(57)【要約】      （修正有）【課題】確実にハンチングを防止することができる動力制御システムを提供すること。【解決手段】動力制御システムは、ＨＶ−ＥＣＵ１０、ＥＦＩ−ＥＣＵ２０、ＭＧ−ＥＣＵ３０を備えている。ＨＶ−ＥＣＵ１０は、エンジンの目標回転数とモータ７１及び発電機７２の目標トルクと、同期用信号を基準とした時間であり、ＥＦＩ−ＥＣＵ２０及びＭＧ−ＥＣＵ３０に制御を実行させる制御タイミングを決定する。そして、ＨＶ−ＥＣＵ１０は、目標回転数と制御タイミングとを含む制御要求をＥＦＩ−ＥＣＵ２０に送信し、目標トルクと制御タイミングとを含む制御要求をＭＧ−ＥＣＵ３０に送信する。ＥＦＩ−ＥＣＵ２０とＭＧ−ＥＣＵ３０は、同期用信号を基準として制御タイミングになると、目標回転数となるようにエンジンの制御を行うと共に、目標トルクとなるようにモータ７１及び発電機７２の制御を行う。【選択図】図２
2015157503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源としての内燃機関と電動機と、前記内燃機関に因って駆動されて発電する発電機とを備えたハイブリッド自動車に搭載され、前記ハイブリッド自動車の駆動軸に出力する動力を制御する動力制御システムであって、
前記内燃機関の制御を行う第１制御装置（２０）と、
前記電動機及び前記発電機の制御を行う第２制御装置（３０）と、
前記第１制御装置及び前記第２制御装置に制御要求を送信する第３制御装置（１０）と、を含み、
前記第３制御装置は、
自身と前記第１制御装置と前記第２制御装置との同期を取るためのパルス信号である同期用信号が入力されるものであって、
前記ハイブリッド自動車の走行に必要な発電量となるように前記内燃機関の目標回転数と前記電動機及び前記発電機の目標トルクとを決定する目標値決定手段（Ｓ１１）と、
前記同期用信号を基準とした時間であり、前記第１制御装置及び前記第２制御装置に制御を実行させる制御タイミングを決定する第１タイミング決定手段（Ｓ１５）と、
前記第１制御装置に対して、前記目標回転数と前記制御タイミングとを含む前記制御要求を送信すると共に、前記第２制御装置に対して、前記目標トルクと前記制御タイミングとを含む前記制御要求を送信する第１送信手段（Ｓ１７）と、を備え、
前記第１制御装置は、
前記同期用信号が入力されるものであって、
前記同期用信号を基準として前記制御タイミングになったことを条件に、前記目標回転数となるように前記内燃機関の制御を行う内燃機関制御手段（Ｓ２２）を備え、
前記第２制御装置は、
前記同期用信号が入力されるものであって、
前記同期用信号を基準として前記制御タイミングになったことを条件に、前記目標トルクとなるように前記電動機の制御を行う電動機制御手段（Ｓ３２）と、
前記同期用信号を基準として前記制御タイミングになったことを条件に、前記目標トルクとなるように前記発電機の制御を行う発電機制御手段（Ｓ３４）と、
を備えていることを特徴とする動力制御システム。
【請求項２】
前記同期用信号は、前記内燃機関の制御に用いられ、前記内燃機関のサイクルにおける工程に同期して基準エッジが発生する信号であることを特徴とする請求項１に記載の動力制御システム。
【請求項３】
前記内燃機関制御手段は、前記同期用信号を基準として前記制御タイミングになったことを条件に、前記内燃機関を始動させて、前記内燃機関が前記目標回転数となるように制御を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の動力制御システム。
【請求項４】
前記第１制御装置は、前記目標回転数となるように前記内燃機関の制御を行い、前記内燃機関における実際の回転数である第１フィードバック回転数を取得すると共に、取得した前記第１フィードバック回転数を前記第３制御装置に送信する第２送信手段（Ｓ２０）を備えており、
前記第３制御装置は、前記目標回転数と前記第１フィードバック回転数との差が所定値を超えていた場合、前記目標回転数と前記第１フィードバック回転数との差に基づく前記内燃機関の不要トルクを打ち消すために、前記発電機の前記目標トルクを補正する第１補正手段（Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４）を備えており、
前記第１送信手段は、前記第２制御装置に対して、前記第１補正手段で補正された前記目標トルクと前記制御タイミングとを含む前記制御要求を送信することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の動力制御システム。
【請求項５】
前記ハイブリッド自動車は、前記発電機によって充電される電池が搭載されており、
前記第３制御装置は、前記電池が充電可能な状態であるか否かを示す電池情報を取得するものであり、前記電池が充電可能な状態でないことを示す前記電池情報を取得した場合、前記内燃機関の不要トルクを打ち消すために、前記発電機の前記目標トルクにかえて、前記電動機の前記目標トルクを補正する第２補正手段を備えており、
前記第１送信手段は、前記第２制御装置に対して、前記第２補正手段で補正された前記目標トルクと前記制御タイミングとを含む前記制御要求を送信することを特徴とする請求項４に記載の動力制御システム。
【請求項６】
前記第３制御装置は、前記同期用信号を基準とした時間であり、前記第１制御装置に前記第１フィードバック回転数を取得させる取得タイミングを決定する第２タイミング決定手段（Ｓ１６）を備えており、
前記第１送信手段は、前記第１制御装置に対して、前記制御要求に加えて前記取得タイミングを送信するものであり、
前記第２送信手段は、前記同期用信号を基準として前記取得タイミングになったことを条件に、前記第１フィードバック回転数を取得することを特徴とする請求項４又は５に記載の動力制御システム。
【請求項７】
前記第２制御装置は、前記目標トルクとなるように前記電動機及び前記発電機の制御を行い、前記電動機及び前記発電機における実際の回転数である第２フィードバック回転数を取得すると共に、取得した前記第２フィードバック回転数を前記第３制御装置に送信する第３送信手段（Ｓ３０）を備えており、
前記第３制御装置は、前記第２フィードバック回転数に基づいて、前記電動機及び前記発電機における実際のトルクが前記目標トルクになるように、前記目標トルクを補正する第３補正手段を備えており、
前記第１送信手段は、前記第２制御装置に対して、前記第３補正手段で補正された前記目標トルクを含む前記制御要求に加えて前記取得タイミングを送信するものであり、
前記第３送信手段は、前記同期用信号を基準として前記取得タイミングになったことを条件に、前記第２フィードバック回転数を取得することを特徴とする請求項６に記載の動力制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の駆動軸に動力を出力する動力制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、動力制御システムの一例として、特許文献１に開示されたハイブリッド自動車がある。
【０００３】
特許文献１のハイブリッド自動車は、車両全体をコントロールするＨＶ−ＥＣＵ、エンジンを運転制御するＥＦＩ−ＥＣＵ、第１モータ，第２モータを駆動制御するＭＧ−ＥＣＵなどを備えて構成されている。ＨＶ−ＥＣＵは、走行要求パワーに基づく運転ポイントにおける第１エンジン仮目標回転数と、走行要求パワーと充放電目標パワーとに基づく運転ポイントにおける第２エンジン仮目標回転数などに基づいて、エンジン目標回転数を設定する。そして、ＥＦＩ−ＥＣＵは、ＨＶ−ＥＣＵからの制御要求によりエンジンを運転制御する。一方、ＭＧ−ＥＣＵは、ＨＶ−ＥＣＵからの制御要求によって発電可能なモータを駆動制御する。なお、ＨＶ−ＥＣＵはハイブリッド用電子制御ユニットの略称であり、ＥＦＩ−ＥＣＵはエンジン用電子制御ユニットの略称であり、ＭＧ−ＥＣＵはモータ用電子制御ユニットの省略である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１０７５１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のハイブリッド自動車は、エンジン回転数のハンチングをより抑制しつつ急激な要求トルクの変化に対するエンジン回転数の追従性を確保することを目的としている。
【０００６】
しかしながら、このハイブリッド自動車は、ＨＶ−ＥＣＵ、ＥＦＩ−ＥＣＵ、ＭＧ−ＥＣＵの夫々で同期が取れてない。つまり、ハイブリッド自動車は、ＨＶ−ＥＣＵがエンジン及びモータの状態を把握した上で最適な動作を決定したとしても、ＥＦＩ−ＥＣＵで運転制御されたエンジンの動作タイミングと、ＭＧ−ＥＣＵで駆動制御されたモータの動作タイミングとが同期されない。
【０００７】
通常、エンジンとモータ及び発電機とは、図９に示す共線図の関係から、相互に影響を受けあっている。そのため、ハイブリッド自動車は、例えば、エンジントルクが期待より大きい場合、発電機のトルクが大きくなり、その結果発電が過多となってしまう。そこで、ハイブリッド自動車では、ＨＶ−ＥＣＵが過発電を防止するためにエンジンの回転を抑制する指示を出してしまい、エンジンの動作が安定しなくなることが考えられる。つまり、ハイブリッド自動車は、ハンチングを抑制できない可能性がある。
【０００８】
本発明は、上述の問題点に鑑みなされたものであり、確実にハンチングを防止することができる動力制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するために本発明は、
駆動源としての内燃機関と電動機と、内燃機関に因って駆動されて発電する発電機とを備えたハイブリッド自動車に搭載され、ハイブリッド自動車の駆動軸に出力する動力を制御する動力制御システムであって、
内燃機関の制御を行う第１制御装置（２０）と、
電動機及び発電機の制御を行う第２制御装置（３０）と、
第１制御装置及び第２制御装置に制御要求を送信する第３制御装置（１０）と、を含み、
第３制御装置は、
自身と第１制御装置と第２制御装置との同期を取るためのパルス信号である同期用信号が入力されるものであって、
ハイブリッド自動車の走行に必要な発電量となるように内燃機関の目標回転数と電動機及び発電機の目標トルクとを決定する目標値決定手段（Ｓ１１）と、
同期用信号を基準とした時間であり、第１制御装置及び第２制御装置に制御を実行させる制御タイミングを決定する第１タイミング決定手段（Ｓ１５）と、
第１制御装置に対して、目標回転数と制御タイミングとを含む制御要求を送信すると共に、第２制御装置に対して、目標トルクと制御タイミングとを含む制御要求を送信する第１送信手段（Ｓ１７）と、を備え、
第１制御装置は、
同期用信号が入力されるものであって、
同期用信号を基準として制御タイミングになったことを条件に、目標回転数となるように内燃機関の制御を行う内燃機関制御手段（Ｓ２２）を備え、
第２制御装置は、
同期用信号が入力されるものであって、
同期用信号を基準として制御タイミングになったことを条件に、目標トルクとなるように電動機の制御を行う電動機制御手段（Ｓ３２）と、
同期用信号を基準として制御タイミングになったことを条件に、目標トルクとなるように発電機の制御を行う発電機制御手段（Ｓ３４）と、
を備えていることを特徴とする。
【００１０】
このように、本発明は、内燃機関の制御を行う第１制御装置と、電動機及び発電機の制御を行う第２制御装置と、第１制御装置及び第２制御装置に制御要求を送信する第３制御装置とを備えている。この第１制御装置、第２制御装置、第３制御装置の夫々には、共通の同期用信号が入力されている。
【００１１】
第３制御装置は、この同期用信号を基準とした制御タイミングを決定すると共に、制御タイミングと目標回転数とを含む制御要求を第１制御装置に送信し、制御タイミングと目標トルクとを含む制御要求を第２制御装置に送信する。これによって、第３制御装置は、第１制御装置及び第２制御装置に対して、同期用信号を基準とした時間で制御を実効するように指示できる。
【００１２】
そして、本発明は、同期用信号を基準として制御タイミングになったことを条件に、第１制御装置が目標回転数となるように内燃機関の制御を行い、第２制御装置が目標トルクとなるように電動機及び発電機の制御を行う。従って、本発明は、第１制御装置が内燃機関の制御を実行するタイミングと、第２制御装置が電動機及び発電機の制御を実行するタイミングとを一致させやすくなる。つまり、本発明は、第１制御装置による制御と第２制御装置による制御とを同期させることができる。よって、本発明は、確実にハンチングを防止することができる。
【００１３】
なお、特許請求の範囲、及びこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態における動力制御システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態における各ＥＣＵの概略構成を示すブロック図である。
【図３】実施形態における各ＥＣＵのタイマのカウント動作を示す図である。
【図４】実施形態におけるＨＶ−ＥＣＵの動作を示すフローチャートである。
【図５】実施形態におけるＥＦＩ−ＥＣＵの動作を示すフローチャートである。
【図６】実施形態におけるＭＧ−ＥＣＵの動作を示すフローチャートである。
【図７】実施形態におけるエンジントルクと発電機トルクの関係を示す図面である。
【図８】実施形態における動力制御システムの動作を示すタイムチャートである。
【図９】発電機、エンジン、及びモータの関係を示す共線図である。
【図１０】制御タイミングがずれていない場合のエンジントルクと発電機トルクとの関係を示す図面である。
【図１１】制御タイミングがずれた場合のエンジントルクと発電機トルクの関係を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下において、図面を参照しながら、発明を実施するための形態を説明する。まず、図１及び図２を用いつつ、動力制御システム１００の構成に関して説明する。動力制御システム１００は、走行用の駆動源としてエンジン（図示省略）とモータ７１、及びエンジンによって駆動されて発電する発電機７２が設けられた周知のハイブリッド自動車に搭載されるものである。動力制御システム１００は、ハイブリッド自動車の駆動軸に出力する動力を制御するものである。なお、エンジンは、特許請求の範囲における内燃機関に相当する。
【００１６】
このハイブリッド自動車は、周知技術であるため詳しい説明を省略するが、エンジン、モータ７１、発電機７２などに加えて、特許請求の範囲における電池に相当するバッテリ（図示省略）や、プラネタリギヤなどを備えて構成されている。本実施形態では、一例として、第１気筒、第２気筒、第３気筒、第４気筒を備えた４気筒型のエンジンを採用して説明する。
【００１７】
動力制御システム１００は、図１に示すように、ＨＶ−ＥＣＵ１０、ＥＦＩ−ＥＣＵ２０、ＭＧ−ＥＣＵ３０、信号線４０、通信線５０などを備えて構成されている。なお、ＥＣＵは、Electronic Control Unitの略称である。また、ＨＶ−ＥＣＵ１０、ＥＦＩ−ＥＣＵ２０、ＭＧ−ＥＣＵ３０を特に区別しない場合は、これらを簡略化して各ＥＣＵと称することもある。また、信号線４０は、じか線と言い換えることもできる。
【００１８】
ＨＶ−ＥＣＵ１０、ＥＦＩ−ＥＣＵ２０、ＭＧ−ＥＣＵ３０の夫々は、信号線４０を介して接続されている。また、ＨＶ−ＥＣＵ１０とＥＦＩ−ＥＣＵ２０、ＨＶ−ＥＣＵ１０とＭＧ−ＥＣＵ３０は、通信線５０を介して接続されている。よって、ＨＶ−ＥＣＵ１０は、ＥＦＩ−ＥＣＵ２０やＭＧ−ＥＣＵ３０と通信線５０を介して通信可能に構成されている。
【００１９】
この通信線５０を介して行なわれる通信は、例えば、車載機器にも利用可能なネットワークの規格に準拠して行なわれる。この場合、各ＥＣＵに設けられた通信部１５，２５，３５は、このネットワークの規格に準拠した通信機器である。なお、通信線５０としては、例えばＣＡＮバスを採用することができる。ＣＡＮは、Controller Area Networkの略称である。ＣＡＮは登録商標である。
【００２０】
なお、ＨＶ−ＥＣＵ１０は、ＥＦＩ−ＥＣＵ２０やＭＧ−ＥＣＵ３０との間で、制御の指令など様々な信号をやり取りする。よって、通信線５０には、その様々な信号が流れることになる。また、信号線４０は、後ほど説明する同期用信号が流れるようにできる。言い換えると、各ＥＣＵは、通信線５０とは異なる信号線４０によって接続されている。よって、ＨＶ−ＥＣＵ１０及びＭＧ−ＥＣＵ３０は、通信線５０における遅延などによる影響を受けることなく、ＥＦＩ−ＥＣＵ２０から同期用信号を取得することができる。また、信号線４０は、他の機能で使われる線を、ＥＦＩ−ＥＣＵ２０からＨＶ−ＥＣＵ１０やＭＧ−ＥＣＵ３０に同期用信号を伝達するための線として流用することができる。よって、動力制御システム１００は、コストアップを抑制しつつ、ＥＦＩ−ＥＣＵ２０からＨＶ−ＥＣＵ１０やＭＧ−ＥＣＵ３０に同期用信号を伝達することができる。
【００２１】
ＨＶ−ＥＣＵ１０は、特許請求の範囲における第３制御装置に相当する。このＨＶ−ＥＣＵ１０は、後ほど説明するＥＦＩ−ＥＣＵ２０やＭＧ−ＥＣＵ３０における制御の指令を行うものであり、図２に示すように、処理部１１、記憶部１２、タイマ１３、入出力部１４、通信部１５などを備えて構成されている。つまり、ＨＶ−ＥＣＵ１０は、ハイブリッド自動車の走行制御を統括して行う制御装置と言う事ができる。また、ＨＶ−ＥＣＵ１０は、ＥＦＩ−ＥＣＵ２０及びＭＧ−ＥＣＵ３０を制御する装置である。なお、ＨＶ−ＥＣＵ１０は、通信線５０を介して、制御要求を送信することで、制御の指令を行う。更に、ＨＶ−ＥＣＵ１０は、通信線５０を介して、ＥＦＩ−ＥＣＵ２０及びＭＧ−ＥＣＵ３０に制御を実行させる制御タイミングを送信する。また、ＨＶ−ＥＣＵ１０は、通信線５０を介して、ＥＦＩ−ＥＣＵ２０及びＭＧ−ＥＣＵ３０に回転数の取得を実行させる取得タイミングを送信してもよい。この制御タイミングと取得タイミングの夫々は、処理タイミングと言い換えることもできる。
【００２２】
処理部１１は、記憶部１２に記憶されたプログラム、入出力部１４や通信部１５を介して取得した信号に基づいて演算処理を実行する。また、処理部１１は、その演算結果を入出力部１４や通信部１５を介して出力する。また、処理部１１は、タイマ１３を用いて、同期用信号の有効エッジを基準として経過時間を判定する。例えば図３に示すように、タイマ１３は、カウント値の積算値を有効エッジ毎にクリアする。そして、処理部１１は、このタイマ１３のカウント値に基づいて、経過時間を判定することができる。なお、処理部１１は、タイマ１３のカウント値に基づいて、経過時間を測定する、と言い換えることができる。
【００２３】
なお、同期用信号は、ＨＶ−ＥＣＵ１０とＥＦＩ−ＥＣＵ２０とＭＧ−ＥＣＵ３０との間で同期を取るための信号であり、後ほど説明する。また、有効エッジは、特許請求の範囲における基準エッジに相当する。
【００２４】
入出力部１４や通信部１５を介して取得する信号は、例えば、アクセル開度、車速、エンジンの回転数、モータ７１のモータ回転数、発電機７２の発電機回転数、バッテリの入出力制限などである。つまり、ＨＶ−ＥＣＵ１０は、これらの信号が入力されるように構成されている。なお、バッテリの入出力制限は、バッテリが充電可能な状態であるか否かを示す電池情報である。
【００２５】
更に、ＨＶ−ＥＣＵ１０は、後ほど説明するＥＦＩ−ＥＣＵ２０から信号線４０を介して送信された、同期を取るための基準となる同期用信号が入力される。なお、ＨＶ−ＥＣＵ１０は、これらの信号の他にも、イグニッションスイッチからのイグニッション信号、シフトポジションセンサからのシフトポジション信号、ブレーキペダルポジションセンサからのブレーキペダルポジション信号などが入力されてもよい。
【００２６】
ＥＦＩ−ＥＣＵ２０は、特許請求の範囲における第１制御装置に相当する。このＥＦＩ−ＥＣＵ２０は、エンジン制御を行うものであり、図２に示すように、処理部２１、記憶部２２、タイマ２３、入出力部２４、通信部２５などを備えて構成されている。処理部２１は、記憶部２２に記憶されたプログラム、入出力部２４や通信部２５を介して取得した信号に基づいて演算処理を実行する。また、処理部２１は、その演算結果を入出力部２４や通信部２５を介して出力する。また、処理部２１は、タイマ２３を用いて、同期用信号の有効エッジを基準として経過時間を判定する。この処理部２１による経過時間の判定方法は、処理部１１によるものと同様である。
【００２７】
また、ＥＦＩ−ＥＣＵ２０は、クランク角センサ６１、カム角センサ６２などが接続されている。クランク角センサ６１は、クランクシャフトの回転位置を検出するものであり、クランク角に応じたクランク角信号を出力する。カム角センサ６２は、燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブや排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するものであり、カムシャフトの回転位置に応じて、カムポジション信号を出力する。
【００２８】
処理部２１は、クランク角信号、カムポジション信号を取得する。つまり、ＥＦＩ−ＥＣＵ２０は、これらの信号が入力されるように構成されている。処理部２１は、取得したクランク角信号に基づいてエンジンの回転数を算出したり、カムポジション信号などから気筒が上死点に達したことを表すＴＤＣ信号や３６０°ＣＡ毎に出力が反転するＧ２信号などを生成したりする。そして、処理部２１は、エンジン制御を行う際には、このクランク角信号、ＴＤＣ信号、Ｇ２信号などを用いる。なお、ＣＡは、crank angleの略称である。また、ＴＤＣは、Top Dead Centerの略称である。
【００２９】
ところで、クランク角信号、ＴＤＣ信号、Ｇ２信号の夫々は、エンジンの回転に伴って発生し、エンジンの制御に用いられるパルス信号である。よって、本実施形態では、クランク角信号、ＴＤＣ信号、Ｇ２信号のいずれかを同期用信号として採用する。このように、エンジンの制御に用いられるパルス信号を同期用信号として採用することで、動力制御システム１００は、エンジンの動作に対応してキャンセルトルクを発生させることができるので好ましい。更に、動力制御システム１００は、クランク角信号、ＴＤＣ信号、Ｇ２信号などを同期用信号として採用することで、ハードウェアに機能を追加すること無く、既存の信号を基に制御タイミングの精度を向上することができるため、より高精度な制御が行える。
【００３０】
しかしながら、同期用信号としては、これに限定されない。また、本実施形態で採用する同期用信号は、エンジンの制御に用いられ、エンジンのサイクルにおける工程に同期して基準エッジが発生する信号、と言い換えることができる。なお、１サイクルは、図８に示すように、吸入工程、圧縮工程、膨張工程、排気工程からなる。よって、１サイクルにおける工程は、これらの工程である。
【００３１】
一例として、図８に、同期用信号としてのＧ２信号の波形を示している。図８に示すように、Ｇ２信号は、クランク角１回転、つまり、７２０°ＣＡ毎にエッジが発生する。この７２０°ＣＡ毎にエッジは、下矢印で示したダウンエッジである。また、このＧ２信号は、図８に示すように、エンジンがモータ７１によって始動されて回転することに伴って発生するパルス信号である。なお、図８においては、Ｇ２信号を同期用信号と記載している。
【００３２】
ＥＦＩ−ＥＣＵ２０は、この同期用信号を、信号線４０を介して、ＨＶ−ＥＣＵ１０及びＭＧ−ＥＣＵ３０に送信する。つまり、ＥＦＩ−ＥＣＵ２０は、通信線５０ではなく、信号線４０を介してＨＶ−ＥＣＵ１０及びＭＧ−ＥＣＵ３０に同期用信号を送信する。従って、各ＥＣＵは、同期用信号が入力されることになる。言い換えると、各ＥＣＵは、同期用信号として、同じパルス信号が取得可能に構成されている。動力制御システム１００は、この同期用信号を用いて、各ＥＣＵで同期を取るものである。言い換えると、動力制御システム１００は、この同期用信号を用いて、同期補正を行うものである。
【００３３】
なお、ＥＦＩ−ＥＣＵ２０は、クランク角信号やカムポジション信号の他にも、エンジンの状態を検出する種々のセンサからの信号が入力されてもよい。この信号は、例えば、水温センサからの冷却水温信号、スロットルバルブポジションセンサからのスロットルポジション信号、エアフローメータからのエアフローメータ信号、吸気温センサからの吸気温信号などがあげられる。
【００３４】
ＭＧ−ＥＣＵ３０は、特許請求の範囲における第２制御装置に相当する。このＭＧ−ＥＣＵ３０は、モータ７１及び発電機７２の駆動制御を行うものであり、図２に示すように、処理部３１、記憶部３２、タイマ３３、入出力部３４、通信部３５などを備えて構成されている。また、ＭＧ−ＥＣＵ３０は、モータ７１、発電機７２などが接続されている。なお、発電機７２は、発電機として駆動できると共に、電動機としても駆動できる周知の同期発電電動機として構成されていてもよく、図示を省略するインバータを介してバッテリと電力のやりとりを行なう。
【００３５】
処理部３１は、記憶部３２に記憶されたプログラム、入出力部３４や通信部３５を介して取得した信号に基づいて演算処理を実行する。また、処理部３１は、その演算結果を入出力部３４や通信部３５を介して出力する。また、処理部３１は、タイマ３３を用いて、同期用信号の有効エッジを基準として経過時間を判定する。この処理部３１による経過時間の判定方法は、処理部１１によるものと同様である。
【００３６】
処理部３１は、入出力部３４や通信部３５を介して、モータ７１及び発電機７２を駆動制御するために必要な信号が入力される。この信号は、例えば、モータ７１及び発電機７２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサからの信号、電流センサにより検出されるモータ７１及び発電機７２に印加される相電流などがあげられる。また、処理部３１は、インバータへのスイッチング制御要求を出力する。
【００３７】
このような動力制御システム１００は、例えば、アクセル開度と車速とに基づいて駆動軸に出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸に出力されるように、エンジンとモータ７１と発電機７２を制御する。
【００３８】
ところで、このようなエンジンとモータ及び発電機とを制御する制御システムでは、上述のように、エンジンとモータ及び発電機とが図９に示す共線図の関係から、相互に影響を受けあっている。なお、図９の白抜き矢印は、トルクを示している。
【００３９】
従来技術などにおいては、エンジンの制御タイミングと、発電機の制御タイミングとがずれることもありうる。このように制御タイミングがずれた場合、エンジントルクや発電機回転数は、図１０に示す期待する制御の場合と異なり、例えば図１１に示すようになる。この制御タイミングのずれによって、発電機には、想定以上のトルクが掛かってしまうことになる。つまり、制御システムは、エンジントルクが期待より大きい場合、発電機のトルクが大きくなり、その結果発電が過多となってしまう。そこで、制御システムは、過発電を防止するためにエンジンの回転を抑制する指示を出してしまうなど、エンジンの動作が安定しなくなってしまい、エンジンのハンチングが起こりうる。また、車両が停止している場合もモータで逆トルクが掛けられないので、発電機で吸収する必要があり、且つ、バッテリの充電余裕がない場合も発電機で吸収しきれなくなるので、エンジンの停止を行うことになる。
【００４０】
なお、このような制御システムでは、バッテリの充電に余裕がある場合、発電機で逆トルクを掛ける。また、制御システムでは、モータで逆トルクを掛けることも可能であるが、モータで逆トルクを掛ける場合、余計な電力が消費されるため、発電機で逆トルクを掛けることが好ましい。更に、制御システムでは、バッテリの充電に余裕がない場合、エンジンのトルクを抑制するか、モータ側で逆トルクを掛ける必要がある。
【００４１】
そこで、動力制御システム１００は、ＨＶ−ＥＣＵ１０，ＥＦＩ−ＥＣＵ２０，ＭＧ−ＥＣＵ３０の全てに同期用信号が入力されるように構成している。よって、ＨＶ−ＥＣＵ１０，ＥＦＩ−ＥＣＵ２０，ＭＧ−ＥＣＵ３０の夫々は、同期用信号を用いて同期を取ることが可能となる。動力制御システム１００は、同期用信号を用いて同期をとることで、上述のようなハンチングを確実に防止することを目的としている。ここで、図４〜図８などを用いて、動力制御システム１００の処理動作に関して説明する。
【００４２】
まず、ＨＶ−ＥＣＵ１０の処理動作に関して説明する。ＨＶ−ＥＣＵ１０は、図４に示すフローチャートの処理を所定時間毎に実行する。
【００４３】
ステップＳ１０では、エンジンの回転数、モータ７１及び発電機７２のトルクを算出する。処理部１１は、ハイブリッド自動車の走行に必要な発電量となるように、エンジンの回転数、モータ７１及び発電機７２のトルクを算出する。処理部１１は、例えば、アクセル開度等、ドライバ要求と充放電の目標パワーを決定し、エンジンの回転数、モータ７１及び発電機７２のトルクを算出する。
【００４４】
ステップＳ１１では、エンジンの目標回転数、モータ及び発電機の目標トルクを仮決定する（目標値決定手段）。処理部１１は、ハイブリッド自動車の走行に必要な発電量となるようにエンジンの目標回転数とモータ７１及び発電機７２の目標トルクとを仮決定する。
【００４５】
ステップＳ１２では、エンジンのフィードバック回転数と目標回転数との差を確認する（第１補正手段）。処理部１１は、ＥＦＩ−ＥＣＵ２０から送信されたエンジンの回転数であるフィードバック回転数と、ステップＳ１１で決定したエンジンの目標回転数との差を確認する。処理部１１は、発電機７２の目標トルクを補正する必要があるか否かを判定するためにステップＳ１２を実行する。つまり、処理部１１は、エンジンの不要トルクを打ち消すように、発電機７２の目標トルクを補正するか否かを判定するためにステップＳ１２を実行する。なお、ここでのフィードバック回転数は、特許請求の範囲における第１フィードバック回転数に相当する。
【００４６】
ステップＳ１３では、差は一定値以上であるか否かを判定する（第１補正手段）。処理部１１は、ステップＳ１２で確認した差が一定値以上であるか否かを判定する。そして、処理部１１は、一定値以上であると判定した場合、ステップＳ１１で決定した発電機の目標トルクを補正する必要があるとみなしてステップＳ１４へ進む。一方、処理部１１は、一定値以上でないと判定した場合、ステップＳ１１で決定した発電機の目標トルクを補正する必要がないとみなしてステップＳ１５へ進む。なお、ここでの一定値とは、特許請求の範囲における所定値に相当する。
【００４７】
ステップＳ１４では、発電機７２の目標トルクを補正する（第１補正手段）。このとき、処理部１１は、エンジンの不要トルクを打ち消すように、発電機７２の目標トルクを補正する。つまり、処理部１１は、発電機７２の目標トルクを、エンジンの不要トルクを打ち消すことができるような値に補正する。
【００４８】
ステップＳ１５では、同期用信号基準で制御タイミングを決定する（第１タイミング決定手段）。このとき、処理部１１は、有効エッジを基準とした時間であり、ＥＦＩ−ＥＣＵ２０及びＭＧ−ＥＣＵ３０に制御を実行させる制御タイミングを決定する。つまり、処理部１１は、各ＥＣＵに共通に入力される同期用信号の基準エッジからの経過時間である制御タイミングを決定する。
【００４９】
ステップＳ１６では、同期用信号基準で取得タイミングを決定する（第２タイミング決定手段）。処理部１１は、同期用信号を基準とした時間であり、ＥＦＩ−ＥＣＵ２０にフィードバック回転数を取得させる取得タイミングを決定する。なお、この取得タイミングは、ＭＧ−ＥＣＵ３０にモータ７１及び発電機７２の回転数を取得させるタイミングとしても用いることができる。よって、処理部１１は、ＥＦＩ−ＥＣＵ２０が回転数を取得するタイミングとＭＧ−ＥＣＵ３０が回転数を取得するタイミングとが同期するように、同期用信号を基準として取得タイミングを決定する。
【００５０】
ステップＳ１７では、制御要求及びデータの取得タイミングを通知する（第１送信手段）。処理部１１は、例えば、図８のタイミングｔ１，ｔ３でステップＳ１７を実行する。このとき、処理部１１は、通信線５０を介しＥＦＩ−ＥＣＵ２０に対して、ステップＳ１１で仮決定したエンジンの目標回転数と、ステップＳ１５で決定した制御タイミングとを含む制御要求を送信する。また、処理部１１は、通信線５０を介しＭＧ−ＥＣＵ３０に対して、モータ７１及び発電機７２ｂの目標トルクと、ステップＳ１５で決定した制御タイミングを含む制御要求を送信する。なお、処理部１１は、目標トルクとして、ステップＳ１１で仮決定した目標トルク、又はステップＳ１４で補正した目標トルクを含む制御要求を送信する。これによって、処理部１１は、ＥＦＩ−ＥＣＵ２０及びＭＧ−ＥＣＵ３０に対して、例えば図３の有効エッジからΔｔ後に制御を実行するように指示することができる。
【００５１】
更に、処理部１１は、通信線５０を介して、ＥＦＩ−ＥＣＵ２０とＭＧ−ＥＣＵ３０に、取得タイミングを送信する。ただし、処理部１１は、ＥＦＩ−ＥＣＵ２０とＭＧ−ＥＣＵ３０に対して、制御要求を送信するものであれば採用できる。
【００５２】
また、本発明は、ステップＳ１０，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４，Ｓ１６は備えていなくても目的を達成できる。また、本発明は、ステップＳ１６を備えていない場合、ステップＳ１７で取得タイミングを送信しない。つまり、本発明は、ステップＳ１１及びＳ１５を実行し、ステップＳ１７で制御要求を送信するものであれば目的を達成できる。
【００５３】
次に、ＥＦＩ−ＥＣＵ２０の処理動作に関して説明する。ＥＦＩ−ＥＣＵ２０は、図５に示すフローチャートの処理を所定時間毎に実行する。
【００５４】
ステップＳ２０では、指示された取得タイミングで取得したエンジンの回転数を通知する（第２送信手段）。処理部２１は、例えば図８のタイミングｔ２でステップＳ２０を実行する。処理部２１は、目標回転数となるようにエンジンの制御を行い、エンジンにおける実際の回転数を取得すると共に、通信線５０を介して、取得した回転数をＨＶ−ＥＣＵ１０に送信する。つまり、ＥＦＩ−ＥＣＵ２０は、エンジンの回転数をＨＶ−ＥＣＵ１０にフィードバックする。更に、処理部２１は、同期用信号を基準として取得タイミングになったことを条件に、エンジンの回転数を取得する。処理部２１は、有効エッジが入力されてからの経過時間が、ＨＶ−ＥＣＵ１０から受信した取得タイミングを越えると、エンジンの回転数を取得する。これによって、ＥＦＩ−ＥＣＵ２０は、ＨＶ−ＥＣＵ１０から指示された取得タイミングでエンジンの回転数を取得することができる。なお、ここでＥＦＩ−ＥＣＵ２０が送信する回転数は、上述のフィードバック回転数である。
【００５５】
ステップＳ２１では、エンジンの目標回転数に基づき制御パラメータを決定する。処理部２１は、エンジンの回転数が、ＨＶ−ＥＣＵ１０から受信した目標回転数になるようにエンジンの制御パラメータを決定する。
【００５６】
そして、ステップＳ２２では、同期用信号基準の時間でエンジン制御イベントを設定する（内燃機関制御手段）。処理部２１は、例えば、図８のタイミングｔ２，ｔ４でステップＳ２２を実行する。処理部２１は、同期用信号を基準として制御タイミングになったことを条件に、目標回転数となるようにエンジンの制御を行う。このとき、処理部２１は、有効エッジが入力されてからの経過時間が、ＨＶ−ＥＣＵ１０から受信した制御タイミングを越えると、目標回転数となるようにエンジンの制御を行う。これによって、ＥＦＩ−ＥＣＵ２０は、ＨＶ−ＥＣＵ１０から指示された制御タイミングでエンジンの制御を行うことができる。
【００５７】
なお、本発明は、ステップＳ２０，Ｓ２１は備えていなくても目的を達成できる。つまり、本発明は、ステップＳ２２を実行するものであれば目的を達成できる。
【００５８】
次に、ＭＧ−ＥＣＵ３０の処理動作に関して説明する。ＭＧ−ＥＣＵ３０は、図６に示すフローチャートの処理を所定時間毎に実行する。
【００５９】
ステップＳ３０では、指示された取得タイミングで取得したモータ７１及び発電機７２の回転数を通知する（第３送信手段）。処理部３１は、例えば、図８のタイミングｔ２でステップＳ３０を実行する。処理部３１は、目標トルクとなるようにモータ７１及び発電機７２の制御を行い、モータ７１及び発電機７２における実際の回転数を取得すると共に、通信線５０を介して、取得した回転数をＨＶ−ＥＣＵ１０に送信する。つまり、ＭＧ−ＥＣＵ３０は、モータ７１及び発電機７２の回転数をＨＶ−ＥＣＵ１０にフィードバックする。更に、処理部３１は、同期用信号を基準として取得タイミングになったことを条件に、モータ７１及び発電機７２の回転数を取得する。処理部３１は、有効エッジが入力されてからの経過時間が、ＨＶ−ＥＣＵ１０から受信した取得タイミングを越えると、モータ７１及び発電機７２の回転数を取得する。なお、ここでＭＧ−ＥＣＵ３０が送信する回転数は、特許請求の範囲における第２フィードバック回転数に相当する。これによって、ＭＧ−ＥＣＵ３０は、ＨＶ−ＥＣＵ１０から指示された取得タイミングでモータ７１及び発電機７２の回転数を取得することができる。
【００６０】
また、上述のように、ＥＦＩ−ＥＣＵ２０は、この取得タイミングでエンジンの回転数を取得する。よって、ＭＧ−ＥＣＵ３０は、ＥＦＩ−ＥＣＵ２０がエンジンの回転数を取得するタイミングと同じタイミングで、モータ７１及び発電機７２の回転数を取得することになる。このため、ＨＶ−ＥＣＵ１０は、同じタイミングで取得されたエンジンの回転数と、モータ７１及び発電機７２の回転数とを取得することができる。つまり、ＥＦＩ−ＥＣＵ２０とＭＧ−ＥＣＵ３０とは、フィードバックタイミングの同期が可能となる。更に、ＨＶ−ＥＣＵ１０は、同じタイミングで取得されたエンジンの回転数と、モータ７１及び発電機７２の回転数とを取得することができるため、エンジンの目標回転数と、モータ７１及び発電機７２の目標トルクとを最適な値に決定することができる。
【００６１】
このように、動力制御システム１００は、制御タイミングに加えて、取得タイミングをＥＦＩ−ＥＣＵ２０及びＭＧ−ＥＣＵ３０に指示するため、各ＥＣＵが同じ時間軸で信号のやり取りを行うことができる。この結果、ＨＶ−ＥＣＵ１０は、ＥＦＩ−ＥＣＵ２０及びＭＧ−ＥＣＵ３０に対して、正確な制御の指令を行うことができる。
【００６２】
なお、ＨＶ−ＥＣＵ１０は、ＭＧ−ＥＣＵ３０から送信された回転数に基づいて、モータ７１及び発電機７２における実際のトルクが目標トルクになるように、目標トルクを補正してもよい（第３補正手段）。言い換えると、ＨＶ−ＥＣＵ１０は、ＭＧ−ＥＣＵ３０からのフィードバックを基に、目標トルクに対する偏差を求め、目標トルクに対する制御値への補正を行う。この場合、ＨＶ−ＥＣＵ１０は、ＭＧ−ＥＣＵ３０に対して、このように補正された目標トルクを含む制御要求を送信してもよい。
【００６３】
ステップＳ３１では、モータ７１の目標トルクに基づき制御パラメータを決定する。処理部３１は、モータ７１のトルクが、ＨＶ−ＥＣＵ１０から受信した目標トルクになるようにモータ７１の制御パラメータを決定する。
【００６４】
そして、ステップＳ３２では、同期用信号基準の時間でモータ制御イベントを設定する（電動機制御手段）。処理部３１は、例えば、図８のタイミングｔ２，ｔ４でステップＳ３２を実行する。処理部３１は、同期用信号を基準として制御タイミングになったことを条件に、目標トルクとなるようにモータ７１の制御を行う。処理部３１は、有効エッジが入力されてからの経過時間が、ＨＶ−ＥＣＵ１０から受信した制御タイミングを越えると、目標トルクとなるようにモータ７１の制御を行う。これによって、ＭＧ−ＥＣＵ３０は、ＨＶ−ＥＣＵ１０から指示された制御タイミングでモータ７１の制御を行うことができる。
【００６５】
ステップＳ３３では、発電機７２の目標トルクに基づき制御パラメータを決定する。処理部３１は、発電機７２のトルクが、ＨＶ−ＥＣＵ１０から受信した目標トルクになるように発電機７２の制御パラメータを決定する。
【００６６】
そして、ステップＳ３４では、同期用信号基準の時間でモータ制御イベントを設定する（発電機制御手段）。処理部３１は、例えば、図８のタイミングｔ２，ｔ４でステップＳ３４を実行する。処理部３１は、同期用信号を基準として制御タイミングになったことを条件に、目標トルクとなるように発電機７２の制御を行う。処理部３１は、有効エッジが入力されてからの経過時間が、ＨＶ−ＥＣＵ１０から受信した制御タイミングを越えると、目標トルクとなるように発電機７２の制御を行う。これによって、ＭＧ−ＥＣＵ３０は、ＨＶ−ＥＣＵ１０から指示された制御タイミングで発電機７２の制御を行うことができる。
【００６７】
なお、本発明は、ステップＳ３０，Ｓ３１，Ｓ３３は備えていなくても目的を達成できる。つまり、本発明は、ステップＳ３２，３４を実行するものであれば目的を達成できる。
【００６８】
このように、動力制御システム１００は、エンジンの制御を行うＥＦＩ−ＥＣＵ２０と、モータ７１及び発電機７２の制御を行うＭＧ−ＥＣＵ３０と、ＥＦＩ−ＥＣＵ２０及びＭＧ−ＥＣＵ３０に制御要求を送信するＨＶ−ＥＣＵ１０とを備えている。この各ＥＣＵの夫々には、共通の同期用信号が入力されている。
【００６９】
ＨＶ−ＥＣＵ１０は、この同期用信号を基準とした制御タイミングを決定すると共に、制御タイミングと目標回転数とを含む制御要求をＥＦＩ−ＥＣＵ２０に送信し、制御タイミングと目標トルクとを含む制御要求をＭＧ−ＥＣＵ３０に送信する。これによって、ＨＶ−ＥＣＵ１０は、ＥＦＩ−ＥＣＵ２０及びＭＧ−ＥＣＵ３０に対して、同期用信号を基準とした時間で制御を実効するように指示できる。
【００７０】
そして、動力制御システム１００は、同期用信号を基準として制御タイミングになったことを条件に、ＥＦＩ−ＥＣＵ２０が目標回転数となるようにエンジンの制御を行い、ＭＧ−ＥＣＵ３０が目標トルクとなるようにモータ７１及び発電機７２の制御を行う。従って、動力制御システム１００は、ＥＦＩ−ＥＣＵ２０がエンジンの制御を実行するタイミングと、ＭＧ−ＥＣＵ３０がモータ７１及び発電機７２の制御を実行するタイミングとを一致させやすくなる。つまり、動力制御システム１００は、ＥＦＩ−ＥＣＵ２０による制御とＭＧ−ＥＣＵ３０による制御とを同期させることができる。よって、本発明は、図１０に示すように、確実にハンチングを防止することができる。また、動力制御システム１００は、ハンチングを未然に防止することができる。
【００７１】
更に、ＨＶ−ＥＣＵ１０は、ステップＳ１７において、ステップＳ１４で補正した目標トルクと制御タイミングとを含む制御要求を送信することがある。つまり、ＨＶ−ＥＣＵ１０は、実際のエンジンの回転数と、目標回転数との差が一定値以上であった場合、エンジンの不要トルクを打ち消すように、発電機７２の目標トルクを補正する。よって、ＭＧ−ＥＣＵ３０は、例えば図７に示すように、ステップＳ１４で補正された目標トルクに基づいて、発電機７２を制御することで、エンジンの不要トルクを打ち消すように、発電機７２を制御することができる。つまり、動力制御システム１００は、エンジンの実際の回転数をフィードバックしているので、ＥＦＩ−ＥＣＵ２０とＭＧ−ＥＣＵ３０との制御タイミングがずれたとしても、制御タイミングずれに伴うトルクを打ち消すことができる。なお、エンジンの動作をフィードバック制御で安定させるには、ミリ秒単位での時間が必要となる。しかしながら、発電機７２を使ったトルク補正は、マイクロ秒単位での実施が可能となり、トルク変動を抑制し易い。
【００７２】
なお、ＥＦＩ−ＥＣＵ２０は、ステップＳ２２において、同期用信号を基準として制御タイミングになったことを条件に、エンジンを始動させて、エンジンが目標回転数となるように制御を行っても良い（内燃機関制御手段）。これによって、動力制御システム１００は、バッテリの充放電要求に対して過不足無くエンジンを制御することが可能となる。理想は、充放電収支が積分で０になるようにエンジンを動作させる事である。この理想に対して動力制御システム１００は、各ＥＣＵ間で制御の同期が正確にとれるため、エンジンの始動を必要とされるタイミングで開始する事が可能となり、充放電収支を０に制御し続ける事が容易になる。
【００７３】
また、ＨＶ−ＥＣＵ１０は、入出力制限に基づいて、バッテリが充電可能な状態であるか否かを判定してもよい。言い換えると、ＨＶ−ＥＣＵ１０は、バッテリが充電可能でないことを示す電池情報を取得したか否かを判定してもよい。そして、処理部１１は、バッテリが充電可能でないことを示す電池情報を取得した場合、ステップＳ１４において、エンジンの不要トルクを打ち消すために、発電機７２の目標トルクにかえて、モータ７１の目標トルクを補正してもよい（第２補正手段）。この場合、ステップＳ１７では、処理部１１は、ＭＧ−ＥＣＵ３０に対して、エンジンの不要トルクを打ち消すために補正されたモータ７１の目標トルクと制御タイミングとを含む制御要求を送信する（第１送信手段）。このようにすることで、動力制御システム１００は、バッテリの過充電を防止しながら、エンジンの余計なトルクを打ち消す事ができる。
【００７４】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態に何ら制限されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００７５】
１０  ＨＶ−ＥＣＵ、１１  処理部、１２  記憶部、１３  タイマ、１４  入出力部、１５  通信部、２０  ＥＦＩ−ＥＣＵ、２１  処理部、２２  記憶部、２３  タイマ、２４  入出力部、２５  通信部、３０  ＭＧ−ＥＣＵ、３１  処理部、３２  記憶部、３３  タイマ、３４  入出力部、３５  通信部、４０  信号線、５０  通信線、６１  クランク角センサ、６２  カム角センサ、７１  モータ、７２  発電機、１００  動力制御システム
【図１】
2015157503.tif 000003
【図２】
2015157503.tif 000004
【図３】
2015157503.tif 000005
【図４】
2015157503.tif 000006
【図５】
2015157503.tif 000007
【図６】
2015157503.tif 000008
【図７】
2015157503.tif 000009
【図８】
2015157503.tif 000010
【図９】
2015157503.tif 000011
【図１０】
2015157503.tif 000012
【図１１】
2015157503.tif 000013