JP2020111174A - Control device of power train - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、パワートレーンの制御装置に関し、より詳細には、内燃機関と電動機とを動力源として備えるハイブリッド車両用パワートレーンの制御装置に関する。 The present invention relates to a power train control device, and more particularly to a power train control device for a hybrid vehicle including an internal combustion engine and an electric motor as power sources.
例えば、特許文献1には、動力源として内燃機関と第1及び第2モータジェネレータと動力分割機構とを備えるハイブリッド車両が開示されている。この動力分割機構は、内燃機関の回転軸と第1モータジェネレータの回転軸と第2モータジェネレータの回転軸とにそれぞれ連結される3つの回転要素を有する。また、内燃機関は、吸気バルブの開弁期間を維持しつつ開閉タイミングを変更可能な可変動弁機構を備えている。
For example,
そのうえで、上記ハイブリッド車両では、内燃機関の運転停止を伴う車両減速時に第2モータジェネレータとともに第1モータジェネレータを使用して回生制動によるエネルギの回収量を増やすために、可変動弁機構が制御される。具体的には、筒内で圧縮される空気の量を増加させることによって圧縮行程時のエンジン反力を増大させるために、吸気バルブの開閉タイミングが進角される。 In addition, in the hybrid vehicle, the variable valve mechanism is controlled in order to increase the amount of energy recovered by regenerative braking by using the first motor generator together with the second motor generator when the vehicle is decelerated with the operation of the internal combustion engine stopped. .. Specifically, the opening/closing timing of the intake valve is advanced to increase the engine reaction force during the compression stroke by increasing the amount of air compressed in the cylinder.
特許文献1に記載の手法では、車両の運転状況によっては、車両減速時に第2モータジェネレータとともに第1モータジェネレータを使用して回生制動によるエネルギの回収量を増やすために必要な内燃機関の反力が不足する場合があると考えられる。
According to the method described in
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、車両減速時に第2モータジェネレータとともに第1モータジェネレータに回生トルクを発揮させる場合、及び、車両加速時に第2モータジェネレータとともに第1モータジェネレータに駆動トルクを発揮させる場合の少なくとも一方において、内燃機関の反力を適切に発生させられるパワートレーンの制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the problems as described above, and in the case of causing the first motor generator to generate regenerative torque together with the second motor generator during vehicle deceleration, and the first motor generator together with the second motor generator during vehicle acceleration. An object of the present invention is to provide a power train control device that can appropriately generate a reaction force of an internal combustion engine in at least one of a case where a motor generator exerts a driving torque.
本発明に係るパワートレーンの制御装置は、内燃機関と、第1モータジェネレータと、第2モータジェネレータと、動力分割機構とを備える。前記動力分割機構は、前記内燃機関の回転軸と、前記第1モータジェネレータの回転軸と、前記第2モータジェネレータの回転軸とにそれぞれ連結される3つの回転要素を有し、前記第2モータジェネレータの前記回転軸と連結される前記回転要素が車両の駆動輪と連結される。
前記制御装置は、前記内燃機関の運転停止を伴う車両減速時に、前記第2モータジェネレータとともに前記第1モータジェネレータに回生トルクを発揮させる両回生制御、及び、前記内燃機関の運転停止を伴う車両加速時に、前記第2モータジェネレータとともに前記第1モータジェネレータに駆動トルクを発揮させる両駆動制御のうちの少なくとも一方を実行する。
前記制御装置は、前記両回生制御を行う場合には、前記第2モータジェネレータとともに前記第1モータジェネレータに回生トルクを発揮させるために必要な前記内燃機関の回生時反力を算出し、前記回生時反力を満たす回生時ピストン停止位置を算出し、前記回生時ピストン停止位置になるように、前記内燃機関のピストン停止位置を制御する減速用ピストン位置補正処理を実行する。
前記制御装置は、前記両駆動制御を行う場合には、前記第2モータジェネレータとともに前記第1モータジェネレータに駆動トルクを発揮させるために必要な前記内燃機関の駆動時反力を算出し、前記駆動時反力を満たす駆動時ピストン停止位置を算出し、前記駆動時ピストン停止位置になるように、前記内燃機関のピストン停止位置を制御する加速用ピストン位置補正処理を実行する。
A control device for a power train according to the present invention includes an internal combustion engine, a first motor generator, a second motor generator, and a power split mechanism. The power split mechanism has three rotary elements that are respectively coupled to the rotary shaft of the internal combustion engine, the rotary shaft of the first motor generator, and the rotary shaft of the second motor generator. The rotating element connected to the rotating shaft of the generator is connected to driving wheels of the vehicle.
The control device includes a regenerative control that causes the first motor generator together with the second motor generator to generate a regenerative torque when the vehicle is decelerated due to the operation stop of the internal combustion engine, and a vehicle acceleration accompanied by the operation stop of the internal combustion engine. At least one of both drive controls that causes the first motor generator to generate a drive torque together with the second motor generator is executed.
When performing the regenerative control, the control device calculates a regenerative reaction force of the internal combustion engine required to cause the first motor generator together with the second motor generator to exert a regenerative torque, and regenerates the regenerative power. A regeneration piston stop position that satisfies the time reaction force is calculated, and deceleration piston position correction processing is executed to control the piston stop position of the internal combustion engine so that the regeneration piston stop position is reached.
When performing the both drive control, the control device calculates a driving reaction force of the internal combustion engine required to cause the first motor generator together with the second motor generator to generate a driving torque, and drives the driving. A driving piston stop position that satisfies the time reaction force is calculated, and acceleration piston position correction processing is executed to control the piston stop position of the internal combustion engine so that the driving piston stop position is reached.
本発明に係る車両減速時の両回生制御によれば、第2モータジェネレータとともに第1モータジェネレータに回生トルクを発揮させるために必要な内燃機関の回生時反力が算出され、かつ、当該回生時反力を発生可能な回生時ピストン停止位置に向けてピストン停止位置が制御される。これにより、必要とされる回生時反力を適切に確保できるようになる。同様に、本発明に係る車両加速時の両駆動制御によっても、第2モータジェネレータとともに第1モータジェネレータに駆動トルクを発揮させるために必要な内燃機関の駆動時反力が算出され、かつ、当該駆動時反力を発生可能な駆動時ピストン停止位置に向けてピストン停止位置が制御される。これにより、必要とされる駆動時反力を適切に確保できるようになる。 According to the regenerative control during vehicle deceleration according to the present invention, the regenerative reaction force of the internal combustion engine required to cause the first motor generator together with the second motor generator to generate regenerative torque is calculated, and The piston stop position is controlled toward the piston stop position during regeneration that can generate a reaction force. This makes it possible to properly secure the required regenerative reaction force. Similarly, the both-drive control during vehicle acceleration according to the present invention also calculates the driving reaction force of the internal combustion engine necessary for causing the first motor generator to exert the driving torque together with the second motor generator, and The piston stop position is controlled toward the drive piston stop position capable of generating the drive reaction force. This makes it possible to properly secure the required reaction force during driving.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。ただし、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略又は簡略する。以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. However, common elements in each drawing are denoted by the same reference numerals, and overlapping description will be omitted or simplified. In the following embodiments, when the number of each element, the number, the quantity, the range, or the like is referred to, the number referred to unless otherwise specified or the principle is clearly specified. However, the present invention is not limited to this. Further, the structures, steps, and the like described in the following embodiments are not necessarily essential to the present invention, unless otherwise specified or clearly specified in principle.
1.車両のシステム構成例
図1は、本発明の実施の形態に係るパワートレーン10の制御装置28が適用される車両1のシステム構成例を説明するための図である。図1に示すパワートレーン10は、車両1に搭載されている。より詳細には、車両1は、その動力源として、内燃機関12、第1モータジェネレータ14(MG1)及び第2モータジェネレータ16(MG2)を備えるハイブリッド車両である。車両1は、さらに、動力分割機構18と、減速機構20と、駆動輪22と、バッテリ24と、PCU(Power Control Unit)26と、制御装置28とを備えている。
1. System Configuration Example of Vehicle FIG. 1 is a diagram for explaining a system configuration example of a
内燃機関12は、一例として直列4気筒エンジンであり、ピストン・クランク機構30(後述の図6、8参照)を有している。また、内燃機関12は、クランク角を検出するクランク角センサ32を備えている。MG1及びMG2は、例えば、三相交流同期電動発電機であり、MG1は、主として発電機として用いられ、MG2は、主として電動機として用いられる。
The
動力分割機構18は、内燃機関12から出力されるトルク(エンジントルク)を、MG1と駆動輪22とに分割可能に構成されている。動力分割機構18は、例えば遊星歯車機構によって構成される。より詳細には、遊星歯車機構のサンギヤには、MG1の回転軸34が連結され、キャリアには、内燃機関12の回転軸(クランク軸36)が連結され、リングギヤには、MG2の回転軸38が連結されている。エンジントルクは、減速機構20を介して駆動輪22に伝達される。また、MG2から出力されるトルク(MG2トルク)も、減速機構20を介して駆動輪22に伝達される。このように、パワートレーン10は、エンジントルク及びMG2トルクを利用して車両1を駆動することができる。
The
MG1は、動力分割機構18を介して内燃機関12から供給されたエンジントルクにより電力を回生発電可能である。PCU26は、MG1及びMG2を駆動するためのインバータを含む電力変換装置である。MG1によって生成された電力は、PCU26によって電圧変換され、バッテリ24に一時的に蓄えられたり、MG2に直接供給されたりする。MG2は、バッテリ24に蓄えられた電力を用いたり、MG1によって生成された電力を直接的に用いたりすることによって、MG2トルクを発生させる。また、MG2は、車両減速時には発電機として機能し、車両運動エネルギを回収して電力に変換する。回生制動を利用して生成された電力は、バッテリ24に蓄えられる。
MG1 can regenerate electric power with the engine torque supplied from
制御装置28は、パワートレーン10(内燃機関12、MG1及びMG2)を制御する。制御装置28は、プロセッサとメモリとを有する電子制御ユニット(ECU)である。メモリは、パワートレーン10を制御するためのプログラムを記憶している。プロセッサは、メモリからプログラムを読み出して実行する。制御装置28は、パワートレーン10を制御するための各種センサ(クランク角センサ32など)からセンサ信号を取り込む。また、プロセッサは、取り込まれたセンサ信号を用いて各種プログラムを実行し、パワートレーン10の各種アクチュエータ(内燃機関12(例えば、スロットル弁、燃料噴射弁及び点火装置)、MG1及びMG2など)を操作するための操作信号を出力する。
The
2.パワートレーンの制御(車両減速時及び車両加速時の制御)
車両1には、MG2を利用した回生制動による制動力を超える制動力が要求される場合がある。このような場合には、不足する制動力を油圧ブレーキによって発生させることが考えられる。しかしながら、油圧ブレーキによれば、車両の運動エネルギはブレーキ装置において発生する熱として失われてしまう。そこで、MG2に加えてMG1を回生制動のために使用することによって回生制動によるエネルギの回収量を増やすことが考えられる。エネルギの回収量を増やすことができれば、内燃機関12の燃費向上に繋がる。また、内燃機関12を停止してMG2によって車両1を駆動しているEVモード走行時に車両1に対して高い加速度が要求された場合には、MG2に加えてMG1を車両1の駆動のために用いることができれば、車両1の加速性能を向上させることができる。
2. Powertrain control (control during vehicle deceleration and vehicle acceleration)
The
ここで、本実施形態のパワートレーン10が備える動力分割機構18は、内燃機関及びMG1及びMG2のそれぞれの回転軸に連結される3つの回転要素を有し、かつ、MG2の回転軸に連結される回転要素が駆動輪と連結される方式の動力分割機構の一例である。この方式の動力分割機構が用いられている場合においてMG2とともにMG1に回生トルク又は駆動トルクを適切に発揮させるためには、内燃機関12が自身を停止状態に保つために必要な反力を確実に発揮することが望まれる。
Here, the
本実施形態では、エンジン運転停止を伴う車両減速時には、MG2とともにMG1に回生トルクを発揮させる両回生制御が実行される。また、エンジン運転停止を伴う車両加速時には、MG2とともにMG1に駆動トルクを発揮させる両駆動制御が実行される。そのうえで、上記の課題に鑑み、両回生制御及び両駆動制御は、次のようなピストン位置補正処理を伴って実行される。 In the present embodiment, when the vehicle is decelerated with the engine stopped, the regenerative control that causes MG1 and MG1 to exert regenerative torque is executed. Further, when the vehicle is accelerated with the engine operation stopped, both drive controls that cause MG1 and MG1 to exert a drive torque are executed. Then, in view of the above-mentioned problems, the dual regeneration control and the dual drive control are executed with the following piston position correction processing.
具体的には、制御装置28は、両回生制御を行う場合には、次のような減速用ピストン位置補正処理を実行する。すなわち、MG2とともにMG1に回生トルクを発揮させるために必要な内燃機関12の回生時反力が算出される。そして、この回生時反力を満たす回生時ピストン停止位置(エンジン停止中のクランク角)が算出される。そのうえで、回生時ピストン停止位置になるように、内燃機関12のピストン停止位置が制御される。
Specifically, the
EV走行モードにおける車両減速時にMG2とともにMG1を利用して回生制動を行うことを、以下、適宜「減速両回生」と略する。ここで、図2、3を参照して、減速用ピストン位置補正処理の前提として、減速両回生の実行時のMG1トルクの制御について説明する。図2は、減速両回生の例(すなわち、MG1及びMG2の双方が回生トルクを分担する例)を示し、図3は、図2との比較のために、MG2のみが回生トルクを発生させ、かつ、MG1トルクがゼロである例を示している。図2、3の縦軸は、MG1又はMG2の回生トルク(負トルク)であり、横軸は、MG1又はMG2の回転数である。また、図2、3中の各図には、MG1又はMG2の損失等高線が表されている。MG1及びMG2の損失は、トルクが高いほど大きくなり、また、回転数が高いほど大きくなる。なお、図2に示す例と図3に示す例は、最終的に車軸(駆動輪22)に作用するトルク及び回転数としては同じとなる例に相当する。 Performing regenerative braking by using MG1 together with MG2 during deceleration of the vehicle in the EV traveling mode will be appropriately abbreviated as “deceleration both regeneration” hereinafter. Here, with reference to FIGS. 2 and 3, as a premise of the deceleration piston position correction processing, the control of the MG1 torque during execution of deceleration both regeneration will be described. FIG. 2 shows an example of decelerating regenerative regeneration (that is, an example in which both MG1 and MG2 share regenerative torque), and FIG. 3 shows that only MG2 generates regenerative torque for comparison with FIG. In addition, an example in which the MG1 torque is zero is shown. 2 and 3, the vertical axis represents the regenerative torque (negative torque) of MG1 or MG2, and the horizontal axis represents the rotational speed of MG1 or MG2. 2 and 3, the loss contour lines of MG1 or MG2 are shown. The loss of MG1 and MG2 increases as the torque increases, and also increases as the rotation speed increases. The example shown in FIG. 2 and the example shown in FIG. 3 correspond to an example in which the torque finally applied to the axle (driving wheel 22) and the rotational speed are the same.
図2中のMG1限界トルクとは、減速両回生を実施した際にエンジン停止状態を保持できるMG1トルクの限界値に相当する。図2中のプロット点の例のように、MG1限界トルク以下のMG1トルク範囲にシステム効率が高い(すなわち、MG1の損失が低い)MG1トルク値がある場合には、減速両回生は、当該MG1トルク値を保持できるエンジン停止状態を維持しつつ行われる。一方、MG1限界トルク以下のMG1トルク範囲にシステム効率が高いMG1トルク値がない場合には、減速両回生は、MG1限界トルクを保持できるエンジン停止状態を維持しつつ行われる。 The MG1 limit torque in FIG. 2 corresponds to the limit value of the MG1 torque that can hold the engine stopped state when the deceleration both regeneration is performed. When the system efficiency is high (that is, the loss of MG1 is low) in the MG1 torque range that is equal to or lower than the MG1 limit torque as in the example of the plot points in FIG. It is performed while maintaining the engine stopped state in which the torque value can be held. On the other hand, when there is no MG1 torque value having a high system efficiency in the MG1 torque range equal to or lower than the MG1 limit torque, both deceleration regeneration is performed while maintaining the engine stopped state capable of holding the MG1 limit torque.
制御装置28は、両駆動制御を行う場合には、次のような加速用ピストン位置補正処理を実行する。すなわち、MG2とともにMG1に駆動トルクを発揮させるために必要な内燃機関12の駆動時反力が算出される。そして、この駆動時反力を満たす駆動時ピストン停止位置が算出される。そのうえで、駆動時ピストン停止位置になるように、ピストン停止位置が制御される。
The
EV走行モードにおける車両加速時にMG2とともにMG1を利用して車両1を駆動することを、以下、適宜「加速両駆動」と略する。ここでは図示を省略するが、加速用ピストン位置補正処理の前提としての加速両駆動の実行時のMG1トルクの制御の考え方は、図2、3を参照して説明した減速両回生時のそれと同様である。すなわち、エンジン停止状態を保持できるMG1限界トルク(この場合には、正の駆動トルク)以下のMG1トルク範囲内でシステム効率が最大となるMG1トルク値を用いて、MG1による駆動が行われる。これにより、加速両駆動による燃費改善も図れる。また、EV走行モード時の車両の限界加速力は、通常はMG2による駆動力によって決まる。しかしながら、本実施形態の加速用ピストン位置補正処理を伴う加速両駆動を利用することで、MG2のみを駆動に利用する例と比べて、システム効率の悪化(MG1及びMG2の合計で見た場合の損失の増加)を抑制しつつ車両1の動力性能を改善することが可能となる。
Driving the
図4は、本発明の実施の形態において制御装置28により実行される処理に関するルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンの処理は、車両1のシステム起動中に繰り返し実行される。
FIG. 4 is a flowchart showing a routine relating to processing executed by
図4に示すルーチンでは、制御装置28は、まず、ステップS101において、EVモード走行判定を実行する。具体的には、車両1が現在EVモード走行(内燃機関12を停止してMG2によって車両1を駆動するモード)中であるか否かが判定される。その結果、EVモード走行中でない場合には、今回の処理サイクルが終了される。
In the routine shown in FIG. 4, the
一方、EVモード走行中である場合には、処理は、ステップS102に進む。ステップS102では、制御装置28は、減速両回生判定を実行する。具体的には、ステップS102では、車両1の減速要求があり、かつ、減速両回生による効果が認められる状況であるか否かが判定される。例えば、MG2のみを利用した回生制動による制動力を超える制動力が要求された場合には、減速両回生判定が肯定される。この場合、処理はステップS103に進む。
On the other hand, if the vehicle is traveling in the EV mode, the process proceeds to step S102. In step S102, the
ステップS103では、制御装置28は、減速用ピストン位置補正処理を実行する。図5は、減速両回生の実施時にクランク軸36に作用する力を説明するための図である。図5では、内燃機関12のクランク軸36(換言すると、動力分割機構18のキャリア)に作用する力の向きは、紙面右方向を順方向(内燃機関12の正転方向と同じ)とし、紙面左方向をその逆方向(内燃機関12の逆転方向と同じ)とする。このことは、後述の図7についても同様である。
In step S103, the
図1を参照して説明した構成を有する動力分割機構18の例では、減速両回生が行われた場合(すなわち、MG1及びMG2が回生トルクを発生させた場合)、停止状態にあるクランク軸36には、MG1からの力が順方向に作用する。一方、当該順方向の逆方向には、静止摩擦力(エンジンフリクションτf)とともに、トルク反力τc及びτeが作用する。これらのトルク反力τc及びτeは、筒内圧Pc及びPeに起因する力である。なお、添え字の「c」及び「e」は、それぞれ圧縮行程及び膨張行程の値であることを示している。
In the example of the
本実施形態の減速用ピストン位置補正処理は、図5に示すトルク反力τc及びτeを増加させることにより、減速両回生の実施のためにMG1の回生トルクを付与した際の同図中の合力のバランスを適切に確保するというものである。その結果、エンジン停止状態を適切に維持できるようになる。 In the deceleration piston position correction processing of the present embodiment, the torque reaction forces τ c and τ e shown in FIG. 5 are increased to increase the regenerative torque of the MG1 in order to implement both deceleration regeneration. It is to properly secure the balance of the resultant force of. As a result, the engine stopped state can be appropriately maintained.
図6は、減速両回生の実施時のトルク反力τcの算出手法の一例を説明するための図である。内燃機関12のピストン・クランク機構30は、図6に示すように、クランク軸36とともに、ピストン40及びコンロッド42を備える。減速両回生の実施時にピストン40が圧縮行程で停止している気筒(圧縮行程停止気筒)からのトルク反力であるトルク反力τcは、以下の(1)式のように表すことができる。このようなトルク反力τcは、図6に示す順方向にクランク軸36を回転させようとするMG1からの力に抗するように作用する。
FIG. 6 is a diagram for explaining an example of a method of calculating the torque reaction force τ c when the deceleration and regeneration are performed. As shown in FIG. 6, the piston/crank
上記(1)式において、Aはシリンダの断面積であり、rはクランクの回転半径(クランクアームの長さ)であり、Pcは圧縮行程停止気筒の筒内圧(エンジン停止中の筒内圧)であり、αは圧縮上死点位置を基準としたクランク角(クランクアームの傾き角)であり、lはコンロッド42の長さである。(1)式中の筒内圧Pcは、例えば(2)式に示す断熱サイクルの式を利用して算出できる。(2)式中の筒内圧Picv及び筒内容積Vicvは、吸気弁の閉じ時期の値であり、筒内圧Picvは、例えば吸気圧センサ(図示省略)により検出される吸気圧に応じた値として取得でき、筒内容積Vicvは既知の値である。また、圧縮行程停止気筒の筒内容積Vc(エンジン停止中の筒内容積)は、例えば(3)式を利用して算出できる。(3)式中のVfは、既知の燃焼室容積(上死点での隙間容積)である。なお、筒内圧Pcは、筒内圧センサを備える例では筒内圧センサを用いて取得されてもよい。
In the above formula (1), A is the cross-sectional area of the cylinder, r is the turning radius of the crank (length of the crank arm), and P c is the in-cylinder pressure of the compression stroke stopped cylinder (in-cylinder pressure when the engine is stopped). Is the crank angle (the tilt angle of the crank arm) with reference to the compression top dead center position, and l is the length of the connecting
また、圧縮行程停止気筒とともにピストン40が膨張行程で停止しており、かつ、吸排気弁が閉じている気筒(膨張行程停止気筒)が存在する気筒構成を有する内燃機関(例えば、内燃機関12と同じ直列4気筒エンジン)では、トルク反力τeは、トルク反力τcと同様に、以下の(4)式のように表すことができる。このようなトルク反力τeも、トルク反力τcと同様に、図6に示す順方向にクランク軸36を回転させようとするMG1からの力に抗するように作用する。
Further, an internal combustion engine (for example, the
上記(4)式において、Peは膨張行程停止気筒の筒内圧(エンジン停止中の筒内圧)である。(5)式において、Veは膨張行程停止気筒の筒内容積(エンジン停止中の筒内容積)である。また、(4)式中のクランク角(クランクアームの傾き角)βは、圧縮行程停止気筒のクランク角αに対し、(6)式に示すような関係がある。(6)式中のXは気筒数である。なお、筒内圧Peは、筒内圧センサを備える例では筒内圧センサを用いて取得されてもよい。 In the above formula (4), P e is the cylinder pressure in the expansion stroke stopped cylinder (cylinder pressure when the engine is stopped). In the equation (5), Ve is the in-cylinder volume of the expansion stroke stopped cylinder (in-cylinder volume when the engine is stopped). Further, the crank angle (inclination angle of the crank arm) β in the equation (4) has a relationship as shown in the equation (6) with respect to the crank angle α of the cylinder in which the compression stroke is stopped. X in the equation (6) is the number of cylinders. The in-cylinder pressure P e may be acquired using the in-cylinder pressure sensor in an example including the in-cylinder pressure sensor.
ステップS103では、まず、制御装置28は、減速両回生の実施時に内燃機関12(クランク軸36)に作用する順方向の力(すなわち、MG1からの力)を算出する。この順方向の力は、例えば図2を参照して既述した手法に従って算出できる。
In step S103, first, the
そのうえで、制御装置28は、静止摩擦力(エンジンフリクションτf)とトルク反力τc、τeとの和を上記の「順方向の力」と釣り合わせるために必要なトルク反力(τcとτeとの和)が算出される。このトルク反力(τc+τe)は、本発明に係る「回生時反力」に相当する。次いで、制御装置28は、このトルク反力(τc+τe)を満たすクランク角αの値を算出する。このクランク角αの値(ピストン停止位置)は、本発明に係る「回生時ピストン停止位置」に相当する。
Then, the
制御装置28は、現在のエンジン停止中のクランク角(ピストン停止位置)が上記の回生時ピストン停止位置になるように、MG1及びMG2を利用してクランク軸36を回転駆動する(すなわち、ピストン停止位置を制御する)。
The
一方、ステップS102において減速両回生判定が否定される場合には、処理はステップS104に進む。ステップS104では、制御装置28は、加速両駆動判定を実行する。ステップS104では、車両1の加速要求があり、かつ、加速両駆動による効果が認められる状況であるか否かが判定される。具体的には、例えば、ドライバーからの加速要求度が所定レベルよりも高い場合には、加速両駆動判定が肯定される。この場合、処理はステップS105に進む。一方、加速両駆動判定が否定される場合には、今回の処理サイクルが終了される。
On the other hand, if the deceleration/bi-regenerative determination is denied in step S102, the process proceeds to step S104. In step S104, the
ステップS105では、制御装置28は、加速用ピストン位置補正処理を実行する。図7は、加速両駆動の実施時にクランク軸36に作用する力を説明するための図である。図1を参照して説明した構成を有する動力分割機構18の例では、加速両駆動が行われた場合(すなわち、MG1及びMG2が駆動トルクを発生させた場合)、停止状態にあるクランク軸36には、MG1からの力が逆方向に作用する。一方、当該逆方向の逆となる順方向には、静止摩擦力(エンジンフリクションτf)とともに、トルク反力τc及びτeが作用する。
In step S105, the
本実施形態の加速用ピストン位置補正処理は、図7に示すトルク反力τc及びτeを増加させることにより、加速両駆動の実施のためにMG1の駆動トルクを付与した際の同図中の合力のバランスを適切に確保するというものである。その結果、エンジン停止状態を適切に維持できるようになる。 In the acceleration piston position correction process of the present embodiment, the torque reaction forces τ c and τ e shown in FIG. 7 are increased to increase the drive torque of the MG1 in order to perform both acceleration drives. It is to properly secure the balance of the resultant force of. As a result, the engine stopped state can be appropriately maintained.
図8は、加速両駆動の実施時のトルク反力τeの算出手法の一例を説明するための図である。加速両駆動の実施時にピストン40が膨張行程で停止している気筒(膨張行程停止気筒)からのトルク反力であるトルク反力τeは、ここでは数式の記載は省略するが、クランク角βに代えて図8に示すクランク角α’が用いられる点を除き、(4)式と同様に表すことができる。このようなトルク反力τeは、図8に示す逆方向にクランク軸36を回転させようとするMG1からの力に抗するように作用する。また、加速両駆動の例においても、圧縮行程停止気筒のトルク反力τcを、(1)式と同様に表すことができる。このようなトルク反力τcも、トルク反力τeと同様に、図8に示す逆方向にクランク軸36を回転させようとするMG1からの力に抗するように作用する。
FIG. 8 is a diagram for explaining an example of a method of calculating the torque reaction force τ e when performing both acceleration drives. Although the torque reaction force τ e , which is the torque reaction force from the cylinder in which the
ステップS105では、まず、制御装置28は、加速両駆動の実施時に内燃機関12(クランク軸36)に作用する逆方向の力(すなわち、MG1からの力)を算出する。この逆方向の力は、例えば既述した手法に従って算出できる。
In step S105, first, the
そのうえで、制御装置28は、静止摩擦力(エンジンフリクションτf)とトルク反力τc、τeとの和を上記の「逆方向の力」と釣り合わせるために必要なトルク反力(τcとτeとの和)が算出される。このトルク反力(τc+τe)は、本発明に係る「駆動時反力」に相当する。次いで、制御装置28は、このトルク反力(τc+τe)を満たすクランク角αの値を算出する。このクランク角αの値(ピストン停止位置)は、本発明に係る「駆動時ピストン停止位置」に相当する。
Then, the
制御装置28は、現在のエンジン停止中のクランク角(ピストン停止位置)が上記の駆動時ピストン停止位置になるように、MG1及びMG2を利用してクランク軸36を回転駆動する(すなわち、ピストン停止位置を制御する)。
The
3.効果
以上説明した本実施形態の制御装置28が行う減速用ピストン位置補正処理によれば、エンジン停止中に減速要求に基づいて減速両回生が実行される場合には、減速両回生に必要な内燃機関12の回生時反力を発生可能な回生時ピストン停止位置(クランク角)に向けてピストン停止位置が制御される。これにより、必要とされる回生時反力を適切に確保できるようになる。より詳細には、クランク軸36が順方向により回転しにくくなる状態を作り出すことができる。その結果、MG2とともにMG1が回生トルクを発生させる場合に、エンジン停止機構を用いなくてもエンジン停止状態をより保持し易くすることができる。これにより、MG1トルクの付与に起因して内燃機関12が回転することによるエネルギーロスを無くせるので、両回生の効果(すなわち、燃費の向上)を増大させることができる。
3. Effect According to the deceleration piston position correction process performed by the
また、加速用ピストン位置補正処理によれば、エンジン停止中に加速要求に基づいて加速両駆動が実行される場合に、減速両回生の場合と同様に、加速両駆動に必要な内燃機関12の駆動時反力を発生可能な駆動時ピストン停止位置(クランク角)に向けてピストン停止位置が制御される。これにより、必要とされる駆動時反力を適切に確保できるようになる。より詳細には、クランク軸36が逆方向により回転しにくくなる状態を作り出すことができる。その結果、MG2とともにMG1が回生トルクを発生させる場合に、エンジン停止機構を用いなくてもエンジン停止状態をより保持し易くすることができる。これにより、MG1トルクの付与に起因して内燃機関12が回転することによるエネルギーロスを無くせるので、両駆動の効果(すなわち、車両駆動力の向上)を増大させることができる。
Further, according to the acceleration piston position correction process, when the acceleration both-drive is executed based on the acceleration request while the engine is stopped, the
4.実施の形態に対する変形例
4−1.エンジン停止後の筒内圧漏れを考慮した例
図9は、筒内圧Pとエンジン停止後の経過時間との関係を表したグラフである。図9に示すように、エンジン停止後の筒内圧P(Pc、Pe)は、時間の経過とともに大気圧に向けて低下していく。上述のトルク反力τc、τeは、筒内圧Pc、Peに応じて変化する。そこで、本発明に係る減速用ピストン位置補正処理及び加速用ピストン位置補正処理の少なくとも一方は、このような筒内圧漏れをも考慮しつつ行われてもよい。
4. Modifications to Embodiment 4-1. Example in Consideration of In-Cylinder Pressure Leak after Engine Stop FIG. 9 is a graph showing the relationship between in-cylinder pressure P and elapsed time after engine stop. As shown in FIG. 9, the in-cylinder pressure P (P c , P e ) after the engine is stopped decreases toward the atmospheric pressure over time. The torque reaction forces τ c and τ e described above change according to the in-cylinder pressures P c and P e . Therefore, at least one of the deceleration piston position correction process and the acceleration piston position correction process according to the present invention may be performed in consideration of such in-cylinder pressure leakage.
具体的には、例えば、図9に示すような筒内圧Pと経過時間との関係をマップとして定めておき、トルク反力τc、τeの算出に用いられる筒内圧Pc、Peが経過時間に応じて変更されてもよい。或いは、このようなマップに代え、筒内圧センサを利用して経過時間に応じて取得される筒内圧Pが、トルク反力τc、τeの算出に用いられてもよい。これにより、筒内圧漏れをも考慮しながらピストン停止位置(クランク角)を制御できるようになるので、エンジン停止状態をより適切に保持できるようになる。 Specifically, for example, is determined in advance as a map the relationship between the elapsed time and the in-cylinder pressure P, as shown in FIG. 9, the torque reaction force tau c, the cylinder is used to calculate a tau e internal pressure P c, is P e It may be changed according to the elapsed time. Alternatively, instead of such a map, the in-cylinder pressure P acquired according to the elapsed time by using the in-cylinder pressure sensor may be used to calculate the torque reaction forces τ c and τ e . As a result, the piston stop position (crank angle) can be controlled while also considering the in-cylinder pressure leakage, so that the engine stopped state can be held more appropriately.
さらに、エンジン停止後の経過時間に応じた筒内圧Pの変化の仕方は、エンジン停止時のエンジン温度に応じて変化する。より詳細には、図9に示すように、エンジン停止時のエンジン温度が高いほど、エンジン停止後の各時点での筒内圧Pが高くなる。そこで、筒内圧Pと経過時間との関係を定めたマップを利用する場合には、当該マップにおける筒内圧Pの値は、図9に示される関係のように経過時間とともにエンジン温度(例えば、エンジン冷却水温度)に応じて変更されてもよい。 Furthermore, the manner of changing the in-cylinder pressure P according to the elapsed time after the engine is stopped changes according to the engine temperature when the engine is stopped. More specifically, as shown in FIG. 9, the higher the engine temperature when the engine is stopped, the higher the in-cylinder pressure P at each time point after the engine is stopped. Therefore, when a map that defines the relationship between the in-cylinder pressure P and the elapsed time is used, the value of the in-cylinder pressure P in the map indicates the elapsed time as well as the engine temperature (for example, the engine temperature) as shown in the relationship shown in FIG. It may be changed according to the cooling water temperature).
4−2.エンジン停止後のエンジンフリクションτfの増加を考慮した例
図10は、エンジンフリクションτfとエンジン温度との関係を表したグラフである。エンジン温度は、エンジン停止後の時間の経過とともに外気温に向けて低下していく。図10に示すように、エンジン温度が低下すると、エンジンフリクションτfが増加する。エンジンフリクションτfが変化すると、図5、7に示すような合力のバランスが変化する。そこで、本発明に係る減速用ピストン位置補正処理及び加速用ピストン位置補正処理の少なくとも一方は、このようなエンジンフリクションτfの増加をも考慮しつつ行われてもよい。
4-2. Example Considering Increase in Engine Friction τ f After Engine Stop FIG. 10 is a graph showing the relationship between engine friction τ f and engine temperature. The engine temperature decreases toward the outside air temperature with the lapse of time after the engine is stopped. As shown in FIG. 10, when the engine temperature decreases, the engine friction τ f increases. When the engine friction τ f changes, the resultant force balance changes as shown in FIGS. Therefore, at least one of the deceleration piston position correction process and the acceleration piston position correction process according to the present invention may be performed in consideration of such an increase in the engine friction τ f .
具体的には、例えば、図10に示すようなエンジンフリクションτfとエンジン温度(例えば、エンジン冷却水温度)との関係をマップとして定めておき、ステップS103における回生時反力の算出、及び、ステップS105における駆動時反力の算出に用いられるエンジンフリクションτfが、エンジン停止後のエンジン温度に応じて変更されてもよい。これにより、エンジン停止後のエンジンフリクションτfの増加をも考慮しながらピストン停止位置(クランク角)を制御できるようになるので、エンジン停止状態をより適切に保持できるようになる。 Specifically, for example, the relationship between the engine friction τ f and the engine temperature (for example, engine cooling water temperature) as shown in FIG. 10 is defined as a map, and the regenerative reaction force is calculated in step S103, and The engine friction τ f used to calculate the driving reaction force in step S105 may be changed according to the engine temperature after the engine is stopped. As a result, the piston stop position (crank angle) can be controlled in consideration of the increase in engine friction τ f after the engine is stopped, so that the engine stopped state can be maintained more appropriately.
4−3.両回生制御及び両駆動制御の他の実行例
上述の実施の形態においては、パワートレーン10の制御装置28は、本発明に係る車両減速時の両回生制御及び車両加速時の両駆動制御の双方を実行するように構成されている。このような例に代え、制御装置は、両回生制御及び両駆動制御のうちの何れか一方のみを実行するように構成されてもよい。
4-3. Another Example of Execution of Bi-Regenerative Control and Bi-Drive Control In the above-described embodiment, the
1 車両
10 パワートレーン
12 内燃機関
14 第1モータジェネレータ(MG1)
16 第2モータジェネレータ(MG2)
18 動力分割機構
20 減速機構
22 駆動輪
24 バッテリ
26 PCU
28 制御装置
30 ピストン・クランク機構
32 クランク角センサ
34 MG1の回転軸
36 クランク軸
38 MG2の回転軸
40 ピストン
42 コンロッド
1
16 Second motor generator (MG2)
18
28
Claims (1)
第1モータジェネレータと、
第2モータジェネレータと、
前記内燃機関の回転軸と、前記第1モータジェネレータの回転軸と、前記第2モータジェネレータの回転軸とにそれぞれ連結される3つの回転要素を有し、前記第2モータジェネレータの前記回転軸と連結される前記回転要素が車両の駆動輪と連結される動力分割機構と、
を備えるパワートレーンを制御する制御装置であって、
前記制御装置は、
前記内燃機関の運転停止を伴う車両減速時に、前記第2モータジェネレータとともに前記第1モータジェネレータに回生トルクを発揮させる両回生制御、及び、
前記内燃機関の運転停止を伴う車両加速時に、前記第2モータジェネレータとともに前記第1モータジェネレータに駆動トルクを発揮させる両駆動制御のうちの少なくとも一方を実行し、
前記制御装置は、前記両回生制御を行う場合には、
前記第2モータジェネレータとともに前記第1モータジェネレータに回生トルクを発揮させるために必要な前記内燃機関の回生時反力を算出し、
前記回生時反力を満たす回生時ピストン停止位置を算出し、
前記回生時ピストン停止位置になるように、前記内燃機関のピストン停止位置を制御する減速用ピストン位置補正処理を実行し、
前記制御装置は、前記両駆動制御を行う場合には、
前記第2モータジェネレータとともに前記第1モータジェネレータに駆動トルクを発揮させるために必要な前記内燃機関の駆動時反力を算出し、
前記駆動時反力を満たす駆動時ピストン停止位置を算出し、
前記駆動時ピストン停止位置になるように、前記内燃機関のピストン停止位置を制御する加速用ピストン位置補正処理を実行する
ことを特徴とするパワートレーンの制御装置。 An internal combustion engine,
A first motor generator,
A second motor generator,
The rotary shaft of the internal combustion engine, the rotary shaft of the first motor-generator, and the rotary shaft of the second motor-generator are respectively connected to three rotary elements, and the rotary shaft of the second motor-generator. A power split mechanism in which the rotating element to be coupled is coupled to a drive wheel of a vehicle;
A control device for controlling a power train comprising:
The control device is
A regenerative control that causes the first motor generator together with the second motor generator to generate a regenerative torque when the vehicle is decelerated by stopping the operation of the internal combustion engine, and
At least one of both drive controls that causes the first motor generator to generate a drive torque together with the second motor generator at the time of vehicle acceleration accompanied by stoppage of operation of the internal combustion engine,
The control device, when performing the regenerative control,
Calculating a regenerative reaction force of the internal combustion engine required to cause the first motor generator together with the second motor generator to exert a regenerative torque,
Calculate the regenerative piston stop position that satisfies the regenerative reaction force,
So that the regenerative piston stop position, to perform a deceleration piston position correction process for controlling the piston stop position of the internal combustion engine,
The control device, when performing the both drive control,
Calculating a driving reaction force of the internal combustion engine necessary for causing the first motor generator together with the second motor generator to exert a driving torque,
Calculate the piston stop position during driving that satisfies the reaction force during driving,
A control device for a power train, which executes an accelerating piston position correction process for controlling a piston stop position of the internal combustion engine so that the driving piston stop position is reached.
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