JP2004343838A - Power output unit, control method thereof, and automobile - Google Patents
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Abstract
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 (
[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
[0023]
The
[0024]
The power distribution and
[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
[0026]
The
[0027]
The hybrid
[0028]
In the
[0029]
Next, the operation of the
[0030]
When the drive control routine is executed, the
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
[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
[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
[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
Two thick arrows on the R axis indicate the torque transmitted from the
[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
[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
[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
[0042]
(Equation 5)
Nm1 * = Ne * · (1 + ρ) / ρ−Nm2 / (Gr · ρ) (7)
[0043]
Next, the difference between the output limit Wout of the
[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
[0046]
According to the
[0047]
In the
[0048]
In the
[0049]
In the
[0050]
In the
[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
FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of a drive control routine executed by a hybrid
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
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of an alignment chart for mechanically explaining rotating elements of the power distribution and
FIG. 6 is a configuration diagram schematically showing a configuration of a
FIG. 7 is a configuration diagram schematically illustrating a configuration of a
[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
Claims (15)
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.
(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.
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-
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- 2003-05-13 JP JP2003134795A patent/JP2004343838A/en active Pending
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