JP2015209151A - ハイブリッド車両のエンジントルク推定装置 - Google Patents
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Abstract
Description
このようなハイブリッド車両の制御装置としては、例えば、以下の先行技術文献がある。
この現象を具体的に説明すると、次のようになる。
例えば、遊星歯車機構(PG)において、サンギアに第1のモータジェネレータ(MG1)を接続し、キャリアにエンジンの駆動軸を接続し、リングギアに駆動軸と第2のモータジェネレータ(MG2)とを接続した構成とした場合を、例に挙げる。
この場合、第1のモータジェネレータ(MG1)のMG1回転数が駆動軸の回転数よりも大きい場合は、遊星歯車機構(PG)の損失トルクは、第1のモータジェネレータ(MG1)のMG1回転数と駆動軸の回転数との差動回転数に応じた値であり、そして、この差動回転数を零(0)にする向きに作用するため、エンジントルクとバランスするために必要な第1のモータジェネレータ(MG1)の発電トルクは、小さくなる。従って、第1のモータジェネレータ(MG1)のMG1トルクから計算されるエンジントルク推定値は、実際の値よりも小さくなる。
逆に、第1のモータジェネレータ(MG1)のMG1回転数が駆動軸の回転数よりも小さい場合には、遊星歯車機構(PG)の損失トルクは、差動回転数を零(0)にする向きに作用するため、エンジントルクとバランスするために必要な第1のモータジェネレータ(MG1)の発電トルクは、大きくなる。従って、第1のモータジェネレータ(MG1)のMG1トルクから計算されるエンジントルク推定値は、実際の値より大きくなる。
この結果、遊星歯車機構(PG)の損失トルクにより、エンジントルク推定値に誤差が生じてしまうことから、改善が望まれていた。
図1に示すように、ハイブリッド車両(以下「車両」という)1には、駆動力を出力するエンジン(図面上では「E/G」と記す)2が搭載される。
エンジン2には、この実施例1では、1つの遊星歯車機構として、遊星歯車機構(図面上では「PG」と記す)3が接続している。
遊星歯車機構3には、少なくとも2つ存在するモータジェネレータとして、第1のモータジェネレータ(図面上では「MG1」と記す)4・第2のモータジェネレータ(図面上では「MG2」と記す)5が接続している。
エンジン2と第1のモータジェネレータ4・第2のモータジェネレータ5とは、遊星歯車機構4及び動力伝達ギア機構6を介して駆動軸(出力軸)(図面上では「OUT」と記す)7に接続している。この駆動軸7には、駆動輪が取り付けられている。
つまり、この実施例1に係る車両1においては、いわゆる3軸式の動力入出力装置を適用し、エンジン2と第1のモータジェネレータ4と第2のモータジェネレータ5との動力を合成して駆動軸7に伝達し、また、エンジン2と第1のモータジェネレータ4と第2のモータジェネレータ5と駆動軸7との間で動力の授受を行う。
サンギア8は、第1のモータジェネレータ4に接続している。
リングギア10は、第2のモータジェネレータ5と駆動軸7とに接続している。
キャリア11は、エンジン2のクランクシャフト12に接続している。
第1のモータジェネレータ4は、サンギア8が接続する第1ロータ13と、第1ステータ14とからなる。第2のモータジェネレータ5は、リングギア10が接続する第2ロータ15と、第2ステータ16とからなる。
なお、第1のモータジェネレータ4は、発電と車両走行との両方に使用されるものであって、通常の車両走行時には、発電機として使用される。また、第2のモータジェネレータ5は、発電と車両走行との両方に使用されるものであって、通常の車両走行時には、走行用モータとして使用される。
第1インバータ17と第2インバータ18とは、エンジントルク推定装置19の制御手段としてのハイブリッドコントロールユニット(図面上では「HCU」と記す)20が接続している。
また、第1インバータ17と第2インバータ18との各電源端子は、蓄電装置であるバッテリ21に接続している。このバッテリ21は、バッテリ21の状態を検出可能なバッテリコントロールモジュール(図面上では「BCM」と記す)22に接続している。このバッテリコントロールモジュール22は、第1インバータ17・第2インバータ18に接続し、制御信号によって第1インバータ17・第2インバータ18への電圧を制御する。
バッテリコントロールモジュール22は、ハイブリッドコントロールユニット20に接続している。
さらに、ハイブリッドコントロールユニット20には、エンジン2を制御するエンジンコントロールモジュール(図面上では「ECM」と記す)23が接続している。
ハイブリッドコントロールユニット20は、各種センサ情報を受け取り、エンジン2と第1のモータジェネレータ4と第2のモータジェネレータ5とのトルク指令値を演算し、その指令値の信号をエンジンコントロールモジュール23と第1インバータ17と第2インバータ18とに送信する。そして、エンジンコントロールモジュール23と第1インバータ17と第2インバータ18とは、受信したその指令値に従ってエンジン2と第1のモータジェネレータ4と第2のモータジェネレータ5とをトルク制御する。
差動回転数算出手段24は、第1のモータジェネレータ4のMG1回転数と第2のモータジェネレータ5のMG2回転数とからモータジェネレータの差動回転数(MG1回転数−MG2回転数)を算出する。
PGトルク損失割合算出手段25は、差動回転数算出手段24からの差動回転数を入力して、図4に示すPGトルク損失割合検索テーブルから遊星歯車機構3のPGトルク損失割合を算出する。なお、図4のPGトルク損失割合検索テーブルにおいて、差動回転数が零(0)の場合は、PGトルク損失割合が零(0)となる。
PG損失補正トルク算出手段26は、本発明に係る損失補正トルク算出手段であって、PGトルク損失割合算出手段25からのPGトルク損失割合及び第1のモータジェネレータ4のMG1トルクを入力して、遊星歯車機構3のPG損失補正トルクを算出する。
エンジントルク基本推定値算出手段27は、第1のモータジェネレータ4のMG1トルクを入力して、エンジントルク基本推定値を算出する。
エンジントルク推定値算出手段28は、PG損失補正トルク算出手段26からのPG損失補正トルク及びエンジントルク基本推定値算出手段27からのエンジントルク基本推定値を入力して、PG損失補正トルクに基づいてエンジントルク基本推定値を補正してエンジントルク推定値を算出する。そして、エンジントルク推定値算出手段28は、この算出したエンジントルク推定値をエンジントルク信号としてエンジンコントロールモジュール23に出力する。
つまり、この実施例1では、エンジントルクとなるエンジントルク推定値を算出する際に、遊星歯車機構3による損失トルクを考慮した補正を行う。
図3に示すように、ハイブリッドコントロールユニット20のプログラムがスタートすると(ステップA01)、先ず、各センサ情報信号の取り込みを行う(ステップA02)。
そして、第1のモータジェネレータ4のMG1回転数と第2のモータジェネレータ5のMG2回転数とから差動回転数(MG1回転数−MG2回転数)を算出する(ステップA03)。
その後、図4のPGトルク損失割合検索テーブルから差動回転数に応じてPGトルク損失割合を算出する(ステップA04)。このPGトルク損失割合は、遊星歯車機構3で失われるエンジン2の駆動力の推定値となるものである。このステップA04においては、第1のモータジェネレータ4のMG1回転数が第2のモータジェネレータ5のMG2回転数よりも大きい場合に、損失により第1のモータジェネレータ4の発電するMG1トルクは、損失のない場合よりも小さくなる。この結果、第1のモータジェネレータ4のMG1トルクから算出されたエンジントルクは、実際のエンジントルクよりも小さくなる。このため、駆動軸7のトルクが大きくなるように補正する必要がある。従って、図4のPGトルク損失割合検索テーブルに正の値を設定する。反対に、第2のモータジェネレータ5のMG2回転数が第1のモータジェネレータ4のMG1回転数よりも大きい場合には、負の値を設定する。
そして、エンジントルク基本推定値を算出する(ステップA05)。このステップA05では、第1のモータジェネレータ4のMG1トルクと遊星歯車機構3のギア比とから遊星歯車機構3の損失が無い場合のエンジントルク基本推定値を算出する。
このステップA05の処理で用いるエンジントルク基本推定値の式の導き方について、図6、図7の共線図を用いて説明する。
エンジントルクをTe、第1のモータジェネレータ4のMG1トルクTmg1、駆動軸トルクToutのトルクの釣り合いの式は、以下のようになる。
Te=−Tmg1−Tout…(1)式
ここで、図6、図7の共線図上で、エンジン2の位置を軸に、第1のモータジェネレータ4のMG1トルクTmg1と、駆動軸トルクToutとが釣り合っていることから、以下の式が成り立つ。
Tout×1=Tmg1×(Zr/Zs)
Tout=(Zr/Zs)×Tmg1…(2)式
ここで、Zsは遊星歯車機構3のサンギア8の歯数であり、Zrは遊星歯車機構3のリングギア10の歯数である。
そして、(2)式を(1)式に代入すると、
Te=−Tmg1−(Zr/Zs)×Tmg1
=−(1+(Zr/Zs))Tmg1…(3)式
(3)式が、ステップA05の処理で用いるエンジントルク基本推定値の式である。
その後、PG損失補正トルクを算出する(ステップA06)。このステップA06では、PGトルク損失割合と、第1のモータジェネレータ4のMG1トルクの絶対値と、遊星歯車機構3のギア比とから、PG損失補正トルクを算出する。
このステップA06の処理で用いるPG損失補正トルクの式の導き方について説明する。
駆動軸トルクToutは、サンギア8とピニオンギア9との噛み合い、ピニオンギア9とリングギア10との噛み合いにより、第1のモータジェネレータ4のMG1トルクTmg1を得ている。各ギア間での伝達効率をηとすると、上記の(3)式は、以下の(4)式、(6)式のようになる。
なお、図1に示すように、駆動軸7と第2のモータジェネレータ5とは、直接接続されており、同じ回転数で回転するように構成されている。つまり、第1のモータジェネレータ4のMG1回転数と駆動軸7の回転数の大小を比較することは、第1のモータジェネレータ4のMG1回転数と第2のモータジェネレータ5のMG2回転数とを比較することと同じである。
「MG1回転数>MG2回転数、且つTmg1>0」又は「MG1回転数<MG2回転数、且つTmg1<0」の場合は、
Te1=−(1+η2 ×(Zr/Zs))Tmg1…(4)式
(3)式と(4)式との差は、伝達効率考慮の有無によるトルク差分になる。
(4)式−(3)式=(1−η2 )×(Zr/Zs)×Tmg1…(5)式
一方、「MG1回転数>MG2回転数、且つTmg1<0」又は「MG1回転数<MG2回転数、且つTmg1>0」の場合は、
Te2=−(1+1/η2 ×(Zr/Zs))Tmg1…(6)式
(3)式と(6)式との差は、伝達効率考慮の有無によるトルク差分になる。
(6)式−(3)式=(1−1/η2 )×(Zr/Zs)×Tmg1…(7)式
また、η≒1.0の場合は、(1−η2 )≒−(1−1/η2 )となることより、(1−η2 )=αとすると、(1−1/η2 )=−αとなる。
この実施例1では、伝達効率ηを、例えば、0.99としている。この場合のη2 は、0.9801となり、伝達効率ηを1とした場合のη2 との差は、0.02となる。つまり、2%の損失割合が発生するとしている。なお、上記の伝達効率ηの数値は、一例である。
以上により、
MG1回転数>MG2回転数の場合のトルク差分は、(5)式より、
α×(Zr/Zs)×|Tmg1|…(8)式
MG1回転数<MG2回転数の場合のトルク差分は、(7)式より、
−α×(Zr/Zs)×|Tmg1|…(9)式
(8)式及び(9)式は、このステップA06の処理で用いるPG損失補正トルクを算出する式である。
そして、エンジントルク推定値を算出する(ステップA07)。このステップA07では、エンジントルク基本推定値にPG損失補正トルクを加算補正して、エンジントルク推定値を算出する。このエンジントルク推定値を用いて、エンジントルクの指令値を補正する。
このステップA07で用いるエンジントルク推定値について説明する。
上記のステップA05及びステップA06で求めた値の和は、ステップA07で算出されるエンジントルク推定値になる。
具体的には、以下の通りである。
MG1回転数>MG2回転数の場合は、(3)式と(8)式との和がエンジントルク推定値になる。
一方、MG1回転数<MG2回転数の場合の場合は、(3)式と(9)式との和がエンジントルク推定値になる。
その後、このプログラムをリターンする(ステップA08)。
図5のタイムチャートは、エンジン回転数及びエンジントルクが一定の状態で駆動軸7のトルクが一定となるようにして、車速が増加した場合の挙動を示したものである。
また、図6、図7に示した共線図は、エンジン回転数とエンジントルクとを一定として、車速が低い場合と高い場合とを示したものである。
図5のタイムチャートと図6、図7に示した共線図とを用いて、遊星歯車機構3の損失トルクによりエンジントルク推定値が実トルクに対してずれる理由を説明する。
第1のモータジェネレータ4のMG1回転数が第2のモータジェネレータ5のMG2回転数よりも大きい場合に、遊星歯車機構3の損失トルクにより、第1のモータジェネレータ4は、損失トルクが無い場合より小さな発電トルクでエンジントルクと釣り合う。従って、第1のモータジェネレータ4のMG1トルクから計算したエンジントルク推定値は、実エンジントルクよりも小さな値として計算される。この結果、この実施例では、エンジントルクが大きくなるように補正され、実エンジントルクに近づけることができる。
第1のモータジェネレータ4のMG1回転数が第2のモータジェネレータ5のMG2回転数よりも小さい場合には、遊星歯車機構3の損失トルクにより第1のモータジェネレータ4は、損失トルクが無い場合よりも大きな発電トルクでエンジントルクと釣り合う。従って、第1のモータジェネレータ4のMG1トルクから計算したエンジントルク推定値は、実エンジントルクよりも大きな値として計算される。この結果、この実施例1では、エンジントルクが小さくなるように補正され、実エンジントルクに近づけることができる。
このような構成により、第1のモータジェネレータ4と第2のモータジェネレータ5との差動回転数からエンジントルク基本推定値を補正し、遊星歯車機構3による損失トルク分を考慮することで、遊星歯車機構3の損失トルクによるエンジントルクの推定値の精度悪化を抑制してエンジントルク推定値を精度よく算出し、このエンジントルク推定値を用いてエンジントルクの指令値を補正してエンジン2を適正に制御することができる。
この実施例2では、いわゆる4軸式の動力入出力装置に適用した場合について説明する。
図8に示すように、ハイブリッド車両(以下「車両」という)101には、駆動力を出力するエンジン(図面上では「E/G」と記す)102が搭載される。
エンジン102には、この実施例2では、2つの遊星歯車機構として、第1の遊星歯車機構(図面上では「PG1」と記す)103と第2の遊星歯車機構(図面上では「PG2」と記す)104とが接続している。
第1の遊星歯車機構103・第2の遊星歯車機構104には、少なくとも2つ存在するモータジェネレータとして、第1のモータジェネレータ(図面上では「MG1」と記す)105・第2のモータジェネレータ(図面上では「MG2」と記す)106が接続している。
エンジン2と第1のモータジェネレータ105・第2のモータジェネレータ106とは、第1の遊星歯車機構103・第2の遊星歯車機構104及び動力伝達ギア機構107を介して駆動軸(図面上では「OUT」と記す)108に接続している。この駆動軸108には、駆動輪が取り付けられている。
第1サンギア109は、第1モータジェネレータ105に接続している。
第1キャリア112は、エンジン102のクランクシャフト113に接続している。
第2サンギア114は、エンジン102のクランクシャフト113に接続している。
第2リングギア116は、第2のモータジェネレータ106に接続している。
また、第1のモータジェネレータ105は、第1の遊星歯車機構103の第1サンギア109のみに接続する。なお、第1のモータジェネレータ105は、発電と車両走行との両方に使用されるものであって、通常の車両走行時には、発電機として使用される。
更に、第2のモータジェネレータ106は、第2の遊星歯車機構104の第2リングギア116のみに接続する。なお、第2のモータジェネレータ106は、発電と車両走行との両方に使用されるものであって、通常の車両走行時には、走行用モータとして使用される。
第1インバータ122と第2インバータ123とは、エンジントルク推定装置124の制御手段としてのハイブリッドコントロールユニット(図面上では「HCU」と記す)125が接続している。
また、第1インバータ122と第2インバータ123との各電源端子は、蓄電装置であるバッテリ126に接続している。このバッテリ126は、バッテリ126の状態を検出可能なバッテリコントロールモジュール(図面上では「BCM」と記す)127に接続している。このバッテリコントロールモジュール127は、第1インバータ122・第2インバータ123に接続し、制御信号によって第1インバータ122・第2インバータ123への電圧を制御する。
バッテリコントロールモジュール127は、ハイブリッドコントロールユニット125に接続している。
さらに、ハイブリッドコントロールユニット125には、エンジン102を制御するエンジンコントロールモジュール(図面上では「ECM」と記す)128が接続している。
ハイブリッドコントロールユニット125は、各種センサ情報を受け取り、エンジン102と第1のモータジェネレータ105と第2のモータジェネレータ106とのトルク指令値を演算し、その指令値の信号をエンジンコントロールモジュール128と第1インバータ122と第2インバータ123とに送信する。そして、エンジンコントロールモジュール128と第1インバータ122と第2インバータ123とは、受信したその指令値に従ってエンジン102と第1のモータジェネレータ105と第2のモータジェネレータ106とをトルク制御する。
差動回転数算出手段129は、第1のモータジェネレータ105のMG1回転数と第2のモータジェネレータ106のMG2回転数とからモータジェネレータの差動回転数(MG1回転数−MG2回転数)を算出する。
PG1トルク損失割合算出手段130は、差動回転数算出手段129からの差動回転数を入力して、図11に示すPG1トルク損失割合検索テーブルから第1の遊星歯車機構103のPG1トルク損失割合を算出する。なお、図11のPG1トルク損失割合検索テーブルにおいて、差動回転数が零(0)の場合は、PG1トルク損失割合が零(0)となる。
PG2トルク損失割合算出手段131は、差動回転数算出手段129からの差動回転数を入力して、図12に示すPG2トルク損失割合検索テーブルから第2の遊星歯車機構104のPG2トルク損失割合を算出する。なお、図12のPGトルク損失割合検索テーブルにおいて、差動回転数が零(0)の場合は、PG2トルク損失割合が零(0)となる。
PG損失補正トルク算出手段132は、本発明に係る損失補正トルク算出手段であって、PG1トルク損失割合算出手段130及びPG2トルク損失割合算出手段131からのPG1トルク損失割合及びPG2トルク損失割合、さらに、第1のモータジェネレータ105のMG1トルク及び第2のモータジェネレータ106のMG2トルクを入力して、遊星歯車機構のPG損失補正トルクを算出する。
エンジントルク基本推定値算出手段133は、第1のモータジェネレータ105のMG1トルク及び第2のモータジェネレータ106のMG2トルクを入力して、エンジントルク基本推定値を算出する。
エンジントルク推定値算出手段134は、PG損失補正トルク算出手段132からのPG損失補正トルク及びエンジントルク基本推定値算出手段133からのエンジントルク基本推定値を入力して、PG損失補正トルクに基づいてエンジントルク基本推定値を補正してエンジントルク推定値を算出する。そして、エンジントルク推定値算出手段134は、この算出したエンジントルク推定値をエンジントルク信号としてエンジンコントロールモジュール128に出力する。
つまり、この実施例では、エンジントルク推定値を算出する際に、第1の遊星歯車機構103及び第2の遊星歯車機構104による遊星歯車機構の損失トルクを考慮した補正を行う。
図10に示すように、ハイブリッドコントロールユニット125のプログラムがスタートすると(ステップB01)、先ず、各センサ情報信号の取り込みを行う(ステップB02)。
そして、第1のモータジェネレータ105のMG1回転数と第2のモータジェネレータ106のMG2回転数とに基づいて差動回転数(MG1回転数−MG2回転数)を算出する(ステップB03)。
その後、図11のPG1トルク損失割合検索テーブルから差動回転数に応じてPG1トルク損失割合を算出する(ステップB04)。このPG1トルク損失割合は、第1の遊星歯車機構103で失われるエンジン102の駆動力の推定値となるものである。このステップB04においては、第1のモータジェネレータ105のMG1回転数が第2のモータジェネレータ106のMG2回転数よりも大きい場合に、損失により第1のモータジェネレータ105の発電トルクは、損失の無い場合よりも小さくなる。その影響により、エンジントルク推定値は、実際のエンジントルクよりも小さくなる。そのため、駆動軸108のトルクを大きくなるように補正する必要がある。従って、図11のPG1トルク損失割合検索テーブルには、正の値を設定する。反対に、第2のモータジェネレータ106のMG2回転数が第1のモータジェネレータ105のMG1回転数よりも大きい場合には、図11のPG1トルク損失割合検索テーブルには、負の値を設定する。
また、図12のPG2トルク損失割合検索テーブルから差動回転数に応じてPG2トルク損失割合を算出する(ステップB05)。このPG2トルク損失割合は、第2の遊星歯車機構104で失われるエンジン2の駆動力の推定値となるものである。このステップB05においては、第1のモータジェネレータ105のMG1回転数が第2のモータジェネレータ106のMG2回転数よりも大きい場合に、損失により第2のモータジェネレータ106のMG2トルクは、損失の無い場合よりも小さいトルクでバランスする。その影響により、エンジントルク推定値は、実際のエンジントルクよりも小さくなる。そのため、駆動軸108のトルクを大きくなるように補正する必要がある。従って、図12のPG2トルク損失割合検索テーブルには、正の値を設定する。反対に、第2のモータジェネレータ106のMG2回転数が第1のモータジェネレータ105のMG1回転数よりも大きい場合には、図12のPG1トルク損失割合検索テーブルには、負の値を設定する。
そして、エンジントルク基本推定値を算出する(ステップB06)。このステップB06では、第1のモータジェネレータ105のMG1トルクと第1の遊星歯車機構103のギア比とから第1の遊星歯車機構103の損失が無い場合、及び第2のモータジェネレータ106のMG2トルクと第2の遊星歯車機構104のギア比とから第2の遊星歯車機構104の損失が無い場合におけるエンジントルク基本推定値を算出する。
このステップB06の処理で用いるエンジントルク基本推定値の式の導き方について、図14、図15の共線図より求める。
エンジントルクTe、第1のモータジェネレータ105のMG1トルクTmg1、第2のモータジェネレータ106のMG2トルクTmg2とし、駆動軸108の位置を軸に、TeとTmg1とTmg2とが釣り合っていることから、以下の式が成り立つ。
Te×1+Tmg1×(1+Zr1/Zs1)=Tmg2×(Zs2/Zr2)
Te=−(1+Zr1/Zs1)×Tmg1+(Zs2/Zr2)×Tmg2…(11)式
ここで、Zr1は第1の遊星歯車機構103の第1リングギア111の歯数、Zs1は第1の遊星歯車機構103の第1サンギア109の歯数、Zr2は第2の遊星歯車機構104の第2リングギア116の歯数、Zs2は第2の遊星歯車機構104の第2サンギア114の歯数である。
(11)式は、このステップB06の処理で用いるエンジントルク基本推定値の式である。
さらに、PG損失補正トルクを算出する(ステップB07)。このステップB07では、PGトルク1損失割合と、第1のモータジェネレータ105のMG1トルクの絶対値と、第1の遊星歯車機構103のギア比と、PGトルク2損失割合と、第2のモータジェネレータ106のMG2トルクの絶対値と、第2の遊星歯車機構104のギア比とから、PG損失補正トルクを算出する。
このステップB07の処理で用いる損失補正トルクの式の導き方について、図14、図15の共線図より求める。
駆動軸108の位置を軸に、エンジントルクTeとMG1トルクTmg1とMG2トルクTmg2とが釣り合っていることから、エンジントルクTeは、MG1による反力トルクとMG2による反力トルクとの和に等しい。ここで、MG2による反力トルクに相当するエンジントルクTeについて考えると、
1×Te=(Zs2/Zr2)×Tmg2
Te=(Zs2/Zr2)×Tmg2…(12)式
「MG1回転数>MG2回転数、且つTmg2<0」又は「MG1回転数<MG2回転数、且つTmg2>0」の場合は、
Te3=η2 ×(Zs2/Zr2)×Tmg2…(13)式
(12)式と(13)式との差は、伝達効率考慮の有無によるトルク差分になる。
(13)式−(12)式=(η2 −1)×(Zs2/Zr2)×Tmg2…(14)式
一方、「MG1回転数>MG2回転数、且つTmg2>0」又は「MG1回転数<MG2回転数、且つTmg2<0」の場合は、
Te4=1/η2 ×(Zs2/Zr2)×Tmg2…(15)式
(12)式と(15)式との差は、伝達効率考慮の有無によるトルク差分になる。
(15)式−(12)式=(1/η2 −1)×(Zs2/Zr2)×Tmg2…(16)式
上述のように、(1−η2 )=αとすると、(1−1/η2 )=−αとなる。
これにより、
MG1回転数>MG2回転数の場合のトルク差分は、(14)式より、
α×(Zs2/Zr2)×|Tmg2|…(16)
MG1回転数<MG2回転数の場合のトルク差分は、(15)式より、
−α×(Zs2/Zr2)×|Tmg2|…(17)式
そして、PG損失補正トルクは、(8)式および(9)式の和から求めることができる。
これにより、
MG1回転数>MG2回転数の場合のトルク差分は、(8)式と(16)式の和より、
α×(Zr/Zs)×|Tmg1|+α×(Zs2/Zr2)×|Tmg2|…(18)式
MG1回転数<MG2回転数の場合のトルク差分は、(9)式と(17)式の和より、
−α×(Zr/Zs)×|Tmg1|−α×(Zs2/Zr2)×|Tmg2|…(19)式
(18)式および(19)式は、このステップB07の処理で用いるPG損失補正トルクを算出する式である。
その後、エンジントルク推定値を算出する(ステップB08)。このステップB08では、エンジントルク基本推定値にPG損失補正トルクを加算補正して、エンジントルク推定値を算出する。このエンジントルク推定値を用いて、エンジントルクの指令値を補正する。
このステップB08で用いるエンジントルク推定値について説明する。
上記のステップB07及びステップB08で求めた値の和は、このステップB08で求めるエンジントルク推定値になる。
具体的には、以下の通りである。
MG1回転数>MG2回転数の場合は、(11)式と(18)式の和がエンジントルク推定値になる。
MG1回転数<MG2回転数の場合は、(11)式と(19)式の和がエンジントルク推定値になる。
そして、このプログラムをリターンする(ステップB09)。
図13のタイムチャートは、エンジン回転数及びエンジントルクが一定の状態で駆動軸トルクが一定となるようにして、車速が増加した場合の挙動を示したものである。
また、図14、図15の共線図は、エンジン回転数及びエンジントルクを一定として、車速が低い場合と高い場合を示したものである。
これらを用いて、第1の遊星歯車機構103及び第2の遊星歯車機構104のPG損失トルクにより、エンジントルク推定値が実トルクに対してずれる理由を説明する。
第1のモータジェネレータ105のMG1回転数が第2のモータジェネレータ106のMG2回転数よりも大きい場合に、第1の遊星歯車機構103及び第2の遊星歯車機構104の損失トルクにより、第1のモータジェネレータ105は、損失トルクが無い場合よりも小さな発電トルクでエンジントルクと釣り合う。また、第2のモータジェネレータ106は、損失トルクが無い場合よりも小さなトルクでエンジントルクと釣り合う。従って、第1のモータジェネレータ105のMG1トルク及び第2のモータジェネレータ106のMG2トルクから計算したエンジントルク推定値は、実エンジントルクよりも小さな値として計算される。この実施例2の場合では、エンジントルクが大きくなるように補正され、実エンジントルクに近づけることができる。
また、第1のモータジェネレータ105のMG1回転数が第2のモータジェネレータ106のMG2回転数よりも小さい場合には、第1の遊星歯車機構103及び第2の遊星歯車機構104の損失トルクにより、第1のモータジェネレータ105は、損失トルクが無い場合よりも大きな発電トルクでエンジントルクと釣り合う。また、第2のモータジェネレータ106は、損失トルクが無い場合よりも小さなトルクでエンジントルクと釣り合う。従って、第1のモータジェネレータ105のMG1トルク及び第2のモータジェネレータ106のMG2トルクから計算したエンジントルク推定値は、実エンジントルクよりも大きな値として計算される。この実施例2の場合では、エンジントルクが小さくなるように補正され、実エンジントルクに近づけることができる。
2 エンジン(E/G)
3 遊星歯車機構(PG)
4 第1モータジェネレータ(MG1)
5 第2モータジェネレータ(MG2)
7 駆動軸(OUT)
12 クランクシャフト
19 エンジントルク推定装置
20 ハイブリッドコントロールユニット(制御手段)
24 差動回転数算出手段
25 PGトルク損失割合算出手段
26 PG損失補正トルク算出手段(損失補正トルク算出手段)
27 エンジントルク基本推定値算出手段
28 エンジントルク推定値算出手段
このようなハイブリッド車両の制御装置としては、例えば、特許第3933170号公報がある。
図1に示すように、ハイブリッド車両(以下「車両」という)1には、駆動力を出力するエンジン(図面上では「E/G」と記す)2が搭載される。
エンジン2には、この実施例1では、1つの遊星歯車機構として、遊星歯車機構3が接続している。
遊星歯車機構3には、少なくとも2つ存在するモータジェネレータとして、第1のモータジェネレータ4・第2のモータジェネレータ5が接続している。
エンジン2と第1のモータジェネレータ4・第2のモータジェネレータ5とは、遊星歯車機構4及び動力伝達ギア機構6を介して駆動軸(出力軸)(図面上では「OUT」と記す)7に接続している。この駆動軸7には、駆動輪が取り付けられている。
差動回転数算出手段24は、第1のモータジェネレータ4のMG1回転数と第2のモータジェネレータ5のMG2回転数とからモータジェネレータの差動回転数(MG1回転数−MG2回転数)を算出する。
PGトルク損失割合算出手段25は、差動回転数算出手段24からの差動回転数を入力して、図4に示すPGトルク損失割合検索テーブルから遊星歯車機構3の損失割合であるPGトルク損失割合を算出する。なお、図4のPGトルク損失割合検索テーブルにおいて、差動回転数が零(0)の場合は、PGトルク損失割合が零(0)となる。
PG損失補正トルク算出手段26は、本発明に係る損失補正トルク算出手段であって、PGトルク損失割合算出手段25から得られるPGトルク損失割合及び第1のモータジェネレータ4のMG1トルクを入力して、遊星歯車機構3の損失補正トルクであるPG損失補正トルクを算出する。
エンジントルク基本推定値算出手段27は、第1のモータジェネレータ4のMG1トルクを入力して、エンジントルク基本推定値を算出する。
エンジントルク推定値算出手段28は、PG損失補正トルク算出手段26から得られるPG損失補正トルク及びエンジントルク基本推定値算出手段27から得られるエンジントルク基本推定値を入力して、PG損失補正トルクに基づいてエンジントルク基本推定値を補正してエンジントルク推定値を算出する。そして、エンジントルク推定値算出手段28は、この算出したエンジントルク推定値をエンジントルク信号としてエンジンコントロールモジュール23に出力する。
つまり、この実施例1では、エンジントルクとなるエンジントルク推定値を算出する際に、遊星歯車機構3による損失トルクを考慮した補正を行う。
図5のタイムチャートは、エンジン回転数及びエンジントルクが一定の状態で駆動軸7のトルクが一定となるようにして、時間の経過に伴って車速が増加した場合の挙動を示したものである。
また、図6に示した共線図は、エンジン回転数とエンジントルクとを一定として比較的車速が低い場合を示し、図7に示した共線図は、エンジン回転数とエンジントルクとを一定として比較的車速が高い場合を示したものである。
図5のタイムチャートと図6、図7に示した共線図とを用いて、遊星歯車機構3の損失トルクによりエンジントルク推定値が実トルクに対してずれる理由を説明する。
第1のモータジェネレータ4のMG1回転数が第2のモータジェネレータ5のMG2回転数よりも大きい場合に、遊星歯車機構3の損失トルクにより、第1のモータジェネレータ4は、損失トルクが無い場合より小さな発電トルクでエンジントルクと釣り合う。従って、第1のモータジェネレータ4のMG1トルクから計算したエンジントルク推定値は、実エンジントルクよりも小さな値として計算される。この結果、この実施例では、エンジントルクが大きくなるように補正され、実エンジントルクに近づけることができる。
第1のモータジェネレータ4のMG1回転数が第2のモータジェネレータ5のMG2回転数よりも小さい場合には、遊星歯車機構3の損失トルクにより第1のモータジェネレータ4は、損失トルクが無い場合よりも大きな発電トルクでエンジントルクと釣り合う。従って、第1のモータジェネレータ4のMG1トルクから計算したエンジントルク推定値は、実エンジントルクよりも大きな値として計算される。この結果、この実施例1では、エンジントルクが小さくなるように補正され、実エンジントルクに近づけることができる。
この実施例2では、いわゆる4軸式の動力入出力装置に適用した場合について説明する。
図8に示すように、ハイブリッド車両(以下「車両」という)101には、駆動力を出力するエンジン(図面上では「E/G」と記す)102が搭載される。
エンジン102には、この実施例2では、2つの遊星歯車機構として、第1の遊星歯車機構103と第2の遊星歯車機構104とが接続している。
第1の遊星歯車機構103・第2の遊星歯車機構104には、少なくとも2つ存在するモータジェネレータとして、第1のモータジェネレータ105・第2のモータジェネレータ106が接続している。
エンジン2と第1のモータジェネレータ105・第2のモータジェネレータ106とは、第1の遊星歯車機構103・第2の遊星歯車機構104及び動力伝達ギア機構107を介して駆動軸(図面上では「OUT」と記す)108に接続している。この駆動軸108には、駆動輪が取り付けられている。
差動回転数算出手段129は、第1のモータジェネレータ105のMG1回転数と第2のモータジェネレータ106のMG2回転数とからモータジェネレータの差動回転数(MG1回転数−MG2回転数)を算出する。
PG1トルク損失割合算出手段130は、差動回転数算出手段129からの差動回転数を入力して、図11に示すPG1トルク損失割合検索テーブルから第1の遊星歯車機構103のPG1トルク損失割合を算出する。なお、図11のPG1トルク損失割合検索テーブルにおいて、差動回転数が零(0)の場合は、PG1トルク損失割合が零(0)となる。
PG2トルク損失割合算出手段131は、差動回転数算出手段129からの差動回転数を入力して、図12に示すPG2トルク損失割合検索テーブルから第2の遊星歯車機構104のPG2トルク損失割合を算出する。なお、図12のPGトルク損失割合検索テーブルにおいて、差動回転数が零(0)の場合は、PG2トルク損失割合が零(0)となる。
PG損失補正トルク算出手段132は、本発明に係る損失補正トルク算出手段であって、PG1トルク損失割合算出手段130から得られるPG1トルク損失割合及びPG2トルク損失割合算出手段131から得られるPG2トルク損失割合、さらに、第1のモータジェネレータ105のMG1トルク及び第2のモータジェネレータ106のMG2トルクを入力して、PG損失補正トルクを算出する。
エンジントルク基本推定値算出手段133は、第1のモータジェネレータ105のMG1トルク及び第2のモータジェネレータ106のMG2トルクを入力して、エンジントルク基本推定値を算出する。
エンジントルク推定値算出手段134は、PG損失補正トルク算出手段132からのPG損失補正トルク及びエンジントルク基本推定値算出手段133からのエンジントルク基本推定値を入力して、PG損失補正トルクに基づいてエンジントルク基本推定値を補正してエンジントルク推定値を算出する。そして、エンジントルク推定値算出手段134は、この算出したエンジントルク推定値をエンジントルク信号としてエンジンコントロールモジュール128に出力する。
つまり、この実施例では、エンジントルク推定値を算出する際に、第1の遊星歯車機構103及び第2の遊星歯車機構104による遊星歯車機構の損失トルクを考慮した補正を行う。
図13のタイムチャートは、エンジン回転数及びエンジントルクが一定の状態で駆動軸トルクが一定となるようにして、時間の経過に伴って車速が増加した場合の挙動を示したものである。
また、図14に示した共線図は、エンジン回転数とエンジントルクとを一定として比較的車速が低い場合を示し、図15に示した共線図は、エンジン回転数とエンジントルクとを一定として比較的車速が高い場合を示したものである。
これらを用いて、第1の遊星歯車機構103及び第2の遊星歯車機構104のPG損失トルクにより、エンジントルク推定値が実トルクに対してずれる理由を説明する。
第1のモータジェネレータ105のMG1回転数が第2のモータジェネレータ106のMG2回転数よりも大きい場合に、第1の遊星歯車機構103及び第2の遊星歯車機構104の損失トルクにより、第1のモータジェネレータ105は、損失トルクが無い場合よりも小さな発電トルクでエンジントルクと釣り合う。また、第2のモータジェネレータ106は、損失トルクが無い場合よりも小さなトルクでエンジントルクと釣り合う。従って、第1のモータジェネレータ105のMG1トルク及び第2のモータジェネレータ106のMG2トルクから計算したエンジントルク推定値は、実エンジントルクよりも小さな値として計算される。この実施例2の場合では、エンジントルクが大きくなるように補正され、実エンジントルクに近づけることができる。
また、第1のモータジェネレータ105のMG1回転数が第2のモータジェネレータ106のMG2回転数よりも小さい場合には、第1の遊星歯車機構103及び第2の遊星歯車機構104の損失トルクにより、第1のモータジェネレータ105は、損失トルクが無い場合よりも大きな発電トルクでエンジントルクと釣り合う。また、第2のモータジェネレータ106は、損失トルクが無い場合よりも小さなトルクでエンジントルクと釣り合う。従って、第1のモータジェネレータ105のMG1トルク及び第2のモータジェネレータ106のMG2トルクから計算したエンジントルク推定値は、実エンジントルクよりも大きな値として計算される。この実施例2の場合では、エンジントルクが小さくなるように補正され、実エンジントルクに近づけることができる。
Claims (1)
- 駆動力を出力するエンジンと、電力を用いて駆動するモータジェネレータと、前記エンジンと前記モータジェネレータとを接続する遊星歯車機構と、前記モータジェネレータの発生トルクに基づいて前記エンジンのエンジントルク推定値を算出するエンジントルク推定値算出手段を有する制御手段とを備えたハイブリッド車両のエンジントルク補正装置において、前記モータジェネレータは少なくとも2つ存在し、前記制御手段は、前記モータジェネレータの差動回転数から前記遊星歯車機構の損失補正トルクを算出する損失補正トルク算出手段を備え、前記損失補正トルク算出手段により算出された損失補正トルクに基づいてエンジントルク基本推定値を補正して前記エンジンのエンジントルク推定値を算出することを特徴とするハイブリッド車両のエンジントルク推定装置。
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