JP2004343838A - Power output unit, control method thereof, and automobile - Google Patents

Power output unit, control method thereof, and automobile Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To quickly cope with increase of a required torque which is required for a drive shaft while considering the output limit of a power storage device. <P>SOLUTION: An averaging rotational number of engine Netmp2 is calculated as the rotational number for smoothly changing the rotational number of an engine (S130). A temporary rotational number of engine Netmp3 is calculated as the rotational number for compatibilily of an increase limit to the increase in torque to a ring gear shaft as a drive shaft and an output limit Wout of a battery (S140-S170). The higher rotational number among them is set as a target rotational number Ne* of an engine (S180), for controlling the engine and two motors (S190-S230). Thus, an abrupt stepping on an accelerator pedal by a driver is coped by quick increasing of the rotational number of the engine within the range of output limit of the battery. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力出力装置およびその制御方法並びに自動車に関し、詳しくは、駆動軸に動力を出力する動力出力装置およびその制御方法並びに自動車に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の動力出力装置としては、エンジンと、このエンジンのクランクシャフトをキャリアに接続すると共に車軸に機械的に連結された駆動軸にリングギヤを接続したプラネタリギヤと、このプラネタリギヤのサンギヤに動力を入出力する第1モータと、駆動軸に動力を入出力する第2モータとを備える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、運転者による駆動軸への要求トルクに基づいて必要な動力を効率よく出力できるエンジンの目標運転ポイントとしての目標回転数と目標トルクとを設定し、設定したエンジンの目標回転数からプラネタリギヤのギヤ比によって計算される第1モータの目標回転数と現在の第1モータの回転数との偏差に基づいて第1モータのトルク指令をフィードバック制御によって設定する。そして、プラネタリギヤによりエンジン側から駆動軸に伝達されるトルクでは要求トルクに不足するトルクを第2モータのトルク指令として設定する。これより、要求トルクを効率よく駆動軸に出力するものとしている。
【0003】
【特許文献1】
特開平10−326115号公報(第20頁,第21頁)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
こうした動力出力装置では、駆動軸に要求される要求トルクが急増すると、それに伴ってエンジンの運転ポイントを変更してエンジンや第1モータを駆動制御し、エンジン側から伝達されるトルクでは不足するトルクを第2モータから出力するよう第2モータを駆動制御することになる。エンジンの運転ポイントは回転数の変更を伴うことから急変することができないため、第1モータのトルク指令におけるフィードバック制御もこのことが考慮されている。このため、要求トルクの急増は第2モータによる負荷の急増となる場合が多いことや第1モータの回転数の上昇の遅れに伴って第1モータの発電が遅れる場合が多いこと、更にバッテリの出力制限を考慮すると、要求トルクを駆動軸に迅速に出力できない場合も生じる。
【0005】
本発明の動力出力装置およびその制御方法は、駆動軸に要求される要求トルクの急増に対してより迅速に対応することを目的の一つとする。また、本発明の動力出力装置およびその制御方法は、バッテリなどの蓄電装置の出力制限を考慮することを目的の一つとする。本発明の自動車は、車軸に連結された駆動軸に要求される要求トルクの急増に対してより迅速に対応すると共にバッテリなどの蓄電装置の出力制限を考慮することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに自動車は、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。
【0007】
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、電力と動力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する電力動力入出力手段と、
前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
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、
前記駆動軸への要求駆動力が急増したとき、該要求駆動力と前記蓄電手段の出力制限とに基づいて該要求駆動力に応じた駆動力を出力するための前記内燃機関の運転ポイントを設定する運転ポイント設定手段と、
該設定された運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記要求駆動力に対応する駆動力が前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する制御手段と、を備えることを要旨とする。
【0008】
この本発明の動力出力装置では、駆動軸への要求駆動力が急増したときには、駆動軸に要求される要求駆動力と蓄電手段の出力制限とに基づいて要求駆動力に応じた動力を出力するための内燃機関の運転ポイントを設定し、この設定した運転ポイントで内燃機関が運転されると共に要求駆動力に対応する駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と内燃機関からの動力の少なくとも一部を駆動軸に出力する電力動力入出力手段と駆動軸に動力を入出力する電動機とを制御する。したがって、内燃機関の運転ポイントとして要求駆動力と蓄電手段の出力制限とを考慮した運転ポイントを設定することができるから、要求駆動力により迅速に対応することができると共に蓄電手段の出力制限に対応することができる。この結果、要求駆動力に対応する駆動力を駆動軸に迅速に出力することができる。
【0009】
こうした本発明の動力出力装置において、前記運転ポイント設定手段は、前記要求駆動力の変化度合いに基づいて前記内燃機関の運転ポイントを設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、要求駆動力の変化に迅速に対応することができる。
【0010】
また、本発明の動力出力装置において、前記運転ポイント設定手段は、前記駆動軸への駆動力の増加に対する増加制限と前記蓄電手段の出力制限とから前記内燃機関の回転数として計算される第1回転数を前記内燃機関の運転ポイントにおける目標回転数として設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、駆動軸への駆動力の増加に対する増加制限と蓄電手段の出力制限とに基づいた回転数を内燃機関の運転ポイントにおける目標回転数として設定するから、制御可能な範囲で迅速に内燃機関の回転数を増加することができ、駆動軸に迅速に要求駆動力に対応する駆動力を出力することができる。
【0011】
この第1回転数を計算する態様の本発明の動力出力装置において、前記運転ポイント設定手段は、前記要求駆動力から計算される前記内燃機関の回転数になまし処理を施した第2回転数と前記第1回転数とのうち大きな回転数を前記内燃機関の運転ポイントにおける目標回転数として設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、制御可能な範囲におけるより大きな回転数を内燃機関の運転ポイントにおける目標回転数として設定することができる。この結果、迅速に内燃機関の回転数を増加することができ、駆動軸に迅速に要求駆動力に対応する駆動力を出力することができる。
【0012】
また、第1回転数を計算する態様の本発明の動力出力装置において、前記運転ポイント設定手段は、前記電力動力入出力手段から出力する動力に基づいて前記駆動軸に出力される第1駆動力と前記電動機から該駆動軸に出力する第2駆動力との和が前記増加制限された制限駆動力および前記要求駆動力のうち小さい駆動力に等しくなる関係と、前記電力動力入出力手段により入出力される第1電力と前記電動機により入出力される第2電力の和が前記蓄電手段の出力制限に等しくなる関係と、から求められる前記第1駆動力に基づいて前記第1回転数を計算して前記運転ポイントを設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、第1回転数を制限の範囲内の回転数か必要な回転数かのいずれかとして計算するから、内燃機関を迅速に要求に応じた運転ポイントで運転制御することできる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記運転ポイント設定手段は、前記内燃機関の目標回転数が設定されたときに前記電力動力入出力手段を該設定された目標回転数を用いてフィードバック制御する際の該電力動力出力手段から出力すべき目標動力の関係式に対して前記第1駆動力から計算される前記電力動力入出力手段から出力する動力を前記目標動力として用いて逆算により得られる前記目標回転数を前記第1回転数として計算する手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関を運転制御する際に用いられる電力動力入力手段を円滑に制御することができる。
【0013】
本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記設定された運転ポイントで前記内燃機関を運転するために設定される駆動条件で前記電力動力入出力手段を駆動制御し、該駆動制御により前記駆動軸に作用する駆動力と前記要求駆動力の差分の駆動力が該駆動軸に出力されるよう前記電動機を駆動制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、駆動軸に要求駆動力を出力することができる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記蓄電手段の出力制限の範囲内で前記電動機を駆動制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、蓄電手段の出力制限の範囲内で駆動軸に要求動力に対応する駆動力を出力することができる。
【0014】
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軸に入出力した動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と前記第3の軸に動力を入出力する発電機とを備える手段であるものとすることもできるし、前記電力動力入出力手段は前記内燃機関の出力軸に取り付けられた第1の回転子と前記駆動軸に取り付けられた第2の回転子とを有し該第1の回転子と該第2の回転子との電磁作用による電力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する対回転子電動機であるものとすることもできる。
【0015】
本発明の自動車は、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置、即ち、基本的には、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の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する電力動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、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、前記駆動軸への要求駆動力が急増したときに該要求駆動力と前記蓄電手段の出力制限とに基づいて該要求駆動力に応じた動力を出力するための前記内燃機関の運転ポイントを設定する運転ポイント設定手段と、該設定された運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記要求駆動力に対応する駆動力が前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する制御手段と、を備える動力出力装置を備え、前記駆動軸が機械的に車軸に接続されて走行することを要旨とする。
【0016】
この本発明の自動車によれば、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置を備えるから、本発明の動力出力装置が奏する効果、例えば、内燃機関の運転ポイントとして要求駆動力と蓄電手段の出力制限とを考慮した運転ポイントを設定することができる効果や要求駆動力により迅速に対応することができる効果,蓄電手段の出力制限に対応することができる効果,要求駆動力に対応する駆動力を駆動軸に迅速に出力することができる効果などと同様な効果を奏することができる。
【0017】
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駆動軸とに接続され電力と動力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する電力動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、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、を備える動力出力装置の制御方法であって、
(a)前記駆動軸への要求駆動力が急増したときに、該要求駆動力と前記蓄電手段の出力制限とに基づいて該要求駆動力に応じた動力を出力するための前記内燃機関の運転ポイントを設定し、
(b)該設定された運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記要求駆動力に対応する駆動力が前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御することを要旨とする。
【0018】
この本発明の動力出力装置の制御方法によれば、駆動軸への要求駆動力が急増したときには、駆動軸に要求される要求駆動力と蓄電手段の出力制限とに基づいて要求駆動力に応じた動力を出力するための内燃機関の運転ポイントを設定し、この設定した運転ポイントで内燃機関が運転されると共に要求駆動力に対応する駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と内燃機関からの動力の少なくとも一部を駆動軸に出力する電力動力入出力手段と駆動軸に動力を入出力する電動機とを制御するから、内燃機関の運転ポイントとして要求駆動力と蓄電手段の出力制限とを考慮した運転ポイントを設定することができる。この結果、要求駆動力により迅速に対応することができると共に蓄電手段の出力制限に対応することができ、要求駆動力に対応する駆動力を駆動軸に迅速に出力することができる。
【0019】
こうした本発明の動力出力装置の制御方法において、前記ステップ(a)は、前記駆動軸への駆動力の増加に対する増加制限と前記蓄電手段の出力制限とから前記内燃機関の回転数として計算される第1回転数を前記内燃機関の運転ポイントにおける目標回転数として設定するステップであるものとすることもできる。
こうすれば、駆動軸への駆動力の増加に対する増加制限と蓄電手段の出力制限とに基づいた回転数を内燃機関の運転ポイントにおける目標回転数として設定するから、制御可能な範囲で迅速に内燃機関の回転数を増加することができ、駆動軸に迅速に要求駆動力に対応する駆動力を出力することができる。
【0020】
この第1回転数を計算する態様の本発明の動力出力装置の制御方法において、前記ステップ(a)は、前記要求駆動力から計算される前記内燃機関の回転数になまし処理を施した第2回転数と前記第1回転数とのうち大きな回転数を前記内燃機関の運転ポイントにおける目標回転数として設定するステップであるものとすることもできる。こうすれば、制御可能な範囲におけるより大きな回転数を内燃機関の運転ポイントにおける目標回転数として設定することができる。この結果、迅速に内燃機関の回転数を増加することができ、駆動軸に迅速に要求駆動力に対応する駆動力を出力することができる。
【0021】
また、第1回転数を計算する態様の本発明の動力出力装置の制御方法において、前記ステップ(a)は、前記電力動力入出力手段から出力する動力に基づいて前記駆動軸に出力される第1駆動力と前記電動機から該駆動軸に出力する第2駆動力との和が前記増加制限された制限駆動力に等しくなる関係と、前記電力動力入出力手段により入出力される第1電力と前記電動機により入出力される第2電力の和が前記蓄電手段の出力制限に等しくなる関係と、から求められる前記第1駆動力に基づいて前記第1回転数を計算して前記運転ポイントを設定するステップであるものとすることもできる。こうすれば、第1回転数を制限の範囲内の回転数か必要な回転数かのいずれかとして計算するから、内燃機関を迅速に要求に応じた運転ポイントで運転制御することできる。
【0022】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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図示しない電圧センサからの端子間電圧,バッテリ50の出力端子に接続された電力ライン54に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流,バッテリ50に取り付けられた温度センサ51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。
【0027】
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。
【0028】
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などがある。
【0029】
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、特に運転者がハイブリッド自動車20を比較的中低速で走行させているときにアクセルペダル83を急激に踏み込んだときの動作について説明する。この動作の際に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図2に示す。このルーチンは、運転者がアクセルペダル83を急激に踏み込んだときから所定時間毎(例えば8msec毎)に繰り返し実行される。なお、このルーチンが実行される条件としての運転者がアクセルペダル83を急激に踏み込んだときの判定は、前回と今回のアクセル開度Accの偏差に基づいて行なうなど種々のものを挙げることができる。
【0030】
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、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。
【0031】
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*とエンジン22から出力すべき要求パワーPe*とを設定する(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3に要求トルク設定用マップの一例を示す。要求パワーPe*は、設定した要求トルクTr*にリングギヤ軸32aの回転数Nrを乗じたものにバッテリ50の充放電要求量Pb*とロスとを加えたものとして計算することができる。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。充放電要求量Pb*は、バッテリ50の残容量(SOC)やアクセル開度Accなどによって設定することができる。
【0032】
要求トルクTr*と要求パワーPe*とを設定すると、設定した要求パワーPe*とエンジン22を効率よく動作させる動作ラインとに基づいて仮エンジン回転数Netmp1と仮エンジントルクTetmp1とを設定する(ステップS130)。エンジン22の動作ラインの一例と仮エンジン回転数Netmp1および仮エンジントルクTetmp1を設定する様子を図4に示す。図示するように、仮エンジン回転数Netmp1と仮エンジントルクTetmp1は、動作ラインと要求パワーPe*(Te×Ne)が一定の曲線との交点により求めることができる。続いて、設定した仮エンジン回転数Netmp1に対して前回の目標回転数Ne*を用いてなまし処理して得られるなましエンジン回転数Netmp2を計算する(ステップS130)。このなましエンジン回転数Netmp2は、エンジン22の回転数Neを円滑に変更するために計算されるものとなる。なお、なまし処理については周知の処理であるから、その説明は省略する。
【0033】
次に、現在駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力しているトルクにトルクの変更制限として設定された変更トルクTsetを加えたトルクと要求トルクTr*とのうち小さい方のトルクとして次式(1)により仮駆動トルクTr1*を計算する(ステップS140)。式(1)中、「前回Tm2*」は前回の駆動制御ルーチンで設定したモータMG2のトルク指令であり、「前回Tm1*」は前回の駆動制御ルーチンで設定したモータMG1のトルク指令であり、「Gr」は減速ギヤ35のギヤ比(モータMG1の回転数/リングギヤ軸32aの回転数)であり、「ρ」は動力分配統合機構30のギヤ比(サンギヤの歯数/リングギヤの歯数)である。図5に動力分配統合機構30の回転要素における回転数とトルクとを力学的に説明するための共線図の一例を示す。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に減速ギヤ35のギヤ比Grを乗じたリングギヤ32の回転数Nrを示す。
R軸上の2つの太線矢印は、エンジン22を目標回転数Ne*および目標トルクTe*の運転ポイントで定常運転したときにエンジン22から出力されるトルクTe*がリングギヤ軸32aに伝達されるトルクと、モータMG2から出力されるトルクTm2*が減速ギヤ35を介してリングギヤ軸32aに作用するトルクとを示す。式(1)中の右辺括弧内2項は、前回このルーチンが実行されたときに設定されたトルク指令Tm1*や目標トルクTe*を用いて駆動している状態においてリングギヤ軸32a上に作用するトルク(前回Tm2*・Gr−前回Tm1*/ρ)に変更トルクTsetを加えたものとなるのが解る。
【0034】
【数1】
Tr1*=min(Tr*,前回Tm2*・Gr−前回Tm1*/ρ+Tset) …(1)
【0035】
続いて、計算した仮駆動トルクTr1*やバッテリ50の出力制限Woutを用いて次式(2)および式(3)からモータMG1およびモータMG2の仮モータトルクTm1tmp,Tm2tmpを計算する(ステップS150)。ここで、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にロスを加えたものがバッテリ50の出力制限Woutに等しくなる関係であり、式(3)はモータMG1やモータMG2により駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力されるトルクの総和が仮駆動トルクTr1*に等しくなる関係である。なお、バッテリ50の出力制限Woutは、バッテリ50の温度Tbや残容量(SOC)などから求めることができる。
【0036】
【数2】
Nm2・Tm2tmp+Nm1・Tm1tmp+前回Loss=Wout …(2)
Tm2tmp・Gr−Tm1tmp/ρ=Tr1* …(3)
【0037】
そして、目標回転数Nm1*が設定されたときにモータMG1を目標回転数Nm1*と現在の回転数Nm1との偏差に基づいてモータMG1を目標回転数Nm1*で回転させるためのフィードバック制御におけるモータMG1から出力すべきトルク指令Tm1*を求める次式(4)に示す関係式を、トルク指令Tm1*に代えて仮モータトルクTm1tmpを用いて逆算することにより仮モータ回転数Nm1tmpを計算する(ステップS160)。仮モータトルクTm1tmpと仮モータ回転数Nm1tmpとを用いた式を式(5)として示す。ここで、式(4)および式(5)中の関数PIDはフィードバック制御における比例項や積分項あるいは微分項によって構成されている。
【0038】
【数3】
Tm1*=前回Tm1*+PID(Nm1,Nm1*) …(4)
Tm1tmp=前回Tm1*+PID(Nm1,Nm1tmp) …(5)
【0039】
こうして仮モータ回転数Nm1tmpを計算すると、計算した仮モータ回転数Nm1tmpと現在のリングギヤ軸32aの回転数Nr(Nm2/Gr)と動力分配統合機構30のギヤ比ρを用いて次式(6)により仮エンジン回転数Netmp3を計算する(ステップS170)。こうしたステップS140〜S170の処理は、駆動軸としてのリングギヤ軸32aへのトルクの増加に対する増加制限(変更トルクTsetが相当)とバッテリ50の出力制限Woutとを両立させるエンジン22の回転数として仮エンジン回転数Netmp3を計算する処理といえる。
【0040】
【数4】
Netmp3=Nm1tmp・ρ/(1+ρ)+(Nm2/Gr)/(1+ρ) …(6)
【0041】
そして、ステップS130で計算したなましエンジン回転数Netmp2と計算した仮エンジン回転数Netmp3とを比較して大きい方をエンジン22の目標回転数Ne*として設定すると共に要求パワーPe*を設定した目標回転数Ne*で割って目標トルクTe*を計算し(ステップS180)、設定した目標回転数Ne*とリングギヤ軸32aの回転数Nr(Nm2/Gr)と動力分配統合機構30のギヤ比ρを用いて次式(7)によりモータMG1の目標回転数Nm1*を計算すると共に計算した目標回転数Nm1*を用いて上述の式(4)によりモータMG1のトルク指令Tm1*を計算する(ステップS190)。なましエンジン回転数Netmp2と仮エンジン回転数Netmp3は、前述したように、エンジン22の回転数Neを円滑に変更するための回転数とリングギヤ軸32aへのトルクの増加に対する増加制限とバッテリ50の出力制限Woutとを両立させるための回転数とに相当するから、その大きい方をエンジン22の目標回転数Ne*として設定することにより、エンジン22の回転数を比較的円滑に迅速に増加させることができるのである。
【0042】
【数5】
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ−Nm2/(Gr・ρ) …(7)
【0043】
次に、バッテリ50の出力制限Woutと計算したモータMG1のトルク指令Tm1*に現在のモータMG1の回転数Nm1を乗じて得られるモータMG1の消費電力(発電電力)との偏差をモータMG2の回転数Nm2で割ることによりモータMG2から出力してもよいトルクの上限としてのトルク制限Tmaxを次式(8)により計算すると共に(ステップS200)、要求トルクTr*とトルク指令Tm1*と動力分配統合機構30のギヤ比ρを用いてモータMG2から出力すべきトルクとしての仮モータトルクTm2tmpを式(9)により計算し(ステップS210)、計算したトルク制限Tmaxと仮モータトルクTm2tmpとを比較して小さい方をモータMG2のトルク指令Tm2*として設定する(ステップS220)。これにより、モータMG2のトルク指令Tm2*を、運転者の要求する要求トルクTr*をリングギヤ軸32aに出力するために必要なトルクをバッテリ50の出力制限の範囲内で制限したトルクとして設定することができる。
【0044】
【数6】
Tmax=(Wout−Tm1*・Nm1)/Nm2 …(8)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr …(9)
【0045】
こうしてエンジン22の目標回転数Ne*および目標トルクTe*やモータMG1の目標回転数Nm1*およびトルク指令Tm1*,モータMG2のトルク指令Tm2*を設定すると、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の目標回転数Nm1*とトルク指令Tm1*とモータMG2のトルク指令Tm2*についてはモータECU40にそれぞれ送信して(ステップS230)、駆動制御ルーチンを終了する。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なう。また、目標回転数Nm1*やトルク指令Tm1*,トルク指令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なう。
【0046】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、エンジン22の回転数Neを円滑に変更するための回転数(なましエンジン回転数Netmp2)と駆動軸としてのリングギヤ軸32aへのトルクの増加に対する増加制限とバッテリ50の出力制限Woutとを両立させるための回転数(仮エンジン回転数Netmp3)とのうち大きい方をエンジン22の目標回転数Ne*として設定してエンジン22やモータMG1,MG2を制御するから、運転者のアクセルペダル83の急な踏み込みに対してエンジン22の回転数を比較的円滑に迅速に増加させて対応することができる。即ち運転者の急激なアクセルペダル83の踏み込みに迅速に対応することができると共にバッテリ50の出力制限Woutにも対応することができるのである。しかも、バッテリ50の出力制限Woutに至るまでモータMG2のトルク指令Tm2*を設定するから、駆動軸としてのリングギヤ軸32aに迅速に運転者が要求するトルク(要求トルクTr*)を出力することができる。
【0047】
実施例のハイブリッド自動車20では、なましエンジン回転数Netmp2と仮エンジン回転数Netmp3とのうち大きい方をエンジン22の目標回転数Ne*として設定してエンジン22やモータMG1,MG2を制御するものとしたが、運転者による急激なアクセルペダル83の踏み込みに対応する際にエンジン22の回転数Neの円滑な変更を完全に行なうことより迅速なトルクの増加に重点をおくものとすれば、仮エンジン回転数Netmp3、即ち駆動軸としてのリングギヤ軸32aへのトルクの増加に対する増加制限とバッテリ50の出力制限Woutとを両立させるための回転数をエンジン22の目標回転数Ne*として設定してエンジン22やモータMG1,MG2を制御するものとしてもよい。
【0048】
実施例のハイブリッド自動車20では、仮エンジン回転数Netmp3を計算する過程でPID制御によるフィードバック制御の関係式に仮モータトルクTm1tmpを用いて逆算することにより仮モータ回転数Nm1tmpを計算するものとしたが、フィードバック制御はPID制御に限定されるものではなく、例えば微分項のないPI制御によるフィードバック制御としてもよく、さらに積分項のない比例制御によるフィードバック制御としてもよい。
【0049】
実施例のハイブリッド自動車20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6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6における車輪64a,64bに接続された車軸)に出力するものとしてもよい。
【0050】
実施例のハイブリッド自動車20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に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力するものとしたが、図7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に動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ234とを有し、エンジン22の動力の一部を駆動軸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電動機230を備えるものとしてもよい。
【0051】
以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図1】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。
【図2】実施例の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。
【図3】要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図4】エンジン22の動作ラインの一例と仮エンジン回転数Netmp1および仮エンジントルクTetmp1を設定する様子を示す説明図である。
【図5】動力分配統合機構30の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。
【図6】変形例のハイブリッド自動車120の構成の概略を示す構成図である。
【図7】変形例のハイブリッド自動車220の構成の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
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、35,135 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、51 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 対ロータ電動機、232 インナーロータ 234 アウターロータ、MG1,MG2 モータ。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power output device, a control method thereof, and a vehicle, and more particularly, to a power output device that outputs power to a drive shaft, a control method thereof, and a vehicle.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a power output device of this type, power is supplied to an engine, a planetary gear in which a crankshaft of the engine is connected to a carrier and a ring gear is connected to a drive shaft mechanically connected to an axle, and a sun gear of the planetary gear. A motor having a first motor for inputting and outputting power and a second motor for inputting and outputting power to and from a driving shaft has been proposed (for example, see Patent Document 1). In this device, a target rotation speed and a target torque are set as target operation points of an engine capable of efficiently outputting necessary power based on a torque requested by a driver to a drive shaft. A torque command for the first motor is set by feedback control based on a deviation between the target rotation speed of the first motor calculated from the gear ratio of the planetary gear and the current rotation speed of the first motor. Then, the torque transmitted from the engine side to the drive shaft by the planetary gears is set to a torque command for the second motor that is insufficient for the required torque. Thus, the required torque is efficiently output to the drive shaft.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-10-326115 (pages 20 and 21)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In such a power output device, when the required torque required for the drive shaft suddenly increases, the operating point of the engine is changed to drive and control the engine and the first motor, and the torque transmitted from the engine side is insufficient. Is output from the second motor. Since the operating point of the engine cannot be changed suddenly due to a change in the number of revolutions, feedback control in the torque command of the first motor is also considered. For this reason, a sudden increase in the required torque often results in a sudden increase in the load by the second motor, and in many cases, the power generation of the first motor is delayed due to a delay in the increase in the rotation speed of the first motor. In consideration of the output limitation, there may be a case where the required torque cannot be quickly output to the drive shaft.
[0005]
An object of the power output apparatus and the control method of the present invention is to respond more rapidly to a sudden increase in required torque required for a drive shaft. Further, another object of the power output device and the control method thereof according to the present invention is to consider the output limitation of a power storage device such as a battery. An object of the present invention is to respond more rapidly to a sudden increase in required torque required for a drive shaft connected to an axle, and to consider an output limitation of a power storage device such as a battery.
[0006]
[Means for Solving the Problems and Their Functions and Effects]
The power output apparatus, the control method thereof, and the vehicle according to the present invention employ the following means in order to achieve at least a part of the above objects.
[0007]
The power output device of the present invention,
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 outputting at least a part of the power from the internal combustion engine to the drive shaft with input / output of power and power;
An electric motor capable of inputting and outputting power to the drive shaft,
Power storage means capable of exchanging power with the power motive input / output means and the electric motor,
When the required driving force to the drive shaft suddenly increases, an operating point of the internal combustion engine for outputting a driving force according to the required driving force is set based on the required driving force and the output limitation of the power storage means. Operating point setting means for
The internal combustion engine, the power input / output means, and the electric motor are controlled such that the internal combustion engine is operated at the set operation point and a driving force corresponding to the required driving force is output to the drive shaft. And control means.
[0008]
In the power output device of the present invention, when the required driving force to the drive shaft increases rapidly, the power output device outputs a power corresponding to the required driving force based on the required driving force required for the driving shaft and the output limitation of the power storage means. Operating point of the internal combustion engine for the internal combustion engine and at least the power from the internal combustion engine and the internal combustion engine so that the driving force corresponding to the required driving force is output to the drive shaft at the set operating point. A power / power input / output unit that outputs a part to the drive shaft and a motor that inputs / outputs power to / from the drive shaft are controlled. Therefore, it is possible to set an operation point in consideration of the required driving force and the output limitation of the power storage means as the operation point of the internal combustion engine, so that it is possible to more quickly respond to the required driving force and to cope with the output limitation of the power storage means. can do. As a result, it is possible to quickly output a driving force corresponding to the required driving force to the drive shaft.
[0009]
In such a power output device according to the present invention, the operating point setting means may be means for setting an operating point of the internal combustion engine based on a degree of change in the required driving force. This makes it possible to quickly respond to a change in the required driving force.
[0010]
Further, in the power output device according to the present invention, the operating point setting means may calculate a first rotational speed of the internal combustion engine based on an increase limitation on an increase in driving force to the drive shaft and an output limitation of the power storage means. It may be a means for setting a rotation speed as a target rotation speed at an operation point of the internal combustion engine. With this configuration, the rotation speed based on the increase limitation with respect to the increase in the driving force to the drive shaft and the output limitation of the power storage means is set as the target rotation speed at the operation point of the internal combustion engine. The number of revolutions of the engine can be increased, and a driving force corresponding to the required driving force can be quickly output to the drive shaft.
[0011]
In the power output device according to the aspect of the present invention in which the first rotational speed is calculated, the operating point setting means may perform a smoothing process on a rotational speed of the internal combustion engine calculated from the required driving force. Means may be a means for setting a higher rotation speed between the first rotation speed and the first rotation speed as a target rotation speed at an operation point of the internal combustion engine. In this case, a higher rotation speed in the controllable range can be set as the target rotation speed at the operating point of the internal combustion engine. As a result, the rotation speed of the internal combustion engine can be rapidly increased, and a driving force corresponding to the required driving force can be quickly output to the drive shaft.
[0012]
Further, in the power output device according to the aspect of the present invention in which the first rotation speed is calculated, the operating point setting means includes a first driving force output to the drive shaft based on the power output from the power input / output means. And the second power output from the electric motor to the drive shaft is equal to the smaller of the increased-limited drive power and the required drive power. The first rotational speed is calculated based on the first driving force obtained from the relationship that the sum of the output first power and the second power input and output by the electric motor is equal to the output limit of the power storage means. Then, the operating point may be set. With this configuration, the first rotation speed is calculated as either the rotation speed within the limit range or the required rotation speed, so that the operation of the internal combustion engine can be promptly controlled at the operation point corresponding to the request. In the power output device according to the aspect of the present invention, when the target rotation speed of the internal combustion engine is set, the operating point setting means controls the electric power input / output means by using the set target rotation speed. The power output from the power motive input / output means calculated from the first driving force with respect to the relational expression of the target power to be output from the power motive output means when the power motive force is output is obtained by back calculation. The target speed may be calculated as the first speed. This makes it possible to smoothly control the electric power input means used for controlling the operation of the internal combustion engine.
[0013]
In the power output device of the present invention, the control means drives and controls the power / power input / output means under driving conditions set to operate the internal combustion engine at the set operating point, and the drive control The motor may be a means for controlling the driving of the electric motor such that a driving force that is a difference between the driving force acting on the driving shaft and the required driving force is output to the driving shaft. In this case, the required driving force can be output to the drive shaft. In the power output apparatus according to the aspect of the present invention, the control means may be means for controlling the driving of the electric motor within a range of an output limit of the power storage means. With this configuration, a driving force corresponding to the required power can be output to the driving shaft within the range of the output limitation of the power storage unit.
[0014]
In the power output device of the present invention, the power / power input / output means is connected to three axes of an output shaft of the internal combustion engine, the drive shaft, and a third shaft, and inputs / outputs to any two of the three shafts. The means may include a three-axis power input / output unit for inputting / outputting power to the remaining shaft based on the power and a generator for inputting / outputting power to / from the third shaft. The power input / output means has a first rotor attached to an output shaft of the internal combustion engine and a second rotor attached to the drive shaft. The first rotor and the second rotor The rotor motor may output at least a part of the power from the internal combustion engine to the drive shaft together with the input and output of the electric power by the electromagnetic action.
[0015]
The vehicle according to the present invention is a power output device according to any one of the above-described embodiments of the present invention, that is, a power output device that basically outputs power to a drive shaft, comprising: an internal combustion engine; Power power input / output means connected to a shaft and the drive shaft for outputting at least a part of power from the internal combustion engine to the drive shaft with input and output of power and power, and inputting and outputting power to the drive shaft A possible motor, a power storage unit capable of exchanging power with the power motive input / output unit and the motor, and when the required driving force to the drive shaft suddenly increases, the required driving force and the output limitation of the power storage unit. Operating point setting means for setting an operating point of the internal combustion engine for outputting a power corresponding to the required driving force based on the operating point; and operating the internal combustion engine at the set operating point and the required driving force. Drive corresponding to A power output device comprising: a control unit for controlling the internal combustion engine, the electric power input / output unit, and the electric motor such that a force is output to the drive shaft, wherein the drive shaft is mechanically connected to an axle. The point is that the vehicle travels.
[0016]
According to the vehicle of the present invention, since the power output device of the present invention is provided in any one of the above-described embodiments, the effect of the power output device of the present invention is achieved. The effect of being able to set operating points in consideration of the output limitation of the power supply, the effect of being able to quickly respond to the required driving force, the effect of being able to respond to the output limitation of the power storage means, and the driving corresponding to the required driving force The same effect as the effect that the force can be quickly output to the drive shaft can be obtained.
[0017]
A method of controlling a power output device according to the present invention includes the steps of: connecting an internal combustion engine to an output shaft and a drive shaft of the internal combustion engine; A power power input / output unit that outputs power to a shaft, a motor capable of inputting / outputting power to / from the drive shaft, and a power storage unit capable of exchanging power with the power / power input / output unit and the motor; A control method,
(A) operation of the internal combustion engine for outputting power according to the required driving force based on the required driving force and the output limitation of the power storage means when the required driving force to the drive shaft is rapidly increased; Set points,
(B) operating the internal combustion engine at the set operation point and outputting the driving force corresponding to the required driving force to the drive shaft; Is to be controlled.
[0018]
According to the power output device control method of the present invention, when the required driving force to the drive shaft increases rapidly, the required driving force is determined based on the required driving force required for the drive shaft and the output limitation of the power storage means. Operating points of the internal combustion engine for outputting the generated power, the internal combustion engine is operated at the set operating points and the driving force corresponding to the required driving force is output to the drive shaft. Control the electric power input / output means for outputting at least a part of the power from the drive shaft to the drive shaft and the electric motor for inputting / outputting the power to the drive shaft. Can be set in consideration of the operation point. As a result, it is possible to respond more quickly to the required driving force and to cope with the output limitation of the power storage means, and to quickly output the driving force corresponding to the required driving force to the drive shaft.
[0019]
In the control method of the power output device according to the present invention, the step (a) is calculated as a rotation speed of the internal combustion engine from an increase limitation on an increase in driving force to the drive shaft and an output limitation of the power storage means. It may be a step of setting the first rotation speed as a target rotation speed at an operation point of the internal combustion engine.
With this configuration, the rotation speed based on the increase limitation with respect to the increase in the driving force to the drive shaft and the output limitation of the power storage means is set as the target rotation speed at the operation point of the internal combustion engine. The number of revolutions of the engine can be increased, and a driving force corresponding to the required driving force can be quickly output to the drive shaft.
[0020]
In the control method for a power output device according to the aspect of the present invention in which the first rotational speed is calculated, the step (a) may include a step of performing a smoothing process on the rotational speed of the internal combustion engine calculated from the required driving force. It may be a step of setting a larger rotation speed of the two rotation speeds and the first rotation speed as a target rotation speed at an operation point of the internal combustion engine. In this case, a higher rotation speed in the controllable range can be set as the target rotation speed at the operating point of the internal combustion engine. As a result, the rotation speed of the internal combustion engine can be rapidly increased, and a driving force corresponding to the required driving force can be quickly output to the drive shaft.
[0021]
In the control method for a power output device according to the aspect of the present invention, in which the first rotation speed is calculated, the step (a) may include the step of: The relationship that the sum of the first driving force and the second driving force output from the electric motor to the driving shaft is equal to the increased limited driving force, and the first power input / output by the power input / output means. The operating point is set by calculating the first rotation speed based on the first driving force obtained from the relationship that the sum of the second electric power input and output by the electric motor is equal to the output limit of the electric storage means. Step. With this configuration, the first rotation speed is calculated as either the rotation speed within the limit range or the required rotation speed, so that the operation of the internal combustion engine can be promptly controlled at the operation point corresponding to the request.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described using examples. FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing the configuration of a hybrid vehicle 20 equipped with a power output device according to one embodiment of the present invention. As shown in the figure, the hybrid vehicle 20 of the embodiment includes an engine 22, a three-shaft power distribution integration mechanism 30 connected to a crankshaft 26 as an output shaft of the engine 22 via a damper 28, and a power distribution integration mechanism. A motor MG1 capable of generating electricity connected to the mechanism 30, a reduction gear 35 attached to a ring gear shaft 32a as a drive shaft connected to the power distribution integration mechanism 30, and a motor MG2 connected to the reduction gear 35; A hybrid electronic control unit 70 for controlling the entire power output device.
[0023]
The engine 22 is an internal combustion engine that outputs power using a hydrocarbon-based fuel such as gasoline or light oil, and an engine electronic control unit (hereinafter referred to as an engine ECU) that inputs signals from various sensors that detect the operating state of the engine 22. ) 24, operation control such as fuel injection control, ignition control, intake air amount adjustment control, and the like. The engine ECU 24 is in communication with the hybrid electronic control unit 70, controls the operation of the engine 22 according to a control signal from the hybrid electronic control unit 70, and, if necessary, transmits data on the operating state of the engine 22 to the hybrid electronic control unit. Output to the unit 70.
[0024]
The power distribution and integration mechanism 30 includes a sun gear 31 of an external gear, a ring gear 32 of an internal gear arranged concentrically with the sun gear 31, a plurality of pinion gears 33 meshing with the sun gear 31 and meshing with the ring gear 32, A carrier 34 that holds the plurality of pinion gears 33 so as to rotate and revolve freely is provided, and is configured as a planetary gear mechanism that performs a differential action by using the sun gear 31, the ring gear 32, and the carrier 34 as rotating elements. In the power distribution and integration mechanism 30, the carrier 34 is connected to the crankshaft 26 of the engine 22, the sun gear 31 is connected to the motor MG1, and the ring gear 32 is connected to the reduction gear 35 via a ring gear shaft 32a. When functioning as a generator, the power from the engine 22 input from the carrier 34 is distributed to the sun gear 31 and the ring gear 32 according to the gear ratio. When the motor MG1 functions as an electric motor, the engine input from the carrier 34 is used. The power from the motor 22 and the power from the motor MG1 input from the sun gear 31 are integrated and output to the ring gear 32 side. The power output to the ring gear 32 is finally output from the ring gear shaft 32a to the drive wheels 63a and 63b of the vehicle via the gear mechanism 60 and the differential gear 62.
[0025]
Each of the motors MG1 and MG2 is configured as a well-known synchronous generator motor that can be driven as a generator and can also be driven as a motor, and exchanges power with the battery 50 via the inverters 41 and 42. Power line 54 connecting inverters 41 and 42 and battery 50 is configured as a positive bus and a negative bus shared by inverters 41 and 42, and supplies power generated by one of motors MG 1 and MG 2 to another. It can be consumed by a motor. Therefore, battery 50 is charged and discharged by electric power generated from one of motors MG1 and MG2 or insufficient electric power. If it is assumed that the electric power balance is balanced by the motors MG1 and MG2, the battery 50 is not charged or discharged. The motors MG1 and MG2 are both driven and controlled by a motor electronic control unit (hereinafter referred to as a motor ECU) 40. The motor ECU 40 detects signals necessary for controlling the driving of the motors MG1 and MG2, for example, signals from rotation position detection sensors 43 and 44 for detecting the rotation positions of the rotors of the motors MG1 and MG2 and detection by a current sensor (not shown). The motor ECU 40 outputs a switching control signal to the inverters 41 and 42, for example. The motor ECU 40 communicates with the hybrid electronic control unit 70, controls the driving of the motors MG1 and MG2 according to the control signal from the hybrid electronic control unit 70, and outputs data on the operating state of the motors MG1 and MG2 as necessary. Output to the hybrid electronic control unit 70.
[0026]
The battery 50 is managed by a battery electronic control unit (hereinafter referred to as a battery ECU) 52. A signal necessary for managing the battery 50, such as a voltage between terminals from a voltage sensor (not shown) provided between terminals of the battery 50, a power line 54 connected to an output terminal of the battery 50, The charging / discharging current from the attached current sensor (not shown), the battery temperature Tb from the temperature sensor 51 attached to the battery 50, and the like are input. If necessary, data on the state of the battery 50 is communicated to the hybrid electronic device. Output to the control unit 70. The battery ECU 52 also calculates the remaining capacity (SOC) based on the integrated value of the charge / discharge current detected by the current sensor to manage the battery 50.
[0027]
The hybrid electronic control unit 70 is configured as a microprocessor having a CPU 72 as a center. In addition to the CPU 72, a ROM 74 for storing a processing program, a RAM 76 for temporarily storing data, an input / output port (not shown) Port. The hybrid electronic control unit 70 includes an ignition signal from an ignition switch 80, a shift position SP from a shift position sensor 82 that detects an operation position of a shift lever 81, and an accelerator pedal position sensor 84 that detects the amount of depression of an accelerator pedal 83. , The brake pedal position BP from a brake pedal position sensor 86 that detects the amount of depression of the brake pedal 85, the vehicle speed V from a vehicle speed sensor 88, and the like are input via input ports. As described above, the hybrid electronic control unit 70 is connected to the engine ECU 24, the motor ECU 40, and the battery ECU 52 via the communication port, and exchanges various control signals and data with the engine ECU 24, the motor ECU 40, and the battery ECU 52. ing.
[0028]
In the hybrid vehicle 20 of the embodiment configured as described above, the required torque to be output to the ring gear shaft 32a as the drive shaft is calculated based on the accelerator opening Acc and the vehicle speed V corresponding to the amount of depression of the accelerator pedal 83 by the driver. Then, the operation of engine 22, motor MG1, and motor MG2 is controlled such that the required power corresponding to the required torque is output to ring gear shaft 32a. As the operation control of the engine 22, the motor MG1, and the motor MG2, the operation of the engine 22 is controlled so that the power corresponding to the required power is output from the engine 22, and all of the power output from the engine 22 is transmitted to the power distribution integration mechanism 30. And the torque conversion operation mode for driving and controlling the motors MG1 and MG2 so that the torque is converted by the motor MG1 and the motor MG2 and output to the ring gear shaft 32a. The operation of the engine 22 is controlled so that the corresponding power is output from the engine 22, and all or a part of the power output from the engine 22 with the charging and discharging of the battery 50 is partially or completely converted to the power distribution and integration mechanism 30, the motor MG 1, and the motor The required power accompanies the ring gear shaft 32 with torque conversion by the MG2. Charge / discharge operation mode in which the motor MG1 and the motor MG2 are drive-controlled so as to be output to the motor drive mode in which the operation of the engine 22 is stopped and the power corresponding to the required power from the motor MG2 is output to the ring gear shaft 32a. and so on.
[0029]
Next, the operation of the hybrid vehicle 20 according to the embodiment configured as described above, particularly, the operation when the driver depresses the accelerator pedal 83 rapidly while the hybrid vehicle 20 is running at a relatively medium to low speed will be described. FIG. 2 shows an example of a drive control routine executed by the hybrid electronic control unit 70 during this operation. This routine is repeatedly executed every predetermined time (for example, every 8 msec) from when the driver depresses the accelerator pedal 83 suddenly. It should be noted that the determination as to the conditions under which this routine is executed when the driver suddenly depresses the accelerator pedal 83 can be made in various ways, for example, based on the difference between the previous and current accelerator opening Acc. .
[0030]
When the drive control routine is executed, the CPU 72 of the hybrid electronic control unit 70 firstly reads the accelerator opening Acc from the accelerator pedal position sensor 84, the vehicle speed V from the vehicle speed sensor 88, the rotational speeds Nm1, of the motors MG1, MG2. A process for inputting data necessary for control such as Nm2 is executed (step S100).
Here, the rotational speeds Nm1 and Nm2 of the motors MG1 and MG2 are calculated based on the rotational positions of the rotors of the motors MG1 and MG2 detected by the rotational position detection sensors 43 and 44, and are input from the motor ECU 40 via communication. To do.
[0031]
When the data is input in this manner, the required torque Tr * to be output to the ring gear shaft 32a as the drive shaft connected to the drive wheels 63a and 63b as the torque required for the vehicle based on the input accelerator opening Acc and vehicle speed V. And the required power Pe * to be output from the engine 22 (step S110). In the embodiment, the required torque Tr * is determined in advance by storing the relationship between the accelerator opening Acc, the vehicle speed V, and the required torque Tr * in the ROM 74 as a required torque setting map. Is given, the corresponding required torque Tr * is derived and set from the stored map. FIG. 3 shows an example of the required torque setting map. The required power Pe * can be calculated as a value obtained by multiplying the set required torque Tr * by the rotation speed Nr of the ring gear shaft 32a, and adding a required charge / discharge amount Pb * of the battery 50 and a loss. Note that the rotation speed Nr of the ring gear shaft 32a can be obtained by multiplying the vehicle speed V by a conversion coefficient k, or by dividing the rotation speed Nm2 of the motor MG2 by the gear ratio Gr of the reduction gear 35. The required charge / discharge amount Pb * can be set by the remaining capacity (SOC) of the battery 50, the accelerator opening Acc, and the like.
[0032]
When the required torque Tr * and the required power Pe * are set, the provisional engine rotation speed Netmp1 and the provisional engine torque Tetmp1 are set based on the set required power Pe * and an operation line for operating the engine 22 efficiently (step). S130). FIG. 4 shows an example of an operation line of the engine 22 and how to set the provisional engine rotation speed Netmp1 and the provisional engine torque Tetmp1. As shown in the figure, the provisional engine speed Netmp1 and the provisional engine torque Tetmp1 can be obtained from the intersection of the operating line and a curve with a constant required power Pe * (Te × Ne). Subsequently, a smoothed engine speed Netmp2 obtained by performing a smoothing process on the set temporary engine speed Netmp1 using the previous target speed Ne * is calculated (step S130). The smoothed engine speed Netmp2 is calculated to smoothly change the speed Ne of the engine 22. Note that the annealing process is a known process, and a description thereof will be omitted.
[0033]
Next, the smaller of the torque obtained by adding the change torque Tset set as the torque change restriction to the torque currently output to the ring gear shaft 32a as the drive shaft and the required torque Tr * is expressed by the following equation (1). ) To calculate the temporary driving torque Tr1 * (step S140). In the equation (1), “previous Tm2 *” is a torque command of the motor MG2 set in the previous drive control routine, “previous Tm1 *” is a torque command of the motor MG1 set in the previous drive control routine, “Gr” is the gear ratio of the reduction gear 35 (the number of revolutions of the motor MG1 / the number of revolutions of the ring gear shaft 32a), and “ρ” is the gear ratio of the power distribution and integration mechanism 30 (the number of teeth of the sun gear / the number of teeth of the ring gear). It is. FIG. 5 shows an example of an alignment chart for mechanically explaining the rotation speed and the torque of the rotating element of the power distribution and integration mechanism 30. In the figure, the left S axis indicates the rotation speed of the sun gear 31 which is the rotation speed Nm1 of the motor MG1, the C axis indicates the rotation speed of the carrier 34 which is the rotation speed Ne of the engine 22, and the R axis indicates the rotation speed of the motor MG2. The rotation speed Nr of the ring gear 32 obtained by multiplying the number Nm2 by the gear ratio Gr of the reduction gear 35 is shown.
Two thick arrows on the R axis indicate the torque transmitted from the engine 22 to the ring gear shaft 32a when the engine 22 is steadily operated at the operating point of the target rotation speed Ne * and the target torque Te *. And the torque Tm2 * output from the motor MG2 acts on the ring gear shaft 32a via the reduction gear 35. The two terms in the parentheses on the right side of the equation (1) act on the ring gear shaft 32a in a state where the driving is performed using the torque command Tm1 * and the target torque Te * set when this routine was executed last time. It can be seen that the torque (previous Tm2 * · Gr-previous Tm1 * / ρ) is added to the changed torque Tset.
[0034]
(Equation 1)
Tr1 * = min (Tr *, previous Tm2 * .Gr-previous Tm1 * / ρ + Tset) (1)
[0035]
Subsequently, using the calculated temporary drive torque Tr1 * and the output limit Wout of the battery 50, the temporary motor torques Tm1tmp and Tm2tmp of the motors MG1 and MG2 are calculated from the following equations (2) and (3) (step S150). . Here, equation (2) is a relation in which the sum of the power input and output by the motor MG1 and the motor MG2 plus the loss is equal to the output limit Wout of the battery 50, and equation (3) is The relationship is such that the sum of the torques output by the motor MG2 to the ring gear shaft 32a as the drive shaft is equal to the temporary drive torque Tr1 *. Note that the output limit Wout of the battery 50 can be obtained from the temperature Tb of the battery 50, the remaining capacity (SOC), and the like.
[0036]
(Equation 2)
Nm2 · Tm2tmp + Nm1 · Tm1tmp + Last Loss = Wout (2)
Tm2tmp · Gr−Tm1tmp / ρ = Tr1 * (3)
[0037]
Then, when the target rotation speed Nm1 * is set, the motor in the feedback control for rotating the motor MG1 at the target rotation speed Nm1 * based on the deviation between the target rotation speed Nm1 * and the current rotation speed Nm1 *. The provisional motor rotation speed Nm1tmp is calculated by back-calculating the relational expression shown in the following expression (4) for obtaining the torque command Tm1 * to be output from the MG1 using the provisional motor torque Tm1tmp instead of the torque command Tm1 * (step S160). An expression using the provisional motor torque Tm1tmp and the provisional motor rotation speed Nm1tmp is shown as Expression (5). Here, the function PID in the equations (4) and (5) is constituted by a proportional term, an integral term or a derivative term in the feedback control.
[0038]
[Equation 3]
Tm1 * = previous Tm1 * + PID (Nm1, Nm1 *) (4)
Tm1tmp = Previous Tm1 * + PID (Nm1, Nm1tmp) (5)
[0039]
When the provisional motor rotation speed Nm1tmp is calculated in this manner, the following expression (6) is obtained using the calculated provisional motor rotation speed Nm1tmp, the current rotation speed Nr of the ring gear shaft 32a (Nm2 / Gr), and the gear ratio ρ of the power distribution and integration mechanism 30. Is used to calculate the provisional engine speed Netmp3 (step S170). The processing in steps S140 to S170 is performed by setting the provisional engine speed as the number of revolutions of the engine 22 to achieve both the limitation on the increase in the torque to the ring gear shaft 32a as the drive shaft (change torque Tset is equivalent) and the limitation on the output Wout of the battery 50. This can be said to be a process of calculating the rotation speed Netmp3.
[0040]
(Equation 4)
Netmp3 = Nm1tmp · ρ / (1 + ρ) + (Nm2 / Gr) / (1 + ρ) (6)
[0041]
Then, by comparing the smoothed engine speed Netmp2 calculated in step S130 with the calculated temporary engine speed Netmp3, the larger one is set as the target speed Ne * of the engine 22 and the target speed set with the required power Pe *. The target torque Te * is calculated by dividing by the number Ne * (step S180), and the set target rotation speed Ne *, the rotation speed Nr of the ring gear shaft 32a (Nm2 / Gr), and the gear ratio ρ of the power distribution integration mechanism 30 are used. Then, the target rotation speed Nm1 * of the motor MG1 is calculated by the following expression (7), and the torque command Tm1 * of the motor MG1 is calculated by the above expression (4) using the calculated target rotation speed Nm1 * (step S190). . As described above, the smoothed engine rotation speed Netmp2 and the provisional engine rotation speed Netmp3 increase the rotation speed for smoothly changing the rotation speed Ne of the engine 22, the increase in the torque to the ring gear shaft 32a, and the increase in the battery 50. Since the rotation speed is equivalent to the rotation speed for satisfying the output limit Wout, the larger rotation speed is set as the target rotation speed Ne * of the engine 22 to increase the rotation speed of the engine 22 relatively smoothly and quickly. You can do it.
[0042]
(Equation 5)
Nm1 * = Ne * · (1 + ρ) / ρ−Nm2 / (Gr · ρ) (7)
[0043]
Next, the difference between the output limit Wout of the battery 50 and the calculated torque command Tm1 * of the motor MG1 multiplied by the current rotation speed Nm1 of the motor MG1 is determined by the rotation of the motor MG2. By dividing by the number Nm2, a torque limit Tmax as an upper limit of the torque that may be output from the motor MG2 is calculated by the following equation (8) (step S200), and the required torque Tr *, the torque command Tm1 *, and the power distribution integration are calculated. Using the gear ratio ρ of the mechanism 30, a temporary motor torque Tm2tmp as a torque to be output from the motor MG2 is calculated by equation (9) (step S210), and the calculated torque limit Tmax is compared with the temporary motor torque Tm2tmp. The smaller one is set as the torque command Tm2 * of the motor MG2 (step S220). As a result, the torque command Tm2 * of the motor MG2 is set as the torque required to output the required torque Tr * requested by the driver to the ring gear shaft 32a within the range of the output limitation of the battery 50. Can be.
[0044]
(Equation 6)
Tmax = (Wout−Tm1 * · Nm1) / Nm2 (8)
Tm2tmp = (Tr * + Tm1 * / ρ) / Gr (9)
[0045]
When the target rotation speed Ne * and the target torque Te * of the engine 22 and the target rotation speed Nm1 * and the torque command Tm1 * of the motor MG1 and the torque command Tm2 * of the motor MG2 are set in this manner, the target rotation speed Ne * and the target The torque Te * is transmitted to the engine ECU 24, and the target rotation speed Nm1 * of the motor MG1, the torque command Tm1 *, and the torque command Tm2 * of the motor MG2 are transmitted to the motor ECU 40 (step S230), and the drive control routine ends. . The engine ECU 24 that has received the target rotation speed Ne * and the target torque Te * performs fuel injection control and the like on the engine 22 such that the engine 22 is operated at an operation point indicated by the target rotation speed Ne * and the target torque Te *. Control such as ignition control is performed. Further, motor ECU 40 having received target rotation speed Nm1 *, torque command Tm1 *, and torque command Tm2 * operates inverter 41 such that motor MG1 is driven by torque command Tm1 * and motor MG2 is driven by torque command Tm2 *. , 42 are controlled.
[0046]
According to the hybrid vehicle 20 of the embodiment described above, the rotation speed (smoothed engine rotation speed Netmp2) for smoothly changing the rotation speed Ne of the engine 22 and the increase in the torque to the ring gear shaft 32a as the drive shaft are reduced. The larger of the rotation speed (temporary engine rotation speed Netmp3) for satisfying both the increase limitation and the output limitation Wout of the battery 50 is set as the target rotation speed Ne * of the engine 22, and the engine 22 and the motors MG1 and MG2 are set. Since the control is performed, it is possible to respond to a sudden depression of the accelerator pedal 83 by the driver by increasing the rotation speed of the engine 22 relatively smoothly and quickly. That is, it is possible to promptly respond to the driver's sudden depression of the accelerator pedal 83 and also to respond to the output limitation Wout of the battery 50. Moreover, since the torque command Tm2 * of the motor MG2 is set until the output limit Wout of the battery 50 is reached, the torque (requested torque Tr *) required by the driver can be quickly output to the ring gear shaft 32a as the drive shaft. it can.
[0047]
In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the larger one of the smoothed engine speed Netmp2 and the temporary engine speed Netmp3 is set as the target speed Ne * of the engine 22 to control the engine 22 and the motors MG1 and MG2. However, if it is supposed that the smooth change of the rotation speed Ne of the engine 22 is completely performed when responding to the sudden depression of the accelerator pedal 83 by the driver, the increase in the torque is more important than the provisional engine. The engine speed 22 is set as the target speed Ne * of the engine 22 so as to achieve both the speed limit Netp3, that is, the speed limit Wout for increasing the torque to the ring gear shaft 32a as the drive shaft and the output limit Wout of the battery 50. Or the motors MG1 and MG2 may be controlled.
[0048]
In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, in the process of calculating the provisional engine rotation speed Netmp3, the provisional motor rotation speed Nm1tmp is calculated by performing an inverse calculation using the provisional motor torque Tm1tmp in the relational expression of the feedback control by the PID control. The feedback control is not limited to the PID control, but may be, for example, feedback control by PI control without a differential term, or feedback control by proportional control without an integral term.
[0049]
In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the power of the motor MG2 is changed by the reduction gear 35 and output to the ring gear shaft 32a. However, as illustrated in the hybrid vehicle 120 of the modified example of FIG. May be output to an axle (an axle connected to the wheels 64a and 64b in FIG. 6) different from an axle to which the ring gear shaft 32a is connected (an axle to which the drive wheels 63a and 63b are connected).
[0050]
In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the power of the engine 22 is output to the ring gear shaft 32a as the drive shaft connected to the drive wheels 63a and 63b via the power distribution and integration mechanism 30, but a modification of FIG. The hybrid vehicle 220 includes an inner rotor 232 connected to the crankshaft 26 of the engine 22, and an outer rotor 234 connected to a drive shaft that outputs power to the drive wheels 63a and 63b. May be provided with a pair rotor motor 230 that transmits a part of the power to the drive shaft and converts the remaining power into electric power.
[0051]
As described above, the embodiments of the present invention have been described using the examples. However, the present invention is not limited to these examples, and may be implemented in various forms without departing from the gist of the present invention. Obviously you can get it.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing the configuration of a hybrid vehicle 20 equipped with a power output device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of a drive control routine executed by a hybrid electronic control unit 70 of the embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of a required torque setting map.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of an operation line of an engine 22 and setting of a provisional engine rotation speed Netmp1 and a provisional engine torque Tetmp1.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of an alignment chart for mechanically explaining rotating elements of the power distribution and integration mechanism 30;
FIG. 6 is a configuration diagram schematically showing a configuration of a hybrid vehicle 120 according to a modified example.
FIG. 7 is a configuration diagram schematically illustrating a configuration of a hybrid vehicle 220 according to a modified example.
[Explanation of symbols]
20, 120, 220 Hybrid vehicle, 22 engine, 24 Engine electronic control unit (engine ECU), 26 crankshaft, 28 damper, 30 power distribution integrated mechanism, 31 sun gear, 32 ring gear, 32a ring gear shaft, 33 pinion gear, 34 carrier , 35,135 reduction gear, 40 motor electronic control unit (motor ECU), 41, 42 inverter, 43, 44 rotation position detection sensor, 50 battery, 51 temperature sensor, 52 battery electronic control unit (battery ECU), 54 Power line, 60 gear mechanism, 62 differential gear, 63a, 63b, 64a, 64b drive wheel, 70 hybrid electronic control unit, 72 CPU, 74 ROM, 76 RAM, 80 ignition switch, 81 shift lever Chromatography, 82 shift position sensor, 83 accelerator pedal, 84 an accelerator pedal position sensor, 85 brake pedal, 86 a brake pedal position sensor, 88 vehicle speed sensor, 230 pair-rotor motor, 232 an inner rotor 234 outer rotor, MG1, MG2 motor.

Claims (15)

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、電力と動力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する電力動力入出力手段と、
前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
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、
前記駆動軸への要求駆動力が急増したとき、該要求駆動力と前記蓄電手段の出力制限とに基づいて該要求駆動力に応じた駆動力を出力するための前記内燃機関の運転ポイントを設定する運転ポイント設定手段と、
該設定された運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記要求駆動力に対応する駆動力が前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する制御手段と、を備える動力出力装置。
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 outputting at least a part of the power from the internal combustion engine to the drive shaft with input / output of power and power;
An electric motor capable of inputting and outputting power to the drive shaft,
Power storage means capable of exchanging power with the power motive input / output means and the electric motor,
When the required driving force to the drive shaft suddenly increases, an operating point of the internal combustion engine for outputting a driving force according to the required driving force is set based on the required driving force and the output limitation of the power storage means. Operating point setting means for
The internal combustion engine, the power input / output means, and the electric motor are controlled such that the internal combustion engine is operated at the set operation point and a driving force corresponding to the required driving force is output to the drive shaft. And a control means.
前記運転ポイント設定手段は、前記要求駆動力の変化度合いに基づいて前記内燃機関の運転ポイントを設定する手段である請求項1記載の動力出力装置。The power output device according to claim 1, wherein the operating point setting means is means for setting an operating point of the internal combustion engine based on a degree of change in the required driving force. 前記運転ポイント設定手段は、前記駆動軸への駆動力の増加に対する増加制限と前記蓄電手段の出力制限とから前記内燃機関の回転数として計算される第1回転数を前記内燃機関の運転ポイントにおける目標回転数として設定する手段である請求項1または2記載の動力出力装置。The operating point setting means sets a first rotation speed calculated as a rotation speed of the internal combustion engine from an increase limit with respect to an increase in driving force to the drive shaft and an output limit of the power storage unit at an operation point of the internal combustion engine. 3. The power output device according to claim 1, wherein the power output device is means for setting the target rotation speed. 前記運転ポイント設定手段は、前記要求駆動力から計算される前記内燃機関の回転数になまし処理を施した第2回転数と前記第1回転数とのうち大きな回転数を前記内燃機関の運転ポイントにおける目標回転数として設定する手段である請求項3記載の動力出力装置。The operating point setting means is configured to determine whether the rotation speed of the internal combustion engine calculated from the required driving force is greater than the second rotation speed and the first rotation speed by operating the internal combustion engine. 4. The power output device according to claim 3, wherein the power output device is means for setting the target rotation speed at a point. 前記運転ポイント設定手段は、前記電力動力入出力手段から出力する動力に基づいて前記駆動軸に出力される第1駆動力と前記電動機から該駆動軸に出力する第2駆動力との和が前記増加制限された制限駆動力および前記要求駆動力のうち小さい駆動力に等しくなる関係と、前記電力動力入出力手段により入出力される第1電力と前記電動機により入出力される第2電力の和が前記蓄電手段の出力制限に等しくなる関係と、から求められる前記第1駆動力に基づいて前記第1回転数を計算して前記運転ポイントを設定する手段である請求項3または4記載の動力出力装置。The operating point setting means determines that a sum of a first driving force output to the drive shaft based on the power output from the electric power input / output means and a second driving force output from the electric motor to the drive shaft is A relationship that is equal to a smaller driving force of the limited driving force that has been increased and the required driving force, and a sum of first power input / output by the power input / output means and second power input / output by the electric motor. 5. The power according to claim 3, wherein the operation point is set by calculating the first rotation speed based on the first driving force obtained from the relationship that is equal to the output limitation of the power storage unit. 6. Output device. 前記運転ポイント設定手段は、前記内燃機関の目標回転数が設定されたときに前記電力動力入出力手段を該設定された目標回転数を用いてフィードバック制御する際の該電力動力出力手段から出力すべき目標動力の関係式に対して前記第1駆動力から計算される前記電力動力入出力手段から出力する動力を前記目標動力として用いて逆算により得られる前記目標回転数を前記第1回転数として計算する手段である請求項5記載の動力出力装置。The operating point setting means outputs the power power input / output means from the power power output means when performing the feedback control using the set target speed when the target speed of the internal combustion engine is set. Using the power output from the power power input / output means calculated from the first driving force with respect to the relational expression of power target power as the target power, the target rotation speed obtained by back calculation as the first rotation speed The power output device according to claim 5, which is a means for calculating. 前記制御手段は、前記設定された運転ポイントで前記内燃機関を運転するために設定される駆動条件で前記電力動力入出力手段を駆動制御し、該駆動制御により前記駆動軸に作用する駆動力と前記要求駆動力の差分の駆動力が該駆動軸に出力されるよう前記電動機を駆動制御する手段である請求項1ないし6いずれか記載の動力出力装置。The control means drives and controls the electric power input / output means under driving conditions set to operate the internal combustion engine at the set operating point, and a driving force acting on the drive shaft by the driving control. The power output device according to any one of claims 1 to 6, wherein the power output device is means for driving and controlling the electric motor such that a driving force that is a difference between the required driving force and the driving force is output to the driving shaft. 前記制御手段は、前記蓄電手段の出力制限の範囲内で前記電動機を駆動制御する手段である請求項7記載の動力出力装置。The power output device according to claim 7, wherein the control unit is a unit that controls the driving of the electric motor within a range of an output limit of the power storage unit. 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軸に入出力した動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、前記第3の軸に動力を入出力する発電機とを備える手段である請求項1ないし8いずれか記載の動力出力装置。The power / power input / output means is connected to the output shaft of the internal combustion engine, the drive shaft, and a third shaft, and outputs the remaining shaft based on the power input / output to any two of the three shafts. 9. The power output device according to claim 1, further comprising a three-axis power input / output unit for inputting / outputting power to / from the power source, and a generator for inputting / outputting power to / from the third shaft. 前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に取り付けられた第1の回転子と前記駆動軸に取り付けられた第2の回転子とを有し該第1の回転子と該第2の回転子との電磁作用による電力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する対回転子電動機である請求項1ないし8いずれか記載の動力出力装置。The power / power input / output means includes a first rotor attached to an output shaft of the internal combustion engine, and a second rotor attached to the drive shaft. The power output device according to any one of claims 1 to 8, wherein the power output device is a paired rotor motor that outputs at least a part of power from the internal combustion engine to the drive shaft together with input and output of power by electromagnetic action with the rotor. . 請求項1ないし10いずれか記載の動力出力装置を備え、前記駆動軸が機械的に車軸に接続されて走行する自動車。An automobile, comprising: the power output device according to claim 1, wherein the drive shaft travels while being mechanically connected to an axle. 内燃機関と、該内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続され電力と動力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する電力動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、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、を備える動力出力装置の制御方法であって、
(a)前記駆動軸への要求駆動力が急増したときに、該要求駆動力と前記蓄電手段の出力制限とに基づいて該要求駆動力に応じた動力を出力するための前記内燃機関の運転ポイントを設定し、
(b)該設定された運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記要求駆動力に対応する駆動力が前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する動力出力装置の制御方法。
An internal combustion engine, and power power input / output means connected to an output shaft and a drive shaft of the internal combustion engine and outputting at least a part of 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, and a power storage device capable of exchanging electric power with the electric power input / output unit and the electric motor, and a control method of a power output device including:
(A) operation of the internal combustion engine for outputting power according to the required driving force based on the required driving force and the output limitation of the power storage means when the required driving force to the drive shaft is rapidly increased; Set points,
(B) operating the internal combustion engine at the set operation point and outputting the driving force corresponding to the required driving force to the drive shaft; Control method of the power output device for controlling the power.
前記ステップ(a)は、前記駆動軸への駆動力の増加に対する増加制限と前記蓄電手段の出力制限とから前記内燃機関の回転数として計算される第1回転数を前記内燃機関の運転ポイントにおける目標回転数として設定するステップである請求項12記載の動力出力装置の制御方法。In the step (a), a first rotation speed calculated as a rotation speed of the internal combustion engine at an operating point of the internal combustion engine from an increase limit for an increase in the driving force to the drive shaft and an output limit of the power storage means is determined. 13. The control method for a power output device according to claim 12, wherein the setting is performed as a target rotation speed. 前記ステップ(a)は、前記要求駆動力から計算される前記内燃機関の回転数になまし処理を施した第2回転数と前記第1回転数とのうち大きな回転数を前記内燃機関の運転ポイントにおける目標回転数として設定するステップである請求項13記載の動力出力装置の制御方法。The step (a) includes the step of operating the internal combustion engine to calculate a larger one of the second rotation speed and the first rotation speed obtained by performing a smoothing process on the rotation speed of the internal combustion engine calculated from the required driving force. 14. The control method for a power output device according to claim 13, wherein the step is a step of setting the target rotation speed at a point. 前記ステップ(a)は、前記電力動力入出力手段から出力する動力に基づいて前記駆動軸に出力される第1駆動力と前記電動機から該駆動軸に出力する第2駆動力との和が前記増加制限された制限駆動力に等しくなる関係と、前記電力動力入出力手段により入出力される第1電力と前記電動機により入出力される第2電力の和が前記蓄電手段の出力制限に等しくなる関係と、から求められる前記第1駆動力に基づいて前記第1回転数を計算して前記運転ポイントを設定するステップである請求項13または14記載の動力出力装置の制御方法。In the step (a), the sum of a first driving force output to the drive shaft based on the power output from the power / power input / output unit and a second driving force output to the drive shaft from the electric motor is determined by the step (a). The relationship of being equal to the limited driving force that has been increased and the sum of the first electric power input / output by the electric power input / output means and the second electric power input / output by the electric motor is equal to the output limitation of the electric storage means. The control method for a power output device according to claim 13 or 14, wherein the step of calculating the first rotational speed based on the relationship and the first driving force obtained from the relationship and setting the operating point is performed.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006129841A1 (en) * 2005-05-30 2006-12-07 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Vehicle drive device controller
JP2007001492A (en) * 2005-06-24 2007-01-11 Toyota Motor Corp Controller for drive unit for vehicle
US8002055B2 (en) 2005-11-17 2011-08-23 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Power output apparatus, control method of power output apparatus, and vehicle equipped with power output apparatus
JP2014076683A (en) * 2012-10-09 2014-05-01 Toyota Motor Corp Driving force controller of hybrid vehicle
JP2016011062A (en) * 2014-06-30 2016-01-21 株式会社デンソー Vehicle control device

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006129841A1 (en) * 2005-05-30 2006-12-07 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Vehicle drive device controller
US7935015B2 (en) 2005-05-30 2011-05-03 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control device for vehicle drive apparatus
JP2007001492A (en) * 2005-06-24 2007-01-11 Toyota Motor Corp Controller for drive unit for vehicle
US8002055B2 (en) 2005-11-17 2011-08-23 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Power output apparatus, control method of power output apparatus, and vehicle equipped with power output apparatus
JP2014076683A (en) * 2012-10-09 2014-05-01 Toyota Motor Corp Driving force controller of hybrid vehicle
JP2016011062A (en) * 2014-06-30 2016-01-21 株式会社デンソー Vehicle control device

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