JP6229556B2 - 車載回転機の制御装置 - Google Patents
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Description
以下、本発明にかかる制御装置を、内燃機関及び回転機を備えるシリーズパラレルハイブリッド車両に適用した第1の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
θ2=ω2・Δt …(eq2)
また、第1のプーリ80の回転に伴う単位時間Δtあたりのベルト84の移動量xp1、及び第2のプーリ82の回転に伴う単位時間Δtあたりのベルト84の移動量xp2は、下式(eq3),(eq4)によって表される。
xp2=r2・θ2=r2・ω2・Δt …(eq4)
ここで、ベルト84のバネ定数を「k」とすると、ベルト84の張力の変化分ΔFは、下式(eq5)によって表される。
ここで、第1のプーリ80が第1の回転角速度ω1で回転してかつ第2のプーリ82が第2の回転角速度ω2で回転する状態(定常走行時)においては、「xp1=xp2」であることから、「ΔF=0」となる。本実施形態では、こうした状態を基準状態と称すこととする。
ベルト84の伸びが「r2・δ」だけ減少する状況下におけるベルト84の張力の変化分ΔFは、下式(eq7)によって表される。
=k{r1・θ1−r2(θ2+δ)}
=k{r1・ω1・Δt−r2(ω2・Δt+δ)} …(eq7)
一方、第1,第2のプーリ80,82の周速度Vが互いに等しいことから、下式(eq8)が導かれる。
上式(eq7),(eq8)から、下式(eq9)が導かれる。
上式(eq9)によって表されるベルト84の張力の変化分ΔFが、第1のプーリ80及び第2のプーリ82のそれぞれにおけるトルクを変化させ、ひいては伝達パワーを変化させる。詳しくは、第1のプーリ80におけるトルク変化分Δτ1,第2のプーリ82におけるトルク変化分Δτ2は、下式(eq10),(eq11)によって表される。
Δτ2=ΔF・r2=−k・r2・δ・r2 …(eq12)
第1のプーリ80における伝達パワーの変化分ΔP1,第2のプーリ82における伝達パワーの変化分ΔP2は、下式(eq13),(eq14)によって表される。
ΔP2=Δτ2・ω2=−k・r2^2・δ・ω2 …(eq14)
ここで、入力側となる第1のモータジェネレータ10が上記第1の回転角速度ω1で回転し、また、出力側となる第2のモータジェネレータ20が上記第2の回転角速度ω2で回転しているとすると、第1のモータジェネレータ10及び第2のモータジェネレータ20についての減速比Rは、下式(eq15)によって表される。
一方、CVTを模擬したモデルにおいては、上記減速比Rを、第1のプーリ80の半径r1及び第2のプーリ82の半径r2を用いて下式(eq16)によって表すことができる。
ここで、減速比Rを上式(eq16)によって表す場合において、ベルト84の長さを規定して第1,第2のプーリ80,82の半径r1,r2を特定すべく、「r1・r2=1」と正規化すると、上式(eq16)は下式(eq17)のように表される。
上式(eq15),(eq17)を用いると、上式(eq14)は下式(eq18)のように表される。
上式(eq13),(eq18)より、第1のプーリ80及び第2のプーリ82のそれぞれにおける伝達パワーの変化分が等しいことが分かる。こうした点に着目して、トルク相互補正処理を行う。これにより、スリップグリップが生じる場合において、第1,第2のモータジェネレータ10,20とバッテリ68との間のエネルギの授受が行われないように第1,第2の指令トルクTrq1,Trq2を補正することができる。
以下、第2の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
以下、第3の実施形態について、先の第2の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
以下、第4の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
以下、第5の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
以下、第6の実施形態について、先の第5の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
Claims (11)
- 発電機能を有する第1の回転機(10)と、
駆動輪(52)を駆動する車載主機としての第2の回転機(20)及び内燃機関(40)と、
前記第1の回転機及び前記第2の回転機と電力の授受を行う平滑コンデンサ(64)と、
前記第1の回転機が連結された第1の回転体(S)、前記内燃機関の出力軸(42)が連結された第2の回転体(C)、及び前記駆動輪が連結された第3の回転体(R)を有する遊星歯車機構(30)と、
を備える車両に適用される車載回転機の制御装置(70)において、
前記第2の回転機は、前記第1の回転機の発電電力によって駆動され得るものであり、
前記第1の回転機のトルクを第1の指令トルクに制御する第1の制御手段と、
前記第2の回転機のトルクを第2の指令トルクに制御する第2の制御手段と、を備え、
前記車両は、前記制御装置とは別の電子機器であってかつ、前記第1の指令トルク及び前記第2の指令トルクを前記第1の制御手段及び前記第2の制御手段に対して出力する機能を有する車両側制御部(76)を備え、
前記車両側制御部から前記第1の制御手段及び前記第2の制御手段に対する前記第1の指令トルク及び前記第2の指令トルクの更新周期は、前記制御装置における制御周期よりも長く設定され、
前記第2の回転機の回転角速度を前記第1の回転機の回転角速度で除算した値の平方根を第1の速度比(r1)と定義し、
前記第1の回転機の回転角速度を前記第2の回転機の回転角速度で除算した値の平方根を第2の速度比(r2)と定義し、
前記第1の回転機の回転角(θ1)及び前記第1の速度比の乗算値から、前記第2の回転機の回転角(θ2)及び前記第2の速度比の乗算値を減算した値である偏差(Δ)を算出し、算出した前記偏差に比例ゲイン(k)と前記第1の速度比とを乗算することで第1のトルク補正量(ΔT1)を算出し、算出した前記偏差に前記比例ゲインと前記第2の速度比とを乗算することで第2のトルク補正量(ΔT2)を算出する補正量算出手段を有し、前記第1の指令トルクに前記第1のトルク補正量を加算することで前記第1の指令トルクを補正するとともに、前記第2の指令トルクに前記第2のトルク補正量を加算することで前記第2の指令トルクを補正する相互補正手段と、
前記第1の指令トルク及び前記第2の指令トルクが更新されるたびに、前記第1の指令トルク及び前記第2の指令トルクの更新タイミングで取得された前記第1の回転機及び前記第2の回転機のそれぞれの回転角速度で前記第1の速度比及び前記第2の速度比を更新する更新手段と、を備えることを特徴とする車載回転機の制御装置。 - 前記車両は、前記第1の回転機及び前記第2の回転機と前記平滑コンデンサを介して電力の授受を行うバッテリ(68)を備えることを特徴とする請求項1記載の車載回転機の制御装置。
- 前記出力軸の回転速度の急変が指示される場合、前記比例ゲインを低下させるゲイン低下手段を更に備えることを特徴とする請求項1又は2記載の車載回転機の制御装置。
- 前記車両の走行状態を推定する推定手段を更に備え、
前記ゲイン低下手段は、前記推定手段の推定結果に基づき前記比例ゲインを低下させることを特徴とする請求項3記載の車載回転機の制御装置。 - 前記車両は、前記出力軸の回転速度の急変が指示される場合、前記比例ゲインを低下させるゲイン低下手段を更に備えることを特徴とする請求項1又は2記載の車載回転機の制御装置。
- 前記出力軸の回転速度の急変には、前記出力軸に対する初期回転の付与及びキックダウンのうち少なくとも一方が含まれることを特徴とする請求項3〜5のいずれか1項に記載の車載回転機の制御装置。
- 前記第2の回転機の回転速度が0又は0に近い速度を含む低速度領域である場合、前記相互補正手段による前記第1の指令トルク及び前記第2の指令トルクの補正機能を停止させる処理を行う低速時処理手段を更に備えることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の車載回転機の制御装置。
- 前記低速時処理手段は、
前記出力軸の回転速度を前記第1の回転機の発電電力に応じた目標速度に維持すべく、前記第1の回転機、前記第2の回転機及び前記内燃機関を制御する速度維持手段と、
前記第1の回転機及び前記第2の回転機のそれぞれの単位時間あたりの回転角を、前記出力軸の単位時間あたりの回転角を基準とした回転角に変換する変換手段と、
前記第2の回転体の歯数(Zr)に対する前記第1の回転体の歯数(Zs)の比である歯数比(ρ)と前記変換手段によって変換された前記第1の回転機の回転角(Δα)との乗算値と、前記変換手段によって変換された前記第2の回転機の回転角(Δβ)とを加算することで偏差(Δs)を算出し、算出した前記偏差に前記比例ゲイン(G)を乗算することで前記第1のトルク補正量を算出し、算出した前記偏差に前記比例ゲインと前記歯数の逆数とを乗算することで前記第2のトルク補正量を算出する低速時算出手段と、
前記低速時算出手段によって算出された第1のトルク補正量を前記第1の指令トルクに加算することで前記第1の指令トルクを補正するとともに、前記低速時算出手段によって算出された第2のトルク補正量を前記第2の指令トルクに加算することで前記第2の指令トルクを補正する低速時補正手段と、
を含むことを特徴とする請求項7記載の車載回転機の制御装置。 - 前記低速時処理手段は、前記第1の回転機の回転速度をその目標速度に維持すべく、前記第1の回転機、前記第2の回転機及び前記内燃機関を制御する速度維持手段を含むことを特徴とする請求項7記載の車載回転機の制御装置。
- 前記第1の回転機の回転速度を規定する第1座標軸と、前記第2の回転機の回転速度を規定する座標軸であって前記第1座標軸と直交する第2座標軸とを有する座標系において、前記第2座標軸の単位増加量あたりの前記第1座標軸の増加量を第1方向係数として有してかつ、前記座標系の原点を通る直線を第1直線とし、前記第1方向係数よりも大きい第2方向係数を有してかつ、前記座標系の原点を通る直線を第2直線とし、
前記低速度領域は、前記座標系において前記第1直線よりも前記第1座標軸側の領域に含まれ、
前記速度維持手段は、前記第1の回転機及び前記第2の回転機のそれぞれの回転速度で規定される動作点が、前記座標系において前記第2直線よりも前記第1座標軸側の領域にある場合に前記出力軸の回転速度を前記目標速度に維持し、
前記座標系において前記第1直線及び前記第2直線で挟まれた領域を前記第2直線側から前記第1直線側に向かって前記動作点が移動する場合、前記動作点が前記第2直線側にあるときの前記目標速度よりも前記第1直線側にあるときの前記目標速度を高く設定する手段を備えることを特徴とする請求項8又は9記載の車載回転機の制御装置。 - 前記第1の回転機及び前記第2の回転機のそれぞれの回転速度で規定される動作点が前記低速度領域にある場合、前記第2の回転機のトルクを強制的に低下させるトルク低下手段を更に備えることを特徴とする請求項7〜10のいずれか1項に記載の車載回転機の制御装置。
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