JP3807125B2

JP3807125B2 - Engine torque detector

Info

Publication number: JP3807125B2
Application number: JP30405298A
Authority: JP
Inventors: 康彦北島; 浩之糸山; 欣高出口
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1998-10-26
Filing date: 1998-10-26
Publication date: 2006-08-09
Anticipated expiration: 2018-10-26
Also published as: JP2000130203A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド車両等に搭載されるエンジンとモータとを相互に駆動可能に連結した動力装置のエンジントルクを検出する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術と解決すべき課題】
原動機としてエンジン（燃焼機関）とモータとを併有し、いずれか一方または双方の駆動力により走行するようにしたハイブリッド車両が知られている（例えば、鉄道日本社発行「自動車工学」VOL.46 No.7 1997年6月号 39〜52頁参照）。このようなパラレル方式のハイブリッド車両では、基本的に比較的負荷の小さい運転域ではモータのみで走行し、負荷が増大するとエンジンを起動して所要の駆動力を確保するようにしている。
【０００３】
ところで、モータは所期の出力特性が比較的安定して得られるのに対して、エンジンは冷却水温、大気圧、燃料性状などの要因によって出力特性が比較的大きく変化するため、運転者の一定のアクセル操作に対して実際に出力されるトルクが変化したりアイドル回転数が変動したりするという問題がある。また、走行中にモータとエンジンとを切り換えるときには互いのトルクが一致していないと運転者にトルク段差感を与えてしまい好ましくないが、前記の理由からエンジンとモータとの間で正確にマッチングを行うことが難しく、走行時の諸種の条件によってトルク段差が生じうる。このようなトルク特性の変動ないしトルク段差を解消するためには、相応分のエンジン出力を補正する前提として実際のトルクを正確に検出する必要がある。
【０００４】
このためには、例えばエンジントルクを変化させたときに、回転数フィードバック制御により回転数変化を抑制しながらエンジンのトルク変化を相殺する方向にモータトルクを制御し、このときのモータトルクの指令値を実エンジントルクとして利用することが考えられる。しかしながら、この手法ではモータトルクをエンジントルクに追従させることが難しく、この応答遅れにより回転数が一時的に変動してトルク検出値にオーバシュートやアンダシュートが生じてしまい、正確なトルク検出ができないという問題がある。
【０００５】
本発明はこのような問題点に着目してなされたもので、エンジンに相互駆動可能にモータを設けた動力装置においてエンジントルクを正確に検出することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、
相互に駆動可能にエンジンとモータとを連結した動力装置と、
トルク指令値に応じてモータのトルクを制御するモータ制御装置と、
エンジントルク指令値に応じてエンジンのトルクを制御するエンジン制御装置と、
動力装置の回転数を検出する回転数検出装置と、
エンジントルク指令値を可変的にエンジン制御装置に付与するエンジントルク設定装置と、
エンジントルク指令値に基づいて該指令値変化後のエンジントルクの変化分を推定するエンジントルク推定装置と、
エンジントルク指令値変化後のエンジントルクの変化分を相殺する方向に前記エンジン推定トルクに相当するトルク指令値をモータ制御装置に付与するトルク指令装置と、
回転数検出装置からの信号に基づきエンジントルク指令値変化の前後で動力装置の回転数が維持されるようにモータ制御装置へのトルク指令値を補正する回転数制御装置とを備え、
前記回転数制御装置による補正後のトルク指令値をエンジンのトルク検出値とするエンジンのトルク検出装置である。
また、前記動力装置は、走行用のモータを備えたハイブリッド車両の駆動装置にクラッチを介して接続可能に搭載され、前記クラッチが解放されている運転条件下でエンジントルクの検出を行うように構成されている。
【０００７】
請求項２の発明は、
相互に駆動可能にエンジンとモータとを連結した動力装置と、
トルク指令値に応じてモータのトルクを制御するモータ制御装置と、
エンジントルク指令値に応じてエンジンのトルクを制御するエンジン制御装置と、
動力装置の回転数を検出する回転数検出装置と、
エンジントルク指令値を可変的にエンジン制御装置に付与するエンジントルク指令装置と、
エンジントルク指令値変化後のエンジントルクの変化分を相殺する方向に前記エンジントルク指令値に基づいて定めたトルク指令値をモータ制御装置に付与するトルク指令装置と、
回転数検出装置からの信号に基づきエンジントルク指令値変化の前後で動力装置の回転数が維持されるようにモータ制御装置へのトルク指令値を補正する回転数制御装置と
エンジントルク指令値の変化前後にわたり回転数検出装置により検出した回転数変化に基づきこの回転数変化による動力装置のトルク消費分を算出するトルク消費分算出装置と、
トルク指令装置からのトルク指令値を前記トルク消費分により補正するトルク指令値補正装置とを備え、
前記トルク指令値補正装置による補正後のトルク指令値をエンジンのトルク検出値とするエンジンのトルク検出装置である。
【０００８】
請求項３の発明は、上記請求項２の発明のトルク消費分算出装置を、回転数の時間変化と動力装置の回転運動部分の慣性モーメントとからトルク消費分を算出するように構成したものとする。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項２の発明の動力装置を、走行用のモータを備えたハイブリッド車両の駆動装置にクラッチを介して接続可能に搭載し、前記クラッチが解放されている運転条件下でエンジントルクの検出を行うように構成したものとする。
【００１０】
【作用・効果】
請求項１の発明において、エンジントルク設定装置によりエンジントルク指令値が可変的に設定され、この指令値に基づきエンジン制御装置によりエンジンのトルクが制御されると共に、同じく前記指令値に基づきエンジントルク推定装置によりエンジントルク変化分の推定値が算出され、この推定エンジントルクによりエンジン出力を相殺する方向にモータを駆動するようにトルク指令装置からモータ制御装置へと指令される。一方、エンジントルク指令値の変化前後で動力装置の回転変動が生じないように回転数検出装置の出力に基づき回転数制御装置が前記モータトルク指令値を補正する。この補正が施されたトルク指令値はそのときのエンジンの実トルクに一致しているので、これをエンジントルクの検出値とする。
【００１１】
トルク指令装置はエンジン出力の変化分を相殺するモータトルクの初期値として推定エンジントルクを設定するので、モータに対するトルク指令値はエンジンの実トルクと推定したトルク相殺分との間の誤差分のみ演算もしくは補正すればよく、したがってエンジントルクの指令値が変化する前後でのエンジントルクの変化に対しても大きな回転数変動を生じることなく応答よく正確にエンジントルクの検出値が得られる。
【００１２】
請求項２の発明では、エンジントルク設定装置によりエンジントルク指令値を可変的に設定する一方、トルク指令装置によるモータトルク指令を、エンジントルク指令値の変化前後で動力装置の回転変動が生じないように、回転数検出装置の出力に基づき回転数制御装置がフィードバック補正している。これによりエンジントルク指令値に基づきエンジン出力の変化分を相殺するトルク指令値がトルク指令装置からモータ制御装置へと出力される。なおこのときのモータへのトルク指令値は請求項１の発明のようにエンジントルク推定値を用いるようにしてもよい。
【００１３】
一方、エンジントルクの変化に伴い、モータトルク制御の応答遅れから一時的に回転数が変化した場合、この回転数変化は回転数検出装置により検出され、これに基づいてトルク消費分算出装置により当該回転数変化分による動力装置のトルク消費分が算出される。さらに、このトルク消費分に基づき上記トルク指令値がトルク指令値補正装置により補正される。前記トルク消費分とは、回転数変化のために費やされたトルクのことであり、これは基本的には請求項３の発明のように、回転数変化に対して抵抗となる回転運動部分の慣性モーメントと回転数の時間的変化から求められる。すなわち、トルク消費分をΔＴ、動力装置の回転運動部分の慣性モーメントをＩ、回転数の時間的変化をｄω／ｄｔで表すと、ΔＴ∝Ｉ（ｄω／ｄｔ）である。動力装置の回転運動部分の慣性モーメントは既知量であるから、エアコンコンプレッサーの駆動の有無等の運転条件変化を考慮してエンジントルク検出時の運転条件に応じた慣性モーメント設定を行うことにより、回転数変化に伴うトルク消費分を正確に求めることができる。したがって、上記トルク指令装置からのトルク指令値をこのトルク消費分により補正した結果はエンジン回転数の変化にかかわらずエンジンの実トルクを正確に反映している。
【００１４】
本発明は、駆動系に走行用のモータを備えたハイブリッド車両に搭載する動力装置のエンジントルク検出装置に適合し、駆動系と動力装置との間に設けたクラッチを解放し、例えばアイドル回転数の付近に回転数を維持した状態でエンジントルク指令値を変化させながらエンジントルクの検出を行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず図１〜図２に本願発明が適用可能なハイブリッド車両の構成例を示す。これは走行条件に応じてエンジン（内燃機関）またはモータ（発電機を兼ねた回転電機）の何れか一方または双方の動力を用いて走行するパラレル方式のハイブリッド車両である。
【００１６】
図１において、太い実線は機械力の伝達経路を示し、太い破線は電力線を示す。また、細い実線は制御線を示し、二重線は油圧系統を示す。この車両のパワートレインは、モータ１、エンジン２、クラッチ３、モータ４、無段変速機５、減速装置６、差動装置７および駆動輪８から構成される。モータ１の出力軸、エンジン２の出力軸およびクラッチ３の入力軸は互いに連結されており、また、クラッチ３の出力軸、モータ４の出力軸および無段変速機５の入力軸は互いに連結されている。
【００１７】
クラッチ３締結時はエンジン２とモータ４が車両の推進源となり、クラッチ３解放時はモータ４のみが車両の推進源となる。エンジン２またはモータ４の駆動力は、無段変速機５、減速装置６および差動装置７を介して駆動輪８へ伝達される。無段変速機５には油圧装置９から圧油が供給され、ベルトのクランプと潤滑がなされる。油圧装置９のオイルポンプ（図示せず）はモータ１０により駆動される。
【００１８】
モータ１は主としてエンジン始動と発電に用いられ、モータ４は主として車両の推進（力行運転）と制動に用いられる。モータ１０は油圧装置９のオイルポンプ駆動用である。また、クラッチ３締結時に、モータ１を車両の推進と制動に用いることもでき、モータ４をエンジン始動や発電に用いることもできる。モータ１は図示しない減速装置を介してエンジン２と相互駆動可能に連結されており、これらが本発明の動力装置に相当する。クラッチ３は電磁式のパウダークラッチであり、伝達トルクを調節することができる。無段変速機５はベルト式やトロイダル式などの無段変速機であり、変速比を無段階に調節することができる。
【００１９】
モータ１，４，１０はそれぞれ、インバータ１１，１２，１３により駆動される。なお、モータ１，４，１０に直流電動モータを用いる場合には、インバータの代わりにＤＣ／ＤＣコンバータを用いる。インバータ１１〜１３は共通のＤＣリンク１４を介してメインバッテリ１５に接続されており、メインバッテリ１５の直流充電電力を交流電力に変換してモータ１，４，１０へ供給するとともに、モータ１，４の交流発電電力を直流電力に変換してメインバッテリ１５を充電する。なお、インバータ１１〜１３は互いにＤＣリンク１４を介して接続されているので、回生運転中のモータにより発電された電力をメインバッテリ１５を介さずに直接、力行運転中のモータへ供給することができる。これらインバータ１１，１２，１３は後述するコントローラ１６と共に本発明のモータ制御装置の一部を構成する。メインバッテリ１５には、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、鉛電池などの各種電池や、モータ二重層キャパシターいわゆるパワーキャパシターが適用される。
【００２０】
１６はマイクロコンピュータとその周辺部品や各種アクチュエータなどを備えたコントローラであり、これは本発明のモータ制御装置、エンジン制御装置、エンジントルク設定装置、エンジントルク推定装置、トルク指令装置、トルク指令補正装置、トルク消費分算出装置、トルク検出値補正装置等の機能を兼備しており、モータ１，４，１０の回転数や出力トルク、無段変速機５の変速比、エンジン２の燃料噴射量・噴射時期、点火時期などを総合的に制御する。
【００２１】
コントローラ１６には、図２に示すように、キースイッチ２０、セレクトレバースイッチ２１、アクセルペダルセンサ２２、ブレーキスイッチ２３、車速センサ２４、バッテリ温度センサ２５、バッテリＳＯＣ検出装置２６、エンジン回転数センサ２７、スロットル開度センサ２８が接続される。キースイッチ２０は、車両のキーが０Ｎ位置またはＳＴＡＲＴ位置に設定されると閉路する（以下、スイッチの閉路をオンまたは０Ｎ、開路をオフまたはＯＦＦと呼ぶ）。セレクトレバースイッチ２１は、パーキングＰ、ニュートラルＮ、リバースＲおよびドライブＤの何れかのレンジに切り換えるセレクトレバー（図示せず）の設定位置に応じて、Ｐ，Ｎ，Ｒ，Ｄのいずれかのスイッチがオンする。
【００２２】
アクセルペダルセンサ２２はアクセルペダルの踏み込み量を検出し、ブレーキスイッチ２３はブレーキペダルの踏み込み状態（この時、スイッチオン）を検出する。車速センサ２４は車両の走行速度を検出し、バッテリ温度センサ２５はメインバッテリ１５の温度を検出する。また、バッテリＳＯＣ検出装置２６はメインバッテリ１５の実容量の代表値であるＳＯＣ（State Of Charge）を検出する。エンジン回転数センサ２７は本発明の回転数検出装置に相当するもので、エンジン２ないしモータ１の回転数を検出する。スロットル開度センサ２８はエンジン２のスロットルバルブ開度を検出する。
【００２３】
コントローラ１６にはまた、エンジン２の燃料噴射装置３０、点火装置３１、可変動弁装置３２などが接続される。コントローラ１６は、燃料噴射装置３０を制御してエンジン２への燃料の供給と停止および燃料噴射量・噴射時期を調節するとともに、点火装置３１を駆動してエンジン２の点火時期制御を行う。また、コントローラ１６は可変動弁装置３２を制御してエンジン２の吸・排気弁の作動状態を調節する。なお、コントローラ１６には低圧の補助バッテリ３３から電源が供給される。
【００２４】
以上は本発明が適用可能なハイブリッド車両の基本的な構成例を示したものであり、本発明では例えばこうしたハイブリッド車両に搭載される動力装置のエンジントルクを正確に検出することを目的としている。以下にこのためのコントローラ１６を中心とするトルク検出装置の実施形態につき図３以下の各図面を参照しながら説明する。
【００２５】
図３は本発明によるエンジントルク検出装置の第１の実施形態の構成概念、図４はそのトルク検出結果を示す。この装置によるエンジントルクの検出は、クラッチ３を解放し、エンジン２を無負荷の所定回転数（例えば１２００ｒｐｍ）で運転している状態からエンジントルクを増減させることにより行う。このためエンジントルク設定装置３０１により無負荷と所定負荷との間でエンジントルクが増減するようにエンジン制御装置３０２にエンジントルク指令値Ｓｔｅが出力される。これを受けてエンジン制御装置では、周知のスロットルバルブ制御装置等の吸入空気量制御装置によりエンジン２の吸入空気量Ｑａを変化させたり、同じく燃料噴射装置により燃料噴射量Ｔｐを変化させることによりエンジントルクを指令値に対応した分だけ変化させる。
【００２６】
一方、このエンジン２に対する指令値はエンジントルク推定装置３０３にも付与され、これに基づいてエンジントルク推定装置３０３はエンジントルク指令値Ｓｔｅによるエンジントルク変化分に相当するエンジントルクの推定値ｅｓｔＴｅを求める。エンジントルク指令値Ｓｔｅと実エンジントルクＴｅとの関係は実験的に求めておけるので、この実験結果に基づいて例えばエンジン回転数Ｎｅと吸入空気量Ｑａとから推定値ｅｓｔＴｅを付与するテーブルを形成しておき、これを検索する構成とすることで高速で実トルクに近い推定結果を求めることができる。
【００２７】
次に、この推定結果ｅｓｔＴｅからトルク指令装置３０４により上記エンジントルク変化分を相殺するのに必要なモータ１のトルク指令値Ｓｔｍが算出される。ここでエンジン２とモータ１との間の回転比をＧとするとＳｔｍ＝−ｅｓｔＴｅ・Ｇの関係となるが、以下の説明では簡略化のために回転比Ｇ＝１であるものとする。このときのトルク指令値Ｓｔｅに基づき、モータ制御装置３０５（図１のインバータ１１〜１３がこれに相当する）を介してモータ１のトルクを制御する。
【００２８】
一方、この間の動力装置の回転数Ｎｅは回転数検出装置３０６（図２の回転数センサ２７がこれに相当する）により検出され、エンジン２へのトルク指令値変化前の回転数を維持するように回転数制御装置３０７によりフィードバック補正量Ｔｃがトルク指令装置３０４に付与される。モータ１に対するトルク指令値Ｓｔｍと実際にモータ１が出力するトルクＴｍとの関係は大気圧や温度等の雰囲気条件にかかわらず安定しているので、このような回転数フィードバックにより所定回転数が維持されている状態でモータ制御装置３０５に付与されるトルク指令値はＳｔｍは、エンジントルク指令に応じて実際にエンジン２が出力しているトルクＴｅを正確に反映している。
【００２９】
また、トルク指令装置３０４はエンジン出力の変化分を相殺するモータトルクの初期値としてエンジントルクの推定値ｅｓｔＴｅを設定するので、図４に示したようにエンジントルク指令値Ｓｔｅが変化する前後でのエンジントルクＴｅの変化に対しても、推定値を用いなかった場合のように回転数Ｎｅが大きく変動するようなことがなく、応答よく正確なエンジントルク検出結果が得られる。
【００３０】
次に、本発明によるエンジントルク検出装置の第２の実施形態につき図５、図６に基づいて説明する。図５は装置の構成概念、図６はトルク検出結果であり、これらの図において前掲の図３または図４と同一の部分には同一の符号を付して示してある。
【００３１】
この実施形態では、エンジントルク設定装置３０１からのエンジントルク指令値ＳｔｅによりエンジントルクＴｅを変化させる一方、このエンジントルク変化分を相殺するモータトルクを得るにあたり、第１の実施形態のようなエンジントルク推定値を用いることなく、トルク指令装置の指令値Ｓｔｍは回転数フィードバック制御により決定している。すなわち回転数検出装置３０６によりエンジントルク変化前後で回転数が変化しないように回転数制御装置３０７が実回転数との偏差に相当する補正トルクＴｃをトルク指令装置に付与することでエンジントルクの変化分を相殺するのに必要なトルク指令値Ｓｔｍを得ている。
【００３２】
この場合、エンジントルクＴｅが変化したときに回転数フィードバック制御が追従できずにトルク指令値Ｓｔｍの応答遅れが発生し、図６に示したように一時的にエンジン回転数Ｎｅが変動することがある。これに対して、この実施形態では、この回転数変化を回転数検出装置３０６により検出し、これに基づいてトルク消費分算出装置５０１により当該回転数変化分による動力装置のトルク消費分ΔＴｅを算出し、トルク指令値補正装置５０２によりこのトルク消費分ΔＴｅに基づきトルク指令値Ｓｔｅを補正するようにしている。トルク消費分ΔＴｅはこのときの回転数変化に費やされたエンジントルクを代表しており、したがってこのトルク消費分ΔＴｅにより上記トルク指令装置３０４からのトルク指令値Ｓｔｍを補正することにより、図６に示したように回転数変化にかかわらず実際にエンジン２が出力しているトルクを正確に知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】〜
【図２】本発明が適用可能なハイブリッド車両の構成例を示す概略構成図。
【図３】本発明によるトルク検出装置の第１の実施形態の構成概念図。
【図４】上記第１の実施形態によるエンジントルク検出結果を示すタイミング図。
【図５】本発明によるトルク検出装置の第２の実施形態の構成概念図。
【図６】上記第２の実施形態によるエンジントルク検出結果を示すタイミング図。
【符号の説明】
１，４モータ
２エンジン
３クラッチ
５無段変速機
９油圧装置
１０油圧発生用モータ
１５バッテリ
１６コントローラ
２０キースイッチ
２１セレクトレバースイッチ
２２アクセルペダルセンサ
２３ブレーキスイッチ
２４車速センサ
２５バッテリ温度センサ
２６バッテリＳＯＣ検出装置
２７エンジン回転数センサ
２８スロットル開度センサ
３０１エンジントルク設定装置
３０２エンジン制御装置
３０３エンジントルク推定装置
３０４トルク指令装置
３０５モータ制御装置
３０６回転数検出装置
３０７回転数制御装置
５０１トルク消費分算出装置
５０２トルク指令値補正装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a device for detecting engine torque of a power unit in which an engine and a motor mounted on a hybrid vehicle or the like are connected to each other so as to be driven.
[0002]
[Prior art and problems to be solved]
A hybrid vehicle having both an engine (combustion engine) and a motor as a prime mover and traveling with one or both driving forces is known (for example, "Automotive Engineering" VOL.46 issued by Railway Japan Co., Ltd.). No.7 June 1997, pages 39-52). In such a hybrid hybrid vehicle, the vehicle is basically driven only by a motor in an operation region with a relatively small load, and when the load increases, the engine is started to ensure a required driving force.
[0003]
By the way, the desired output characteristics of the motor can be obtained relatively stably, whereas the output characteristics of the engine change relatively greatly depending on factors such as the cooling water temperature, atmospheric pressure, fuel properties, etc. There is a problem that the torque actually output or the idling speed fluctuates in response to the accelerator operation. In addition, when switching between the motor and the engine during traveling, if the torques do not match each other, it is undesirable to give the driver a feeling of torque difference, but for the reasons described above, the matching between the engine and the motor is accurate. It is difficult to carry out, and a torque step can occur depending on various conditions during traveling. In order to eliminate such fluctuations in torque characteristics or torque steps, it is necessary to accurately detect actual torque as a premise for correcting the corresponding engine output.
[0004]
For this purpose, for example, when the engine torque is changed, the motor torque is controlled in a direction to cancel the engine torque change while suppressing the rotation speed change by the rotation speed feedback control, and the motor torque command value at this time is controlled. Can be used as the actual engine torque. However, with this method, it is difficult to cause the motor torque to follow the engine torque, and due to this response delay, the rotational speed temporarily varies, resulting in overshoot and undershoot in the torque detection value, and accurate torque detection cannot be performed. There is a problem.
[0005]
The present invention has been made paying attention to such problems, and an object of the present invention is to accurately detect engine torque in a power unit in which a motor is provided in an engine so as to be capable of mutual drive.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The invention of claim 1
A power unit in which an engine and a motor are coupled so as to be mutually drivable,
A motor control device that controls the torque of the motor according to the torque command value;
An engine control device for controlling the torque of the engine according to an engine torque command value;
A rotational speed detection device for detecting the rotational speed of the power unit;
An engine torque setting device that variably applies an engine torque command value to the engine control device;
An engine torque estimating device for estimating a change in the engine torque after the change in the command value based on the engine torque command value;
A torque command device that applies a torque command value corresponding to the estimated engine torque to the motor control device in a direction that cancels out a change in engine torque after a change in engine torque command value;
A rotational speed control device that corrects the torque command value to the motor control device so that the rotational speed of the power unit is maintained before and after the engine torque command value change based on a signal from the rotational speed detection device;
The engine torque detection device uses the torque command value corrected by the rotational speed control device as the engine torque detection value.
Further, the power unit is mounted so as to be connectable via a clutch to a drive device of a hybrid vehicle having a traveling motor, and configured to detect engine torque under operating conditions in which the clutch is released. Has been .
[0007]
The invention of claim 2
A power unit in which an engine and a motor are coupled so as to be mutually drivable,
A motor control device that controls the torque of the motor according to the torque command value;
An engine control device for controlling the torque of the engine according to an engine torque command value;
A rotational speed detection device for detecting the rotational speed of the power unit;
An engine torque command device that variably applies an engine torque command value to the engine control device;
A torque command device that gives a motor command device a torque command value determined based on the engine torque command value in a direction that cancels out a change in engine torque after a change in the engine torque command value;
Changes in the engine speed command value and the engine speed command value for correcting the torque command value to the motor controller so that the engine speed command value is maintained before and after the engine torque command value change based on the signal from the engine speed detection device A torque consumption calculation device for calculating the torque consumption of the power unit due to the rotation speed change based on the rotation speed change detected by the rotation speed detection device before and after;
A torque command value correction device that corrects a torque command value from the torque command device by the torque consumption,
The engine torque detection device uses the torque command value corrected by the torque command value correction device as an engine torque detection value.
[0008]
According to a third aspect of the present invention, the torque consumption calculation device according to the second aspect of the invention is configured to calculate the torque consumption from the time change of the rotational speed and the moment of inertia of the rotational movement portion of the power unit. To do.
[0009]
According to a fourth aspect of the present invention, the power unit according to the second aspect of the present invention is mounted on a drive device of a hybrid vehicle having a traveling motor so as to be connectable via a clutch, and the clutch is disengaged. It is assumed that the engine torque is detected by the above.
[0010]
[Action / Effect]
In the first aspect of the invention, the engine torque command value is variably set by the engine torque setting device, and the engine torque is controlled by the engine control device based on the command value, and the engine torque is estimated based on the command value. The estimated value for the engine torque change is calculated by the device, and the torque command device instructs the motor control device to drive the motor in a direction that cancels the engine output by the estimated engine torque. On the other hand, the rotational speed control device corrects the motor torque command value based on the output of the rotational speed detection device so that the rotational fluctuation of the power plant does not occur before and after the change of the engine torque command value. Since the corrected torque command value matches the actual torque of the engine at that time, this is used as the detected value of the engine torque.
[0011]
Since the torque command device sets the estimated engine torque as the initial value of the motor torque that cancels the engine output change, the torque command value for the motor is calculated only for the error between the actual engine torque and the estimated torque cancellation Or, it is sufficient to correct the engine torque, and therefore, the detected value of the engine torque can be accurately obtained with good response without causing a large fluctuation in the engine speed even when the engine torque command value changes.
[0012]
According to the second aspect of the present invention, the engine torque command value is variably set by the engine torque setting device, while the motor torque command by the torque command device is set so that rotation fluctuation of the power unit does not occur before and after the change of the engine torque command value. In addition, the rotational speed control device performs feedback correction based on the output of the rotational speed detection device. As a result, a torque command value that cancels the engine output change based on the engine torque command value is output from the torque command device to the motor control device. The torque command value to the motor at this time may be an estimated engine torque value as in the first aspect of the invention.
[0013]
On the other hand, when the engine speed changes and the engine speed temporarily changes due to a response delay in motor torque control, this engine speed change is detected by the engine speed detector, and based on this, the torque consumption calculation apparatus A torque consumption amount of the power plant is calculated based on the change in the rotational speed. Further, the torque command value is corrected by the torque command value correction device based on the torque consumption. The torque consumption is the torque consumed for the rotational speed change, and this is basically the rotational motion portion that is resistant to the rotational speed change as in the invention of claim 3. It is obtained from the moment of inertia and the time change of the rotation speed. That is, ΔT∝I (dω / dt), where ΔT is the torque consumption, I is the moment of inertia of the rotational motion portion of the power plant, and dω / dt is the time variation of the rotational speed. Since the moment of inertia of the rotary motion part of the power plant is a known amount, it can be rotated by setting the moment of inertia according to the operating conditions when detecting engine torque, taking into account changes in operating conditions such as whether or not the air conditioner compressor is driven. It is possible to accurately obtain the amount of torque consumed with the change in number. Therefore, the result of correcting the torque command value from the torque command device by this torque consumption accurately reflects the actual torque of the engine regardless of the change in the engine speed.
[0014]
The present invention is suitable for an engine torque detection device of a power unit mounted on a hybrid vehicle having a driving motor in a drive system, and releases a clutch provided between the drive system and the power unit, for example, an idle speed It is possible to detect the engine torque while changing the engine torque command value in a state where the rotation speed is maintained in the vicinity of.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, FIGS. 1 to 2 show a configuration example of a hybrid vehicle to which the present invention can be applied. This is a parallel hybrid vehicle that travels using the power of either one or both of an engine (internal combustion engine) and a motor (rotary electric machine that also serves as a generator) according to traveling conditions.
[0016]
In FIG. 1, a thick solid line indicates a transmission path of mechanical force, and a thick broken line indicates a power line. A thin solid line indicates a control line, and a double line indicates a hydraulic system. The power train of the vehicle includes a motor 1, an engine 2, a clutch 3, a motor 4, a continuously variable transmission 5, a speed reducer 6, a differential device 7, and drive wheels 8. The output shaft of the motor 1, the output shaft of the engine 2, and the input shaft of the clutch 3 are connected to each other, and the output shaft of the clutch 3, the output shaft of the motor 4 and the input shaft of the continuously variable transmission 5 are connected to each other. ing.
[0017]
When the clutch 3 is engaged, the engine 2 and the motor 4 serve as a vehicle propulsion source, and when the clutch 3 is released, only the motor 4 serves as a vehicle propulsion source. The driving force of the engine 2 or the motor 4 is transmitted to the drive wheels 8 via the continuously variable transmission 5, the speed reducer 6, and the differential device 7. The continuously variable transmission 5 is supplied with pressure oil from the hydraulic device 9, and the belt is clamped and lubricated. An oil pump (not shown) of the hydraulic device 9 is driven by a motor 10.
[0018]
The motor 1 is mainly used for engine start and power generation, and the motor 4 is mainly used for vehicle propulsion (power running operation) and braking. The motor 10 is for driving an oil pump of the hydraulic device 9. In addition, when the clutch 3 is engaged, the motor 1 can be used for vehicle propulsion and braking, and the motor 4 can be used for engine starting and power generation. The motor 1 is connected to the engine 2 through a reduction gear (not shown) so as to be able to be driven mutually, and these correspond to the power unit of the present invention. The clutch 3 is an electromagnetic powder clutch, and can adjust the transmission torque. The continuously variable transmission 5 is a continuously variable transmission such as a belt type or a toroidal type, and the gear ratio can be adjusted steplessly.
[0019]
The motors 1, 4 and 10 are driven by inverters 11, 12 and 13, respectively. In the case where a DC electric motor is used for the motors 1, 4 and 10, a DC / DC converter is used instead of the inverter. The inverters 11 to 13 are connected to the main battery 15 through a common DC link 14. The inverter 11 to 13 converts the DC charging power of the main battery 15 into AC power and supplies it to the motors 1, 4, 10. 4 to convert the AC generated power into DC power and charge the main battery 15. Since the inverters 11 to 13 are connected to each other via the DC link 14, the electric power generated by the motor during the regenerative operation can be directly supplied to the motor during the power running operation without going through the main battery 15. it can. These inverters 11, 12, and 13 together with a controller 16 described later constitute a part of the motor control device of the present invention. Various batteries such as a lithium ion battery, a nickel metal hydride battery, and a lead battery, and a motor double layer capacitor, a so-called power capacitor, are applied to the main battery 15.
[0020]
Reference numeral 16 denotes a controller including a microcomputer, its peripheral components, various actuators, and the like, which are a motor control device, an engine control device, an engine torque setting device, an engine torque estimation device, a torque command device, and a torque command correction device of the present invention. , Torque consumption calculation device, torque detection value correction device, etc., and the rotation speed and output torque of motors 1, 4 and 10, the gear ratio of continuously variable transmission 5, the fuel injection amount of engine 2, The injection timing and ignition timing are comprehensively controlled.
[0021]
As shown in FIG. 2, the controller 16 includes a key switch 20, a select lever switch 21, an accelerator pedal sensor 22, a brake switch 23, a vehicle speed sensor 24, a battery temperature sensor 25, a battery SOC detection device 26, and an engine speed sensor 27. A throttle opening sensor 28 is connected. The key switch 20 is closed when the vehicle key is set to the 0N position or the START position (hereinafter, the switch closing is referred to as ON or 0N, and the opening is referred to as OFF or OFF). The select lever switch 21 is one of P, N, R, and D switches according to the set position of a select lever (not shown) that switches to any of the ranges of parking P, neutral N, reverse R, and drive D. Turns on.
[0022]
The accelerator pedal sensor 22 detects the amount of depression of the accelerator pedal, and the brake switch 23 detects the depression state of the brake pedal (at this time, switch on). The vehicle speed sensor 24 detects the traveling speed of the vehicle, and the battery temperature sensor 25 detects the temperature of the main battery 15. Further, the battery SOC detection device 26 detects SOC (State Of Charge) which is a representative value of the actual capacity of the main battery 15. The engine speed sensor 27 corresponds to the speed detector of the present invention, and detects the speed of the engine 2 or the motor 1. The throttle opening sensor 28 detects the throttle valve opening of the engine 2.
[0023]
The controller 16 is also connected with a fuel injection device 30, an ignition device 31, a variable valve operating device 32, and the like of the engine 2. The controller 16 controls the fuel injection device 30 to supply and stop the fuel to the engine 2 and adjust the fuel injection amount / injection timing, and drives the ignition device 31 to control the ignition timing of the engine 2. Further, the controller 16 controls the variable valve device 32 to adjust the operating state of the intake / exhaust valve of the engine 2. The controller 16 is supplied with power from a low-voltage auxiliary battery 33.
[0024]
The above is a basic configuration example of a hybrid vehicle to which the present invention can be applied. The present invention aims to accurately detect the engine torque of a power unit mounted on such a hybrid vehicle, for example. In the following, an embodiment of a torque detection device centering on the controller 16 for this purpose will be described with reference to the drawings after FIG.
[0025]
FIG. 3 shows the configuration concept of the first embodiment of the engine torque detection apparatus according to the present invention, and FIG. 4 shows the torque detection result. The detection of the engine torque by this device is performed by releasing the clutch 3 and increasing / decreasing the engine torque from a state where the engine 2 is operated at a predetermined rotational speed with no load (for example, 1200 rpm). Therefore, the engine torque command value Ste is output to the engine control device 302 so that the engine torque is increased or decreased between the no load and the predetermined load by the engine torque setting device 301. In response to this, the engine control device changes the intake air amount Qa of the engine 2 by an intake air amount control device such as a well-known throttle valve control device, or changes the fuel injection amount Tp by the fuel injection device. Change the torque by the amount corresponding to the command value.
[0026]
On the other hand, the command value for the engine 2 is also given to the engine torque estimating device 303, and based on this, the engine torque estimating device 303 obtains an estimated value estTe of the engine torque corresponding to the engine torque change amount by the engine torque command value Ste. . Since the relationship between the engine torque command value Ste and the actual engine torque Te can be obtained experimentally, a table for assigning the estimated value estTe is formed from the engine speed Ne and the intake air amount Qa based on the experimental result, for example. In addition, an estimation result close to the actual torque can be obtained at high speed by adopting a configuration for retrieving this.
[0027]
Next, a torque command value Stm of the motor 1 necessary for canceling the engine torque change is calculated by the torque command device 304 from the estimation result estTe. Here, if the rotation ratio between the engine 2 and the motor 1 and G Stm = - becomes a relationship estTe · G, in the following description it is assumed that the rotation ratio G = 1 for simplicity. Based on the torque command value Ste at this time, the torque of the motor 1 is controlled via the motor control device 305 (the inverters 11 to 13 in FIG. 1 correspond to this).
[0028]
On the other hand, the rotational speed Ne of the power unit during this period is detected by the rotational speed detection device 306 (the rotational speed sensor 27 in FIG. 2 corresponds to this), and maintains the rotational speed before the torque command value change to the engine 2 is maintained. Further, the feedback control amount Tc is given to the torque command device 304 by the rotation speed control device 307. Since the relationship between the torque command value Stm for the motor 1 and the torque Tm actually output by the motor 1 is stable regardless of atmospheric conditions such as atmospheric pressure and temperature, the predetermined rotational speed is maintained by such rotational speed feedback. The torque command value applied to the motor control device 305 in a state in which Stm is applied accurately reflects the torque Te actually output from the engine 2 in accordance with the engine torque command.
[0029]
Further, since the torque command device 304 sets the estimated value estTe of the engine torque as the initial value of the motor torque that cancels out the change in the engine output, the torque command device 304 before and after the engine torque command value Ste changes as shown in FIG. Even with a change in the engine torque Te, the rotational speed Ne does not fluctuate greatly unlike the case where the estimated value is not used, and an accurate engine torque detection result can be obtained with good response.
[0030]
Next, a second embodiment of the engine torque detection device according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 5 shows the configuration concept of the apparatus, and FIG. 6 shows the result of torque detection. In these figures, the same parts as those shown in FIG. 3 or FIG.
[0031]
In this embodiment, the engine torque Te is changed by the engine torque command value Ste from the engine torque setting device 301, while the engine torque as in the first embodiment is obtained to obtain the motor torque that cancels the engine torque change. Without using the estimated value, the command value Stm of the torque command device is determined by the rotational speed feedback control. That is, the engine speed change is applied by the engine speed controller 307 applying a correction torque Tc corresponding to a deviation from the actual engine speed so that the engine speed does not change before and after the engine torque change by the engine speed detector 306. A torque command value Stm necessary for canceling out the minute is obtained.
[0032]
In this case, when the engine torque Te changes, the rotational speed feedback control cannot follow and a response delay of the torque command value Stm occurs, and the engine rotational speed Ne temporarily varies as shown in FIG. is there. On the other hand, in this embodiment, the rotational speed change is detected by the rotational speed detection device 306, and based on this, the torque consumption calculation device 501 calculates the torque consumption ΔTe of the power unit according to the rotational speed change. Then, the torque command value correction device 502 corrects the torque command value Ste based on this torque consumption ΔTe. The torque consumption amount ΔTe represents the engine torque spent for the change in the rotational speed at this time. Therefore, by correcting the torque command value Stm from the torque command device 304 with this torque consumption amount ΔTe, FIG. As shown in Fig. 5, the torque actually output by the engine 2 can be accurately known regardless of the change in the rotational speed.
[Brief description of the drawings]
[Figure 1]
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a configuration example of a hybrid vehicle to which the present invention is applicable.
FIG. 3 is a conceptual diagram of a configuration of a first embodiment of a torque detection device according to the present invention.
FIG. 4 is a timing chart showing an engine torque detection result according to the first embodiment.
FIG. 5 is a conceptual diagram of a configuration of a second embodiment of a torque detector according to the present invention.
FIG. 6 is a timing chart showing an engine torque detection result according to the second embodiment.
[Explanation of symbols]
1, 4 Motor 2 Engine 3 Clutch 5 Continuously variable transmission 9 Hydraulic device 10 Oil pressure generating motor 15 Battery 16 Controller 20 Key switch 21 Select lever switch 22 Accelerator pedal sensor 23 Brake switch 24 Vehicle speed sensor 25 Battery temperature sensor 26 Battery SOC detection Device 27 Engine speed sensor 28 Throttle opening sensor 301 Engine torque setting device 302 Engine control device 303 Engine torque estimation device 304 Torque command device 305 Motor control device 306 Speed detection device 307 Speed control device 501 Torque consumption calculation device 502 Torque command value correction device

Claims

相互に駆動可能にエンジンとモータとを連結した動力装置と、
トルク指令値に応じてモータのトルクを制御するモータ制御装置と、
エンジントルク指令値に応じてエンジンのトルクを制御するエンジン制御装置と、
動力装置の回転数を検出する回転数検出装置と、
エンジントルク指令値を可変的にエンジン制御装置に付与するエンジントルク設定装置と、
エンジントルク指令値に基づいて該指令値変化後のエンジントルクの変化分を推定するエンジントルク推定装置と、
エンジントルク指令値変化後のエンジントルクの変化分を相殺する方向に前記エンジン推定トルクに相当するトルク指令値をモータ制御装置に付与するトルク指令装置と、
回転数検出装置からの信号に基づきエンジントルク指令値変化の前後で動力装置の回転数が維持されるようにモータ制御装置へのトルク指令値を補正する回転数制御装置とを備え、
前記回転数制御装置による補正後のトルク指令値をエンジンのトルク検出値とするエンジントルク検出装置であって、
前記動力装置は、走行用のモータを備えたハイブリッド車両の駆動装置にクラッチを介して接続可能に搭載され、前記クラッチが解放されている運転条件下でエンジントルクの検出を行うように構成されていることを特徴とするエンジントルク検出装置。A power unit in which an engine and a motor are coupled so as to be mutually drivable,
A motor control device that controls the torque of the motor according to the torque command value;
An engine control device for controlling the torque of the engine according to an engine torque command value;
A rotational speed detection device for detecting the rotational speed of the power unit;
An engine torque setting device that variably applies an engine torque command value to the engine control device;
An engine torque estimating device for estimating a change in the engine torque after the change in the command value based on the engine torque command value;
A torque command device that applies a torque command value corresponding to the estimated engine torque to the motor control device in a direction that cancels out a change in engine torque after a change in engine torque command value;
A rotational speed control device that corrects the torque command value to the motor control device so that the rotational speed of the power unit is maintained before and after the engine torque command value change based on a signal from the rotational speed detection device;
An engine torque detection device that uses a torque command value corrected by the rotation speed control device as a detected torque value of the engine ,
The power unit is mounted so as to be connectable via a clutch to a drive device of a hybrid vehicle having a motor for traveling, and is configured to detect engine torque under operating conditions in which the clutch is released. An engine torque detector characterized by comprising:

相互に駆動可能にエンジンとモータとを連結した動力装置と、
トルク指令値に応じてモータのトルクを制御するモータ制御装置と、
エンジントルク指令値に応じてエンジンのトルクを制御するエンジン制御装置と、
動力装置の回転数を検出する回転数検出装置と、
エンジントルク指令値を可変的にエンジン制御装置に付与するエンジントルク指令装置と、
エンジントルク指令値変化後のエンジントルクの変化分を相殺する方向に前記エンジントルク指令値に基づいて定めたトルク指令値をモータ制御装置に付与するトルク指令装置と、
回転数検出装置からの信号に基づきエンジントルク指令値変化の前後で動力装置の回転数が維持されるようにモータ制御装置へのトルク指令値を補正する回転数制御装置と
エンジントルク指令値の変化前後にわたり回転数検出装置により検出した回転数変化に基づきこの回転数変化による動力装置のトルク消費分を算出するトルク消費分算出装置と、
トルク指令装置からのトルク指令値を前記トルク消費分により補正するトルク指令値補正装置とを備え、
前記トルク指令値補正装置による補正後のトルク指令値をエンジンのトルク検出値とするエンジントルク検出装置。A power unit in which an engine and a motor are coupled so as to be mutually drivable,
A motor control device that controls the torque of the motor according to the torque command value;
An engine control device for controlling the torque of the engine according to an engine torque command value;
A rotational speed detection device for detecting the rotational speed of the power unit;
An engine torque command device that variably applies an engine torque command value to the engine control device;
A torque command device that gives a motor command device a torque command value determined based on the engine torque command value in a direction that cancels out a change in engine torque after a change in the engine torque command value;
Rotation speed control device for correcting torque command value to motor control device and change of engine torque command value so that rotation speed of power plant is maintained before and after engine torque command value change based on signal from rotation speed detection device A torque consumption calculation device for calculating the torque consumption of the power unit due to the rotation speed change based on the rotation speed change detected by the rotation speed detection device before and after;
A torque command value correction device that corrects a torque command value from the torque command device by the torque consumption,
An engine torque detection device that uses a torque command value corrected by the torque command value correction device as an engine torque detection value.

トルク消費分算出装置は、回転数の時間変化と動力装置の回転運動部分の慣性モーメントとからトルク消費分を算出することを特徴とする請求項２に記載のエンジントルク検出装置。 3. The engine torque detection device according to claim 2, wherein the torque consumption calculation device calculates the torque consumption from the time change of the rotational speed and the moment of inertia of the rotational motion portion of the power unit.

動力装置は、走行用のモータを備えたハイブリッド車両の駆動装置にクラッチを介して接続可能に搭載され、前記クラッチが解放されている運転条件下でエンジントルクの検出を行うように構成されていることを特徴とする請求項２に記載のエンジントルク検出装置。The power unit is mounted so as to be connectable via a clutch to a drive device of a hybrid vehicle having a traveling motor, and is configured to detect engine torque under operating conditions in which the clutch is released. The engine torque detection device according to claim 2, wherein