JP2006081324A - Hybrid car and its control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハイブリッド車およびその制御方法に関する。 The present invention relates to a hybrid vehicle and a control method thereof.
従来、この種のハイブリッド車としては、プラネタリギヤのサンギヤ,キャリア,リングギヤにそれぞれ第1モータの回転軸,エンジンのクランクシャフト,駆動軸を接続すると共に駆動軸に第2モータの回転軸を接続したものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。このハイブリッド車では、エンジンを始動するときや停止するときには、第1モータからエンジンのクランクシャフトに駆動力を入出力すると共にこれに伴って駆動軸側に作用する反力をキャンセルするのに必要な駆動力を第2モータから出力することにより、車両にショックや揺れを生じさせることなくエンジンを始動したり停止したりすることができるとしている。
上述のハイブリッド車では、駆動軸側に作用する反力をキャンセルするのに必要な駆動力を第2モータから出力することにより車両にショックが生じるのを抑制しているが、反力をキャンセルするのに必要な駆動力を正確に把握することは困難であり、若干のショックや揺れが生じる場合もある。こうしたショックや揺れは停車中に感じやすいから、停車中のショックや揺れをできる限り抑制することが望ましい。 In the above-described hybrid vehicle, the driving force necessary for canceling the reaction force acting on the drive shaft side is output from the second motor to suppress a shock to the vehicle, but the reaction force is canceled. It is difficult to accurately grasp the driving force required for this, and a slight shock or shaking may occur. Since such shocks and vibrations are easily felt while the vehicle is stopped, it is desirable to suppress the shocks and vibrations when the vehicle is stopped as much as possible.
本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、停車中に内燃機関を始動したり停止したりする際に車両にショックや揺れが生じるのをより確実に抑制することを目的の一つとする。また、本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、電気駆動系に不具合を生じさせることなく停車中に内燃機関を始動したり停止したりする際に車両にショックや揺れが生じるのをより確実に抑制することを目的の一つとする。 One of the objects of the hybrid vehicle and the control method thereof according to the present invention is to more reliably suppress the occurrence of shock or shaking in the vehicle when the internal combustion engine is started or stopped while the vehicle is stopped. Further, the hybrid vehicle and the control method thereof according to the present invention more reliably prevent the vehicle from being shocked or shaken when the internal combustion engine is started or stopped while the vehicle is stopped without causing a problem in the electric drive system. One of the purposes is to suppress it.
本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、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。 The hybrid vehicle and the control method thereof according to the present invention employ the following means in order to achieve at least a part of the above-described object.
本発明のハイブリッド車は、
内燃機関と、
該内燃機関の出力軸と車軸とに接続され、電力と動力の入出力により該車軸側の反力を用いて該内燃機関の出力軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、
前記車軸に回転子が機械的に接続され、固定子の回転磁界により該回転子を回転駆動させて該車軸に動力を入出力可能な第1の電動機と、
略停車している最中に前記内燃機関の始動または停止が要求されたとき、前記固定子の磁界の向きを固定して前記回転子がロックされるよう前記第1の電動機を制御し、該回転子をロックさせた後に前記内燃機関が始動または停止されるよう前記電力動力入出力手段を制御する始動停止制御手段と
を備えることを要旨とする。
The hybrid vehicle of the present invention
An internal combustion engine;
Power power input / output means connected to the output shaft and axle of the internal combustion engine, and capable of inputting / outputting power to / from the output shaft of the internal combustion engine using reaction force on the axle side by input / output of electric power and power;
A first electric motor having a rotor mechanically connected to the axle and capable of rotating and driving the rotor by a rotating magnetic field of a stator to input and output power to the axle;
When the start or stop of the internal combustion engine is requested while the vehicle is substantially stopped, the first electric motor is controlled such that the direction of the magnetic field of the stator is fixed and the rotor is locked, And a start / stop control means for controlling the electric power input / output means so that the internal combustion engine is started or stopped after the rotor is locked.
この本発明のハイブリッド車では、略停車している最中に内燃機関の始動または停止が要求されたとき、固定子の磁界の向きを固定して回転子がロックされるよう第1の電動機を制御し、回転子をロックさせた後に内燃機関が始動または停止されるよう電力動力入出力手段を制御する。回転子が車軸に機械的に接続された第1の電動機をロックさせてから内燃機関を始動または停止させるから、停車中に内燃機関を始動したり停止したりする際に車両にショックや揺れが生じるのをより確実に抑制することができる。また、第1の電動機の回転子をロックするから、内燃機関を始動や停止する際に車軸側の反力を受け持つために新たなロック機構を設ける必要がない。 In the hybrid vehicle according to the present invention, when the start or stop of the internal combustion engine is requested while the vehicle is substantially stopped, the first electric motor is fixed so that the direction of the magnetic field of the stator is fixed and the rotor is locked. The power power input / output means is controlled so that the internal combustion engine is started or stopped after the rotor is locked. Since the internal motor is started or stopped after the rotor has locked the first electric motor mechanically connected to the axle, the vehicle is shocked or shaken when the internal combustion engine is started or stopped while the vehicle is stopped. It can suppress more reliably that it arises. Further, since the rotor of the first electric motor is locked, it is not necessary to provide a new lock mechanism in order to handle the reaction force on the axle side when starting or stopping the internal combustion engine.
こうした本発明のハイブリッド車において、前記第1の電動機の回転子の回転位置を検出する回転位置検出手段を備え、前記始動停止制御手段は、前記検出された回転位置を含む所定範囲内のロック位置で前記回転子がロックされるよう前記第1の電動機を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、第1の電動機の回転子をロックする際にその回転移動を抑制できるから、車両の移動距離を小さくすることができる。 In such a hybrid vehicle of the present invention, the hybrid vehicle of the present invention further includes a rotation position detection means for detecting a rotation position of the rotor of the first electric motor, and the start / stop control means is a lock position within a predetermined range including the detected rotation position. In this case, the first electric motor can be controlled so that the rotor is locked. In this way, since the rotational movement can be suppressed when the rotor of the first electric motor is locked, the moving distance of the vehicle can be reduced.
また、本発明のハイブリッド車において、操作者によるブレーキペダルの踏み込み状態に応じて前記車軸に直接または間接に制動力を出力可能なブレーキ装置を備え、前記始動停止制御手段は、前記ブレーキペダルの踏み込み状態が所定の踏み込み状態よりも大きいときには前記ブレーキ装置による前記車軸側の反力を用いて前記内燃機関が始動または停止されるよう前記電力動力入出力手段を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、ブレーキペダルが踏み込まれているときにはブレーキ装置による車軸側の反力を用いて内燃機関を始動したり停止したりすることができる。 The hybrid vehicle of the present invention further includes a brake device capable of outputting a braking force directly or indirectly to the axle in accordance with a depression state of a brake pedal by an operator, and the start / stop control means includes depression of the brake pedal. When the state is greater than a predetermined depression state, the power drive input / output unit may be controlled so that the internal combustion engine is started or stopped using a reaction force on the axle side by the brake device. it can. In this way, the internal combustion engine can be started and stopped using the reaction force on the axle side by the brake device when the brake pedal is depressed.
さらに、本発明のハイブリッド車において、前記第1の電動機は、交流同期電動機であり、前記始動停止制御手段は、前記交流同期電動機に直流電流を印加することにより前記固定子の磁界の向きを固定して前記回転子をロックさせる手段であるものとすることもできる。 Furthermore, in the hybrid vehicle of the present invention, the first motor is an AC synchronous motor, and the start / stop control means fixes the magnetic field direction of the stator by applying a DC current to the AC synchronous motor. Thus, it may be a means for locking the rotor.
あるいは、本発明のハイブリッド車において、前記車軸とは異なる車軸に回転子が機械的に接続され、固定子の回転磁界により該回転子を回転駆動させて前記車軸とは異なる車軸に動力を入出力可能な第2の電動機を備え、前記始動停止制御手段は、前記第1の電動機の回転子および前記第2の電動機の回転子の少なくとも一方がロックされるよう該第1の電動機と該第2の電動機とを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、異なる車軸にそれぞれ接続された第1の電動機と第2の電動機とを備えるタイプのハイブリッド車において停車中に内燃機関を始動したり停止したりする際に車両にショックや揺れが生じるのをさらに確実に抑制することができる。 Alternatively, in the hybrid vehicle of the present invention, a rotor is mechanically connected to an axle different from the axle, and the rotor is rotationally driven by a rotating magnetic field of the stator to input / output power to an axle different from the axle. And a start / stop control means, wherein the first motor and the second motor are controlled so that at least one of the rotor of the first motor and the rotor of the second motor is locked. It can also be a means for controlling the motor. In this way, in a hybrid vehicle of the type having a first electric motor and a second electric motor respectively connected to different axles, the vehicle is shocked or shaken when the internal combustion engine is started or stopped while the vehicle is stopped. Can be further reliably suppressed.
第1の電動機と第2の電動機とを備える態様の本発明のハイブリッド車において、前記第1の電動機を含む電気駆動系の状態を検出する状態検出手段を備え、前記始動停止制御手段は、前記検出された電気駆動系の状態に基づいて前記第1の電動機の回転子および前記第2の電動機の回転子の少なくとも一方がロックされるよう該第1の電動機と該第2の電動機とを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、電気駆動系に不具合を生じさせることなく車軸をロックさせることができる。ここで、「電気駆動系」には、第1の電動機の他、これを駆動する駆動回路なども含まれる。また、「状態検出手段」は、前記電気駆動系の温度を検出する温度検出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ハイブリッド車において、前記始動停止制御手段は、前記検出された電気駆動系の状態が所定の適正範囲内にあるときには前記第1の電動機の回転子がロックされるよう該第1の電動機を制御し、前記検出された電気駆動系の状態が前記適正範囲内にないときには前記第1の電動機の回転子と前記第2の電動機の回転子とがロックされるよう該第1の電動機と該第2の電動機とを制御する手段であるものとすることもできる。 In the hybrid vehicle of the present invention having a first electric motor and a second electric motor, the hybrid vehicle of the present invention further includes a state detecting unit that detects a state of an electric drive system including the first electric motor, and the start / stop control unit includes: Based on the detected state of the electric drive system, the first motor and the second motor are controlled so that at least one of the rotor of the first motor and the rotor of the second motor is locked. It can also be a means to do. In this way, the axle can be locked without causing a problem in the electric drive system. Here, the “electric drive system” includes, in addition to the first electric motor, a drive circuit for driving the electric motor. Further, the “state detection means” may be temperature detection means for detecting the temperature of the electric drive system. In this aspect of the hybrid vehicle of the present invention, the start / stop control means is configured so that the rotor of the first electric motor is locked when the detected state of the electric drive system is within a predetermined appropriate range. The first electric motor is controlled so that the rotor of the first electric motor and the rotor of the second electric motor are locked when the detected state of the electric drive system is not within the appropriate range. It can also be a means for controlling the second motor and the second motor.
また、第1の電動機と第2の電動機とを備える態様の本発明のハイブリッド車において、前記第2の電動機は、交流同期電動機であり、前記始動停止制御手段は、前記交流同期電動機に直流電流を印加することにより前記固定子の磁界の向きを固定して前記回転子をロックさせる手段であるものとすることもできる。 Further, in the hybrid vehicle of the present invention including the first electric motor and the second electric motor, the second electric motor is an AC synchronous motor, and the start / stop control means supplies a direct current to the AC synchronous motor. It is also possible to fix the magnetic field direction of the stator and to lock the rotor.
本発明のハイブリッド車において、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車軸に接続された駆動軸と第3の回転軸の3軸に接続され、該3軸のうちいずれか2軸に入出力される動力に基づく動力を残余の1軸に入出力させる3軸式の動力入出力手段と、前記第3の回転軸に動力を入出力可能な発電機とを備える手段であ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接続された第1の回転子と前記車軸に接続された駆動軸に接続された第2の回転子とを有し、電磁的な作用により該第1の回転子と該第2の回転子とを相対的に回転させる対回転子電動機であるものとすることもできる。 In the hybrid vehicle of the present invention, the power drive input / output means is connected to three axes of an output shaft of the internal combustion engine, a drive shaft connected to the axle, and a third rotating shaft, and one of the three shafts. Means comprising: a three-axis power input / output means for inputting / outputting power based on power input / output to / from two axes to / from the remaining one axis; and a generator capable of inputting / outputting power to / from the third rotating shaft. The power drive input / output means may be a first rotor connected to an output shaft of the internal combustion engine and a second rotor connected to a drive shaft connected to the axle. And a counter-rotor motor that relatively rotates the first rotor and the second rotor by electromagnetic action.
本発明のハイブリッド車の制御方法は、
内燃機関と、該内燃機関の出力軸と車軸とに接続され電力と動力の入出力により該車軸側の反力を用いて該内燃機関の出力軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、前記車軸に回転子が機械的に接続され固定子の回転磁界により該回転子を回転駆動させて該車軸に動力を入出力可能な第1の電動機と、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
(a)略停車している最中に前記内燃機関の始動または停止が要求されたとき、前記固定子の磁界の向きを固定して前記回転子がロックされるよう前記第1の電動機を制御し、
(b)該回転子をロックさせた後に前記内燃機関が始動または停止されるよう前記電力動力入出力手段を制御する
ことを要旨とする。
The hybrid vehicle control method of the present invention includes:
An internal combustion engine, and an electric power power input / output means connected to the output shaft and axle of the internal combustion engine and capable of inputting / outputting power to / from the output shaft of the internal combustion engine using reaction force on the axle side by input / output of electric power and power And a first electric motor capable of mechanically connecting a rotor to the axle and rotating and driving the rotor by a rotating magnetic field of a stator to input and output power to the axle. There,
(A) When the internal combustion engine is requested to start or stop while substantially stopped, the first electric motor is controlled so that the magnetic field of the stator is fixed and the rotor is locked. And
(B) The power power input / output means is controlled so that the internal combustion engine is started or stopped after the rotor is locked.
この本発明のハイブリッド車の制御方法によれば、略停車している最中に内燃機関の始動または停止が要求されたとき、固定子の磁界の向きを固定して回転子がロックされるよう第1の電動機を制御し、回転子をロックさせた後に内燃機関が始動または停止されるよう電力動力入出力手段を制御する。回転子が車軸に機械的に接続された第1の電動機をロックさせてから内燃機関を始動または停止させるから、停車中に内燃機関を始動したり停止したりする際に車両にショックや揺れが生じるのをより確実に抑制することができる。また、第1の電動機の回転子をロックするから、内燃機関を始動や停止する際に車軸側の反力を受け持つために新たなロック機構を設ける必要がない。 According to the hybrid vehicle control method of the present invention, when the start or stop of the internal combustion engine is requested while the vehicle is substantially stopped, the direction of the magnetic field of the stator is fixed and the rotor is locked. The electric power input / output means is controlled so that the internal combustion engine is started or stopped after the first electric motor is controlled and the rotor is locked. Since the internal motor is started or stopped after the rotor has locked the first electric motor mechanically connected to the axle, the vehicle is shocked or shaken when the internal combustion engine is started or stopped while the vehicle is stopped. It can suppress more reliably that it arises. Further, since the rotor of the first electric motor is locked, it is not necessary to provide a new lock mechanism in order to handle the reaction force on the axle side when starting or stopping the internal combustion engine.
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に接続されると共に前輪38a,38b(前軸)にギヤ機構35およびデファレンシャルギヤ36を介して接続されたモータMG2と、後輪39a,39b(後軸)にデファレンシャルギヤ37を介して接続されたモータMG3と、駆動系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、図示しないクランクポジションセンサなどのエンジン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には駆動軸としてのリングギヤ軸32aを介してモータMG2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35およびデファレンシャルギヤ36を介して、最終的には車両の前輪38a,38bに出力される。
The power distribution and
図2は、モータを中心とした電気駆動系の構成の概略を示す構成図である。なお、モータMG1,MG2,MG3やインバータ41,42,43はいずれも同一の構成としたから、モータMG1,MG2,MG3やインバータ41,42,43のうち1つだけを図示し、他のモータやインバータの図示は省略した。モータMG1,MG2,MG3は、図示するように、いずれも永久磁石が貼り付けられたロータと、三相コイルが巻回されたステータとを備えるPM型の同期発電電動機として構成されている。インバータ41,42,43は、いずれも6個のトランジスタT1〜T6とトランジスタT1〜T6に逆並列接続されたダイオードD1〜D6とにより構成されている。トランジスタT1〜T6は、バッテリ50の正極が接続された正極母線とバッテリ50の負極が接続された負極母線に対してソース側とシンク側になるよう2個ずつペアで配置されており、対となるトランジスタ同士の接続点の各々に三相コイル(U相,V相,W相)の各々が接続されている。したがって、対となるトランジスタのオン時間の割合を調節することにより、三相コイルに回転磁界を形成でき、モータMG1,MG2,MG3を回転駆動することができる。インバータ41,42,43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41,42,43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,MG3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,MG3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,MG3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,MG3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,MG2を駆動制御するために必要な信号、例えばモータMG1,MG2,MG3の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ44,45,46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,MG3に印加される相電流,モータMG2の温度を検出する温度センサ47からのモータ温度Tm,モータMG2に対応するインバータ42の温度を検出する温度センサ48からのインバータ温度Tinvなどが入力されており、モータECU40からは、インバータ41,42,43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,MG3を駆動制御すると共に必要に応じてモータMG1,MG2,MG3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。
FIG. 2 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of the electric drive system centered on the motor. Since motors MG1, MG2, MG3 and
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
前輪38a,38bおよび後輪39a,39bには、ブレークアクチュエータ64からの油圧により作動する油圧ブレーキ60a,60b,62a,62bが取り付けられている。ブレーキアクチュエータ64は、油圧ブレーキ60a,60b,62a,62bの作動状態を検出する各種センサからの信号などを入力するブレーキECU66によって駆動制御されている。ブレーキECU66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ブレーキアクチュエータ64を駆動制御すると共に必要に応じて油圧ブレーキ60a,60b,62a,62bの作動状態など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。
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,ブレーキECU66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,ブレーキECU66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出力されるように、エンジン22とモータMG1,MG2,MG3とが運転制御される。エンジン22とモータMG1,MG2,MG3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およびモータMG3のいずれか又は両方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とモータMG2とモータMG3と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およびモータMG3のいずれか又は両方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とモータMG2とモータMG3と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およびモータMG3のいずれか又は両方から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車20の動作、特に停車時にエンジン22を始動させる際の動作について説明する。図3は、実施例のハイブリッド車20のハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される停車時始動処理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、車速センサ88により検出された車速Vが停車とみなせる所定車速Vref未満であるときにエンジン22の始動が要求されたときに実行される。
Next, the operation of the
停車時始動処理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、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やエンジン22の回転数Ne,モータMG2,MG3の各回転位置θm2,θm3,モータMG2のモータ温度Tm,インバータ42のインバータ温度Tinvなどの制御に必要なデータを入力する(ステップS100)。ここで、エンジン22の回転数Neは、クランクポジションセンサにより検出された回転位置に基づいて演算されたものをエンジンECU24から通信により入力するものとした。また、モータMG2,MG3の回転位置θm2,θm3は、回転位置検出センサ45,46により検出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。モータ温度Tmやインバータ温度Tinvは、温度センサ47,48により検出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。
When the stop-time start processing routine is executed, the
こうしてデータを入力すると、入力したブレーキペダルポジションBPが所定値BPref未満であるか否かを判定する(ステップS110)。ブレーキペダル85が踏み込まれると、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御指令によりブレーキECU66は、ブレーキペダルポジションBPに応じた制動力が油圧ブレーキ60a,60b,62a,62bから作用するようブレークアクチュエータ64を駆動制御する。所定値BPrefは、油圧ブレーキ60a,60b,62a,62bにより駆動軸としてのリングギヤ軸32aをロックさせるのに必要なブレーキペダルポジションとして予め定められている。したがって、ブレーキペダルポジションBPが所定値BPref未満であるか否かの判定は、油圧ブレーキ60a,60b,62a,62bによりリングギヤ軸32aが十分にロックされているか否かの判定となる。
When the data is input in this way, it is determined whether or not the input brake pedal position BP is less than a predetermined value BPref (step S110). When the
ブレーキペダルポジションBPが所定値BPref未満と判定されると、油圧ブレーキ60a,60b,62a,62bではリングギヤ軸32aはロックされていないかリングギヤ軸32aのロックが十分でないと判断し、モータ温度Tmと所定温度Tmrefとを比較すると共に(ステップS120)、インバータ温度Tinvと所定温度Tirefとを比較する(ステップS130)。ここで、所定温度Tmrefや所定温度Tirefは、モータMG2単独で駆動軸としてのリングギヤ軸32aのロックが可能なモータMG2やインバータ42の温度範囲を定めるためのものであり、モータMG2の性能やインバータ42の性能などにより定められる。
When it is determined that the brake pedal position BP is less than the predetermined value BPref, it is determined that the
モータ温度Tmが所定温度Tmref未満であり且つインバータ温度Tinvが所定温度Tiref未満であると判定されると、入力した回転位置θm2に基づいてモータMG2の回転移動が最も少なくなる位置をロック位置として設定し(ステップS150)、三相コイルのうち設定したロック位置に対応する2相に直流電流が印加されてモータMG2がロックされるようモータECU40にモータロックを指示する(ステップS160)。モータロックの様子を図4に示す。図示するように、U相,V相,W相のうちの2相に直流電流を印加すれば、直流電流が印加された2相で各々形成される磁界(図中破線矢印参照)を合成した固定磁界(図中実線矢印参照)がステータに形成されるから、永久磁石が貼り付けられたロータはこの固定磁界に引き付けられてロックされることになる。ロック位置は、ステータに形成される固定磁界の向きがトランジスタT1〜T6のオンオフの組み合わせにより全部で6通りあることから、6通りの固定磁界の向きと対応した6通りの位置となる。したがって、この6通りのロック位置のうち回転位置θm2に最も近いロック位置を設定することにより、モータMG2をロックする際にモータMG2の回転移動を最も少なくすることができ、車両の移動距離を最小限に抑えることができる。ロック位置は、実施例では、回転位置θm2とロック位置との関係を予め求めてマップとしてROM74に記憶しておき、回転位置θm2が与えられるとマップから対応するロック位置を導出することにより設定するものとした。
When it is determined that the motor temperature Tm is lower than the predetermined temperature Tmref and the inverter temperature Tinv is lower than the predetermined temperature Tiref, the position where the rotational movement of the motor MG2 is minimized is set as the lock position based on the input rotational position θm2. Then, the
一方、モータ温度Tmが所定温度Tmref以上と判定されたりインバータ温度Tinvが所定温度Tiref以上と判定されたときには、入力した回転位置θm3に基づいてモータMG3の回転移動が最も少なくなる位置をロック位置として設定すると共に(ステップS140)、入力した回転位置θm2に基づいてモータMG2の回転移動が最も少なくなる位置をロック位置として設定し(ステップS150)、モータMG2とモータMG3の各三相コイルのうち設定した各ロック位置に対応する2相にそれぞれ直流電流が印加されてモータMG2とモータMG3とがロックされるようモータECU40にモータロックを指示する(ステップS160)。これにより、モータMG2やインバータ42が高温状態にありモータMG2単独では駆動軸としてのリングギヤ軸32aのロックが不能な場合でもモータMG2とモータMG3の両方を用いてより確実にリングギヤ軸32aをロックすることができる。モータMG2のロックについては上述した。なお、モータMG3のロックはモータMG2のロックと同一の処理により行なわれるから、モータMG3のロックについての説明は省略する。
On the other hand, when the motor temperature Tm is determined to be equal to or higher than the predetermined temperature Tmref or the inverter temperature Tinv is determined to be equal to or higher than the predetermined temperature Tiref, the position where the rotational movement of the motor MG3 is minimized based on the input rotational position θm3 is set as the lock position. In addition to setting (step S140), the position where the rotational movement of the motor MG2 is minimized is set as the lock position based on the input rotational position θm2 (step S150), and set among the three-phase coils of the motor MG2 and the motor MG3. The
こうしてモータMG2やモータMG3によりリングギヤ軸32aをロックすると、エンジン22のクランキングに必要なトルクとしてのクランキングトルクTcrをモータMG1から出力すべきトルク指令Tm1*に設定し(ステップS170)、設定したトルク指令Tm1*をモータECU40に送信する(ステップS180)。トルク指令Tm1*を受信したモータECU40は、トルク指令Tm1*でモータMG1が駆動されるようインバータ41のトランジスタT1〜T6のスイッチング制御を行なう。図5に、エンジン22をクランキングする際における動力分配統合機構30の各回転要素の回転数とトルクの力学的な関係を示す共線図を示す。図中の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であるリングギヤ軸32a(リングギヤ32)の回転数を示す。図示するように、エンジン22のクランキングはモータMG1から図中S軸に上向きのトルクを出力することにより行なわれるが、これに伴って反力として図中R軸(リングギヤ軸32a)に下向きのトルク(=−Tm1*/ρ)が作用する。このとき、リングギヤ軸32aはモータMG2やモータMG3によりロックされているから、エンジン22のクランキング時の反力はモータMG2やモータMG3によって受け止められる。したがって、エンジン22をクランキングする際にも車両にショックや揺れは生じない。
When the
ステップS110でブレーキペダルポジションBPが所定値BPref未満でない即ち所定値BPref以上と判定されると、モータMG2やモータMG3をロックさせることなく、エンジン22のクランキングに必要なトルクとしてのクランキングトルクTcrをモータMG1から出力すべきトルク指令Tm1*に設定し(ステップS170)、設定したトルク指令Tm1*をモータECU40に送信する(ステップS180)。この場合、駆動軸としてのリングギヤ軸32aは油圧ブレーキ60a,60b,62a,62bによりロックされているから、エンジン22のクランキングに伴ってリングギヤ軸32aに作用する反力は油圧ブレーキ60a,60b,62a,62bにより受け止められる。
If it is determined in step S110 that the brake pedal position BP is not less than the predetermined value BPref, that is, not less than the predetermined value BPref, the cranking torque Tcr as the torque necessary for cranking the
こうしてエンジン22をクランキングすると、ステップS100で入力したエンジン22の回転数Neと燃料噴射開始回転数としての所定回転数Neref(例えば、1000rpmなど)とを比較し(ステップS190)、エンジン22の回転数Neが所定回転数Nerefよりも大きいと判定されるまでステップS100に戻ってステップS100〜S180の処理を繰り返す。なお、モータMG2単独でリングギヤ軸32aをロックしている最中にモータMG2やインバータ42の温度が上昇したときにはモータMG3によりリングギヤ軸32aのロックがアシストされる場合がある。エンジン22の回転数Neが所定回転数Nerefよりも大きいと判定されると、燃料噴射や点火の開始をエンジンECU24に指示し(ステップS200)、エンジン22が完爆するまで待って(ステップS210)、エンジン22が完爆したときに本ルーチンを終了する。
When the
以上説明した実施例のハイブリッド車20によれば、停車中にエンジン22の始動が要求されたとき、前輪38a,38bに連結されたリングギヤ軸32aに接続されたモータMG2のステータに固定磁界を形成して永久磁石が貼り付けられたロータをロックしてリングギヤ軸32aをロックさせ、リングギヤ軸32aをロックさせた後にモータMG1によりエンジン22をクランキングして始動するから、エンジン22のクランキングに伴ってリングギヤ軸32a側に作用する反力をモータMG2により受け止めることができる。この結果、停車時にエンジン22を始動する際に車両にショックや揺れが生じるのを抑制することができる。しかも、モータMG2の温度としてのモータ温度Tmが所定温度Tmref以上となったりインバータ42の温度としてのインバータ温度Tinvが所定温度Tiref以上となってモータMG2単独ではリングギヤ軸32aのロックが不能なときには、後輪39a,39bに連結されたモータMG3によりリングギヤ軸32aのロックをアシストするから、モータMG2やインバータ42の温度状態に拘わらずリングギヤ軸32aをより確実にロックした状態でエンジン22を始動することができる。
According to the
また、実施例のハイブリッド車20によれば、回転位置θm2,θm3に基づいてモータMG2,MG3の回転移動が最も少なくなる位置をロック位置として設定してモータMG2,MG3のロータをロックするから、モータMG2,MG3のロータをロックする際の車両の移動距離をより小さくすることができる。
Further, according to the
さらに、実施例のハイブリッド車20によれば、ブレーキペダルポジションBPが所定値BPref以上のときには、油圧ブレーキ60a,60b,62a,62bからの制動力によりリングギヤ軸32a側の反力を受け止めながらエンジン22をクランキングして始動するから、モータMG2やモータMG3の電力消費を抑えることができる。
Furthermore, according to the
実施例のハイブリッド車20では、エンジン22の始動が要求されたときにモータMG2やモータMG3により駆動軸としてのリングギヤ軸32aをロックさせてからモータMG1によりエンジン22をクランキングして始動するものとしたが、運転しているエンジン22の停止が要求された場合に例えば共振現象を生じさせる回転数の領域を素早く通過させるためにモータMG1の回生を伴ってエンジン22の回転を強制的に停止させる際にもエンジン22を始動する場合と同様にリングギヤ軸32a側には反力が作用するから、モータMG2やモータMG3により駆動軸としてのリングギヤ軸32aをロックさせてからモータMG1によりエンジン22の回転を停止させるものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド車20では、ブレーキペダルポジションBPが所定値BPref以上のときには、モータMG2やモータMG3をロックすることなく油圧ブレーキ60a,60b,62a,62bからの制動力を利用してリングギヤ軸32a側の反力を受け止めながらモータMG1によりエンジン22をクランキングして始動するものとしたが、ブレーキペダルポジションBPに拘わらずモータMG2やモータMG3をロックするものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド車20では、モータ温度Tmが所定温度Tmref未満であり且つインバータ温度Tinvが所定温度Tiref未満であるときにはモータMG2によりリングギヤ軸32aをロックさせるものとし、モータ温度Tmが所定温度Tmref以上のときやインバータ温度Tinvが所定温度Tiref以上のときにはモータMG2とモータMG3とによりリングギヤ軸32aをロックさせるものとしたが、モータ温度Tmやインバータ温度Tinvに拘わらずモータMG2とモータMG3とによりリングギヤ軸32aをロックさせるものとしてもよいし、場合によってはモータMG3単独でリングギヤ軸32aをロックさせるものとしても差し支えない。
In the
実施例のハイブリッド車20では、三相コイルのうちの2相のみに直流電流を印加することによりステータが形成する磁界の向きを固定してモータMG2やモータMG3のロータをロックするものとしたが、三相コイルのすべての相に直流電流を印加することによりステータが形成する磁界の向きを固定してモータMG2やモータMG3のロータをロックするものとしてもよい。この場合、三相コイルのうちの2相のみに直流電流を印加するものに比してステータが形成する磁界の強さは若干弱くなるが、両者を組み合わせて用いた場合にはステータが形成する磁界の向きを12通りとすることができるから、モータMG2やモータMG3をロックする際の車両の移動距離をより小さくすることができる。
In the
実施例のハイブリッド車20では、エンジン22と動力分配統合機構30とモータMG1,MG2とを前輪38a,38bに接続し、モータMG3を後輪39a,39bに接続したが、エンジン22と動力分配統合機構30とモータMG1,MG2とを後輪39a,39bに接続し、モータMG3を前輪38a,38bに接続するものとしてもよい。
In the
実施例では、モータMG1からの動力の入出力によりエンジン22からの動力を動力分配統合機構30を介して前輪38a,38bに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力可能なハイブリッド自動車に適用して説明したが、これに限られず、図6の変形例のハイブリッド車120に示すように、動力分配統合機構30とモータMG1に代えて、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132と前輪38a,38bに連結された駆動軸に接続されたアウターロータ234とを有し、電磁的な作用により電力と動力の入出力を伴ってエンジン22の動力の一部を前輪38a,38bに出力する対ロータ電動機130を備えるものとしてもよい。
In this embodiment, the present invention is applied to a hybrid vehicle capable of outputting power from the
実施例では、前輪38a,38bに接続されたモータMG2と後輪39a,39bに接続されたモータMG3とを備える4輪駆動タイプのハイブリッド車に適用して説明したが、モータMG3を備えない2輪駆動タイプのハイブリッド車に適用するものとしても構わない。この場合、モータMG3による駆動軸のロックは行なうことはできないが、モータMG2による駆動軸のロックは行なうことができる。
In the embodiment, the present invention is applied to a four-wheel drive type hybrid vehicle including the motor MG2 connected to 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.
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 ハイブリッド車、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 ギヤ機構、36,37 デファレンシャルギヤ、38a,38b 前輪、39a,39b 後輪、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,42,43 インバータ、44,45,46 回転位置検出センサ、47,48 温度センサ、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、60a,60b,62a,62b 油圧ブレーキ、64 ブレーキアクチュエータ、66 ブレーキECU、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、130 対ロータ電動機、132 インナーロータ 134 アウターロータ、MG1,MG2,MG3 モータ、T1〜T6 トランジスタ、D1〜D6 ダイオード。
20, 120 Hybrid vehicle, 22 engine, 24 engine electronic control unit (engine ECU), 26 crankshaft, 28 damper, 30 power distribution integration mechanism, 31 sun gear, 32 ring gear, 32a ring gear shaft, 33 pinion gear, 34 carrier, 35 Gear mechanism, 36, 37 Differential gear, 38a, 38b Front wheel, 39a, 39b Rear wheel, 40 Electronic control unit for motor (motor ECU), 41, 42, 43 Inverter, 44, 45, 46 Rotation position detection sensor, 47, 48 temperature sensor, 50 battery, 52 battery electronic control unit (battery ECU), 54 power line, 60a, 60b, 62a, 62b hydraulic brake, 64 brake actuator, 66 brake ECU, 70 electronic control unit for
Claims (12)
該内燃機関の出力軸と車軸とに接続され、電力と動力の入出力により該車軸側の反力を用いて該内燃機関の出力軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、
前記車軸に回転子が機械的に接続され、固定子の回転磁界により該回転子を回転駆動させて該車軸に動力を入出力可能な第1の電動機と、
略停車している最中に前記内燃機関の始動または停止が要求されたとき、前記固定子の磁界の向きを固定して前記回転子がロックされるよう前記第1の電動機を制御し、該回転子をロックさせた後に前記内燃機関が始動または停止されるよう前記電力動力入出力手段を制御する始動停止制御手段と
を備えるハイブリッド車。 An internal combustion engine;
Power power input / output means connected to the output shaft and axle of the internal combustion engine, and capable of inputting / outputting power to / from the output shaft of the internal combustion engine using reaction force on the axle side by input / output of electric power and power;
A first electric motor having a rotor mechanically connected to the axle and capable of rotating and driving the rotor by a rotating magnetic field of a stator to input and output power to the axle;
When the start or stop of the internal combustion engine is requested while the vehicle is substantially stopped, the first electric motor is controlled such that the direction of the magnetic field of the stator is fixed and the rotor is locked, A hybrid vehicle comprising: start / stop control means for controlling the electric power drive input / output means so that the internal combustion engine is started or stopped after the rotor is locked.
前記第1の電動機の回転子の回転位置を検出する回転位置検出手段を備え、
前記始動停止制御手段は、前記検出された回転位置を含む所定範囲内のロック位置で前記回転子がロックされるよう前記第1の電動機を制御する手段である
ハイブリッド車。 The hybrid vehicle according to claim 1,
A rotation position detecting means for detecting a rotation position of the rotor of the first electric motor;
The start / stop control means is means for controlling the first electric motor so that the rotor is locked at a lock position within a predetermined range including the detected rotational position.
操作者によるブレーキペダルの踏み込み状態に応じて前記車軸に直接または間接に制動力を出力可能なブレーキ装置を備え、
前記始動停止制御手段は、前記ブレーキペダルの踏み込み状態が所定の踏み込み状態よりも大きいときには前記ブレーキ装置による前記車軸側の反力を用いて前記内燃機関が始動または停止されるよう前記電力動力入出力手段を制御する手段である
ハイブリッド車。 A hybrid vehicle according to claim 1 or 2,
A brake device capable of outputting braking force directly or indirectly to the axle according to the depression state of the brake pedal by an operator,
The start / stop control means is configured to input / output electric power and power so that the internal combustion engine is started or stopped by using a reaction force on the axle side by the brake device when a depressed state of the brake pedal is larger than a predetermined depressed state. A hybrid vehicle that is a means of controlling the means.
前記第1の電動機は、交流同期電動機であり、
前記始動停止制御手段は、前記交流同期電動機に直流電流を印加することにより前記固定子の磁界の向きを固定して前記回転子をロックさせる手段である
ハイブリッド車。 A hybrid vehicle according to any one of claims 1 to 3,
The first electric motor is an AC synchronous motor;
The start / stop control means is means for fixing the magnetic field direction of the stator by applying a direct current to the AC synchronous motor to lock the rotor.
前記車軸とは異なる車軸に回転子が機械的に接続され、固定子の回転磁界により該回転子を回転駆動させて前記車軸とは異なる車軸に動力を入出力可能な第2の電動機を備え、
前記始動停止制御手段は、前記第1の電動機の回転子および前記第2の電動機の回転子の少なくとも一方がロックされるよう該第1の電動機と該第2の電動機とを制御する手段である
ハイブリッド車。 A hybrid vehicle according to any one of claims 1 to 4,
A rotor is mechanically connected to an axle different from the axle, and a second electric motor capable of inputting and outputting power to an axle different from the axle by rotating the rotor by a rotating magnetic field of a stator;
The start / stop control means is means for controlling the first electric motor and the second electric motor so that at least one of the rotor of the first electric motor and the rotor of the second electric motor is locked. Hybrid car.
前記第1の電動機を含む電気駆動系の状態を検出する状態検出手段を備え、
前記始動停止制御手段は、前記検出された電気駆動系の状態に基づいて前記第1の電動機の回転子および前記第2の電動機の回転子の少なくとも一方がロックされるよう該第1の電動機と該第2の電動機とを制御する手段である
ハイブリッド車。 The hybrid vehicle according to claim 5,
A state detecting means for detecting a state of an electric drive system including the first electric motor;
The start / stop control means includes the first motor and the first motor so that at least one of the rotor of the first motor and the rotor of the second motor is locked based on the detected state of the electric drive system. A hybrid vehicle which is means for controlling the second electric motor.
前記第2の電動機は、交流同期電動機であり、
前記始動停止制御手段は、前記交流同期電動機に直流電流を印加することにより前記固定子の磁界の向きを固定して前記回転子をロックさせる手段である
ハイブリッド車。 A hybrid vehicle according to any one of claims 5 to 8,
The second electric motor is an AC synchronous motor;
The start / stop control means is means for fixing the magnetic field direction of the stator by applying a direct current to the AC synchronous motor to lock the rotor.
(a)略停車している最中に前記内燃機関の始動または停止が要求されたとき、前記固定子の磁界の向きを固定して前記回転子がロックされるよう前記第1の電動機を制御し、
(b)該回転子をロックさせた後に前記内燃機関が始動または停止されるよう前記電力動力入出力手段を制御する
ハイブリッド車の制御方法。
An internal combustion engine, and an electric power power input / output means connected to the output shaft and axle of the internal combustion engine and capable of inputting / outputting power to / from the output shaft of the internal combustion engine using reaction force on the axle side by input / output of electric power and power And a first electric motor capable of mechanically connecting a rotor to the axle and rotating and driving the rotor by a rotating magnetic field of a stator to input and output power to the axle. There,
(A) When the internal combustion engine is requested to start or stop while substantially stopped, the first electric motor is controlled so that the magnetic field of the stator is fixed and the rotor is locked. And
(B) A hybrid vehicle control method for controlling the electric power drive input / output means so that the internal combustion engine is started or stopped after the rotor is locked.
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