JP2007118751A - Power output device, vehicle mounted with the same and method for controlling power output device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、動力出力装置、それを搭載した車両及び動力出力装置の制御方法に関する。 The present invention relates to a power output apparatus, a vehicle on which the power output apparatus is mounted, and a method for controlling the power output apparatus.
従来、この種の動力出力装置としては、プラネタリギヤのサンギヤ,キャリア,リングギヤにそれぞれ内燃機関の出力軸,発電機の回転軸,駆動軸が接続されると共に駆動軸に電動機の回転軸が接続されたハイブリッド自動車に搭載されたものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この装置では、発電機で反力を受け持つことにより内燃機関からの動力の一部を駆動軸に直接出力すると共に発電機の発電電力を用いて電動機から動力を駆動軸に出力することにより、内燃機関からの動力をトルク変換して駆動軸に出力することができる。
上述の動力出力装置では、発電機により反力を受け持つことで内燃機関からの動力の一部を駆動軸に出力できるから、電動機やその駆動回路の異常などにより電動機から駆動軸に動力を出力できなくなった場合でも駆動軸に動力を出力することができる。この場合、発電機により発電される電力は電動機で消費できずに蓄電装置に充電され続けることになるため、蓄電装置を保護することが必要であった。また、蓄電装置の過充電を防止するために発電機を停止させるとエンジンからの動力を駆動軸に伝達できなくなる問題があった。 In the power output device described above, since a part of the power from the internal combustion engine can be output to the drive shaft by taking the reaction force from the generator, the power can be output from the motor to the drive shaft due to an abnormality in the motor or its drive circuit. Even if it runs out, power can be output to the drive shaft. In this case, since the electric power generated by the generator cannot be consumed by the electric motor and is continuously charged in the power storage device, it is necessary to protect the power storage device. Further, when the generator is stopped to prevent overcharging of the power storage device, there is a problem that power from the engine cannot be transmitted to the drive shaft.
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、電動機から駆動軸に動力を出力不能で電力動力入出力手段を介して内燃機関から駆動軸に動力を出力しているときの蓄電手段をより確実に保護することができる動力出力装置、それを搭載した車両及び動力出力装置の制御方法を提供することを目的の一つとする。また、電動機から駆動軸に動力を出力不能で電力動力入出力手段を介して内燃機関から駆動軸に動力を出力しているときの動力性能をできる限り確保することができる動力出力装置、それを搭載した車両及び動力出力装置の制御方法を提供することを目的の一つとする。 The present invention has been made in view of such a problem, and the power storage means when the power cannot be output from the electric motor to the drive shaft and the power is output from the internal combustion engine to the drive shaft via the electric power input / output means. It is an object of the present invention to provide a power output device that can more reliably protect the vehicle, a vehicle equipped with the power output device, and a control method for the power output device. Also, a power output device that can ensure power performance as much as possible when power cannot be output from the electric motor to the drive shaft and power is output from the internal combustion engine to the drive shaft via the electric power input / output means, An object is to provide a method for controlling a mounted vehicle and a power output apparatus.
本発明は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。 The present invention employs the following means in order to achieve at least a part of the above-described object.
本発明の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
内燃機関と、
該内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力と動力との入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、
前記駆動軸に動力の入出力が可能な電動機と、
前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
前記電動機から前記駆動軸への動力の出力が不能となる所定の条件が成立しているときには、前記蓄電手段の入出力制限に基づいて前記電力動力入出力手段の駆動範囲を設定し、該設定した駆動範囲内で前記電力動力入出力手段を介して前記内燃機関から出力される駆動力だけが前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関と該電力動力入出力手段とを制御する制御手段と、
を備えたものである。
The power output apparatus of the present invention is
A power output device that outputs power to a drive shaft,
An internal combustion engine;
Power power input / output means connected to the output shaft of the internal combustion engine and the drive shaft, and capable of outputting at least part of the power from the internal combustion engine to the drive shaft with input and output of power and power;
An electric motor capable of inputting and outputting power to the drive shaft;
A power storage means capable of exchanging power with the electric power drive input / output means and the electric motor;
When a predetermined condition that disables output of power from the electric motor to the drive shaft is satisfied, the drive range of the power power input / output means is set based on the input / output restriction of the power storage means, and the setting is performed. Control means for controlling the internal combustion engine and the power power input / output means so that only the driving force output from the internal combustion engine via the power power input / output means within the drive range is output to the drive shaft. ,
It is equipped with.
この動力出力装置では、電動機から駆動軸への動力の出力が不能となる所定の条件が成立しているときには、蓄電手段の入出力制限に基づいて電力動力入出力手段の駆動範囲を設定し、該設定した駆動範囲内で電力動力入出力手段を介して内燃機関から出力される駆動力だけが駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段とを制御する。このように、蓄電手段と電力のやりとりを行う電力動力入出力手段の駆動範囲を蓄電手段の入出力制限に基づいて設定するため、過大な電力が蓄電手段に入出力されることを防止可能である。したがって、電動機から駆動軸に動力を出力不能で電力動力入出力手段を介して内燃機関から駆動軸に動力を出力しているときの蓄電手段をより確実に保護することができる。 In this power output device, when a predetermined condition that disables output of power from the electric motor to the drive shaft is satisfied, the drive range of the power power input / output means is set based on the input / output limit of the power storage means, The internal combustion engine and the power drive input / output means are controlled so that only the drive force output from the internal combustion engine via the power drive input / output means is output to the drive shaft within the set drive range. In this way, since the drive range of the power drive input / output means for exchanging power with the power storage means is set based on the input / output restriction of the power storage means, it is possible to prevent excessive power from being input / output to the power storage means. is there. Therefore, it is possible to more reliably protect the power storage means when the power cannot be output from the electric motor to the drive shaft and the power is output from the internal combustion engine to the drive shaft via the power power input / output means.
本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記電力動力入出力手段の駆動範囲として前記電力動力入出力手段の駆動力の範囲を設定してもよい。こうすれば、蓄電手段の入出力制限を用いて電力動力入出力手段の駆動力の範囲を設定することができる。 In the power output apparatus of the present invention, the control means may set a driving force range of the power power input / output means as a driving range of the power power input / output means. In this way, it is possible to set the driving force range of the power power input / output means using the input / output restriction of the power storage means.
前記電力動力入出力手段の駆動力の範囲を設定する態様の本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記電力動力入出力手段の最大定格駆動力により定められる負荷率制限にも基づいて前記電力動力入出力手段の駆動範囲を設定し、前記蓄電手段の入力制限に基づく駆動力の範囲の下限と前記負荷率制限に基づく駆動力の範囲の下限とのうち小さい方を前記電力動力入出力手段から出力される駆動力の範囲の下限として設定してもよい。こうすれば、電力動力入出力手段の負荷率制限をも用いて電力動力入出力手段の駆動力の範囲をより小さな範囲に設定するため、蓄電手段を一層確実に保護することができる。なお、前記蓄電手段の入力制限に基づく下限の絶対値と前記電力動力入出力手段の負荷率制限に基づく下限の絶対値とのうち小さい方を前記駆動力の範囲の下限として設定してもよい。 In the power output device of the present invention in which the range of the driving force of the power power input / output means is set, the control means is based on a load factor limit determined by the maximum rated driving force of the power power input / output means. A driving range of the power power input / output means is set, and the smaller one of the lower limit of the driving force range based on the input limit of the power storage means and the lower limit of the driving power range based on the load factor limit is set to the power power input. You may set as a minimum of the range of the driving force output from an output means. By doing so, the range of the driving force of the power motive power input / output means is set to a smaller range using the load factor limitation of the power motive power input / output means, so that the power storage means can be more reliably protected. The smaller one of the absolute value of the lower limit based on the input restriction of the power storage means and the absolute value of the lower limit based on the load factor restriction of the electric power input / output means may be set as the lower limit of the driving force range. .
本発明の動力出力装置は、前記蓄電手段の蓄電状態を把握する蓄電状態把握手段、を備え、前記制御手段は、蓄電状態把握手段によって把握された前記蓄電状態が所定の要充電範囲にあるときには、前記蓄電手段へ電力を出力すると共に前記内燃機関から出力される駆動力だけが該駆動軸に出力されるよう前記電力動力入出力手段と前記内燃機関とを制御し、前記蓄電状態が所定の要放電範囲にあるときには、前記蓄電手段から出力された電力により前記電力動力入出力手段が駆動されると共に前記内燃機関から出力される駆動力だけが該駆動軸に出力されるよう前記電力動力入出力手段と前記内燃機関とを制御してもよい。こうすれば、蓄電状態が所定の要充電範囲にあるときには、蓄電手段に電力を充電させ、蓄電状態が所定の要放電範囲にあるときには、蓄電手段に蓄電された電力を消費させて蓄電手段の過充電を抑制可能であるため、電動機から駆動軸に動力を出力不能で電力動力入出力手段を介して内燃機関から駆動軸に動力を出力しているときの動力性能をできる限り確保することができる。 The power output apparatus according to the present invention includes a storage state grasping unit that grasps a storage state of the power storage unit, and the control unit is configured such that when the storage state grasped by the storage state grasping unit is within a predetermined required charging range. Controlling the power drive input / output means and the internal combustion engine so that only the driving force output from the internal combustion engine is output to the drive shaft while outputting electric power to the power storage means, When in the required discharge range, the power power input / output means is driven by the power output from the power storage means, and only the driving force output from the internal combustion engine is output to the drive shaft. The output means and the internal combustion engine may be controlled. In this way, when the power storage state is within the predetermined required charge range, the power storage means is charged with power, and when the power storage state is within the predetermined discharge required range, the power stored in the power storage means is consumed to Since overcharge can be suppressed, it is possible to ensure as much power performance as possible when power cannot be output from the motor to the drive shaft and power is output from the internal combustion engine to the drive shaft via the power power input / output means. it can.
蓄電状態把握手段を備えた態様の本発明の動力出力装置において、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第3の回転軸の3軸に接続され、該3軸のうちのいずれか2軸に入出力される動力が決定されると残余の1軸に入出力される動力が決定される3軸式動力入出力手段と、前記第3の回転軸に動力を入出力可能な発電機とを備える手段であり、前記制御手段は、前記蓄電状態が所定の要充電範囲にあるときには、前記発電機の目標回転数を該発電機の発電側の値に設定することにより前記蓄電手段へ電力を出力すると共に前記内燃機関から出力される駆動力だけが該駆動軸に出力されるよう前記電力動力入出力手段と前記内燃機関とを制御し、前記蓄電状態が所定の要放電範囲にあるときには、前記発電機の目標回転数を該発電機の駆動側の値に設定することにより前記蓄電手段から出力された電力により前記電力動力入出力手段が駆動されると共に前記内燃機関から出力される駆動力だけが該駆動軸に出力されるよう前記電力動力入出力手段と前記内燃機関とを制御してもよい。こうすれば、発電機の目標回転数を設定することにより、蓄電手段への充電と蓄電手段に蓄電された電力の消費とを比較的容易に切り替えることができる。このとき、前記制御手段は、前記発電機の目標回転数に対応する前記内燃機関の回転数が該内燃機関が安定して駆動可能な所定の駆動可能範囲を外れたときには、該駆動可能範囲内になるよう該内燃機関の目標回転数を設定してもよい。こうすれば、内燃機関の回転数が所定の駆動可能範囲内になるため、安定した内燃機関の駆動を確保することができる。このとき、前記制御手段は、前記蓄電状態が前記要充電範囲と前記要放電範囲との間にある所定の中間範囲にあるときには、前記蓄電状態が前記要充電範囲にあるときの発電機の目標回転数よりも小さな目標回転数に設定してもよい。こうすれば、蓄電手段の蓄電状態が所定の中間範囲にあるときには目標回転数を小さくして発電量を抑えることが可能であるため、蓄電手段をより確実に保護することができるし、蓄電手段の過充電を抑制して動力性能をできる限り確保することができる。 In the power output apparatus of the present invention having a storage state grasping means, the power driving input / output means is connected to three axes of the output shaft of the internal combustion engine, the drive shaft, and a third rotating shaft, When power to be input / output to / from any two of the shafts is determined, power to be input / output to the remaining one shaft is determined, and power to the third rotary shaft is determined. The control means sets the target rotational speed of the generator to a value on the power generation side of the generator when the state of charge is within a predetermined required charging range. By controlling the power drive input / output means and the internal combustion engine so that power is output to the power storage means and only the driving force output from the internal combustion engine is output to the drive shaft, the power storage state is When it is within the predetermined required discharge range, By setting the rotational speed to a value on the drive side of the generator, the power power input / output means is driven by the power output from the power storage means, and only the driving force output from the internal combustion engine is the drive shaft. The power power input / output means and the internal combustion engine may be controlled so as to be output to each other. In this way, by setting the target rotational speed of the generator, it is possible to relatively easily switch between charging the power storage means and consuming power stored in the power storage means. At this time, when the rotational speed of the internal combustion engine corresponding to the target rotational speed of the generator is out of a predetermined driveable range in which the internal combustion engine can be driven stably, the control means is within the driveable range. The target rotational speed of the internal combustion engine may be set so that By doing so, the rotational speed of the internal combustion engine falls within a predetermined drivable range, so that stable driving of the internal combustion engine can be ensured. At this time, when the power storage state is in a predetermined intermediate range between the required charge range and the required discharge range, the control means sets the target of the generator when the power storage state is in the required charge range. A target rotational speed smaller than the rotational speed may be set. In this way, when the power storage state of the power storage means is within a predetermined intermediate range, the target rotational speed can be reduced to suppress the amount of power generation, so that the power storage means can be more reliably protected and the power storage means As a result, the power performance can be ensured as much as possible.
本発明の動力出力装置において、前記所定の条件は、前記電動機を含む電動機駆動系に異常が生じたときに成立する条件としてもよい。ここで、「電動機駆動系」には、電動機の他、これを駆動する駆動回路や制御手段なども含まれる。 In the power output apparatus of the present invention, the predetermined condition may be a condition that is satisfied when an abnormality occurs in an electric motor drive system including the electric motor. Here, the “motor drive system” includes, in addition to the electric motor, a drive circuit and a control means for driving the motor.
本発明の車両は、上述したいずれかに記載の動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなるものである、本発明の動力出力装置は、電動機から駆動軸に動力を出力不能で電力動力入出力手段を介して内燃機関から駆動軸に動力を出力しているときの蓄電手段をより確実に保護することができるから、これを搭載した車両も同様の効果を奏するものとなる。 A vehicle according to the present invention is equipped with any of the power output devices described above, and an axle is connected to the drive shaft. The power output device according to the present invention outputs power from an electric motor to the drive shaft. Since it is possible to more reliably protect the power storage means when power is being output from the internal combustion engine to the drive shaft via the power power input / output means, a vehicle equipped with this will also have the same effect. Become.
本発明の動力出力装置の制御方法は、
内燃機関と、該内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力と動力との入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、前記駆動軸に動力の入出力が可能な電動機と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段とを利用して駆動軸に動力を出力する動力出力装置の制御方法であって、
前記電動機から前記駆動軸への動力の出力が不能となる所定の条件が成立しているときには、前記蓄電手段の入出力制限に基づいて前記電力動力入出力手段の駆動範囲を設定し、該設定した駆動範囲内で前記電力動力入出力手段を介して前記内燃機関から出力される駆動力だけが該駆動軸に出力されるよう該内燃機関と該電力動力入出力手段とを駆動制御することを含むものである。
The method for controlling the power output apparatus of the present invention includes:
An internal combustion engine, and an electric power input connected to the output shaft of the internal combustion engine and the drive shaft and capable of outputting at least part of the power from the internal combustion engine to the drive shaft with input and output of electric power and power. Power output that outputs power to the drive shaft using output means, an electric motor that can input / output power to the drive shaft, and an electric power input / output means and power storage means that can exchange electric power with the motor An apparatus control method comprising:
When a predetermined condition that disables output of power from the electric motor to the drive shaft is satisfied, the drive range of the power power input / output means is set based on the input / output restriction of the power storage means, and the setting is performed. Driving control of the internal combustion engine and the power power input / output means so that only the driving force output from the internal combustion engine via the power power input / output means is output to the drive shaft within the drive range. Is included.
この動力出力装置の制御方法では、電動機から駆動軸への動力の出力が不能となる所定の条件が成立しているときには、蓄電手段の入出力制限に基づいて電力動力入出力手段の駆動範囲を設定し、該設定した駆動範囲内で電力動力入出力手段を介して内燃機関から出力される駆動力だけが駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段とを制御する。このように、蓄電手段と電力のやりとりを行う電力動力入出力手段の駆動範囲を蓄電手段の入出力制限に基づいて設定するため、過大な電力が蓄電手段に入出力されることを防止可能である。したがって、電動機から駆動軸に動力を出力不能で電力動力入出力手段を介して内燃機関から駆動軸に動力を出力しているときの蓄電手段をより確実に保護することができる。なお、この動力出力装置の制御方法において、上述した動力出力装置の種々の態様を採用してもよいし、また、上述した動力出力装置の機能を実現するようなステップを追加してもよい。 In this power output device control method, when a predetermined condition that disables output of power from the electric motor to the drive shaft is satisfied, the drive range of the power power input / output means is set based on the input / output restriction of the power storage means. The internal combustion engine and the power drive input / output unit are controlled so that only the drive force output from the internal combustion engine via the power drive input / output unit is output to the drive shaft within the set drive range. As described above, since the drive range of the power drive input / output means for exchanging power with the power storage means is set based on the input / output restriction of the power storage means, it is possible to prevent excessive power from being input / output to the power storage means. is there. Therefore, it is possible to more reliably protect the power storage means when the power cannot be output from the electric motor to the drive shaft and the power is output from the internal combustion engine to the drive shaft via the electric power input / output means. In the method for controlling the power output apparatus, various aspects of the power output apparatus described above may be employed, and steps for realizing the functions of the power output apparatus described above may be added.
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described using examples.
図1は、本発明の一実施例である動力出力装置を搭載したハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車20は、図示するように、エンジン22と、エンジン22の出力軸としてのクランクシャフト26にダンパ28を介して接続された3軸式の動力分配統合機構30と、動力分配統合機構30に接続された発電可能なモータMG1と、動力分配統合機構30に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに取り付けられた減速ギヤ35と、この減速ギヤ35に接続されたモータMG2と、動力出力装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット70とを備える。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a
エンジン22は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン22の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット(以下、エンジンECUという)24により燃料噴射制御や点火制御,吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンECU24は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によりエンジン22を運転制御すると共に必要に応じてエンジン22の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。
The
動力分配統合機構30は、外歯歯車のサンギヤ31と、このサンギヤ31と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ32と、サンギヤ31に噛合すると共にリングギヤ32に噛合する複数のピニオンギヤ33と、複数のピニオンギヤ33を自転かつ公転自在に保持するキャリア34とを備え、サンギヤ31とリングギヤ32とキャリア34とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構30は、キャリア34にはエンジン22のクランクシャフト26が、サンギヤ31にはモータMG1が、リングギヤ32にはリングギヤ軸32aを介して減速ギヤ35がそれぞれ連結されており、モータMG1が発電機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力をサンギヤ31側とリングギヤ32側にそのギヤ比に応じて分配し、モータMG1が電動機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力とサンギヤ31から入力されるモータMG1からの動力を統合してリングギヤ32側に出力する。リングギヤ32に出力された動力は、リングギヤ軸32aからギヤ機構60およびデファレンシャルギヤ62を介して、最終的には車両の駆動輪63a,63bに出力される。
The power distribution and
モータMG1およびモータMG2は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ41,42を介してバッテリ50と電力のやりとりを行なう。インバータ41,42とバッテリ50とを接続する電力ライン54は、各インバータ41,42が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータMG1,MG2のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ50は、モータMG1,MG2のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータMG1,MG2により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ50は充放電されない。モータMG1,MG2は、いずれもモータ用電子制御ユニット(以下、モータECUという)40により駆動制御されている。モータECU40には、モータMG1,MG2を駆動制御するために必要な信号、例えばモータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ43,44からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータMG1,MG2に印加される相電流などが入力されており、モータECU40からは、インバータ41,42へのスイッチング制御信号が出力されている。モータECU40は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によってモータMG1,MG2を駆動制御すると共に必要に応じてモータMG1,MG2の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。
The motor MG1 and the motor MG2 are both configured as well-known synchronous generator motors that can be driven as generators and can be driven as motors, and exchange power with the
バッテリ50は、バッテリ用電子制御ユニット(以下、バッテリECUという)52によって管理されている。バッテリECU52には、バッテリ50を管理するのに必要な信号、例えば,バッテリ50の端子間に設置された電圧センサ51aからの端子間電圧,バッテリ50の出力端子に接続された電力ライン54に取り付けられた電流センサ51bからの充放電電流,バッテリ50に取り付けられた温度センサ51cからの電池温度Tbなどが入力されており、必要に応じてバッテリ50の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。なお、バッテリECU52では、バッテリ50を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量(SOC)も演算している。
The
ハイブリッド用電子制御ユニット70は、CPU72を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU72の他に処理プログラムを記憶するROM74と、データを一時的に記憶するRAM76と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット70には、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号,シフトレバー81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP,アクセルペダル83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Acc,ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBP,車速センサ88からの車速Vなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット70は、前述したように、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と通信ポートを介して接続されており、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
The hybrid
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20は、運転者によるアクセルペダル83の踏み込み量に対応するアクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸32a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32aに出力されるように、エンジン22とモータMG1とモータMG2とが運転制御される。エンジン22とモータMG1とモータMG2の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にエンジン22から出力される動力のすべてが動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによってトルク変換されてリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ50の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にバッテリ50の充放電を伴ってエンジン22から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御する充放電運転モード、エンジン22の運転を停止してモータMG2からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸32aに出力するよう運転制御するモータ運転モード、モータMG2の駆動を停止してモータMG1で反力を受け持ちながらエンジン22からの動力が動力分配統合機構30を介してリングギヤ軸32aに伝達されるようエンジン22とモータMG1とを駆動制御して走行する直行走行モードなどがある。直行走行モードは、主としてモータMG2やインバータ42に異常が生じたときに実行されるモードである。
The
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20の動作について説明する。図2は、ハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、ROM74に記憶され、所定時間毎(例えば数msec毎)に繰り返し実行される。
Next, the operation of the thus configured
駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット70のCPU72は、まず、アクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Accや車速センサ88からの車速V,モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2,エンジン22の回転数Ne,バッテリ50の入出力制限Win,Woutなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する(ステップS100)。ここで、エンジン22の回転数Neはクランクシャフト26に取り付けられたクランクポジションセンサ23aからの信号に基づいて計算されたものをエンジンECU24から通信により入力するものとした。また、モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2は、回転位置検出センサ43,44により検出されるモータMG1,MG2の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータECU40から通信により入力するものとした。また、バッテリ50の残容量SOCは、電流センサ51bにより検出されたバッテリ50の充放電電流の積算値に基づいて演算されたものをモータECU40から通信により入力するものとした。さらに、バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、温度センサ51により検出されたバッテリ50の電池温度Tbとバッテリ50の残容量SOCとに基づいて設定されたものをバッテリECU52から通信により入力するものとした。なお、バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、電池温度Tbに基づいて入出力制限Win,Woutの基本値を設定し、バッテリ50の残容量SOCに基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Win,Woutの基本値に補正係数を乗じて入出力制限Win,Woutを設定することができる。図3に電池温度Tbと入出力制限Win,Woutとの関係の一例を示し、図4にバッテリ50の残容量SOCと入出力制限Win,Woutの補正係数との関係の一例を示す。
When the drive control routine is executed, first, the
こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Accと車速Vとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪63a,63bに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクTr*を設定する(ステップS110)。要求トルクTr*は、実施例では、アクセル開度Accと車速Vと要求トルクTr*との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてROM74に記憶しておき、アクセル開度Accと車速Vとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクTr*を導出して設定するものとした。図5に要求トルク設定用マップの一例を示す。
When the data is thus input, the required torque Tr * to be output to the
こうして要求トルクTr*を設定すると、モータMG2やインバータ42に異常が生じモータMG2がトルクを発生できない状態であるか否かを判定する(ステップS120)。モータMG2やインバータ42の異常の判定は、例えば、モータMG2やインバータ42を流れる電流がトルク指令に対応するか否かを判定したり、モータMG2やインバータ42の温度が予め設定された許容限界温度を超えているか否かを判定したりすることにより行なう。モータMG2がトルクを発生できるときには、通常時制御を実行し(ステップS130)、このルーチンを終了する。
When the required torque Tr * is set in this way, it is determined whether or not the motor MG2 and the
ここで、ステップS130の通常時制御について説明する。まず、ステップS110で設定した要求トルクTr*からエンジン22に要求される要求パワーPe*を設定する。要求パワーPe*は、要求トルクTr*にリングギヤ軸32aの回転数Nrを乗じたものとバッテリ50が要求する充放電要求パワーPb*とロスLossとの和として計算するものとした。なお、リングギヤ軸32aの回転数Nrは、車速Vに換算係数kを乗じることによって求めたり、モータMG2の回転数Nm2を減速ギヤ35のギヤ比Grで割ることによって求めることができる。次に、エンジン22を効率よく動作させる動作ラインと要求パワーPe*(Ne*×Te*)の曲線との交点からエンジンの目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する。続いて、エンジン22を目標回転数Ne*および目標トルクTe*の運転ポイントで運転したときに要求するトルクが出力可能なようにモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定する。このとき、モータMG2のトルク指令Tm2*をバッテリ50の入出力制限Win,Woutに基づいて設定することにより、要求トルクTr*を入出力制限Win,Woutの範囲内で制限したトルクとして設定する。そして、エンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*についてはエンジンECU24に、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU40にそれぞれ送信する。目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを受信したエンジンECU24は、エンジン22が目標回転数Ne*と目標トルクTe*とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン22における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行う。また、トルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータECU40は、トルク指令Tm1*でモータMG1が駆動されると共にトルク指令Tm2*でモータMG2が駆動されるようインバータ41,42のスイッチング素子のスイッチング制御を行う。このように、モータMG2がトルクを出力可能であるときには、車両に要求されるパワーが効率よく出力されるように、エンジン20とモータMG1とモータMG2とを駆動制御する。
Here, the normal control in step S130 will be described. First, the required power Pe * required for the
一方、ステップS120でモータMG2がトルクを発生できない状態であるときには、モータMG2の電力の入出力を行うインバータ42をゲート遮断する指令をモータECU40へ送信し(ステップS140)、ステップS130〜S270の直行走行時制御(直行走行モード)を実行する。図6に、直行走行モードで走行しているときの動力分配統合機構30の各回転要素の回転数とトルクの力学的な関係を示す共線図を示す。図中、左のS軸はモータMG1の回転数Nm1であるサンギヤ31の回転数を示し、C軸はエンジン22の回転数Neであるキャリア34の回転数を示し、R軸はモータMG2の回転数Nm2を減速ギヤ35のギヤ比Grで除したリングギヤ32の回転数Nrを示す。図示するように、直行走行モードでは、エンジン22を回転数Ne*で運転すると共にモータMG1から発電トルクTm1*を出力することによりリングギヤ軸32aに正のトルクが出力されて走行することができる。この直行走行時制御では、まず、ステップS110で設定した要求トルクTr*に動力分配統合機構30のギヤ比ρを乗じたものに(−1)を乗じてモータMG1から出力すべき仮トルク指令Tm1tmpを計算する(ステップS150)。
On the other hand, when motor MG2 is in a state where torque cannot be generated in step S120, a command to shut off
モータMG1の仮トルク指令Tm1tmpを設定すると、バッテリ50の残容量SOCの値を調べる(ステップS160)。ここで、バッテリ50の残容量SOCを調べるのは、バッテリ50の残容量SOCに応じたモータMG1の入出力する電力を設定するためである。ここでは、バッテリ50の残容量SOCの範囲として、バッテリ50の残容量SOCの値が低く充電を要する要充電範囲と、バッテリ50の残容量SOCの値が比較的高く放電を要する要放電範囲と、充電範囲と放電範囲との間である中間範囲とが定められている。例えば、要充電範囲は40%以下などに定められ、要放電範囲は60%以上などに定められ、中間範囲は40%を超え60%未満などに定められる。
When provisional torque command Tm1tmp of motor MG1 is set, the value of remaining capacity SOC of
ステップS150でバッテリ50の残容量SOCの値が中間範囲にあるときには、モータMG1の仮目標回転数Nm1tmpに所定回転数Nm1Aを設定する(ステップS160)。この回転数Nm1Aは、エンジン22の回転数をなるべく抑えるよう小さな回転数(例えば100rpmなど)に設定されている。図6の実線で示すように仮目標回転数Nm1tmpに回転数Nm1Aを設定するのである。この仮目標回転数Nm1tmpを設定したあと、エンジン22の目標回転数Ne*を設定する(ステップS230)。ここでは、仮目標回転数Nm1tmpでモータMG1が回転したときのエンジン22の仮目標回転数Netmpをリングギヤ軸32aの回転数Nrとギヤ比ρを用いて次式(1)より算出し、得られたエンジン22の仮目標回転数Netmpがエンジン22の安定して駆動可能な駆動可能範囲に入るような目標回転数Ne*を設定する。式(1)は、図6より容易に導くことができる。この駆動可能範囲は、エンジン22が安定して駆動可能な最低回転数Nemin(例えば600rpmなど)と、エンジン22が駆動可能な最高回転数Nemax(例えば6000rpmなど)との間の範囲として定められている。ここでは、目標回転数Ne*は、仮目標回転数Netmpを最高回転数Nemaxと最低回転数Neminとにより制限した値として設定する。このように、モータMG1の目標回転数Nm1*が仮目標回転数Nm1tmp又はそれになるべく近い値となり、且つエンジン22の目標回転数Ne*が駆動可能範囲内になるよう設定するのである。
Netmp=Nm1tmp・ρ/(1+ρ)+Nr/(1+ρ) …(1)
When the value of the remaining capacity SOC of the
Netmp = Nm1tmp ・ ρ / (1 + ρ) + Nr / (1 + ρ) (1)
エンジン22の目標回転数Ne*を設定すると、次式(2)および式(3)を共に満たすモータMG1により入出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Tm1max,Tm1minを設定する(ステップS240)。式(2)はモータMG1とモータMG2とにより入出力される電力の総和が入出力制限Win,Woutの範囲内となる関係式である。また、式(3)は、モータMG1の最大定格トルクにより定められる発電側の負荷率制限Tm1R(例えば最大定格トルクの30%以下など)を表す式である。図7は、モータMG1のトルク指令Tm1*の範囲を設定する説明図である。図7において縦軸はモータMG2のトルク指令Tm2*であり、横軸は正側がモータMG1の駆動側の仮トルク指令Tm1tmp,負側がモータMG1の発電側の仮トルク指令Tm1tmpである。上下限値Tm1max,Tm1minは、式(2)と式(3)との3つの線に囲まれた領域内の最大値と最小値として求めることができる。ここでは、モータMG2からトルクを出力できず、モータMG2のトルク指令Tm2*が値0であるから、トルク制限Tm1max,Tm1minは、Tm2*=0とこれら3つの線との交点から求めることができる。ここで、トルク制限Tm1maxは、バッテリ50の出力制限WoutをモータMG1の回転数Nm1で割ったものに設定する。また、トルク制限Tm1minは、バッテリ50の入力制限WinをモータMG1の回転数Nm1で割ったものの絶対値とモータMG1の負荷率制限Tm1Rの絶対値とのうち小さい方に設定する。続いて、設定したトルク制限Tm1max,Tm1minを用いてモータMG1のトルク指令Tm1*を設定する(ステップS250)。ここでは、トルク指令Tm1*は、ステップS150で設定したモータMG1の仮トルク指令Tm1tmpをトルク制限Tm1maxとトルク制限Tm1minとにより制限した値に設定する。このように、バッテリ50の入出力制限Win,Woutを回転数Nm1で割ったものの範囲内且つモータMG1の最大定格トルクの負荷率Tm1Rの範囲内になるようモータMG1のトルク指令Tm1*を設定することができる。
Win≦Tm1tmp・Nm1+Tm2*・Nm2≦Wout …(2)
Tm1tmp≧Tm1R …(3)
When the target rotational speed Ne * of the
Win ≦ Tm1tmp ・ Nm1 + Tm2 * ・ Nm2 ≦ Wout (2)
Tm1tmp ≧ Tm1R (3)
こうしてエンジン22の目標回転数Ne*とモータMG1のトルク指令Tm1*とを設定すると、エンジン22の目標回転数Ne*と現在の回転数Neとの偏差が打ち消されるようフィードバック制御によりエンジン22を駆動制御すると共にトルク指令Tm1*に見合うトルクがモータMG1から出力されるようモータMG1を駆動制御し(ステップS260)、本ルーチンを終了する。エンジン22やモータMG1の駆動制御は、具体的には、目標回転数Ne*をエンジンECU24に送信すると共にトルク指令Tm1*をモータECU40に送信することにより、エンジンECU24が受信した目標回転数Ne*でエンジン22が運転されるよう吸入空気量調節制御や燃料噴射制御,点火制御などを行ない、モータECU40が受信したトルク指令Tm1*でモータMG1が運転されるようインバータ41のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
When the target rotational speed Ne * of the
一方、ステップS160で、バッテリ50の残容量SOCの値が要充電範囲にあるときには、モータMG1の仮目標回転数Nm1tmpに所定回転数Nm1Bを設定する(ステップS180)。この回転数Nm1Bは、エンジン22からトルクを出力しやすいよう、回転数Nm1Aよりもある程度大きな回転数(例えば1000rpmなど)に設定されている。図6の一点鎖線で示すようにモータMG1の仮目標回転数Nm1tmpに回転数Nm1Bを設定するのである。この仮目標回転数Nm1tmpを設定したあと、上述と同様にリングギヤ軸32aの回転数Nrとリングギヤ軸32aのギヤ比ρとを用いて式(1)よりエンジン22の仮目標回転数Netmpを計算し、この仮目標回転数Netmpがエンジン22の安定して駆動可能な駆動可能範囲に入るよう目標回転数Ne*を設定する(ステップS230)。続いて、バッテリ50の出力制限WoutをモータMG1の回転数Nm1で割ったものにトルク制限Tm1maxを設定すると共に、バッテリ50の入力制限WinをモータMG1の回転数Nm1で割ったものの絶対値とモータMG1の負荷率制限Tm1Rの絶対値とのうち小さい方にトルク制限Tm1minを設定し(ステップS240)、設定したトルク制限Tm1max,Tm1minの範囲内になるようモータMG1のトルク指令Tm1*を設定する(ステップS250)。こうしてエンジン22の目標回転数Ne*とモータMG1のトルク指令Tm1*とを設定すると、エンジン22の目標回転数Ne*と現在の回転数Neとの偏差が打ち消されるようフィードバック制御によりエンジン22を駆動制御すると共にトルク指令Tm1*に見合うトルクがモータMG1から出力されるようモータMG1を駆動制御し(ステップS260)、本ルーチンを終了する。このように、バッテリ50の残容量SOCの値が要充電範囲であるときには、蓄電量が少なくなったバッテリ50へモータMG1で発電した電力を供給しながら走行するのである。
On the other hand, when the value of the remaining capacity SOC of the
一方、ステップS160でバッテリ50の残容量SOCの値が要放電範囲にあるときには、リングギヤ軸32aの回転数Nrが閾値Nrthr未満であるか否かを判定する(ステップS190)。閾値Nrthrは、エンジン22が最低回転数NeminであるときのモータMG1の回転数Nm1が負回転になるようなリングギヤ軸32aの回転数として定められている(図6の点線参照)。つまり、リングギヤ軸32aの回転数Nrが閾値Nrthr以上であるときには、モータMG1の仮目標回転数Nm1tmpを負回転に設定可能である。ステップS190でリングギヤ軸32aの回転数Nrが所定の閾値Nrthr未満であるときには、エンジン22のストール防止のためモータMG1の仮目標回転数Nm1tmpを負回転に設定不能であり、リングギヤ軸32aに要求トルクTr*を出力する際にモータMG1で発電した電力が要放電範囲にあるバッテリ50に充電され続けるため、エンジン22の目標回転数Ne*をアイドル回転数Neidle(例えば、600rpmなど)に設定すると共にトルク指令Tm1*を値0に設定し(ステップS200)、エンジン22をアイドリング制御すると共にゼロトルクとなるようにモータMG1を制御し(ステップS210)、本ルーチンを終了する。このように、バッテリ50の残容量SOCの値が要放電範囲にあり、リングギヤ軸32aの回転数Nrが閾値Nrthr未満であるときには、走行を中止し、蓄電量が多くなったバッテリ50の残容量SOCが補機(例えばエアコンなど)により消費されて低下するのを待つのである。
On the other hand, when the value of the remaining capacity SOC of the
一方、ステップS190でリングギヤ軸32aの回転数Nrが閾値Nrthr未満でないとき、すなわち回転数Nrが閾値Nrthr以上であるときには、モータMG1の仮目標回転数Nm1tmpに所定回転数Nm1Cを設定する(ステップS220)。この回転数Nm1Cは、モータMG1がバッテリ50からの電力を消費してリングギヤ軸32aにトルクを出力するよう負の回転数(例えば−1000rpmなど)に設定されている。ここでは、図6の二点鎖線で示すようにモータMG1の仮目標回転数Nm1tmpに負の回転数Nm1Cを設定するのである。このように、モータMG1の回転数Nm1を設定すると、バッテリ50の電力を消費してモータMG1によりエンジン22の回転数を抑え込む方向(図6で下向き)にトルクTm1*をかけ、その反力により駆動軸にトルク(−Tm1*/ρ)をリングギヤ軸32aに出力することになる。この仮目標回転数Nm1tmpを設定したあと、上述と同様にリングギヤ軸32aの回転数Nrとリングギヤ軸32aのギヤ比ρとを用いて式(1)よりエンジン22の仮目標回転数Netmpを計算し、この仮目標回転数Netmpがエンジン22の駆動可能範囲に入るよう目標回転数Ne*を設定する(ステップS230)。続いて、バッテリ50の出力制限WoutをモータMG1の回転数Nm1で割ったものにトルク制限Tm1maxを設定すると共に、バッテリ50の入力制限WinをモータMG1の回転数Nm1で割ったものの絶対値とモータMG1の負荷率制限Tm1Rの絶対値とのうち小さい方にトルク制限Tm1minを設定し(ステップS240)、設定したトルク制限Tm1max,Tm1minの範囲内になるようモータMG1のトルク指令Tm1*を設定する(ステップS250)。こうしてエンジン22の目標回転数Ne*とモータMG1のトルク指令Tm1*とを設定すると、エンジン22の目標回転数Ne*と現在の回転数Neとの偏差が打ち消されるようフィードバック制御によりエンジン22を駆動制御すると共にトルク指令Tm1*に見合うトルクがモータMG1から出力されるようモータMG1を駆動制御し(ステップS260)、本ルーチンを終了する。このように、バッテリ50の残容量SOCの値が要放電範囲であり、リングギヤ軸32aの回転数Nrが閾値Nrthr以上であるときには、蓄電量が多くなったバッテリ50の電力をモータMG1で消費しながら走行するのである。
On the other hand, when the rotational speed Nr of the
以上詳述した本実施例のハイブリッド自動車20によれば、モータMG2からリングギヤ軸32aへの動力の出力が不能であるときには、バッテリ50の電力の入出力に関するパラメータとしての入出力制限Win,Wout及び負荷率制限Tm1Rに基づいてモータMG1から入出力される駆動力の範囲を設定し、該設定した駆動力の範囲内で動力分配統合機構30及びモータMG1を介してエンジン22から出力される駆動力だけがリングギヤ軸32aに出力されるようエンジン22とモータMG1とを制御する。このように、バッテリ50と電力のやりとりを行うモータMG1の駆動力の範囲を入出力制限Win,Wout及び負荷率制限Tm1Rに基づいて設定するため、過大な電力がバッテリ50に入出力されることを防止可能である。したがって、モータMG2からリングギヤ軸32aに動力を出力不能でリングギヤ軸32aを介してエンジン22からリングギヤ軸32aに駆動力を出力しているときのバッテリ50をより確実に保護することができる。
According to the
また、バッテリ50への電力の入力制限Winを回転数Nm1で割ったものと、モータMG1の負荷率制限Tm1Rとのうち絶対値で小さい方をモータMG1から出力される駆動力の範囲の下限として設定するため、モータMG1の駆動力の範囲をより小さな範囲に設定し、バッテリ50を一層確実に保護することができる。また、モータMG1の負荷率制限Tm1RによりモータMG1の駆動力を制限するため、モータMG1からの駆動力がエンジン22の出力軸へ伝わることによる影響を低減して安定した制御を確保することができる。
Further, the lower of the range of driving force output from the motor MG1 is the smaller one of the absolute value of the input limit Win of the power to the
更に、バッテリ50の残容量SOCが要充電範囲にあるときにはバッテリ50に電力を充電させ、バッテリ50の残容量SOCが要放電範囲にあるときには、バッテリ50に蓄電された電力をモータMG1により消費させてバッテリ50の過充電を抑制可能であるため、モータMG2からリングギヤ軸32aに動力を出力不能なとき(直行走行モード時)においてできるだけ長時間の退避走行を確保することができる。
Further, when the remaining capacity SOC of the
更にまた、バッテリ50の残容量SOCが要充電範囲にあるときには、モータMG1の仮目標回転数Nm1tmpを正回転の値に設定し、バッテリ50の残容量SOCが要放電範囲にあるときには、モータMG1の目標回転数を負回転の値に設定するため、モータMG1の仮目標回転数Nm1tmpを設定することにより、バッテリ50への充電とバッテリ50に蓄電された電力の消費とを比較的容易に切り替えることができる。また、モータMG1の仮目標回転数Nm1tmpに対応するエンジン22の回転数Ne*がエンジン22の駆動可能範囲を外れたときには、エンジン22の回転数Ne*が該駆動可能範囲内になるよう変更するため、安定したエンジン22の駆動を確保することができる。更に、バッテリ50の残容量SOCが中間範囲にあるときには、残容量SOCが要充電範囲にあるときのモータMG1の目標回転数Nm1Bよりも小さな目標回転数Nm1Aに設定するため、残容量SOCが中間範囲にあるときには目標回転数を小さくして発電量を抑えることが可能であり、バッテリ50をより確実に保護することができるし、バッテリ50の過充電を抑制して退避走行をできる限り確保することができる。
Furthermore, when the remaining capacity SOC of the
なお、本発明は上述した実施例に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。 In addition, this invention is not limited to the Example mentioned above at all, and as long as it belongs to the technical scope of this invention, it cannot be overemphasized that it can implement with a various aspect.
例えば、上述した実施例では、バッテリ50の出力制限WoutをモータMG1の回転数Nm1で割ったものにトルク制限Tm1maxを設定し、バッテリ50の入力制限WinをモータMG1の回転数Nm1で割ったものの絶対値とモータMG1の負荷率制限Tm1Rの絶対値とのうち小さい方にトルク制限Tm1minを設定するとしたが、モータMG1の負荷率制限Tm1Rを省略してもよい。こうしても、バッテリ50への過大な電力の入出力が抑制可能であり、バッテリ50をより確実に保護することができる。
For example, in the above-described embodiment, the torque limit Tm1max is set to the output limit Wout of the
上述した実施例では、バッテリ50の残容量SOCに基づいてモータMG1の仮目標回転数Nm1tmpを設定し、モータMG1での発電、駆動を切り替えるものとしたが、このステップS160〜S210の処理を省略してもよい。つまり、バッテリ50の入出力制限Win,Wout及びモータMG1の負荷率制限Tm1RでモータMG1のトルク指令Tm1*を制限するのみでもよい。こうしても、モータMG2からリングギヤ軸32aに動力を出力不能でリングギヤ軸32aを介してエンジン22からリングギヤ軸32aに駆動力を出力しているときのバッテリ50をより確実に保護することはできる。
In the above-described embodiment, the temporary target rotation speed Nm1tmp of the motor MG1 is set based on the remaining capacity SOC of the
上述した実施例では、バッテリ50の要充電範囲、中間範囲及び要放電範囲は、モータMG1の発電・駆動状態によっては変えないものとしたが、図8に示すように、各範囲にいわゆるヒステリシスを設けてもよい。具体的には、バッテリ50の充電中には、残容量SOCが残容量S2(例えば43%)以下を要充電範囲とし、残容量S4(例えば50%)になるまでを中間範囲とし、残容量S4以上を要放電範囲とする。一方、バッテリ50の放電中には、残容量SOCが残容量S4よりも小さい残容量S3(例えば47%)以上を要放電範囲とし、残容量S2よりも小さな残容量S1(例えば40%)になるまでを中間範囲とし、残容量S1以下を要充電範囲とする。こうすれば、バッテリ50への充電と放電との切り替わりによるモータMG1の目標回転数Nm1*の切り替わりの頻度を低減して安定した制御を行うことができる。
In the embodiment described above, the required charging range, the intermediate range, and the required discharging range of the
上述した実施例では、直行走行モードにおいてアクセルペダル83がオンされたときアクセル開度Accに応じた要求トルクTr*を設定するものとしたが、直行走行モードにおいてアクセルペダル83がオンされたときそのアクセル開度Accに拘わらず一定のトルクを要求トルクTr*に設定するものとしてもよい。
In the above-described embodiment, the required torque Tr * corresponding to the accelerator opening Acc is set when the
上述した実施例では、直行走行モードにおいてアクセルペダル83がオンされたときについて主に説明したが、アクセル開度Accがオフのときには、バッテリ50からの電力を用いてエンジン22の回転数を引き上げる方向にモータMG1を駆動することによりエンジン22のフリクションによる制動力をリングギヤ軸32aに出力してもよい。図9は、エンジン22のフリクションによる制動力をリングギヤ軸32aに出力するときの共線図である。なお、図9では制動時であるため、要求トルクTr*が図6の要求トルクTr*と逆向きになっている。こうしても、充電されやすい直行走行モードにおいてバッテリ50の電力を消費してできる限り退避走行を確保することができる。このとき、エンジン22のフリクションによる制動力に基づいて定められるトルク制限Tm1FによってモータMG1のトルク指令Tm1*の上限値を制限して設定してもよい。このトルク制限Tm1Fは、エンジン22の回転数を引き上げる方向にモータMG1を駆動してもエンジン22のフリクションにより回転数Neが吹け上がらず、且つ図示しないスロットルバルブを閉じる傾向で制御してもエンジン22が失火しないような最大のトルク値に設定されている。図10は、別のモータMG1のトルク指令Tm1*の範囲を設定する説明図である。ここで、トルク指令Tm1*の上限値は、トルク制限Tm1Fと出力制限WoutをモータMG1の回転数Nm1で割ったものとのうち小さい方に定められる。こうすれば、モータMG1を駆動することによりエンジン22のフリクションによる制動力をリングギヤ軸32aに出力する際に、失火などを防止しエンジン22を安定して駆動することができる。
In the above-described embodiment, the description has been mainly given of the case where the
上述した実施例では、モータMG2からトルクを出力できないときには、ステップS140でインバータ42をゲート遮断するとしたが、インバータ42が作動可能であるときには、ゼロトルク指令を行ってもよい。
In the above-described embodiment, when the torque cannot be output from the motor MG2, the gate of the
上述した実施例では、モータMG2の動力を減速ギヤ35により変速してリングギヤ軸32aに出力するものとしたが、図11の変形例のハイブリッド自動車120に例示するように、モータMG2の動力をリングギヤ軸32aが接続された車軸(駆動輪63a,63bが接続された車軸)とは異なる車軸(図Dにおける車輪64a,64bに接続された車軸)に接続するものとしてもよい。
In the above-described embodiment, the power of the motor MG2 is shifted by the
上述した実施例では、エンジン22の動力を動力分配統合機構30を介して駆動輪63a,63bに接続されたリングギヤ軸32aとしてのリングギヤ軸32aに出力するものとしたが、図12の変形例のハイブリッド自動車220に例示するように、エンジン22のクランクシャフト26に接続されたインナーロータ232と駆動輪63a,63bに動力を出力するリングギヤ軸32aに接続されたアウターロータ234とを有し、エンジン22の動力の一部をリングギヤ軸32aに伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータモータMG2230を備えるものとしてもよい。
In the above-described embodiment, the power of the
20,120,220 ハイブリッド自動車、22 エンジン、24 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、26 クランクシャフト、28 ダンパ、30 動力分配統合機構、31 サンギヤ、32 リングギヤ、32a リングギヤ軸、33 ピニオンギヤ、34 キャリア、35,減速ギヤ、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,42 インバータ、43,44 回転位置検出センサ、50 バッテリ、51a 電圧センサ、51b 電流センサ、51c 温度センサ、52 バッテリ用電子制御ユニット(バッテリECU)、54 電力ライン、60 ギヤ機構、62 デファレンシャルギヤ、63a,63b,64a,64b 駆動輪、70 ハイブリッド用電子制御ユニット、72 CPU、74 ROM、76 RAM、80 イグニッションスイッチ、81 シフトレバー、82 シフトポジションセンサ、83 アクセルペダル、84 アクセルペダルポジションセンサ、85 ブレーキペダル、86 ブレーキペダルポジションセンサ、88 車速センサ、230 対ロータモータMG2、232 インナーロータ 234 アウターロータ、MG1,MG2 モータ。
20, 120, 220 Hybrid vehicle, 22 engine, 24 engine electronic control unit (engine ECU), 26 crankshaft, 28 damper, 30 power distribution integration mechanism, 31 sun gear, 32 ring gear, 32a ring gear shaft, 33 pinion gear, 34 carrier , 35, reduction gear, 40 motor electronic control unit (motor ECU), 41, 42 inverter, 43, 44 rotational position detection sensor, 50 battery, 51a voltage sensor, 51b current sensor, 51c temperature sensor, 52 electronic control for battery Unit (battery ECU), 54 power line, 60 gear mechanism, 62 differential gear, 63a, 63b, 64a, 64b driving wheel, 70 hybrid electronic control unit, 72 CPU, 74 ROM, 76 RAM, 80 ignition switch, 81 shift lever, 82 shift position sensor, 83 accelerator pedal, 84 accelerator pedal position sensor, 85 brake pedal, 86 brake pedal position sensor, 88 vehicle speed sensor, 230 to rotor motor MG2, 232
Claims (10)
内燃機関と、
該内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力と動力との入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、
前記駆動軸に動力の入出力が可能な電動機と、
前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
前記電動機から前記駆動軸への動力の出力が不能となる所定の条件が成立しているときには、前記蓄電手段の入出力制限に基づいて前記電力動力入出力手段の駆動範囲を設定し、該設定した駆動範囲内で前記電力動力入出力手段を介して前記内燃機関から出力される駆動力だけが前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関と該電力動力入出力手段とを制御する制御手段と、
を備えた動力出力装置。 A power output device that outputs power to a drive shaft,
An internal combustion engine;
Power power input / output means connected to the output shaft of the internal combustion engine and the drive shaft, and capable of outputting at least part of the power from the internal combustion engine to the drive shaft with input and output of power and power;
An electric motor capable of inputting and outputting power to the drive shaft;
A power storage means capable of exchanging power with the electric power drive input / output means and the electric motor;
When a predetermined condition that disables output of power from the electric motor to the drive shaft is satisfied, the drive range of the power power input / output means is set based on the input / output restriction of the power storage means, and the setting is performed. Control means for controlling the internal combustion engine and the power power input / output means so that only the driving force output from the internal combustion engine via the power power input / output means within the drive range is output to the drive shaft. ,
Power output device with
請求項1に記載の動力出力装置。 The control means sets a range of driving force of the power power input / output means as a driving range of the power power input / output means.
The power output device according to claim 1.
請求項2に記載の動力出力装置。 The control means sets a drive range of the power power input / output means based on a load factor restriction determined by a maximum rated driving force of the power power input / output means, and sets the drive power based on the input restriction of the power storage means. The smaller one of the lower limit of the range and the lower limit of the range of the driving force based on the load factor limitation is set as the lower limit of the range of the driving force output from the power drive input / output unit.
The power output apparatus according to claim 2.
前記蓄電手段の蓄電状態を把握する蓄電状態把握手段、を備え、
前記制御手段は、蓄電状態把握手段によって把握された前記蓄電状態が所定の要充電範囲にあるときには、前記蓄電手段へ電力を出力すると共に前記内燃機関から出力される駆動力だけが該駆動軸に出力されるよう前記電力動力入出力手段と前記内燃機関とを制御し、前記蓄電状態が所定の要放電範囲にあるときには、前記蓄電手段から出力された電力により前記電力動力入出力手段が駆動されると共に前記内燃機関から出力される駆動力だけが該駆動軸に出力されるよう前記電力動力入出力手段と前記内燃機関とを制御する、
動力出力装置。 The power output device according to any one of claims 1 to 3,
Power storage state grasping means for grasping the power storage state of the power storage means,
The control means outputs power to the power storage means and only the driving force output from the internal combustion engine is applied to the drive shaft when the power storage state grasped by the power storage state grasping means is within a predetermined required charging range. The power motive power input / output means and the internal combustion engine are controlled so as to be output, and the power motive power input / output means is driven by the power output from the power storage means when the power storage state is within a predetermined required discharge range. And controlling the power drive input / output means and the internal combustion engine so that only the driving force output from the internal combustion engine is output to the drive shaft.
Power output device.
前記制御手段は、前記蓄電状態が所定の要充電範囲にあるときには、前記発電機の目標回転数を該発電機の発電側の値に設定することにより前記蓄電手段へ電力を出力すると共に前記内燃機関から出力される駆動力だけが該駆動軸に出力されるよう前記電力動力入出力手段と前記内燃機関とを制御し、前記蓄電状態が所定の要放電範囲にあるときには、前記発電機の目標回転数を該発電機の駆動側の値に設定することにより前記蓄電手段から出力された電力により前記電力動力入出力手段が駆動されると共に前記内燃機関から出力される駆動力だけが該駆動軸に出力されるよう前記電力動力入出力手段と前記内燃機関とを制御する、
請求項4に記載の動力出力装置。 The power power input / output means is connected to three axes of the output shaft of the internal combustion engine, the drive shaft, and a third rotating shaft, and power to be input / output to any two of the three shafts is determined. Then, a means comprising a three-axis power input / output means for determining the power input / output to / from the remaining one shaft, and a generator capable of inputting / outputting power to the third rotating shaft,
When the power storage state is within a predetermined required charging range, the control means outputs electric power to the power storage means by setting the target rotational speed of the generator to a value on the power generation side of the generator and the internal combustion engine. The power power input / output means and the internal combustion engine are controlled so that only the driving force output from the engine is output to the drive shaft, and when the state of charge is within a predetermined discharge required range, By setting the rotational speed to a value on the drive side of the generator, the power power input / output means is driven by the power output from the power storage means, and only the driving force output from the internal combustion engine is the drive shaft. Controlling the power drive input / output means and the internal combustion engine to be output to
The power output apparatus according to claim 4.
請求項5に記載の動力出力装置。 When the rotational speed of the internal combustion engine corresponding to the target rotational speed of the generator is out of a predetermined driveable range in which the internal combustion engine can be driven stably, the control means is within the driveable range. Setting a target rotational speed of the internal combustion engine;
The power output apparatus according to claim 5.
請求項5又は6に記載の動力出力装置。 The control means, when the power storage state is in a predetermined intermediate range between the charge required range and the discharge required range, from a target rotational speed of the generator when the power storage state is in the charge required range Set the target speed to a small value,
The power output apparatus according to claim 5 or 6.
請求項1〜7のいずれかに記載の動力出力装置。 The predetermined condition is a condition that is satisfied when an abnormality occurs in an electric motor drive system including the electric motor.
The power output apparatus in any one of Claims 1-7.
前記電動機から前記駆動軸への動力の出力が不能となる所定の条件が成立しているときには、前記蓄電手段の入出力制限に基づいて前記電力動力入出力手段の駆動範囲を設定し、該設定した駆動範囲内で前記電力動力入出力手段を介して前記内燃機関から出力される駆動力だけが該駆動軸に出力されるよう該内燃機関と該電力動力入出力手段とを駆動制御する、
動力出力装置の制御方法。 An internal combustion engine, and an electric power input connected to the output shaft of the internal combustion engine and the drive shaft and capable of outputting at least part of the power from the internal combustion engine to the drive shaft with input and output of electric power and power. Power output that outputs power to the drive shaft using output means, an electric motor that can input / output power to the drive shaft, and an electric power input / output means and power storage means that can exchange electric power with the motor An apparatus control method comprising:
When a predetermined condition that disables output of power from the electric motor to the drive shaft is satisfied, the drive range of the power power input / output means is set based on the input / output restriction of the power storage means, and the setting is performed. Driving and controlling the internal combustion engine and the power power input / output means so that only the driving force output from the internal combustion engine via the power power input / output means within the drive range is output to the drive shaft;
Control method of power output device.
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