JP2005207340A - Power output device, its controlling method, and automobile - Google Patents
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Abstract
Description
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する。 The present invention relates to a power output apparatus, a control method thereof, and an automobile.
従来、この種の動力出力装置としては、エンジンと、エンジンのクランクシャフトに接続されクランクシャフトに動力を入出力するモータジェネレータと、モータジェネレータから出力される動力を変速して後輪に接続された後輪駆動軸に伝達する変速機と、前輪に接続された前輪駆動軸に動力を入出力する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)。この動力出力装置では、モータから出力される動力により前輪駆動しているときにモータの温度が所定温度以上になるとモータジェネレータを起動して後輪を駆動させながらエンジンを起動し、エンジンからの動力による後輪駆動に移行することにより、モータの温度の上昇を抑制している。
上述した動力出力装置では、モータの温度が所定温度以上になったときの動作については考慮されているが、エンジンの温度が所定温度以上になったときの動作については考慮されていない。動力出力装置を搭載した自動車の場合、燃費の向上を図る観点から、エンジンの軽量化や冷却系の簡素化などが行なわれる。この場合、エンジンは温度が上昇しやすくなり、エンジンが高温に至ったときの対処が必要となる。 In the power output apparatus described above, the operation when the temperature of the motor becomes equal to or higher than the predetermined temperature is considered, but the operation when the temperature of the engine becomes equal to or higher than the predetermined temperature is not considered. In the case of an automobile equipped with a power output device, the weight of the engine and the cooling system are simplified from the viewpoint of improving fuel efficiency. In this case, the temperature of the engine is likely to rise, and it is necessary to take measures when the engine reaches a high temperature.
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、内燃機関の温度が上昇したときに対処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並びに自動車は、内燃機関の温度が上昇したときでも操作者が要求する動力に基づく動力を駆動軸に出力することを目的の一つとする。 One of the objects of the power output apparatus, the control method therefor, and the automobile of the present invention is to cope with the temperature rise of the internal combustion engine. Another object of the power output apparatus, the control method thereof, and the automobile of the present invention is to output power based on the power required by the operator to the drive shaft even when the temperature of the internal combustion engine rises.
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。 The power output apparatus, the control method thereof, and the automobile of the present invention employ the following means in order to achieve at least part of the above-described object.
本発明の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力可能な内燃機関および電動機を有する動力出力装置であって、
前記内燃機関の温度を検出または推定する温度検出推定手段と、
前記駆動軸に要求される要求動力を設定する要求動力設定手段と、
前記温度検出推定手段により検出または推定された前記内燃機関の温度が所定温度未満のときには前記設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御し、前記温度検出推定手段により検出または推定された前記内燃機関の温度が所定温度以上のときには前記内燃機関の温度が低下すると共に前記設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関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。
The power output device of the present invention is
A power output device having an internal combustion engine and an electric motor capable of outputting power to a drive shaft,
Temperature detection estimating means for detecting or estimating the temperature of the internal combustion engine;
Required power setting means for setting required power required for the drive shaft;
When the temperature of the internal combustion engine detected or estimated by the temperature detection estimating means is lower than a predetermined temperature, the internal combustion engine and the electric motor are controlled so that power based on the set required power is output to the drive shaft. When the temperature of the internal combustion engine detected or estimated by the temperature detection estimation means is equal to or higher than a predetermined temperature, the temperature of the internal combustion engine decreases and power based on the set required power is output to the drive shaft. Control means for controlling the internal combustion engine and the electric motor;
It is a summary to provide.
本発明の動力出力装置では、温度検出推定手段により検出または推定された内燃機関の温度が所定温度未満のときには設定された要求動力に基づく動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電動機とを制御し、検出または推定された内燃機関の温度が所定温度以上のときには内燃機関の温度が低下すると共に設定された要求動力に基づく動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電動機とを制御する。検出または推定された内燃機関の温度が所定温度以上のときには内燃機関の温度が低下するよう内燃機関と電動機とを制御するので、内燃機関の温度が上昇したときに適切に対処することができる。また、検出または推定された内燃機関の温度が所定温度以上のときには設定された要求動力に基づく動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電動機とを制御するので、内燃機関の温度が上昇したときでも操作者が要求する動力に基づく動力を駆動軸に出力することができる。 In the power output apparatus of the present invention, when the temperature of the internal combustion engine detected or estimated by the temperature detection estimating means is lower than a predetermined temperature, the internal combustion engine and the electric motor are output so that power based on the set required power is output to the drive shaft. When the detected and estimated internal combustion engine temperature is equal to or higher than a predetermined temperature, the internal combustion engine temperature is lowered and the internal combustion engine and the electric motor are controlled so that power based on the set required power is output to the drive shaft. . When the detected or estimated temperature of the internal combustion engine is equal to or higher than a predetermined temperature, the internal combustion engine and the electric motor are controlled so that the temperature of the internal combustion engine is lowered. Therefore, it is possible to appropriately cope with the temperature increase of the internal combustion engine. Further, when the detected or estimated temperature of the internal combustion engine is equal to or higher than a predetermined temperature, the internal combustion engine and the electric motor are controlled so that power based on the set required power is output to the drive shaft, so that the temperature of the internal combustion engine has increased. Even at times, power based on the power required by the operator can be output to the drive shaft.
こうした本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記温度検出推定手段により検出または推定された前記内燃機関の温度が所定温度以上のときには、前記内燃機関の温度が所定温度未満のときに比して該内燃機関の運転を制限するよう制御する手段であるものとすることもできる。内燃機関の温度が所定温度以上のときには内燃機関の運転を制限するので、内燃機関の温度の上昇を抑えることができる。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、前記内燃機関の運転の制限として前記内燃機関が所定回転数以下で所定トルク以下で運転されるよう制御する手段であるものとしたり、前記内燃機関の運転の制限として前記内燃機関が所定の運転ポイントで運転されるよう制御する手段であるものとしたり、前記内燃機関の運転の制限として前記内燃機関の運転を停止するよう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、内燃機関の温度の上昇を抑えることができる。 In such a power output apparatus of the present invention, the control means is compared with a case where the temperature of the internal combustion engine detected or estimated by the temperature detection estimation means is equal to or higher than a predetermined temperature, and when the temperature of the internal combustion engine is lower than a predetermined temperature. Thus, it may be a means for controlling to limit the operation of the internal combustion engine. Since the operation of the internal combustion engine is restricted when the temperature of the internal combustion engine is equal to or higher than a predetermined temperature, an increase in the temperature of the internal combustion engine can be suppressed. In the power output device of the present invention of this aspect, the control means is a means for controlling the internal combustion engine to be operated at a predetermined rotation speed or less and a predetermined torque or less as a limitation of operation of the internal combustion engine, Means for controlling the internal combustion engine to operate at a predetermined operating point as a restriction on the operation of the internal combustion engine, or means for controlling the operation of the internal combustion engine to be stopped as a restriction on the operation of the internal combustion engine It can also be assumed. In this way, an increase in the temperature of the internal combustion engine can be suppressed.
また、本発明の動力出力装置において、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力と動力との入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力する電力動力入出力手段を備えるものとすることもできる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第3の軸との3軸に接続され該3軸のうちいずれか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したり、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の回転子とを備え、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。 In the power output apparatus of the present invention, the power shaft is connected to the output shaft of the internal combustion engine and the drive shaft, and at least part of the power from the internal combustion engine is input to the drive shaft with input and output of electric power and power. It is also possible to provide power power input / output means for outputting. In this aspect of the power output apparatus of the present invention, the power input / output means is connected to three axes of the output shaft, the drive shaft, and the third shaft of the internal combustion engine, and any two of the three shafts. A three-axis power input / output means for inputting / outputting power to the remaining shaft based on the power input / output to / from the power generator, and a generator for inputting / outputting power to / from the third shaft, A first rotor attached to an output shaft of an internal combustion engine and a second rotor attached to the drive shaft, and electric power generated by electromagnetic action between the first rotor and the second rotor It is also possible to use a counter-rotor motor that outputs at least part of the power from the internal combustion engine to the drive shaft with the input / output of.
本発明の自動車は、上述したいずれかの態様の本発明の動力出力装置、すなわち、基本的には、駆動軸に動力を出力可能な内燃機関および電動機を有する動力出力装置であって、前記内燃機関の温度を検出または推定する温度検出推定手段と、前記駆動軸に要求される要求動力を設定する要求動力設定手段と、前記温度検出推定手段により検出または推定された前記内燃機関の温度が所定温度未満のときには前記設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御し、前記温度検出推定手段により検出または推定された前記内燃機関の温度が所定温度以上のときには前記内燃機関の温度が低下すると共に前記設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関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搭載し、車軸が前記駆動軸に接続されてなることを要旨とする。 The automobile of the present invention is a power output apparatus of the present invention according to any one of the above-described aspects, that is, a power output apparatus having an internal combustion engine and an electric motor that can basically output power to a drive shaft. Temperature detection estimation means for detecting or estimating the temperature of the engine, required power setting means for setting required power required for the drive shaft, and the temperature of the internal combustion engine detected or estimated by the temperature detection estimation means is predetermined. When the temperature is lower than the temperature, the internal combustion engine and the electric motor are controlled so that power based on the set required power is output to the drive shaft, and the temperature of the internal combustion engine detected or estimated by the temperature detection estimation means is When the temperature is equal to or higher than a predetermined temperature, the internal combustion engine and the internal combustion engine are configured so that the temperature of the internal combustion engine decreases and power based on the set required power is output to the drive shaft. Control means for controlling the motive power output apparatus including the mounted axle to the gist to become connected to the drive shaft.
本発明の自動車では、上述したいずれかの態様の本発明の動力出力装置を搭載しているので、本発明の動力出力装置が奏する効果、例えば、内燃機関の温度が上昇したときに適切に対処することができる効果や、内燃機関の温度が上昇したときでも操作者が要求する動力に基づく動力を駆動軸に出力することができる効果などと同様の効果を奏することができる。 In the automobile of the present invention, the power output apparatus of the present invention according to any one of the above-described aspects is mounted, so that the effects exerted by the power output apparatus of the present invention, for example, when the temperature of the internal combustion engine rises appropriately It is possible to achieve the same effects as the effects that can be performed and the effect that the power based on the power required by the operator can be output to the drive shaft even when the temperature of the internal combustion engine rises.
本発明の動力出力装置の制御方法は、
駆動軸に動力を出力可能な内燃機関および電動機を有する動力出力装置の制御方法であって、
(a)前記内燃機関の温度を検出または推定し、
(b)前記駆動軸に要求される要求動力を設定し、
(c)前記検出または推定された前記内燃機関の温度が所定温度未満のときには前記設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御し、前記検出または推定された前記内燃機関の温度が所定温度以上のときには前記内燃機関の温度が低下すると共に前記設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する
ことを要旨とする。
The method for controlling the power output apparatus of the present invention includes:
A control method of a power output device having an internal combustion engine and an electric motor capable of outputting power to a drive shaft,
(A) detecting or estimating the temperature of the internal combustion engine;
(B) setting required power required for the drive shaft;
(C) controlling the internal combustion engine and the electric motor so that power based on the set required power is output to the drive shaft when the detected or estimated temperature of the internal combustion engine is lower than a predetermined temperature; When the detected or estimated temperature of the internal combustion engine is equal to or higher than a predetermined temperature, the temperature of the internal combustion engine decreases and power based on the set required power is output to the drive shaft. The gist is to control this.
本発明の動力出力装置の制御方法では、検出または推定された内燃機関の温度が所定温度未満のときには設定された要求動力に基づく動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電動機とを制御し、検出または推定された内燃機関の温度が所定温度以上のときには内燃機関の温度が低下すると共に設定された要求動力に基づく動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電動機とを制御する。検出または推定された内燃機関の温度が所定温度以上のときには内燃機関の温度が低下するよう内燃機関と電動機とを制御するので、内燃機関の温度が上昇したときに適切に対処することができる。また、検出または推定された内燃機関の温度が所定温度以上のときには設定された要求動力に基づく動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電動機とを制御するので、内燃機関の温度が上昇したときでも操作者が要求する動力に基づく動力を駆動軸に出力することができる。 In the method for controlling the power output apparatus of the present invention, the internal combustion engine and the electric motor are controlled so that power based on the set required power is output to the drive shaft when the detected or estimated temperature of the internal combustion engine is lower than a predetermined temperature. When the detected or estimated temperature of the internal combustion engine is equal to or higher than a predetermined temperature, the internal combustion engine and the electric motor are controlled such that the temperature of the internal combustion engine decreases and power based on the set required power is output to the drive shaft. When the detected or estimated temperature of the internal combustion engine is equal to or higher than a predetermined temperature, the internal combustion engine and the electric motor are controlled so that the temperature of the internal combustion engine is lowered. Therefore, it is possible to appropriately cope with the temperature increase of the internal combustion engine. Further, when the detected or estimated temperature of the internal combustion engine is equal to or higher than a predetermined temperature, the internal combustion engine and the electric motor are controlled so that power based on the set required power is output to the drive shaft, so that the temperature of the internal combustion engine has increased. Even at times, power based on the power required by the operator can be output to the drive shaft.
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described using examples.
図1は、本発明の一実施例である動力出力装置を搭載したハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車20は、図示するように、エンジン22と、エンジン22の出力軸としてのクランクシャフト26にダンパ28を介して接続された3軸式の動力分配統合機構30と、動力分配統合機構30に接続された発電可能なモータMG1と、動力分配統合機構30に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに取り付けられた減速ギヤ35と、この減速ギヤ35に接続されたモータMG2と、動力出力装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット70とを備える。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a
エンジン22は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン22の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット(以下、エンジンECUという)24により燃料噴射制御や点火制御,吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。このエンジンECU24には、エンジン22の冷却系に取り付けられた冷却水温度センサ23fからの冷却水温Twなど各種センサからの信号が入力されている。また、エンジンECU24は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によりエンジン22を運転制御すると共に必要に応じてエンジン22の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。
The
動力分配統合機構30は、外歯歯車のサンギヤ31と、このサンギヤ31と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ32と、サンギヤ31に噛合すると共にリングギヤ32に噛合する複数のピニオンギヤ33と、複数のピニオンギヤ33を自転かつ公転自在に保持するキャリア34とを備え、サンギヤ31とリングギヤ32とキャリア34とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構30は、キャリア34にはエンジン22のクランクシャフト26が、サンギヤ31にはモータMG1が、リングギヤ32にはリングギヤ軸32aを介して減速ギヤ35がそれぞれ連結されており、モータMG1が発電機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力をサンギヤ31側とリングギヤ32側にそのギヤ比に応じて分配し、モータMG1が電動機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力とサンギヤ31から入力されるモータMG1からの動力を統合してリングギヤ32側に出力する。リングギヤ32に出力された動力は、リングギヤ軸32aからギヤ機構60およびデファレンシャルギヤ62を介して、最終的には車両の駆動輪63a,63bに出力される。
The power distribution and
モータMG1およびモータMG2は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ41,42を介してバッテリ50と電力のやりとりを行なう。インバータ41,42とバッテリ50とを接続する電力ライン54は、各インバータ41,42が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータMG1,MG2のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ50は、モータMG1,MG2のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータMG1,MG2により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ50は充放電されない。モータMG1,MG2は、いずれもモータ用電子制御ユニット(以下、モータECUという)40により駆動制御されている。モータECU40には、モータMG1,MG2を駆動制御するために必要な信号、例えばモータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ43,44からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータMG1,MG2に印加される相電流などが入力されており、モータECU40からは、インバータ41,42へのスイッチング制御信号が出力されている。モータECU40は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によってモータMG1,MG2を駆動制御すると共に必要に応じてモータMG1,MG2の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。
The motor MG1 and the motor MG2 are both configured as well-known synchronous generator motors that can be driven as generators and can be driven as motors, and exchange power with the
バッテリ50は、バッテリ用電子制御ユニット(以下、バッテリECUという)52によって管理されている。バッテリECU52には、バッテリ50を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ50の端子間に設置された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。
The
ハイブリッド用電子制御ユニット70は、CPU72を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU72の他に処理プログラムを記憶するROM74と、データを一時的に記憶するRAM76と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット70には、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号,シフトレバー81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP,アクセルペダル83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Acc,ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBP,車速センサ88からの車速Vなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット70は、前述したように、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と通信ポートを介して接続されており、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
The hybrid
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20は、運転者によるアクセルペダル83の踏み込み量に対応するアクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるように、エンジン22とモータMG1とモータMG2とが運転制御される。エンジン22とモータMG1とモータMG2の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にエンジン22から出力される動力のすべてが動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによってトルク変換されてリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ50の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にバッテリ50の充放電を伴ってエンジン22から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御する充放電運転モード、エンジン22の運転を停止してモータMG2からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸32aに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。
The
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20の動作、特にエンジン22の温度が所定温度以上となったときの動作について説明する。図2は、ハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎(例えば8msec毎)に繰り返し実行される。
Next, the operation of the
駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット70のCPU72は、まず、アクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Accや車速センサ88からの車速V,モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2,エンジン22の回転数Ne,バッテリ50の出力制限Wout,エンジン22の温度Teなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する(ステップS100)。ここで、エンジン22の温度Teは、エンジン22の冷却系に取り付けられた冷却水温度センサ23fからの冷却水温Twに基づいて推定するものとした。また、エンジン22の回転数Neはクランクシャフト26に取り付けられたクランクポジションセンサからの信号に基づいて計算されたものをエンジンECU24から通信により入力するものとした。さらに、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。そして、バッテリ50の出力制限Woutは、温度センサ51により検出されたバッテリ50の電池温度Tbとバッテリ50の残容量(SOC)とに基づいて設定されたものをバッテリECU52から通信により入力するものとした。
When the drive control routine is executed, first, the
こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Accと車速Vとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪63a,63bに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクTr*とエンジン22に要求される要求パワー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を乗じたものとバッテリ50が要求する充放電要求パワーPb*とロスLossとの和として計算することができる。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。
When the data is thus input, the required torque Tr * to be output to the ring gear shaft 32a as the drive shaft connected to the
次に、エンジン22の温度Teがエンジン22の運転に対して特別な対処をしなくてもエンジン22が高温に至らない温度の上限である上限温度Tethより高いか否かを判定し(ステップS120)、エンジンの温度Teが上限温度Tethより低ければ、エンジン22の運転に対して特別な対処をしなくてもエンジン22が高温に至らないと判断して、設定した要求パワーPe*に基づいてエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する(ステップS130)。ステップS130での設定は、エンジン22を効率よく動作させる動作ラインと要求パワーPe*とに基づいて目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する。エンジン22の動作ラインの一例と目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する様子を図4に示す。図示するように、目標回転数Ne*と目標トルクTe*は、動作ラインと要求パワーPe*(Ne*×Te*)が一定の曲線との交点により求めることができる。
Next, it is determined whether or not the temperature Te of the
次に、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とを用いて次式(1)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*と現在の回転数Nm1とに基づいて式(2)によりモータMG1のトルク指令Tm1*を計算する(ステップS150)。ここで、式(1)は、動力分配統合機構30の回転要素に対する力学的な関係式である。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の力学的な関係を示す共線図を図5に示す。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。式(1)は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。なお、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。また、式(2)は、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関係式であり、式(3)中、右辺第2項の「k1」は比例項のゲインであり、右辺第3項の「k2」は積分項のゲインである。
Next, using the set target rotational speed Ne *, the rotational speed Nr (Nm2 / Gr) of the ring gear shaft 32a, and the gear ratio ρ of the power distribution and
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ−Nm2/(Gr・ρ) …(1)
Tm1*=前回Tm1*+k1(Nm1*−Nm1)+k2∫(Nm1*−Nm1)dt …(2)
Nm1 * = Ne * ・ (1 + ρ) / ρ−Nm2 / (Gr ・ ρ) (1)
Tm1 * = previous Tm1 * + k1 (Nm1 * −Nm1) + k2∫ (Nm1 * −Nm1) dt (2)
こうしてモータMG1の目標回転数Nm1*とトルク指令Tm1*とを計算すると、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(3)により計算すると共に(ステップS160)、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(4)により計算し(ステップS170)、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S180)。このようにモータMG2のトルク指令Tm2*を設定することにより、駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力する要求トルクTr*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。なお、式(4)は、前述した図5の共線図から容易に導き出すことができる。
When the target rotational speed Nm1 * and the torque command Tm1 * of the motor MG1 are thus calculated, a motor obtained by multiplying the output limit Wout of the
Tmax=(Wout−Tm1*・Nm1)/Nm2 …(3)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr …(4)
Tmax = (Wout−Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (3)
Tm2tmp = (Tr * + Tm1 * / ρ) / Gr (4)
こうしてエンジン22の目標回転数Ne*や目標トルクTe*,モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,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,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU40にそれぞれ送信して(ステップS190)、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、トルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータECU40は、トルク指令Tm1*でモータMG1が駆動されると共にトルク指令Tm2*でモータMG2が駆動されるようインバータ41,42のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。このようにエンジン22の温度Teが上限温度Tethより低いときには、運転者が要求する動力を駆動軸と機械的に接続されたリングギア軸32aに出力することができる。また、エンジン目標回転数Ne*と目標トルクTe*とに対してエンジン22が効率良く運転できる動作ラインの回転数とトルクとになるよう制約を課すので、エンジン22を効率よく運転することができる。
Thus, when the target engine speed Ne *, the target torque Te *, and the torque commands Tm1 *, Tm2 * of the motors MG1, MG2 are set, the target engine speed Ne * and the target torque Te * of the
一方、ステップS120でエンジン22の温度Teが上限温度Tethより高いと判定されると、エンジン22が高温に至らないよう対処が必要であると判断して、エンジン22の運転を停止させるようエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを値0に設定し(ステップS140)、前述したステップS150以降の処理を実行し、本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、目標回転数Ne*と目標トルクTe*とが値0に設定されているので、燃料噴射制御の停止や点火制御の停止などエンジン22の運転の停止に必要な処理を実行する。また、トルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータECU40は、トルク指令Tm1*でモータMG1が駆動されると共にトルク指令Tm2*でモータMG2が駆動されるようインバータ41,42のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。このようにエンジン22の温度Teが上限温度Tethより高いときには、エンジン22の運転を停止するのでエンジン22の温度が上昇するのを抑えることができると共に運転者が要求する動力を駆動軸と機械的に接続されたリングギア軸32aに出力することができる。
On the other hand, if it is determined in step S120 that the temperature Te of the
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の温度Teが上限温度Tethより高いときには、エンジン22の運転を停止するのでエンジン22の温度が上昇するのを抑えることができる。また、運転者が要求する動力が駆動軸と機械的に接続されたリングギア軸32aに出力されるよう内燃機関と電動機とを制御するので、内燃機関の温度が上昇したときでも運転者が要求する動力をリングギア軸32aに出力することができる。一方、エンジン22の温度Teが上限温度Tethより低いときには、運転車が要求する動力が駆動軸と機械的に接続されたリングギア軸32aに出力されるよう内燃機関と電動機とを制御するので、運転者が要求する動力をリングギア軸32aに出力することができる。また、エンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とに対してエンジン22が効率良く運転できる動作ラインの回転数とトルクとになるよう制約を課すので、エンジン22を効率よく運転することができる。
According to the
実施例のハイブリッド自動車20では、エンジン22の温度Teが上限温度Tethより高いときにはエンジン22の運転を停止するものとしたが、エンジン22の温度Teが上限温度Tethより低いときに比してエンジン22の運転を制限すればよく、例えば、エンジン22を所定回転数以下所定トルク以下で運転したり、エンジン22を所定の運転ポイントで運転したりするものとすることもできる。こうすれば、エンジン22の温度Teを低下させると共にエンジン22からも動力を出力させることができる。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、エンジン22の温度Teをエンジン22の冷却系に取り付けられた冷却水温度センサ23fからの冷却水温Twに基づいて推定するものとしたが、エンジン22の温度Teを温度センサなどを用いて直接検出するものとすることもできる。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、エンジン22の温度Teが上限温度Tethより低いときエンジン22に効率良く運転できる回転数およびトルクになるよう制約を課したが、他の制約を課すものとしてもよい。
In the
実施例では、エンジン22と、エンジン22に接続されたプラネタリギヤ30と、プラネタリギヤ30に接続された発電可能なモータMG1と、プラネタリギヤ30に接続されると共に駆動輪に接続された駆動軸に動力が出力可能なモータMG2とを備えるハイブリッド車20について説明したが、駆動軸に動力を出力可能なエンジンとモータとを備える車両であれば、如何なる構成としてもよい。例えば、図6に示すように、実施例のハイブリッド自動車20においてモータMG2の動力をリングギヤ軸が接続された車軸(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)に接続するものとしてもよい。このように路面を介して駆動軸が二つに分かれている車両に適用するものとしても構わない。また、図7に示すように、エンジン22の出力軸に接続されたインナーロータ232と駆動輪63a,63bに接続された駆動軸に取り付けられたアウターロータ234とを有しインナーロータ232とアウターロータ234との電磁的な作用により相対的に回転するモータ230と、駆動軸に直接動力が出力可能に駆動軸に機械的に接続されたモータMG2と備えるいわゆる電気分配型のハイブリッド自動車220として構成してもよいし、図8に示すように、駆動輪63a,63bに接続された駆動軸に変速機314(無段変速機や有段の自動変速機など)を介して接続されたエンジン22と、エンジン22の後段であって駆動軸に変速機314を介して接続されたモータMG2(または駆動軸に直接接続されたモータ)とを備えるハイブリッド自動車320として構成してもよい。
In the embodiment, power is output to the
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。 The embodiments of the present invention have been described using the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and can be implemented in various forms without departing from the gist of the present invention. Of course you get.
本発明は、自動車産業に利用可能である。 The present invention is applicable to the automobile industry.
20,120,220,320 ハイブリッド自動車、22 エンジン、23f 冷却水温度センサ、24 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、26 クランクシャフト、28 ダンパ、30 動力分配統合機構、31 サンギヤ、32 リングギヤ、32a リングギヤ軸、33 ピニオンギヤ、34 キャリア、35 減速ギヤ、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,42 インバータ、43,44 回転位置検出センサ、50 バッテリ、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、314 変速機、MG1,MG2 モータ。
20, 120, 220, 320 Hybrid vehicle, 22 engine, 23f Cooling water temperature sensor, 24 Electronic control unit for engine (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 reduction gear, 40 electronic control unit for motor (motor ECU), 41, 42 inverter, 43, 44 rotational position detection sensor, 50 battery, 51 temperature sensor, 52 electronic control unit for battery (Battery ECU), 54 power line, 60 gear mechanism, 62 differential gear, 63a, 63b, 64a, 64b driving wheel, 70 hybrid electronic control unit, 72 CPU, 74 ROM, 76 RAM, 80 ignition Switch, 81 shift lever, 82 shift position sensor, 83 accelerator pedal, 84 accelerator pedal position sensor, 85 brake pedal, 86 brake pedal position sensor, 88 vehicle speed sensor, 230 rotor motor, 232
Claims (10)
前記内燃機関の温度を検出または推定する温度検出推定手段と、
前記駆動軸に要求される要求動力を設定する要求動力設定手段と、
前記温度検出推定手段により検出または推定された前記内燃機関の温度が所定温度未満のときには前記設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御し、前記温度検出推定手段により検出または推定された前記内燃機関の温度が所定温度以上のときには前記内燃機関の温度が低下すると共に前記設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関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 having an internal combustion engine and an electric motor capable of outputting power to a drive shaft,
Temperature detection estimating means for detecting or estimating the temperature of the internal combustion engine;
Required power setting means for setting required power required for the drive shaft;
When the temperature of the internal combustion engine detected or estimated by the temperature detection estimating means is lower than a predetermined temperature, the internal combustion engine and the electric motor are controlled so that power based on the set required power is output to the drive shaft. When the temperature of the internal combustion engine detected or estimated by the temperature detection estimation means is equal to or higher than a predetermined temperature, the temperature of the internal combustion engine decreases and power based on the set required power is output to the drive shaft. Control means for controlling the internal combustion engine and the electric motor;
A power output device comprising:
(a)前記内燃機関の温度を検出または推定し、
(b)前記駆動軸に要求される要求動力を設定し、
(c)前記検出または推定された前記内燃機関の温度が所定温度未満のときには前記設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御し、前記検出または推定された前記内燃機関の温度が所定温度以上のときには前記内燃機関の温度が低下すると共に前記設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する
動力出力装置の制御方法。
A control method of a power output device having an internal combustion engine and an electric motor capable of outputting power to a drive shaft,
(A) detecting or estimating the temperature of the internal combustion engine;
(B) setting required power required for the drive shaft;
(C) controlling the internal combustion engine and the electric motor so that power based on the set required power is output to the drive shaft when the detected or estimated temperature of the internal combustion engine is lower than a predetermined temperature; When the detected or estimated temperature of the internal combustion engine is equal to or higher than a predetermined temperature, the temperature of the internal combustion engine decreases, and power based on the set required power is output to the drive shaft. Control method for power output device.
Priority Applications (1)
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JP2004015462A JP2005207340A (en) | 2004-01-23 | 2004-01-23 | Power output device, its controlling method, and automobile |
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
JP2014201103A (en) * | 2013-04-02 | 2014-10-27 | トヨタ自動車株式会社 | Vehicle |
JP2015145157A (en) * | 2014-01-31 | 2015-08-13 | トヨタ自動車株式会社 | vehicle |
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2004
- 2004-01-23 JP JP2004015462A patent/JP2005207340A/en active Pending
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