JP5057173B2 - Vehicle control device - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンに駆動連結される入力部材と、車輪に駆動連結される出力部材と、回転電機と、少なくとも3つの回転要素を有する差動歯車装置と、を備え、前記入力部材、前記出力部材、及び前記回転電機がそれぞれ前記差動歯車装置の異なる回転要素に駆動連結された車両用駆動装置に対する制御を行う車両制御装置に関する。 The present invention comprises an input member that is drivingly connected to an engine, an output member that is drivingly connected to a wheel, a rotating electrical machine, and a differential gear device having at least three rotating elements, the input member, the output The present invention relates to a vehicle control device that controls a vehicle drive device in which a member and the rotating electrical machine are drive-coupled to different rotating elements of the differential gear device.
一般的に、自動車等の車両には、例えば、火花点火機関(ガソリンエンジン)や圧縮着火機関(ディーゼルエンジン)等の各種内燃機関により構成されたエンジンが駆動力源として搭載されている。これらのエンジンでは、停止状態での回転方向の位置(位相)によって、始動時に要する力や発生する衝撃(始動ショック)の大きさが異なる場合がある。例えば、吸気、圧縮、燃焼、排気の4行程を順次行う4サイクルの往復動機関(4サイクルエンジン)では、吸気行程及び排気行程の途中にあるシリンダ内のピストンを移動させるために必要とされる力よりも、圧縮行程及び燃焼行程の途中にあるシリンダ内のピストンを移動させるために必要とされる力の方が大きい。従って、複数のシリンダを備える場合には、圧縮行程又は燃焼行程にあるシリンダ内のピストンが、各行程の終点付近にある状態からエンジンを始動すれば、エンジンを始動するための力を小さくすることができ、始動ショックも軽減される。そのため、圧縮行程又は燃焼行程にあるシリンダ内のピストンが各行程の終点付近となるようなクランクシャフトの位相(エンジンの回転方向の位置)でエンジンを停止させることが望まれる。 In general, a vehicle such as an automobile is equipped with an engine constituted by various internal combustion engines such as a spark ignition engine (gasoline engine) and a compression ignition engine (diesel engine) as a driving force source. In these engines, the magnitude of the force required for starting and the magnitude of the shock (starting shock) may vary depending on the position (phase) in the rotational direction in the stopped state. For example, in a four-cycle reciprocating engine (four-cycle engine) that sequentially performs four strokes of intake, compression, combustion, and exhaust, it is required to move a piston in a cylinder in the middle of the intake and exhaust strokes. The force required to move the piston in the cylinder in the middle of the compression stroke and the combustion stroke is larger than the force. Therefore, when a plurality of cylinders are provided, if the engine is started from a state in which the piston in the cylinder in the compression stroke or the combustion stroke is near the end point of each stroke, the force for starting the engine is reduced. And start shock is reduced. Therefore, it is desirable to stop the engine at the phase of the crankshaft (position in the rotational direction of the engine) such that the piston in the cylinder in the compression stroke or the combustion stroke is near the end point of each stroke.
そこで、車両がエンジンに駆動連結された回転電機を備える場合において、エンジンの回転を停止させるために、エンジン回転方向に目標停止位置を設定し、当該目標停止位置へ向かって次第にエンジンの回転速度を低減させるように、回転電機の回転速度を制御する技術が既に知られている(例えば下記の特許文献1参照)。この特許文献1に記載された技術によれば、エンジン内の各部の摩擦力のばらつきやエンジン内の潤滑及び冷却用の油の粘性のばらつき等があった場合にも、エンジンを目標停止位置付近に適切に停止させることができる。そのため、エンジン始動前に回転電機を駆動してエンジンの回転方向の位置を変更する必要もなく、迅速かつ適切にエンジンを始動させることができる。
Therefore, when the vehicle includes a rotating electrical machine that is drivingly connected to the engine, in order to stop the rotation of the engine, a target stop position is set in the engine rotation direction, and the rotational speed of the engine is gradually increased toward the target stop position. A technique for controlling the rotational speed of a rotating electrical machine so as to reduce it is already known (see, for example,
ところで、上記特許文献1に記載された技術では、エンジンの回転速度が所定の停止回転速度以下となったときに回転電機の制御を終了し、その後は、エンジン内部の摩擦力によってエンジンの回転速度が次第に低減されてエンジンが停止する。これは、非常に低い回転速度域では回転電機の回転速度を高い精度で制御することが難しく、またエンジンの回転速度が停止回転速度以下となってから停止するまでの時間も非常に短いことから、その間に回転電機によってエンジンの回転速度を適切に制御することが困難だからである。そのため、車両の走行状態によっては、僅かではあるが、エンジンが目標停止位置から外れた位置に停止する場合があった。
By the way, in the technique described in
すなわち、上記特許文献1に記載された車両用駆動装置のように、遊星歯車機構の3つの回転要素に回転電機、エンジン、及び車輪がそれぞれ駆動連結されている構成において、車両が加速又は減速している状態では、当該車両の加速度と、エンジン及び回転電機のそれぞれの慣性モーメントとの関係に応じて、エンジン及び回転電機のそれぞれにトルク(以下「相互慣性トルク」という。)が作用する。そして、このようなエンジンに作用する前記相互慣性トルクの影響によって、回転電機の制御を終了した後のエンジンの回転速度が低減する程度が変化し、エンジンの停止位置が目標停止位置から外れる場合があった。具体的には、車両が加速中(加速度が正)である場合には、エンジンに加速方向の相互慣性トルクが作用し、エンジンの実際の停止位置が目標停止位置よりも回転方向前方(進角側)へずれることになる。一方、車両が減速中(加速度が負)である場合には、エンジンに減速方向の相互慣性トルクが作用し、エンジンの実際の停止位置が目標停止位置よりも回転方向後方(遅角側)へずれることになる。このようなエンジンの停止処理が行われた後では、エンジン始動時にエンジンと車両用駆動装置との間に設けられるダンパの共振領域を素早く抜けることができず、当該ダンパの共振によって始動ショックが大きくなり、或いは、エンジンのクランク角度検出が遅れてエンジンの始動にかかる時間が長くなる場合があるという問題があった。
That is, in the configuration in which the rotating electrical machine, the engine, and the wheels are drivingly connected to the three rotating elements of the planetary gear mechanism as in the vehicle driving device described in
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両が加速中又は減速中であっても、エンジンを所定の目標停止位置に高い精度で停止させることができる車両制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to control a vehicle capable of stopping an engine at a predetermined target stop position with high accuracy even when the vehicle is accelerating or decelerating. To provide an apparatus.
上記目的を達成するための本発明に係る、エンジンに駆動連結される入力部材と、車輪に駆動連結される出力部材と、回転電機と、少なくとも3つの回転要素を有する差動歯車装置と、を備え、前記入力部材、前記出力部材、及び前記回転電機がそれぞれ前記差動歯車装置の異なる回転要素に駆動連結された車両用駆動装置に対する制御を行う車両制御装置の特徴構成は、前記エンジンの回転を停止させるために、エンジン回転方向に目標停止位置を設定し、当該目標停止位置へ向かって次第に前記エンジンの回転速度を低減させるように、前記回転電機を制御する停止制御を行う停止制御手段と、車両の加速度を表す車両加速度を取得する加速度取得手段と、前記車両加速度に応じて前記回転電機のロータの慣性モーメントにより生じる慣性トルクを打ち消す補正トルクを導出し、少なくとも前記停止制御が終了した後に、前記補正トルクを前記回転電機に出力させる補正手段と、を備える点にある。 An input member drivingly connected to an engine, an output member drivingly connected to a wheel, a rotating electrical machine, and a differential gear device having at least three rotating elements according to the present invention for achieving the above object. A vehicle control device that controls the vehicle drive device in which the input member, the output member, and the rotating electrical machine are drive-coupled to different rotary elements of the differential gear device, respectively. Stop control means for performing stop control for controlling the rotating electrical machine so as to set a target stop position in the engine rotation direction and gradually reduce the rotational speed of the engine toward the target stop position. An acceleration acquisition means for acquiring a vehicle acceleration representing the acceleration of the vehicle, and inertia generated by an inertia moment of a rotor of the rotating electrical machine according to the vehicle acceleration. Deriving a correction torque to cancel the torque, after at least the stop control is completed, there the correction torque in that and a correction means for output to the rotary electric machine.
なお、本願において「駆動連結」とは、2つの回転要素が駆動力を伝達可能に連結された状態を指し、当該2つの回転要素が一体的に回転するように連結された状態、或いは当該2つの回転要素が一又は二以上の伝動部材を介して駆動力を伝達可能に連結された状態を含む概念として用いている。このような伝動部材としては、回転を同速で又は変速して伝達する各種の部材が含まれ、例えば、軸、歯車機構、ベルト、チェーン等が含まれる。また、本願では、「回転電機」は、モータ(電動機)、ジェネレータ(発電機)、及び必要に応じてモータ及びジェネレータの双方の機能を果たすモータ・ジェネレータのいずれをも含む概念として用いている。 In the present application, “driving connection” refers to a state where two rotating elements are connected so as to be able to transmit a driving force, and the two rotating elements are connected so as to rotate integrally, or the two This is used as a concept including a state in which two rotating elements are connected so as to be able to transmit a driving force via one or more transmission members. Examples of such a transmission member include various members that transmit rotation at the same speed or a variable speed, and include, for example, a shaft, a gear mechanism, a belt, a chain, and the like. Further, in the present application, the “rotary electric machine” is used as a concept including a motor (electric motor), a generator (generator), and a motor / generator functioning as both a motor and a generator as necessary.
この特徴構成によれば、目標停止位置へ向かって次第にエンジンの回転速度を低減させるように回転電機を制御する停止制御を行う場合において、少なくとも当該停止制御が終了した後には、車両加速度に応じて回転電機のロータの慣性モーメントにより生じる慣性トルクを補正トルクによって打ち消すことができる。これにより、入力部材、出力部材、及び回転電機がそれぞれ差動歯車装置の異なる回転要素に駆動連結された構成を備える場合において、車両加速度とエンジンの慣性モーメントと回転電機のロータの慣性モーメントとの影響による相互慣性トルクがエンジンに作用することを抑制できる。従って、エンジンに作用する相互慣性トルクの影響によって、当該停止制御が終了した後のエンジンの回転速度が低減する程度が変化し、エンジンの停止位置が目標停止位置から外れることを抑制することができる。よって、車両加速度に関係なく、エンジンを所定の停止目標位置に高い精度で停止させることができる。 According to this characteristic configuration, in the case of performing stop control for controlling the rotating electrical machine so as to gradually reduce the rotational speed of the engine toward the target stop position, at least after the stop control ends, according to the vehicle acceleration. The inertia torque generated by the inertia moment of the rotor of the rotating electrical machine can be canceled by the correction torque. Thus, in the case where the input member, the output member, and the rotating electric machine have a configuration in which each is driven and connected to different rotating elements of the differential gear device, the vehicle acceleration, the moment of inertia of the engine, and the moment of inertia of the rotor of the rotating electric machine It can suppress that the mutual inertia torque by influence acts on an engine. Accordingly, it is possible to suppress the engine stop position from deviating from the target stop position due to the influence of the mutual inertia torque acting on the engine, which changes the degree to which the engine rotation speed after the stop control ends is changed. . Therefore, the engine can be stopped at a predetermined stop target position with high accuracy regardless of the vehicle acceleration.
ここで、前記エンジンの回転方向を正方向とする場合において、前記補正手段は、前記車両加速度に基づいて、車両が加速中である場合には負方向の前記補正トルクを前記回転電機に出力させ、車両が減速中である場合には正方向の前記補正トルクを前記回転電機に出力させる構成とすると好適である。 Here, when the rotation direction of the engine is a positive direction, the correction unit causes the rotating electrical machine to output the correction torque in the negative direction when the vehicle is accelerating based on the vehicle acceleration. When the vehicle is decelerating, it is preferable to make the rotating electric machine output the correction torque in the positive direction.
この構成によれば、車両が加速中である場合に回転電機のロータの慣性モーメントにより当該ロータに作用する正方向の慣性トルクを、回転電機が出力する負方向の補正トルクにより打ち消すことができる。同様に、車両が減速中である場合に回転電機のロータの慣性モーメントにより当該ロータに作用する負方向の慣性トルクを、回転電機が出力する正方向の補正トルクにより打ち消すことができる。これにより、車両加速度とエンジン及び回転電機のロータの慣性モーメントとの影響による相互慣性トルクがエンジンに作用することを抑制できる。従って、車両加速度に関係なく、エンジンを所定の停止目標位置に高い精度で停止させることができる。 According to this configuration, when the vehicle is accelerating, the positive inertia torque acting on the rotor due to the inertia moment of the rotor of the rotating electric machine can be canceled by the negative correction torque output by the rotating electric machine. Similarly, when the vehicle is decelerating, the negative inertia torque acting on the rotor due to the inertia moment of the rotor of the rotating electrical machine can be canceled by the positive correction torque output by the rotating electrical machine. Thereby, it can suppress that the mutual inertia torque by the influence of a vehicle acceleration and the inertia moment of a rotor of an engine and a rotary electric machine acts on an engine. Therefore, the engine can be stopped at a predetermined stop target position with high accuracy regardless of the vehicle acceleration.
また、前記補正手段は、前記車両加速度に基づいて、前記入力部材の角加速度がゼロであるとした場合の前記回転電機のロータの角加速度である仮想角加速度を導出し、当該仮想角加速度と前記回転電機のロータの慣性モーメントとに基づいて前記慣性トルクを導出し、当該慣性トルクと同じ大きさで方向が反対のトルクを前記補正トルクとする構成とすると好適である。 Further, the correction means derives a virtual angular acceleration that is an angular acceleration of the rotor of the rotating electrical machine when the angular acceleration of the input member is zero based on the vehicle acceleration, and the virtual angular acceleration It is preferable that the inertia torque is derived based on the inertia moment of the rotor of the rotating electrical machine, and the torque having the same magnitude as that of the inertia torque and having the opposite direction is used as the correction torque.
この構成によれば、車両加速度に応じて回転電機のロータの慣性モーメントにより生じる慣性トルクを適切に導出し、当該慣性トルクに応じた適切な大きさ及び方向の補正トルクを回転電機に出力させることができる。従って、車両加速度とエンジン及び回転電機のロータの慣性モーメントとの影響による相互慣性トルクがエンジンに作用することを抑制し、車両加速度に関係なく、エンジンを所定の停止目標位置に高い精度で停止させることができる。 According to this configuration, the inertia torque generated by the inertia moment of the rotor of the rotating electrical machine is appropriately derived according to the vehicle acceleration, and the correction torque having an appropriate magnitude and direction corresponding to the inertia torque is output to the rotating electrical machine. Can do. Therefore, the mutual inertia torque due to the influence of the vehicle acceleration and the inertia moment of the engine and the rotor of the rotating electrical machine is suppressed from acting on the engine, and the engine is stopped at a predetermined stop target position with high accuracy regardless of the vehicle acceleration. be able to.
また、前記補正手段は、前記停止制御の実行中には、前記停止制御のために出力される停止制御トルクに加えて、前記補正トルクを前記回転電機に出力させる構成とすると好適である。 In addition, it is preferable that the correction unit is configured to output the correction torque to the rotating electrical machine in addition to the stop control torque output for the stop control during the execution of the stop control.
この構成によれば、停止制御が終了した後だけでなく、停止制御の実行中にも車両加速度に応じて回転電機のロータの慣性モーメントにより生じる慣性トルクを適切に打ち消すことができる。従って、停止制御において回転電機を制御するために、例えば回転電機の回転速度が所定の目標値となるようにフィードバック制御を行う場合等においても、制御の追従性を高めることができる。よって、より高い精度でエンジンを所定の停止目標位置に停止させることができる。 According to this configuration, it is possible to appropriately cancel the inertia torque generated by the inertia moment of the rotor of the rotating electrical machine according to the vehicle acceleration not only after the stop control is ended but also during the execution of the stop control. Therefore, in order to control the rotating electrical machine in the stop control, for example, in the case of performing feedback control so that the rotational speed of the rotating electrical machine becomes a predetermined target value, it is possible to improve the control followability. Therefore, the engine can be stopped at a predetermined stop target position with higher accuracy.
また、前記停止制御が終了してから、又は前記エンジンの回転が停止してから、所定の補正継続時間が経過したときに、前記補正トルクを前記回転電機に出力させる制御を終了する構成とすると好適である。 Further, when the predetermined correction continuation time has elapsed after the stop control is completed or after the engine has stopped rotating, the control for outputting the correction torque to the rotating electrical machine is ended. Is preferred.
この構成によれば、エンジンを所定の停止目標位置に高い精度で停止させることができるとともに、そのための補正トルクを回転電機に出力させる制御を継続することによる電力消費を抑え、車両用駆動装置のエネルギ効率を高めることができる。 According to this configuration, the engine can be stopped at a predetermined stop target position with high accuracy, and power consumption due to continuing control to output the correction torque for the engine to the rotating electrical machine can be suppressed. Energy efficiency can be increased.
また、前記停止制御手段は、前記目標停止位置までの残り回転量と前記エンジンの回転速度とに基づいて、前記目標停止位置で前記エンジンの回転が停止するような前記エンジンの回転速度の変化率を決定し、当該変化率で前記エンジンの回転速度を低減させるように前記回転電機の回転速度を制御する構成とすると好適である。 Further, the stop control means is based on the remaining amount of rotation up to the target stop position and the engine speed, and the rate of change in the engine speed at which the engine stops at the target stop position. And the rotational speed of the rotating electrical machine is preferably controlled so as to reduce the rotational speed of the engine at the rate of change.
この構成によれば、目標停止位置へ近づくに従ってエンジンの回転速度が次第に低減され、目標停止位置付近でエンジンの回転速度がゼロとなるように、適切に回転電機を制御することができる。またこの際、停止制御手段が、所定の制御周期毎に前記変化率を更新する構成とすると更に好適である。このように構成すれば、車両加速度の影響によって、決定した変化率どおりにエンジンの回転速度が低減しなかった場合であっても、それを考慮して新たな変化率を適宜決定することができる。従って、車両の加速度に関わらず、エンジンを所定の停止目標位置に高い精度で停止させることができる。 According to this configuration, the rotating electrical machine can be appropriately controlled such that the rotational speed of the engine is gradually reduced as it approaches the target stop position, and the engine rotational speed becomes zero near the target stop position. At this time, it is more preferable that the stop control means is configured to update the rate of change every predetermined control cycle. If comprised in this way, even if it is a case where the rotational speed of an engine does not reduce according to the determined rate of change by the influence of vehicle acceleration, a new rate of change can be appropriately determined in consideration of it. . Therefore, the engine can be stopped at a predetermined stop target position with high accuracy regardless of the acceleration of the vehicle.
本発明に係る上記の各特徴構成は、前記差動歯車装置が、回転速度の順に少なくとも第一回転要素、第二回転要素、及び第三回転要素の3つの回転要素を備え、互いに他の回転要素を介することなく、前記第一回転要素に前記回転電機が駆動連結され、前記第二回転要素に前記入力部材が駆動連結され、前記第三回転要素に前記出力部材が駆動連結されている車両用駆動装置を制御対象とする車両制御装置にも好適に用いることができる。 In each of the above-described characteristic configurations according to the present invention, the differential gear device includes at least three rotation elements of the first rotation element, the second rotation element, and the third rotation element in order of the rotation speed, and each other rotation A vehicle in which the rotating electrical machine is drivingly connected to the first rotating element, the input member is drivingly connected to the second rotating element, and the output member is drivingly connected to the third rotating element without intervening elements. The present invention can also be suitably used for a vehicle control device that controls a vehicle drive device.
なお本願では、「回転速度の順」は、高速側から低速側に向かう順、又は低速側から高速側に向かう順のいずれかであり、差動歯車装置の回転状態によりいずれともなり得るが、いずれの場合にも回転要素の順は変わらない。 In the present application, the “order of rotational speed” is either the order from the high speed side to the low speed side, or the order from the low speed side to the high speed side, and can be either depending on the rotational state of the differential gear device. In either case, the order of the rotating elements does not change.
また、本発明は、前記回転電機を第一回転電機とし、この第一回転電機の他に第二回転電機を備え、前記第二回転電機が、前記第一回転要素及び前記第二回転要素を介することなく、前記第三回転要素に駆動連結されている車両用駆動装置を制御対象とする車両制御装置にも好適に用いることができる。 In the present invention, the rotating electrical machine is a first rotating electrical machine, and a second rotating electrical machine is provided in addition to the first rotating electrical machine, and the second rotating electrical machine includes the first rotating element and the second rotating element. Without being interposed, the present invention can also be suitably used for a vehicle control device that controls a vehicle drive device that is drivingly connected to the third rotating element.
以上の各構成を備えた本発明に係る車両制御装置の技術的特徴は、車両用駆動装置に対する制御方法や車両制御プログラムにも適用可能であり、そのため、本発明は、そのような方法やプログラムも権利の対象とすることができる。 The technical features of the vehicle control device according to the present invention having the above-described configurations can also be applied to a control method and a vehicle control program for a vehicle drive device. Therefore, the present invention is such a method and program. Can also be subject to rights.
その場合における、エンジンに駆動連結される入力部材と、車輪に駆動連結される出力部材と、回転電機と、少なくとも3つの回転要素を有する差動歯車装置と、を備え、前記入力部材、前記出力部材、及び前記回転電機がそれぞれ前記差動歯車装置の異なる回転要素に駆動連結された車両用駆動装置に対する制御方法の特徴構成は、前記エンジンの回転を停止させるために、エンジン回転方向に目標停止位置を設定し、当該目標停止位置へ向かって次第に前記エンジンの回転速度を低減させるように、前記回転電機を制御する停止制御を行うに際して、車両の加速度を表す車両加速度を取得し、当該車両加速度に応じて前記回転電機のロータの慣性モーメントにより生じる慣性トルクを打ち消す補正トルクを導出し、少なくとも前記停止制御が終了した後に、前記補正トルクを前記回転電機に出力させる制御を行う点にある。 In this case, an input member drivingly connected to the engine, an output member drivingly connected to the wheel, a rotating electrical machine, and a differential gear device having at least three rotating elements, the input member, the output The characteristic configuration of the control method for the vehicle drive device in which the member and the rotating electrical machine are drive-coupled to different rotating elements of the differential gear device is the target stop in the engine rotation direction to stop the engine rotation. When performing stop control for controlling the rotating electrical machine so as to set a position and gradually reduce the rotational speed of the engine toward the target stop position, a vehicle acceleration representing a vehicle acceleration is acquired, and the vehicle acceleration Accordingly, a correction torque for canceling the inertia torque generated by the inertia moment of the rotor of the rotating electrical machine is derived, and at least the stop control is derived. There after completion lies in performing control to output the correction torque to the rotary electric machine.
また、その場合における、エンジンに駆動連結される入力部材と、車輪に駆動連結される出力部材と、回転電機と、少なくとも3つの回転要素を有する差動歯車装置と、を備え、前記入力部材、前記出力部材、及び前記回転電機がそれぞれ前記差動歯車装置の異なる回転要素に駆動連結された車両用駆動装置に対する制御を行うための車両制御プログラムの特徴構成は、前記エンジンの回転を停止させるために、エンジン回転方向に目標停止位置を設定し、当該目標停止位置へ向かって次第に前記エンジンの回転速度を低減させるように、前記回転電機を制御する停止制御を行う停止制御機能と、車両の加速度を表す車両加速度を取得する加速度取得機能と、前記車両加速度に応じて前記回転電機のロータの慣性モーメントにより生じる慣性トルクを打ち消す補正トルクを導出し、少なくとも前記停止制御が終了した後に、前記補正トルクを前記回転電機に出力させる補正機能と、をコンピュータに実現させる点にある。 In this case, the input member includes an input member that is drivingly connected to the engine, an output member that is drivingly connected to the wheel, a rotating electrical machine, and a differential gear device having at least three rotating elements, The characteristic configuration of the vehicle control program for controlling the vehicle drive device in which the output member and the rotating electrical machine are drive-coupled to different rotation elements of the differential gear device is to stop the rotation of the engine. A stop control function for performing stop control for controlling the rotating electrical machine so as to set a target stop position in the engine rotation direction and gradually reduce the engine rotation speed toward the target stop position; and a vehicle acceleration An acceleration acquisition function for acquiring vehicle acceleration representing the inertia, and inertia generated by the inertia moment of the rotor of the rotating electrical machine in accordance with the vehicle acceleration Deriving a correction torque to cancel the torque, after at least the stop control is terminated, it lies in realizing a correction function to output the correction torque to the rotary electric machine, to the computer.
当然ながら、これらの車両用駆動装置に対する制御方法及び車両制御プログラムも上述した車両制御装置に係る作用効果を得ることができ、更に、その好適な構成の例として挙げたいくつかの付加的技術を組み込むことが可能である。 Naturally, the control method and the vehicle control program for these vehicle drive devices can also obtain the effects of the vehicle control device described above, and some additional techniques mentioned as examples of suitable configurations thereof can be obtained. It is possible to incorporate.
本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図1は、本実施形態に係る車両制御装置1の全体のシステム構成を示すブロック図である。なお、図1において、破線は電力の伝達経路を示し、実線矢印は各種情報の伝達経路を示している。図2は、本実施形態に係る車両制御装置1による制御対象となる車両用駆動装置2の機械的構成を示すスケルトン図である。図2に示すように、この車両用駆動装置2は、駆動力源としてエンジンE及び2個の回転電機MG1、MG2を備えるとともに、エンジンEの出力を、第一回転電機MG1側と、車輪W及び第二回転電機MG2側とに分配する動力分配用の遊星歯車装置PGを備えた、いわゆる2モータスプリット方式のハイブリッド車両用の駆動装置として構成されている。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the overall system configuration of the
そして、この車両用駆動装置2に対する制御を行う車両制御装置1は、エンジンEの回転を停止させるために、図7に示すようにエンジン回転方向ERに目標停止位置PTを設定し、当該目標停止位置PTまでの残り回転量Rに応じて、図9に示すようにエンジン回転速度NEを次第に低減させるよう、第一回転電機MG1を制御する停止制御を行う。この停止制御は、エンジン回転速度NEが所定の制御終了値NC未満となったときに終了する。ここで、図6に示すように、車両用駆動装置2を搭載した車両が加速又は減速している状態では、当該加速度と、エンジンEの慣性モーメントJEと、第一回転電機MG1の慣性モーメントJ1との関係に応じて、エンジンEにはエンジン相互慣性トルクTiEが作用し、第一回転電機MG1にはMG1相互慣性トルクTi1が作用する。そして、エンジンEに作用するエンジン相互慣性トルクTiEの影響によって、図9に示すように、停止制御を終了した後のエンジン回転速度NEが低減する程度が変化し、エンジンEの停止位置が目標停止位置PTから外れる場合がある。そこで、この車両制御装置1は、車両用駆動装置2が搭載された車両の加速度を表す車両加速度αを取得し、当該車両加速度αに応じて第一回転電機MG1の第一ロータRo1の慣性モーメントJ1により生じる慣性トルクであるMG1慣性トルクTg1を打ち消す補正トルクTCを導出し、少なくとも第一回転電機MG1による停止制御が終了した後に、補正トルクTCを第一回転電機MG1に出力させる制御(補正制御)を行う。これにより、エンジンEを所定の目標停止位置PTに高い精度で停止させる。以下、本実施形態に係る車両制御装置1及び車両用駆動装置2について詳細に説明する。
Then, the
1.車両用駆動装置の構成
図1に示すように、車両用駆動装置2は、エンジンEに駆動連結された入力軸51と、第一回転電機MG1と、第二回転電機MG2と、動力分配用の遊星歯車装置PGと、カウンタギヤ機構Cと、カウンタギヤ機構Cを介して伝達される回転及び駆動力を複数の車輪Wに分配する出力用差動歯車装置Dと、を備えている。本実施形態においては、入力軸51が本発明における「入力部材I」に相当し、出力用差動歯車装置Dの入力ギヤである差動入力ギヤ56が本発明における「出力部材O」に相当する。また、動力分配用の遊星歯車装置PGが本発明における「差動歯車装置」に相当する。遊星歯車装置PGは、エンジンEの回転及び駆動力を第一回転電機MG1とカウンタギヤ機構Cとに分配する。また、この車両用駆動装置2では、遊星歯車装置PG及びカウンタギヤ機構Cが本発明における「駆動伝達機構5」を構成する。
1. Configuration of Vehicle Drive Device As shown in FIG. 1, a
この車両用駆動装置2では、エンジンEに駆動連結された入力軸51、第一回転電機MG1、及び遊星歯車装置PGが同軸上に配置されている。そして、第二回転電機MG2、カウンタギヤ機構C、及び出力用差動歯車装置Dが、それぞれ入力軸51と平行な互いに異なる軸上に配置されている。ここで、エンジンEとしては、火花点火機関(ガソリンエンジン)や圧縮着火機関(ディーゼルエンジン)等の公知の各種の内燃機関を用いることができる。入力軸51は、フライホイール61、ダンパ62、及びクラッチ63を介してエンジンEに駆動連結されている。クラッチ63は、入力軸51とエンジンEの出力軸とを選択的に係合する係合要素である。従って、クラッチ63が係合状態にあるときには、入力軸51とエンジンEとは、ダンパ62により吸収されるねじれ分を除いて一体回転する状態で駆動連結されるが、クラッチ63が解放状態にあるときには、入力軸51とエンジンEとは分離される。以下では、特に断らない限り、クラッチ63が係合状態にあるものとして説明する。なお、入力軸51が、フライホイール61、ダンパ62、及びクラッチ63のいずれか一つ又は二つを介して、或いはこれらを介さず直接的にエンジンEに駆動連結される構成としても好適である。
In the
第一回転電機MG1は、図示しないケースに固定された第一ステータSt1と、この第一ステータSt1の径方向内側に回転自在に支持された第一ロータRo1と、を有している。この第一回転電機MG1の第一ロータRo1は、ロータ軸を介して遊星歯車装置PGのサンギヤsと一体回転するように駆動連結されている。また、第二回転電機MG2は図示しないケースに固定された第二ステータSt2と、この第二ステータSt2の径方向内側に回転自在に支持された第二ロータRo2と、を有している。この第二回転電機MG2の第二ロータRo2は、ロータ軸を介して第二回転電機出力ギヤ55と一体回転するように連結されている。この第二回転電機出力ギヤ55は、カウンタギヤ機構Cに固定された第一カウンタギヤ53と噛み合っており、第二回転電機MG2の回転及び駆動力がカウンタギヤ機構Cに伝達される構成となっている。この車両用駆動装置2では、第一回転電機MG1及び第二回転電機MG2は、交流モータであり、図1に示すように、それぞれ第一インバータ41又は第二インバータ42により駆動制御される。
The first rotating electrical machine MG1 includes a first stator St1 fixed to a case (not shown), and a first rotor Ro1 that is rotatably supported on the radially inner side of the first stator St1. The first rotor Ro1 of the first rotating electrical machine MG1 is drive-coupled so as to rotate integrally with the sun gear s of the planetary gear device PG via the rotor shaft. The second rotating electrical machine MG2 includes a second stator St2 fixed to a case (not shown) and a second rotor Ro2 that is rotatably supported on the radially inner side of the second stator St2. The second rotor Ro2 of the second rotating electrical machine MG2 is connected to rotate integrally with the second rotating electrical
第一回転電機MG1は、遊星歯車装置PGを介して入力軸51及びカウンタギヤ機構Cに駆動連結されている。そして、第一回転電機MG1は、主にサンギヤsを介して入力された駆動力により発電を行い、蓄電装置43を充電し、或いは第二回転電機MG2を駆動するための電力を供給するジェネレータとして機能する。ただし、車両の高速走行時やエンジンEの始動時等には第一回転電機MG1は力行して駆動力を出力するモータとして機能する場合もある。一方、第二回転電機MG2は、カウンタギヤ機構Cを介して遊星歯車装置PG及び出力用差動歯車装置Dに駆動連結されている。そして、第二回転電機MG2は、主に車両の走行用の駆動力を補助するモータとして機能する。ただし、車両の減速時等には第二回転電機MG2はジェネレータとして機能し、車両の慣性力を電気エネルギとして回生するジェネレータとして機能する場合もある。これら第一回転電機MG1及び第二回転電機MG2の動作は、制御ユニット3からの制御指令に従って動作する第一インバータ41又は第二インバータ42により制御される。
The first rotating electrical machine MG1 is drivingly connected to the
図1に示すように、遊星歯車装置PGは、入力軸51と同軸状に配置されたシングルピニオン型の遊星歯車機構により構成されている。すなわち、遊星歯車装置PGは、複数のピニオンギヤを支持するキャリヤcaと、前記ピニオンギヤにそれぞれ噛み合うサンギヤs及びリングギヤrとを回転要素として有している。そして、入力部材Iとしての入力軸51、出力部材Oとしての差動入力ギヤ56、及び第一回転電機MG1が、それぞれ遊星歯車装置PGの異なる回転要素に駆動連結されている。この際、入力軸51、差動入力ギヤ56、及び第一回転電機MG1は、遊星歯車装置PGのサンギヤs、キャリヤca、及びリングギヤrの3つの回転要素に関して互いに他の回転要素を介することなく、以下の各回転要素に駆動連結されている。本実施形態においては、サンギヤsは、第一回転電機MG1の第一ロータRo1と一体回転するように駆動連結されている。キャリヤcaは、入力軸51と一体回転するように駆動連結されている。リングギヤrは、カウンタドライブギヤ52と一体回転するように駆動連結されている。このカウンタドライブギヤ52は、カウンタギヤ機構Cに固定された第一カウンタギヤ53と噛み合っており、遊星歯車装置PGのリングギヤrの回転が、このカウンタギヤ機構Cに伝達される構成となっている。これらの遊星歯車装置PGの3つの回転要素は、回転速度の順に、サンギヤs、キャリヤca、リングギヤrとなっている。従って、本実施形態においては、この遊星歯車装置PGのサンギヤs、キャリヤca、及びリングギヤrが、それぞれ本発明における差動歯車装置の「第一回転要素」、「第二回転要素」、及び「第三回転要素」に相当する。
As shown in FIG. 1, the planetary gear device PG is configured by a single pinion type planetary gear mechanism arranged coaxially with the
カウンタギヤ機構Cのカウンタ軸には、第一回転電機MG1及び第二回転電機MG2側に第一カウンタギヤ53が固定され、エンジンE側に第二カウンタギヤ54が固定されている。ここで、第一カウンタギヤ53は、カウンタドライブギヤ52及び第二回転電機出力ギヤ55に噛み合っており、第二カウンタギヤ54は、出力用差動歯車装置Dの差動入力ギヤ56に噛み合っている。これにより、カウンタギヤ機構Cは、遊星歯車装置PG(のリングギヤr)と、第二回転電機MG2と、出力用差動歯車装置D(の差動入力ギヤ56)とを駆動連結している。出力用差動歯車装置Dは、一般的に用いられるものであり、例えば互いに噛み合う複数の傘歯車を用いた差動歯車機構を有して構成されている。そして、出力用差動歯車装置Dは、差動入力ギヤ56に伝達された回転及び駆動力を左右の駆動輪となる車輪Wに分配する。
On the counter shaft of the counter gear mechanism C, the
2.車両用駆動装置の基本的動作
次に、本実施形態に係る車両用駆動装置2の基本的な動作について説明する。図3〜図6は、動力分配用の遊星歯車装置PGの動作状態を表す速度線図である。これらの速度線図において、並列配置された複数本の縦線のそれぞれが、遊星歯車装置PGの各回転要素に対応しており、各縦線の上側に記載されている「s」、「ca」、「r」はそれぞれサンギヤs、キャリヤca、リングギヤrに対応している。そして、これらの縦軸上の位置は、各回転要素の回転速度に対応している。ここでは、横軸上は回転速度がゼロであり、上側が正、下側が負である。また、各回転要素に対応する縦線の間隔は、遊星歯車装置PGのギヤ比λ(サンギヤsとリングギヤrとの歯数比=〔サンギヤの歯数〕/〔リングギヤの歯数〕)に対応している。ここで、遊星歯車装置PGでは、キャリヤcaがエンジンE及び入力軸51と一体回転するように駆動連結され、サンギヤsが第一回転電機MG1の第一ロータRo1と一体回転するように駆動連結され、リングギヤrがカウンタドライブギヤ52と一体回転するように駆動連結されている。したがって、キャリヤcaの回転速度はエンジンE及び入力軸51の回転速度であるエンジン回転速度NEと一致し、サンギヤsの回転速度は第一回転電機MG1の回転速度であるMG1回転速度N1と一致する。よって、この遊星歯車装置PGのギヤ比λを用いると、エンジン回転速度NEと、MG1回転速度N1と、リングギヤrの回転速度であるリングギヤ回転速度NRとの間には、次の回転速度関係式(式1)が成立する。
NE=(NR+λ×N1)/(1+λ)・・・(式1)
2. Next, a basic operation of the
NE = (NR + λ × N1) / (1 + λ) (Formula 1)
図3〜図6の速度線図上において、「△」はエンジン回転速度NE、「○」はMG1回転速度N1、「☆」はリングギヤ回転速度NRをそれぞれ示している。また、各回転要素に隣接して示す矢印は、キャリヤcaに作用するエンジンEのトルクであるエンジントルクTE、サンギヤsに作用する第一回転電機MG1のトルクであるMG1トルクT1、リングギヤrに作用する第二回転電機MG2のトルクであるMG2トルクT2、及びリングギヤrに作用する車輪Wからのトルク(車両の走行に要するトルク)である走行トルクToをそれぞれ示している。なお、ここではエンジンEの回転方向を正方向としており、上向きの矢印は正方向のトルクを示し、下向きの矢印は負方向のトルクを示している。図示されるように、「☆」で示されるリングギヤr(カウンタドライブギヤ52)には、車輪Wから出力用差動歯車装置D及びカウンタギヤ機構Cを介して作用する走行トルクToだけではなく、カウンタギヤ機構Cを介して第二回転電機MG2の出力トルクも作用する。ここで、遊星歯車装置PGのギヤ比λを用いると、エンジントルクTEと、MG1トルクT1と、MG2トルクT2と、走行トルクToとの間には、次のトルク関係式(式2)が成立する。
TE:T1:(T2+To)=(1+λ):(−λ):(−1)・・・(式2)
3 to 6, “Δ” indicates the engine rotational speed NE, “◯” indicates the MG1 rotational speed N1, and “☆” indicates the ring gear rotational speed NR. The arrows shown adjacent to each rotating element act on the engine torque TE which is the torque of the engine E acting on the carrier ca, the MG1 torque T1 which is the torque of the first rotating electrical machine MG1 acting on the sun gear s, and the ring gear r. The MG2 torque T2 that is the torque of the second rotating electrical machine MG2 and the running torque To that is the torque from the wheels W acting on the ring gear r (torque required for running the vehicle) are shown. Here, the rotational direction of the engine E is a positive direction, an upward arrow indicates a positive torque, and a downward arrow indicates a negative torque. As shown in the drawing, the ring gear r (counter drive gear 52) indicated by “☆” not only has a running torque To acting from the wheel W via the output differential gear device D and the counter gear mechanism C, The output torque of the second rotating electrical machine MG2 also acts via the counter gear mechanism C. Here, when the gear ratio λ of the planetary gear device PG is used, the following torque relational expression (Expression 2) is established among the engine torque TE, the MG1 torque T1, the MG2 torque T2, and the traveling torque To. To do.
TE: T1: (T2 + To) = (1 + λ): (−λ): (−1) (Expression 2)
図3は、エンジンEと2つの回転電機MG1、MG2の双方の出力トルクにより走行するハイブリッド走行モードでの速度線図を示している。このモードでは、エンジンEは、効率が高く排ガスの少ない状態に(一般に最適燃費特性に沿うように)維持されるよう制御されつつ正方向のエンジントルクTEを出力し、このエンジントルクTEが入力軸51を介してキャリヤcaに伝達される。第一回転電機MG1は、負方向のMG1トルクT1を出力し、このMG1トルクT1がサンギヤsに伝達され、エンジントルクTEの反力を支持する反力受けとして機能する。これにより、遊星歯車装置PGは、エンジントルクTEを第一回転電機MG1と車輪W側となるカウンタギヤ機構Cとに分配する。第二回転電機MG2は、要求駆動力や車両の走行状態等に応じて、カウンタギヤ機構Cに分配された駆動力を補助すべく適宜正方向又は負方向のMG2トルクT2を出力する。 FIG. 3 shows a velocity diagram in the hybrid travel mode in which the vehicle travels by the output torques of both the engine E and the two rotary electric machines MG1 and MG2. In this mode, the engine E outputs the engine torque TE in the forward direction while being controlled so as to be maintained in a state of high efficiency and low exhaust gas (generally along optimal fuel consumption characteristics), and the engine torque TE is input to the input shaft. It is transmitted to the carrier ca via 51. The first rotating electrical machine MG1 outputs a negative MG1 torque T1, and the MG1 torque T1 is transmitted to the sun gear s and functions as a reaction force receiver that supports the reaction force of the engine torque TE. Thereby, the planetary gear device PG distributes the engine torque TE to the first rotating electrical machine MG1 and the counter gear mechanism C on the wheel W side. The second rotating electrical machine MG2 appropriately outputs a positive or negative MG2 torque T2 to assist the driving force distributed to the counter gear mechanism C in accordance with the required driving force, the traveling state of the vehicle, and the like.
図4は、第二回転電機MG2の出力トルクのみにより走行するEV(電動)走行モードでの速度線図を示している。このモードでは、第二回転電機MG2は、車両側からの要求駆動力に応じたMG2トルクT2を出力する。すなわち、第二回転電機MG2は、車両を加速又は巡航させる方向の駆動力が要求されている場合には、図4に実線矢印で示すように、リングギヤrに負方向に作用する走行抵抗に相当する走行トルクToに抗して車両を前進させるべく、正方向に回転しながら力行して正方向のMG2トルクT2を出力する。一方、第二回転電機MG2は、車両を減速させる方向の駆動力が要求されている場合には、図4に破線矢印で示すように、リングギヤrに正方向に作用する車両の慣性力に相当する走行トルクToに抗して車両を減速させるべく、正方向に回転しながら回生(発電)して負方向のMG2トルクT2を出力する。このEV走行モードでは、第一回転電機MG1は、基本的にMG1トルクT1がゼロとなるように制御され、MG2トルクT2によるサンギヤsの回転を妨げず、自由に回転可能な状態とされている。これにより、第一回転電機MG1は、MG1回転速度N1が負となる(負方向に回転する)。また、エンジンEは、燃料供給が停止された停止状態とされ、更にエンジンEの内部の摩擦力によりエンジン回転速度NEもゼロとなっている。すなわち、EV走行モードでは、遊星歯車装置PGは、キャリヤcaを支点として差動入力ギヤ56(出力部材O)及び第二回転電機MG2に駆動連結されたリングギヤrが正方向に回転(回転速度が正)し、第一回転電機MG1に駆動連結されたサンギヤsが負方向に回転(回転速度が負)する。 FIG. 4 shows a velocity diagram in an EV (electric) traveling mode in which traveling is performed only by the output torque of the second rotating electrical machine MG2. In this mode, the second rotating electrical machine MG2 outputs MG2 torque T2 corresponding to the required driving force from the vehicle side. That is, when the driving force in the direction of accelerating or cruising the vehicle is required, the second rotating electrical machine MG2 corresponds to a running resistance that acts on the ring gear r in the negative direction as indicated by a solid line arrow in FIG. In order to advance the vehicle against the running torque To, the vehicle is powered while rotating in the forward direction and outputs the MG2 torque T2 in the forward direction. On the other hand, when the driving force in the direction of decelerating the vehicle is required, the second rotating electrical machine MG2 corresponds to the inertial force of the vehicle acting in the positive direction on the ring gear r as shown by the broken line arrow in FIG. In order to decelerate the vehicle against the running torque To, the vehicle is regenerated (power generation) while rotating in the positive direction, and the MG2 torque T2 in the negative direction is output. In this EV travel mode, the first rotating electrical machine MG1 is basically controlled so that the MG1 torque T1 becomes zero, and is in a state of being freely rotatable without preventing the rotation of the sun gear s by the MG2 torque T2. . Thereby, as for 1st rotary electric machine MG1, MG1 rotational speed N1 becomes negative (it rotates to a negative direction). Further, the engine E is in a stopped state in which the fuel supply is stopped, and the engine speed NE is also zero due to the frictional force inside the engine E. In other words, in the EV travel mode, the planetary gear device PG rotates in the forward direction (the rotational speed is reduced) with the differential input gear 56 (output member O) and the second rotating electrical machine MG2 drivingly connected with the carrier ca as a fulcrum. Positive), and the sun gear s drivingly connected to the first rotating electrical machine MG1 rotates in the negative direction (rotation speed is negative).
図5は、車両が走行中にエンジンEを停止する際の動作を説明するための速度線図であり、図6は、エンジンEを停止する際における車両の加速度に起因して各回転要素に作用するトルクの関係を説明するための速度線図である。図5において、実線は第一回転電機MG1を制御してエンジン回転速度NEを低減させている途中の状態を示し、破線はエンジン回転速度NEがゼロになりエンジンEが停止した状態を示している。ここでは、車両は走行中であるので、上述したEV(電動)走行モードと同様に、第二回転電機MG2は、車両側からの要求駆動力に応じて、図5に実線矢印で示すように、リングギヤrに正方向に作用する車両の慣性力に相当する走行トルクToに抗して車両を減速させるべく、正方向に回転しながら回生(発電)して負方向のMG2トルクT2を出力し、或いは図5に破線矢印で示すように、リングギヤrに負方向に作用する走行抵抗に相当する走行トルクToに抗して車両を前進させるべく、正方向に回転しながら力行して正方向のMG2トルクT2を出力する。そして、第一回転電機MG1は、エンジン回転速度NEを次第に低減させるように、負方向のMG1トルクT1を出力して回転速度を低下させる。後述するように、このようなエンジンEの回転を停止させるために第一回転電機MG1を制御する停止制御に際しては、エンジン回転速度NEを所定の変化率CRで変化させるようにする第一回転電機MG1の回転速度制御が行われる。そして、エンジン回転速度NEが所定の制御終了値NC未満となったときに停止制御を終了し、第一回転電機MG1の回転速度制御は行われなくなる。なお、車両が走行中にエンジンEを停止した後は、上述したEV(電動)走行モードへ移行する。 FIG. 5 is a velocity diagram for explaining the operation when the engine E is stopped while the vehicle is traveling, and FIG. 6 is a graph showing the rotational elements caused by the acceleration of the vehicle when the engine E is stopped. It is a speed diagram for demonstrating the relationship of the torque which acts. In FIG. 5, the solid line indicates a state where the first rotating electrical machine MG <b> 1 is controlled to reduce the engine rotational speed NE, and the broken line indicates a state where the engine rotational speed NE becomes zero and the engine E is stopped. . Here, since the vehicle is running, as in the EV (electric) running mode described above, the second rotating electrical machine MG2 is shown as a solid line arrow in FIG. 5 according to the required driving force from the vehicle side. Then, in order to decelerate the vehicle against the traveling torque To corresponding to the inertial force of the vehicle acting on the ring gear r in the positive direction, regeneration (power generation) is performed while rotating in the positive direction, and a negative MG2 torque T2 is output. Alternatively, as indicated by a broken line arrow in FIG. 5, in order to move the vehicle forward against the running torque To corresponding to the running resistance acting on the ring gear r in the negative direction, the power is run while rotating in the positive direction. MG2 torque T2 is output. And 1st rotary electric machine MG1 outputs MG1 torque T1 of a negative direction, and reduces rotational speed so that engine rotational speed NE may be reduced gradually. As will be described later, in the stop control for controlling the first rotating electrical machine MG1 in order to stop the rotation of the engine E, the first rotating electrical machine is configured to change the engine rotational speed NE at a predetermined change rate CR. The rotational speed control of MG1 is performed. Then, when the engine rotational speed NE becomes less than the predetermined control end value NC, the stop control is terminated, and the rotational speed control of the first rotating electrical machine MG1 is not performed. In addition, after the engine E is stopped while the vehicle is traveling, the vehicle shifts to the above-described EV (electric) traveling mode.
このように、車両が走行中にエンジンEを停止する場合には、図6に示すように、車両加速度αに比例するリングギヤrの角加速度であるリングギヤ角加速度αrと、エンジンEの慣性モーメントJEと、第一回転電機MG1の慣性モーメントJ1との関係に応じて、エンジンEにはエンジン相互慣性トルクTiEが作用し、第一回転電機MG1にはMG1相互慣性トルクTi1が作用する。図6において、実線矢印は車両が減速中である場合の角加速度及びトルクの向きであり、破線は車両が加速中である場合の角加速度及びトルクの向きである。ここで、エンジン相互慣性トルクTiEは、第一回転電機MG1の慣性モーメントJ1により生じる慣性トルクの反力としてエンジンE(キャリヤca)に作用し、MG1相互慣性トルクTi1は、エンジンEの慣性モーメントJEにより生じる慣性トルクの反力として第一回転電機MG1(サンギヤs)に作用する。従って、図6に示すように、車両が減速している状態であって、リングギヤ角加速度αrが負である状態では、エンジンEには負方向のエンジン相互慣性トルクTiEが作用し、第一回転電機MG1には正方向のMG1相互慣性トルクTi1が作用する。一方、車両が加速している状態であって、リングギヤ角加速度αrが正である状態では、エンジンEには正方向のエンジン相互慣性トルクTiEが作用し、第一回転電機MG1には負方向のMG1相互慣性トルクTi1が作用する。 As described above, when the engine E is stopped while the vehicle is running, as shown in FIG. 6, the ring gear angular acceleration αr, which is the angular acceleration of the ring gear r proportional to the vehicle acceleration α, and the inertia moment JE of the engine E. The engine mutual inertia torque TiE acts on the engine E, and the MG1 mutual inertia torque Ti1 acts on the first rotary electric machine MG1 in accordance with the relationship with the inertia moment J1 of the first rotary electric machine MG1. In FIG. 6, the solid line arrows indicate the direction of angular acceleration and torque when the vehicle is decelerating, and the broken line indicates the direction of angular acceleration and torque when the vehicle is accelerating. Here, the engine mutual inertia torque TiE acts on the engine E (carrier ca) as a reaction force of the inertia torque generated by the inertia moment J1 of the first rotating electrical machine MG1, and the MG1 mutual inertia torque Ti1 is the inertia moment JE of the engine E. Acts on the first rotating electrical machine MG1 (sun gear s) as a reaction force of the inertia torque generated by. Therefore, as shown in FIG. 6, when the vehicle is decelerating and the ring gear angular acceleration αr is negative, negative engine mutual inertia torque TiE acts on the engine E, and the first rotation. A positive MG1 mutual inertia torque Ti1 acts on the electric machine MG1. On the other hand, in the state where the vehicle is accelerating and the ring gear angular acceleration αr is positive, the engine mutual inertia torque TiE in the positive direction acts on the engine E, and the negative direction is applied to the first rotating electrical machine MG1. MG1 mutual inertia torque Ti1 acts.
ここで、エンジン相互慣性トルクTiE、MG1相互慣性トルクTi1、リングギヤ角加速度αr、エンジンE(キャリヤca)の回転軸(出力軸)の角加速度であるエンジン角加速度αE、及び第一回転電機MG1(サンギヤs)の第一ロータRo1の角加速度であるMG1角加速度α1との間には、下記の関係式(式3)〜(式6)が成立する。なお、λは、上記のとおり、遊星歯車装置PGのギヤ比λ(サンギヤsとリングギヤrとの歯数比=〔サンギヤの歯数〕/〔リングギヤの歯数〕)である。
TiE=JE×αE・・・(式3)
Ti1=J1×α1・・・(式4)
λ×TiE=−(1+λ)×Ti1・・・(式5)
αE=(αr+λ×α1)/(1+λ)・・・(式6)
そして、これらの(式3)〜(式6)からエンジン角加速度αE及びMG1角加速度α1を消去してエンジン相互慣性トルクTiE及びMG1相互慣性トルクTi1のそれぞれについて解くと、下記の関係式(式7)、(式8)が成立する。
TiE={αr×JE×J1×(1+λ)}/{JE×λ2+J1×(1+λ)2}
・・・(式7)
Ti1=−{αr×JE×J1×λ}/{JE×λ2+J1×(1+λ)2}
・・・(式8)
Here, engine mutual inertia torque TiE, MG1 mutual inertia torque Ti1, ring gear angular acceleration αr, engine angular acceleration αE which is the angular acceleration of the rotational axis (output shaft) of engine E (carrier ca), and first rotating electrical machine MG1 ( The following relational expressions (formula 3) to (formula 6) are established between the MG1 angular acceleration α1 that is the angular acceleration of the first rotor Ro1 of the sun gear s). As described above, λ is the gear ratio λ of the planetary gear device PG (the gear ratio of the sun gear s and the ring gear r = [the number of teeth of the sun gear] / [the number of teeth of the ring gear]).
TiE = JE × αE (Equation 3)
Ti1 = J1 × α1 (Formula 4)
λ × TiE = − (1 + λ) × Ti1 (Formula 5)
αE = (αr + λ × α1) / (1 + λ) (Formula 6)
Then, when the engine angular acceleration αE and MG1 angular acceleration α1 are eliminated from these (Formula 3) to (Formula 6) and solved for each of the engine mutual inertia torque TiE and MG1 mutual inertia torque Ti1, the following relational expressions (Formulas) 7) and (Formula 8) are established.
TiE = {αr × JE × J1 × (1 + λ)} / {JE × λ 2 + J1 × (1 + λ) 2 }
... (Formula 7)
Ti1 = − {αr × JE × J1 × λ} / {JE × λ 2 + J1 × (1 + λ) 2 }
... (Formula 8)
そして、このようなエンジンEに作用するエンジン相互慣性トルクTiEの影響によって、停止制御を終了した後のエンジン回転速度NEが低減する程度が変化し、エンジンEの停止位置が目標停止位置PT(図7参照)から外れる場合がある。すなわち、図6に示すように、車両加速度α(リングギヤ角加速度αr)が負であって、エンジンEに負方向のエンジン相互慣性トルクTiEが作用する状態では、図9に示すように、当該エンジン相互慣性トルクTiEが作用しない場合に比べてエンジン回転速度NEが速く低減し、エンジンEの停止位置が目標停止位置PTよりもエンジン回転方向ERの後方(遅角側)にずれることになる。一方、図6に示すように、車両加速度α(リングギヤ角加速度αr)が正であって、エンジンEに正方向のエンジン相互慣性トルクTiEが作用する状態では、図9に示すように、当該エンジン相互慣性トルクTiEが作用しない場合に比べてエンジン回転速度NEが遅く低減し、エンジンEの停止位置が目標停止位置PTよりもエンジン回転方向ERの前方(進角側)にずれることになる。そこで、この車両制御装置1は、車両用駆動装置2が搭載された車両の加速度を表す車両加速度αを取得し、当該車両加速度αに応じて第一回転電機MG1の第一ロータRo1の慣性モーメントJ1により生じるMG1慣性トルクTg1を打ち消す補正を行い、エンジンEを所定の目標停止位置PTに高い精度で停止させる。このようなエンジンEを停止させるための制御及びその補正の処理については、後で詳細に説明する。
Then, due to the influence of the engine mutual inertia torque TiE acting on the engine E, the degree to which the engine rotation speed NE after the stop control ends is changed, and the stop position of the engine E becomes the target stop position PT (FIG. 7)). That is, as shown in FIG. 9, when the vehicle acceleration α (ring gear angular acceleration αr) is negative and the engine mutual inertia torque TiE in the negative direction acts on the engine E, as shown in FIG. Compared to the case where the mutual inertia torque TiE does not act, the engine rotational speed NE is reduced faster, and the stop position of the engine E is shifted rearward (retarded side) in the engine rotational direction ER from the target stop position PT. On the other hand, as shown in FIG. 6, when the vehicle acceleration α (ring gear angular acceleration αr) is positive and the engine mutual inertia torque TiE in the positive direction acts on the engine E, as shown in FIG. Compared to the case where the mutual inertia torque TiE does not act, the engine rotational speed NE decreases and the stop position of the engine E shifts further forward (advanced side) in the engine rotation direction ER than the target stop position PT. Therefore, the
3.システム構成
次に、本実施形態に係る車両制御装置1のシステム構成について説明する。図1に示すように、この車両用駆動装置2では、第一回転電機MG1を駆動制御するための第一インバータ41が、第一回転電機MG1の第一ステータSt1のコイルに電気的に接続されている。また、第二回転電機MG2を駆動制御するための第二インバータ42が、第二回転電機MG2の第二ステータSt2のコイルに電気的に接続されている。第一インバータ41と第二インバータ42とは、互いに電気的に接続されるとともに、蓄電装置43に電気的に接続されている。そして、第一インバータ41は、蓄電装置43から供給される直流電力、又は第二回転電機MG2で発電されて第二インバータ42で直流に変換されて供給される直流電力を、交流電力に変換して第一回転電機MG1に供給する。また、第一インバータ41は、第一回転電機MG1で発電された電力を交流から直流に変換して蓄電装置43又は第二インバータ42に供給する。同様に、第二インバータ42は、蓄電装置43から供給される直流電力、又は第一回転電機MG1で発電されて第一インバータ41で直流に変換されて供給される直流電力を、交流電力に変換して第二回転電機MG2に供給する。また、第二インバータ42は、第二回転電機MG2で発電された電力を交流から直流に変換して蓄電装置43又は第一インバータ41に供給する。
3. System Configuration Next, a system configuration of the
第一インバータ41及び第二インバータ42は、制御ユニット3からの制御信号に従い、第一回転電機MG1及び第二回転電機MG2のそれぞれに供給する電流値、交流波形、周波数、位相等を制御する。これにより、第一インバータ41及び第二インバータ42は、制御ユニット3からの制御信号応じたトルク及び回転数を出力するように、第一回転電機MG1及び第二回転電機MG2を駆動制御する。
The
蓄電装置43は、第一インバータ41及び第二インバータ42に電気的に接続されている。蓄電装置43は、例えば、ニッケル水素二次電池やリチウムイオン二次電池等で構成される。そして、蓄電装置43は、直流電力を第一インバータ41及び第二インバータ42に供給するとともに、第一回転電機MG1又は第二回転電機MG2により発電され、第一インバータ41又は第二インバータ42を介して供給される直流電力により充電される。車両用駆動装置2は、蓄電装置43の状態を検出するための蓄電状態検出部44を備えている。ここでは、蓄電状態検出部44は、蓄電装置43の正負極間電圧を検出する電圧センサの他、電流センサや温度センサ等の各種センサを備え、蓄電装置43の電圧及び充電量(SOC:state of charge)等を検出する。蓄電状態検出部44による検出結果の情報は、制御ユニット3へ出力される。
The
また、車両用駆動装置2は、第一回転電機回転速度センサSe1(以下「MG1回転速度センサ」という)、第二回転電機回転速度センサSe2(以下「MG2回転速度センサ」という)、及び入力軸回転速度センサSe3を備えている。MG1回転速度センサSe1は、第一回転電機MG1の第一ロータRo1の回転速度であるMG1回転速度N1を検出するセンサである。MG2回転速度センサSe2は、第二回転電機MG2の第二ロータRo2の回転速度であるMG2回転速度N2を検出するセンサである。ここで、MG2回転速度N2は、出力部材Oとしての差動入力ギヤ56の回転速度に常時比例する。従って、MG2回転速度センサSe2により、差動入力ギヤ56の回転速度に比例する車速も検出される。入力軸回転速度センサSe3は、入力軸51の回転速度を検出するセンサである。この入力軸回転速度センサSe3により、クラッチ63の係合状態で入力軸51と一体回転するエンジンEの回転速度、すなわちエンジン回転速度NEが検出される。これらの回転速度センサSe1〜Se3は、例えば、レゾルバやホールIC等で構成される。これらの各センサSe1〜Se3による検出結果は、制御ユニット3へ出力される。
The
4.制御ユニットの構成
制御ユニット3は、車両制御装置1の主要部を構成し、車両用駆動装置2の各部の動作制御を行う。本実施形態においては、制御ユニット3は、エンジン動作点決定部31、第一回転電機動作点決定部32(以下「MG1動作点決定部」という)、第二回転電機動作点決定部33(以下「MG2動作点決定部」という)、停止制御部34、加速度取得部35、及びトルク補正部36を備えている。この制御ユニット3は、1又は2以上の演算処理装置、及びソフトウェア(プログラム)やデータ等を格納するためのRAMやROM等の記憶媒体等を備えて構成されている。そして、制御ユニット3の上記各機能部31〜36は、前記演算処理装置を中核部材として、入力されたデータに対して種々の処理を行うためのハードウェア又はソフトウェア或いはその両方により構成されている。また、この制御ユニット3は、エンジンEの動作制御を行うエンジン制御ユニット46と通信可能に接続されている。また、上記のとおり、制御ユニット3には、蓄電状態検出部44による検出結果の情報、及び各センサSe1〜Se3による検出結果の情報が入力される構成となっている。
4). Configuration of Control Unit The control unit 3 constitutes a main part of the
本実施形態においては、制御ユニット3には、車両側から車両要求トルクTCが入力される構成となっている。ここで、車両要求トルクTCは、運転者の操作に応じて適切に車両を走行させるために車輪Wに伝達することが要求されるトルクである。したがって、この車両要求トルクTCは、車両のアクセルペダル及びブレーキペダルの操作量とMG2回転速度センサSe2により検出される車速に応じて、予め定められたマップ等に従って決定される。本実施形態においては、これらの車両要求トルクTCは、車両用駆動装置2の出力部材Oとしての差動入力ギヤ56に伝達されるべきトルクとして決定される。
In this embodiment, the vehicle request torque TC is input to the control unit 3 from the vehicle side. Here, the vehicle required torque TC is a torque required to be transmitted to the wheels W in order to appropriately travel the vehicle in accordance with the driver's operation. Therefore, the vehicle required torque TC is determined according to a predetermined map or the like according to the operation amount of the accelerator pedal and the brake pedal of the vehicle and the vehicle speed detected by the MG2 rotational speed sensor Se2. In the present embodiment, these vehicle required torques TC are determined as torques to be transmitted to the
エンジン動作点決定部31は、エンジンEの動作点であるエンジン動作点を決定する処理を行う。ここで、エンジン動作点は、エンジンEの制御目標点を表す制御指令値であって回転速度及びトルクにより定まる。また、エンジン動作点決定部31は、エンジンEを動作させるか停止させるかというエンジン動作・停止の決定も行う。このエンジン動作・停止の決定は、車両要求トルクTC及び車速に応じて、予め定められたエンジン動作・停止マップ等に従って行われる。そして、エンジンEを動作させることを決定した場合には、エンジン動作点決定部31はエンジン動作点を決定する。エンジン動作点決定部31は、決定したエンジン動作点の情報を、エンジン制御ユニット46へ出力する。エンジン制御ユニット46は、エンジン動作点に示されるトルク及び回転速度でエンジンEを動作させるように制御する。エンジン動作点は、エンジンEが発生することを要求される出力(仕事率)と最適燃費とを考慮して決定されるエンジンEの制御目標点を表す指令値であって、エンジン回転速度指令値とエンジントルク指令値により定まる。このエンジン動作点の決定は、所定のエンジン動作点マップに基づいて行う。
The engine operating
一方、エンジン動作点決定部31は、エンジンEを停止させることを決定した場合には、エンジン停止指令をエンジン制御ユニット46及び停止制御部34へ出力する。エンジン制御ユニット46は、エンジン停止指令に基づいてエンジンEの燃料噴射及び点火を停止させる。停止制御部34は、エンジン停止指令に基づいて第一回転電機MG1を制御する停止制御を実行する。この停止制御部34による停止制御については、後で詳細に説明する。
On the other hand, when it is determined that the engine E is to be stopped, the engine operating
MG1動作点決定部32は、第一回転電機MG1の動作点であるMG1動作点を決定する処理を行う。ここで、MG1動作点は、第一回転電機MG1の制御目標点を表す制御指令値であって回転速度及びトルクにより定まる。制御ユニット3は、MG1動作点決定部32により決定したMG1動作点に示されるトルク及び回転速度で第一回転電機MG1を動作させるように第一インバータ41を制御する。MG1動作点は、上記のように決定されたエンジン動作点のエンジン回転速度指令値と動力分配用の遊星歯車装置PGより車輪W側に駆動連結された回転部材(例えばリングギヤr)の回転速度とに基づいて決定される第一回転電機MG1の制御目標点を表す指令値であって、MG1回転速度指令値とMG1トルク指令値とにより定まる。本例では、MG1動作点決定部32は、MG2回転速度センサSe2により検出されるMG2回転速度N2と、第二回転電機MG2の第二ロータRo2からリングギヤrまでのギヤ比とに基づいてリングギヤ回転速度NRを算出する。そして、MG1動作点決定部32は、エンジン動作点のエンジン回転速度指令値をエンジン回転速度NEとし、それとリングギヤ回転速度NRとを代入して、上記の回転速度関係式(式1)により算出されるMG1回転速度N1を、MG1回転速度指令値として決定する。そして、本実施形態においては、基本的に、MG1動作点決定部32は、決定されたMG1回転速度指令値と、MG1回転速度センサSe1により検出される第一回転電機MG1のMG1回転速度N1との回転速度の差に基づいて、比例積分制御(PI制御)等のフィードバック制御により、MG1トルク指令値を決定する。このように決定されたMG1回転速度指令値及びMG1トルク指令値が、MG1動作点となる。
The MG1 operating
MG2動作点決定部33は、第二回転電機MG2の動作点であるMG2動作点を決定する処理を行う。ここで、MG2動作点は、第二回転電機MG2の制御目標点を表す制御指令値であって回転速度及びトルクにより定まる。制御ユニット3は、MG2動作点決定部33により決定したMG2動作点に示されるトルク及び回転速度で第二回転電機MG2を動作させるように第二インバータ42を制御する。MG2動作点は、車両要求トルクTCとエンジン動作点とMG1動作点とに基づいて決定される第二回転電機MG2の制御目標点を表す制御指令値であって、MG2回転速度指令値とMG2トルク指令値とにより定まる。ところで、上記のトルク関係式(式2)を変形すると、以下のトルク関係式(式9)が導出される。
T2=−To−TE/(1+λ)・・・(式9)
そこで、MG2動作点決定部33は、この(式9)に、車両要求トルクTCを走行トルクToと反対方向のトルク「−To」として代入し、エンジン動作点のエンジントルク指令値をエンジントルクTEとして代入することにより算出されるMG2トルクT2を、MG2トルク指令値として決定する。これにより、エンジンEから差動入力ギヤ56に伝達されるトルクの車両要求トルクTCに対する過不足を補うトルクを、第二回転電機MG2に発生させることができる。また、第二回転電機MG2の回転速度であるMG2回転速度N2は車速に常に比例するので、MG2回転速度指令値は、車速に応じて自動的に決定される。このように決定されたMG2回転速度指令値及びMG2トルク指令値により、MG2動作点が定まる。なお、上記のとおり、MG2回転速度指令値は車速に応じて自動的に決定されるため、第二回転電機MG2は、基本的にMG2動作点のMG2トルク指令値に従ってトルク制御される。
The MG2 operating
T2 = −To−TE / (1 + λ) (Equation 9)
Therefore, the MG2 operating
また、停止制御部34は、エンジン動作点決定部31からエンジン停止指令を受け取ったときに、エンジンEの回転を停止させるために、回転電機を制御する停止制御を行う。したがって、この停止制御部34が本発明における「停止制御手段」として機能する。そのため、停止制御部34は、まずエンジンEの回転を停止させる目標とするエンジン回転方向ERの位置として目標停止位置PTを設定する。図7は、目標停止位置PTの設定方法を説明するための説明図である。この図において、鉛直上方を基準(0°)とする時計周りの角度が、エンジンEの出力軸(クランクシャフト等)の1回転内での0°〜360°の角度(以下「位相」という。)に相当し、円周に沿った1回転がエンジンEの出力軸の1回転に相当する。目標停止位置PTは、エンジンEを始動するために必要な力を小さくでき、始動ショックも軽減できる位相(以下「停止最適位相」という。)に設定する。例えば、エンジンEが、吸気、圧縮、燃焼、排気の4行程を順次行う4サイクルの往復動機関(4サイクルエンジン)である場合には、圧縮行程又は燃焼行程にあるシリンダ内のピストンが各行程の終点付近となる位相に設定すると好適である。
Further, the
本実施形態においては、停止制御部34は、エンジン停止指令を受け取ったときのエンジンEの出力軸の位置を制御開始位置PPとした場合、当該制御開始位置PPからエンジン回転方向ERに必要回転量Rn以上前方の最初の停止最適位相に目標停止位置PTを設定する。ここで、必要回転量Rnは、大きい振動やショック等を伴うことなくエンジン回転速度NEを次第に低減してエンジンEを停止させるために必要とされる回転量であり、例えば、2700°(7.5回転)に設定される。この2700°という必要回転量Rnは、エンジンEのアイドリング回転数を900〔rpm〕とし、アイドリング状態から1秒間かけてエンジンEを停止させることを想定して設定されている。従って、目標停止位置PTから必要回転量Rn分エンジン回転方向ER後方の位置を基準位置PSとし、制御開始位置PPから基準位置PSまでの回転量を余剰回転量Rmとすると、目標停止位置PTは、必要回転量Rnに余剰回転量Rmを加えた回転量だけ制御開始位置PPからエンジン回転方向ER前方の位置に設定される。
In the present embodiment, when the position of the output shaft of the engine E when the engine stop command is received is set as the control start position PP, the
停止制御部34は、目標停止位置PTを設定した後、当該目標停止位置PTまでの残り回転量Rを導出する。残り回転量Rは、各時点でのエンジンEの出力軸の位置(以下「現在位置」という。)から目標停止位置PTまでの実際の回転量である。ここで、目標停止位置PTを設定した当初の残り回転量R(以下「当初残り回転量RS」)は、上記のとおり、必要回転量Rnに余剰回転量Rmを加えた回転量となる。そして、各時点での残り回転量Rは、制御開始位置PPを基準として各時点での現在位置までに回転した回転量を、当初残り回転量RSから差し引いた残りの回転量となる。
After setting the target stop position PT, the
以上のように残り回転量Rが導出された後、停止制御部34は、当該残り回転量Rに応じてエンジン回転速度NEを低減させるように、第一回転電機MG1を制御する停止制御を行う。そして、停止制御部34は、このような残り回転量Rとエンジン回転速度NEとに基づいて、目標停止位置PTでエンジンEの回転が停止するようなエンジン回転速度NEの減速度である変化率CRを決定し、当該変化率CRでエンジン回転速度NEを低減させるように第一回転電機MG1の回転速度であるMG1回転速度N1を制御する停止制御を行う。停止制御部34は、変化率CRを以下の(式10)に従って導出する。
CR〔rpm/s〕=NE×NE×3/R・・・(式10)
ここで、変化率CRの単位は「rpm/s」、エンジン回転速度NEの単位は「rpm」、残り回転量Rの単位は「°(degree)」であり、分子の「3」は、単位を整合させるための係数である。図8は、残り回転量Rとエンジン回転速度NEとに基づいて決定される変化率CRをグラフ上に示した図である。この図では、縦軸をエンジン回転速度NE、横軸を時間tとしているので、残り回転量Rは面積として表される。また、変化率CRは、エンジン回転速度NEが時間tに従って変化する傾きに相当する角度「CR」として表される。
After the remaining rotation amount R is derived as described above, the
CR [rpm / s] = NE × NE × 3 / R (Formula 10)
Here, the unit of the rate of change CR is “rpm / s”, the unit of the engine speed NE is “rpm”, the unit of the remaining rotation amount R is “° (degree)”, and “3” of the numerator is the unit. Is a coefficient for matching. FIG. 8 is a graph showing the rate of change CR determined on the basis of the remaining rotation amount R and the engine rotation speed NE. In this figure, since the vertical axis is the engine speed NE and the horizontal axis is time t, the remaining rotation amount R is expressed as an area. Further, the rate of change CR is expressed as an angle “CR” corresponding to a gradient at which the engine speed NE changes with time t.
また、本実施形態においては、停止制御部34は、所定の制御周期tc毎に変化率CRを更新する。図9は、所定の制御周期tc毎に更新される変化率CRでエンジン回転速度NEを低減させる制御を行った場合における、エンジン回転速度NEの変化の軌跡(以下「エンジン回転速度変化線」という。)の一例を示した図である。この図では、図8と同様に、縦軸をエンジン回転速度NE、横軸を時間tとしている。また、図9における横軸の始点は、停止制御が開始された時、すなわちエンジンEの出力軸の位置が制御開始位置PP(図7参照)に在る時としている。そして、図9には、車両加速度αに関わらず後述する補正トルクTCを第一回転電機MG1に出力させない場合のエンジン回転速度変化線を示している。具体的には、線Lb0は、車両加速度αがゼロの場合(α=0)のエンジン回転速度変化線、線Lb1は、車両加速度αが負の場合(α<0)のエンジン回転速度変化線、線Lb2は、車両加速度αが正の場合(α>0)のエンジン回転速度変化線をそれぞれ示している。この図9に示すように、停止制御部34は、制御周期tc毎に変化率CRを更新し、当該変化率CRでエンジン回転速度NEを低減させるように第一回転電機MG1を制御する停止制御を行うため、エンジン回転速度変化線Lb0、Lb1、Lb2は、制御周期tc毎に傾きが変化する折れ線状となっている。なお、制御周期tcは、例えば10〜100〔ms〕程度に設定される。
Further, in the present embodiment, the
上記のように変化率CRが導出された後、停止制御部34は、現在のエンジン回転速度NEと当該変化率CRとに基づいて、目標とするエンジン回転速度NEの値を示すエンジン回転速度指令値を導出する。ここで、現在のエンジン回転速度NEは、入力軸回転速度センサSe3の検出値に基づいて取得される。エンジン回転速度指令値は、エンジンEの回転速度を制御するための第一回転電機MG1の所定の制御周期を基準とし、現在のエンジン回転速度NEが変化率CRに従って変化(低減)した場合における次の制御周期でのエンジンの回転速度とする。このように決定されたエンジン回転速度指令値は、MG1動作点決定部32へ出力される。これにより、MG1動作点決定部32が、当該エンジン回転速度指令値に従って、変化率CRでエンジン回転速度NEを低減させる第一回転電機MG1の停止制御を行うためのMG1回転速度指令値と停止制御トルクTSとを決定する。具体的には、MG1動作点決定部32により、まず、MG1回転速度指令値が導出される。本実施形態においては、MG1回転速度指令値は、上記のとおり、遊星歯車装置PGのギヤ比λとエンジン回転速度指令値とリングギヤ回転速度NRとに基づいて導出される。ここで、リングギヤ回転速度NRは、MG2回転速度センサSe2により検出されるMG2回転速度N2に基づいて導出される。
After the rate of change CR is derived as described above, the
そして、MG1動作点決定部32は、決定されたMG1回転速度指令値と、MG1回転速度センサSe1により検出される現在のMG1回転速度N1との差に基づいて、比例積分制御(PI制御)等のフィードバック制御により、停止制御トルクTSを決定する。この停止制御トルクTSは、エンジン回転速度NEが所定の制御終了値NC以上の状態で、上記のとおり決定された変化率CRでエンジン回転速度NEを低減させるようにする第一回転電機MG1の停止制御に際して、第一回転電機MG1により出力することが必要とされるトルクである。また、第一回転電機MG1が出力するトルクに関しては、後述するように、トルク補正部36が、第一回転電機MG1の慣性モーメントJ1により生じるMG1慣性トルクTg1を打ち消すための補正トルクTCを導出し、当該補正トルクTCを第一回転電機MG1に出力させるための処理を行う。従って、本実施形態においては、MG1動作点決定部32は、停止制御トルクTSに補正トルクTCを加算したトルクをMG1トルク指令値として決定する。ここで、停止制御が終了し、停止制御トルクTSがゼロとなった場合には、MG1動作点決定部32は、停止制御トルクTS=0に補正トルクTCを加算したトルク、すなわち補正トルクTCのみに相当するトルクをMG1トルク指令値として決定する。そして、制御ユニット3は、決定されたMG1トルク指令値を出力させるように第一回転電機MG1を制御する。これにより、エンジン回転速度NEを、上記のように導出された変化率CRで、目標停止位置PTへ向かって次第に低減させる停止制御が実行される。
The MG1 operating
そして、停止制御部34は、エンジンEの回転が完全に停止する前に、変化率CRでエンジン回転速度NEを低減させるようにする第一回転電機MG1の回転速度制御、すなわち停止制御を終了する。本実施形態においては、停止制御部34は、エンジン回転速度NEが所定の制御終了値NC未満となったときに停止制御を終了する。停止制御を終了した後は、エンジン回転速度NEは、基本的には、エンジンEの各部の摩擦力によって次第に減速し、停止する。但し、このような停止制御の終了後のエンジン回転速度NEの変化率CRは、車両加速度αの影響を受けて変化する。そこで、停止制御部34は、停止制御が終了した時点での残り回転量Rが、車両加速度αがゼロの場合(α=0)の変化率CRでエンジン回転速度NEを減速させたときにほぼ目標停止位置PTに停止する回転量となるように、停止制御中の変化率CRを設定している。従って、図9中において、車両加速度αがゼロの場合(α=0)のエンジン回転速度変化線Lb0で囲まれる領域の面積が、目標停止位置PTを設定した当初の残り回転量Rである当初残り回転量RSとなる。
Then, the
これに対して、車両加速度αがゼロ以外の場合には、図6を用いて既に説明したように、車両加速度αと、エンジンEの慣性モーメントJEと、第一回転電機MG1の慣性モーメントJ1との関係に応じたエンジン相互慣性トルクTiEがエンジンEに作用する。具体的には、車両が減速している状態では、エンジンEには負方向のエンジン相互慣性トルクTiEが作用し、車両が加速している状態では、エンジンEには正方向のエンジン相互慣性トルクTiEが作用する。従って、後述するように、停止制御の終了後に、第一回転電機MG1に補正トルクTCを出力させる補正制御を行わなければ、車両加速度αがゼロの場合(α=0)に比べてエンジン回転速度NEが低減する程度が変化し、エンジンEの停止位置が目標停止位置PTから外れることになる。すなわち、図9に線Lb1として示すように、車両加速度αが負の場合(α<0)には、停止制御の終了後には、車両加速度αがゼロの場合(α=0)に比べてエンジン回転速度NEが速く低減し、停止制御の開始からエンジンEの回転が停止するまでのエンジンEの総回転量が、当初残り回転量RSよりも少なくなる。よって、エンジンEの停止位置が目標停止位置PTよりもエンジン回転方向ERの後方(遅角側)にずれる。一方、図9に線Lb2として示すように、車両加速度αが正の場合(α>0)には、車両加速度αがゼロの場合(α=0)に比べてエンジン回転速度NEが遅く低減し、停止制御の開始からエンジンEの回転が停止するまでのエンジンEの総回転量が、当初残り回転量RSよりも多くなる。よって、エンジンEの停止位置が目標停止位置PTよりもエンジン回転方向ERの前方(進角側)にずれる。 On the other hand, when the vehicle acceleration α is other than zero, as already described with reference to FIG. 6, the vehicle acceleration α, the inertia moment JE of the engine E, and the inertia moment J1 of the first rotating electrical machine MG1 The engine mutual inertia torque TiE corresponding to the above relationship acts on the engine E. Specifically, when the vehicle is decelerating, negative engine mutual inertia torque TiE acts on engine E, and when the vehicle is accelerating, positive engine mutual inertia torque is applied to engine E. TiE acts. Therefore, as will be described later, if the correction control for outputting the correction torque TC to the first rotating electrical machine MG1 is not performed after the stop control is completed, the engine rotation speed is compared with the case where the vehicle acceleration α is zero (α = 0). The degree to which NE is reduced changes, and the stop position of engine E deviates from the target stop position PT. In other words, as shown by a line Lb1 in FIG. 9, when the vehicle acceleration α is negative (α <0), the engine is compared with the case where the vehicle acceleration α is zero (α = 0) after the stop control is finished. The rotational speed NE decreases rapidly, and the total rotation amount of the engine E from the start of the stop control until the rotation of the engine E stops becomes smaller than the initial remaining rotation amount RS. Therefore, the stop position of the engine E is shifted rearward (retarded side) in the engine rotation direction ER from the target stop position PT. On the other hand, as shown by the line Lb2 in FIG. 9, when the vehicle acceleration α is positive (α> 0), the engine rotational speed NE is decreased more slowly than when the vehicle acceleration α is zero (α = 0). The total rotation amount of the engine E from the start of the stop control until the rotation of the engine E stops becomes larger than the initial remaining rotation amount RS. Therefore, the stop position of the engine E is shifted forward (advanced side) in the engine rotation direction ER from the target stop position PT.
そこで、制御ユニット3は、車両用駆動装置2が搭載された車両加速度αを取得し、当該車両加速度αに応じて第一回転電機MG1の第一ロータRo1の慣性モーメントJ1により生じる慣性トルクであるMG1慣性トルクTg1を打ち消す補正トルクTCを導出し、第一回転電機MG1による停止制御が終了した後にも、補正トルクTCを第一回転電機MG1に出力させる補正制御を行う。これにより、車両加速度αに応じて第一回転電機MG1の第一ロータRo1の慣性モーメントJ1により生じるMG1慣性トルクTg1がないのと同じ状態とすることができる。よって、車両加速度αに応じて第一回転電機MG1の慣性モーメントJ1により生じる慣性トルクの反力としてのエンジン相互慣性トルクTiEが、エンジンE(キャリヤca)に作用することを抑制できる。従って、エンジンに作用するエンジン相互慣性トルクTiEの影響によって、停止制御が終了した後のエンジン回転速度NEが低減する程度が変化し、エンジンEの停止位置が目標停止位置PTから外れることを抑制することができる。そのための構成として、制御ユニット3は、以下に説明する加速度取得部35及びトルク補正部36を備えている。
Therefore, the control unit 3 acquires the vehicle acceleration α on which the
加速度取得部35は、車両の加速度を表す車両加速度αを取得する。したがって、この加速度取得部35が本発明における「加速度取得手段」として機能する。本実施形態においては、加速度取得部35は、MG2回転速度センサSe2の検出値を取得し、当該検出値に基づいてMG2回転速度N2の変化率(微分値)を導出し、当該MG2回転速度N2の変化率から車両加速度αを導出する。ここで、MG2回転速度N2は車速に比例するため、MG2回転速度N2の変化率に第二ロータRo2から車輪までのギヤ比及び車輪径等を考慮した係数を乗算することにより、車両加速度αを導出できる。なお、車速及び車両加速度αを、車輪Wと同速又は比例する回転速度で回転するいずれかの回転部材の角速度及び角加速度として取得する構成としても好適である。また、加速度取得部35が、車両に備えられる加速度センサ(図示せず)からの検出値によって車両加速度αを取得する構成としても好適である。或いは、車両要求トルクTCに基づいて車両加速度αを導出する構成としても好適である。更には、車両要求トルクTCと車速に基づいて車両加速度αを導出する構成としても好適である。この場合、加速度取得部35は、車両要求トルクTC、又は車両要求トルクTCと車速とに基づいて車両加速度αを推定するマップを備え、当該マップを用いて車両加速度αを取得する構成とすることができる。
The
トルク補正部36は、車両加速度αに応じて第一回転電機MG1の第一ロータRo1の慣性モーメントJ1により生じるMG1慣性トルクTg1を打ち消す補正トルクTCを導出し、少なくとも第一回転電機MG1による停止制御が終了した後に、当該補正トルクTCを第一回転電機MG1に出力させるための処理を行う。したがって、このトルク補正部36が本発明における「補正手段」として機能する。
The
ここで、補正トルクTCは、以下のようにして導出する。すなわち、トルク補正部36は、図10に示すように、車両加速度αに比例するリングギヤ角加速度αrに基づいて、エンジンE(入力軸51)の角加速度であるエンジン角加速度αEがゼロであるとした場合の第一回転電機MG1の第一ロータRo1の角加速度である仮想MG1角加速度αv1を導出する。次に、当該仮想MG1角加速度αv1と第一回転電機MG1の第一ロータRo1の慣性モーメントJ1とに基づいてMG1慣性トルクTg1を導出する。このMG1慣性トルクTg1は、第一ロータRo1の回転が仮想MG1角加速度αv1で変化したときに慣性モーメントJ1によって生じるトルクである。そして、導出されたMG1慣性トルクTg1と同じ大きさで方向が反対のトルクを補正トルクTCとする。仮想MG1角加速度αv1は、上記(式6)にαE=0を代入することにより、下記(式11)のように求められ、それによって、MG1慣性トルクTg1は、下記(式12)により求められる。
αv1=−αr/λ・・・(式11)
Tg1=−J1×αv1=J1×λ×αr・・・(式12)
従って、トルク補正部36は、補正トルクTCを下記(式13)のように導出する。
TC=−Tg1=−J1×λ×αr・・・(式13)
なお、リングギヤ角加速度αrと車両加速度αとの関係は、下記(式14)のようになる。
αr=α×k/Rt・・・(式14)
但し、kは車輪Wからリングギヤrまでの駆動伝達系のギヤ比であり、Rtは車輪Wの半径である。
Here, the correction torque TC is derived as follows. That is, as shown in FIG. 10, the
αv1 = −αr / λ (Formula 11)
Tg1 = −J1 × αv1 = J1 × λ × αr (Expression 12)
Therefore, the
TC = −Tg1 = −J1 × λ × αr (Equation 13)
The relationship between the ring gear angular acceleration αr and the vehicle acceleration α is as shown in (Expression 14) below.
αr = α × k / Rt (Formula 14)
Here, k is the gear ratio of the drive transmission system from the wheel W to the ring gear r, and Rt is the radius of the wheel W.
以上のようにして補正トルクTCを導出することにより、車両加速度α(又はこれに比例するリングギヤ角加速度αr)に応じて第一回転電機MG1の第一ロータRo1の慣性モーメントJ1により生じるMG1慣性トルクTg1を打ち消す補正トルクTCを適切に導出することができる。すなわち、上記のように導出されるMG1慣性トルクTg1は、エンジン角加速度αEをゼロとした状態で車両加速度αに応じて第一ロータRo1の慣性モーメントJ1に生じる慣性トルクに相当する。従って、このようなMG1慣性トルクTg1を打ち消す補正トルクTCを第一回転電機MG1に出力させることにより、第一ロータRo1に慣性モーメントJ1がゼロである場合と同じ動作を行わせることができる。従って、エンジン角加速度αEをゼロとし、エンジンE(キャリヤca)に作用するエンジン相互慣性トルクTiEもゼロとすることができる。従って、エンジンEに作用する相互慣性トルクTiEの影響によって、停止制御が終了した後のエンジン回転速度NEが低減する程度が変化し、エンジンEの停止位置が目標停止位置PTから外れることを抑制することができる。その結果、エンジン回転速度NEの変化の軌跡は、車両加速度αに関係なく、図9のエンジン回転速度変化線Lb0と同様になり、エンジンEを所定の停止目標位置PTに高い精度で停止させることができる。 By deriving the correction torque TC as described above, the MG1 inertia torque generated by the inertia moment J1 of the first rotor Ro1 of the first rotating electrical machine MG1 according to the vehicle acceleration α (or the ring gear angular acceleration αr proportional thereto). It is possible to appropriately derive the correction torque TC that cancels Tg1. That is, the MG1 inertia torque Tg1 derived as described above corresponds to the inertia torque generated in the inertia moment J1 of the first rotor Ro1 according to the vehicle acceleration α in a state where the engine angular acceleration αE is zero. Accordingly, by causing the first rotating electrical machine MG1 to output the correction torque TC that cancels the MG1 inertia torque Tg1, it is possible to cause the first rotor Ro1 to perform the same operation as when the inertia moment J1 is zero. Therefore, the engine angular acceleration αE can be set to zero, and the engine mutual inertia torque TiE acting on the engine E (carrier ca) can also be set to zero. Therefore, the degree of reduction of the engine rotational speed NE after the stop control is changed by the influence of the mutual inertia torque TiE acting on the engine E is changed, and the stop position of the engine E is prevented from deviating from the target stop position PT. be able to. As a result, the locus of change in the engine rotation speed NE is the same as the engine rotation speed change line Lb0 in FIG. 9 regardless of the vehicle acceleration α, and the engine E is stopped at a predetermined stop target position PT with high accuracy. Can do.
上記の(式13)に示すように、補正トルクTCは、車両加速度αに比例するリングギヤ角加速度αrの方向に対して反対方向のトルクとなる。従って、トルク補正部36は、エンジン回転方向ERを正方向とする場合において、車両が加速中である場合(車両加速度αが正の場合)には負方向の補正トルクTCを第一回転電機MG1に出力させ、車両が減速中である場合(車両加速度αが負の場合)には正方向の補正トルクTCを第一回転電機MG1に出力させる。そして、トルク補正部36は、導出された補正トルクTCをMG1動作点決定部32へ出力する。本実施形態においては、トルク補正部36は、停止制御の実行中及び終了後の双方において、導出した補正トルクTCをMG1動作点決定部32へ出力し、当該補正トルクTCを第一回転電機MG1に出力させる。これにより、トルク補正部36は、停止制御の実行中には、停止制御のために出力される停止制御トルクTSに加えて、補正トルクTCを第一回転電機MG1に出力させる。また、トルク補正部36は、停止制御の終了後には、補正トルクTCのみを第一回転電機MG1に出力させる。
As shown in the above (Formula 13), the correction torque TC is a torque in a direction opposite to the direction of the ring gear angular acceleration αr proportional to the vehicle acceleration α. Therefore, when the engine rotation direction ER is the positive direction and the vehicle is accelerating (when the vehicle acceleration α is positive), the
図11は、エンジン回転速度NEを低減させる制御を行った場合におけるエンジン回転速度NEの変化の軌跡と、それに対応する各時点において第一回転電機MG1が出力するMG1トルクT1(MG1トルク指令値)の変化の軌跡(以下「MG1トルク変化線」という。)の一例を示した図である。この図において、線L0は、車両加速度αがゼロの場合(α=0)のMG1トルク変化線、線L1は、車両加速度αが負の場合(α<0)のMG1トルク変化線、線Lb2は、車両加速度αが正の場合(α>0)のMG1トルク変化線をそれぞれ示している。MG1トルク変化線L1として示されるように、車両が減速中である場合(車両加速度αが負の場合)には、MG1トルクT1には正方向の補正トルクTCが加算される。また、MG1トルク変化線L2として示されるように、車両が加速中である場合(車両加速度αが正の場合)には、MG1トルクT1には負方向の補正トルクTCが加算される。図中において、線L0と線L1又は線L2との間隔が、補正トルクTCに相当する。 FIG. 11 shows the locus of changes in the engine rotational speed NE when control for reducing the engine rotational speed NE is performed, and the MG1 torque T1 (MG1 torque command value) output by the first rotating electrical machine MG1 at each corresponding time point. 5 is a diagram showing an example of a change locus (hereinafter referred to as “MG1 torque change line”). In this figure, the line L0 is the MG1 torque change line when the vehicle acceleration α is zero (α = 0), and the line L1 is the MG1 torque change line when the vehicle acceleration α is negative (α <0), the line Lb2. These show MG1 torque change lines when the vehicle acceleration α is positive (α> 0), respectively. As indicated by the MG1 torque change line L1, when the vehicle is decelerating (when the vehicle acceleration α is negative), a positive correction torque TC is added to the MG1 torque T1. Further, as indicated by the MG1 torque change line L2, when the vehicle is accelerating (when the vehicle acceleration α is positive), the negative correction torque TC is added to the MG1 torque T1. In the drawing, the interval between the line L0 and the line L1 or the line L2 corresponds to the correction torque TC.
図11に示すように、エンジン回転速度NEが制御終了値NC以上の状態では、停止制御が行われる。すなわち、停止制御部34により導出されたエンジン回転速度指令値に従ってエンジン回転速度NEを低減させる停止制御を行うための停止制御トルクTSに補正トルクTCが加算されたトルクが、MG1トルク指令値とされ、それに応じたMG1トルクT1が出力される。そして、エンジン回転速度NEが制御終了値NC未満となったときに停止制御が終了する。その後は、停止制御トルクTSがゼロに移行し、補正トルクTCのみがMG1トルク指令値とされ、それに応じたMG1トルクT1が出力される補正制御が行われる。この補正制御は、エンジン回転速度NEがゼロになったか否かに関わらず、所定の補正継続時間tfが経過するまで継続される。すなわち、トルク補正部36は、エンジン回転速度NEが制御終了値NC未満となったとき、すなわち停止制御が終了したときから所定の補正継続時間tfが経過したときに、補正トルクTCをゼロとする。これによりMG1トルク指令値もゼロとなり、補正制御が終了する。なお、補正継続時間tfは、例えば100〜500〔ms〕程度に設定される。
As shown in FIG. 11, stop control is performed when the engine speed NE is equal to or higher than the control end value NC. That is, the torque obtained by adding the correction torque TC to the stop control torque TS for performing stop control for reducing the engine speed NE in accordance with the engine speed command value derived by the
5.ハイブリッド駆動装置の制御方法
次に、本実施形態に係る車両制御装置1による車両用駆動装置2に対する制御方法について、フローチャートに基づいて説明する。図12は、本実施形態に係る車両制御装置1による、エンジンEの回転を停止させるための制御の全体の手順を示すフローチャートである。また、図13は、図12のステップ#05に係る停止制御トルク導出処理の手順を示すフローチャートであり、図14は、図12のステップ#06及び#13に係る補正トルク導出処理の手順を示すフローチャートである。これらの車両用駆動装置2に対する制御方法は、制御ユニット3における、主に停止制御部34、加速度取得部35、及びトルク補正部36を構成するハードウェア又はソフトウェア(プログラム)或いはその両方により実行される。上記の各機能部がプログラムにより構成される場合には、制御ユニット3が有する演算処理装置が、上記の各機能部を構成するプログラムを実行するコンピュータとして動作する。
5. Control Method for Hybrid Drive Device Next, a control method for the
エンジンEを停止させる際には、停止制御部34は、まず、エンジン停止指令があったか否かを判定する(ステップ#01)。エンジン停止指令は、エンジン動作点決定部31から出力される。そして、エンジン停止指令があった場合には(ステップ#01:Yes)、停止制御部34は、目標停止位置PTを設定する(ステップ#02)。次に、停止制御部34は、目標停止位置PTまでの残り回転量Rを導出する(ステップ#03)。上記のとおり、残り回転量Rは、目標停止位置PTを設定した当初は、停止制御が開始される制御開始位置PPからエンジンEが停止するまでの総回転量である当初残り回転量RSであり、その後は、各時点での現在位置から目標停止位置PTまでの回転量である。そして、停止制御部34は、ステップ#03で導出した残り回転量Rに基づいて、エンジン回転速度NEの変化率CRを導出する(ステップ#04)。
When stopping the engine E, the
次に、停止制御部34及びMG1動作点決定部32により、停止制御トルクTSを導出する処理を行う(ステップ#05)。このステップ#05の停止制御トルク導出処理の手順については、後に図13のフローチャートに基づいて詳細に説明する。また、加速度取得部35及びトルク補正部36により、補正トルクTCを導出する処理を行う(ステップ#06)。このステップ#06の補正トルク導出処理の手順については、後に図14のフローチャートに基づいて詳細に説明する。その後、MG1動作点決定部32は、停止制御トルクTSに補正トルクTCを加算したトルクをMG1トルク指令値として決定する(ステップ#07)。そして、制御ユニット3は、決定されたMG1トルク指令値を出力するように第一回転電機MG1を制御する停止制御を行う(ステップ#08)。
Next, processing for deriving the stop control torque TS is performed by the
次に、停止制御部34は、エンジン回転速度NEが所定の制御終了値NC未満となったか否かを判定する(ステップ#09)。エンジン回転速度NEが所定の制御終了値NC以上である場合には(ステップ#09:No)、停止制御部34は、変化率CRを更新する所定の制御周期tcが経過したか否かを判定する(ステップ#10)。この判定は、前回の変化率CRの決定(更新)からの経過時間に基づいて行う。制御周期tcが経過していない場合には(ステップ#10:No)、処理はステップ#05へ戻り、同じ変化率CRに基づいて、ステップ#05〜#08による第一回転電機MG1の制御(停止制御)が継続される。そして、制御周期tcが経過した場合には(ステップ#10:Yes)、処理はステップ#03へ戻る。これにより、新たにその時点での現在位置から目標停止位置PTまでの残り回転量Rを導出し、当該残り回転量Rに基づいて、新たな変化率CRを導出する。そして、新たな変化率CRに基づいて、ステップ#05〜#08による第一回転電機MG1の制御(停止制御)が行われる。
Next, the
その後、エンジン回転速度NEが所定の制御終了値NC未満となった場合には(ステップ#09:Yes)、停止制御部34は停止制御を終了し、MG1動作点決定部32は停止制御トルクTSをゼロとする(ステップ#11)。この時、トルク補正部36は、補正継続時間tfの計時を開始する(ステップ#12)。また、加速度取得部35及びトルク補正部36により、補正トルクTCを導出する処理を行う(ステップ#13)。このステップ#13の補正トルク導出処理は、ステップ#06と同じ内容であり、その手順については、後に図14のフローチャートに基づいて詳細に説明する。その後、MG1動作点決定部32は、補正トルクTCをMG1トルク指令値として決定する(ステップ#14)。そして、制御ユニット3は、決定されたMG1トルク指令値を出力するように第一回転電機MG1を制御する補正制御を行う(ステップ#15)。
Thereafter, when the engine speed NE becomes less than the predetermined control end value NC (step # 09: Yes), the
その後、トルク補正部36は、ステップ#12の計時開始から、補正継続時間tfが経過したか否かを判定する(ステップ#16)。補正継続時間tfが経過していない場合には(ステップ#16:No)、処理はステップ#13へ戻り、新たな補正トルクTCを導出する。そして、新たな補正トルクTCをMG1トルク指令値として第一回転電機MG1の制御(補正制御)が行われる。その後、補正継続時間tfが経過した場合には(ステップ#16:Yes)、トルク補正部36は補正トルクTCをゼロとし、MG1動作点決定部32はMG1トルク指令値をゼロとする(ステップ#17)。以上で、エンジンEの回転を停止させるための制御を終了する。
Thereafter, the
次に、上記ステップ#05に係る停止制御トルク導出処理の手順について説明する。停止制御トルクTSを導出するに際して、停止制御部34は、まず、エンジン回転速度NEを取得する(ステップ#21)。このエンジン回転速度NEは、入力軸回転速度センサSe3の検出値に基づいて取得される。次に、停止制御部34は、ステップ#21で取得されたエンジン回転速度NEと、上記ステップ#04で導出されたエンジン回転速度NEの変化率CRとに基づいて、エンジン回転速度指令値を導出する(ステップ#22)。次に、MG1動作点決定部32が、ステップ#22で導出されたエンジン回転速度指令値に従って、MG1回転速度指令値を導出する(ステップ#23)。このMG1回転速度指令値は、遊星歯車装置PGのギヤ比λとエンジン回転速度指令値とリングギヤ回転速度NRとに基づいて導出される。
Next, the procedure of the stop control torque derivation process according to
次に、MG1動作点決定部32は、現在のMG1回転速度N1を取得する(ステップ#24)。このMG1回転速度N1は、MG1回転速度センサSe1により検出される。そして、MG1動作点決定部32は、ステップ#23で導出したMG1回転速度指令値と、ステップ#24で取得したMG1回転速度N1との差に基づいて、停止制御トルクTSを導出する(ステップ#25)。上記のとおり、停止制御トルクTSは、上記ステップ#04で導出された変化率CRでエンジン回転速度NEを低減させるために第一回転電機MG1により出力することが必要とされるトルクであり、比例積分制御(PI制御)等のフィードバック制御により導出される。以上で、停止制御トルク導出処理を終了する。
Next, the MG1 operating
次に、上記ステップ#06及び#13に係る補正トルク導出処理の手順について説明する。補正トルクTCを導出するに際して、トルク補正部36は、まず、車両加速度αを取得する(ステップ#31)。次に、トルク補正部36は、ステップ#31で取得された車両加速度αに基づいて、エンジン角加速度αEがゼロであるとした場合の第一回転電機MG1の第一ロータRo1の角加速度である仮想MG1角加速度αv1を導出する(ステップ#32)。次に、トルク補正部36は、第一回転電機MG1の第一ロータRo1の慣性トルクであるMG1慣性トルクTg1を導出する(ステップ#33)。このMG1慣性トルクTg1は、ステップ#32で導出した仮想MG1角加速度αv1と第一回転電機MG1の第一ロータRo1の慣性モーメントJ1とに基づいて、上記(式12)により導出する。そして、トルク補正部36は、導出されたMG1慣性トルクTg1と同じ大きさで方向が反対のトルクを補正トルクTCとして導出する(ステップ#34)。以上で、補正トルク導出処理を終了する。
Next, the procedure of the correction torque deriving process according to
6.その他の実施形態
(1)上記の実施形態では、第一回転電機MG1が、MG1回転速度指令値と現在のMG1回転速度N1との差に基づく、回転速度フィードバック制御により制御される構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。従って、例えば、第一回転電機MG1が、MG1トルク指令値と現在のMG1トルクT1との差に基づく、トルクフィードバック制御により制御される構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。また、フィードバック制御の方式は、比例積分制御(PI制御)に限定されるものではなく、比例積分微分制御(PID制御)や比例制御(P制御)等を用いることも可能である。
6). Other Embodiments (1) In the above embodiment, the first rotating electrical machine MG1 is controlled by rotational speed feedback control based on the difference between the MG1 rotational speed command value and the current MG1 rotational speed N1. explained. However, the embodiment of the present invention is not limited to this. Accordingly, for example, the first rotating electrical machine MG1 may be configured to be controlled by torque feedback control based on the difference between the MG1 torque command value and the current MG1 torque T1. It is. The feedback control method is not limited to proportional-integral control (PI control), and proportional-integral-derivative control (PID control), proportional control (P control), or the like can be used.
(2)上記の実施形態では、エンジン回転速度NEが制御終了値NC未満となって停止制御が終了した後だけでなく、停止制御の実行中にも補正トルクTCを第一回転電機MG1に出力させる制御を行う場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。従って、例えば、エンジン回転速度NEが制御終了値NC未満となって停止制御が終了した後にのみ、補正トルクTCを第一回転電機MG1に出力させる制御を行う構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。この場合、第一回転電機MG1は、停止制御の実行中には停止制御トルクTSのみを出力し、停止制御が終了した後は補正トルクTCのみを出力するように制御されると好適である。 (2) In the above embodiment, the correction torque TC is output to the first rotating electrical machine MG1 not only after the engine speed NE is less than the control end value NC and the stop control is ended, but also during the stop control. The case where the control is performed has been described as an example. However, the embodiment of the present invention is not limited to this. Therefore, for example, a configuration in which the control for outputting the correction torque TC to the first rotating electrical machine MG1 is performed only after the engine rotation speed NE is less than the control end value NC and the stop control ends is also preferable. This is one of the embodiments. In this case, it is preferable that the first rotating electrical machine MG1 is controlled so as to output only the stop control torque TS during execution of the stop control and to output only the correction torque TC after the stop control ends.
(3)上記の実施形態では、エンジン回転速度NEが制御終了値NC未満となって停止制御が終了してから所定の補正継続時間tfが経過したときに補正トルクTCを第一回転電機MG1に出力させる制御を終了する場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。従って、例えば、入力軸回転速度センサSe3により検出されるエンジン回転速度NEに基づいて、エンジン回転速度NEがゼロとなりエンジンEの回転が停止してから所定の補正継続時間tfが経過したときに補正トルクTCを第一回転電機MG1に出力させる制御を終了する構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。また、補正継続時間tfを設定せず、エンジン回転速度NEが制御終了値NC未満である間、常に補正トルクTCを第一回転電機MG1に出力させる構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。或いは、エンジン回転速度NEに関係なく、常時補正トルクTCを第一回転電機MG1に出力させる構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。 (3) In the above embodiment, the correction torque TC is applied to the first rotating electrical machine MG1 when the predetermined correction continuation time tf elapses after the engine speed NE is less than the control end value NC and the stop control ends. The case where the output control is terminated has been described as an example. However, the embodiment of the present invention is not limited to this. Therefore, for example, based on the engine rotational speed NE detected by the input shaft rotational speed sensor Se3, the correction is made when a predetermined correction duration tf has elapsed after the engine rotational speed NE becomes zero and the engine E stops rotating. It is also a preferred embodiment of the present invention that the control for outputting the torque TC to the first rotating electrical machine MG1 is terminated. In addition, it is also preferable that the correction torque TC is always output to the first rotating electrical machine MG1 while the correction continuation time tf is not set and the engine rotational speed NE is less than the control end value NC. One of the forms. Alternatively, a configuration in which the correction torque TC is always output to the first rotating electrical machine MG1 regardless of the engine rotational speed NE is also a preferred embodiment of the present invention.
(4)上記の実施形態では、停止制御部34が、目標停止位置PTまでの残り回転量とエンジン回転速度NEとに基づいてエンジン回転速度NEの変化率CRを決定し、当該変化率CRでエンジン回転速度NEを低減させるように第一回転電機MG1を制御する構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、エンジン回転速度NEを低減するための停止制御の方法としては、エンジン回転速度NEを次第に低減することが可能な各種の制御方法を用いることができる。
(4) In the above embodiment, the
(5)上記の実施形態では、停止制御部34が、エンジン回転速度NEが所定の制御終了値NC未満となったときに停止制御を終了する構成である場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。従って、停止制御部34が、エンジン回転速度NEがゼロとなり、エンジンEが停止するまで停止制御を継続する構成において、トルク補正部36が、車両加速度αに応じて第一回転電機MG1の第一ロータRo1の慣性モーメントJ1により生じるMG1慣性トルクTg1を打ち消す補正トルクTCを導出し、当該補正トルクTCを第一回転電機MG1に出力させる構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。このような構成であれば、車両加速度に応じて加速方向又は減速方向に大きいトルクがエンジンに作用した場合にも、そのような車両加速度の影響による相互慣性トルクがエンジンに作用することを抑制できる。従って、エンジンに作用する相互慣性トルクの影響によって、停止制御中における第一回転電機MG1による回転速度制御が追従できなくなり、エンジンの停止位置が目標停止位置から外れることを抑制することができる。よって、車両加速度に関係なく、エンジンを所定の停止目標位置に高い精度で停止させることができる。
(5) In the above embodiment, the case where the
(6)上記の実施形態では、車両用駆動装置2が、差動歯車装置として、サンギヤs、キャリヤca、及びリングギヤrの3つの回転要素を有するシングルピニオン型の遊星歯車機構PGを有する場合を例として説明した。しかし、本発明に係る差動歯車装置の構成はこれに限定されるものではない。したがって、例えば、差動歯車装置が、ダブルピニオン型の遊星歯車機構や互いに噛み合う複数の傘歯車を用いた差動歯車機構等のように、他の差動歯車機構を有して構成されていても好適である。また、差動歯車装置は、3つの回転要素を有するものに限定されるものではなく、4つ以上の回転要素を有する構成としても好適である。この場合においても、4つ以上の回転要素の中から選択される3つの回転要素に関して、互いに他の回転要素を介することなく、第一回転要素に第一回転電機MG1が駆動連結され、第二回転要素に入力部材Iが駆動連結され、第三回転要素に出力部材Oが駆動連結された構成とすると好適である。なお、4つ以上の回転要素を有する差動歯車装置としては、例えば、2組以上の遊星歯車機構の一部の回転要素間を互いに連結した構成等を用いることができる。
(6) In the above embodiment, the
(7)上記の実施形態では第一回転電機MG1の他に第二回転電機MG2を備える場合を例として説明したが、本発明に係る差動歯車装置の構成はこれに限定されるものではない。したがって、第二回転電機MG2を備えず、一つの回転電機のみを備える構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。 (7) In the above embodiment, the case where the second rotating electrical machine MG2 is provided in addition to the first rotating electrical machine MG1 has been described as an example, but the configuration of the differential gear device according to the present invention is not limited to this. . Therefore, it is also a preferred embodiment of the present invention that the second rotary electric machine MG2 is not provided, and only one rotary electric machine is provided.
本発明は、エンジンに駆動連結される入力部材と、車輪に駆動連結される出力部材と、回転電機と、少なくとも3つの回転要素を有する差動歯車装置と、を備え、前記入力部材、前記出力部材、及び前記回転電機がそれぞれ前記差動歯車装置の異なる回転要素に駆動連結された車両用駆動装置に対する制御を行う車両制御装置等に好適に利用可能である。 The present invention comprises an input member that is drivingly connected to an engine, an output member that is drivingly connected to a wheel, a rotating electrical machine, and a differential gear device having at least three rotating elements, the input member, the output The member and the rotating electrical machine can be suitably used for a vehicle control device that controls a vehicle driving device that is drivingly connected to different rotating elements of the differential gear device.
1:車両制御装置
2:車両用駆動装置
3:制御ユニット
5:駆動伝達機構
34:停止制御部(停止制御手段)
35:加速度取得部(加速度取得手段)
36:トルク補正部(補正手段)
E:エンジン
I:入力部材
W:車輪
O:出力部材
MG1:第一回転電機(回転電機)
MG2:第二回転電機
PG:遊星歯車装置(差動歯車装置)
s:サンギヤ(第一回転要素)
ca:キャリヤ(第二回転要素)
r:リングギヤ(第三回転要素)
NE:エンジン回転速度
α:車両加速度
α1:MG1角加速度(回転電機のロータの角加速度)
J1:第一回転電機の慣性モーメント
Tg1:MG1慣性トルク
TC:補正トルク
TS:停止制御トルク
αv1:仮想MG1角加速度(仮想角加速度)
ER:エンジン回転方向
PT:目標停止位置
R:残り回転量
NC:制御終了値
CR:変化率
tc:制御周期
tf:補正継続時間
1: Vehicle control device 2: Vehicle drive device 3: Control unit 5: Drive transmission mechanism 34: Stop control unit (stop control means)
35: Acceleration acquisition unit (acceleration acquisition means)
36: Torque correction unit (correction means)
E: Engine I: Input member W: Wheel O: Output member MG1: First rotating electrical machine (rotating electrical machine)
MG2: Second rotating electrical machine PG: Planetary gear device (differential gear device)
s: Sun gear (first rotating element)
ca: carrier (second rotating element)
r: Ring gear (third rotating element)
NE: Engine rotational speed α: Vehicle acceleration α1: MG1 angular acceleration (angular acceleration of the rotor of the rotating electrical machine)
J1: Moment of inertia Tg1: MG1 inertia torque TC: Correction torque TS: Stop control torque αv1: Virtual MG1 angular acceleration (virtual angular acceleration)
ER: engine rotation direction PT: target stop position R: remaining rotation amount NC: control end value CR: rate of change tc: control cycle tf: correction duration
Claims (8)
前記エンジンの回転を停止させるために、エンジン回転方向に目標停止位置を設定し、当該目標停止位置へ向かって次第に前記エンジンの回転速度を低減させるように、前記回転電機を制御する停止制御を行う停止制御手段と、
車両の加速度を表す車両加速度を取得する加速度取得手段と、
前記車両加速度に応じて前記回転電機のロータの慣性モーメントにより生じる慣性トルクを打ち消す補正トルクを導出し、少なくとも前記停止制御が終了した後に、前記補正トルクを前記回転電機に出力させる補正手段と、
を備える車両制御装置。 An input member that is drivingly connected to the engine, an output member that is drivingly connected to the wheel, a rotating electrical machine, and a differential gear device having at least three rotating elements, the input member, the output member, and the A vehicle control device that controls a vehicle drive device in which a rotating electrical machine is drivably coupled to different rotation elements of the differential gear device,
In order to stop the rotation of the engine, a target stop position is set in the engine rotation direction, and stop control is performed to control the rotating electrical machine so as to gradually reduce the rotation speed of the engine toward the target stop position. Stop control means;
Acceleration acquisition means for acquiring vehicle acceleration representing vehicle acceleration;
Correction means for deriving an inertia torque generated by an inertia moment of a rotor of the rotating electrical machine according to the vehicle acceleration, and outputting the correction torque to the rotating electrical machine at least after the stop control is completed;
A vehicle control device comprising:
前記補正手段は、前記車両加速度に基づいて、車両が加速中である場合には負方向の前記補正トルクを前記回転電機に出力させ、車両が減速中である場合には正方向の前記補正トルクを前記回転電機に出力させる請求項1に記載の車両制御装置。 In the case where the rotational direction of the engine is a positive direction,
Based on the vehicle acceleration, the correction means outputs the correction torque in the negative direction to the rotating electrical machine when the vehicle is accelerating, and the correction torque in the positive direction when the vehicle is decelerating. The vehicle control device according to claim 1, wherein the rotating electric machine is output.
前記第二回転電機が、前記第一回転要素及び前記第二回転要素を介することなく、前記第三回転要素に駆動連結されている請求項7に記載の車両制御装置。 The rotary electric machine is a first rotary electric machine, and a second rotary electric machine is provided in addition to the first rotary electric machine,
The vehicle control device according to claim 7, wherein the second rotating electrical machine is drivingly connected to the third rotating element without passing through the first rotating element and the second rotating element.
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