by the engine, a part of the power is transmitted to the drive wheels, and the motor / generator is driven by the other part of the power to generate power. A mode for driving and driving, a mode for generating power by driving a generator with an engine, and a mode for driving by driving the motor with the electric power may be set. In addition, the mode in which power is supplied from the battery to the motor is set to a mode in which the vehicle runs with one of the motors, a mode in which the two motors (or motor generators) are driven together, and the like. It may be configured.
図1に、この発明で対象とすることのできるハイブリッド車両Veにおけるパワートレーンの例をスケルトン図で示してある。ここに示す例は、エンジン1が出力した動力を第1モータ・ジェネレータ2側と駆動軸4側とに分割し、かつ第1モータ・ジェネレータ2で発生した電力を第2モータ・ジェネレータ3に供給して第2モータ・ジェネレータ3の駆動力を駆動軸4に加えるように構成された、いわゆる2モータ式のハイブリッド車両Veである。ここに示すハイブリッド車両Veで用いられている動力分割機構5は、3つの回転要素を有する差動機構によって構成されている。より具体的には、3つの回転要素のうちの第1回転要素としてサンギヤ、第2回転要素としてキャリヤ、そして、第3回転要素としてリングギヤを有する遊星歯車機構によって構成されている。この図1に示す例では、シングルピニオン型の遊星歯車機構が用いられている。
FIG. 1 is a skeleton diagram showing an example of a power train in a hybrid vehicle Ve that can be the subject of the present invention. In the example shown here, the power output from the engine 1 is divided into the first motor /
上記の動力分割機構5を構成する遊星歯車機構は、エンジン1と同一の軸線上に配置され、サンギヤ6に第1モータ・ジェネレータ2が連結されている。なお、第1モータ・ジェネレータ2は、動力分割機構5に隣接してエンジン1とは反対側に配置されていて、そのロータ2aがサンギヤ6に連結されている。このサンギヤ6に対して同心円上にリングギヤ7が配置されている。そして、これらサンギヤ6とリングギヤ7とに噛み合っているピニオンギヤがキャリヤ8によって自転および公転できるように保持され、そのキャリヤ8がエンジン1の出力軸1aに連結されている。さらに、リングギヤ7にドライブギヤ9が連結されている。このドライブギヤ9は、エンジン1と動力分割機構5との間に配置されている。
The planetary gear mechanism constituting the
上記の動力分割機構5や第1モータ・ジェネレータ2などの回転中心軸線と平行に、カウンタシャフト10が配置されている。そして、上記のドライブギヤ9に噛み合っているカウンタドリブンギヤ11が、このカウンタシャフト10に一体となって回転するように取り付けられている。このカウンタドリブンギヤ11は、ドライブギヤ9よりも小径のギヤによって構成されている。したがって、動力分割機構5からカウンタシャフト10に向けてトルクを伝達する場合に減速作用(トルクの増幅作用)が生じるようになっている。
A
さらに、上記の動力分割機構5から駆動軸4に伝達されるトルクに、第2モータ・ジェネレータ3が出力するトルクを付加できるように構成されている。すなわち、上記のカウンタシャフト10と平行に第2モータ・ジェネレータ3が配置されていて、そのロータ3aに連結されたリダクションギヤ12が、上記のカウンタドリブンギヤ11に噛み合っている。そのリダクションギヤ12は、カウンタドリブンギヤ11より小径のギヤによって構成されている。したがって、第2モータ・ジェネレータ3が出力するトルクを増幅してカウンタドリブンギヤ11もしくはカウンタシャフト10に伝達するように構成されている。
Furthermore, the torque output from the second motor / generator 3 can be added to the torque transmitted from the
カウンタシャフト10には、カウンタドライブギヤ13が一体となって回転するように設けられていて、そのカウンタドライブギヤ13が、終減速機であるデファレンシャルギヤ14のリングギヤ15に噛み合っている。図1では作図の都合上、デファレンシャルギヤ14の位置を図1での右側にずらして記載してある。
A
なお、第1モータ・ジェネレータ2および第2モータ・ジェネレータ3は、それぞれ、図示しないインバータなどのコントローラを介してバッテリに接続されている。そして、これら第1モータ・ジェネレータ2および第2モータ・ジェネレータ3は、いずれも、モータもしくは発電機として機能するように電流が制御される。また、エンジン1は、そのスロットル開度や点火時期が制御されるように構成されていて、さらには自動停止、および、始動ならびに再始動の制御が行われるように構成されている。
The first motor /
さらに、エンジン1と動力分割機構5との間に変速部16が設けられている。この変速部16は、直結段と増速段すなわちオーバードライブ(O/D)段とに切り替えられるように構成されている。この変速部16は、シングルピニオン形の遊星歯車機構を備えており、そのキャリヤ17にエンジン1の出力軸1aが連結され、リングギヤ18が前述した動力分割機構5のキャリヤ8に一体となって回転するように連結されている。そして、サンギヤ19とキャリヤ17との間に、これらサンギヤ19とキャリヤ17とを連結し、またその連結を解除するクラッチC1が設けられている。また、サンギヤ19を回転不可能な状態に固定し、またその固定を解除するブレーキB1が設けられている。これらのクラッチC1およびブレーキB1は、例えば油圧によって係合する摩擦係合機構によって構成することができる。
Furthermore, a
上記の変速部16は、クラッチC1を係合させることにより、遊星歯車機構のサンギヤ19とキャリヤ17とが連結される。その結果、遊星歯車機構の全体が一体となって回転し、増速作用および減速作用の生じないいわゆる直結状態となる。したがって、クラッチC1に加えてブレーキB1を係合させることにより、変速部16の全体が一体となって固定され、動力分割機構5におけるキャリヤ8およびエンジン1の回転が止められる。これに対して、ブレーキB1のみを係合させることにより、変速部16におけるサンギヤ19が固定要素となり、またキャリヤ17が入力要素となる。そのため、出力要素であるリングギヤ18が、キャリヤ17よりも高回転数で、かつキャリヤ17と同方向に回転する。すなわち、変速部16が増速機構として機能する。言い換えれば、O/D段が設定される。
The
これらの各走行モードや後進状態でのクラッチC1およびブレーキB1の係合および開放の状態、および、第1モータ・ジェネレータ2および第2モータ・ジェネレータ3の動作の状態を図2にまとめて示してある。各動作状態について簡単に説明すると、図2で「EV」はモータ走行モードを示している。いわゆる「シングルモータ走行モード」ではクラッチC1およびブレーキB1が開放させられるとともに、第2モータ・ジェネレータ3がモータ(M)として動作させられ、かつ第1モータ・ジェネレータ2が発電機(G)として機能させられる。なお、第1モータ・ジェネレータ2は空転させてもよい。この「シングルモータ走行モード」で動力源ブレーキ作用(エンブレ作用)を生じさせる場合には、クラッチC1およびブレーキB1の両方が係合させられて、動力分割機構5におけるキャリヤ8が回転不可能な状態に固定される。この状態を図3に共線図で示してある。
FIG. 2 collectively shows the engagement and disengagement states of the clutch C1 and the brake B1 in each of the travel modes and the reverse travel state, and the operation states of the first motor /
また、モータ走行モードのうち「ツインモータ走行モード」では、第1モータ・ジェネレータ2および第2モータ・ジェネレータ3が、いずれも、モータとして機能させられる。そして、第1モータ・ジェネレータ2のトルクがドライブギヤ9からカウンタドリブンギヤ11に出力されるようにするために、クラッチC1およびブレーキB1が共に係合させられて、動力分割機構5のキャリヤ8が回転不可能な状態に固定される。そのため、動力分割機構5が減速機として機能し、第1モータ・ジェネレータ2のトルクが増幅されて9からカウンタドリブンギヤ11に出力される。この状態を図4に共線図で示してある。
In the “twin motor travel mode” of the motor travel modes, both the first motor /
一方、図2で「HV」はエンジン1を駆動しているハイブリッド駆動状態を示している。車両Veが軽負荷かつ中高車速で走行している状態では、変速部16がO/D段(High)に設定される。すなわち、クラッチC1が開放させられ、ブレーキB1が係合させられる。この状態を図5に共線図で示してある。この状態では、前述したように、第1モータ・ジェネレータ2によってエンジン回転数が燃費の良好な回転数に制御される。その場合、第1モータ・ジェネレータ2が発電機として機能させられることにより生じた電力が第2モータ・ジェネレータ3に供給される。その結果、第2モータ・ジェネレータ3がモータとして動作し、駆動トルクを出力する。また、低車速でアクセル開度が大きくなるなど、大きい駆動力が要求されている場合には、変速部16は直結(Low)状態に制御される。すなわち、クラッチC1が係合させられ、かつブレーキB1が開放させられて、変速部16の全体が一体となって回転する状態になる。この場合も、第1モータ・ジェネレータ2が発電機として動作させられ、かつ第2モータ・ジェネレータ3がモータとして動作させられることに変わりはない。なお、図6の共線図には、ニュートラルを設定して車両Veが停止している状態を示してある。この状態では、クラッチC1が係合させられ、かつブレーキB1が開放させられて、変速部16が直結(Low)状態に制御されている。そしてエンジン1の回転数はアイドリング回転数になっている。
On the other hand, “HV” in FIG. 2 indicates a hybrid drive state in which the engine 1 is driven. In a state where the vehicle Ve is traveling at a light load and a medium to high vehicle speed, the
そして、上記のようなエンジン1の運転制御、第1モータ・ジェネレータ2ならびに第2モータ・ジェネレータ3の運転制御、および、クラッチC1ならびにブレーキB1の係合・開放制御などを行う電子制御装置(ECU)20が設けられている。そして、その電子制御装置20の制御系統を図7にブロック図で示してある。
The electronic control unit (ECU) that performs the operation control of the engine 1 as described above, the operation control of the first motor /
この発明における電子制御装置20は、走行のための全体的な制御を行うハイブリッド制御装置(HV−ECU)21、第1モータ・ジェネレータ2および第2モータ・ジェネレータ3を制御するためのモータ・ジェネレータ制御装置(MG−ECU)22、および、エンジン1を制御するためのエンジン制御装置(E/G−ECU)23が設けられている。これらの各制御装置21,22,23は、それぞれ、マイクロコンピュータを主体にして構成され、入力されたデータおよび予め記憶させられているデータを使用して演算を行い、その演算結果を制御指令信号として出力するように構成されている。
The
電子制御装置20に入力される入力データの例を挙げると、例えば、車速、アクセル開度、第1モータ・ジェネレータ2の回転数、第2モータ・ジェネレータ3の回転数、リングギヤ7の回転数(出力軸回転数)、エンジン1の回転数、バッテリのSOCなどが、ハイブリッド制御装置21に入力されるようになっている。また、電子制御装置20から出力される指令信号の例を挙げると、例えば、第1モータ・ジェネレータ2のトルク指令値、第2モータ・ジェネレータ3のトルク指令値、エンジン1のトルク指令値、および、クラッチC1の油圧指令値PC1、ならびに、ブレーキB1の油圧指令値PB1などが、ハイブリッド制御装置21から出力されるようになっている。
Examples of input data input to the
また、上記の第1モータ・ジェネレータ2のトルク指令値および第2モータ・ジェネレータ3のトルク指令値は、モータ・ジェネレータ制御装置22に制御データとして入力されるようになっている。そして、モータ・ジェネレータ制御装置22は、これらのトルク指令値に基づいて演算を行い、第1モータ・ジェネレータ2および第2モータ・ジェネレータ3の電流指令信号を出力するように構成されている。また、エンジントルク指令信号は、エンジン制御装置23に制御データとして入力されるようになっている。そして、エンジン制御装置23は、そのエンジントルク指令信号に基づいて演算を行い、電子スロットルバルブ(図示せず)に対するスロットル開度信号、および点火時期を制御する点火信号などを出力するように構成されている。
The torque command value of the first motor /
前述したように、上記のように構成されたハイブリッド車両Veでは、上記のように特許文献1に記載されているハイブリッド車両では、例えば、エンジン1の出力により後進走行する際や、第2モータ・ジェネレータ3の出力によるモータ走行中にエンジン1を始動させる際に、第2モータ・ジェネレータで出力するトルクの方向と、エンジン1のトルクの方向とが反対になる場合がある。その場合、エンジン1の出力トルクと第2モータ・ジェネレータ3の出力トルクとが互いに打ち消し合うことになり、駆動軸4に出力されるトルクが低下し、車両の駆動力が低下してしまう可能性があった。 As described above, in the hybrid vehicle Ve configured as described above, in the hybrid vehicle described in Patent Document 1 as described above, for example, when the vehicle travels backward by the output of the engine 1, the second motor When the engine 1 is started while the motor is running by the output of the generator 3, the direction of the torque output from the second motor / generator may be opposite to the direction of the torque of the engine 1. In this case, the output torque of the engine 1 and the output torque of the second motor / generator 3 cancel each other, and the torque output to the drive shaft 4 may be reduced, thereby reducing the driving force of the vehicle. was there.
具体的には、例えばエンジン1の出力により後進走行する場合、従来技術では、クラッチC1が係合させられ、変速部16が直結(Low)状態に制御される。また第1モータ・ジェネレータ2が発電機として動作させられ、かつ第2モータ・ジェネレータ3がモータとして動作させられる。この場合の駆動軸4の回転方向は、第1モータ・ジェネレータ2および第2モータ・ジェネレータ3の回転方向や回転数を制御することにより、後進走行方向に制御される。この状態を図8の共線図に破線で示してある。この状態では、変速部16が直結状態になっていることにより、エンジン1の出力トルクが増減されることなく、そのまま、動力分割機構5のキャリヤ8に伝達される。したがって、このキャリヤ8に作用するトルクは、エンジン1の出力トルクと方向が同じであり、車両Veを前進させる方向のトルクである。一方、この場合に第2モータ・ジェネレータ3で出力させるトルクは、車両Veを後進させる方向のトルクである。したがって、この場合は、エンジン1の出力トルクの方向と、第2モータ・ジェネレータ3の出力トルクの方向とが互いに反対になる。そのため、エンジン1の出力トルクが大きいと、第2モータ・ジェネレータ3の出力トルクと打ち消し合って、動力分割機構5から駆動軸4に出力される駆動トルクが小さくなり、その結果、車両Veの駆動力が低下してしまう可能性があった。
Specifically, for example, when the vehicle travels backward by the output of the engine 1, the clutch C1 is engaged and the
そこで、この発明における車両の制御装置では、上記のように構成されたハイブリッド車両Veを制御対象にして、一例として、以下の図9のフローチャートに示す制御を実行するように構成されている。 Therefore, the vehicle control apparatus according to the present invention is configured to execute the control shown in the flowchart of FIG. 9 below as an example, with the hybrid vehicle Ve configured as described above as a control target.
この図9のフローチャートで示すルーチンは、所定の短時間毎に繰り返し実行される。図9のフローチャートにおいて、先ず、車両Veが「エンジン走行モード」で走行しているか否かが判断される(ステップS1)。車両Veの走行モードが「エンジン走行モード」でないことにより、このステップS1で否定的に判断され場合は、以降の制御を実行することなく、このルーチンを一旦終了する。 The routine shown in the flowchart of FIG. 9 is repeatedly executed every predetermined short time. In the flowchart of FIG. 9, it is first determined whether or not the vehicle Ve is traveling in the “engine traveling mode” (step S1). If the travel mode of the vehicle Ve is not the “engine travel mode” and the determination is negative in step S1, this routine is temporarily terminated without executing the subsequent control.
これに対して、車両Veの走行モードが「エンジン走行モード」であることにより、ステップS1で肯定的に判断され場合には、ステップS2へ進む。そして、車両Veのシフトポジションがリバース(R)に選択されて設定されているか否かが判断される。車両Veのシフトポジションが未だリバース(R)に設定されていないことにより、このステップS2で否定的に判断された場合は、以降の制御を実行することなく、このルーチンを一旦終了する。 On the other hand, when the traveling mode of the vehicle Ve is the “engine traveling mode” and the determination is affirmative in step S1, the process proceeds to step S2. Then, it is determined whether or not the shift position of the vehicle Ve is set to reverse (R). If the shift position of the vehicle Ve has not yet been set to reverse (R), and if a negative determination is made in step S2, this routine is temporarily terminated without executing the subsequent control.
これに対して、車両Veのシフトポジションがリバース(R)に設定されたことにより、ステップS2で肯定的に判断された場合には、ステップS3へ進む。そして、変速部16がO/D段(High)に設定される。具体的には、クラッチC1が開放状態に制御されるともに、ブレーキB1が係合状態に制御される。この状態を図8の共線図に実線で示してある。この状態では、変速部16がオーバードライブ状態になっていることにより、エンジン1の出力トルクが低減されて、動力分割機構5のキャリヤ8に伝達される。このキャリヤ8に作用するトルクは、エンジン1の出力トルクと方向が同じであり、車両Veを前進させる方向のトルクである。一方、この場合に第2モータ・ジェネレータ3で出力させるトルクは、車両Veを後進させる方向のトルクである。したがって、この場合も、エンジン1の出力トルクの方向と、第2モータ・ジェネレータ3の出力トルクの方向とが反対になる。ただし、この場合は、エンジン1の出力トルクが低減されているので、そのエンジン1の出力トルクと第2モータ・ジェネレータ3の出力トルクとが打ち消し合うにしても、動力分割機構5から駆動軸4に出力される駆動トルクの低下分が少なくなる。そのため、車両Veの駆動力の低下を防止もしくは抑制することができる。
On the other hand, if the shift position of the vehicle Ve is set to reverse (R) and the determination is affirmative in step S2, the process proceeds to step S3. And the
上記のようにして、このステップS3で変速部16をオーバードライブ状態にする変速制御が実行されると、その後、このルーチンを一旦終了する。
As described above, when the shift control for setting the
上記のような図9のフローチャートに示す制御を実行した場合の、エンジン回転数および第1モータ・ジェネレータ2ならびに第2モータ・ジェネレータ3の回転数やトルクなどの変化の一例を、図10のタイムチャートに示してある。具体的には、この図10のタイムチャートでは、車両Veのシフトポジションがニュートラル(N)からリバース(R)に切り替えられた際に、変速部16をO/D段(High)に切り替える状態を示している。
When the control shown in the flowchart of FIG. 9 as described above is executed, an example of changes in the engine speed and the speed and torque of the first motor /
ニュートラル(N)が設定されている状態では、クラッチC1が係合されて変速部16は直結(Low)状態にされている。その状態から時刻t1でニュートラル(N)からリバース(R)へ車両Veのシフトポジションが切り替えられると、そのシフトポジションの切り替えに伴って、変速部16の変速段を切り替える変速制御が開始される。具体的には、先ず、時刻t2でクラッチC1の係合油圧が徐々に低下させられる。続いて、ブレーキB1の係合油圧が増大させられる。特に時刻t3から時刻t5にかけては、ブレーキB1の係合油圧が徐々に増大させられる。
In the state where the neutral (N) is set, the clutch C1 is engaged and the
上記のような変速段の切り替えの際には、エンジン回転数Neは一定に保たれるが、クラッチC1が係合状態から開放状態に切り替えられることにより、第1モータ・ジェネレータ2の回転数が上昇する。これは、第1モータ・ジェネレータ2に関するイナーシャトルクが増大するためである。そこで、この発明では、このようなイナーシャトルクを低減するために、時刻t4から時刻t6にかけて、第1モータ・ジェネレータ2がトルクを出力するように制御されている。これにより、ニュートラル(N)からリバース(R)へ車両Veのシフトポジションが切り替えられる際に生じるイナーシャトルクを、第1モータ・ジェネレータ2の出力トルクによってキャンセルすること、すなわちイナーシャトルクを相殺するもしくは低減することができる。上記のような変速段の切り替えの際に、車両Veのイナーシャトルクの変動を防止もしくは抑制することができ、車両Veのドライバビリティを向上させることができる。
When the gears are switched as described above, the engine speed Ne is kept constant. However, when the clutch C1 is switched from the engaged state to the released state, the rotational speed of the first motor /
そして、時刻t5で、ニュートラル(N)からリバース(R)への切り替え制御の終了が判断されると、時刻t6でブレーキB1が完全係合状態されることにより、ニュートラル(N)からリバース(R)への切り替えが完了する。また、その切り替えに伴って第1モータ・ジェネレータ2に関するイナーシャトルクをキャンセルするための第1モータ・ジェネレータ2のトルク制御を終了する。そして、そのイナーシャトルクをキャンセルするためのトルク制御の終了後に、第2モータ・ジェネレータ3で後進走行するためのトルクが出力される。また、この状態では、第1モータ・ジェネレータ2は反力トルクを受け持つように制御される。
At time t5, when it is determined that the switching control from neutral (N) to reverse (R) is finished, the brake B1 is fully engaged at time t6, so that the neutral (N) reverse (R Switching to) is completed. Further, the torque control of the first motor /
上記の具体例では、エンジン1の出力トルクの方向と第2モータ・ジェネレータ3の出力トルクの方向とが反対になる状況として、エンジン1の出力により後進走行する場合を例に挙げているが、この他に、例えば第2モータ・ジェネレータ3の出力でモータ走行している際にエンジン1をクランキングして始動させる場合にも、エンジン1の出力トルクの方向と第2モータ・ジェネレータ3の出力トルクの方向とが反対になる。 In the above specific example, as a situation in which the direction of the output torque of the engine 1 and the direction of the output torque of the second motor / generator 3 are opposite to each other, a case where the vehicle travels backward by the output of the engine 1 is exemplified. In addition to this, for example, when the engine 1 is cranked and started when the motor is running with the output of the second motor / generator 3, the direction of the output torque of the engine 1 and the output of the second motor / generator 3 are also used. The direction of torque is opposite.
この状態を図11に共線図で示してある。図11の共線図おいて破線で示すように、従来技術では、クラッチC1を係合して変速部16を直結(Low)した状態で、第1モータ・ジェネレータ2および第2モータ・ジェネレータ3の出力により、エンジン1をクランキングして(エンジン回転数を引き上げて)、エンジン1の始動が行われる。この状態では、変速部16が直結(Low)状態であることから、エンジン1のフリクショントルクが、そのまま、動力分割機構5のキャリヤ8に伝達される。したがって、このキャリヤ8には、エンジン1の出力トルクと反対方向のトルクがそのまま作用することになる。これは、車両Veを後進させる方向のトルクである。一方、この場合に第2モータ・ジェネレータ3で出力させるトルクは、車両Veを前進させる方向のトルクである。したがって、この場合は、エンジン1のフリクショントルクの方向と、第2モータ・ジェネレータ3の出力トルクの方向とが反対になる。そのため、エンジン1のフリクショントルクが大きいと、第2モータ・ジェネレータ3の出力トルクと打ち消し合って、動力分割機構5から駆動軸4に出力される駆動トルクが小さくなり、その結果、車両Veの駆動力が低下してしまう可能性があった。
This state is shown in a collinear diagram in FIG. As indicated by a broken line in the collinear diagram of FIG. 11, in the prior art, the first motor /
そこで、この発明では、上記のように第2モータ・ジェネレータ3の出力でモータ走行している際にエンジン1を始動させるような場合も、上述した具体例の場合と同様に、変速部16の変速段をO/D段(High)に設定する変速制御が実行される。この状態を図11の共線図に実線で示してある。この状態では、変速部16がオーバードライブ状態になっていることにより、エンジン1のフリクショントルクが低減されて、動力分割機構5のキャリヤ8に伝達される。したがって、この場合は、エンジン1のフリクショントルクが低減されているので、そのエンジン1のフリクショントルクと第2モータ・ジェネレータ3の出力トルクとが打ち消し合うにしても、動力分割機構5から駆動軸4に出力される駆動トルクの低下分が少なくなる。そのため、車両Veの駆動力の低下を防止もしくは抑制することができる。
Thus, in the present invention, when the engine 1 is started when the motor is running with the output of the second motor / generator 3 as described above, the
以上のように、この発明に係る車両の制御装置によれば、例えば、エンジン1の出力を用いて車両Veを後進走行させる場合、あるいは、モータ走行している際にエンジン1をクランキングして始動させる場合など、エンジン1の出力トルクが伝達される動力分割機構5のキャリヤ8に作用するトルクの方向と、第2モータ・ジェネレータ3で出力させるトルクの方向とが反対の場合に、変速部16で高速段であるO/D段(High)が設定される。したがって、動力分割機構5のキャリヤ8には、エンジン1からトルクが低減されて伝達されることになる。動力分割機構5から駆動軸4に出力される駆動トルクは、第2モータ・ジェネレータ3の出力トルクとキャリヤ8に作用するトルクとの差分のトルクになるが、上記のようにエンジン1からのトルクが低減される分だけ駆動トルクが大きくなる。そのため、動力分割機構5のキャリヤ8に作用するトルクの方向と第2モータ・ジェネレータ3で出力させるトルクの方向とが反対になる場合であっても、駆動トルクの低下を防止もしくは抑制することができる。すなわち、走行中における車両Veの駆動力の低下を防止もしくは抑制することができる。その結果、車両Veのドライバビリティを向上させることができる。
As described above, according to the vehicle control device of the present invention, for example, when the vehicle Ve travels backward using the output of the engine 1, or when the motor travels, the engine 1 is cranked. In the case of starting, for example, when the direction of the torque acting on the carrier 8 of the
なお、上述した具体例では、この発明で制御の対象とする車両として、エンジン1と、第1モータ・ジェネレータ2および第2モータ・ジェネレータ3とを駆動力源として備えた、いわゆる2モータタイプのハイブリッド車両の構成を例に挙げて説明したが、例えば、エンジンおよび3基以上の複数のモータ・ジェネレータを備えたハイブリッド車両であってもよい。また、外部電源から直接バッテリを充電することが可能ないわゆるプラグイン・ハイブリッド車両であってもよい。
In the above-described specific example, a so-called two-motor type vehicle including the engine 1, the first motor /
1…エンジン(機関;ENG)、 1a…出力軸、 2…第1モータ・ジェネレータ(第1回転機;MG1)、 3…第2モータ・ジェネレータ(第2回転機;MG2)、 4…駆動軸、 5…動力分割機構、 6…サンギヤ、 7…リングギヤ、 8…キャリヤ、 9…ドライブギヤ、 10…カウンタシャフト、 11…カウンタドリブンギヤ、 12…リダクションギヤ、 13…カウンタドライブギヤ、 16…変速部、 17…キャリヤ、 18…リングギヤ、 19…サンギヤ、 20…電子制御装置(ECU)、 21…ハイブリッド制御装置(HV−ECU)、 22…モータ・ジェネレータ制御装置(MG−ECU)、 23…エンジン制御装置(E/G−ECU)、 B1…ブレーキ、 C1…クラッチ、 Ve…ハイブリッド車両。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine (engine | engine; ENG), 1a ... Output shaft, 2 ... 1st motor generator (1st rotary machine; MG1), 3 ... 2nd motor generator (2nd rotary machine; MG2), 4 ... Drive
Claims (2)
前記第2回転機の出力を用いて前記車両を前進走行させている際に前記機関をクランキングして始動させる場合に、前記変速機構で前記高速段を設定する変速手段を備えていることを特徴とする車両の制御装置。 A vehicle having an engine, a first rotating machine, and a second rotating machine as a driving force source, the first rotating element and a reaction force element when the first rotating element rotates and the first rotating machine A second rotating element connected, and a third rotating element rotating at a rotational speed determined based on the rotational speeds of the first rotating element and the second rotating element and connected to the second rotating machine and the drive shaft A power splitting mechanism that splits or combines and transmits power between the driving force source and the driving shaft, and amplifies or directly outputs the engine output torque. In a vehicle control device comprising: a low speed stage to be transmitted to one rotation element; and a transmission mechanism capable of selectively setting a high speed stage to reduce the output torque of the engine and transmit it to the first rotation element.
When the engine is cranked and started when the vehicle is traveling forward using the output of the second rotating machine, there is provided speed change means for setting the high speed stage with the speed change mechanism. A vehicle control device characterized by the above.
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