本发明涉及例如进行抑制内燃机的转速变动的影响的控制的混合动力车辆的控制装置及混合动力车辆的技术领域。
背景技术：
作为这种装置，已知有想要抑制源于内燃机的爆发周期的转速变动的装置。例如，在专利文献1中，提出了如下的技术：在利用从电动机输出的转矩来抑制内燃机的转速变动的情况下，基于因加到电动机上的转矩(即，用于抑制内燃机的转速变动的转矩)而产生的转速变动来修正目标转速，进行反馈控制。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-274875号公报
技术实现要素：
发明所要解决的课题
内燃机及电动机的转速例如由ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)进行控制，但为了避免ECU的大型化，有时分别设置控制内燃机的转速的ECU和控制电动机的转速的ECU。或者，即使硬件自身相同，有时也分别设置控制内燃机的转速的控制块和控制电动机的转速的控制块。在该情况下，由于ECU或控制块互相独立，所以有可能产生目标转速的背离、响应延迟等，内燃机的转矩与电动机的转矩互相冲突(换言之，控制干涉)而无法进行合适的控制。具体地说，会产生控制的振荡、内燃机的转矩的过度的增加或减少、学习控制中的误学习等技术问题。
本发明是鉴于上述问题点而完成的，课题在于提供一种能够合适地抑制内燃机的转速变动所带来的影响的混合动力车辆的控制装置。
用于解决课题的技术方案
第一控制部，执行用于使内燃机的转速成为目标转速的第一控制；及第二控制部，执行通过控制从与所述内燃机连结的电动机输出的转矩抑制以所述内燃机的转速变动为起因的振动的第二控制，其中，(i)在所述第一控制的控制频率范围即第一频率区域中，所述第二控制部以不输出所述第二控制所涉及的转矩的方式控制所述电动机，(ii)在下限频率比所述第一频率区域的上限频率高的第二频率区域中，所述第二控制部以输出所述第二控制所涉及的转矩的方式控制所述电动机。
根据本发明的混合动力车辆的控制装置，在用于使内燃机的转速成为目标转速的第一控制的控制频率范围即第一频率区域中，不从电动机输出抑制以内燃机的转速变动为起因的振动的第二控制所涉及的转矩。另一方面，在下限频率比第一控制的控制频率范围的上限频率高的第二频率区域中，从电动机输出第二控制所涉及的转矩。此外，“控制频率范围”是指控制中的传递函数(换言之，执行控制的系统的传递函数)成为高灵敏度的频率范围，第一控制典型地在比较低的频率(例如，DC～1Hz)下传递率变高。
若如上述那样在第一频率区域与第二频率区域中切换第二控制所涉及的转矩的输出，则第一控制的控制频率与第二控制的控制频率互相不重叠，所以能够避免第一控制与第二控制的干涉。因此，能够避免有可能因第一控制及第二控制的干涉而产生的不良状况，同时能够合适地抑制内燃机的转速变动所带来的影响。
<2>根据本发明的混合动力车辆的控制装置的一方式，所述第二频率区域包含包括所述内燃机及所述电动机的驱动系统的共振频率。
根据该方式，能够通过第二控制来抑制驱动系统的共振，所以能够有效地抑制混合动力车辆中的振动的产生。
<3>在本发明的混合动力车辆的控制装置的另一方式中，所述第二控制部具备：取得单元，取得表示所述电动机的转速的时间变动的转速信号；滤波单元，执行将所述转速信号的与所述第一频率区域对应的成分滤除而使与所述第二频率区域对应的成分通过的滤波处理；及第一决定单元，基于所述滤波处理后的所述转速信号来决定所述第二控制所涉及的转矩。
根据该方式，由于表示电动机的转速的时间变动的转速信号中的与第一频率区域对应的成分被滤除，所以不算出与第一频率区域对应的第二控制所涉及的转矩，结果，在第一频率区域中不输出第二控制所涉及的转矩。另一方面，由于与第二频率区域对应的成分能通过，所以在第二频率区域中输出第二控制所涉及的转矩。其结果，能够合适地避免第一控制及第二控制的干涉。
<4>在本发明的混合动力车辆的控制装置的另一方式中，所述第二控制部具备：取得单元，取得表示所述电动机的转速的时间变动的转速信号；检测单元，对所述转速信号进行微分来检测角加速度的变动；及第二决定单元，基于所述角加速度的变动来决定所述第二控制所涉及的转矩。
根据该方式，通过对转速信号进行微分，来检测与频率较高的第二频率区域对应的角加速度的变动。由于电动机的角加速度的变动的频率较高(具体地说，第一频率区域高)，所以若基于检测到的角加速度的变动来决定第二控制所涉及的转矩，则不会算出与第一频率区域对应的第二控制所涉及的转矩，结果，在第一频率区域中不会输出第二控制所涉及的转矩。另一方面，在与电动机的角加速度对应的第二频率区域中会输出第二控制所涉及的转矩。其结果，能够合适地避免第一控制及第二控制的干涉。
<5>在本发明的混合动力车辆的控制装置的另一方式中，所述第二控制部具备：算出单元，根据连结于所述内燃机的输入轴或减震器的由扭转引起的形变量，算出所述输入轴或所述减震器的扭转转矩的变动；及第三决定单元，基于所述扭转转矩的变动来决定所述第二控制所涉及的转矩。
根据该方式，检测与频率较高的第二频率区域对应的扭转转矩的变动。由于扭转转矩的变动的频率较高(具体地说，第一频率区域高)，所以若基于检测到的转矩的变动来决定第二控制所涉及的转矩，则不会算出与第一频率区域对应的第二控制所涉及的转矩，结果，在第一频率区域中不会输出第二控制所涉及的转矩。另一方面，在与扭转转矩的变动对应的第二频率区域中会输出第二控制所涉及的转矩。其结果，能够合适地避免第一控制及第二控制的干涉。
<6>在本发明的混合动力车辆的控制装置的另一方式中，所述第二控制部在所述内燃机正以P档进行自持运转的情况下执行所述第二控制。
<7>本发明的混合动力车辆具备：内燃机；电动机，与所述内燃机连结；及控制装置，具备第一控制部及第二控制部，所述第一控制部执行用于使所述内燃机的转速成为目标转速的第一控制，所述第二控制部执行通过控制从所述电动机输出的转矩来抑制以所述内燃机的转速变动为起因的振动的第二控制，其中，(i)在所述第一控制的控制频率范围即第一频率区域中，所述控制装置的所述第二控制部以不输出所述第二控制所涉及的转矩的方式控制所述电动机，(ii)在下限频率比所述第一频率区域的上限频率高的第二频率区域中，所述控制装置的所述第二控制部以输出所述第二控制所涉及的转矩的方式控制所述电动机。
根据本发明的混合动力车辆，如上所述，能够避免有可能因第一控制及第二控制的干涉而产生的不良状况，同时能够合适地抑制内燃机的转速变动所带来的影响。
<8>本发明的混合动力车辆的控制装置控制如下的混合动力车辆，所述混合动力车辆具备内燃机、与所述内燃机连结的电动机及至少一个电子控制单元，所述至少一个电子控制单元构成为执行用于使所述内燃机的转速成为目标转速的第一控制，所述至少一个电子控制单元构成为执行通过控制从所述电动机输出的转矩来抑制以所述内燃机的转速变动为起因的振动的第二控制，所述至少一个电子控制单元构成为，(i)在所述第一控制的控制频率范围即第一频率区域中，以不输出所述第二控制所涉及的转矩的方式控制所述电动机，(ii)在下限频率比所述第一频率区域的上限频率高的第二频率区域中，以输出所述第二控制所涉及的转矩的方式控制所述电动机。
本发明的作用及其他益处能够根据接下来说明的具体实施方式而变得明确。
附图说明
图1是示出第一实施方式的混合动力车辆的控制装置的结构的框图。
图2是示出第一实施方式的MG转速控制部的结构的框图。
图3是示出系统的传递函数的一例的伯德图。
图4是示出发动机转速控制与MG转速控制的干涉的映射。
图5是示出以控制的干涉为起因的转矩变动的增大的时间图。
图6是示出第一实施方式的混合动力车辆的控制装置的动作的流程的流程图。
图7是示出滤波处理部的滤波特性的映射。
图8是示出发动机转速及滤波处理后的MG转速的变动的时间图。
图9是示出第二实施方式的MG转速控制部的结构的框图。
图10是示出第二实施方式的混合动力车辆的控制装置的动作的流程的流程图。
图11是示出发动机转速及角加速度的变动的时间图。
图12是示出第三实施方式的MG转速控制部的结构的框图。
图13是示出第三实施方式的混合动力车辆的控制装置的动作的流程的流程图。
图14是示出发动机转速及扭转转矩的变动的时间图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
<第一实施方式>
关于第一实施方式的混合动力车辆的控制装置，参照图1～图8进行说明。
<装置结构>
首先，关于本实施方式的混合动力车辆的控制装置的结构，参照图1进行说明。图1是示出第一实施方式的混合动力车辆的控制装置的结构的框图。
如图1所示，本实施方式的混合动力车辆的控制装置构成为对搭载于混合动力车辆的发动机200及电动发电机MG的动作进行控制。发动机200是“内燃机”的一具体例，是作为混合动力车辆1的主要动力源发挥功能的汽油发动机。电动发电机MG是“电动机”的一具体例，是具备将电能变换为动能的动力运行功能和将动能变换为电能的再生功能的电动发电机。此外，在图1中虽然图示了发动机200及电动发电机MG直接连结，但只要是能够互相传递转矩的结构即可，例如也可以经由行星齿轮机构等而连接。
本实施方式的混合动力车辆的控制装置构成为具备控制发动机200的动作的电子控制单元即发动机ECU10及控制电动发电机MG的动作的电子控制单元即MGECU20。在本实施方式中，特别地，发动机ECU10及MGECU20构成为互相独立的ECU。此外，虽然在技术上也能够将发动机ECU10及MGECU20构成为一个ECU(即，共同的ECU)，但例如在使得能够执行运算负荷高的处理的情况下，存在体格大型化这一问题点。因而，本实施方式的混合动力车辆的控制装置分别具备控制发动机200的发动机ECU10和控制电动发电机MG的MGECU20。或者，上述的发动机ECU10及MGECU20也可以构成为同一ECU内的不同的控制块。
发动机ECU10具备基于所取得的发动机200的转速(发动机转速)来输出用于使发动机转速接近目标发动机转速的转矩指令的发动机转速控制部110。发动机转速控制部110是“第一控制单元”的一具体例，例如通过EFI(Electronic Fuel Injection：电子燃料喷射)控制来使发动机转速接近目标转速。MGECU20具备基于所取得的电动发电机MG的转速(MG转速)来输出用于使MG转速接近目标MG转速的转矩指令的MG转速控制部120。MG转速控制部120是“第二控制单元”的一具体例，除了作为混合动力车辆的动力的转矩之外，还能够使电动发电机MG输出用于抑制发动机200的转速变动的影响的转矩(以下，适当称作“制振转矩”)。制振转矩例如是与发动机200的转速变动成分相反相位的转矩，具有抑制以发动机200的转速变动为起因的混合动力车辆的振动(例如，与驱动系统的共振频率对应的振动)的产生的效果。
接下来，关于上述的MG转速控制部120的结构，参照图2进行具体说明。图2是示出第一实施方式的MG转速控制部的结构的框图。
如图2所示，第一实施方式的MG转速控制部120具备滤波处理部121及转矩指令算出部122作为在其内部实现的处理块或硬件。滤波处理部121是“取得单元”及“滤波单元”的一具体例，取得表示MG转速的时间变动的MG转速信号，并对所取得的MG转速信号执行规定的滤波处理。滤波处理部121构成为能够将滤波处理后的MG转速信号向转矩指令算出部122输出。转矩指令算出部122基于滤波处理后的MG转速信号来输出表示电动发电机MG应该输出的转矩的转矩指令信号。关于滤波处理部121及转矩指令算出部122的更具体的动作内容，将在后文详述。
<转速控制的干涉>
接下来，关于发动机转速控制部110执行的发动机转速控制与MG转速控制部120执行的MG转速控制的干涉，参照图3～图5进行说明。图3是示出系统的传递函数的一例的伯德图。图4是示出发动机转速控制与MG转速控制的干涉的映射。图5是示出以控制的干涉为起因的转矩变动的增大的时间图。
如图3所示，各控制的控制频率范围被定义为执行控制的系统的传递函数(具体地说是根据用于执行控制的机械部分及软件部分的规格而确定的传递函数)的高灵敏度部分。即，如图中的虚线所包围的部分那样，传递率高的频率范围被定义为控制频率范围。
在图4所示的比较例中，发动机转速控制的控制频率范围为1Hz以下的比较低的区域，另一方面，为了抑制与驱动系统共振频率(例如，8Hz)对应的振动，MG转速控制的控制频率范围为上限频率比发动机转速控制的控制频率的上限频率范围高的区域。此时，在发动机转速控制及MG转速控制的控制频率范围重叠的区域(参照图中的涂有影线的部分)中，有可能产生控制的干涉。
具体地说，以发动机ECU10及MGECU20构成为互相独立的ECU为起因，在产生了发动机200及电动发电机MG的目标转速的背离、响应延迟的情况下，从发动机200输出的转矩(发动机转矩)与从电动发电机MG输出的转矩(MG转矩)会互相冲突，有可能产生控制的振荡、发动机转矩的过度的增加或减少、学习控制中的误学习等。这样的不良状况在发动机ECU10及MGECU20构成为同一ECU内的不同的控制块的情况下也有可能产生。
在图5所示的例子中，在发动机200的自立(self-sustaining)运转期间(即，怠速运转期间)，随着时间的经过，发动机转矩及MG转矩的变动幅度增大。这起因于由于上述的控制的干涉而导致发动机转速控制及MG转速控制中的反馈处理无法正常地进行。这样的过度的发动机转矩的增加会给发动机转速控制及MG转速控制带来不良影响。
为了解决上述的问题点，本实施方式的混合动力车辆的控制装置按照以下详述的方法来执行发动机转速控制及MG转速控制。
<动作说明>
关于第一实施方式的混合动力车辆的控制装置的动作(尤其是，MG转速控制部120的制振转矩输出动作)，参照图6进行详细说明。图6是示出第一实施方式的混合动力车辆的控制装置的动作的流程的流程图。
在图6中，本实施方式的制振转矩输出动作在通过发动机转速控制而发动机200正以P档进行自持运转的情况下执行。因而，在判定为发动机200未以P档进行自持运转的情况下(步骤S101：否)，不执行以后的处理而一系列的处理结束。
另一方面，在判定为发动机200正以P档进行自持运转的情况下(步骤S101：是)，滤波处理部121取得表示MG转速的MG转速信号(步骤S102)。接着，滤波处理部121对所取得的MG转速信号执行规定的滤波处理(步骤S103)。滤波处理后的MG转速信号向转矩指令算出部122输出。
之后，转矩指令算出部122基于滤波处理后的MG转速信号算出MG指令转矩(步骤S104)。即，算出用于使MG转速接近目标MG转速的转矩。在此算出的转矩中也包含制振转矩，但关于制振转矩的算出可以适当采用现有的技术，所以省略在此的详细说明。接着，转矩指令算出部122对电动发电机MG输出所算出的MG指令转矩(步骤S105)。由此，从电动发电机MG输出包含制振转矩的转矩。
以上说明的一系列的处理在规定期间后再次从步骤S101开始。因而，在发动机200以P档进行自持运转的期间，执行上述步骤S102～S105的处理。
<实施方式的效果>
接下来，关于通过上述的第一实施方式的混合动力车辆的控制装置的动作而得到的技术效果，参照图7及图8进行详细说明。图7是示出滤波处理部的滤波特性的映射。图8是示出发动机转速及滤波处理后的MG转速的变动的时间图。
如图7所示，滤波处理部121具有在发动机转速控制范围(即，发动机转速控制的控制频率范围，频率较低的区域)中增益极小且配合驱动系统共振特性而增益变大那样的滤波特性。因而，在滤波处理部121的滤波处理中，与发动机转速控制范围的频率区域对应的成分被滤除，另一方面，与驱动系统共振频率附近的频率区域对应的成分能通过。其结果，若基于滤波处理后的MG转速信号来算出MG指令转矩，则MG转速控制会在不包含发动机转速控制范围的频率区域而包含驱动系统共振频率的频率区域中执行。由此，能够防止发动机转速控制及MG转速控制互相干涉，同时合适地抑制混合动力车辆的振动。
此外，在图7中所示的例子中，在发动机转速控制范围与MG转速控制范围(即，MG转速控制的控制频率范围)之间，可以存在发动机转速控制及MG转速控制均不执行的频率区域，也可以不存在该频率区域。即，只要避免发动机转速控制范围与MG转速控制范围互相重叠，同时使得MG转速控制范围包含驱动系统共振频率，就能够可靠地得到上述的技术效果。
在图8所示的例子中，发动机转速控制中的目标发动机转速在时刻T1从1000rpm被变更为1200rpm。此时，滤波处理后的MG转速信号即使在时刻T1的前后也基本上没有变化。这意味着，通过进行图7所示那样的高通滤波处理，能够仅提取出在频率上与发动机转速控制所引起的发动机转速的变动(即，频率较低的变动)切离的区域中的电动发电机MG的转速的变动成分。更具体地说，频率较低的发动机转速控制范围的成分被滤除，仅提取出频率较高的变动成分。由此，若基于滤波处理后的MG转速信号来算出MG指令转矩，则能够以不给发动机转速控制(例如，与目标发动机转速的变更对应的伴随着频率较低的区域中的发动机转速的变动的控制)带来影响的方式执行MG转速控制。因此，能够防止发动机转速控制及MG转速控制互相干涉，同时合适地抑制混合动力车辆的振动。
<第二实施方式>
接下来，对第二实施方式的混合动力车辆的控制装置进行说明。此外，第二实施方式与上述的第一实施方式相比，仅一部分结构及动作不同，关于其他部分是大致相同的。因而，以下对与已经说明过的第一实施方式不同的部分进行详细说明，关于其他的重复部分适当省略说明。
<装置结构>
首先，关于第二实施方式的MG转速控制部的结构，参照图9进行说明。图9是示出第二实施方式的MG转速控制部的结构的框图。
如图9所示，第二实施方式的MG转速控制部120b具备微分处理部123及转矩指令算出部122作为在其内部实现的处理块或硬件。微分处理部123是“取得单元”及“微分单元”的一具体例，取得表示MG转速的时间变动的MG转速信号，并对所取得的MG转速信号执行微分处理。此外，MG转速信号通过微分处理而成为表示电动发电机MG的角加速度的信号。微分处理部123构成为能够将表示角加速度的信号向转矩指令算出部122输出。转矩指令算出部122是“第二决定单元”的一具体例，基于表示角加速度的信号来输出表示电动发电机MG应该输出的转矩的转矩指令信号。
<动作说明>
接下来，关于第二实施方式的混合动力车辆的控制装置的动作(尤其是MG转速控制部120b输出制振转矩的动作)，参照图10进行详细说明。图10是示出第二实施方式的混合动力车辆的控制装置的动作的流程的流程图。
在图10中，在第二实施方式的混合动力车辆的控制装置的动作时，当判定为发动机200正以P档进行自持运转时(步骤S101：是)，微分处理部123取得表示MG转速的MG转速信号(步骤S202)，对所取得的MG转速信号执行微分处理(步骤S203)。通过微分处理得到的表示角加速度的信号向转矩指令算出部122输出。
之后，转矩指令算出部122基于表示角加速度的信号来算出包含制振转矩的MG指令转矩(步骤S204)。即，算出用于使MG转速接近目标MG转速的转矩。接着，转矩指令算出部122对电动发电机MG输出所算出的MG指令转矩(步骤S105)。由此，从电动发电机MG输出包含制振转矩的转矩。
<实施方式的效果>
接下来，关于通过上述的第二实施方式的混合动力车辆的控制装置的动作而得到的技术效果，参照图11进行详细说明。图11是示出发动机转速及角加速度的变动的时间图。
在图11所示的例子中，发动机转速控制中的目标发动机转速在时刻T2从1000rpm被变更为1200rpm。此时，微分处理后的表示角加速度的信号即使在时刻T2的前后也基本上没有变化。这意味着，通过进行微分处理，能够仅提取出在频率上与发动机转速控制所引起的发动机转速的变动(即，频率较低的变动)切离的区域中的电动发电机MG的转速的变动成分。即，通过微分处理，能够实现与第一实施方式中的滤波处理几乎同样的效果。具体地说，能够滤除频率较低的发动机转速控制范围的成分，仅提取出频率较高的变动成分。由此，若基于通过微分处理得到的表示角加速度的信号来算出MG指令转矩，则能够以不给发动机转速控制(例如，与目标发动机转速的变更对应的伴随着频率较低的区域中的发动机转速的变动的控制)带来影响的方式执行MG转速控制。因此，能够防止发动机转速控制及MG转速控制互相干涉，同时合适地抑制混合动力车辆的振动。
<第三实施方式>
接下来，对第三实施方式的混合动力车辆的控制装置进行说明。此外，第三实施方式与上述的第一及第二实施方式相比，仅一部分结构及动作不同，关于其他部分是大致相同的。因而，以下对与已经说明过的第一及第二实施方式不同的部分进行详细说明，关于其他的重复部分适当省略说明。
<装置结构>
首先，关于第三实施方式的MG转速控制部的结构，参照图12进行说明。图12是示出第三实施方式的MG转速控制部的结构的框图。
如图12所示，第三实施方式的MG转速控制部120c具备转矩变动算出部124及转矩指令算出部122作为在其内部实现的处理块或硬件。转矩变动算出部124是“算出单元”的一具体例，算出与连接于发动机200的输入轴或减震器(均未图示)的以扭转为起因的形变量对应的转矩的变动(即，扭转转矩的变动)。转矩变动算出部124构成为能够将表示所算出的表示扭转转矩的变动(以下，适当称作“转矩变动”)的信号向转矩指令算出部122输出。转矩指令算出部122是“第三决定单元”的一具体例，基于与形变量对应的转矩变动来输出表示电动发电机MG应该输出的转矩的转矩指令信号。
<动作说明>
接下来，关于第三实施方式的混合动力车辆的控制装置的动作(尤其是MG转速控制部120c输出制振转矩的动作)，参照图13进行详细说明。图13是示出第三实施方式的混合动力车辆的控制装置的动作的流程的流程图。
在图13中，在第三实施方式的混合动力车辆的控制装置的动作时，当判定为发动机200正以P档进行自持运转时(步骤S101：是)，转矩变动算出部124取得输入轴或减震器的形变量(步骤S302)，算出与所取得的形变量对应的转矩变动(步骤S303)。表示所算出的转矩变动的信号向转矩指令算出部122输出。
之后，转矩指令算出部122基于表示转矩变动的信号来算出包含制振转矩的MG指令转矩(步骤S304)。即，算出用于使MG转速接近目标MG转速的转矩。接着，转矩指令算出部122对电动发电机MG输出所算出的MG指令转矩(步骤S105)。由此，从电动发电机MG输出包含制振转矩的转矩。
<实施方式的效果>
接下来，关于通过上述的第三实施方式的混合动力车辆的控制装置的动作而得到的技术效果，参照图14进行详细说明。图14是示出发动机转速及扭转转矩的变动的时间图。
在图14所示的例子中，发动机转速控制中的目标发动机转速在时刻T3从1000rpm被变更为1200rpm。此时，表示与形变量对应的转矩变动的信号即使在时刻T3的前后也基本上没有变化。这意味着，通过算出与形变量对应的转矩变动，能够仅提取出在频率上与发动机转速控制所引起的发动机转速的变动(即，频率较低的变动)切离的区域中的电动发电机MG的转速的变动成分。即，若算出扭转转矩的变动，则能够实现与第一实施方式中的滤波处理及第二实施方式中的微分处理几乎同样的效果。具体地说，能够滤除频率较低的发动机转速控制范围的成分，仅提取出频率较高的变动成分。由此，若基于扭转转矩的变动来算出MG指令转矩，则能够以不给发动机转速控制(例如，与目标发动机转速的变更对应的伴随着频率较低的区域中的发动机转速的变动的控制)带来影响的方式执行MG转速控制。因此，能够防止发动机转速控制及MG转速控制互相干涉，同时合适地抑制混合动力车辆的振动。
本发明不限于上述的实施方式，能够在不违反从权利要求书及说明书整体理解到的发明的要旨或思想的范围内适当变更，伴随着这样的变更的混合动力车辆的控制装置也包含于本发明的技术范围。
标号说明
10：发动机ECU，20：MGECU，110：发动机转速控制部，120：MG转速控制部，121：滤波处理部，122：转矩指令算出部，123：微分处理部，124：转矩变动算出部，200：发动机，MG：电动发电机。