JP2006014387A - Power output unit, automobile mounting it, and control method of power output unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法に関し、詳しくは、駆動軸に動力を出力可能な動力出力装置およびこれを搭載し前記駆動軸に車軸が接続されて走行する自動車並びに動力出力装置の制御方法に関する。 The present invention relates to a power output device, a vehicle equipped with the power output device, and a control method for the power output device, and more particularly, a power output device capable of outputting power to a drive shaft, and an axle connected to the drive shaft. The present invention relates to a method for controlling a traveling automobile and a power output apparatus.
従来、この種の動力出力装置としては、ハイブリッド自動車に搭載され、遊星歯車機構のサンギヤ,キャリア,リングギヤにそれぞれ内燃機関の出力軸,発電機の回転軸,駆動軸が接続されると共に2段の変速機を介して駆動軸に電動機が接続されたものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この装置では、車速に基づいて変速機をLoギヤおよびHiギヤのいずれかに切り替えることにより、電動機からの駆動力を車速に応じたものに変換して駆動軸に出力している。
近年、動力出力装置、特にハイブリッド自動車に搭載される動力出力装置では、エネルギ効率の向上や動力性能の向上を図ることは重要な課題の一つとして考えられている。上述した動力出力装置では、発電機により反力を受け持ちながら内燃機関からの動力を駆動軸に直接出力して駆動軸を駆動することができるから、電動機を停止させた状態で駆動軸を駆動することもできる。このとき、変速機をLoギヤかHiギヤとして電動機の回転軸と駆動軸とを接続した状態では、駆動軸の駆動に伴って電動機が連れ回されるから、停止させた電動機が駆動軸を駆動させる際の駆動抵抗として作用する。 In recent years, in a power output device, particularly a power output device mounted on a hybrid vehicle, it has been considered as one of important issues to improve energy efficiency and power performance. In the power output device described above, the driving shaft can be driven by directly outputting the power from the internal combustion engine to the driving shaft while taking the reaction force from the generator, so the driving shaft is driven with the motor stopped. You can also. At this time, in the state where the transmission is connected to the Lo shaft or Hi gear and the rotating shaft and the driving shaft of the motor are connected, the motor is driven along with the driving shaft, so the stopped motor drives the driving shaft. Acts as a driving resistance when
本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法は、装置のエネルギ効率をより向上させ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これを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法は、装置の動力性能をより向上させることを目的の一つとする。 It is an object of the power output apparatus, the automobile equipped with the same, and the control method for the power output apparatus of the present invention to further improve the energy efficiency of the apparatus. Another object of the power output apparatus of the present invention, a vehicle equipped with the power output apparatus, and a method for controlling the power output apparatus is to further improve the power performance of the apparatus.
本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法は、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。 In order to achieve at least a part of the above object, the power output apparatus of the present invention, the automobile equipped with the power output apparatus, and the control method of the power output apparatus employ the following means.
本発明の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力可能な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により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可能な電力動力入出力手段と、
電動機と、
該電動機の回転軸と前記駆動軸との接続および接続解除が可能な接続手段と、
前記電力動力入出手段を介して前記内燃機関から前記駆動軸に出力される直達駆動力だけで前記駆動軸に動力を出力する所定の条件が成立したとき、前記電動機の回転軸と前記駆動軸との接続が解除されるよう前記接続手段を駆動制御すると共に前記駆動軸に動力が出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段とを駆動制御する直達時駆動制御手段と
を備えることを要旨とする。
The power output apparatus of the present invention is
A power output device capable of outputting power to a drive shaft,
An internal combustion engine;
Power power input / output means connected to the output shaft of the internal combustion engine and the drive shaft, and capable of outputting at least part of the power from the internal combustion engine to the drive shaft by input and output of electric power and power;
An electric motor,
Connection means capable of connecting and disconnecting the rotating shaft of the electric motor and the drive shaft;
When a predetermined condition for outputting power to the drive shaft with only a direct drive force output from the internal combustion engine to the drive shaft via the electric power power input / output means is satisfied, the rotation shaft of the electric motor, the drive shaft, And a direct drive control means for driving the internal combustion engine and the power power input / output means so as to drive the connection means so that the connection is released and to output power to the drive shaft. The gist.
この本発明の動力出力装置では、電力動力入出力手段を介して内燃機関から駆動軸に出力される直達駆動力だけで駆動軸に動力を出力する所定の条件が成立したとき、電動機の回転軸と駆動軸との接続が解除されるよう接続手段を駆動制御すると共に駆動軸に動力が出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段とを駆動制御する。したがって、直達駆動力だけで駆動軸に動力を出力する際には電動機の回転軸と駆動軸とを常に接続するものに比して駆動軸の駆動抵抗を小さくできるから、装置のエネルギ効率や動力性能をより向上させることができる。 In the power output apparatus of the present invention, when a predetermined condition for outputting power to the drive shaft with only direct drive force output from the internal combustion engine to the drive shaft via the power power input / output means is satisfied, the rotating shaft of the motor And driving control of the internal combustion engine and electric power drive input / output means so that power is output to the drive shaft. Therefore, when the power is output to the drive shaft only by the direct drive force, the drive resistance of the drive shaft can be reduced as compared with the case where the rotating shaft of the motor and the drive shaft are always connected. The performance can be further improved.
こうした本発明の動力出力装置において、前記所定の条件は、前記電動機を含む電動機駆動系に異常が生じたときに成立する条件であるものとすることもできる。こうすれば、装置のエネルギ効率や動力性能をより向上させることができると共に電動機駆動系の状態の悪化を防止することができる。ここで、「電動機駆動系」には、電動機の他、電動機の駆動回路やその制御手段なども含まれる。 In the power output apparatus of the present invention, the predetermined condition may be a condition that is satisfied when an abnormality occurs in an electric motor drive system including the electric motor. By doing so, it is possible to further improve the energy efficiency and power performance of the apparatus and to prevent deterioration of the state of the motor drive system. Here, the “motor drive system” includes a motor drive circuit and its control means in addition to the motor.
また、本発明の動力出力装置において、前記接続手段は、切替可能な変速比をもって前記電動機の回転軸と前記駆動軸との動力の伝達を行なう変速手段であ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、前記変速手段は、前記電動機の回転軸に接続された第1の回転要素と前記駆動軸に接続された第2の回転要素と第3の回転要素と第4の回転要素とを有し該4つの回転要素のうち任意の2つの回転要素が独立して回転すると共に該任意の2つの回転要素に従属して他の2つの回転要素が回転する回転手段と、前記第3の回転要素の回転の禁止および禁止解除が可能な第1の回転禁止手段と、前記第4の回転要素の回転の禁止および禁止解除が可能な第2の回転禁止手段とを備える手段であり、前記直達時駆動制御手段は、前記第3の回転要素および前記第4の回転要素の回転の禁止が解除されるよう前記第1の回転禁止手段と前記第2の回転禁止手段とを駆動制御する手段であ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、前記回転手段は、遊星歯車機構により構成されてなるものとすることもできる。 In the power output apparatus of the present invention, the connection means may be a speed change means for transmitting power between the rotating shaft of the electric motor and the drive shaft with a switchable gear ratio. In this aspect of the power output apparatus of the present invention, the transmission means includes a first rotating element connected to the rotating shaft of the electric motor, a second rotating element connected to the driving shaft, and a third rotating element. Rotation in which any two rotating elements of the four rotating elements rotate independently and the other two rotating elements rotate depending on the two rotating elements. Means, first rotation prohibiting means capable of prohibiting and releasing the rotation of the third rotating element, and second rotation prohibiting means capable of prohibiting and releasing the rotation of the fourth rotating element. The direct drive control means includes the first rotation prohibiting means and the second rotation prohibiting means so that the prohibition of rotation of the third rotating element and the fourth rotating element is released. And means for driving and controlling the means Kill. In this aspect of the power output apparatus of the present invention, the rotating means may be constituted by a planetary gear mechanism.
さらに、本発明の動力出力装置において、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第3の回転軸の3軸に接続され該3軸のうちいずれか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伝達する対回転子電動機であるものとすることもできる。 Furthermore, in the power output apparatus of the present invention, the power power input / output means is connected to three axes of the output shaft of the internal combustion engine, the drive shaft, and a third rotating shaft, and any two of the three shafts are connected. It may be a means provided with a three-shaft power input / output means for inputting / outputting power to the remaining shaft based on the input / output power and a generator for inputting / outputting power to / from the third shaft. The power drive input / output means includes a first rotor attached to the output shaft of the internal combustion engine and a second rotor attached to the drive shaft, and the first rotor It may be a counter-rotor motor that transmits at least part of the power from the internal combustion engine to the drive shaft with input / output of electric power by electromagnetic action with the second rotor.
本発明の自動車は、
上述した各態様のいずれか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可能な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により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可能な電力動力入出力手段と、電動機と、該電動機の回転軸と前記駆動軸との接続および接続解除が可能な接続手段と、前記電力動力入出手段を介して前記内燃機関から前記駆動軸に出力される直達駆動力だけで前記駆動軸に動力を出力する所定の条件が成立したとき前記電動機の回転軸と前記駆動軸との接続が解除されるよう前記接続手段を駆動制御すると共に前記駆動軸に動力が出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段とを駆動制御する直達時駆動制御手段とを備える動力出力装置を搭載し、前記駆動軸に車軸が接続されて走行する
ことを要旨とする。
The automobile of the present invention
The power output apparatus of the present invention according to any one of the above-described aspects, that is, basically a power output apparatus capable of outputting power to the drive shaft, the internal combustion engine, the output shaft of the internal combustion engine, and the drive Power power input / output means connected to a shaft and capable of outputting at least a part of power from the internal combustion engine to the drive shaft by input / output of power and power; an electric motor; a rotating shaft of the motor; and the drive shaft; And a predetermined condition for outputting power to the drive shaft only by a direct drive force output from the internal combustion engine to the drive shaft via the power power input / output means is established. And driving control of the connecting means so that the connection between the rotating shaft of the motor and the driving shaft is released, and driving control of the internal combustion engine and the power power input / output means so that power is output to the driving shaft. Direct drive control Equipped with a power output apparatus and a stage, the axle on the drive shaft is summarized in that the running is connected.
この本発明の自動車では、上述した各態様のいずれかの本発明の動力出力装置を搭載す
るから、本発明の動力出力装置が備える効果と同様の効果、例えば、エネルギ効率や動力性能をより向上させることができる効果や電動機駆動系の状態の悪化を防止することができる効果などを奏することができる。
In this automobile of the present invention, since the power output device of the present invention according to any one of the above-described aspects is mounted, the same effects as those provided by the power output device of the present invention, for example, energy efficiency and power performance are further improved. The effect which can be made, the effect which can prevent the deterioration of the state of an electric motor drive system, etc. can be show | played.
こうした本発明の自動車において、前記所定の条件は、車両が高速巡航状態にあるときに成立する条件であるものとすることもできる。車両が高速巡航状態にあるときには駆動軸に必要な駆動力は比較的小さいから、電動機を停止させてこの電動機の回転軸と駆動軸との接続を解除することにより車両のエネルギ効率をさらに向上させることができる。 In the automobile of the present invention, the predetermined condition may be a condition that is satisfied when the vehicle is in a high-speed cruise state. Since the driving force required for the drive shaft is relatively small when the vehicle is in a high-speed cruise state, the energy efficiency of the vehicle is further improved by stopping the motor and releasing the connection between the rotating shaft and the drive shaft of the motor. be able to.
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により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可能な電力動力入出力手段と、電動機と、該電動機の回転軸と前記駆動軸との接続および接続解除が可能な接続手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
前記電力動力入出手段を介して前記内燃機関から前記駆動軸に出力される直達駆動力だけで前記駆動軸に動力を出力する所定の条件が成立しているとき、前記電動機の回転軸と前記駆動軸との接続が解除されるよう前記接続手段を駆動制御すると共に前記駆動軸に動力が出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段とを駆動制御する
ことを要旨とする。
The method for controlling the power output apparatus of the present invention includes:
An internal combustion engine, power power input / output means connected to the output shaft and drive shaft of the internal combustion engine, and capable of outputting at least part of the power from the internal combustion engine to the drive shaft by input and output of power and power, and an electric motor And a connecting means capable of connecting and disconnecting the rotating shaft of the electric motor and the drive shaft, and a control method of a power output device comprising:
When a predetermined condition for outputting power to the drive shaft with only a direct drive force output from the internal combustion engine to the drive shaft via the electric power power input / output means is established, the rotation shaft of the motor and the drive The gist of the invention is to drive and control the connecting means so that the connection with the shaft is released, and to drive and control the internal combustion engine and the power power input / output means so that power is output to the drive shaft.
この本発明の動力出力装置の制御方法によれば、電力動力入出力手段を介して内燃機関から駆動軸に出力される直達駆動力だけで駆動軸に動力を出力する所定の条件が成立したとき、電動機の回転軸と駆動軸との接続が解除されるよう接続手段を駆動制御すると共に駆動軸に動力が出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段とを駆動制御する。したがって、直達駆動力だけで駆動軸に動力を出力する際には電動機の回転軸と駆動軸とを常に接続するものに比して駆動軸の駆動抵抗を小さくできるから、装置のエネルギ効率や動力性能をより向上させることができる。 According to the control method of the power output apparatus of the present invention, when a predetermined condition for outputting power to the drive shaft with only a direct drive force output from the internal combustion engine to the drive shaft via the power power input / output means is satisfied. Then, the connecting means is driven and controlled so that the connection between the rotating shaft and the drive shaft of the electric motor is released, and the internal combustion engine and the electric power drive input / output means are driven and controlled so that power is output to the drive shaft. Therefore, when the power is output to the drive shaft only by the direct drive force, the drive resistance of the drive shaft can be reduced as compared with the case where the rotating shaft of the motor and the drive shaft are always connected. The performance can be further improved.
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、本発明の一実施形態としての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、変速機60を介して動力分配統合機構30に接続されたモータMG2と、車両全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット70とを備える。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a
エンジン22は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン22の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット(以下、エンジンECUという)24により燃料噴射制御や点火制御,吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンECU24は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によりエンジン22を運転制御すると共に必要に応じてエンジン22の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。
The
動力分配統合機構30は、外歯歯車のサンギヤ31と、このサンギヤ31と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ32と、サンギヤ31に噛合すると共にリングギヤ32に噛合する複数のピニオンギヤ33と、複数のピニオンギヤ33を自転かつ公転自在に保
持するキャリア34とを備え、サンギヤ31とリングギヤ32とキャリア34とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構30は、キャリア34にはエンジン22のクランクシャフト26が、サンギヤ31にはモータMG1が、リングギヤ32にはリングギヤ軸32aを介して変速機60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37,デファレンシャルギヤ38を介して駆動輪39a,39bに出力される。
The power distribution and
モータMG1およびモータMG2は、共に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の一方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とモータMG2と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、共に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、回転位置検出センサ43,44から入力した信号に基づいて図示しない回転数算出ルーチンによりモータMG1,MG2の回転子の回転数Nm1,Nm2やリングギヤ軸32aの回転数Nrを計算している。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。
Both the motor MG1 and the motor MG2 are configured as well-known synchronous generator motors that can be driven as generators and can be driven as motors, and exchange power with the
変速機60は、モータMG2の回転軸48とリングギヤ軸32aとの接続および接続の解除を行なうと共に両軸の接続をモータMG2の回転軸48の回転数を2段に減速してリングギヤ軸32aに伝達できるよう構成されている。変速機60の構成の一例を図2に示す。この図2に示す変速機60は、ダブルピニオンの遊星歯車機構60aとシングルピニオンの遊星歯車機構60bと二つのブレーキB1,B2とにより構成されている。ダブルピニオンの遊星歯車機構60aは、外歯歯車のサンギヤ61と、このサンギヤ61と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ62と、サンギヤ61に噛合する複数の第1ピニオンギヤ63aと、この第1ピニオンギヤ63aに噛合すると共にリングギヤ62に噛合する複数の第2ピニオンギヤ63bと、複数の第1ピニオンギヤ63aおよび複数の第2ピニオンギヤ63bを連結して自転かつ公転自在に保持するキャリア64とを備えており、サンギヤ61はブレーキB1のオンオフによりその回転を自由にまたは停止できるようになっている。シングルピニオンの遊星歯車機構60bは、外歯歯車のサンギヤ65と、このサンギヤ65と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ66と、サンギヤ65に噛合すると共にリングギヤ66に噛合する複数のピニオンギヤ67と、複数のピニオンギヤ67を自転かつ公転自在に保持するキャリア68とを備えており、サンギヤ65はモータMG2の回転軸48に、キャリア68はリングギヤ軸32aにそれぞれ連結されていると共にリングギヤ66はブレーキB2のオンオフによりその回転が自由にまたは停止できるようになっている。ダブルピニオンの遊星歯車機構60aとシングルピニオンの遊星歯
車機構60bとは、リングギヤ62とリングギヤ66、キャリア64とキャリア68とによりそれぞれ連結されている。変速機60は、ブレーキB1,B2を共にオフとすることによりモータMG2の回転軸48をリングギヤ軸32aから切り離すことができ、ブレーキB1をオフとすると共にブレーキB2をオンとしてモータMG2の回転軸48の回転を比較的大きな減速比で減速してリングギヤ軸32aに伝達し(以下、この状態をLoギヤの状態という)、ブレーキB1をオンとすると共にブレーキB2をオフとしてモータMG2の回転軸48の回転を比較的小さな減速比で減速してリングギヤ軸32aに伝達する(以下、この状態をHiギヤの状態という)。ブレーキB1,B2を共にオンとする状態は回転軸48やリングギヤ軸32aの回転を禁止するものとなる。ブレーキB1,B2のオンオフは、実施例では、図示しない油圧式のアクチュエータの駆動によりブレーキB1,B2に対して作用させる油圧を調節することにより行なわれている。
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に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度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の踏み込み量に対応したアクセル開度Acc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。また、ハイブリッド用電子制御ユニット70からは、変速機60のブレーキB1,B2の図示しないアクチュエータへの駆動信号などが出力されている。なお、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。ハイブリッド自動車20の走行モードとしては、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を駆動制御して走行するトルク変換走行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を駆動制御して走行する充放電走行モード、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して走行するモータ走行モード、モータMG2の運転を停止してモータMG1でエンジントルクの反力を受け持ちながらエンジン22から動力分配統合機構30を介してリングギヤ軸32aに直接伝達されるトルク(以下、これを直達トルクという)だけで走行する直行走行モードなどがある。なお、トルク変換走行モードと充放電走行モードは、バッテリ50の充放電の有無が異なるだけで制御上の実質的な差異はないから、以下、これらをまとめてエンジン・モータ走行モードと呼ぶ。
The
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20の動作について説明する。図3は、実施例のハイブリッド自動車20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。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 thus configured
駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット70のCPU72は、まず、アクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Accや車速センサ88からの車速Vなどを入力し(ステップS100)、入力したアクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動輪39a,39b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*と要求パワーPr*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4に要求トルク設定用のマップの一例を示す。要求パワーPr*は、設定した要求トルクTr*にリングギヤ軸32aの回転数Nrを乗じることにより計算するものとした。なお、リングギヤ軸32aの回転数Nrは、車速Vに換算係数kを乗じることにより求めることができる。
When the drive control routine is executed, the
要求トルクTr*と要求パワーPr*とを設定すると、要求パワーPr*とバッテリ50の充放電要求パワーPb*とロスLossとの和により車両に要求される車両要求パワーPv*を設定する(ステップS120)。ここで、充放電要求パワーPb*は、例えば、バッテリ50の残容量SOCが基準値以上のときには残容量SOCが大きくなるほど放電側のパワーが大きくなり残容量SOCが基準値未満のときには残容量SOCが小さくなるほど充電側のパワーが大きくなるよう予め定められたマップからモータECU40により設定され通信により入力されたものを用いるものとした。
When the required torque Tr * and the required power Pr * are set, the required vehicle power Pv * required for the vehicle is set by the sum of the required power Pr *, the charge / discharge required power Pb * of the
続いて、モータMG2やインバータ42に異常が生じているか否かを判定する(ステップS130)。モータMG2やインバータ42の異常の判定は、例えば、モータMG2やインバータ42を流れる電流がトルク指令に対応するか否かを判定したり、モータMG2やインバータ42の温度が予め定められた許容限界温度を超えているか否かを判定することにより行なうことができる。
Subsequently, it is determined whether or not an abnormality has occurred in the motor MG2 or the inverter 42 (step S130). The abnormality of the motor MG2 or the
モータMG2やインバータ42に異常は生じていないと判定されると、車両が高速巡航状態にあるか否かを調べる(ステップS140)。高速巡航状態の判定は、例えば、車速Vが比較的高車速な車速Vhi(例えば、70kmや80kmなど)以上でアクセル開度Accがその車速Vで車両が巡航するために必要なアクセル開度の範囲内にあり且つアクセル開度Accの変化量(アクセルペダル83の操作量)が比較的小さな所定量未満にあるか否かを判定することにより行なうことができる。
If it is determined that no abnormality has occurred in the motor MG2 or the
車両が高速巡航状態ではないと判定されると、ステップS120で設定した車両要求パ
ワーPv*が所定値Pref以上か否かを判定し(ステップS150)、車両要求パワーPv*が所定値Pref以上と判定されたときには、エンジン22を効率よく運転できると判断してエンジン・モータ走行モードを設定し(ステップS160)、車両要求パワーPv*が所定値Pref以上でない(所定値Pref未満)と判定されたときには、エンジン22を効率よく運転できないと判断してモータ走行モードを設定する(ステップS170)。
If it is determined that the vehicle is not in a high-speed cruise state, it is determined whether or not the vehicle required power Pv * set in step S120 is equal to or greater than a predetermined value Pref (step S150), and the vehicle required power Pv * is equal to or greater than a predetermined value Pref. When it is determined, it is determined that the
そして、変速マップを用いて要求トルクTr*と車速VとがHiギヤ領域にあるか否かを調べ(ステップS180)、Hiギヤ領域にあるときには変速機60のギヤの状態をHiギヤの状態とするようブレーキB1をオンすると共にブレーキB2をオフとし(ステップS190)、Loギヤ領域にあるときには変速機60のギヤの状態をLoギヤの状態とするようブレーキB1をオフすると共にブレーキB2をオンとする(ステップS200)。なお、変速マップの一例を図5に示す。
Then, using the shift map, it is checked whether the required torque Tr * and the vehicle speed V are in the Hi gear region (step S180). If they are in the Hi gear region, the gear state of the
ステップS130でモータMG2やインバータ42に異常が生じていると判定されたときやステップS140で高速巡航状態と判定されたときには、モータMG2の運転を停止させて走行する直行走行モードを設定し(ステップS220)、ブレーキB1およびブレーキB2を共にオフする(ステップS230)。このように、ブレーキB1およびブレーキB2を共にオフとしてモータMG2の回転軸48をリングギヤ軸32aから切り離すことにより、駆動軸としてのリングギヤ軸32aの駆動に伴ってモータMG2が連れ回されることがないから、直行走行モードにおける走行抵抗を小さくすることができる。なお、モータMG1やインバータ42に異常が生じているときには、通常、エンジントルクの反力を受け持つモータMG1は発電し続けてバッテリ50に充電されることになるから、バッテリ50の過充電を防止するために要求トルクTr*に制限を加えるものとしてもよい。
When it is determined in step S130 that an abnormality has occurred in the motor MG2 or the
こうして各走行モードが設定されると、設定された走行モードで要求トルクTr*がリングギヤ軸32aに出力されるようエンジン22やモータMG1,MG2を駆動制御して(ステップS210)、本ルーチンを終了する。具体的には、エンジン・モータ走行モードでは、車両要求パワーPv*を出力可能な運転ポイント(回転数およびトルク)のうちエンジン22が効率よく運転できる運転ポイントを設定してこの運転ポイントにおける回転数でエンジン22が運転されるようモータMG1のトルク指令Tm1*を設定すると共にエンジン22の直達トルクと合わせて要求トルクTr*がリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG2のトルク指令Tm2*を設定し、運転ポイントをエンジンECU24に送信しトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU40に送信することにより行なう。エンジンECU24は受信した運転ポイントでエンジン22運転されるよう燃料噴射制御や点火制御などを行ない、モータECU40は受信したトルク指令Tm1*,Tm2*に見合うトルクがモータMG1,MG2からそれぞれ出力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。また、モータ走行モードでは、モータMG2だけで要求トルクTr*がリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG2のトルク指令Tm2*を設定してモータECU40に送信することにより行なう。直行走行モードでは、例えば、エンジン22の直達トルク(=Te/(1+ρ))が要求トルクTr*に一致するようエンジン22の運転ポイントを設定すると共にエンジントルク反力を受けとめるモータMG1のトルク指令Tm1*を設定し、運転ポイントをエンジンECU24に送信しトルク指令Tm2*をモータECU40に送信することにより行なう。
When each travel mode is set in this way, 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、モータMG2の運転を停止する直行走行モードで走行する際には、ブレーキB1およびブレーキB2を共にオフとしてモータMG2の回転軸48を駆動軸としてのリングギヤ軸32aから切り離すから、直行走行モードで走行する際の走行抵抗を小さくすることができる。この結果、車両のエネル
ギ効率や動力性能をより向上させることができる。しかも、モータMG2やインバータ42に異常が生じたときにモータMG2の回転軸48をリングギヤ軸32aから切り離すから、モータMG2やインバータ42の状態が悪化するのを防止することができる。
According to the
実施例のハイブリッド自動車20では、車両が高速巡航状態にあるときに走行モードを直行走行モードに設定するものとしたが、エンジン・モータ走行モードに設定するものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、2段の変速段をもつ変速機60を用いたが、3段以上の変速段をもつ変速機を用いるものとしてもよいし、モータMG2の回転軸48と駆動軸(リングギヤ軸32a)との接続とその解除とが可能なものであれば、こうした変速機に限られず、例えば両軸をクラッチで接続するものとしてもよい。この場合、エンジン・モータ走行モードやモータ走行モードが設定されたときにクラッチを係合し、直行走行モードが設定されたときにクラッチの係合を解除するものとすればよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG2の回転軸を、駆動輪39a,39bに接続された駆動軸に変速機60を介して接続するものとしたが、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の回転軸を、駆動輪39a,39bとは異なる駆動輪39c,39dに接続された駆動軸に変速機60を介して接続するものとしても構わない。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、エンジン22からの動力をモータMG1が接続された動力分配統合機構30を介して駆動輪39a,39bに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力するものに適用したが、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からの動力を、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39a,39b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を介して駆動輪39a,39bに出力するものに適用するものとしてもよい。
The
以上、本発明を実施するための最良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 best mode for carrying out the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Of course, it can be implemented in the form.
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、37 ギヤ機構、38 デファレンシャルギヤ、39a,39b,39c,39d 駆動輪、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、48 回転軸、50 バッテリ、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 変速機、60a ダブルピニオンの遊星歯車機構、60b シングルピニオンの遊星歯車機構、61 サンギヤ、62 リングギヤ、63a 第1ピニオンギヤ、63b 第2ピニオンギヤ、64キャリア、65 サンギヤ、66 リングギヤ、67 ピニオンギヤ、68 キャリア、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、B1,B2 ブレーキ。
20, 120, 220 Hybrid vehicle, 22 engine, 24 engine electronic control unit (engine ECU), 26 crankshaft, 28 damper, 30 power distribution integration mechanism, 31 sun gear, 32 ring gear, 32a ring gear shaft, 33 pinion gear, 34 carrier , 37 gear mechanism, 38 differential gear, 39a, 39b, 39c, 39d drive wheel, 40 motor electronic control unit (motor ECU), 41, 42 inverter, 43, 44 rotational position detection sensor, 48 rotational shaft, 50 battery, 52 battery electronic control unit (battery ECU), 54 power line, 60 transmission, 60a planetary gear mechanism of double pinion, 60b planetary gear mechanism of single pinion, 61 sun gear, 62 ring gear, 63a
Claims (10)
内燃機関と、
該内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力により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可能な電力動力入出力手段と、
電動機と、
該電動機の回転軸と前記駆動軸との接続および接続解除が可能な接続手段と、
前記電力動力入出手段を介して前記内燃機関から前記駆動軸に出力される直達駆動力だけで前記駆動軸に動力を出力する所定の条件が成立したとき、前記電動機の回転軸と前記駆動軸との接続が解除されるよう前記接続手段を駆動制御すると共に前記駆動軸に動力が出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段とを駆動制御する直達時駆動制御手段と
を備える動力出力装置。 A power output device capable of outputting power to a drive shaft,
An internal combustion engine;
Power power input / output means connected to the output shaft of the internal combustion engine and the drive shaft, and capable of outputting at least part of the power from the internal combustion engine to the drive shaft by input and output of electric power and power;
An electric motor,
Connection means capable of connecting and disconnecting the rotating shaft of the electric motor and the drive shaft;
When a predetermined condition for outputting power to the drive shaft with only a direct drive force output from the internal combustion engine to the drive shaft via the electric power power input / output means is satisfied, the rotation shaft of the electric motor, the drive shaft, A direct drive control means for driving and controlling the connecting means so as to release the connection, and driving and controlling the internal combustion engine and the power power input / output means so that power is output to the drive shaft. apparatus.
前記変速手段は、前記電動機の回転軸に接続された第1の回転要素と前記駆動軸に接続された第2の回転要素と第3の回転要素と第4の回転要素とを有し該4つの回転要素のうち任意の2つの回転要素が独立して回転すると共に該任意の2つの回転要素に従属して他の2つの回転要素が回転する回転手段と、前記第3の回転要素の回転の禁止および禁止解除が可能な第1の回転禁止手段と、前記第4の回転要素の回転の禁止および禁止解除が可能な第2の回転禁止手段とを備える手段であり、
前記直達時駆動制御手段は、前記第3の回転要素および前記第4の回転要素の回転の禁止が解除されるよう前記第1の回転禁止手段と前記第2の回転禁止手段とを駆動制御する手段である
動力出力装置。 The power output device according to claim 3,
The transmission means includes a first rotating element connected to a rotating shaft of the electric motor, a second rotating element connected to the driving shaft, a third rotating element, and a fourth rotating element. Rotating means in which any two rotating elements of the two rotating elements rotate independently and the other two rotating elements rotate depending on the two rotating elements, and rotation of the third rotating element A first rotation prohibiting means capable of prohibiting and canceling the prohibition, and a second rotation prohibiting means capable of prohibiting and canceling the rotation of the fourth rotating element,
The direct drive control means drives and controls the first rotation prohibiting means and the second rotation prohibiting means so that the prohibition of rotation of the third rotating element and the fourth rotating element is released. Power output device that is means.
前記電力動力入出手段を介して前記内燃機関から前記駆動軸に出力される直達駆動力だけで前記駆動軸に動力を出力する所定の条件が成立しているとき、前記電動機の回転軸と前記駆動軸との接続が解除されるよう前記接続手段を駆動制御すると共に前記駆動軸に動力が出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段とを駆動制御する
動力出力装置の制御方法。 An internal combustion engine, power power input / output means connected to the output shaft and drive shaft of the internal combustion engine, and capable of outputting at least part of the power from the internal combustion engine to the drive shaft by input and output of power and power, and an electric motor And a connecting means capable of connecting and disconnecting the rotating shaft of the electric motor and the drive shaft, and a control method of a power output device comprising:
When a predetermined condition for outputting power to the drive shaft with only a direct drive force output from the internal combustion engine to the drive shaft via the electric power power input / output means is established, the rotation shaft of the motor and the drive A control method for a power output device, wherein the connection means is drive-controlled so that the connection with the shaft is released, and the internal combustion engine and the power power input / output means are drive-controlled so that power is output to the drive shaft.
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---|---|---|---|---|
JP2007312588A (en) * | 2006-04-20 | 2007-11-29 | Denso Corp | Controller of multi-phase rotating electric machine |
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-
2004
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