JP2005210796A - 電動車両駆動制御装置及び電動車両駆動制御方法 - Google Patents

電動車両駆動制御装置及び電動車両駆動制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】パーキングギヤ機構が作動させられているときに、エンジントルクが変動する場合、歯打ち音が発生するのを防止することができるようにする。
【解決手段】駆動モータの目標トルクを表す駆動モータ目標トルクを算出する駆動モータ目標トルク算出処理手段91と、駆動軸を回転不能にするために係脱自在に配設されたパーキング機構が作動させられているかどうかを判断し、該パーキング機構が作動させられている場合に、前記駆動モータ目標トルクの変動を抑制する駆動モータ目標トルク制限処理手段92とを有する。この場合、パーキング機構が作動させられているかどうかを判断し、該パーキング機構が作動させられているときに、エンジントルクが変動する場合、駆動モータ目標トルクの変動が抑制されるので、パーキング機構において歯打ち音が発生するのを防止することができる。
【選択図】図1

Description

本発明は、電動車両駆動制御装置及び電動車両駆動制御方法に関するものである。
従来、電動車両としてのハイブリッド型車両に搭載され、エンジンのトルクであるエンジントルクの一部を発電機(発電機モータ)に、残りを駆動輪に伝達するようにした車両駆動装置においては、サンギヤ、リングギヤ及びキャリヤを備えたプラネタリギヤユニットを有し、前記キャリヤとエンジンとを連結し、リングギヤ及び駆動モータと駆動輪とを連結し、サンギヤと発電機とを連結し、前記リングギヤ及び駆動モータから出力された回転を駆動輪に伝達して駆動力を発生させるようにしている。
そして、前記車両駆動装置においては、駆動モータと駆動モータ制御装置との間にインバータが配設され、該インバータは、駆動モータ制御装置から送られる駆動信号に従って駆動され、バッテリから直流の電流を受けて、U相、V相及びW相の電流を発生させ、各相の電流を駆動モータに供給するようになっている。そのために、前記インバータは複数の、例えば、6個のスイッチング素子としてのトランジスタを備え、各トランジスタは、一対ずつユニット化されて各相のトランジスタモジュール(IGBT)を構成する。したがって、各トランジスタに駆動信号を所定のパターンで送ると、トランジスタがオン・オフさせられ、各相の電流を発生させる。
そして、駆動モータのロータの位置を表すロータ位置が検出され、該ロータ位置に基づいて駆動モータの回転速度である駆動モータ回転速度が算出され、該駆動モータ回転速度に基づいて、例えば、駆動モータのトルクである駆動モータトルク等の制御を行うようにしている。
ところで、前記構成のハイブリッド型車両においては、シフトレバーを操作することによって、前進レンジ、後進レンジ、ニュートラルレンジ及びパーキングレンジを選択することができるようになっていて、パーキングレンジが選択されると、駆動輪がロックされ、ハイブリッド型車両が停止させられた状態に維持される(例えば、特許文献1参照。)。
そのために、前記リングギヤには、パーキングギヤが一体に形成され、運転者がシフトレバーを操作してパーキングレンジを選択すると、パーキング機構が作動させられ、揺動自在に配設された爪(つめ)付ポールが前記パーキングギヤと係合させられてパーキングギヤをロックし、駆動輪をロックするようにしている。
特開平5−278483号公報
しかしながら、前記従来のハイブリッド型車両においては、パーキング機構が作動させられているときに、例えば、エンジンが始動されたり、停止させられたりしてエンジントルクが変動すると、パーキング機構において、爪付ポールとパーキングギヤとの間で異音としての歯打ち音が発生してしまうことがある。
すなわち、前記ハイブリッド型車両においてエンジンを始動する場合、エンジンの回転速度であるエンジン回転速度を始動するのに適した値にする必要があり、そのために、発電機が駆動され、発電機の回転速度である発電機回転速度が高くされる。このとき、エンジンを回転させる際の反力を受けるために、発電機のトルクである発電機トルクと対応させて、駆動モータによって所定の駆動モータトルクを発生させる必要があるが、駆動モータを駆動するのに当たり、前記ロータ位置を検出する位置センサのセンサ出力にノイズが加わると、駆動モータトルクを精度よく発生させることができず、爪付ポールの爪とパーキングギヤの歯との間にバックラッシュによって歯打ち音が発生してしまう。
一方、前記ハイブリッド型車両においてエンジンを停止させる場合、エンジン回転速度を停止させるのに適した値にする必要があり、そのために、発電機回転速度が低くされ、負の値にされる。このとき、発電機トルクが小さくなるのに伴って、駆動モータトルクを小さくする必要がある。この場合も、前記歯打ち音が発生してしまう。
本発明は、前記従来のハイブリッド型車両の問題点を解決して、パーキングギヤ機構が作動させられているときに、エンジントルクが変動する場合、歯打ち音が発生するのを防止することができる電動車両駆動制御装置及び電動車両駆動制御方法を提供することを目的とする。
そのために、本発明の電動車両駆動制御装置においては、駆動モータの目標トルクを表す駆動モータ目標トルクを算出する駆動モータ目標トルク算出処理手段と、駆動軸を回転不能にするために係脱自在に配設されたパーキング機構が作動させられているかどうかを判断し、該パーキング機構が作動させられている場合に、前記駆動モータ目標トルクの変動を抑制する駆動モータ目標トルク制限処理手段とを有する。
本発明の他の電動車両駆動制御装置においては、さらに、前記駆動モータ目標トルク制限処理手段は、前記駆動モータ目標トルクの変化率を制限する。
本発明の更に他の電動車両駆動制御装置においては、さらに、前記駆動モータ目標トルク制限処理手段は、前記駆動モータ目標トルクの変化率をパーキング機構が作動していないときより小さくなるように制限する。
本発明の更に他の電動車両駆動制御装置においては、さらに、第1〜第3の差動要素を備え、第1の差動要素が発電機と、第2の差動要素が駆動モータと、第3の差動要素がエンジンと連結された差動回転装置を有する。
そして、前記駆動モータ目標トルク制限処理手段は、エンジン回転速度がエンジン目標回転速度になるように発電機回転速度が制御され、エンジントルク及び発電機トルクと対応させて、電動車両を走行させるのに必要な車両要求トルクを発生させるように駆動モータ目標トルクが算出され、駆動モータが駆動されているときに、前記駆動モータ目標トルクの変動を抑制する。
本発明の更に他の電動車両駆動制御装置においては、さらに、電動車両の車両出力軸が振動するのを防止するために、駆動モータ目標トルクのトルク補正値を算出する制振処理手段を有する。
そして、前記駆動モータ目標トルク制限処理手段は前記トルク補正値を制限する。
本発明の更に他の電動車両駆動制御装置においては、さらに、駆動モータの角加速度を算出する駆動モータ角加速度算出処理手段を有する。
そして、前記制振処理手段は、角加速度が所定の値より小さくなるようにトルク補正値を算出する。
本発明の更に他の電動車両駆動制御装置においては、さらに、所定の軸の2箇所に配設された検出部を有する。
そして、前記制振処理手段は、各検出部によって検出された回転速度の差が零になるようにトルク補正値を算出する。
本発明の電動車両駆動制御方法においては、駆動モータの目標トルクを表す駆動モータ目標トルクを算出し、駆動軸を回転不能にするために係脱自在に配設されたパーキング機構が作動させられているかどうかを判断し、該パーキング機構が作動させられている場合に、前記駆動モータ目標トルクの変動を抑制する。
本発明によれば、電動車両駆動制御装置においては、駆動モータの目標トルクを表す駆動モータ目標トルクを算出する駆動モータ目標トルク算出処理手段と、駆動軸を回転不能にするために係脱自在に配設されたパーキング機構が作動させられているかどうかを判断し、該パーキング機構が作動させられている場合に、前記駆動モータ目標トルクの変動を抑制する駆動モータ目標トルク制限処理手段とを有する。
この場合、パーキング機構が作動させられているかどうかを判断し、該パーキング機構が作動させられているときに、エンジントルクが変動する場合、駆動モータ目標トルクの変動が抑制されるので、パーキング機構において歯打ち音が発生するのを防止することができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、この場合、電動車両としてのハイブリッド型車両及び電動車両駆動制御装置としてのハイブリッド型車両駆動制御装置について説明する。
図1は本発明の実施の形態におけるハイブリッド型車両駆動制御装置の機能ブロック図である。
図において、91は駆動モータの目標トルクを表す駆動モータ目標トルクを算出する駆動モータ目標トルク算出処理手段、92は、駆動軸を回転不能にするために係脱自在に配設されたパーキング機構が作動させられているかどうかを判断し、該パーキング機構が作動させられている場合に、前記駆動モータ目標トルクの変動を抑制する駆動モータ目標トルク制限処理手段である。
次に、ハイブリッド型車両について説明する。
図2は本発明の実施の形態におけるハイブリッド型車両の概念図である。
図において、11は第1の軸線上に配設されたエンジン(E/G)、12は前記第1の軸線上に配設され、前記エンジン11を駆動することによって発生させられた回転を出力する出力軸、13は、前記第1の軸線上に配設され、前記出力軸12を介して入力された回転に対して変速を行う差動回転装置としてのプラネタリギヤユニット、14は、前記第1の軸線上に配設され、前記プラネタリギヤユニット13における変速後の回転が出力される出力軸、15は該出力軸14に固定された出力ギヤとしての第1のカウンタドライブギヤ、16は、前記第1の軸線上に配設され、伝達軸17を介して前記プラネタリギヤユニット13と連結され、更にエンジン11と差動回転自在に、かつ、機械的に連結された第1の電動機械としての発電機(G)である。また、該発電機16は、車輪としての駆動輪37と機械的に連結される。
前記出力軸12上にダンパ装置Dが配設され、該ダンパ装置Dは、前記出力軸12におけるエンジン11側の入力部12aと、プラネタリギヤユニット13側の出力部12bとの間に接続され、前記入力部12aに取り付けられた図示されないドライブ部材、出力部12bに取り付けられた図示されないドリブン部材、及び該ドライブ部材とドリブン部材との間に配設された付勢部材としてのスプリングを備える。そして、前記入力部12aを介してドライブ部材に伝達されたエンジントルクTEは、スプリングに伝達され、該スプリングにおいて急激な変動が吸収された後、ドリブン部材に伝達され、出力部12bに対して出力される。
前記出力軸14は、スリーブ状の形状を有し、前記出力軸12を包囲して配設される。また、前記第1のカウンタドライブギヤ15はプラネタリギヤユニット13よりエンジン11側に配設される。
前記プラネタリギヤユニット13は、少なくとも、第1の差動要素としてのサンギヤS、該サンギヤSと噛(し)合するピニオンP、該ピニオンPと噛合する第2の差動要素としてのリングギヤR、及び前記ピニオンPを回転自在に支持する第3の差動要素としてのキャリヤCRを備え、前記サンギヤSは前記伝達軸17を介して発電機16と、リングギヤRは、出力軸14及び所定のギヤ列を介して、前記第1の軸線と平行な第2の軸線上に配設され、前記エンジン11及び発電機16と差動回転自在に、かつ、機械的に連結された第2の電動機械としての駆動モータ(M)25及び駆動輪37と、キャリヤCRは出力軸12を介してエンジン11と連結される。そして、前記駆動モータ25は駆動輪37と機械的に連結される。また、前記キャリヤCRと車両駆動装置のケース10との間にワンウェイクラッチFが配設され、該ワンウェイクラッチFは、エンジン11から正方向の回転がキャリヤCRに伝達されたときにフリーになり、発電機16又は駆動モータ25から逆方向の回転がキャリヤCRに伝達されたときにロックされ、エンジン11の回転を停止させ、逆方向の回転がエンジン11に伝達されないようにする。したがって、エンジン11の駆動を停止させた状態で発電機16を駆動すると、前記ワンウェイクラッチFによって、発電機16から伝達されるトルクに対して反力が加えられる。なお、ワンウェイクラッチFに代えて、前記キャリヤCRとケース10との間に停止手段としての図示されないブレーキを配設することもできる。
そして、前記発電機16は、前記伝達軸17に固定され、回転自在に配設されたロータ21、該ロータ21の周囲に配設されたステータ22、及び該ステータ22に巻装されたコイル23から成る。前記発電機16は、伝達軸17を介して伝達される回転によって電力を発生させる。前記コイル23は、図示されないバッテリに接続され、該バッテリに直流の電流を供給する。前記ロータ21と前記ケース10との間に発電機ブレーキBが配設され、該発電機ブレーキBを係合させることによってロータ21を固定し、発電機16の回転を機械的に停止させることができる。
また、26は、前記第2の軸線上に配設され、前記駆動モータ25の回転が出力される出力軸、27は該出力軸26に固定された出力ギヤとしての第2のカウンタドライブギヤである。前記駆動モータ25は、前記出力軸26に固定され、回転自在に配設されたロータ40、該ロータ40の周囲に配設されたステータ41、及び該ステータ41に巻装されたコイル42から成る。
前記駆動モータ25は、コイル42に供給される交流の電流であるU相、V相及びW相の電流によって駆動モータトルクTMを発生させる。そのために、前記コイル42は前記バッテリに接続され、該バッテリからの直流の電流が各相の電流に変換されて前記コイル42に供給されるようになっている。
そして、前記駆動輪37をエンジン11の回転と同じ方向に回転させるために、前記第1、第2の軸線と平行な第3の軸線上にカウンタシャフト30が配設され、該カウンタシャフト30に、第1のカウンタドリブンギヤ31、及び該第1のカウンタドリブンギヤ31より歯数が多い第2のカウンタドリブンギヤ32が固定される。前記第1のカウンタドリブンギヤ31と前記第1のカウンタドライブギヤ15とが、また、前記第2のカウンタドリブンギヤ32と前記第2のカウンタドライブギヤ27とが噛合させられ、前記第1のカウンタドライブギヤ15の回転が反転されて第1のカウンタドリブンギヤ31に、前記第2のカウンタドライブギヤ27の回転が反転されて第2のカウンタドリブンギヤ32に伝達されるようになっている。さらに、前記カウンタシャフト30には、前記第1のカウンタドリブンギヤ31より歯数が少ないデフピニオンギヤ33が固定される。
そして、前記第1〜第3の軸線と平行な第4の軸線上にディファレンシャル装置36が配設され、該ディファレンシャル装置36のデフリングギヤ35と前記デフピニオンギヤ33とが噛合させられる。したがって、デフリングギヤ35に伝達された回転が前記ディファレンシャル装置36によって分配され、駆動輪37に伝達される。このように、エンジン11によって発生させられた回転を第1のカウンタドリブンギヤ31に伝達することができるだけでなく、駆動モータ25によって発生させられた回転を第2のカウンタドリブンギヤ32に伝達することができるので、エンジン11及び駆動モータ25を駆動することによってハイブリッド型車両を走行させることができる。なお、前記エンジン11、プラネタリギヤユニット13、発電機16、駆動モータ25、ディファレンシャル装置36等によって車両駆動装置が構成される。
ところで、前記構成のハイブリッド型車両においては、変速操作部材としての図示されないシフトレバーを操作し、前進レンジ、後進レンジ、ニュートラルレンジ及びパーキングレンジのうちの所定のレンジを選択すると、図示されないシフト位置判別装置が、選択されたレンジを判別し、レンジ位置信号を図示されない車両制御装置に送る。そして、パーキングレンジが選択されると、シフトレバーの操作に伴って駆動輪37がロックされ、ハイブリッド型車両が停止させられた状態に維持される。そのために、前記リングギヤRには、被係合部材としてのパーキングギヤGpが一体に形成され、運転者がシフトレバーを操作してパーキングレンジを選択すると、、係脱自在に配設されたパーキング機構18が作動させられ、揺動自在に配設された係合部材としての図示されない爪付ポールの爪がパーキングギヤGpと係合させられてパーキングギヤGpをロックし、駆動輪37を回転不能にするようにしている。本実施の形態においては、リングギヤRの外周面にパーキングギヤGpが一体に形成され、駆動輪37とパーキングギヤGpとが機械的に連結されるようになっているが、出力軸14の所定の箇所、例えば、第1のカウンタドライブギヤ15に隣接させてパーキングギヤGpを形成することもできる。さらに、パーキングギヤGpをカウンタシャフト30に形成したり、デフリングギヤ35に隣接させて形成したりして、駆動輪37とパーキングギヤGpとを機械的に連結することができる。
なお、38はロータ21の位置であるロータ位置θGを検出する第1のロータ位置検出部としてのレゾルバ等の位置センサ、39はロータ40の位置であるロータ位置θMを検出する第2のロータ位置検出部としてのレゾルバ等の位置センサである。そして、検出されたロータ位置θGは、車両制御装置及び図示されない発電機制御装置に、ロータ位置θMは、車両制御装置及び図示されない駆動モータ制御装置に送られる。なお、50は前記ディファレンシャル装置36の出力軸としての駆動軸、52はエンジン回転速度NEを検出するエンジン回転速度検出部としてのエンジン回転速度センサであり、検出されたエンジン回転速度NEは、車両制御装置及び図示されないエンジン制御装置に送られる。
次に、前記パーキング機構18の動作について説明する。
図3は本発明の実施の形態におけるプラネタリギヤユニットの動作説明図、図4は本発明の実施の形態における通常走行時の車速線図、図5は本発明の実施の形態における通常走行時のトルク線図である。
前記プラネタリギヤユニット13(図2)においては、キャリヤCRがエンジン11と、サンギヤSが発電機16と、リングギヤRが出力軸14及び所定のギヤ列を介して前記駆動モータ25及び駆動輪37とそれぞれ連結されるので、リングギヤRの回転速度であるリングギヤ回転速度NRと、出力軸14に出力される回転速度である出力軸回転速度とが等しく、キャリヤCRの回転速度とエンジン回転速度NEとが等しく、サンギヤSの回転速度と発電機回転速度NGとが等しくなる。そして、リングギヤRの歯数がサンギヤSの歯数のρ倍(本実施の形態においては2倍)にされると、
(ρ+1)・NE=1・NG+ρ・NR
の関係が成立する。したがって、リングギヤ回転速度NR及び発電機回転速度NGに基づいてエンジン回転速度NE
NE=(1・NG+ρ・NR)/(ρ+1) ……(1)
を算出することができる。なお、前記式(1)によって、プラネタリギヤユニット13の回転速度関係式が構成される。
また、エンジントルクTE、リングギヤRに発生させられるトルクであるリングギヤトルクTR及び発電機トルクTGは、
TE:TR:TG=(ρ+1):ρ:1 ……(2)
の関係になり、互いに反力を受け合う。なお、前記式(2)によって、プラネタリギヤユニット13のトルク関係式が構成される。
そして、ハイブリッド型車両の通常走行時において、リングギヤR、キャリヤCR及びサンギヤSはいずれも正方向に回転させられ、図4に示されるように、リングギヤ回転速度NR、エンジン回転速度NE及び発電機回転速度NGは、いずれも正の値を採る。また、前記リングギヤトルクTR及び発電機トルクTGは、プラネタリギヤユニット13の歯数によって決定されるトルク比でエンジントルクTEを按(あん)分することによって得られるので、図5に示されるトルク線図上において、リングギヤトルクTRと発電機トルクTGとを加えたものがエンジントルクTEになる。
次に、前記プラネタリギヤユニット13の動作について説明する。
図6は本発明の実施の形態におけるパーキング機構の動作を説明する図である。
図において、パーキング機構18は、前記シフトレバーに連結された揺動軸sh1を中心にして揺動自在に配設された板状のディテントレバー19、該ディテントレバー19の揺動に伴って進退(図において左右方向に移動)させられるロッド20、該ロッド20の所定の位置に取り付けられたカム24、該カム24を受けるためのストッパ45、揺動軸sh2を中心にして揺動自在に配設された係合部材としての爪付ポール48、該爪付ポール48をロッド20側に向けて付勢する第1の付勢部材としてのトーションスプリング56、及び第2の付勢部材としてのディテントスプリング57を備える。
前記爪付ポール48は径方向における所定の箇所に、パーキングギヤGpと選択的に係合させられる係合部としての爪58がパーキングギヤGpの外周面に向けて突出させて形成される。前記パーキングギヤGpの外周面には、所定のピッチで複数の歯59が形成され、各歯59間に谷部60が形成される。なお、前記歯59及び谷部60によって被係合部が構成される。
前記ディテントレバー19は、前記揺動軸sh1から径方向外方に向けて延びるアーム81、及び該アーム81の先端から円周方向の左右に延びるディテント部82を備え、該ディテント部82の外周面に、シフトレバーの位置であるシフトポジションに対応させて複数のディテント(係合溝)83が形成される。前記揺動軸sh1が前記シフトレバーの操作に連動して回動させられると、ディテントレバー19が揺動させられ、シフトポジションに対応する各ディテント83にディテントスプリング57の先端部84が係合させられる。
また、前記ディテントレバー19のディテント部82の一端に穴85が形成され、該穴85に前記ロッド20の後端(図において右端)が回動自在に取り付けられ、ディテントレバー19が揺動させられるのに伴って、ロッド20が進退させられる。
ところで、該ロッド20の所定の箇所には、前記カム24がロッド20に対して摺(しゅう)動自在に配設され、前記カム24より後方(図において右方)の所定の箇所に突起部86が配設される。そして、前記カム24と突起部86との間に第3の付勢部材としてコンプレッションスプリング87がロッド20に対して摺動自在に配設され、カム24を前方(図において左方)に向けて付勢する。該カム24には、ロッド20の前端方向に頂点を有する円錐(すい)面が2段に形成されている。
前記構成のパーキング機構18において、運転者がシフトレバーを操作してパーキングレンジを選択すると、揺動軸sh1が回動させられ、ディテントレバー19が矢印A方向に回転させられる。これに伴って、各ディテント83のうちのパーキング用のディテント83と先端部84とが係合すると、ロッド20が前進(図において左方向に移動)させられる。このとき、カム24が、コンプレッションスプリング87の付勢力によって前進させられ、爪付ポール48の先端部88とストッパ45との隙(すき)間に入ると、爪付ポール48は、揺動軸sh2を中心にしてトーションスプリング56の付勢力に抗して矢印B方向に回転させられ、押し上げられる。
その結果、爪58が谷部60内に進入し、爪付ポール48とパーキングギヤGpとが係合させられ、パーキングギヤGpをロックする。
なお、爪付ポール48を押し上げようとしたときに、爪58と歯59とが当接させられると、爪付ポール48とパーキングギヤGpとが係合させられず、それ以上爪付ポール48を押し上げることができない。この場合、ディテントレバー19の回動に伴って、カム24が、コンプレッションスプリング87の付勢力に抗して後退(図において右方向に移動)させられる。その後、ハイブリッド型車両がわずかに移動することによって、パーキングギヤGpが少なくとも歯59の1ピッチ(一つの歯59)及び一つの谷部60分回転させられ、爪58と歯59とが当接しなくなり、爪58が谷部60内に進入することができるようになると、コンプレッションスプリング87の付勢力によってカム24が前進させられ、該カム24は、爪付ポール48を押し上げ、爪付ポール48とパーキングギヤGpとを係合させる。
次に、前記車両駆動装置の制御を行うハイブリッド型車両駆動制御装置について説明する。
図7は本発明の実施の形態におけるハイブリッド型車両駆動制御装置の概念図である。
図において、10はケース、11はエンジン(E/G)、13はプラネタリギヤユニット、16は発電機(G)、Bは発電機ブレーキ、25は駆動モータ(M)、28は前記発電機16を駆動するための発電機インバータとしてのインバータ、29は前記駆動モータ25を駆動するための駆動モータインバータとしてのインバータ、37は駆動輪、38、39は位置センサ、43はバッテリである。前記インバータ28、29は電源スイッチSWを介してバッテリ43に接続され、該バッテリ43は前記電源スイッチSWがオンのときに直流の電流を前記インバータ28、29に供給する。該各インバータ28、29は、いずれも、複数の、例えば、6個のスイッチング素子としてのトランジスタを備え、各トランジスタは、一対ずつユニット化されて各相のトランジスタモジュール(IGBT)を構成する。
そして、前記インバータ28の入口側に、インバータ28に印加される直流の電圧である発電機インバータ電圧VGを検出するために第1の直流電圧検出部としての発電機インバータ電圧センサ75、及びインバータ28に供給される直流の電流である発電機インバータ電流IGを検出するために第1の直流電流検出部としての発電機インバータ電流センサ77が配設される。また、前記インバータ29の入口側に、インバータ29に印加される直流の電圧である駆動モータインバータ電圧VMを検出するために第2の直流電圧検出部としての駆動モータインバータ電圧センサ76、及びインバータ29に供給される直流の電流である駆動モータインバータ電流IMを検出するために第2の直流電流検出部としての駆動モータインバータ電流センサ78が配設される。そして、前記発電機インバータ電圧VG及び発電機インバータ電流IGは車両制御装置51及び発電機制御装置47に、駆動モータインバータ電圧VM及び駆動モータインバータ電流IMは車両制御装置51及び駆動モータ制御装置49に送られる。なお、前記バッテリ43とインバータ28、29との間に平滑用のコンデンサCが接続される。
また、前記車両制御装置51は、図示されないCPU、記録装置等から成り、車両駆動装置の全体の制御を行い、所定のプログラム、データ等に従ってコンピュータとして機能する。前記車両制御装置51に、エンジン制御装置46、発電機制御装置47及び駆動モータ制御装置49が接続される。そして、前記エンジン制御装置46は、図示されないCPU、記録装置等から成り、エンジン11の制御を行うために、スロットル開度θ、バルブタイミング等の指示信号をエンジン11及び車両制御装置51に送る。また、前記発電機制御装置47は、図示されないCPU、記録装置等から成り、前記発電機16の制御を行うために、駆動信号SG1をインバータ28に送る。そして、駆動モータ制御装置49は、図示されないCPU、記録装置等から成り、前記駆動モータ25の制御を行うために、駆動信号SG2をインバータ29に送る。なお、前記エンジン制御装置46、発電機制御装置47及び駆動モータ制御装置49によって車両制御装置51より下位に位置する第1の制御装置が、前記車両制御装置51によって、エンジン制御装置46、発電機制御装置47及び駆動モータ制御装置49より上位に位置する第2の制御装置が構成される。また、前記エンジン制御装置46、発電機制御装置47及び駆動モータ制御装置49も、所定のプログラム、データ等に従ってコンピュータとして機能する。
前記インバータ28は、駆動信号SG1に従って駆動され、力行時にバッテリ43から直流の電流を受けて、各相の電流IGU、IGV、IGWを発生させ、各相の電流IGU、IGV、IGWを発電機16に供給し、回生時に発電機16から各相の電流IGU、IGV、IGWを受けて、直流の電流を発生させ、バッテリ43に供給する。
前記インバータ29は、駆動信号SG2に従って駆動され、力行時にバッテリ43から直流の電流を受けて、各相の電流IMU、IMV、IMWを発生させ、各相の電流IMU、IMV、IMWを駆動モータ25に供給し、回生時に駆動モータ25から各相の電流IMU、IMV、IMWを受けて、直流の電流を発生させ、バッテリ43に供給する。
そして、44は前記バッテリ43の状態であるバッテリ状態としてのバッテリ残量SOCを検出するバッテリ残量検出装置、52はエンジン回転速度NEを検出するエンジン回転速度センサ、53はシフトポジションSPを検出するシフトポジションセンサ、54はアクセルペダル、55は該アクセルペダル54の位置(踏込量)であるアクセルペダル位置APを検出するアクセル操作検出部としてのアクセルスイッチ、61はブレーキペダル、62は該ブレーキペダル61の位置(踏込量)であるブレーキペダル位置BPを検出するブレーキ操作検出部としてのブレーキスイッチ、63はエンジン11の温度tmEを検出するエンジン温度センサ、64は発電機16の温度、例えば、コイル23(図2)の温度tmGを検出する発電機温度センサ、65は駆動モータ25の温度、例えば、コイル42の温度tmMを検出する駆動モータ温度センサ、70はインバータ28の温度tmGIを検出する第1のインバータ温度センサ、71はインバータ29の温度tmMIを検出する第2のインバータ温度センサである。なお、温度tmEはエンジン制御装置46に、温度tmG、tmGIは発電機制御装置47に、温度tmM、tmMIは駆動モータ制御装置49に送られる。
さらに、66〜69はそれぞれ各相の電流IGU、IGV、IMU、IMVを検出する交流電流検出部としての電流センサ、72は前記バッテリ状態としてのバッテリ電圧VBを検出するバッテリ43用の電圧検出部としてのバッテリ電圧センサである。前記バッテリ電圧VB及びバッテリ残量SOCは、発電機制御装置47、駆動モータ制御装置49及び車両制御装置51に送られる。また、バッテリ状態として、バッテリ電流、バッテリ温度等を検出することもできる。なお、バッテリ残量検出装置44、バッテリ電圧センサ72、図示されないバッテリ電流センサ、図示されないバッテリ温度センサ等によってバッテリ状態検出部が構成される。また、電流IGU、IGVは発電機制御装置47及び車両制御装置51に、電流IMU、IMVは駆動モータ制御装置49及び車両制御装置51に供給される。
前記車両制御装置51は、前記エンジン制御装置46にエンジン制御信号を送り、エンジン制御装置46によってエンジン11の始動・停止を行う。
また、前記発電機制御装置47の図示されない発電機回転速度算出処理手段は、発電機回転速度算出処理を行い、前記ロータ位置θGを読み込み、該ロータ位置θGを微分することによって変化率δθGを算出し、該変化率δθGを発電機16の角速度ωGとするとともに、発電機回転速度NGとする。そして、前記発電機制御装置47の図示されない発電機角加速度算出処理手段は、発電機角加速度算出処理を行い、前記変化率δθGを更に微分することによって発電機16の角加速度(回転変化率)αGを算出する。
また、前記駆動モータ制御装置49の図示されない駆動モータ回転速度算出処理手段は、駆動モータ回転速度算出処理を行い、前記ロータ位置θMを読み込み、該ロータ位置θMを微分することによって変化率δθMを算出し、該変化率δθMを駆動モータ25の角速度ωMとするとともに、駆動モータ回転速度NMとする。そして、前記駆動モータ制御装置49の図示されない駆動モータ角加速度算出処理手段は、駆動モータ角加速度算出処理を行い、前記変化率δθMを更に微分することによって駆動モータ25の角加速度(回転変化率)αMを算出する。
さらに、前記車両制御装置51の図示されない車速算出処理手段は、車速算出処理を行い、前記ロータ位置θMを読み込み、ロータ位置θMに基づいて変化率δθMを算出し、該変化率δθM、及び前記出力軸26から駆動輪37までのトルク伝達系におけるギヤ比γVに基づいて車速Vを算出する。
そして、車両制御装置51は、エンジン回転速度NEの目標値を表すエンジン目標回転速度NE* 、発電機回転速度NGの目標値を表す発電機目標回転速度NG* 、発電機トルクTGの目標値を表す発電機目標トルクTG* 、及び駆動モータトルクTMの目標値を表す駆動モータ目標トルクTM* を設定する。なお、前記エンジン目標回転速度NE* 、発電機目標回転速度NG* 、発電機目標トルクTG* 、駆動モータ目標トルクTM* 等によって制御指令値が構成される。
また、前記ロータ位置θGと発電機回転速度NGとは互いに比例し、ロータ位置θMと駆動モータ回転速度NMと車速Vとは互いに比例するので、位置センサ38及び前記発電機回転速度算出処理手段を、発電機回転速度NGを検出する発電機回転速度検出部として機能させたり、位置センサ39及び前記駆動モータ回転速度算出処理手段を、駆動モータ回転速度NMを検出する駆動モータ回転速度検出部として、位置センサ39及び前記車速算出処理手段を、車速Vを検出する車速検出部として機能させたりすることもできる。
本実施の形態においては、前記エンジン回転速度センサ52によってエンジン回転速度NEを検出するようになっているが、エンジン回転速度NEをエンジン制御装置46において算出することができる。また、本実施の形態において、車速Vは前記車速算出処理手段によってロータ位置θMに基づいて算出されるようになっているが、リングギヤ回転速度NRを検出し、該リングギヤ回転速度NRに基づいて車速Vを算出したり、駆動輪37の回転速度である駆動輪回転速度に基づいて車速Vを算出したりすることもできる。その場合、車速検出部として、リングギヤ回転速度センサ、駆動輪回転速度センサ等が配設される。
次に、前記構成のハイブリッド型車両駆動制御装置の動作について説明する。
図8は本発明の実施の形態におけるハイブリッド型車両駆動制御装置の動作を示す第1のメインフローチャート、図9は本発明の実施の形態におけるハイブリッド型車両駆動制御装置の動作を示す第2のメインフローチャート、図10は本発明の実施の形態におけるハイブリッド型車両駆動制御装置の動作を示す第3のメインフローチャート、図11は本発明の実施の形態における第1の車両要求トルクマップを示す図、図12は本発明の実施の形態における第2の車両要求トルクマップを示す図、図13は本発明の実施の形態におけるエンジン目標運転状態マップを示す図、図14は本発明の実施の形態におけるエンジン駆動領域マップを示す図である。なお、図11、12及び14において、横軸に車速Vを、縦軸に車両要求トルクTO* を、図13において、横軸にエンジン回転速度NEを、縦軸にエンジントルクTEを採ってある。
まず、車両制御装置51(図7)の図示されない初期化処理手段は、初期化処理を行って各種の変量を初期値にする。次に、前記車両制御装置51は、アクセルスイッチ55からアクセルペダル位置APを、ブレーキスイッチ62からブレーキペダル位置BPを読み込む。そして、前記車速算出処理手段は、ロータ位置θMを読み込み、該ロータ位置θMの変化率δθMを算出し、該変化率δθM及び前記ギヤ比γVに基づいて車速Vを算出する。
続いて、前記車両制御装置51の図示されない車両要求トルク決定処理手段は、車両要求トルク決定処理を行い、アクセルペダル54が踏み込まれた場合、前記車両制御装置51の記録装置に記録された図11の第1の車両要求トルクマップを参照し、ブレーキペダル61が踏み込まれた場合、前記記録装置に記録された図12の第2の車両要求トルクマップを参照して、アクセルペダル位置AP、ブレーキペダル位置BP及び車速Vに対応させてあらかじめ設定された、ハイブリッド型車両を走行させるのに必要な車両要求トルクTO* を決定する。
次に、前記車両制御装置51は、車両要求トルクTO* が駆動モータトルクTMの最大値を表す駆動モータ最大トルクTMmaxより大きいかどうかを判断する。車両要求トルクTO* が駆動モータ最大トルクTMmaxより大きい場合、前記車両制御装置51はエンジン11が停止中であるかどうかを判断し、エンジン11が停止中である場合、車両制御装置51の図示されない急加速制御処理手段は、急加速制御処理を行い、駆動モータ25及び発電機16を駆動してハイブリッド型車両を走行させる。
また、車両要求トルクTO* が駆動モータ最大トルクTMmax以下である場合、及び車両要求トルクTO* が駆動モータ最大トルクTMmaxより大きく、かつ、エンジン11が停止中でない場合、前記車両制御装置51の図示されない運転者要求出力算出処理手段は、運転者要求出力算出処理を行い、前記車両要求トルクTO* と車速Vとを乗算することによって、運転者要求出力PD
PD=TO* ・V
を算出する。なお、前記車両要求トルクTO* と駆動モータ最大トルクTMmaxとを比較する場合、実際は、駆動モータ最大トルクTMmaxに出力軸26(図2)から駆動軸50までのギヤ比γMAが乗算され、前記車両要求トルクTO* と乗算値とが比較される。なお、前記ギヤ比γMAをあらかじめ見込んで、第1、第2の車両要求トルクマップを作成することもできる。
次に、前記車両制御装置51の図示されないバッテリ充放電要求出力算出処理手段は、バッテリ充放電要求出力算出処理を行い、前記バッテリ残量検出装置44からバッテリ残量SOCを読み込み、該バッテリ残量SOCに基づいてバッテリ充放電要求出力PBを算出する。
続いて、前記車両制御装置51の図示されない車両要求出力算出処理手段は、車両要求出力算出処理を行い、前記運転者要求出力PDとバッテリ充放電要求出力PBとを加算することによって、車両要求出力PO
PO=PD+PB
を算出する。
次に、前記車両制御装置51の図示されないエンジン目標運転状態設定処理手段は、エンジン目標運転状態設定処理を行い、前記車両制御装置51の記録装置に記録された図13のエンジン目標運転状態マップを参照し、前記車両要求出力POを表す線PO1、PO2、…と、各アクセルペダル位置AP1〜AP6におけるエンジン11の効率が最も高くなる最適燃費曲線Lとが交差するポイントA1〜A3、Amを、エンジン目標運転状態であるエンジン11の運転ポイントとして決定し、該運転ポイントにおけるエンジントルクTE1〜TE3、TEmをエンジントルクTEの目標値を表すエンジン目標トルクTE* として決定し、前記運転ポイントにおけるエンジン回転速度NE1〜NE3、NEmをエンジン目標回転速度NE* として決定し、該エンジン目標回転速度NE* をエンジン制御装置46に送る。
そして、車両制御装置51は、エンジン制御装置46の記録装置に記録された図14のエンジン駆動領域マップを参照して、エンジン11が駆動領域AR1に置かれているかどうかを判断する。図14において、AR1はエンジン11が駆動される駆動領域、AR2はエンジン11の駆動が停止させられる停止領域、AR3はヒステリシス領域である。また、LE1は停止させられているエンジン11が駆動されるライン、LE2は駆動されているエンジン11の駆動が停止させられるラインである。なお、前記ラインLE1は、バッテリ残量SOCが大きいほど図14の右方に移動させられ、駆動領域AR1が狭くされ、バッテリ残量SOCが小さいほど図14の左方に移動させられ、駆動領域AR1が広くされる。
そして、エンジン11が駆動領域AR1に置かれているにもかかわらず、エンジン11が駆動されていない場合、車両制御装置51の図示されないエンジン始動制御処理手段は、エンジン始動制御処理を行い、エンジン11を始動する。また、エンジン11が駆動領域AR1に置かれていないにもかかわらず、エンジン11が駆動されている場合、前記車両制御装置51の図示されないエンジン停止制御処理手段は、エンジン停止制御処理を行い、エンジン11の駆動を停止させる。そして、エンジン11が駆動領域AR1に置かれておらず、エンジン11が駆動されていない場合、前記車両制御装置51は、前記車両要求トルクTO* を駆動モータ目標トルクTM* として決定し、該駆動モータ目標トルクTM* を駆動モータ制御装置49に送る。該駆動モータ制御装置49の図示されない駆動モータ制御処理手段は、駆動モータ制御処理を行い、駆動モータ25のトルク制御を行う。
また、エンジン11が駆動領域AR1に置かれていて、かつ、エンジン11が駆動されている場合、車両制御装置51の図示されないエンジン制御処理手段は、エンジン制御処理を行い、所定の方法でエンジン11の制御を行う。
次に、車両制御装置51の図示されない発電機目標回転速度算出処理手段は、発電機目標回転速度算出処理を行い、位置センサ39からロータ位置θMを読み込み、該ロータ位置θM、及び出力軸26からリングギヤRまでのギヤ比γRに基づいてリングギヤ回転速度NRを算出するとともに、エンジン目標運転状態設定処理において決定されたエンジン目標回転速度NE* を読み込み、リングギヤ回転速度NR及びエンジン目標回転速度NE* に基づいて、前記回転速度関係式によって、発電機目標回転速度NG* を算出し、決定する。
ところで、前記構成のハイブリッド型車両を駆動モータ25及びエンジン11によって走行させているときに、発電機回転速度NGが低い場合、消費電力が大きくなり、発電機16の発電効率が低くなるとともに、ハイブリッド型車両の燃費がその分悪くなってしまう。そこで、発電機目標回転速度NG* の絶対値|NG* |が所定の回転速度Nth1(例えば、500〔rpm〕)より小さい場合、発電機ブレーキBを係合させ、発電機16を機械的に停止させ、前記燃費を良くするようにしている。
そのために、前記車両制御装置51は、前記発電機目標回転速度NG* の絶対値|NG* |が回転速度Nth1以上であるかどうかを判断する。発電機目標回転速度NG* の絶対値|NG* |が回転速度Nth1以上である場合、車両制御装置51は、発電機ブレーキBが解放されているかどうかを判断する。そして、該発電機ブレーキBが解放されている場合、前記車両制御装置51の図示されない発電機回転速度制御処理手段は、発電機回転速度制御処理を行い、発電機16を駆動するとともに、発電機16のトルク制御を行う。また、前記発電機ブレーキBが解放されていない場合、前記車両制御装置51の図示されない発電機ブレーキ解放制御処理手段は、発電機ブレーキ解放制御処理を行い、発電機ブレーキBを解放する。
ところで、前記発電機回転速度制御処理において、発電機目標トルクTG* が決定され、該発電機目標トルクTG* に基づいて発電機16のトルク制御が行われ、所定の発電機トルクTGが発生させられると、前述されたように、エンジントルクTE、リングギヤトルクTR及び発電機トルクTGは互いに反力を受け合うので、発電機トルクTGがリングギヤトルクTRに変換されてリングギヤRから出力される。
そして、リングギヤトルクTRがリングギヤRから出力されるのに伴って、発電機回転速度NGが変動し、前記リングギヤトルクTRが変動すると、変動したリングギヤトルクTRが駆動輪37に伝達され、ハイブリッド型車両の走行フィーリングが低下してしまう。そこで、発電機回転速度NGの変動に伴う発電機16のイナーシャ(ロータ21及びロータ軸のイナーシャ)分のトルクを見込んで、発電機目標トルクTG* に基づいて発電機16のトルク制御が行われたときのリングギヤトルクTRを算出し、該リングギヤトルクTRが出力されたときの出力軸26上のトルクである駆動軸トルクTR/TOUTを推定し、推定された駆動軸トルクTR/TOUTに基づいて駆動モータ目標トルクTM* を算出し、駆動モータ25を駆動するようにしている。
そのために、前記車両制御装置51の駆動モータ目標トルク算出処理手段91(図1)は、駆動モータ目標トルク算出処理を行い、駆動モータ目標トルクTM* を算出する。そのために、駆動モータ目標トルク算出処理手段91は、前記発電機目標トルクTG* を読み込み、該発電機目標トルクTG* 、及びサンギヤSの歯数に対するリングギヤRの歯数の比に基づいて、発電機目標トルクTG* に基づいて発電機16のトルク制御が行われたときのリングギヤトルクTRを算出する。
すなわち、発電機16のイナーシャをInGとし、発電機16の角加速度をαGとしたとき、サンギヤSに加わるトルクであるサンギヤトルクTSは、発電機目標トルクTG* からイナーシャInG分のトルク等価成分(イナーシャトルク)TGI
TGI=InG・αG
を減算することによって得られ、
TS=TG* −TGI
=TG* −InG・αG ……(3)
になる。なお、エンジン回転速度NEが一定の場合、前記トルク等価成分TGIは、通常、ハイブリッド型車両の加速中は加速方向に対して負の値を、ハイブリッド型車両の減速中は加速方向に対して正の値を採る。
そして、リングギヤRの歯数がサンギヤSの歯数のρ倍であるとすると、リングギヤトルクTRは、サンギヤトルクTSのρ倍であるので、
TR=ρ・TS
=ρ・(TG* −TGI)
=ρ・(TG* −InG・αG) ……(4)
になる。このように、発電機目標トルクTG* 及びトルク等価成分TGIからリングギヤトルクTRを算出することができる。
次に、前記駆動モータ目標トルク算出処理手段91は、前記発電機目標トルクTG* 及びトルク等価成分TGIに基づいて前記駆動軸トルクTR/OUTを推定する。すなわち、前記駆動モータ目標トルク算出処理手段91は、前記リングギヤトルクTR、及びリングギヤRの歯数に対する第2のカウンタドライブギヤ27の歯数の比に基づいて駆動軸トルクTR/OUTを推定し、算出する。
なお、発電機ブレーキBが係合させられる際には、発電機目標トルクTG* は零(0)にされるので、リングギヤトルクTRはエンジントルクTEと比例関係になる。そこで、発電機ブレーキBが係合させられる際は、前記駆動モータ目標トルク算出処理手段91は、車両制御装置51を介してエンジントルクTEを読み込み、前記トルク関係式によって、エンジントルクTEに基づいてリングギヤトルクTRを算出し、該リングギヤトルクTR、及びリングギヤRの歯数に対する第2のカウンタドライブギヤ27の歯数の比に基づいて前記駆動軸トルクTR/OUTを推定する。
続いて、前記駆動モータ目標トルク算出処理手段91は、前記車両要求トルクTO* から、前記駆動軸トルクTR/OUTを減算することによって、駆動軸トルクTR/OUTでは不足する分を駆動モータ目標トルクTM* として算出する。そして、前記車両制御装置51は算出された駆動モータ目標トルクTM* を決定し、駆動モータ目標トルクTM* を駆動モータ制御装置49に送る。
続いて、該駆動モータ制御装置49の前記駆動モータ制御処理手段は、駆動モータ制御処理を行い、決定された駆動モータ目標トルクTM* に基づいて駆動モータ25のトルク制御を行い、駆動モータトルクTMを制御する。
また、発電機目標回転速度NG* の絶対値|NG* |が回転速度Nth1より小さい場合、車両制御装置51は、発電機ブレーキBが係合させられているかどうかを判断する。そして、発電機ブレーキBが係合させられていない場合、車両制御装置51の図示されない発電機ブレーキ係合制御処理手段は、発電機ブレーキ係合制御処理を行い、発電機ブレーキBを係合させる。
次に、図8〜10のフローチャートについて説明する。
ステップS1 初期化処理を行う。
ステップS2 アクセルペダル位置AP及びブレーキペダル位置BPを読み込む。
ステップS3 車速Vを算出する。
ステップS4 車両要求トルクTO* を決定する。
ステップS5 車両要求トルクTO* が駆動モータ最大トルクTMmaxより大きいかどうかを判断する。車両要求トルクTO* が駆動モータ最大トルクTMmaxより大きい場合はステップS6に、車両要求トルクTO* が駆動モータ最大トルクTMmax以下である場合はステップS8に進む。
ステップS6 エンジン11が停止中であるかどうかを判断する。エンジン11が停止中である場合はステップS7に、停止中でない場合はステップS8に進む。
ステップS7 急加速制御処理を行い、処理を終了する。
ステップS8 運転者要求出力PDを算出する。
ステップS9 バッテリ充放電要求出力PBを算出する。
ステップS10 車両要求出力POを算出する。
ステップS11 エンジン11の運転ポイントを決定する。
ステップS12 エンジン11が駆動領域AR1に置かれているかどうかを判断する。エンジン11が駆動領域AR1に置かれている場合はステップS13に、駆動領域AR1に置かれていない場合はステップS14に進む。
ステップS13 エンジン11が駆動されているかどうかを判断する。エンジン11が駆動されている場合はステップS17に、駆動されていない場合はステップS15に進む。
ステップS14 エンジン11が駆動されているかどうかを判断する。エンジン11が駆動されている場合はステップS16に、駆動されていない場合はステップS26に進む。
ステップS15 エンジン始動制御処理を行い、処理を終了する。
ステップS16 エンジン停止制御処理を行い、処理を終了する。
ステップS17 エンジン制御処理を行う。
ステップS18 発電機目標回転速度NG* を決定する。
ステップS19 発電機目標回転速度NG* の絶対値|NG* |が回転速度Nth1以上であるかどうかを判断する。発電機目標回転速度NG* の絶対値|NG* |が回転速度Nth1以上である場合はステップS20に、発電機目標回転速度NG* の絶対値|NG* |が回転速度Nth1より小さい場合はステップS21に進む。
ステップS20 発電機ブレーキBが解放されているかどうかを判断する。発電機ブレーキBが解放されている場合はステップS23に、解放されていない場合はステップS24に進む。
ステップS21 発電機ブレーキBが係合させられているかどうかを判断する。発電機ブレーキBが係合させられている場合は処理を終了し、係合させられていない場合はステップS22に進む。
ステップS22 発電機ブレーキ係合制御処理を行い、処理を終了する。
ステップS23 発電機回転速度制御処理を行う。
ステップS24 発電機ブレーキ解放制御処理を行い、処理を終了する。
ステップS25 駆動モータ目標トルク算出処理を行う。
ステップS26 駆動モータ目標トルクTM* を決定する。
ステップS27 駆動モータ制御処理を行い、処理を終了する。
次に、図9のステップS15におけるエンジン始動制御処理のサブルーチンについて説明する。
図15は本発明の実施の形態におけるエンジン始動制御処理のサブルーチンを示す第1の図、図16は本発明の実施の形態におけるエンジン始動制御処理のサブルーチンを示す第2の図、図17は本発明の実施の形態における補正・制限部を表すブロック図、図18は本発明の実施の形態における駆動モータ目標トルク制限処理のサブルーチンを示す図、図19は本発明の実施の形態における補正・制限部の動作を表すタイムチャートである。
まず、車両制御装置51(図7)の前記エンジン始動制御処理手段は、スロットル開度θを読み込み、スロットル開度θが零〔%〕である場合に、前記車速算出処理手段によって算出された車速Vを読み込み、かつ、エンジン目標運転状態設定処理手段によって決定されたエンジン11の運転ポイントを読み込む。
続いて、車両制御装置51の前記発電機目標回転速度算出処理手段は、ロータ位置θMを読み込み、該ロータ位置θM及び前記ギヤ比γRに基づいてリングギヤ回転速度NRを算出するとともに、前記運転ポイントにおけるエンジン目標回転速度NE* を読み込み、リングギヤ回転速度NR及びエンジン目標回転速度NE* に基づいて、前記回転速度関係式によって、発電機目標回転速度NG* を算出して決定し、発電機制御装置47に送る。
そして、発電機制御装置47は、前記発電機目標回転速度NG* を受け、該発電機目標回転速度NG* で発電機16を駆動する。
続いて、前記車両制御装置51は、エンジン回転速度NEとあらかじめ設定された始動回転速度NEth1とを比較し、エンジン回転速度NEが始動回転速度NEth1より高いかどうかを判断する。エンジン回転速度NEが始動回転速度NEth1より高い場合、エンジン始動制御処理手段は、エンジン11において燃料噴射及び点火を行い、エンジン11を始動する。
続いて、前記車両制御装置51の前記発電機回転速度制御処理手段は、発電機目標回転速度NG* に基づいて発電機16を駆動し、発電機回転速度NGを高くし、それに伴ってエンジン回転速度NEを高くする。
ところで、このように、エンジン回転速度NEがエンジン目標回転速度NE* になるように発電機回転速度NGを制御する場合、エンジン11を回転させる際の反力を受けるために、前記発電機トルクTGと対応させて、駆動モータ25によって駆動モータトルクTMを発生させる必要がある。
そこで、前記車両制御装置51の前記駆動モータ目標トルク算出処理手段91(図1)としての駆動モータ目標トルク算出部121は、発電機目標回転速度NG* に基づいて発電機回転速度制御処理が行われたときの駆動軸トルクTR/OUTを推定し、該駆動軸トルクTR/OUTに基づいて駆動モータ目標トルクTM* を算出し、駆動モータ制御装置49に送るようにしている。
ところが、エンジントルクTEが変動するのに従って出力軸12(図2)、14、伝達軸17、カウンタシャフト30、駆動軸50等の車両出力軸に捩(ねじ)れが発生するので、前記駆動モータ目標トルクTM* がそのまま駆動モータ制御装置49に送られて駆動モータ25が駆動されると、前記各車両出力軸に振動が発生し、運転者に不快感を与えてしまう。
そこで、前記車両制御装置51の図示されない制振処理手段としての振動補正処理制御部122は、制振処理を行い、駆動モータ目標回転速度NM* を補正し、駆動モータ回転速度NMが変動するのを抑制し、各車両出力軸が振動するのを防止するようにしている。
そのために、振動補正処理制御部122は、駆動モータ25のイナーシャInM及び角加速度αMを読み込み、該角加速度αMにイナーシャInMを乗算することによって、図19においてラインL1で示されるように、振動に伴う駆動モータトルクTMの変動ΔTM
ΔTM=InM・αM
を算出し、図19においてラインL2で示されるような、変動ΔTMを打ち消すためのトルク補正値ΔTM*
ΔTM* =−InM・αM
を算出する。また、加算器123は、前記駆動モータ目標トルクTM* に前記トルク補正値ΔTM* を加算することによって駆動モータ目標トルクTM* を補正する。このようにして、角加速度αMが所定の値より小さくなるように、本実施の形態においては、零になるようにトルク補正値ΔTM* が算出され、フィードバック制御が行われる。
本実施の形態においては、制振処理において、角加速度αMが零になるようにフィードバック制御が行われるようになっているが、出力軸12、14、伝達軸17、カウンタシャフト30、駆動軸50等の各軸の少なくとも2箇所に、各軸の回転速度を検出する検出部としての図示されない回転速度センサを配設し、該各回転速度センサによって検出された回転速度の差が所定の値より小さくなるように、例えば、零になるようにトルク補正値ΔTM* を算出し、フィードバック制御を行うことができる。
ところで、前記駆動モータ目標トルクTM* を算出するために発電機16の角加速度αGが、前記トルク補正値ΔTM* を算出するために駆動モータ25の角加速度αMがそれぞれ使用されるようになっているが、前記角加速度αG、αMはロータ位置θG、θMを2回微分することによって算出される。したがって、位置センサ38、39のセンサ出力に、図19においてラインL3で示されるようなノイズが加わり、検出誤差が発生すると、前記駆動モータ目標トルクTM* 及びトルク補正値ΔTM* を精度よく算出することができない。例えば、トルク補正値ΔTM* は、位置センサ38、39のセンサ出力に検出誤差が発生すると、図19においてラインL4で示されるような値を採る。
したがって、パーキング機構18(図2)が作動させられているときに、例えば、エンジン11が始動された場合のように、エンジントルクTEが変動するのに伴って、爪付ポール48(図6)の爪58とパーキングギヤGpの歯59との間に歯打ち音が発生してしまう。
そこで、前記車両制御装置51の駆動モータ目標トルク制限処理手段92としての駆動モータ目標トルク制限処理部125は、駆動モータ目標トルク制限処理を行い、パーキング機構18が作動させられている間は、駆動モータ目標トルクTM* の変動ΔTMを抑制するようにしている。
そのために、前記駆動モータ目標トルク制限処理部125は、第1、第2の変化率制限器126、127及び切換スイッチ128を備え、前記第1、第2の変化率制限器126、127に、駆動モータ目標トルクTM* の変化率δTM* の値α、β
α<β
が設定される。
そして、前記駆動モータ目標トルク制限処理部125は、前記レンジ位置信号を読み込み、該レンジ位置信号に基づいて、パーキング機構18が作動させられているかどうかを判断し、パーキング機構18が作動させられている場合、切換スイッチ128によって第1の変化率制限器126を選択し、駆動モータ目標トルクTM* を変化率αで制限し、パーキング機構18が作動させられていない場合、切換スイッチ128によって第2の変化率制限器127を選択し、駆動モータ目標トルクTM* を変化率βで制限する。
すなわち、駆動モータ目標トルク制限処理部125は、パーキング機構18が作動している場合に、パーキング機構18が作動していないときより変化率δTM* が小さくなるように制限する。
したがって、位置センサ38、39のセンサ出力にノイズが加わり、検出誤差が発生しても、前記駆動モータ目標トルクTM* の変化率δTM* が小さくされ、駆動モータ目標トルクTM* の変動が抑制されるので、図19においてラインL5で示されるように、トルク補正値ΔTM* の変動を実質的に小さくすることができる。
その結果、爪付ポール48の爪58とパーキングギヤGpの歯59との間に歯打ち音が発生するのを防止することができる。
続いて、前記車両制御装置51は前記変化率δTM* に基づいて駆動モータ目標トルクTM* を算出して決定し、駆動モータ制御装置49に送る。該駆動モータ制御装置49の前記駆動モータ制御処理手段は、駆動モータ制御処理を行い、駆動モータ制御処理を行う。
なお、本実施の形態において、駆動モータ目標トルク制限処理部125は、駆動モータ目標トルクTM* の変化率δTM* を制限するようになっているが、トルク補正値ΔTM* を所定の比率で制限したり、イナーシャInG分のトルク等価成分TGIを所定の変化率で制限したり、トルク補正値ΔTM* 及びトルク等価成分TGIを所定の変化率で制限したりすることもできる。
続いて、前記エンジン始動制御処理手段は、エンジン回転速度NEがエンジン目標回転速度NE* になるようにスロットル開度θを調整する。次に、前記エンジン始動制御処理手段は、エンジン11が正常に駆動されているかどうかを判断するために、発電機トルクTGが、エンジン11の始動に伴うモータリングトルクTEthより小さいかどうかを判断し、発電機トルクTGがモータリングトルクTEthより小さい状態で所定時間が経過するのを待機する。
また、エンジン回転速度NEが始動回転速度NEth1以下である場合、前記発電機回転速度制御処理手段は、発電機目標回転速度NG* に基づいて発電機回転速度制御処理を行い、続いて、前記駆動モータ目標トルク算出部121は、前述されたように、発電機目標回転速度NG* に基づいて駆動軸トルクTR/OUTを推定し、該駆動軸トルクTR/OUTに基づいて駆動モータ目標トルクTM* を算出する。そして、前記振動補正処理制御部122は、駆動モータ回転速度NMが変動するのを抑制するために、駆動モータ目標回転速度NM* を補正し、前記駆動モータ目標トルク制限処理部125は、駆動モータ目標トルク制限処理を行い、パーキング機構18が作動させられている間は、駆動モータ目標トルクTM* の変動を抑制する。このようにして、駆動モータ目標トルクTM* が決定され、駆動モータ制御処理が行われる。
次に、図15及び16のフローチャートについて説明する。
ステップS15−1 スロットル開度θが零〔%〕であるかどうかを判断する。スロットル開度θが零〔%〕である場合はステップS15−3に、零〔%〕でない場合はステップS15−2に進む。
ステップS15−2 スロットル開度θを零〔%〕にし、ステップS15−1に戻る。
ステップS15−3 車速Vを読み込む。
ステップS15−4 エンジン11の運転ポイントを読み込む。
ステップS15−5 発電機目標回転速度NG* を決定する。
ステップS15−6 エンジン回転速度NEが始動回転速度NEth1より高いかどうかを判断する。エンジン回転速度NEが始動回転速度NEth1より高い場合はステップS15−7に、エンジン回転速度NEが始動回転速度NEth1以下である場合はステップS15−17に進む。
ステップS15−7 燃料噴射及び点火を行う。
ステップS15−8 発電機回転速度制御処理を行う。
ステップS15−9 駆動モータ目標トルク算出処理を行う。
ステップS15−10 制振処理を行う。
ステップS15−11 駆動モータ目標トルク制限処理を行う。
ステップS15−12 駆動モータ目標トルクTM* を決定する。
ステップS15−13 駆動モータ制御処理を行う。
ステップS15−14 スロットル開度θを調整する。
ステップS15−15 発電機トルクTGがモータリングトルクTEthより小さいかどうかを判断する。発電機トルクTGがモータリングトルクTEthより小さい場合はステップS15−16に進み、発電機トルクTGがモータリングトルクTEth以上である場合はステップS15−7に戻る。
ステップS15−16 所定時間が経過するのを待機し、経過するとリターンする。
ステップS15−17 発電機回転速度制御処理を行う。
ステップS15−18 駆動モータ目標トルク算出処理を行う。
ステップS15−19 制振処理を行う。
ステップS15−20 駆動モータ目標トルク制限処理を行う。
ステップS15−21 駆動モータ目標トルクTM* を決定する。
ステップS15−22 駆動モータ制御処理を行い、ステップS15−1に戻る。
次に、図18のフローチャートについて説明する。なお、この場合、図15のステップS15−20における駆動モータ目標トルク制限処理と、図16のステップS15−11における駆動モータ目標トルク制限処理とは同じであるので、図16のステップS15−11における駆動モータ目標トルク制限処理について説明する。
ステップS15−11−1 パーキング機構18が作動しているかどうかを判断する。パーキング機構18が作動している場合はステップS15−11−2に、作動していない場合はステップS15−11−3に進む。
ステップS15−11−2 駆動モータ目標トルクTM* を変化率αで制限し、リターンする。
ステップS15−11−3 駆動モータ目標トルクTM* を変化率βで制限し、リターンする。
次に、図9のステップS16におけるエンジン停止制御処理のサブルーチンについて説明する。
図20は本発明の実施の形態におけるエンジン停止制御処理のサブルーチンを示す図である。
まず、前記車両制御装置51(図7)は、発電機ブレーキBが解放されているかどうかを判断する。発電機ブレーキBが解放されておらず、係合させられている場合、前記発電機ブレーキ解放制御処理手段は、発電機ブレーキ解放制御処理を行い、発電機ブレーキBを解放する。
また、前記発電機ブレーキBが解放されている場合、前記エンジン停止制御処理手段は、エンジン11における燃料噴射及び点火を停止させ、スロットル開度θを零〔%〕にする。
続いて、前記車両制御装置51の前記発電機目標回転速度算出処理手段は、前記リングギヤ回転速度NRを読み込み、該リングギヤ回転速度NR及びエンジン目標回転速度NE* (零〔rpm〕)に基づいて、前記回転速度関係式によって、発電機目標回転速度NG* を算出して決定し、発電機制御装置47に送る。そして、該発電機制御装置47が発電機回転速度制御処理を行う。
その後、パーキング機構18(図2)が作動させられているときに、エンジン11の停止に伴って歯打ち音が発生しないように、駆動モータ目標トルクTM* の変動が抑制されるようになっている。すなわち、車両制御装置51の駆動モータ目標トルク算出処理手段91(図1)は、発電機目標回転速度NG* に基づいて発電機回転速度制御処理が行われたときの駆動軸トルクTR/OUTを推定し、該駆動軸トルクTR/OUTに基づいて駆動モータ目標トルクTM* を算出する。続いて、前記制振処理手段は、制振処理を行い、駆動モータ回転速度NMが変動するのを抑制するために、前記駆動モータ目標回転速度NM* に前記トルク補正値ΔTM* を加算することによって駆動モータ目標回転速度NM* を補正する。そして、駆動モータ目標トルク制限処理部125(図17)は、パーキング機構18(図2)が作動させられている間、駆動モータ目標トルクTM* の変動を抑制する。したがって、この場合も、パーキング機構18において歯打ち音が発生するのを防止することができる。
このようにして、駆動モータ目標トルクTM* が補正され、制限された後、車両制御装置51は駆動モータ目標トルクTM* を決定し、駆動モータ制御装置49に送る。該駆動モータ制御装置49の前記駆動モータ制御処理手段は、前記駆動モータ目標トルクTM* に基づいて駆動モータ制御処理を行う。
次に、前記発電機制御装置47は、エンジン回転速度NEが停止回転速度NEth2以下であるかどうかを判断し、エンジン回転速度NEが停止回転速度NEth2以下である場合、シャットダウン制御を開始し、発電機16に対するスイッチングを停止させ、発電機16を停止(シャットダウン)する。
次に、フローチャートについて説明する。
ステップS16−1 発電機ブレーキBが解放されているかどうかを判断する。発電機ブレーキBが解放されている場合はステップS16−3に、解放されていない場合はステップS16−2に進む。
ステップS16−2 発電機ブレーキ解放制御処理を行う。
ステップS16−3 燃料噴射及び点火を停止させる。
ステップS16−4 スロットル開度θを零〔%〕にする。
ステップS16−5 発電機目標回転速度NG* を決定する。
ステップS16−6 発電機回転速度制御処理を行う。
ステップS16−7 駆動モータ目標トルク算出処理を行う。
ステップS16−8 制振処理を行う。
ステップS16−9 駆動モータ目標トルク制限処理を行う。
ステップS16−10 駆動モータ目標トルクTM* を決定する。
ステップS16−11 駆動モータ制御処理を行う。
ステップS16−12 エンジン回転速度NEが停止回転速度NEth2以下であるかどうかを判断する。エンジン回転速度NEが停止回転速度NEth2以下である場合はステップS16−13に進み、エンジン回転速度NEが停止回転速度NEth2より高い場合はステップS16−5に戻る。
ステップS16−13 発電機16に対するスイッチングを停止させ、リターンする。
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
本発明の実施の形態におけるハイブリッド型車両駆動制御装置の機能ブロック図である。 本発明の実施の形態におけるハイブリッド型車両の概念図である。 本発明の実施の形態におけるプラネタリギヤユニットの動作説明図である。 本発明の実施の形態における通常走行時の車速線図である。 本発明の実施の形態における通常走行時のトルク線図である。 本発明の実施の形態におけるパーキング機構の動作を説明する図である。 本発明の実施の形態におけるハイブリッド型車両駆動制御装置の概念図である。 本発明の実施の形態におけるハイブリッド型車両駆動制御装置の動作を示す第1のメインフローチャートである。 本発明の実施の形態におけるハイブリッド型車両駆動制御装置の動作を示す第2のメインフローチャートである。 本発明の実施の形態におけるハイブリッド型車両駆動制御装置の動作を示す第3のメインフローチャートである。 本発明の実施の形態における第1の車両要求トルクマップを示す図である。 本発明の実施の形態における第2の車両要求トルクマップを示す図である。 本発明の実施の形態におけるエンジン目標運転状態マップを示す図である。 本発明の実施の形態におけるエンジン駆動領域マップを示す図である。 本発明の実施の形態におけるエンジン始動制御処理のサブルーチンを示す第1の図である。 本発明の実施の形態におけるエンジン始動制御処理のサブルーチンを示す第2の図である。 本発明の実施の形態における補正・制限部を表すブロック図である。 本発明の実施の形態における駆動モータ目標トルク制限処理のサブルーチンを示す図である。 本発明の実施の形態における補正・制限部の動作を表すタイムチャートである。 本発明の実施の形態におけるエンジン停止制御処理のサブルーチンを示す図である。
符号の説明
11 エンジン
13 プラネタリギヤユニット
16 発電機
18 パーキング機構
25 駆動モータ
49 駆動モータ制御装置
51 車両制御装置
91 駆動モータ目標トルク算出処理手段
92 駆動モータ目標トルク制限処理手段
121 駆動モータ目標トルク算出部
122 振動補正処理制御部
125 駆動モータ目標トルク制限処理部
CR キャリヤ
R リングギヤ
S サンギヤ

Claims (8)

  1. 駆動モータの目標トルクを表す駆動モータ目標トルクを算出する駆動モータ目標トルク算出処理手段と、駆動軸を回転不能にするために係脱自在に配設されたパーキング機構が作動させられているかどうかを判断し、該パーキング機構が作動させられている場合に、前記駆動モータ目標トルクの変動を抑制する駆動モータ目標トルク制限処理手段とを有することを特徴とする電動車両駆動制御装置。
  2. 前記駆動モータ目標トルク制限処理手段は、前記駆動モータ目標トルクの変化率を制限する請求項1に記載の電動車両駆動制御装置。
  3. 前記駆動モータ目標トルク制限処理手段は、前記駆動モータ目標トルクの変化率をパーキング機構が作動していないときより小さくなるように制限する請求項1に記載の電動車両駆動制御装置。
  4. 第1〜第3の差動要素を備え、第1の差動要素が発電機と、第2の差動要素が駆動モータと、第3の差動要素がエンジンと連結された差動回転装置を有するとともに、前記駆動モータ目標トルク制限処理手段は、エンジン回転速度がエンジン目標回転速度になるように発電機回転速度が制御され、エンジントルク及び発電機トルクと対応させて、電動車両を走行させるのに必要な車両要求トルクを発生させるように駆動モータ目標トルクが算出され、駆動モータが駆動されているときに、前記駆動モータ目標トルクの変動を抑制する請求項1に記載の電動車両駆動制御装置。
  5. 電動車両の車両出力軸が振動するのを防止するために、駆動モータ目標トルクのトルク補正値を算出する制振処理手段を有するとともに、前記駆動モータ目標トルク制限処理手段は前記トルク補正値を制限する請求項1〜4のいずれか1項に記載の電動車両駆動制御装置。
  6. 前記駆動モータの角加速度を算出する駆動モータ角加速度算出処理手段を有するとともに、前記制振処理手段は、角加速度が所定の値より小さくなるようにトルク補正値を算出する請求項5に記載の電動車両駆動制御装置。
  7. 所定の軸の2箇所に配設された検出部を有するとともに、前記制振処理手段は、各検出部によって検出された回転速度の差が零になるようにトルク補正値を算出する請求項5に記載の電動車両駆動制御装置。
  8. 駆動モータの目標トルクを表す駆動モータ目標トルクを算出し、駆動軸を回転不能にするために係脱自在に配設されたパーキング機構が作動させられているかどうかを判断し、該パーキング機構が作動させられている場合に、前記駆動モータ目標トルクの変動を抑制することを特徴とする電動車両駆動制御方法。
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