JP2006199213A - Power output device and automobile mounted with the same and method for controlling power output device - 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する。 The present invention relates to a power output apparatus, an automobile equipped with the power output apparatus, and a method for controlling the power output apparatus.
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キャリアが接続されると共に駆動軸にリングギヤが接続された遊星歯車機構と、遊星歯車機構のサンギヤに接続された第1のモータジェネレータと、変速機を介して駆動軸に接続された第2のモータジェネレータと備えるハイブリッド車に搭載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、第1のモータジェネレータによる発電を伴ってエンジンから出力されるトルクを遊星歯車機構を介して駆動軸に伝達すると共に第2のモータジェネレータからのトルクを変速機を介して駆動軸に伝達することにより車両を走行させるものとしている。
しかしながら、上述の動力出力装置では、遊星歯車機構や変速機に異常が発生したときについては考慮されていない。遊星歯車機構に異常が発生したときにはエンジンおよび第1モータジェネレータからのトルクが駆動軸に伝達されない場合が生じ、変速機に異常が発生したときには第2モータジェネレータからのトルクが駆動軸に伝達されない場合が生じるが、こうした異常の発生に対して車両を安全に停止させたり整備工場まで走行させたり二次故障の発生を防止したりできるよう適切に対処することが望ましい。 However, in the above-described power output device, no consideration is given to when an abnormality occurs in the planetary gear mechanism or the transmission. When abnormality occurs in the planetary gear mechanism, torque from the engine and the first motor generator may not be transmitted to the drive shaft, and when abnormality occurs in the transmission, torque from the second motor generator is not transmitted to the drive shaft. However, it is desirable to take appropriate measures against the occurrence of such an abnormality so that the vehicle can be safely stopped, traveled to a maintenance shop, or secondary failure can be prevented.
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、3軸式動力入出力装置と変速伝達装置のいずれの異常にも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、3軸式動力入出力装置や変速伝達装置の異常をより正確に検出することを目的の一つとする。 One of the objects of the power output device, the automobile equipped with the power output device, and the method for controlling the power output device according to the present invention is to deal with any abnormality in the three-axis power input / output device and the transmission device. Another object of the power output apparatus of the present invention, a vehicle equipped with the power output apparatus, and a control method of the power output apparatus is to more accurately detect an abnormality in the three-axis power input / output device and the transmission transmission device.
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する動力出力装置であって、
内燃機関と、
該内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第3の軸の3軸に接続され、該3軸に入出力される動力の収支をもって、該3軸のうちのいずれか2軸の回転数が決定されると所定の回転数関係に基づいて残余の1軸の回転数が決定される3軸式動力入出力手段と、
前記第3の軸に動力を入出力可能な第1の電動機と、
前記駆動軸に動力を入出力可能な第2の電動機と、
前記駆動軸と前記第2の電動機の回転軸とに接続され、該第2の電動機からの動力を変速して前記駆動軸に伝達する変速伝達手段と、
前記3軸式動力入出力手段の異常を検出する第1の異常検出手段と、
前記変速伝達手段の異常を検出する第2の異常検出手段と、
前記第1および第2の異常検出手段のいずれにも異常が検出されていないときには運転者による駆動要求に基づく駆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第1の電動機と前記第2の電動機とを駆動制御し、前記第1の異常検出手段により異常が検出されたときには前記内燃機関および前記第1の電動機の運転を停止すると共に前記第2の電動機から前記駆動要求に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関と該第1の電動機と該第2の電動機とを駆動制御し、前記第2の異常検出手段により異常が検出されたときには前記第2の電動機の運転を停止すると共に前記内燃機関および前記第1の電動機側から前記駆動要求に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関と該第1の電動機と該第2の電動機とを駆動制御する駆動制御手段と
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 that outputs power to a drive shaft,
An internal combustion engine;
It is connected to the output shaft of the internal combustion engine, the drive shaft, and a third shaft, and the rotational speed of any two of the three shafts is determined by the balance of power input to and output from the three shafts. A three-axis power input / output means for determining the remaining one-axis rotation speed based on a predetermined rotation speed relationship;
A first electric motor capable of inputting / outputting power to / from the third shaft;
A second electric motor capable of inputting and outputting power to the drive shaft;
Shift transmission means connected to the drive shaft and the rotation shaft of the second electric motor, and for shifting the power from the second electric motor and transmitting it to the drive shaft;
First abnormality detecting means for detecting an abnormality of the three-axis power input / output means;
Second abnormality detecting means for detecting an abnormality of the shift transmission means;
When no abnormality is detected in any of the first and second abnormality detecting means, the internal combustion engine, the first electric motor, and the first motor are output so that a driving force based on a driving request by a driver is output to the driving shaft. The second motor is driven and controlled, and when an abnormality is detected by the first abnormality detector, the operation of the internal combustion engine and the first motor is stopped and the second motor is based on the drive request. The internal combustion engine, the first electric motor, and the second electric motor are driven and controlled so that a driving force is output to the driving shaft, and when an abnormality is detected by the second abnormality detecting means, the second The internal combustion engine, the first electric motor, and the second electric motor are stopped so that the driving force based on the driving request is output from the internal combustion engine and the first electric motor side to the drive shaft while stopping the operation of the electric motor. And summarized in that a and a drive control means for controlling driving.
この本発明の動力出力装置では、3軸式動力入出力手段および変速伝達手段のいずれにも異常が生じていないときには運転者による駆動要求に基づく駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と第1の電動機と第2の電動機とを駆動制御し、3軸式動力入出力手段に異常が生じているときには内燃機関および第1の電動機の運転を停止すると共に第2の電動機から駆動要求に基づく駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と第1の電動機と第2の電動機とを駆動制御し、変速伝達手段に異常が生じているときには第2の電動機の運転を停止すると共に内燃機関および第1の電動機側から駆動要求に基づく駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と第1の電動機と第2の電動機とを駆動制御する。従って、3軸式動力入出力手段と変速伝達手段のいずれの異常にも対処することができる。 In the power output apparatus of the present invention, when no abnormality has occurred in any of the three-shaft power input / output means and the shift transmission means, the internal combustion engine and the internal combustion engine are configured to output a driving force based on a driving request from the driver to the driving shaft. Drive control of the first motor and the second motor is performed, and when an abnormality occurs in the three-axis power input / output means, the operation of the internal combustion engine and the first motor is stopped and the second motor requests a drive. The internal combustion engine, the first electric motor, and the second electric motor are driven and controlled so that the driving force based on the output is output to the drive shaft. When an abnormality occurs in the shift transmission means, the operation of the second electric motor is stopped and the internal combustion engine is stopped. The internal combustion engine, the first electric motor, and the second electric motor are driven and controlled so that the driving force based on the driving request is output from the engine and the first electric motor side to the driving shaft. Accordingly, it is possible to cope with any abnormality of the three-axis power input / output means and the transmission transmission means.
こうした本発明の動力出力装置において、前記第1の異常検出手段は、前記内燃機関の出力軸の回転数を検出する機関用回転数検出手段と、前記第1の電動機の回転軸の回転数を検出する第1電動機用回転数検出手段と、前記駆動軸の回転数を検出する駆動軸用回転数検出手段と、前記検出された内燃機関の出力軸の回転数と前記検出された第1の電動機の回転軸の回転数と前記検出された駆動軸の回転数と前記所定の回転数関係とに基づいて前記3軸式動力入出力手段の異常を判定する第1の異常判定手段とを備える手段であるものとすることもできるし、前記第1の異常検出手段は、前記第1の電動機の回転軸の回転数を検出する第1電動機用回転数検出手段と、該検出された第1の電動機の回転軸の回転数の変化と前記駆動要求とに基づいて前記3軸式動力入出力手段の異常を判定する第2の異常判定手段とを備える手段であるものとすることもできるし、両者を組み合わせて3軸式動力入出力手段の異常を検出するものとすることもできる。こうすれば、3軸式動力入出力手段の異常をより正確に検出することができる。 In such a power output apparatus of the present invention, the first abnormality detection means includes an engine rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the output shaft of the internal combustion engine, and a rotation speed of the rotation shaft of the first electric motor. A first motor rotation speed detection means for detecting; a drive shaft rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the drive shaft; and the detected first rotation speed of the output shaft of the internal combustion engine. First abnormality determining means for determining abnormality of the three-axis power input / output means based on the rotational speed of the rotating shaft of the electric motor, the detected rotational speed of the drive shaft, and the predetermined rotational speed relationship. And the first abnormality detection means includes a first motor rotation speed detection means for detecting a rotation speed of the rotation shaft of the first motor, and the detected first motor. Based on the change in the rotational speed of the rotating shaft of the motor and the drive request. And a second abnormality determining means for determining abnormality of the three-axis power input / output means, or a combination of the two to detect abnormality of the three-axis power input / output means. It can also be. By so doing, it is possible to more accurately detect abnormality of the three-axis power input / output means.
また、本発明の動力出力装置において、前記第2の異常検出手段は、前記第2の電動機の回転軸の回転数を検出する第2電動機用回転数検出手段と、前記駆動軸の回転数を検出する駆動軸用回転数検出手段と、前記検出された第2の電動機の回転軸の回転数と前記検出された駆動軸の回転数と前記変速伝達手段の変速比とに基づいて前記変速伝達手段の異常を判定する第3の異常判定手段とを備える手段であるものとすることもできるし、前記第2の異常検出手段は、前記第2の電動機の回転軸の回転数を検出する第2電動機用回転数検出手段と、該検出された第2の電動機の回転軸の回転数の変化と前記駆動要求と基づいて前記変速伝達手段の異常を判定する第4の異常判定手段とを備える手段であるものとすることもできるし、両者を組み合わせて変速伝達手段の異常を検出するものとすることもできる。こうすれば、変速伝達手段の異常をより正確に検出することができる。 Further, in the power output apparatus of the present invention, the second abnormality detection means includes a second motor rotation speed detection means for detecting a rotation speed of the rotation shaft of the second motor, and a rotation speed of the drive shaft. The transmission transmission based on the detected rotational speed of the drive shaft, the detected rotational speed of the second electric motor, the detected rotational speed of the drive shaft, and the transmission ratio of the transmission transmission means. And a third abnormality determining means for determining abnormality of the means, or the second abnormality detecting means detects a rotation speed of the rotation shaft of the second electric motor. A second motor rotation speed detection unit; and a fourth abnormality determination unit that determines abnormality of the shift transmission unit based on the detected change in the rotation speed of the rotation shaft of the second motor and the drive request. Can be a means, or a combination of both Together can also be made to detect the abnormality of the speed change-transmission. By so doing, it is possible to more accurately detect an abnormality in the transmission means.
さらに、本発明の動力出力装置において、前記駆動制御手段は、前記第2の異常検出手段により前記変速伝達手段の異常が検出されたときには、前記内燃機関側で反力を受け持ちながら前記第1の電動機からの動力の入出力により前記駆動軸に前記駆動要求に基づく駆動力が出力されるよう該内燃機関と該第1の電動機とを駆動制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、変速伝達手段に異常が生じているときでもより確実に駆動要求に基づく駆動力を駆動軸に出力することができる。この場合、前記駆動制御手段は、前記第2の異常検出手段により前記変速伝達手段の異常が検出されているときに前記駆動要求として制動要求がなされたときには、前記内燃機関側で反力を受け持ちながら前記第1の電動機からの駆動力の出力により前記駆動軸に前記制動要求に基づく制動力が出力されるよう該内燃機関と該第1の電動機とを駆動制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、制動要求にも対応することができる。 Further, in the power output apparatus of the present invention, the drive control means may be configured such that when the second abnormality detection means detects an abnormality of the shift transmission means, the drive control means receives the reaction force on the internal combustion engine side. The internal combustion engine and the first electric motor may be driven and controlled so that a driving force based on the driving request is output to the driving shaft by input / output of power from the electric motor. By so doing, it is possible to more reliably output the driving force based on the driving request to the drive shaft even when an abnormality has occurred in the shift transmission means. In this case, the drive control means is responsible for the reaction force on the internal combustion engine side when a braking request is made as the drive request when an abnormality of the shift transmission means is detected by the second abnormality detection means. However, the internal combustion engine and the first electric motor are driven and controlled so that the braking force based on the braking request is output to the drive shaft by the output of the driving force from the first electric motor. You can also. In this way, it is possible to respond to a braking request.
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する動力出力装置であって、内燃機関と、該内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第3の軸の3軸に接続され該3軸に入出力される動力の収支をもって該3軸のうちのいずれか2軸の回転数が決定されると所定の回転数関係に基づいて残余の1軸の回転数が決定される3軸式動力入出力手段と、前記第3の軸に動力を入出力可能な第1の電動機と、前記駆動軸に動力を入出力可能な第2の電動機と、前記駆動軸と前記第2の電動機の回転軸とに接続され該第2の電動機からの動力を変速して前記駆動軸に伝達する変速伝達手段と、前記3軸式動力入出力手段の異常を検出する第1の異常検出手段と、前記変速伝達手段の異常を検出する第2の異常検出手段と、前記第1および第2の異常検出手段のいずれにも異常が検出されていないときには運転者による駆動要求に基づく駆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第1の電動機と前記第2の電動機とを駆動制御し前記第1の異常検出手段により異常が検出されたときには前記内燃機関および前記第1の電動機の運転を停止すると共に前記第2の電動機から前記駆動要求に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関と該第1の電動機と該第2の電動機とを駆動制御し前記第2の異常検出手段により異常が検出されたときには前記第2の電動機の運転を停止すると共に前記内燃機関および前記第1の電動機側から前記駆動要求に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関と該第1の電動機と該第2の電動機とを駆動制御する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 embodiments, that is, a power output apparatus that basically outputs power to a drive shaft, the internal combustion engine, the output shaft of the internal combustion engine, and the drive shaft When the rotational speed of any two of the three axes is determined based on the balance of power input / output to / from the three axes, the remaining is based on a predetermined rotational speed relationship. A three-axis power input / output means for determining the rotational speed of one shaft, a first electric motor capable of inputting / outputting power to / from the third shaft, and a second capable of inputting / outputting power to / from the drive shaft. A speed change transmission means connected to the electric motor, the drive shaft and the rotary shaft of the second electric motor for shifting the power from the second electric motor and transmitting it to the drive shaft; and the three-shaft power input / output means A first abnormality detecting means for detecting an abnormality of the gear and a second abnormality detecting means for detecting an abnormality of the shift transmission means. And the internal combustion engine and the first electric motor so that a driving force based on a driving request by a driver is output to the driving shaft when no abnormality is detected in any of the first and second abnormality detecting means. When the abnormality is detected by the first abnormality detection means, the operation of the internal combustion engine and the first motor is stopped and the drive request is issued from the second motor. The internal combustion engine, the first electric motor, and the second electric motor are controlled to output a driving force based on the driving shaft, and when the abnormality is detected by the second abnormality detecting means, the second The internal combustion engine, the first electric motor, and the second electric motor are stopped so that the operation of the electric motor is stopped and the driving force based on the driving request is output from the internal combustion engine and the first electric motor side to the drive shaft. Equipped with a power output apparatus and a drive control means for driving and controlling the door, axle to 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奏する効果と同様の効果、例えば、3軸式動力入出力手段と変速伝達手段のいずれの異常にも対処することができる効果や3軸式動力入出力手段の異常をより正確に検出することができる効果,変速伝達手段の異常をより正確に検出することができる効果、変速伝達手段に異常が生じているときでもより確実に駆動要求に基づく駆動力を駆動軸に出力することができる効果、変速伝達手段に異常が生じているときでも制動要求に対応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 effect as the effect of the power output device of the present invention, for example, a three-axis power input / output means and An effect capable of coping with any abnormality of the transmission transmission means, an effect of detecting the abnormality of the three-axis power input / output means more accurately, and an abnormality of the transmission transmission means can be detected more accurately. The effect is that the driving force based on the drive request can be more reliably output to the drive shaft even when there is an abnormality in the speed change transmission means, and the brake request can be met even when there is an abnormality in the speed change transmission means. The effect which can be produced can be produced.
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第3の軸の3軸に接続され該3軸に入出力される動力の収支をもって該3軸のうちのいずれか2軸の回転数が決定されると所定の回転数関係に基づいて残余の1軸の回転数が決定される3軸式動力入出力手段と、前記第3の軸に動力を入出力可能な第1の電動機と、前記駆動軸に動力を入出力可能な第2の電動機と、前記駆動軸と前記第2の電動機の回転軸とに接続され該第2の電動機からの動力を変速して前記駆動軸に伝達する変速伝達手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
前記3軸式動力入出力手段および前記変速伝達手段のいずれにも異常が生じていないときには運転者による駆動要求に基づく駆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第1の電動機と前記第2の電動機とを駆動制御し、前記3軸式動力入出力手段に異常が生じているときには前記内燃機関および前記第1の電動機の運転を停止すると共に前記第2の電動機から前記駆動要求に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関と該第1の電動機と該第2の電動機とを駆動制御し、前記変速伝達手段に異常が生じているときには前記第2の電動機の運転を停止すると共に前記内燃機関および前記第1の電動機側から前記駆動要求に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関と該第1の電動機と該第2の電動機とを駆動制御する
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, and the output shaft of the internal combustion engine, a drive shaft, and a third shaft are connected to three shafts, and the rotational speed of any two of the three shafts has a balance of power input to and output from the three shafts. A three-axis power input / output means that determines the remaining one-axis rotation speed based on a predetermined rotation speed relationship; a first electric motor capable of inputting / outputting power to the third axis; Connected to the second electric motor capable of inputting / outputting power to / from the drive shaft, and the drive shaft and the rotary shaft of the second motor, the power from the second motor is shifted and transmitted to the drive shaft. A transmission method comprising: a transmission transmission means;
The internal combustion engine and the first electric motor so that a driving force based on a driving request by a driver is output to the driving shaft when there is no abnormality in any of the three-axis power input / output means and the transmission transmission means. And the second electric motor, and when the three-shaft power input / output means has an abnormality, the internal combustion engine and the first electric motor are stopped and the second electric motor drives the drive. The internal combustion engine, the first electric motor, and the second electric motor are driven and controlled so that a driving force based on a request is output to the drive shaft, and when the shift transmission means is abnormal, the second transmission The internal combustion engine, the first electric motor, and the second electric motor so that the operation of the electric motor is stopped and a driving force based on the driving request is output from the internal combustion engine and the first electric motor side to the drive shaft. And summarized in that the drive control.
この本発明の動力出力装置の制御方法によれば、3軸式動力入出力手段および変速伝達手段のいずれにも異常が生じていないときには運転者による駆動要求に基づく駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と第1の電動機と第2の電動機とを駆動制御し、3軸式動力入出力手段に異常が生じているときには内燃機関および第1の電動機の運転を停止すると共に第2の電動機から駆動要求に基づく駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と第1の電動機と第2の電動機とを駆動制御し、変速伝達手段に異常が生じているときには第2の電動機の運転を停止すると共に内燃機関および第1の電動機側から駆動要求に基づく駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と第1の電動機と第2の電動機とを駆動制御する。従って、3軸式動力入出力手段と変速伝達手段のいずれの異常にも対処することができる。 According to the control method of the power output device of the present invention, when no abnormality occurs in any of the three-shaft power input / output means and the transmission transmission means, the driving force based on the driving request by the driver is output to the driving shaft. The internal combustion engine, the first electric motor, and the second electric motor are driven and controlled. When an abnormality occurs in the three-axis power input / output means, the internal combustion engine and the first electric motor are stopped and the second electric motor is stopped. The internal combustion engine, the first electric motor, and the second electric motor are driven and controlled so that the driving force based on the driving request is output from the electric motor to the driving shaft, and when the shift transmission means is abnormal, the second electric motor is operated. And the internal combustion engine, the first electric motor, and the second electric motor are controlled to be driven so that a driving force based on the driving request is output from the internal combustion engine and the first electric motor side to the drive shaft. Accordingly, it is possible to cope with any abnormality of the three-axis power input / output means and the transmission transmission means.
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 the 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(例えば、エンジン22のクランクシャフト26に取り付けられた回転数センサ23からの回転数Ne)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
減速ギヤ35は、モータMG2の回転軸48の回転数を減速してリングギヤ軸32aに伝達可能に構成されている。減速ギヤ35は、外歯歯車のサンギヤ36と、このサンギヤ36と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ37と、サンギヤ36に噛合すると共にリングギヤ37に噛合する複数のピニオンギヤ38と、複数のピニオンギヤ38を自転かつ公転自在に保持するキャリア39とを備える遊星歯車機構として構成されている。減速ギヤ35のサンギヤ36にはモータMG2の回転軸48が、リングギヤ37にはリングギヤ軸32aが接続されている。また、キャリア39はケースに固定されており、その回転が禁止されている。
The
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。また、アクセルペダル83がオフのアクセルオフ時には、シフトポジションSPと車速Vとに基づいて制動力を設定し、この制動力が作用するようエンジン22と二つのモータMG1,MG2とが制御される。このとき、バッテリ50の残容量SOCが所定値(例えば、80%など)未満のときには、モータMG2により運動エネルギーのより多くを電力として回生してバッテリ50を充電し、バッテリ50の残容量SOCが所定値以上のときには、バッテリ50の充電がなるべく行なわれないよう制御される。なお、アクセルオフ時にブレーキペダル85が踏み込まれると、ブレーキペダルポジションBPと車速Vとに基づいて制動力が設定され、この制動力が作用するようエンジン22と二つのモータMG1,MG2とが制御されると共に必要に応じて図示しない機械ブレーキが用いられる。
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、特に動力分配統合機構30や減速ギヤ35の異常を判定する際の動作およびその異常が判定されたときの動作について説明する。図2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、前述したトルク変換運転モードや充放電運転モードで運転されているときに所定時間毎(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,エンジン22の回転数Ne,モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2,バッテリ50の残容量SOC,バッテリ50の入出力制限Win,Woutなどの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の回転数Neは、回転数センサ23により検出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。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演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。バッテリ50の残容量SOCは、電流センサにより検出されたバッテリ50の充放電電流に基づいて演算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。バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、残容量SOCや電池温度Tbなど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*と車両全体に要求される要求パワーP*とを設定する(ステップS110)。ここで、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、要求トルク設定用のマップの一例を示す。また、要求パワーP*は、要求トルクTr*にリングギヤ軸32aの回転数Nrを乗じたものにバッテリ50の充放電要求パワーPb*と損失Lossとを加えたものを設定するものとした。ここで、リングギヤ軸32aの回転数Nrは、実施例では、車速Vに換算係数kを乗じて得られるものを用いた。また、充放電要求パワーPb*は、残容量SOCやアクセル開度Accに基づいて設定することができる。
When the data is input in this way, the required torque Tr * to be output to the
次に、動力分配統合機構30や減速ギヤ35の異常を判定する異常判定処理を行なう(ステップS120)。異常判定処理は、図4に例示する異常判定処理を実行することにより行なわれる。以下、図2の駆動制御ルーチンの説明を中断し、図4の異常判定処理の詳細について説明する。図4の異常判定処理では、まず、図2のステップS100で入力したエンジン22の回転数NeとモータMG1の回転数Nm1と動力分配統合機構30のギヤ比ρ(=サンギヤ31の歯数/リングギヤ32の歯数)とに基づいて次式(1)により推定車速Vest1を計算し(ステップS300)、車速センサ88からの車速Vと推定車速Vest1との偏差の絶対値が所定値α以上となっている状態が所定時間(例えば、1sec)継続したか否かを判定する(ステップS310)。ここで、所定値αは、センシング遅れや演算遅れなどにより車速Vや回転数Ne,回転数Nm2に含まれる誤差を考慮しつつ動力分配統合機構30を正常とみなすことのできる許容範囲を定めるものであり、例えば、時速10kmなどのように定めることができる。図5に、動力分配統合機構30の各回転要素における回転数の関係を示す共線図を示す。なお、図中左端の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軸は車速Vに換算係数kを乗じた回転数であるリングギヤ軸32aの回転数Nrを示す。図示するように、動力分配統合機構30は、各回転要素のうちの2つの回転数が決まればギヤ比ρに応じて残りの1つの回転数が決まるから、エンジン22の回転数NeとモータMG1の回転数Nm1と動力分配統合機構30のギヤ比ρとに基づいてリングギヤ軸32aの回転数を計算することができ、このリングギヤ軸32aの回転数を前述した換算係数kで除することにより車速(推定車速Vest1)を計算することができる。従って、車速センサ88により検出された車速Vと推定車速Vest1とを比較することにより、動力分配統合機構30の各回転要素における回転数の関係がギヤ比ρと一致しているか否かを判定でき、動力分配統合機構30が正常か否かを判定することができる。
Next, abnormality determination processing for determining abnormality of the power distribution and
Vest1=(Ne*・(1+ρ)−Nm1・ρ)/k …(1) Vest1 = (Ne * ・ (1 + ρ) −Nm1 ・ ρ) / k (1)
車速センサ88からの車速Vと推定車速Vest1との偏差の絶対値が所定値α以上となっている状態が所定時間継続したと判定されると、次に、アクセル開度Accと所定開度Aref(例えば、20%)とを比較すると共に(ステップS320)、図2のステップS100で入力したモータMG1の回転数Nm1と前回図2のルーチンで設定されたモータMG1の目標回転数(前回Nm1*)との偏差の絶対値が所定値β以上か否かを判定する(ステップS330)。ここで、所定値βは、アクセルペダル83が踏み込まれたときにモータMG1の回転が後述する回転数制御により想定される回転を超えるオーバーシュートの状態にあるか否かを判定するためのものであり、例えば、300rpmなどのように定めることができる。なお、実施例では、回転数Nm1と前回Nm1*とを比較することによりモータMG1の回転のオーバーシュートを判定するものとしたが、ステップS100で入力したモータMG1の回転数Nm1の今回値と前回値との偏差を所定値と比較することによりモータMG1の回転のオーバーシュートを判定するものとしてもよい。アクセル開度Accが所定開度Aref以上で且つ回転数Nm1と前回Nm1*との偏差の絶対値が所定値β以上と判定されたときには、モータMG1の回転に想定を超えるオーバーシュートが生じており、しかも前述した動力分配統合機構30の各回転要素における回転数がギヤ比ρに一致していないため、動力分配統合機構30に異常が発生していると判断して、初期値として値0が設定されている異常発生フラグF1に値1を設定する(ステップS340)。
If it is determined that the state in which the absolute value of the deviation between the vehicle speed V from the
ステップS310で車速センサ88からの車速Vと推定車速Vest1との偏差の絶対値が所定値α未満と判定されたり所定値α以上となっている状態が所定時間継続していないと判定されたりステップS320でアクセル開度Accが所定開度Aref未満と判定されたりステップS330で回転数Nm1と前回Nm1*との偏差の絶対値が所定値β未満と判定されたときには、動力分配統合機構30が正常であるか或いは未だ動力分配統合機構30の異常を判断できる時期にないと判断し、次の処理に進む。
In step S310, it is determined that the absolute value of the deviation between the vehicle speed V from the
次に、次式(2)に示すようにモータMG2の回転数Nm2を減速ギヤ35のギヤ比Grで除したものを換算係数kで除することにより推定車速Vest2を計算し(ステップS350)、車速センサ88からの車速Vと計算した推定車速Vest2との偏差の絶対値が所定値γ以上となっている状態が所定時間(例えば、3sec)継続したか否かを判定する(ステップS360)。ここで、所定値γは、センシング遅れや演算遅れなどにより車速Vや回転数Nm2に含まれる誤差を考慮しつつ減速ギヤ35が正常とみなすことができる許容範囲を定めるものであり、例えば、時速10kmなどのように定めることができる。前述したように、減速ギヤ35は、動力分配統合機構30と同様に遊星歯車機構により構成されており、キャリア39はケースに固定されてその回転が禁止されているから、回転数Nm2を減速ギヤ35のギヤ比Grで除して得られるリングギヤ軸32aの回転数を換算係数kで除することにより車速(推定車速Vest2)を計算することができる。従って、車速センサ88からの車速Vと推定車速Vest2とを比較することにより減速ギヤ35の各回転要素の関係がギヤ比Grに一致するか否かを判定でき、減速ギヤ35が正常か否かを判定することができる。
Next, as shown in the following equation (2), an estimated vehicle speed Vest2 is calculated by dividing a value obtained by dividing the rotational speed Nm2 of the motor MG2 by the gear ratio Gr of the
Vest2=(Nm2/Gr)/k …(2) Vest2 = (Nm2 / Gr) / k (2)
車速センサ88からの車速Vと推定車速Vest2との偏差が所定値γ以上となっている状態が所定時間継続したと判定されると、次に、アクセル開度Accと所定開度Aref(例えば、20%)とを比較すると共に(ステップS370)、図2のステップS100で入力したモータMG2の回転数の今回値(回転数Nm2)と前回値(前回Nm2)との偏差の絶対値が所定値δ以上か否かを判定する(ステップS380)。ここで、所定値δは、アクセルペダル83が踏み込まれたときにモータMG2の回転上昇がリングギヤ軸32aとモータMG2とが正常に接続されているときの加速による回転上昇を超えてオーバーシュートしたか否かを判定するためのものであり、例えば、300rpmなどのように定めることができる。アクセル開度Accが所定開度Aref以上で且つ回転数Nm2と前回Nm2との偏差の絶対値が所定値δ以上と判定されたときには、モータMG2の回転に想定を超えるオーバーシュートが生じており、しかも前述した減速ギヤ35におけるモータMG2の回転軸48とリングギヤ軸32aとの回転比がギヤ比Grに一致していないため、減速ギヤ35に異常が発生していると判断して、初期値として値0が設定されている異常発生フラグF2に値1を設定して(ステップS390)、処理を終了する。
If it is determined that the state where the deviation between the vehicle speed V from the
ステップS360で車速センサ88からの車速Vと推定車速Vest2との偏差の絶対値が所定値γ未満と判定されたり所定値γ以上となっている状態が所定時間継続していないと判定されたりステップS370でアクセル開度Accが所定開度Aref未満と判定されたりステップS380で回転数Nm2と前回Nm2との偏差の絶対値が所定値δ未満と判定されたときには、減速ギヤ35が正常であるか或いは未だ減速ギヤ35の異常を判断できる時期にないと判断して処理を終了する。以上が、図4の異常判定処理の詳細である。
In step S360, it is determined that the absolute value of the deviation between the vehicle speed V from the
図2のルーチンに戻って、こうして異常発生フラグF1,F2を設定すると、設定した異常発生フラグF1,F2を調べる(ステップS130)。異常発生フラグF1,F2が共に値0と判定されると、動力分配統合機構30にも減速ギヤ35にも異常は発生していないと判断し、図2のステップS110で設定した要求パワーP*とこの要求パワーP*をエンジン22から効率よく出力させる動作ラインとに基づいてエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*を設定する(ステップS140)。エンジン22の動作ラインの一例および目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する様子を図6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P*(Ne*×Te*)が一定の曲線との交点により求めることができる。
Returning to the routine of FIG. 2, when the abnormality occurrence flags F1 and F2 are thus set, the set abnormality occurrence flags F1 and F2 are checked (step S130). If the abnormality occurrence flags F1 and F2 are both determined to be 0, it is determined that no abnormality has occurred in either the power distribution and
エンジン22の目標回転数Ne*を設定すると、設定した目標回転数Ne*とリングギヤ軸32aの回転数Nr(=k・V)と動力分配統合機構30のギヤ比ρとを用いて次式(3)によりモータMG1の目標回転数Nm1*を設定すると共に設定した目標回転数Nm1*と現在の回転数Nm1とに基づいて次式(4)によりモータMG1のトルク指令Tm1*を設定する(ステップS150)。このときの動力分配統合機構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図7に示す。前述したように、サンギヤ31の回転数はモータMG1の回転数Nm1でありキャリア34の回転数はエンジン22の回転数Neであるから、モータMG1の目標回転数Nm1*はリングギヤ軸32aの回転数Nr(=k・V)とエンジン22の目標回転数Ne*と動力分配統合機構30のギヤ比ρとに基づいて式(3)により計算することができる。したがって、モータMG1が目標回転数Nm1*で回転するようトルク指令Tm1*を設定してモータMG1を駆動制御することにより、エンジン22を目標回転数Ne*で回転させることができる。ここで、式(4)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(4)中、右辺第2項の「KP1」は比例項のゲインであり、右辺第3項の「KI1」は積分項のゲインである。なお、図7における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に直接伝達されるトルク(以下、このトルクを直達トルクという)Ter(=−Tm1*/ρ)と、モータMG2から出力されるトルクTm2*がリングギヤ軸32aに作用するトルクとを示す。
When the target rotational speed Ne * of the
Nm1*=(Ne*・(1+ρ)−k・V)/ρ …(3)
Tm1*=前回Tm1*+KP1・(Nm1*−Nm1)+KI1・∫(Nm1*−Nm1)dt …(4)
Nm1 * = (Ne * ・ (1 + ρ) −k ・ V) / ρ (3)
Tm1 * = previous Tm1 * + KP1 ・ (Nm1 * −Nm1) + KI1 ・ ∫ (Nm1 * −Nm1) dt (4)
モータMG1の目標回転数Nm1*とトルク指令Tm1*とを設定すると、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と減速ギヤ35のギヤ比Grとに基づいて要求トルクTr*をリングギヤ軸32aに作用させるためにモータMG2から出力すべきトルクとしての仮モータトルクTm2tmpを前述した図7の共線図のR軸上のトルクの釣り合いから定まる次式(5)により計算すると共に(ステップS160)、バッテリ50の入出力制限Win,WoutとモータMG1のトルク指令Tm1*と現在のモータMG1の回転数Nm1とモータMG2の回転数Nm2とに基づいて次式(6)および式(7)によりモータMG2から出力してもよいトルクの下限および上限としてのトルク制限Tm2min,Tm2maxを計算し(ステップS170)、計算した仮モータトルクTm2tmpと計算したトルク制限Tm2maxとのうち小さい方と計算したトルク制限Tm2minとを比較して大きい方をモータMG2のトルク指令Tm2*に設定する(ステップS180)。これにより、モータMG2のトルク指令Tm2*を、バッテリ50の入出力制限Win,Wout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。
When the target rotational speed Nm1 * of the motor MG1 and the torque command Tm1 * are set, a request is made based on the required torque Tr *, the torque command Tm1 *, the gear ratio ρ of the power distribution and
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr …(5)
Tm2min=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 …(6)
Tm2max=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 …(7)
Tm2tmp = (Tr * + Tm1 * / ρ) / Gr (5)
Tm2min = (Win-Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (6)
Tm2max = (Wout-Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (7)
こうしてエンジン22の目標トルクTe*やモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定すると、目標トルクTe*についてはエンジンECU24に、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)、本ルーチンを終了する。目標トルクTe*とを受信したエンジンECU24は、エンジン22が目標トルクTe*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。
When the target torque Te * of the
ステップS130で異常発生フラグF1が値1と判定され異常発生フラグF2が値0と判定されると、動力分配統合機構30に異常が発生していると判断し、エンジン22が停止するよう目標トルクTe*に値0を設定すると共にモータMG1が停止するようトルク指令Tm1*に値0を設定し(ステップS200,S210)、ステップS110で設定した要求トルクTr*を減速ギヤ35のギヤ比Grで除することによりモータMG2から出力すべき仮モータトルクTm2tmpを計算する(ステップS220)。そして、前述した式(6)および式(7)によりトルク制限Tm2min,Tm2maxを計算し(ステップS170)、仮モータトルクTm2tmpとトルク制限Tm2maxとのうち小さい方とトルク制限Tm2minとを比較して大きい方をモータMG2のトルク指令Tm2*に設定し(ステップS180)、各設定値を対応するECUに送信して(ステップS190)、本ルーチンを終了する。このように、動力分配統合機構30に異常が発生しているときにはエンジン22およびモータMG1の運転を停止してモータMG2からのトルクだけで走行させるのである。なお、実施例では、要求トルクTr*がリングギヤ軸32aに出力されるよう仮モータトルクTm2tmpを計算するものとしたが、動力分配統合機構30に異常が発生している状態であるから、仮モータトルクTm2tmpを車両を走行させるための必要最小限のトルクに制限するものとしてもよい。
If the abnormality occurrence flag F1 is determined to be 1 in step S130 and the abnormality occurrence flag F2 is determined to be 0, it is determined that an abnormality has occurred in the power distribution and
ステップS130で異常発生フラグF1が値0と判定され異常発生フラグFが値1と判定されると、減速ギヤ35に異常が発生していると判断し、エンジン22の目標回転数Ne*に予め定めた回転数Nsetを設定すると共に(ステップS230)、エンジン22の回転数が設定した目標回転数Ne*に保持されるよう目標回転数Ne*と現在の回転数Neとに基づいて次式(8)によりエンジン22の目標トルクTe*を設定する(ステップS240)。ここで、式(8)中、右辺第2項の「KP2」は比例項のゲインであり、右辺第3項は積分項のゲインである。そして、次式(9)に示すように要求トルクTr*に−1を乗じたものに動力分配統合機構30のギヤ比ρを乗じてモータMG1のトルク指令Tm1*を設定すると共に(ステップS250)、モータMG2が停止するようトルク指令Tm2*に値0を設定し(ステップS260)、各設定値を対応するECUに送信して(ステップS190)、本ルーチンを終了する。このように、減速ギヤ35に異常が発生しているときには、モータMG2の運転を停止しエンジン22側で反力を受け持ちながらモータMG1からのトルクの入出力によりリングギヤ軸32a側にトルクを伝達して走行させるのである。このとき、アクセルペダル83が踏み込まれて要求トルクTr*として正のトルク(駆動力)が要求されているときにはモータMG1から負のトルクを出力することにより要求トルクTr*に対応し、アクセルペダル83が踏み戻されて要求トルクTr*として負のトルク(制動力)が要求されているときにはモータMG1から正のトルクを出力することにより要求トルクTr*に対応する。従って、リングギヤ軸32aに駆動力か制動力のいずれが要求されているときでもこれに対応することができるのである。図8に、モータMG1からの正のトルクの出力によりリングギヤ軸32aに制動力を出力する様子を示す。図示するように、リングギヤ軸32aへの制動力の出力は、エンジン22のフリクションを用いて反力を受け持つことによりモータMG1からの正のトルクを制動力としてリングギヤ軸32aに伝達することにより行なわれる。なお、実施例では、要求トルクTr*がリングギヤ軸32aに出力されるようトルク指令Tm1*を設定したが、減速ギヤ35に異常が生じている状態であるから、トルク指令Tm1*を車両を走行させるための必要最小限のトルクに制限するものとしてもよい。
If the abnormality occurrence flag F1 is determined to be 0 and the abnormality occurrence flag F is determined to be 1 in step S130, it is determined that an abnormality has occurred in the
Te*=前回Te*+KP2・(Ne*−Ne)+KI2・∫(Ne*−Ne)dt …(8)
Tm1*=−Tr*・ρ …(9)
Te * = previous Te * + KP2 ・ (Ne * −Ne) + KI2 ・ ∫ (Ne * −Ne) dt (8)
Tm1 * = − Tr * · ρ (9)
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、動力分配統合機構30および減速ギヤ35の異常を判定し、動力分配統合機構30の異常を判定したときにはエンジン22およびモータMG1の運転を停止すると共に減速ギヤ35を介してモータMG2からリングギヤ軸32aにトルクを出力することにより車両を走行させ、減速ギヤ35の異常を判定したときにはモータMG2の運転を停止すると共にエンジン22側で反力を取りながらモータMG1からのトルクをリングギヤ軸32aに伝達させることにより車両を走行させるから、動力分配統合機構30と減速ギヤ35のいずれに異常が生じても車両を走行させることができる。しかも、減速ギヤ35に異常が発生したときにアクセルペダル83が踏み戻されて要求トルクTr*に制動力が要求されたときには、エンジン22側で反力を取りながらモータMG1から出力される正のトルクにより要求トルクTr*に制動力を出力するから、減速ギヤ35の異常時により確実にリングギヤ軸32aに制動力を出力することができる。この結果、車両を安全に停止させることができる。
According to the
また、実施例のハイブリッド自動車20によれば、エンジン22の回転数NeとモータMG1の回転数Nm1と車速V(リングギヤ軸32aの回転数Nr)との関係が動力分配統合機構30のギヤ比ρに一致するかの判定と、アクセル開度AccとモータMG1の回転数Nm1と前回の目標回転数Nm1*との偏差とによるモータMG1の回転のオーバーシュートの判定とに基づいて動力分配統合機構30に異常が発生しているか否かを判定するから、より正確に動力分配統合機構30の異常を検出することができる。
Further, according to the
さらに、実施例のハイブリッド自動車20によれば、モータMG2の回転数Nm2と車速V(リングギヤ軸32aの回転数Nr)との関係が減速ギヤ35のギヤ比Grに一致するかの判定と、アクセル開度AccとモータMG2の回転数Nm2と前回の回転数Nm2との偏差とによるモータMG2の回転のオーバーシュートの判定とに基づいて減速ギヤ35に異常が発生しているか否かを判定するから、より正確に減速ギヤ35の異常を検出することができる。
Furthermore, according to the
実施例のハイブリッド自動車20では、エンジン22の回転数NeとモータMG1の回転数Nm1と車速V(リングギヤ軸32aの回転数Nr)と動力分配統合機構30のギヤ比ρとによる判定とアクセル開度AccとモータMG1の回転数Nm1と前回Nm1*との偏差(回転変化)とによる判定とに基づいて動力分配統合機構30の異常を判定するものとしたが、いずれか一方の判定に基づいて動力分配統合機構30の異常を判定するものとしてもよいし、他の判定を加え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、モータMG2の回転数Nm2と車速V(リングギヤ軸32aの回転数Nr)と減速ギヤ35のギヤ比Grとによる判定とアクセル開度AccとモータMG2の回転数Nm2と前回の回転数Nm2との偏差(回転変化)とによる判定とに基づいて減速ギヤ35に異常が発生しているか否かを判定するものとしたが、いずれか一方の判定に基づいて減速ギヤ35の異常を判定するものとしてもよいし、他の判定を加え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、モータMG2からの動力を減速ギヤ35により変速してリングギヤ軸32aに出力するものとしたが、こうした変速段を変更できないものに限られず、モータMG2からの動力を切替可能な変速段をもって変速してリングギヤ軸32aに出力するものとしてもよい。現在の変速段に基づいて変速比(ギヤ比)を導出して変速機の異常を判定すればよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG2の動力を減速ギヤ35により変速してリングギヤ軸32aに出力するものとしたが、図9の変形例のハイブリッド自動車120に例示するように、モータMG2の動力をリングギヤ軸32aが接続された車軸(駆動輪63a,63bが接続された車軸)とは異なる車軸(図9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。
In 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 ハイブリッド自動車、22 エンジン、23 回転数センサ、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、31,36 サンギヤ、32,37 リングギヤ、32a リングギヤ軸、33,38 ピニオンギヤ、34,39 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、48 回転軸、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 駆動輪、64a,64b 車輪、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、MG1,MG2 モータ。
20, 120 Hybrid vehicle, 22 engine, 23 RPM sensor, 24 engine electronic control unit (engine ECU), 26 crankshaft, 28 damper, 30 power distribution integration mechanism, 31, 36 sun gear, 32, 37 ring gear, 32a ring gear Shaft, 33, 38 Pinion gear, 34, 39 Carrier, 35 Reduction gear, 40 Motor electronic control unit (motor ECU), 41, 42 Inverter, 43, 44 Rotation position detection sensor, 48 Rotation shaft, 50 Battery, 51 Temperature sensor , 52 battery electronic control unit (battery ECU), 54 power line, 60 gear mechanism, 62 differential gear, 63a, 63b driving wheel, 64a, 64b wheel, 70 hybrid electronic control unit, 72 CPU, 74 ROM, 76 RA , 80 ignition switch, 81 shift lever, 82 shift position sensor, 83 accelerator pedal, 84 an accelerator pedal position sensor, 85 brake pedal, 86 a brake pedal position sensor, 88 vehicle speed sensor, MG1, MG2 motor.
Claims (9)
内燃機関と、
該内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第3の軸の3軸に接続され、該3軸に入出力される動力の収支をもって、該3軸のうちのいずれか2軸の回転数が決定されると所定の回転数関係に基づいて残余の1軸の回転数が決定される3軸式動力入出力手段と、
前記第3の軸に動力を入出力可能な第1の電動機と、
前記駆動軸に動力を入出力可能な第2の電動機と、
前記駆動軸と前記第2の電動機の回転軸とに接続され、該第2の電動機からの動力を変速して前記駆動軸に伝達する変速伝達手段と、
前記3軸式動力入出力手段の異常を検出する第1の異常検出手段と、
前記変速伝達手段の異常を検出する第2の異常検出手段と、
前記第1および第2の異常検出手段のいずれにも異常が検出されていないときには運転者による駆動要求に基づく駆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第1の電動機と前記第2の電動機とを駆動制御し、前記第1の異常検出手段により異常が検出されたときには前記内燃機関および前記第1の電動機の運転を停止すると共に前記第2の電動機から前記駆動要求に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関と該第1の電動機と該第2の電動機とを駆動制御し、前記第2の異常検出手段により異常が検出されたときには前記第2の電動機の運転を停止すると共に前記内燃機関および前記第1の電動機側から前記駆動要求に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関と該第1の電動機と該第2の電動機とを駆動制御する駆動制御手段と
を備える動力出力装置。 A power output device that outputs power to a drive shaft,
An internal combustion engine;
It is connected to the output shaft of the internal combustion engine, the drive shaft, and a third shaft, and the rotational speed of any two of the three shafts is determined by the balance of power input to and output from the three shafts. A three-axis power input / output means for determining the remaining one-axis rotation speed based on a predetermined rotation speed relationship;
A first electric motor capable of inputting / outputting power to / from the third shaft;
A second electric motor capable of inputting and outputting power to the drive shaft;
Shift transmission means connected to the drive shaft and the rotation shaft of the second electric motor, and for shifting the power from the second electric motor and transmitting it to the drive shaft;
First abnormality detecting means for detecting an abnormality of the three-axis power input / output means;
Second abnormality detecting means for detecting an abnormality of the shift transmission means;
When no abnormality is detected in any of the first and second abnormality detecting means, the internal combustion engine, the first electric motor, and the first motor are output so that a driving force based on a driving request by a driver is output to the driving shaft. The second motor is driven and controlled, and when an abnormality is detected by the first abnormality detector, the operation of the internal combustion engine and the first motor is stopped and the second motor is based on the drive request. The internal combustion engine, the first electric motor, and the second electric motor are driven and controlled so that a driving force is output to the driving shaft, and when an abnormality is detected by the second abnormality detecting means, the second The internal combustion engine, the first electric motor, and the second electric motor are stopped so that the driving force based on the driving request is output from the internal combustion engine and the first electric motor side to the drive shaft while stopping the operation of the electric motor. Power output apparatus and a drive control means for controlling driving.
前記3軸式動力入出力手段および前記変速伝達手段のいずれにも異常が生じていないときには運転者による駆動要求に基づく駆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第1の電動機と前記第2の電動機とを駆動制御し、前記3軸式動力入出力手段に異常が生じているときには前記内燃機関および前記第1の電動機の運転を停止すると共に前記第2の電動機から前記駆動要求に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関と該第1の電動機と該第2の電動機とを駆動制御し、前記変速伝達手段に異常が生じているときには前記第2の電動機の運転を停止すると共に前記内燃機関および前記第1の電動機側から前記駆動要求に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関と該第1の電動機と該第2の電動機とを駆動制御する
動力出力装置の制御方法。
An internal combustion engine, and the output shaft of the internal combustion engine, a drive shaft, and a third shaft are connected to three shafts, and the rotational speed of any two of the three shafts has a balance of power input to and output from the three shafts. A three-axis power input / output means that determines the remaining one-axis rotation speed based on a predetermined rotation speed relationship; a first electric motor capable of inputting / outputting power to the third axis; Connected to the second electric motor capable of inputting / outputting power to / from the drive shaft, and the drive shaft and the rotary shaft of the second motor, the power from the second motor is shifted and transmitted to the drive shaft. A transmission method comprising: a transmission transmission means;
The internal combustion engine and the first electric motor so that a driving force based on a driving request by a driver is output to the driving shaft when there is no abnormality in any of the three-axis power input / output means and the transmission transmission means. And the second electric motor, and when the three-shaft power input / output means has an abnormality, the internal combustion engine and the first electric motor are stopped and the second electric motor drives the drive. The internal combustion engine, the first electric motor, and the second electric motor are driven and controlled so that a driving force based on a request is output to the drive shaft, and when the shift transmission means is abnormal, the second transmission The internal combustion engine, the first electric motor, and the second electric motor so that the operation of the electric motor is stopped and a driving force based on the driving request is output from the internal combustion engine and the first electric motor side to the drive shaft. The method of the power output device that drives and controls.
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