JP5402060B2 - 電動車両の制御装置 - Google Patents
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Description
図1は、実施例1の制御装置が適用されたパラレルハイブリッド車両(ハイブリッド車両
の一例)を示す全体システム図である。以下、図1に基づいて、駆動系および制御系の構
成を説明する。
なお、第2クラッチCL2としては、図1に示すように、独立のクラッチをモータジェネレータMGと自動変速機ATの間の位置に設定する以外に、自動変速機ATの各変速段にて締結される摩擦締結要素として用いられるクラッチやブレーキを流用しても良い。また、自動変速機ATと左右駆動輪LT,RTの間の位置に設定しても良い。
また、本実施例1では、路面傾斜角度センサ30があらかじめ設定された角度以上の登坂路を検出した場合は、停車時でもエンジンEngを停止することなく、第1クラッチCL1を締結する。
Te_FB_ON={(KPes+KIe)/s}(ωclIi *−ωclIi) ・・(1)
ただし、Kpeはエンジン制御用比例ゲイン、KIeはエンジン制御用積分ゲイン、sは微分演算子である。
(締結する場合)
1−a)TclI_z1 *<Te*×Ksafeであれば下記の式(2)により求める。
Tcl1_FB_OFF=TclI_z1 *+ΔTcl1LU ・・・(2)
1−b)TclI_z1*≧Te*×Ksafeであれば下記の式(3)により求める。
Tcl1_FB_OFFF=Te*×Ksafe ・・・(3)
(開放する場合)
Tcl1_FB_OFF=0 ・・・(4)
(締結→スリップ状態にする場合)
Tcl1_FB_OFF=TclI_z1 *−ΔTcl1slp ・・・(5)
ただし、Ksafeはクラッチ安全率係数(>1)、ΔTcl1LUはスリップ(または開放)から締結移行時のトルク容量変化率、ΔTcl1slpは締結→スリップ移行時トルク容量変化率、TclI_z1 *は最終第1トルク指令値前回値である。
Tm_FB_ON={(KpmS+Klm)/s}(ωCL2i*−ωCL2i)・・・(6)
なお、上記式(1)において、Kpmは、モータ制御用比例ゲイン、Klmは、モータ制御用積分ゲインである。
(締結する場合)
<Tcl2_z1 *<Td*×Ksafeの場合>
Tcl2_FB_OFF=Tcl2_z1 *+ΔTcl2LU ・・・(7)
<Tcl2_z1 * ≧Td*×Ksafeの場合>
Tcl2_FB_OFF=Td*×Ksafe ・・・(8)
(解放する場合)
TCl2_FB_OFF=0 ・・・(9)
(締結→スリップ状態にする場合)
Tcl2_FB_OFF=Tcl2_Z1 *−ΔTcl2slp ・・・(10)
ただし、上記式(7)〜(10)において、ΔTcl2LUは、スリップ(または解放)→締結移行時のトルク容量変化率、ΔTcl2slpは、締結→スリップ移行時トルク容量変化率、Tcl2_Z1 *は、最終第2トルク指令値前回値である。
Tcl1 *=Tcl1_crank_OFF ・・・(11)
Tcl1 *=Tcl_crank_ON ・・・(12)
ステップS19では、最終第2クラッチトルク容量指令値Tcl2 *を決定し、ステップS20に進む。この最終第2クラッチトルク容量指令値Tcl2 *を決定するのにあたり、スリップ回転数制御中の場合は、下記の式(13)により求め、スリップ回転数制御停止の場合は、下記の式(14)により求める。
Tcl2 *=Tcl2_FB_ON ・・・(13)
Tcl2 *=Tcl2_FB_OFF ・・・(14)
ステップS20では、最終第1クラッチトルク容量指令値Tcl1 *から第1クラッチCL1の締結油圧を制御するソレノイドバルブへの第1クラッチ電流指令値Icl1 *を演算する。なお、第1クラッチ電流指令値Icl1 *の詳細な演算方法については後述する。
Tm*=Tm_FB_ON ・・・(15)
Tm*=Tm_base ・・・(16)
ステップS23では、最終エンジントルク指令値Te*を決定し、ステップS24に進む。なお、最終エンジントルク指令値Te*を決定するのにあたり、第1クラッチCL1が回転制御中の場合は、下記の式(17)に基づいて決定し、第1クラッチCL1が回転制御停止中の場合は、下記の式(18)に基づいて決定する。
Te*=Te_FB_ON ・・・(17)
Te*=Te_base * ・・・(18)
ステップS24では、ステップS20〜S23で得られた第2クラッチ電流指令値Icl2 *、第1クラッチ電流指令値Icl1 *、モータトルク指令値Tm*、最終エンジントルク指令値Te*を各コントローラ18〜22へ送信する。以上で、統合コントローラ17における1回のサンプリング周期で実行される処理の流れを終える。
次に、ステップS5の第2クラッチ制御モードCL2MODEの設定方法の詳細について説明する。この第2クラッチ制御モードCL2MODEは、バッテリー充電量SOC、目標駆動トルクTd*、第1クラッチ制御モードフラグfCL1および車速Vspといった車両状態から設定する。以下、その詳細を、図7に示すフローチャートを用いて説明する。
(第1クラッチ入力回転数目標値ωcl1i *の演算方法)
まず、第1クラッチ入力回転数目標値ωcl1i *の演算方法について説明する。
図1に示すように、第1クラッチCL1の入力側はエンジンEngと直結しているため、少なくともエンジンEngがストールしない回転数に設定する必要があり、また、より低い方が第1クラッチCL1の発熱量は小さくなる。したがって、第1クラッチ入力回転数目標値ωcl1i *は、エンジンがストールしない最低回転数ωe_MINと第2クラッチ入力回転数目標値ωcl2i *との高い方の値に設定する。
次に、第2クラッチCLにおいてスリップ回転数制御を行なう場合の、第2クラッチ入力回転数目標値ωcl2i *の演算処理の流れを、図8のフローチャートに基づいて説明する。
ステップS87では、インバータ余裕温度Temp_mag_INVが零の場合に、第2クラッチ入力回転数目標値ωcl2i *が、非ロック回転数(それ以上回転数を上げてもインバータ温度が下がらない値)ωUN_LOCK以上となるように補正を行なう。実際には、下記のa)b)の条件に基づき、最終的な第2クラッチ入力回転数目標値ωcl2i *を演算する。
a)ωcl2i_base *≧ωUN_LOCK
ωcl2i *=ωcl2i_base
2) ωcl2i_base*<ωUN_LOCK
ωcl2i *=ωcl2i_base+ωcl2i_hosei
ただし、ωcl2i_hoseiは第2クラッチ入力回転数補正値であり、例えば図11に示すマップに基づき、インバータ余裕温度Temp_mag_INVから演算する。このマップに示されるように、第2クラッチ入力回転数補正値ωcl2i_hoseiは、インバータ余裕温度Temp_mag_INVが小さいほど大きくなる、すなわちモータ回転数が高まる特性となっている。
まず、第1クラッチストローク目標値xscl1 *から、下記の式(19)に示すような規範応答伝達特性と、後述する油圧補正後の制御対象伝達特性の逆系からなる位相補償フィルタを用いてフィードフォワード油圧指令値Pcl1_FFを演算する。
Pcl1_FF/xscl1 *=Gcl1_FF(s)
=(Ms2+Cs+Kref)ω2 ref/(s2+2ζrefωrefs+ω2 ref) ・・(19)
ただし、上記式(19)において、Cは第1クラッチ機構部粘性係数、Krefは油圧補正後の制御対象ばね定数、ζrefは第1クラッチ規範応答減衰係数、ωrefは第1クラッチ規範応答固有振動数、Mはクラッチ質量である。
xscl1_ref/xscl1 *=Gref_cl1(s)
=ω2 ref/s2+2ζrefωref・s+ω2 ref ・・・(20)
次に、第1クラッチストローク規範値xscl1_refと第1クラッチストローク計測値xscl1の偏差xscl1_errから、下記の式(21)に基づきフィードバック油圧指令値Pcl1_FBを演算する。
Pcl1_FB/xscl1_err=GFB_cl1(s)
=(KPgain_cl1・s+KIgain_cl1+KDgain_cl1・s2)/s ・・・(21)
ただし、KPgain_cl1は比例ゲイン、KIgaincl_cl1は積分ゲイン、KDgain_cl1は微分ゲインである。
この補正として、本実施例1では、下記の第1補正方法と、第2補正方法とのいずれかの方法を用いるものとする。
まず、第1補正方法について説明すると、この補正は、図13に示す特性に基づいて作成した第1クラッチストローク計測値xscl1と第1クラッチ油圧推定値Pcl1_estとの関係を示すマップに基づき、第1クラッチストローク計測値xscl1から第1クラッチ油圧推定値Pcl1_estを求める。また、規範ばね特性を用いて演算した反力規範値Pcl1_refを求める。そして、下記の式(22)を用いて第1クラッチ油圧推定値Pcl1_estと反力規範値Pcl1_refとの差分から、油圧補正値Pcl1_hoseiを演算する。
Pcl1_hosei=Pcl1_ref−Pcl1_est
=Kref・xscl1−fxscl1−P(xscl1) ・・・(22)
ただし、fxscl1−P()は、油圧−ストローク特性を示す関数である。
Pcl1_hosei=Pcl1_ref−Pcl1_est
=Kref・xscl1−Kp・xscl1 ・・・(23)
なお、上記式(23)を用いて予め各ストローク毎の補正値を演算しておき、マップにしておいてもよい。
Pcl1_com=Pcl1 *−Pcl1_hosei ・・・(24)
次に、第2の補正方法について説明する。
まず、図15に示すように、各ストローク(動作点)毎に原点を結んだ直線の傾きをバネ定数としモデル(マップ)化する。
このようにして求めた制御対象Kpのバネ定数と規範バネ特性Krefから、下記の式(25)に基づき最終油圧指令値Pcl1_comを演算する。
Pcl1_com=(Kp/Kref)Pcl1 * ・・・(25)
次に、統合コントローラ17において、インバータ温度抑制処理およびクラッチ温度抑制処理を実行する構成を、図16、図17のブロック図により簡単に説明する。
図18は、本実施例1の作動例を示しており、図19は、本実施例1において図8に示すインバータ温度およびクラッチ温度に基づく第2クラッチCL2のスリップ制御を実行しない従来技術に相当する比較例の作動例を示している。図18,図19に示す両作動例では、100Nmの走行抵抗が発生する勾配に停車し、その後、図においてt01、t11の時点から、運転者のアクセル操作により駆動トルクと走行抵抗を一致させることにより、停止状態を保持(ヒルホールド)させようとした例を示している。
a)ヒルホールド時など、モータジェネレータMGで駆動トルクを出力させる一方、停車状態を維持させた場合に、インバータ温度Temp_INVがインバータ温度閾値Temp_INV_thを越えると、インバータ温度抑制処理を実行し、モータジェネレータMGの回転数を上昇せるとともに、第2クラッチCL2をスリップさせ、第2クラッチCL2の出力回転数を0rad/sに維持させるようにした。
このため、上記a)のように、インバータ温度Temp_INVを抑えながらも、スリップさせる第2クラッチCL2の発熱を抑え、この第2クラッチCL2の耐久性低下や、スリップ過剰によるロールバックの発生などを抑えることができる。
したがって、インバータ温度Temp_INVを、インバータ温度閾値Temp_INV_th以下に保ちながら、第2クラッチCL2の発熱量を低減可能である。
加えて、その後の発進時に、エンジン始動を行なう必要が無く、モータジェネレータMGの出力トルクの全てを車両の加速に用いることができるのに加え、必要に応じ、エンジンEngの出力トルクも車両の加速に用いることができ、高い加速感を得ることが可能である。
以下に、他の実施例について説明するが、これら他の実施例は、実施例1の変形例であるため、その相違点についてのみ説明し、実施例1あるいは他の実施例と共通する構成については共通する符号を付けることで説明を省略する。
このときの、モータジェネレータMGの回転数である目標入力回転数ωmtの演算方法について説明する。
この目標入力回転数ωmtは、第2クラッチCL2のトルク容量および出力回転数から求めた第2クラッチCL2の温度上昇を防止できる回転数であるクラッチ温度上昇防止回転数ωcl_tempと、モータ非ロック回転数ωm_LOCKOFFとに応じて設定する。
一方、ωcl_temp<ωm_LOCKOFFの場合は、第2クラッチ温度Temp_cl2に応じ、第2クラッチ温度Temp_cl2があらかじめ設定されたクラッチ過温度閾値Temp_th未満の場合は、ωmt≧ωcl_tempとする。また、第2クラッチ温度Temp_cl2があらかじめ設定されたクラッチ過温度閾値Temp_th以上の場合は、ωmt≦ωcl_tempとする。
ステップS2009では、ステップS2005と同様にモータトルク出力指令値が、エンジン始動判定値を越えたか否か判定し、越えた場合はステップS2012に進み、越えない場合はステップS2010に進む。
図ではt00の時点で、ヒルホールドを開始し、インバータ8の温度が上昇を開始しているものとする。そして、t21の直前で、インバータ温度Temp_INVが、インバータ温度閾値Temp_INV_th以上となり、さらに、ロック回避動作要否判定時間tthが経過し(ステップS2001→S2002→S2003)、t21の時点で、ステップS2004の処理に基づいて、モータトルクが上昇されるとともに、第2クラッチCL2のトルク容量が低下される。これにより、徐々にトルク出力とクラッチ伝達トルク(クラッチ容量)が近付く。
これにより、エンジンEngが始動され(t25)、これ以降は、エンジントルクを駆動力として用いる。
この場合、t00の時点の停車時には、エンジンEngが停止され、両クラッチCL1,CL2は、解放されている。
7 第2クラッチ出力回転数センサ(車両状態検出手段)
8 インバータ
9 バッテリー(電源)
10 アクセルセンサ(車両状態検出手段)
11 エンジン回転数センサ(車両状態検出手段)
12 変速機油温センサ(車両状態検出手段)
13 ストロークセンサ(車両状態検出手段)
14 インバータ温度センサ(インバータ温度検出手段)
15 第1クラッチ油温センサ(車両状態検出手段)
16 第2クラッチ油温センサ(クラッチ温度検出手段)
17 統合コントローラ(制御手段)
30 路面傾斜角度センサ(車両状態検出手段)
CL2 第2クラッチ(クラッチ)
LT 左駆動輪
RT 右駆動輪
MG モータジェネレータ(モータ)
Temp_cl2 第2クラッチ温度
Temp_INV インバータ温度
Temp_INV_th インバータ温度閾値
Temp_th クラッチ過温度閾値
Claims (1)
- モータと駆動輪との駆動力伝達経路の途中に設けられ、モータ側と駆動輪側とを断切可能な第2クラッチと、
前記モータに第1クラッチを介して駆動力を伝達可能なエンジンと、
前記モータと電源との間で電力変換を行なうインバータと、
前記第2クラッチの温度を検出するクラッチ温度検出手段および前記インバータの温度を検出するインバータ温度検出手段を含み、車両の状態を検出する車両状態検出手段と、
前記車両状態検出手段が検出する車両状態に基づいて、前記モータの駆動力を制御するとともに、前記第2クラッチの締結状態を制御する制御手段と、
を備えた電動車両の制御装置であって、
前記制御手段は、
停車時に、前記エンジンを停止させるとともに、前記第1クラッチを開放させたEVモードとし、かつ、前記モータを駆動させて前記第2クラッチを介して前記駆動輪側にモータトルクが伝達されている状態で、
前記インバータ温度検出手段が検出するインバータ温度が、あらかじめ設定されたインバータ温度閾値を超えた場合には、前記モータ回転数を上昇させて前記第2クラッチのスリップ量を増加させるインバータ温度抑制処理を実行し、
一方、前記クラッチ温度検出手段が検出するクラッチ温度が、あらかじめ設定されたクラッチ温度閾値を越えた場合には、前記モータ回転数を低下させてスリップ量を低下させるクラッチ温度抑制処理を実行し、
さらに、前記インバータ温度抑制処理の実行時に、前記モータ回転数を上昇させたときのモータトルク指令値が、エンジン始動を行なうことができる限界値としてのエンジン始動判定値を越えたときには、前記第1クラッチを締結させてエンジンを始動させ、一方、前記インバータ温度抑制処理の実行時に、前記モータ回転数を上昇させたときのモータトルク指令値が、エンジン始動を行なうことができる限界値としてのエンジン始動判定値を越えないときには、前記モータ回転が検出された後、前記第2クラッチのトルク容量を保持するとともに、モータの回転数を、それ以上回転数を上げてもインバータ温度が下がらない回転数である非ロック目標回転数に制御することを特徴とする車両のクラッチ制御装置。
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