JP2019077282A - Crank angle control method and crank angle control device for hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハイブリッド車両のクランク角度制御方法およびクランク角度制御装置に関する。 The present invention relates to a crank angle control method and a crank angle control device for a hybrid vehicle.
特許文献１には、モータおよびエンジンを動力源とするハイブリッド車両において、モータによりエンジンのクランク角度を目標クランク角度に停止させる際、クランク角度センサで計測したクランク角度に基づきモータ回転角度を制御する技術が開示されている。
In
上記従来技術において、クランク角度を精度よく推定して欲しいとのニーズがあった。
本発明の目的は、クランク角度を精度よく推定できるハイブリッド車両のクランク角度制御方法およびクランク角度制御装置を提供することにある。
In the above-mentioned prior art, there has been a need to accurately estimate the crank angle.
An object of the present invention is to provide a crank angle control method and a crank angle control device of a hybrid vehicle capable of accurately estimating a crank angle.
本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両のクランク角度制御方法では、モータを駆動してエンジンを停止状態から連れ回したときのモータ回転角度を検出または推定すると共に、モータに作用する外乱トルクを推定し、外乱トルクが極値のときのモータ回転角度と、エンジンのクランク角度と圧縮反力との関係と、に基づき、モータ回転角度からクランク角度推定値を演算する。 The crank angle control method for a hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention detects or estimates a motor rotation angle when the motor is driven to rotate the engine from a stopped state, and a disturbance torque acting on the motor is estimated. An estimated crank angle value is calculated from the motor rotation angle based on the motor rotation angle when the disturbance torque is at an extreme value, and the relationship between the crank angle of the engine and the compression reaction force.
よって、本発明にあっては、クランク角度を精度よく推定できる。 Therefore, in the present invention, the crank angle can be accurately estimated.
〔実施形態１〕
図１は、実施形態１のハイブリッド車両におけるパワートレインの概略構成図である。実施形態１のハイブリッド車両は、動力源であるエンジン1の車両前後方向後方側に自動変速機3がタンデム配置されている。エンジン1のクランクシャフト1aからの回転を自動変速機3の変速機入力軸3aへ伝達する軸4には、動力源であるモータジェネレータ5（以下、モータ）が結合されている。モータ5は、エンジン1および自動変速機3間に位置し、軸（モータジェネレータ軸）4にトルクを出力する。モータ5は、運転状態に応じて電動機または発電機として機能する。クランクシャフト1aおよびモータジェネレータ軸4間には、第１クラッチ6が介装されている。第１クラッチ6により、エンジン1およびモータ5間が切り離し可能に結合されている。第1クラッチ6は、伝達トルク（クラッチ締結）容量を連続的に変更可能なものであって、例えば、比例ソレノイドでクラッチ作動油流量およびクラッチ作動油圧を連続的に制御して伝達トルク容量を変更可能な湿式多板クラッチが用いられている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a power train in the hybrid vehicle of the first embodiment. In the hybrid vehicle of the first embodiment,
モータ5および自動変速機3間は、モータジェネレータ軸4と変速機入力軸3aとの結合により相互に直結されている。自動変速機3は有段式であり、変速機入力軸3aからの回転を選択変速段に応じたギヤ比で変速して変速機出力軸3bに出力する。変速機出力軸3bの回転は、ディファレンシャルギヤ装置8により駆動輪である左右の後輪2,2へ分配して伝達され、車両の走行に供される。実施形態１では、モータ5および後輪2,2を切り離し可能に結合する第２クラッチ7として、自動変速機3内に既存する前進変速段選択用の変速摩擦要素または後退変速段選択用の変速摩擦要素を流用している。第２クラッチ7は、第１クラッチ6と同様に、伝達トルク容量を連続的に変更可能である。
The
図１に示したパワートレインでは、停車状態からの発進時などを含む低負荷・低車速時に用いられる電気走行(EV)モードが要求されると、第1クラッチ6を解放し、第2クラッチ7を締結し、自動変速機3を動力伝達状態にする。この状態でモータ5を駆動することにより、車両はモータ5の出力のみで走行する（EV走行）。一方、高速走行時や大負荷走行時などで用いられるハイブリッド走行(HEV走行)モードが要求されると、第1クラッチ6および第2クラッチ7を共に締結し、自動変速機3を動力伝達状態にする。この状態でエンジン1およびモータ5を駆動することにより、車両はエンジン1およびモータ5双方の出力により走行する（HEV走行）。HEV走行モードにおいて、エンジン1を最適燃費で運転させるとエネルギーが余剰となる場合、この余剰エネルギーによりモータ5を発電機として作動させることで余剰エネルギーを電力に変換し、この発電電力をモータ5のモータ駆動に用いるよう蓄電しておくことでエンジン1の燃費を向上できる。
In the power train shown in FIG. 1, when an electric travel (EV) mode to be used at low load and low vehicle speed including when starting from a stopped state is required, the
図２は、実施形態１のパワートレインの制御系の概略構成図である。
車両制御コントローラ10は、エンジン回転数、モータ回転および車両情報（アクセル開度、車速、ギアポジション、発電要求、第1クラッチ締結状態等）に基づき、車両の目標駆動トルクを演算し、目標駆動トルクを目標エンジントルクと目標モータトルクとに分配して各コントローラ11,12へ出力する。エンジンコントローラ11は、目標エンジントルクを実現するエンジントルク指令を演算し、エンジン1を駆動する。エンジンコントローラ11は、クランク角度センサ13で検出されたクランク角度からエンジン回転数を演算する。モータコントローラ12は、目標モータトルクを実現するモータトルク指令値を演算し、モータ5を駆動する。モータコントローラ12は、レゾルバ（モータ回転角度検出部）14で検出されたモータ回転角度からモータ回転数を演算する。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a control system of the power train of the first embodiment.
The
図３は、実施形態１のモータコントローラ12の概略構成図である。
モータコントローラ12は、車両制御コントローラ10からの目標モータトルクおよびモータ回転数を入力し、モータ回転速度を車両制御コントローラ10へ出力する。モータコントローラ12は、回転速度演算部15、モータトルク制御部16、モータ電流制御部（モータ制御部）17およびクランク角度推定部18を有する。回転速度演算部15は、レゾルバ14の出力からモータ回転速度を演算する。モータトルク制御部16は、目標モータトルク、モータ回転角度、モータ回転速度および後述するクランク角度推定値からモータトルク指令値を演算し、モータ電流制御部17へ出力する。モータ電流制御部17は、モータトルク指令値に応じてモータ駆動電流を決定し、インバータ19へ出力する。インバータ19は、モータ駆動電流に応じてモータ5に三相電流を供給する。クランク角度推定部18は、モータ回転角度および後述する外乱トルク推定値からクランク角度推定値を演算し、モータトルク制御部16へ出力する。
FIG. 3 is a schematic block diagram of the
The
モータコントローラ12は、エンジン始動時に発生するフロア振動の低減を狙いとし、エンジン停止状態で停車したとき、第１クラッチ6を締結し、第２クラッチ7を解放し、クランク角度推定部18により演算されたクランク角度推定値に基づき、クランク角度が最適クランク角度（目標クランク角度）となるようにモータ5を回転数制御する最適クランク角度制御を実行する。最適クランク角度は、エンジン回転数が共振帯を通過する際に発生するフロア振動の振幅レベルを所定レベルまで抑制可能なクランク角度とする。クランク角度とフロア振動の振幅レベルとは相関が有るため、最適クランク角度はあらかじめ実験やシミュレーション等により得られる。エンジン1のクランキング前に最適クランク角度制御を実行することにより、エンジン始動時のフロア振動を低減できる。
The
図４は、初期クランク角度と最大圧縮反力比との関係図である。縦軸は最大圧縮反力比[-]、横軸は初期クランク角度θinit[deg]（ATDC換算）である。初期クランク角度θinitはエンジン回転開始前のクランク角度である。縦軸は任意の気筒の圧縮上死点を基準（ゼロ点）として、圧縮反力周期θcycにおける、任意の刻み値毎の最大圧縮反力比を示している。縦軸の最大圧縮反力比とは、エンジン回転中のシリンダ内部空気の圧縮・膨張によって生じる圧力において、モータトルク軸に作用する力の比率を示しており、ATDC 0°のときを1.0としている。モータトルク軸に作用する力としては、気筒毎に、シリンダ表面積、バルブ開閉タイミング等のエンジン諸元および回転量から演算し、全ての気筒で発生する力を合算した。また、エンジン始動直後の振動に対する影響をみるために、回転開始からの回転量としては、圧縮反力周期θcycの1周期分とした。このとき、各初期クランク角度θinitで発生する圧縮反力の最大値をATDC 0°の値を基準として正規化した値をプロットしている。図４から、初期クランク角度θinitに応じて、エンジン始動後、圧縮反力周期θcycまで回転したときの最大圧縮反力比には差が見られ、圧縮反力がエンジン始動直後に生じる振動の加振力であると仮定した場合、振動抑制に効果的な初期クランク角度である最適クランク角度θidealが存在することが分かる。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the initial crank angle and the maximum compression reaction force ratio. The vertical axis is the maximum compression reaction force ratio [−], and the horizontal axis is the initial crank angle θ init [deg] (at ATDC conversion). The initial crank angle θinit is a crank angle before the start of engine rotation. The vertical axis indicates the maximum compression reaction force ratio at every arbitrary increment value in the compression reaction force period θcyc, with the compression top dead center of any cylinder as a reference (zero point). The maximum compression reaction force ratio on the vertical axis indicates the ratio of the force acting on the motor torque shaft at the pressure generated by the compression and expansion of the air inside the cylinder during engine rotation, and the case of
図５は、エンジン1のクランク角度に対するエンジン圧縮反力特性図である。縦軸は反力（推進力）[N・m]、横軸はクランク角度[deg]である。第１クラッチ6を締結してモータ5を駆動し、エンジン1を連れ回しさせると、モータジェネレータ軸4にはエンジン1からの圧縮反力が作用する。「連れ回し」とは、エンジン1に対する燃料噴射および点火を停止した状態でクランクシャフト1aをモータ5で回している状態である。図５に示すように、圧縮反力は、クランク角度に対して周期性があり（１周期＝θcyc）、そのピーク値Tmaxは常に一定のクランク角度（圧縮反力最大クランク角度θmax）となる。実施形態１では、圧縮反力がモータ5に外乱トルクとして作用する点に着目し、外乱トルク推定値を圧縮反力とみなし、外乱トルク推定値を基にクランク角度を推定する。クランク角度推定部18は、外乱トルク推定値の初回最小ピーク値を検出した際のモータ回転角度およびエンジン1のクランク角度に対するエンジン圧縮反力特性に基づいてクランク角度推定値を演算する。外乱トルクが初回最小ピーク値となるときのクランク角度は、あらかじめ実験やシミュレーション等から求められる。モータコントローラ12は、クランク角度推定部18によるクランク角度推定値の演算を可能とするためのクランク角度推定制御を実行する。モータコントローラ12は、最適クランク角度制御を実行する前にクランク角度推定制御を実行し、クランク角度推定制御で得たクランク角度推定値を用いて最適クランク角度制御を行う。
FIG. 5 is a characteristic view of the engine compression reaction force with respect to the crank angle of the
図６は、実施形態１のクランク角度推定制御を示すブロック線図である。
モータコントローラ12は、クランク角度の推定に必要な回転角度指令値として、モータ5にかかる圧縮反力が少なくとも１回以上のピーク値を生じるよう、エンジン1の諸元（燃焼行程と気筒数）から得られる圧縮反力周期θcycの２倍となる回転角度指令値θm*を演算する。
加え合わせ点20は、θm*とモータ回転角度θmとの差を演算する。
ゲインブロック21は、加え合わせ点20の出力に所定のゲインaを乗じてモータ回転速度指令値ωm*を演算する。
加え合わせ点22は、ωm*とモータ回転速度ωmとの差を演算する。
乗算器23は、加え合わせ点22の出力に所定のゲインbを乗じてモータトルク目標値Ttgt*を演算する。
加え合わせ点（モータトルク指令値演算部）24は、Ttgt*と外乱トルク推定値Trbstとの差であるモータトルク指令値Tm*を演算する。
FIG. 6 is a block diagram showing crank angle estimation control of the first embodiment.
The
The summing
The
The summing
The
The joint point (motor torque command value calculation unit) 24 calculates a motor torque command value Tm * which is a difference between Ttgt * and the disturbance torque estimated value Trbst.
加え合わせ点（モータトルク補償部）32は、Ttgt*に後述するフィードフォワード（以下、FF）補償値Tffを加えて最終モータトルク指令値Tfin*を演算する。
実プラントブロック25は、制御対象（モータ5）としての実プラントを代替的に表す。実プラントブロック25は、Tfin*に伝達関数Gp'(s)を乗じてωmを演算する。
積分ブロック26は、ωmを積分してモータ回転角度θmを演算する。
フィルタブロック27は、ローパスフィルタとしての機能を有し、Tfin*に伝達関数H(s)を乗じて規範モータトルクTrefを演算する。
フィルタブロック28は、フィルタとして機能し、ωmに伝達関数H(s)/Gp(s)を乗じてモータ印加トルク推定値Tactを演算する。Gp(s)は制御対象へのトルク入力とモータ回転速度との伝達関数のモデルである。つまり、伝達関数H(s)/Gp(s)は、伝達関数H(s)と、制御対象へのトルク入力とモータ回転速度との伝達関数Gp(s)の逆モデル1/Gp(s)との積である。なお、H(s)/Gp(s)はプロパーな伝達関数である。つまり、H(s)/Gp(s)を表す分数関数において、分子次数は分母次数よりも低い。
加え合わせ点29は、TactとTrefとの差であるTrbstを演算する。Trbstは、圧縮反力推定値Tcとしてクランク角度推定部18に入力される。フィルタブロック27,28および加え合わせ点29は、外乱トルク推定部である。
The addition point (motor torque compensation unit) 32 calculates a final motor torque command value Tfin * by adding a feed forward (hereinafter FF) compensation value Tff to be described later to Ttgt *.
The
The
The
The
The summing
フィルタブロック30は、トルクリップルの周波数帯域を阻止帯域とするノッチフィルタ（阻止帯域が狭いバンドエリミネーションフィルタ）として機能し、加え合わせ点29により演算された外乱トルク推定値Trbstに伝達関数Gn(s)を乗じることにより、Trbstからトルクリップル成分のみを除去する。下式(1)はGn(s)の一例である。実際の演算はタスティン近似等で離散化して得られた漸化式を用いる。
フィルタブロック31は、計測ノイズが持つ高周波成分を除去するローパスフィルタとして機能し、フィルタブロック30の出力に伝達関数Hlpf(s)を乗じてフィルタブロック30の出力から計測ノイズの高周波成分を除去した圧縮反力推定値Tcを演算する。下式(2)はHlpf(s)の一例である。実際の演算はタスティン近似等で離散化して得られた漸化式を用いる。
フリクション補償値演算ブロック33は、モータ回転速度ωmからフリクションマップを参照してフリクション補償値Tfrcを演算する。フリクションマップは、モータ回転速度に対するエンジンフリクションの特性をマップ化したものであり、あらかじめ実験やシミュレーションにより求められる。
The
The friction compensation
圧縮反力補償値演算ブロック34は、クランク角度推定値θcから圧縮反力推定マップを参照して、圧縮反力補償ベース値Tcompを演算する。圧縮反力推定マップは、エンジン1のクランク角度に対する圧縮反力特性をマップ化したものであり、あらかじめ実験やシミュレーションにより求められる。図７は、初期クランク角度と圧縮反力との関係図である。横軸はクランク角度[deg]、縦軸は反力（推進力）[N・m]である。エンジン1が一定速度で回転中にモータ5にかかる反力ピーク値Tmaxは基本的に一定値であるが、エンジン回転開始直後の初回ピーク値は、エンジン回転開始前の圧縮行程におけるピストンの位置、言い換えれば、初期クランク角度θinitに応じて決まる。例えば、θinitがθ1のような場合、すなわち圧縮行程のピストンが下死点に近い場合には、定速回転中と同様に十分な圧縮工程を経るため、Tmaxは回転中のTmaxと同等となる。これに対し、θinitがθ2、θ3のような場合、すなわち圧縮行程のピストンが上死点に近い場合には、上死点に近いほど圧縮量が少なくなり、結果として反力ピーク値Tmaxも小さな値となる(Tmax1>Tmax2>Tmax3)。圧縮反力補償値演算ブロック34では、圧縮反力推定マップとして、Tmaxが最大となる初期クランク角度に対応する圧縮反力特性を用いてTcompを演算する。
The compression reaction force compensation
ゲインブロック（圧縮反力推定部）35は、TcompにFF補償ゲインkを乗じて圧縮反力推定値に相当する圧縮反力補償値Tcomp×kを演算する。FF補償ゲインkは、推定した初期クランク角度θinitに応じて可変とする。FF補償ゲインkの演算方法は後述する。
加え合わせ点（補償値演算部）36は、Tcomp×kにTfrcを加えてFF補償値Tffを演算する。
スイッチ37は、加え合わせ点36の出力または0をFF補償値Tffとして出力する。具体的には、スイッチ37は、外乱トルク推定値Trbstが初回最小ピーク値となってから、すなわちクランク角度推定値θcを演算してからクランク角度推定値θcが上死点から所定角度回転してFF補償停止クランク角度θfinに到達するまでの間は、加え合わせ点36の出力をTffとし、それ以外、すなわちθcの演算前およびθcがθfinを超えた後は、0をTffとする。
The gain block (compression reaction force estimation unit) 35 multiplies Tcomp by the FF compensation gain k to calculate a compression reaction force compensation value Tcomp × k corresponding to a compression reaction force estimated value. The FF compensation gain k is variable according to the estimated initial crank angle θinit. The method of calculating the FF compensation gain k will be described later.
The addition point (compensation value calculation unit) 36 calculates the FF compensation value Tff by adding Tfrc to Tcomp × k.
The
図８、９および１０は、実施形態１のクランク角度推定制御および最適クランク角度制御の流れを示すフローチャートであり、市街地走行中に信号待ちでアイドルストップした際の、クランク角度推定制御から最適クランク角度制御完了までを示す。
ステップS1では、エンジン1が停止状態であるかを把握するため、車速0[km/h]、かつ、エンジン回転数0[rpm]であるかを検知する。
ステップS2では、モータ5とエンジン1を直結するために第１クラッチ6を締結すると共に、制御中も停止状態を保持するために第２クラッチ7を解放する。
ステップS3では、クランク角度推定に必要な回転角度指令値θm*として、モータ5にかかる圧縮反力が少なくとも２回の最小ピーク値を生じるよう、圧縮反力周期θcycの２倍以上の値（例えば２×θcyc）とする。ここで、回転角度指令値θm*は、ステップ入力による急回転によって車両が振動することを防ぐため、ある一定以上の変化率制限が設定されている。
ステップS4では、モータ回転角度θmがθm*に追従するようクランク角度推定制御（モータ角度制御）を行う。
FIGS. 8, 9 and 10 are flowcharts showing the flow of crank angle estimation control and optimum crank angle control according to the first embodiment, wherein the optimum crank angle is calculated from the crank angle estimation control when idle stop at a signal waiting while traveling in urban area. Indicates until control completion.
In step S1, in order to grasp whether the
In step S2, the
In step S3, a value equal to or greater than twice the compression reaction force period θcyc (eg, for example, the compression reaction force applied to the
In step S4, crank angle estimation control (motor angle control) is performed so that the motor rotation angle θm follows θm *.
ステップS5では、クランク角度推定値θcとして、θmをθcycで除した余りの角度を補正前クランク角度推定値θconとして格納する。
ステップS6では、圧縮反力推定値Tcがその前回値Tc_zよりも大きく、かつ、圧縮反力推定値の前々回値Tc_z2がTc_z以上であるかを判定する。YESの場合はステップS7へ進み、NOの場合はステップS4に戻る。上記条件の成立は、Tc_zが圧縮反力波形の最小ピーク値であることを意味する。つまり、このステップでは、圧縮反力の前回値が最小ピーク値であるかを判定している。
ステップS7では、最小ピーク値検出時間t_estに時刻tを格納する。
ステップS8では、Tc_zから図５に示したような特性を持つクランク角度推定マップを参照して圧縮反力最大クランク角度θmaxを算出する。
ステップS9では、θmaxと補正前クランク角度推定値の前回値θcon_zとの偏差をクランク角度推定補正値θoffに格納する。θoffの初期値は0とする。
ステップS10では、クランク角度推定後もモータ角度制御を継続させて、振動抑制に最適な位置へクランク角度を制御するために、θm*を再設定する。具体的には、モータ回転角度の前回値θm_zに対し、上死点到達までに必要な回転角度であるθcycとθmaxとの差分値と、最適クランク角度θidealと、を加えた値を新たなθm*とする。
In step S5, an angle obtained by dividing θm by θcyc is stored as the crank angle estimated value θcon as the crank angle estimated value θc.
In step S6, it is determined whether the compression reaction force estimated value Tc is larger than the previous value Tc_z, and whether the compression response estimated value Tc_z2 is greater than or equal to Tc_z. In the case of YES, the process proceeds to step S7, and in the case of NO, the process returns to step S4. The satisfaction of the above condition means that Tc_z is the minimum peak value of the compression reaction force waveform. That is, in this step, it is determined whether the previous value of the compression reaction force is the minimum peak value.
In step S7, the time t is stored in the minimum peak value detection time t_est.
In step S8, the compression reaction force maximum crank angle θmax is calculated from Tc_z with reference to the crank angle estimation map having the characteristics as shown in FIG.
In step S9, the deviation between θmax and the previous value θcon_z of the pre-correction crank angle estimated value is stored in the crank angle estimated correction value θoff. The initial value of θoff is 0.
In step S10, the motor angle control is continued even after estimation of the crank angle, and θm * is reset in order to control the crank angle to a position optimal for suppressing vibration. Specifically, a new value of θm obtained by adding the difference between θcyc, which is the rotation angle necessary to reach the top dead center, and θmax and the optimum crank angle θideal to the previous value θm_z of the motor rotation angle *
ステップS11では、最小ピーク値検出時間t_estから初期クランク角度推定マップを参照してクランク角度推定前の初期クランク角度θinitを算出（推定）する。図１１は、初期クランク角度推定マップであり、縦軸はクランク角度推定制御直前の初期クランク角度θinit[deg]、横軸は反力ピーク値検出時間[s]である。初期クランク角度推定マップにおいて、θinitは、t_estが長いほど小さくなる特性を有する。この関係は、あらかじめ実験やシミュレーションにより設計する。例えば、クランク角度推定開始（クランク角度推定制御開始）からクランク角度が初回最小ピーク値に達するまでの時間が短い場合には、クランク角度推定開始からθmax到達までの回転角度量が少ない、すなわち初期クランク角度が上死点に近いことを意味する。逆にクランク角度推定開始からクランク角度が初回最小ピーク値に達するまでの時間が長い場合には、クランク角度推定開始からθmax到達までの回転角度量が多い、すなわち初期クランク角度が下死点に近いことを意味する。
ステップS12では、θinitからFF補償ゲインマップを参照してFF補償ゲインkを算出する。図１２は、FF補償ゲインマップであり、縦軸はFF補償ゲインk[-]、横軸は初期クランク角度[deg]である。FF補償ゲインマップにおいて、FF補償ゲインkはθinitが所定値以下の場合は1.0であり、θinitが所定値を超えると、θinitに反比例する特性を有する。図７で説明したように、θinitとピーク値Tmaxとは相関があり、θinitが下死点に近いほどTmaxは大きくなる。この関係は、あらかじめ実験やシミュレーションにより設計する。このとき、エンジン回転運動によって圧縮反力が生じるのは、圧縮工程におけるインテークバルブが閉じてからとなるため、そのときのクランク角度よりも初期クランク角度が下死点側にある場合をゲイン1.0とし、より上死点側になるほどゲインを小さく設定する。
In step S11, the initial crank angle θinit before crank angle estimation is calculated (estimated) from the minimum peak value detection time t_est with reference to the initial crank angle estimation map. FIG. 11 is an initial crank angle estimation map, where the vertical axis is the initial crank angle θinit [deg] immediately before the crank angle estimation control, and the horizontal axis is the reaction force peak value detection time [s]. In the initial crank angle estimation map, θinit has a characteristic that becomes smaller as t_est becomes longer. This relationship is designed in advance by experiments and simulations. For example, when the time from the start of crank angle estimation (start of crank angle estimation control) to the time when the crank angle reaches the first minimum peak value is short, the rotation angle amount from the start of crank angle estimation to the achievement of θmax is small, ie, initial crank It means that the angle is close to the top dead center. Conversely, when the time from the start of crank angle estimation to the time when the crank angle reaches the initial minimum peak value is long, the amount of rotation angle from the start of crank angle estimation to the arrival of θmax is large, ie, the initial crank angle is close to the bottom dead center It means that.
In step S12, the FF compensation gain k is calculated from θinit with reference to the FF compensation gain map. FIG. 12 is an FF compensation gain map, in which the vertical axis represents the FF compensation gain k [−] and the horizontal axis represents the initial crank angle [deg]. In the FF compensation gain map, the FF compensation gain k is 1.0 when θinit is equal to or less than a predetermined value, and has a characteristic inversely proportional to θinit when θinit exceeds the predetermined value. As described in FIG. 7, there is a correlation between θinit and the peak value Tmax, and Tmax increases as θinit approaches the bottom dead center. This relationship is designed in advance by experiments and simulations. At this time, compression reaction occurs due to engine rotational movement after the intake valve in the compression process is closed. Therefore, when the initial crank angle is closer to the bottom dead center than the crank angle at that time, the gain is 1.0. Set the gain smaller the closer to the top dead center.
ステップS13では、θmが新たに設定されたθm*に追従するよう、最適クランク角度制御（モータ角度制御）を行う。
ステップS14では、θconにθoffを加えてクランク角度推定値θcを演算する。
ステップS15では、θcから圧縮反力推定マップを参照して圧縮反力補償ベース値Tcompを算出する。
ステップS16では、モータ回転速度ωmからフリクションマップを参照してフリクション補償値Tfrcを算出する。
ステップS17では、TcompにFF補償ゲインkを乗じた圧縮反力補償値Tcomp×kにTfrcを加算してFF補償値Tffを演算する。
ステップS18では、時刻tが最小ピーク値検出時間t_estに一致しないかを判定する。YESの場合はステップS20へ進み、NOの場合はステップS19へ進む。
ステップS19では、Trbst今回値からTffを減じた値をTrbstとして再設定する。つまり、t=t_estのときは最小ピーク値検出タイミングであるため、Trbstを初期化させる。
In step S13, optimum crank angle control (motor angle control) is performed so that θm follows the newly set θm *.
In step S14, the crank angle estimated value θc is calculated by adding θoff to θcon.
In step S15, the compression reaction force compensation base value Tcomp is calculated from θc with reference to the compression reaction force estimation map.
In step S16, the friction compensation value Tfrc is calculated from the motor rotational speed ωm with reference to the friction map.
In step S17, the FF compensation value Tff is calculated by adding Tfrc to the compression reaction force compensation value Tcomp × k obtained by multiplying the Tcomp by the FF compensation gain k.
In step S18, it is determined whether the time t does not match the minimum peak value detection time t_est. In the case of YES, the process proceeds to step S20, and in the case of NO, the process proceeds to step S19.
In step S19, a value obtained by subtracting Tff from the Trbst current value is reset as Trbst. That is, since it is the minimum peak value detection timing when t = t_est, Trbst is initialized.
ステップS20では、θcが、上死点からのFF補償停止クランク角度θfinを超えたか(θfin≦θc)を判定する。YESの場合はステップS21へ進み、NOの場合はステップS13へ戻る。このステップでは、加え合わせ点32、フリクション補償値演算ブロック33、圧縮反力補償値演算ブロック34およびゲインブロック35から構成されるFF補償器を停止させるか否かを判定している。ただし、ステップS14でθoffの加算によりθfin≦θcが成立する可能性があるため、これを防ぐために、併せてθc<(θfin+α)なる判定も行う。αは任意に設定する値とする。
ステップS21では、ステップS20でFF補償停止判定がなされた後の処理であり、具体的には、TrbstにTffを加えた値をTrbstとして再設定することにより、後述するステップS22によるFF補償停止によるトルク変動を抑制する。つまり、加え合わせ点24、実プラントブロック25、フィルタブロック27、フィルタブロック28および加え合わせ点29から構成されるフィードバック（以下、FB）補償器を初期化する。
ステップS22では、Tffに0を格納する。つまり、FF補償器を停止する。
ステップS23では、FF補償器が停止した後も最適クランク角度制御を継続させる。
ステップS24では、θmがθm*以上であるか、すなわちクランク角度がθidealに到達したか否かを判定する。YESの場合は本制御を終了し、NOの場合はステップS23へ戻る。
In step S20, it is determined whether θc exceeds the FF compensation stop crank angle θfin from the top dead center (θfin ≦ θc). In the case of YES, the process proceeds to step S21, and in the case of NO, the process returns to step S13. In this step, it is judged whether or not the FF compensator composed of the
Step S21 is processing after the FF compensation stop determination is made in step S20, and more specifically, the value obtained by adding Tff to Trbst is reset as Trbst, thereby stopping the FF compensation in step S22 described later. Suppress torque fluctuation. That is, a feedback (hereinafter referred to as FB) compensator composed of the adding
In step S22, 0 is stored in Tff. That is, the FF compensator is stopped.
In step S23, the optimum crank angle control is continued even after the FF compensator has stopped.
In step S24, it is determined whether θm is equal to or greater than θm *, that is, whether the crank angle has reached θideal. In the case of YES, the present control is ended, and in the case of NO, the process returns to step S23.
図１３は、実施形態１のクランク角度推定作用を示す圧縮反力推定値、モータ回転角度およびクランク角度推定値のタイムチャートである。
時刻t1では、車両停止を検知したため、モータコントローラ12はクランク角度制御を開始し、クランク角度推定部18では、クランク角度の推定を開始する。回転角度指令値θm*としては、モータ5にかかる圧縮反力が少なくとも１回以上の最小ピーク値を生じるよう、圧縮反力周期θcycの２倍以上の値（例えば2×θcyc）とする。またθm*にはステップ入力による急回転によって車両が振動するのを抑制するために、ある一定以上の変化率制限をかける。圧縮反力推定値Tcは最小ピーク値に達していないため、クランク角度推定補正値θoffは0である。よって、クランク角度推定値θcは、補正前クランク角度推定値θcon、すなわちモータ回転角度θmをθcycで除した余りの角度となる。
FIG. 13 is a time chart of a compression reaction force estimated value, a motor rotation angle, and a crank angle estimated value showing a crank angle estimation operation of the first embodiment.
At time t1, since the vehicle stop is detected, the
時刻t2では、圧縮反力推定値Tcが最小ピーク値に到達したとの判定により、あらかじめ実験やシミュレーションにより得られたクランク角度推定マップを参照し、最小ピーク値（Tcの前回値Tc_z）に応じた圧縮反力最大クランク角度θmaxを格納し、θoffはθmaxと補正前クランク角度推定値の前回値θcon_zとの偏差となる。これにより、時刻t2以降では、θconとクランク角度真値とのずれが補正された、高精度のクランク角度推定値θcが得られる。また、引き続きエンジン始動時の振動抑制に最適な位置へクランク角を制御するため、θm*を再設定する。具体的には、θm*を、最小ピーク値を検知したとき（時刻t2）のモータ回転角度の前回値θm_zに対し、上死点到達までに必要な回転角度であるθcycとθmaxとの差分値と、最適クランク角度θidealと、を加えた値とする。
時刻t3では、θmがθm*に到達、すなわちクランク角度が最適クランク角度θidealに一致したため、最適クランク角度制御を終了する。
At time t2, based on the determination that the compression reaction force estimated value Tc has reached the minimum peak value, the crank angle estimation map obtained in advance by experiment or simulation is referred to, according to the minimum peak value (previous value Tc_z of Tc). The compression reaction force maximum crank angle θmax is stored, and θoff is a deviation between θmax and the previous value θcon_z of the pre-correction crank angle estimated value. As a result, after time t2, a highly accurate crank angle estimated value θc is obtained in which the difference between θcon and the true crank angle value has been corrected. Further, in order to control the crank angle to a position optimal for suppressing vibration at the time of engine start, θm * is reset. Specifically, the difference between θcyc, which is the rotation angle necessary for reaching the top dead center, and θmax relative to the previous value θm_z of the motor rotation angle when the minimum peak value is detected (time t2) θm * And the optimal crank angle θideal.
At time t3, θm reaches θm *, that is, the crank angle coincides with the optimum crank angle θideal, so the optimum crank angle control is ended.
従来の最適クランク角度制御では、モータコントローラは、クランク角度センサで計測されたクランク角度情報に基づきモータ回転角度を制御している。このため、クランク角度センサの故障や通信異常によってクランク角度情報が得られない場合は、最適クランク角度制御を実行できない。よって、モータコントローラでクランク角度を精度よく推定して欲しいとのニーズがあった。
これに対し、実施形態１では、モータ5によりエンジン1を連れ回したときの外乱トルク推定値Trbstを、モータ5に作用するエンジン1の圧縮反力とみなし、Trbst、モータ回転角度θmおよびクランク角度に対するエンジン圧縮反力特性に基づいてクランク角度推定値θcを演算する。Trbstを圧縮反力とみなすことにより、圧縮反力が最小ピーク値となるときのモータ回転角度θm（実際はθmを圧縮反力の周期θcycで除した余りの角度）が判るため、モータ回転角度θmとクランク角度との対応付けが可能となる。θmとクランク角度との対応付けができれば、逐次検出されるθmからクランク角度を推定できる。一般的に、モータの回転角度を検出するレゾルバは、クランク角度センサよりも高い分解能を持つ。よって、θmからクランク角度を推定することにより、クランク角度情報を持たないモータコントローラ12において、クランク角度を精度よく推定できる。この結果、最適クランク角度制御の制御精度が向上するため、エンジン始動時のフロア振動を低減できる。
In the conventional optimum crank angle control, the motor controller controls the motor rotation angle based on the crank angle information measured by the crank angle sensor. For this reason, when the crank angle information can not be obtained due to the failure of the crank angle sensor or the communication abnormality, the optimum crank angle control can not be executed. Therefore, there is a need for the motor controller to accurately estimate the crank angle.
On the other hand, in the first embodiment, the disturbance torque estimated value Trbst when the
図１４は、実施形態１のFF補償作用を示す最終モータトルク指令値、モータ回転速度およびモータ回転角度のタイムチャートである。各時刻t1,t2,t3およびその間の区間におけるクランク角度推定制御および最適クランク角度制御の動作は、図１３と同じである。図１４では、上段に実施形態１（FF補償有り）、下段に比較例（FF補償無し）を示している。まず、比較例を見ると、時刻t2以降はモータ5にかかる圧縮反力が急激に小さくなるにもかかわらず、加え合わせ点24、実プラントブロック25、フィルタブロック27、フィルタブロック28および加え合わせ点29から構成されるFB補償器の遅れにより、最終モータトルク指令値Tfin*は増加を続けた後に減少に転じる。この遅れ分によって、圧縮反力を適宜補正できない結果、モータ回転速度ωmが急上昇後に急降下し、モータ回転速度θmも回転角度指令値θm*をオーバーシュートする。この際のモータ5の急回転により、フロア振動が発生するため、乗員に違和感を与えてしまう。つまり、比較例では、上死点通過（時刻t2-1）前後における圧縮反力の急変動に対し、FB制御の遅れにより十分な補償ができず、モータ5が急回転するため、フロア振動が発生する。
FIG. 14 is a time chart of the final motor torque command value, the motor rotation speed, and the motor rotation angle, showing the FF compensation operation of the first embodiment. The operations of the crank angle estimation control and the optimum crank angle control at the respective times t1, t2 and t3 and the section between them are the same as those in FIG. In FIG. 14, the upper part shows the first embodiment (with FF compensation), and the lower part shows a comparative example (without FF compensation). First, looking at the comparative example, although the compression reaction force applied to the
一方、実施形態１では、クランク角度推定値θcが得られる時刻t2から、加え合わせ点32、フリクション補償値演算ブロック33、圧縮反力補償値演算ブロック34、ゲインブロック35および加え合わせ点36から構成されるFF補償器が作動する。フリクション補償値演算ブロック33は、モータ回転速度ωmからフリクションマップを参照してフリクション補償値Tfrcを演算する。圧縮反力補償値演算ブロック34は、クランク角度推定値θcから圧縮反力推定マップを参照して圧縮反力補償ベース値Tcompを演算する。ゲインブロック35は、TcompにFF補償ゲインkを乗じて圧縮反力補償値Tcomp×kを演算する。加え合わせ点36は、Tcomp×kにTfrcを加算してFF補償値Tffを演算する。加え合わせ点32は、モータトルク目標値Ttgt*にTffを加えて最終モータトルク指令値Tfin*を演算する。つまり、実施形態１では、クランク角度推定値θcから圧縮反力（圧縮反力補償値Tcomp×k）を推定し、推定した圧縮反力に応じたFF補償値Tffによりモータトルク指令値Tm*をFF補償する。これにより、上死点通過後前後における圧縮反力の急変動に対して遅れなくTm*を補償できるため、モータ回転速度ωmの急変動が抑えられる。よって、モータ回転角度θmがオーバーシュートすることなく回転角度指令値θm*に追従するため、フロア振動を抑制できる。この結果、乗員に違和感を与えることなく最適クランク角度制御を実行できる。
On the other hand, in the first embodiment, from time t2 at which the crank angle estimated value θc is obtained, the
図１５は、実施形態１のFF補償作用を示す最終モータトルク指令値、FF補償値、外乱トルク推定値およびクランク角度推定値のタイムチャートである。各時刻t1,t2,t3およびその間の区間におけるクランク角度推定制御および最適クランク角度制御の動作は、図１３と同じである。クランク角度推定制御開始前の初期クランク角度θinit1は、下死点に近いものとする。
時刻t1〜t2の区間、すなわちクランク角度推定制御の実行中は、クランク角度が不明であるため、FF補償器は使用できず(Tff=0)、主に外乱トルク推定値Trbstによって外乱である圧縮反力の変動を補償している。
時刻t2では、最小ピーク値の検出によりクランク角度推定値θcが演算されるため、θcに基づいて圧縮反力を推定でき、FF補償器が使用可能となる。このとき、これまでTff=0であったFF補償器がある一定の初期値を持つようになるため、遅れを持つTrbstをそのまま使用した場合、過補償となって最終モータトルク指令値Tfin*が急変し、結果としてモータ5が急回転してしまう。そこで、実施形態１では、FF補償の開始時においてTfin*を滑らかに繋ぐ（段差を無くす）ために、時刻t2において、TrbstからTff分を減じる。
時刻t2-2では、θcがFF補償停止クランク角度θfinに達するため、FF補償を終了する。実施形態１では、FF補償の終了時においてTfin*を滑らかに繋ぐために、時刻t2-2において、TrbstにTff分を加算する。
FIG. 15 is a time chart of the final motor torque command value, the FF compensation value, the disturbance torque estimated value, and the crank angle estimated value showing the FF compensation operation of the first embodiment. The operations of the crank angle estimation control and the optimum crank angle control at the respective times t1, t2 and t3 and the section between them are the same as those in FIG. The initial crank angle θinit1 before the start of the crank angle estimation control is assumed to be close to the bottom dead center.
Since the crank angle is unknown during the period from time t1 to time t2, that is, during execution of crank angle estimation control, the FF compensator can not be used (Tff = 0), and compression that is mainly disturbance by the disturbance torque estimated value Trbst It compensates for the fluctuation of reaction force.
At time t2, since the crank angle estimated value θc is calculated by detecting the minimum peak value, the compression reaction force can be estimated based on θc, and the FF compensator can be used. At this time, since the FF compensator, which has been Tff = 0 so far, has a certain initial value, when Trbst having a delay is used as it is, overcompensation occurs and the final motor torque command value Tfin * A sudden change results in the
At time t2-2, since θc reaches the FF compensation stop crank angle θfin, the FF compensation ends. In the first embodiment, in order to connect Tfin * smoothly at the end of the FF compensation, at time t 2-2, Tff is added to Trbst.
図１６は、実施形態１のFF補償作用を示す最終モータトルク指令値、FF補償値、外乱トルク推定値およびクランク角度推定値のタイムチャートである。クランク角度推定制御開始前の初期クランク角度θinit2は、図１５のθinit1よりも上死点側にあるものとする。また、回転角度指令値θm*は図１５と同一とする。
時刻t1-2では、最小ピーク値の検出によりクランク角度推定値θcが演算される。初期クランク角度θinit2は図１５のθinit1よりも上死点側に近いため、時刻t1-2は図１５の時刻t2よりも先に訪れる。ここで、時刻t1-2と時刻t2におけるクランク角度は共にθmaxで同一であり、かつ、回転角度指令値θm*は同一であるため、クランク角度推定開始から最小ピーク値判定までの時間が短いということは、θinit2がθinit1よりも上死点側にあったことが推定できる。このことから、図１５の場合よりもシリンダ内部の空気量が少ない状態であったことが推定でき、FF補償として用いる圧縮反力推定値をより小さく設定することが最適であると判断できる。すなわち、FF補償値Tffの出力演算時に用いる圧縮反力補償ベース値Tcompに乗じるFF補償ゲインkを、図１５のkよりも小さな値に設定する。これにより、FF補償量が実際の外乱に対して最適化されるため、モータ5の急回転を抑制できる。この結果、最適クランク角度制御中のフロア振動を抑制できる。
FIG. 16 is a time chart of the final motor torque command value, the FF compensation value, the disturbance torque estimated value, and the crank angle estimated value showing the FF compensation operation of the first embodiment. It is assumed that the initial crank angle θinit2 before the start of the crank angle estimation control is on the top dead center side than the θinit1 of FIG. The rotation angle command value θm * is the same as in FIG.
At time t1-2, the crank angle estimated value θc is calculated by detecting the minimum peak value. Since the initial crank angle θinit2 is closer to the top dead center than θinit1 in FIG. 15, time t1-2 comes earlier than time t2 in FIG. Here, since the crank angles at time t1-2 and time t2 are the same at θmax and the rotation angle command value θm * is the same, the time from the start of crank angle estimation to the determination of the minimum peak value is short. It can be estimated that θinit2 was on the top dead center side than θinit1. From this, it can be estimated that the amount of air inside the cylinder is smaller than in the case of FIG. 15, and it can be judged that setting the compression reaction force estimated value used as the FF compensation smaller is optimal. That is, the FF compensation gain k to be multiplied by the compression reaction force compensation base value Tcomp used when calculating the output of the FF compensation value Tff is set to a value smaller than k in FIG. As a result, the FF compensation amount is optimized with respect to the actual disturbance, so that the rapid rotation of the
実施形態１では、以下の効果を奏する。
(1) モータ5およびエンジン1を動力源とするハイブリッド車両のクランク角度制御方法であって、モータ5を駆動して停止状態のエンジン1を連れ回したときのモータ回転角度θmを検出すると共に、モータ5に作用する外乱トルク推定値Trbstを演算し、外乱トルク推定値Trbstが初回の最小ピーク値（極値）のときのモータ回転角度θmと、エンジン1のクランク角度と圧縮反力との関係と、に基づき、モータ回転角度θmからクランク角度推定値θcを演算し、クランク角度推定値θcに基づき、エンジン1のクランク角度を所定の最適クランク角度θidealに停止させるモータトルク指令値Tm*を演算し、モータトルク指令値Tm*に応じてモータトルクを制御する際、クランク角度推定値θcと、エンジン1のクランク角度と圧縮反力との関係、とに基づきエンジン1の圧縮反力補償値Tcomp×kを演算し、圧縮反力補償値Tcomp×kに応じたFF補償値Tffによりモータトルク指令値Tm*をFF補償する。
モータ5に作用する外乱トルク推定値Trbstをモータ5に作用するエンジン1の圧縮反力とみなすことにより、クランク角度情報を持たないモータコントローラ12において、クランク角度を精度よく推定できる。この結果、最適クランク角度制御の制御精度が向上するため、エンジン始動時のフロア振動を低減できる。
また、圧縮反力の急変動に対して遅れなくモータトルク指令値Tm*を補償できるため、モータ回転速度ωmの急変動が抑えられる。これにより、モータ回転角度θmがオーバーシュートすることなく回転角度指令値θm*に追従するため、フロア振動を抑制できる。この結果、乗員に違和感を与えることなく最適クランク角度制御を実行できる。
The following effects are achieved in the first embodiment.
(1) A crank angle control method of a hybrid vehicle using a
By regarding the disturbance torque estimated value Trbst acting on the
Further, since the motor torque command value Tm * can be compensated without a delay with respect to the sudden change of the compression reaction force, the rapid change of the motor rotational speed ωm can be suppressed. As a result, since the motor rotation angle θm follows the rotation angle command value θm * without overshooting, floor vibration can be suppressed. As a result, optimum crank angle control can be performed without giving a sense of discomfort to the occupant.
(2) FF補償は、外乱トルク推定値Trbstが初回の最小ピーク値となったとき開始し、クランク角度推定値θcがFF補償停止クランク角度θfinに到達したとき終了する。
クランク角度推定値θcがFF補償停止クランク角度θfinを超えた後もFF補償を継続した場合、最適クランク角度制御終了に伴いエンジン1が停止した後、シリンダ内部から空気が抜けて圧力が低下するにもかかわらず、ある一定のFF補償値Tffが出力されるため、その分の誤差が生じてしまう。よって、クランク角度推定値θcがFF補償停止クランク角度θfinに達したときFF補償を終了することにより、クランク角度が最適クランク角度θidealからずれるのを抑制できる。
(2) The FF compensation starts when the disturbance torque estimated value Trbst reaches the initial minimum peak value, and ends when the crank angle estimated value θc reaches the FF compensated stop crank angle θfin.
If FF compensation continues even after the crank angle estimated value θc exceeds the FF compensation stop crank angle θfin, after the
(3) FF補償の開始時には外乱トルク推定値TrbstからFF補償値Tffを減じ、FF補償の終了時には外乱トルク推定値TrbstにFF補償値Tffを加える。
これにより、FF補償の開始および終了時における最終モータトルク指令値Tfin*が滑らかに繋がるため、トルク飛びを抑制できる。
(3) The FF compensation value Tff is subtracted from the disturbance torque estimated value Trbst at the start of the FF compensation, and the FF compensation value Tff is added to the disturbance torque estimated value Trbst at the end of the FF compensation.
As a result, since the final motor torque command value Tfin * at the start and end of the FF compensation is connected smoothly, it is possible to suppress the torque jump.
(4) 停止状態のときのクランク角度である初期クランク角度θinitを推定し、初期クランク角度θinitが上死点に近いほど、圧縮反力補償値Tcomp×kを小さくする。
クランク角度推定制御前の初期クランク角度θinitに応じてピストン位置は異なるため、クランク角度推定制御前のシリンダ内部空気量、すなわち圧縮される空気量は異なり、より下死点側であるほど空気量は多い。よって、初期クランク角度θinitが上死点に近いほど圧縮反力補償値Tcomp×kを小さくすることにより、エンジン1の圧縮反力に伴うクランク角度と最適クランク角度θidealとの誤差を補償するための最適なFF補償値Tffを出力できる。
(4) The initial crank angle θinit, which is the crank angle in the stopped state, is estimated, and the compression reaction force compensation value Tcomp × k is reduced as the initial crank angle θinit approaches the top dead center.
Since the piston position differs according to the initial crank angle θinit before the crank angle estimation control, the cylinder internal air amount before the crank angle estimation control, that is, the air amount to be compressed differs, and the air amount There are many. Therefore, by reducing the compression reaction force compensation value Tcomp × k as the initial crank angle θinit approaches the top dead center, the difference between the crank angle and the optimum crank angle θideal associated with the compression reaction force of the
(5) クランク角度推定値θcからエンジン1のクランク角度に対する圧縮反力のベース特性を参照して得られた圧縮反力補償ベース値TcompにFF補償ゲインkを乗じて圧縮反力補償値Tcomp×kを演算し、ベース特性は、初期クランク角度θinitを異ならせてエンジン1を連れ回したとき、初回の最小ピーク値が最大となる初期クランク角度θinitに対応するクランク角度に対する圧縮反力の特性であり、FF補償ゲインkは、モータ5によるエンジン1の連れ回り開始から外乱トルク推定値Trbstが初回の最小ピーク値となるまでの時間が短いほど小さくする。
クランク角度推定制御開始（モータ5によるエンジン1の連れ回り開始）から外乱トルク推定値Trbstが初回の最小ピーク値となるまでの時間が短いほど、クランク角度推定制御開始時からのクランク角度変化量は少なくなる。よって、当該時間が短いほどFF補償ゲインkを小さくすることにより、圧縮反力補償値Tcomp×kを最適化できる。
(5) A compression reaction force compensation value Tcomp × by multiplying the compression reaction force compensation base value Tcomp obtained by referring to the base characteristic of the compression reaction force with respect to the crank angle of the
As the time from the start of crank angle estimation control (start of corotation of
(6) モータ5およびエンジン1を動力源とするハイブリッド車両のクランク角度制御装置であって、モータ5を駆動して停止状態のエンジン1を連れ回したときのモータ回転角度θmを検出するレゾルバ14と、モータ5の外乱トルク推定値Trbstを演算する外乱トルク推定部（フィルタブロック27,28、加え合わせ点29）と、外乱トルク推定値Trbstが初回の最小ピーク値のときのモータ回転角度θmと、エンジン1のクランク角度と圧縮反力との関係と、に基づき、モータ回転角度θmからクランク角度推定値θcを演算するクランク角度推定部18と、クランク角度推定値θcに基づき、エンジン1のクランク角度を所定の最適クランク角度θidealに停止させるモータトルク指令値Tm*を演算する加え合わせ点24と、クランク角度推定値θcと、エンジン1のクランク角度と圧縮反力との関係、とに基づき圧縮反力補償値Tcomp×kを演算するゲインブロック35と、圧縮反力補償値Tcomp×kに応じたFF補償値Tffを演算する加え合わせ点36と、FF補償値Tffに基づき、モータトルク指令値Tm*を補償する加え合わせ点32と、補償された最終モータトルク指令値Tfin*に応じてモータトルクを制御するモータ電流制御部17と、を備える。
モータ5に作用する外乱トルク推定値Trbstをモータ5に作用するエンジン1の圧縮反力とみなすことにより、クランク角度情報を持たないモータコントローラ12において、クランク角度を精度よく推定できる。この結果、最適クランク角度制御の制御精度が向上するため、エンジン始動時のフロア振動を低減できる。
また、圧縮反力の急変動に対して遅れなくモータトルク指令値Tm*を補償できるため、モータ回転速度ωmの急変動が抑えられる。これにより、モータ回転角度θmがオーバーシュートすることなく回転角度指令値θm*に追従するため、フロア振動を抑制できる。この結果、乗員に違和感を与えることなく最適クランク角度制御を実行できる。
(6) A crank angle control device for a hybrid vehicle that uses the
By regarding the disturbance torque estimated value Trbst acting on the
Further, since the motor torque command value Tm * can be compensated without a delay with respect to the sudden change of the compression reaction force, the rapid change of the motor rotational speed ωm can be suppressed. As a result, since the motor rotation angle θm follows the rotation angle command value θm * without overshooting, floor vibration can be suppressed. As a result, optimum crank angle control can be performed without giving a sense of discomfort to the occupant.
（他の実施形態）
以上、本発明を実施するための形態を説明したが、本発明の具体的な構成は、実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、実施形態１では、圧縮反力補償値Tcomp×kにフリクション補償値Tfrcを加えたものをFF補償値Tffとしたが、Tcomp×kをTffとしてもよい。
図９のS11,S12の処理は、S8〜S10よりも先、またはS8〜S10と同時に行ってもよい。
(Other embodiments)
As mentioned above, although the form for carrying out the present invention was explained, the concrete composition of the present invention is not limited to an embodiment, and even if there are design changes in the range which does not deviate from the gist of an invention, etc. Included in the invention.
For example, in the first embodiment, the compression reaction force compensation value Tcomp × k plus the friction compensation value Tfrc is used as the FF compensation value Tff, but Tcomp × k may be used as Tff.
The processes of S11 and S12 in FIG. 9 may be performed prior to S8 to S10 or simultaneously with S8 to S10.
1 エンジン（動力源）
5 モータジェネレータ（動力源）
12 モータコントローラ
14 レゾルバ（モータ回転角度検出部）
17 モータ電流制御部（モータ制御部）
18 クランク角度推定部
24 加え合わせ点（モータトルク指令値演算部）
27 フィルタブロック（外乱トルク推定部）
28 フィルタブロック（外乱トルク推定部）
29 加え合わせ点（外乱トルク推定部）
32 加え合わせ点（モータトルク補償部）
34 圧縮反力補償値演算ブロック
35 ゲインブロック（圧縮反力推定部）
36 加え合わせ点（補償値演算部）
1 Engine (power source)
5 Motor generator (power source)
12 motor controller
14 Resolver (Motor Rotation Angle Detector)
17 Motor current control unit (motor control unit)
18 Crank angle estimation unit
24 Addition point (motor torque command value calculation unit)
27 Filter block (disturbance torque estimation unit)
28 Filter block (disturbance torque estimation unit)
29 Addition point (disturbance torque estimator)
32 Addition point (motor torque compensator)
34 Compression reaction force compensation value calculation block
35 Gain block (compression reaction force estimation unit)
36 Combination point (compensation value calculation unit)
Claims (6)
前記モータを駆動して停止状態の前記エンジンを連れ回したときのモータ回転角度を検出または推定すると共に、前記モータに作用する外乱トルクを推定し、
前記推定された外乱トルクが極値のときの前記モータ回転角度と、前記エンジンのクランク角度と圧縮反力との関係と、に基づき、前記モータ回転角度からクランク角度を推定し、
前記推定されたクランク角度に基づき、前記エンジンのクランク角度を所定の目標クランク角度に停止させるモータトルク指令値を演算し、
前記モータトルク指令値に応じてモータトルクを制御する際、前記推定されたクランク角度と、前記エンジンのクランク角度と圧縮反力との関係、とに基づき前記エンジンの圧縮反力を推定し、
前記推定された圧縮反力に応じた補償値により前記モータトルク指令値を補償するハイブリッド車両のクランク角度制御方法。 A crank angle control method of a hybrid vehicle having a motor and an engine as power sources, comprising:
The motor rotation angle is detected or estimated when the motor is driven to bring the stopped engine together, and the disturbance torque acting on the motor is estimated.
The crank angle is estimated from the motor rotation angle based on the motor rotation angle when the estimated disturbance torque is an extreme value, and the relationship between the crank angle of the engine and the compression reaction force,
Based on the estimated crank angle, a motor torque command value for stopping the crank angle of the engine at a predetermined target crank angle is calculated;
When controlling the motor torque according to the motor torque command value, the compression reaction force of the engine is estimated based on the estimated crank angle and the relationship between the crank angle of the engine and the compression reaction force,
A crank angle control method for a hybrid vehicle, comprising compensating the motor torque command value with a compensation value corresponding to the estimated compression reaction force.
前記補償は、前記推定された外乱トルクが極値となったとき開始し、前記推定されたクランク角度が前記エンジンの上死点から所定角度回転したとき終了するハイブリッド車両のクランク角度制御方法。 In the crank angle control method of a hybrid vehicle according to claim 1,
A method of controlling a crank angle of a hybrid vehicle, wherein the compensation starts when the estimated disturbance torque becomes an extreme value, and ends when the estimated crank angle rotates a predetermined angle from the top dead center of the engine.
前記補償の開始時には前記推定された外乱トルクから前記補償値を減じ、前記補償の終了時には前記推定された外乱トルクに前記補償値を加えるハイブリッド車両のクランク角度制御方法。 In the crank angle control method of a hybrid vehicle according to claim 2,
A crank angle control method of a hybrid vehicle, wherein the compensation value is subtracted from the estimated disturbance torque at the start of the compensation, and the compensation value is added to the estimated disturbance torque at the end of the compensation.
前記停止状態のときのクランク角度である初期クランク角度を推定し、
前記推定された初期クランク角度が上死点に近いほど、前記圧縮反力を小さく推定するハイブリッド車両のクランク角度制御方法。 The crank angle control method of a hybrid vehicle according to any one of claims 1 to 3.
Estimating an initial crank angle which is a crank angle at the time of the stopped state;
A crank angle control method for a hybrid vehicle, wherein the compression reaction force is estimated to be smaller as the estimated initial crank angle is closer to a top dead center.
前記推定されたクランク角度から前記エンジンのクランク角度に対する圧縮反力のベース特性を参照して得られた値にゲインを乗じて圧縮反力推定値を演算し、
前記ベース特性は、前記推定された初期クランク角度を異ならせて前記エンジンを連れ回したとき、初回の極値が最大となる初期クランク角度に対応するクランク角度に対する圧縮反力の特性であり、
前記ゲインは、前記モータによる前記エンジンの連れ回り開始から前記推定された外乱トルクが極値となるまでの時間が短いほど小さくするハイブリッド車両のクランク角度制御方法。 In the crank angle control method of a hybrid vehicle according to claim 4,
The compression reaction force estimated value is calculated by multiplying the value obtained by referring to the base characteristic of the compression reaction force with respect to the crank angle of the engine from the estimated crank angle by a gain.
The base characteristic is a characteristic of a compression reaction force with respect to a crank angle corresponding to an initial crank angle at which an initial value becomes maximum when the engine is brought into rotation with the estimated initial crank angle being different.
The crank angle control method of a hybrid vehicle, wherein the gain is smaller as a time from when the motor starts moving by the motor to when the estimated disturbance torque reaches an extreme value is shorter.
前記モータを駆動して停止状態の前記エンジンを連れ回したときのモータ回転角度を検出または推定するモータ回転角度検出部と、
前記モータに作用する外乱トルクを推定する外乱トルク推定部と、
前記推定された外乱トルクが極値のときの前記モータ回転角度と、前記エンジンのクランク角度と圧縮反力との関係と、に基づき、前記モータ回転角度からクランク角度を推定するクランク角度推定部と、
前記推定されたクランク角度に基づき、前記エンジンのクランク角度を所定の目標クランク角度に停止させるモータトルク指令値を演算するモータトルク指令値演算部と、
前記推定されたクランク角度と、前記エンジンのクランク角度と圧縮反力との関係、とに基づき前記エンジンの圧縮反力を推定する圧縮反力推定部と、
前記推定された圧縮反力に応じた補償値を演算する補償値演算部と、
前記演算された補償値に基づき、前記モータトルク指令値を補償するモータトルク補償部と、
前記補償された前記モータトルク指令値に応じてモータトルクを制御するモータ制御部と、
を備えるハイブリッド車両のクランク角度制御装置。 A crank angle control device for a hybrid vehicle that is powered by a motor and an engine, comprising:
A motor rotation angle detection unit that detects or estimates a motor rotation angle when the motor is driven to rotate the stopped engine;
A disturbance torque estimation unit that estimates disturbance torque acting on the motor;
A crank angle estimation unit that estimates a crank angle from the motor rotation angle based on the motor rotation angle when the estimated disturbance torque is an extreme value, and the relationship between the crank angle of the engine and a compression reaction force; ,
A motor torque command value calculation unit that calculates a motor torque command value for stopping the crank angle of the engine at a predetermined target crank angle based on the estimated crank angle;
A compression reaction force estimation unit configured to estimate a compression reaction force of the engine based on the estimated crank angle and the relationship between the crank angle of the engine and the compression reaction force;
A compensation value calculation unit that calculates a compensation value according to the estimated compression reaction force;
A motor torque compensation unit that compensates the motor torque command value based on the calculated compensation value;
A motor control unit that controls a motor torque according to the compensated motor torque command value;
And a crank angle control device for a hybrid vehicle.
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