JP2006257895A - Power output device, automobile mounted with this device and control method of power output device - Google Patents

Power output device, automobile mounted with this device and control method of power output device Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To quickly transfer charge-discharge electric power in an input-output restricting range when the charge-discharge electric power of a battery device such as a secondary battery becomes outside of the input-output restricting range. <P>SOLUTION: When electric power (Ib×Vb) for charging and discharging the battery is less than input restriction Win, request power Pe* is changed by adding a feedback term in the direction for reducing a difference between the charge-discharge electric power and the input restriction Win to the request power Pe*, and an engine speed on an optimal fuel economy line corresponding to this changed request power Pe* is determined as a temporary engine speed Netmp, and a target engine speed Ne* is changed by using larger one among the determined temporary engine speed Netmp and an engine speed of reducing a rate value Nrt from the target engine speed Ne* of the last time, and target torque Te* is changed by dividing the changed request power Pe* by the target engine speed Ne*(S140 to S170). Thus, the charge-discharge electric power can be quickly transferred in the direction of input-output restriction Win or more. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

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、プラネタリギヤと、二つのモータとを備え、最適燃費ラインとWOTラインとのうちのいずれかの動作ライン上の運転ポイントでエンジンを運転するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この動力出力装置では、出力すべきパワーが変更されると、選択されている動作ライン上で変更されたパワーを出力する運転ポイントでエンジンを運転しようとする。これにより、燃費の向上を図ったり、大きなトルクの出力に対応している。
特開2003−262142号公報
Conventionally, as this type of power output apparatus, an engine, a planetary gear, and two motors are provided, and the engine is operated at an operation point on one of the optimum fuel consumption line and the WOT line. It has been proposed (see, for example, Patent Document 1). In this power output device, when the power to be output is changed, the engine is operated at an operation point that outputs the changed power on the selected operation line. As a result, fuel efficiency is improved and a large torque output is supported.
JP 2003-262142 A

上述の動力出力装置では、選択された動作ライン上でエンジンの運転ポイントを変更するため、燃費の向上や大きなトルクの出力に対応することができるものの、バッテリの充放電電力がバッテリの入出力制限の範囲外となるときにエンジンの運転ポイントを変更して充放電電力がバッテリの入出力制限の範囲内となるようにするときには、エンジンの回転数の変更を伴う結果、迅速に対応することができない。   In the power output device described above, the engine operating point is changed on the selected operation line, so that it is possible to cope with improved fuel efficiency and output of large torque, but the charge / discharge power of the battery is limited to the input / output of the battery. When the engine operating point is changed so that the charge / discharge power is within the battery input / output limit range when the engine is out of the range, it is possible to respond quickly as a result of changing the engine speed. Can not.

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、二次電池などの蓄電装置の充放電電力がその入出力制限の範囲外となるときに迅速に充放電電力が入出力制限の範囲内に移行するように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、二次電池などの蓄電装置の充放電電力をその入出力制限の範囲内に移行するときでも駆動軸に要求される駆動力を出力することを目的の一つとする。   The power output device of the present invention, the vehicle equipped with the power output device, and the method of controlling the power output device can quickly charge / discharge power when the charge / discharge power of a power storage device such as a secondary battery is out of the input / output limit range. One of the purposes is to make it move within the limits of I / O restrictions. In addition, the power output device of the present invention, the automobile on which the power output device is mounted, and the control method of the power output device are used for the drive shaft even when the charge / discharge power of a power storage device such as a secondary battery is shifted within the input / output limit range. One of the purposes is to output the required driving force.

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、
前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、
前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
前記蓄電手段を充放電する充放電電力を検出する充放電電力検出手段と、
前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
所定の制約を用いて前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関の目標回転数と目標トルクとからなる目標運転ポイントを設定する目標運転ポイント設定手段と、
前記検出された充放電電力が前記蓄電手段の入出力制限の範囲内であるときには前記設定された目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求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電力動力入出力手段と前記電動機とを制御し、前記検出された充放電電力が前記蓄電手段の入出力制限の範囲外であるときには前記検出された充放電電力が前記蓄電手段の入出力制限の範囲内になる方向に前記目標トルクを前記目標回転数に優先して変更した運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求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電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
The power output apparatus of the present invention is
A power output device that outputs power to a drive shaft,
An internal combustion engine;
Power power input / output means connected to the output shaft of the internal combustion engine and the drive shaft, and capable of outputting at least part of the power from the internal combustion engine to the drive shaft with input and output of power and power;
An electric motor capable of inputting and outputting power to the drive shaft;
A power storage means capable of exchanging power with the electric power drive input / output means and the electric motor;
Charge / discharge power detection means for detecting charge / discharge power for charging / discharging the power storage means;
Required driving force setting means for setting required driving force required for the drive shaft;
Target operating point setting means for setting a target operating point consisting of a target rotational speed and a target torque of the internal combustion engine based on the set required driving force using a predetermined constraint;
When the detected charge / discharge power is within the input / output limit range of the power storage means, the internal combustion engine is operated at the set target operating point and the set required driving force is output to the driving shaft. The internal combustion engine, the power drive input / output means and the motor are controlled, and when the detected charge / discharge power is outside the input / output limit of the power storage means, the detected charge / discharge power is The internal combustion engine is operated at an operating point in which the target torque is changed with priority over the target rotational speed in a direction that is within the input / output limit range of the power storage means, and the set required driving force is applied to the driving shaft. Control means for controlling the internal combustion engine, the power power input / output means and the electric motor to be output to
It is a summary to provide.

この本発明の動力出力装置では、蓄電手段を充放電する充放電電力が蓄電手段の入出力制限の範囲内であるときには所定の制約を用いて駆動軸に要求される要求駆動力に基づいて設定された目標運転ポイントで内燃機関が運転されると共に前記設定された要求駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御する。そして、蓄電手段を充放電する充放電電力が蓄電手段の入出力制限の範囲外であるときには蓄電手段を充放電する充放電電力が蓄電手段の入出力制限の範囲内になる方向に目標運転ポイントにおける目標トルクを目標回転数に優先して変更した運転ポイントで内燃機関が運転されると共に設定された要求駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御する。内燃機関の回転数の変更は内燃機関や電力動力入出力手段のイナーシャを考慮する必要があるが、内燃機関のトルクの変更は吸入空気量の変更で行なうことができるため、内燃機関の回転数の変更に比して内燃機関のトルクの変更の方が迅速に行なうことができる。したがって、蓄電手段を充放電する充放電電力が蓄電手段の入出力制限の範囲内になる方向に目標運転ポイントにおける目標トルクを目標回転数に優先して変更することにより、迅速に蓄電手段の充放電電力をその入出力制限の範囲内に移行させることができる。この結果、蓄電手段が入出力制限の範囲外となる電力で充放電される状態を迅速に回避することができ、蓄電手段の劣化や破損を抑制することができる。もとより、設定した要求駆動力を駆動軸に出力することができる。   In the power output apparatus of the present invention, when the charge / discharge power for charging / discharging the power storage means is within the input / output limit range of the power storage means, the power output device is set based on the required driving force required for the drive shaft using a predetermined constraint. The internal combustion engine, the power drive input / output means, and the electric motor are controlled so that the internal combustion engine is operated at the set target operation point and the set required driving force is output to the drive shaft. When the charge / discharge power for charging / discharging the power storage means is outside the range of the input / output limit of the power storage means, the target operating point is such that the charge / discharge power for charging / discharging the power storage means is within the range of the input / output limit of the power storage means. The internal combustion engine is operated at an operating point in which the target torque in the engine is changed with priority over the target rotational speed, and the internal combustion engine, power power input / output means, and motor are controlled so that the set required driving force is output to the drive shaft. To do. Although it is necessary to consider the inertia of the internal combustion engine and the power power input / output means when changing the rotational speed of the internal combustion engine, the torque of the internal combustion engine can be changed by changing the intake air amount. Compared with the change, the change of the torque of the internal combustion engine can be performed more quickly. Therefore, the charging / discharging power for charging / discharging the power storage means can be quickly charged / charged by changing the target torque at the target operating point in preference to the target rotational speed in a direction in which the input / output limit of the power storage means falls. The discharge power can be shifted within the input / output limit range. As a result, it is possible to quickly avoid a state in which the power storage means is charged / discharged with electric power that is outside the input / output limit range, and it is possible to suppress deterioration or breakage of the power storage means. Of course, the set required driving force can be output to the drive shaft.

こうした本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記検出された充放電電力が前記蓄電手段の入出力制限の範囲外であるときには、前記目標トルクを前記目標回転数の変更速度より大きな変更速度をもって変更した運転ポイントで前記内燃機関が運転されるよう制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、目標トルクの変更を目標回転数の変更より迅速に行なうことができる。   In such a power output apparatus of the present invention, the control means changes the target torque larger than the change speed of the target rotational speed when the detected charge / discharge power is outside the input / output limit range of the power storage means. It may be a means for controlling the internal combustion engine to operate at an operating point changed with speed. In this way, the target torque can be changed more quickly than the target rotational speed.

また、本発明の動力出力装置において、前記目標運転ポイント設定手段は、前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき目標パワーを設定すると共に前記設定した目標パワーを出力可能な運転ポイントのうち前記所定の制約を満たす運転ポイントを前記目標運転ポイントとして設定する手段であり、前記制御手段は、前記検出された充放電電力が前記蓄電手段の入出力制限の範囲外であるときには、前記検出された充放電電力が前記蓄電手段の入出力制限の範囲内になる方向に前記目標パワーを変更し、所定の変更速度以内で前記検出された充放電電力が前記蓄電手段の入出力制限の範囲内になる方向に前記目標回転数を変更し、前記変更した目標パワーを前記変更した目標回転数で出力するよう前記目標トルクを変更し、前記変更した目標回転数と前記変更した目標トルクとからなる運転ポイントで前記内燃機関が運転されるよう制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関から変更された目標パワーを出力しながら蓄電手段の充放電電力をその入出力制限の範囲内に移行させることができる。この場合、前記制御手段は、前記検出された充放電電力が前記蓄電手段の入出力制限の範囲外であるときには、前記検出された充放電電力が前記蓄電手段の入出力制限の範囲内になるようフィードバック制御を用いて前記目標パワーを変更する手段であるものとすることもできる。こうすれば、目標パワーの変更をより適正に行なうことができる。また、前記制御手段は、前記検出された充放電電力が前記蓄電手段の入出力制限の範囲外であるときには、レート処理を用いて前記目標回転数を変更する手段であるものとすることもできる。   In the power output apparatus of the present invention, the target operating point setting means can set the target power to be output from the internal combustion engine based on the set required driving force and can output the set target power. The operation point satisfying the predetermined constraint among the operation points is a means for setting as the target operation point, and the control means, when the detected charge / discharge power is outside the input / output limit range of the power storage means The target power is changed in a direction in which the detected charge / discharge power falls within the input / output limit range of the power storage means, and the detected charge / discharge power is input / output to / from the power storage means within a predetermined change speed. The target torque is changed so as to be within a limit range, and the target torque is changed so that the changed target power is output at the changed target speed. Can also be made the internal combustion engine at a driving point consisting of the target torque the changed target rotational speed and the change is a means for controlling so as to be operated. If it carries out like this, charging / discharging electric power of an electrical storage means can be transferred within the range of the input-output restriction | limiting, outputting the target power changed from the internal combustion engine. In this case, when the detected charge / discharge power is outside the input / output limit range of the power storage means, the control means has the detected charge / discharge power within the input / output limit range of the power storage means. It is also possible to use means for changing the target power using feedback control. In this way, the target power can be changed more appropriately. Further, the control means may be means for changing the target rotational speed using rate processing when the detected charge / discharge power is out of the input / output limit of the power storage means. .

さらに、本発明の動力出力装置において、前記所定の制約は、同一のパワーを出力可能な前記内燃機関の運転ポイントのうちエネルギ効率が高い運転ポイントを選択する制約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を向上させることができる。   Furthermore, in the power output apparatus of the present invention, the predetermined constraint may be a constraint for selecting an operation point with high energy efficiency among the operation points of the internal combustion engine capable of outputting the same power. In this way, the energy efficiency of the device can be improved.

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回転軸との3軸に接続され該3軸のうちいずれか2軸に入出力される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の回転子と前記駆動軸に接続された第2の回転子とを有し、前記第1の回転子と前記第2の回転子との相対的な回転により回転する対回転子電動機であるものとすることもできる。   In the power output apparatus of the present invention, the power power input / output means is connected to three axes of the output shaft of the internal combustion engine, the drive shaft, and the rotary shaft, and is input / output to any two of the three shafts. It may be a means comprising three-axis power input / output means for inputting / outputting power to / from the remaining shaft based on power, and a generator capable of inputting / outputting power to / from the rotary shaft, The electric power drive input / output means has a first rotor connected to the output shaft of the internal combustion engine and a second rotor connected to the drive shaft, and the first rotor and the second rotor. It is also possible to use a counter-rotor motor that rotates by relative rotation with the other rotor.

本発明の自動車は、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置、即ち、基本的には、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、前記蓄電手段を充放電する充放電電力を検出する充放電電力検出手段と、前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、所定の制約を用いて前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関の目標回転数と目標トルクとからなる目標運転ポイントを設定する目標運転ポイント設定手段と、前記検出された充放電電力が前記蓄電手段の入出力制限の範囲内であるときには前記設定された目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求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電力動力入出力手段と前記電動機とを制御し、前記検出された充放電電力が前記蓄電手段の入出力制限の範囲外であるときには前記検出された充放電電力が前記蓄電手段の入出力制限の範囲内になる方向に前記目標トルクを前記目標回転数に優先して変更した運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求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電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する制御手段と、を備える動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなることを要旨とする。   The automobile of the present invention is a power output apparatus of the present invention according to any one of the above-described aspects, that is, a power output apparatus that basically outputs power to a drive shaft, and includes an internal combustion engine and an output of the internal combustion engine. A power input / output means connected to the shaft and the drive shaft and capable of outputting at least part of the power from the internal combustion engine to the drive shaft with input and output of electric power and power; An electric motor capable of outputting; an electric power input / output means; an electric storage means capable of exchanging electric power with the electric motor; a charge / discharge electric power detection means for detecting charge / discharge electric power for charging / discharging the electric storage means; and the drive shaft A required driving force setting means for setting a required required driving force, and a target operating point comprising a target rotational speed and a target torque of the internal combustion engine based on the set required driving force using a predetermined constraint Target driving When the detected charge / discharge power is within the input / output limit range of the storage means, the internal combustion engine is operated at the set target operating point and the set required driving force is The internal combustion engine, the power drive input / output means and the electric motor are controlled so as to be output to the drive shaft, and the detected when the detected charge / discharge power is outside the input / output limit of the power storage means. The internal combustion engine is operated at an operating point where the target torque is changed in preference to the target rotational speed in a direction in which the charge / discharge power falls within the input / output limit range of the power storage means, and the set required drive A power output device including a control means for controlling the internal combustion engine, the power power input / output means, and the electric motor so that a force is output to the drive shaft; And summarized in that become coupled to the shaft.

この本発明の自動車では、上述のいずれかの態様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、例えば、迅速に蓄電手段の充放電電力をその入出力制限の範囲内に移行させることができる効果や設定した要求駆動力を駆動軸に出力することができる効果などと同様な効果を奏することができる。   In the automobile of the present invention, the power output device of the present invention according to any one of the above-described aspects is mounted. Therefore, the effects exerted by the power output device of the present invention, for example, charge / discharge power of the power storage means can be quickly limited. It is possible to achieve the same effects as the effect that can be shifted to the above range and the effect that the set required driving force can be output to the drive shaft.

本発明の動力出力装置の制御方法は、
内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続され電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
(a)前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定し、
(b)所定の制約を用いて前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関の目標回転数と目標トルクとからなる目標運転ポイントを設定し、
(c)前記蓄電手段の充放電電力が該蓄電手段の入出力制限の範囲内であるときには前記設定した目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定した要求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電力動力入出力手段と前記電動機とを制御し、前記蓄電手段の充放電電力が前記蓄電手段の入出力制限の範囲外であるときには該充放電電力が該入出力制限の範囲内になる方向に前記目標トルクを前記目標回転数に優先して変更した運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定した要求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電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する
ことを要旨とする。
The method for controlling the power output apparatus of the present invention includes:
An internal combustion engine, and 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 with input and output of power and power A power output device control method comprising: an electric motor capable of inputting / outputting power to / from the drive shaft; and an electric power power input / output means and an electric storage means capable of exchanging electric power with the electric motor,
(A) setting a required driving force required for the driving shaft;
(B) setting a target operating point composed of a target rotational speed and a target torque of the internal combustion engine based on the set required driving force using a predetermined constraint;
(C) When the charge / discharge power of the power storage means is within the input / output limit range of the power storage means, the internal combustion engine is operated at the set target operation point and the set required driving force is applied to the drive shaft. The internal combustion engine, the power drive input / output means and the electric motor are controlled so that the charge / discharge power of the power storage means is outside the input / output limit of the power storage means. The internal combustion engine is operated at an operating point in which the target torque is changed in priority to the target rotational speed in a direction that falls within an output limit range, and the set required driving force is output to the driving shaft. The gist is to control an internal combustion engine, the power input / output means, and the electric motor.

この本発明の動力出力装置の制御方法では、蓄電手段を充放電する充放電電力が蓄電手段の入出力制限の範囲内であるときには所定の制約を用いて駆動軸に要求される要求駆動力に基づいて設定された目標運転ポイントで内燃機関が運転されると共に前記設定された要求駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御する。そして、蓄電手段を充放電する充放電電力が蓄電手段の入出力制限の範囲外であるときには蓄電手段を充放電する充放電電力が蓄電手段の入出力制限の範囲内になる方向に目標運転ポイントにおける目標トルクを目標回転数に優先して変更した運転ポイントで内燃機関が運転されると共に設定された要求駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御する。内燃機関の回転数の変更は内燃機関や電力動力入出力手段のイナーシャを考慮する必要があるが、内燃機関のトルクの変更は吸入空気量の変更で行なうことができるため、内燃機関の回転数の変更に比して内燃機関のトルクの変更の方が迅速に行なうことができる。したがって、蓄電手段を充放電する充放電電力が蓄電手段の入出力制限の範囲内になる方向に目標運転ポイントにおける目標トルクを目標回転数に優先して変更することにより、迅速に蓄電手段の充放電電力をその入出力制限の範囲内に移行させることができる。この結果、蓄電手段が入出力制限の範囲外となる電力で充放電される状態を迅速に回避することができ、蓄電手段の劣化や破損を抑制することができる。もとより、設定した要求駆動力を駆動軸に出力することができる。   In the control method of the power output device of the present invention, when the charge / discharge power for charging / discharging the power storage means is within the input / output limit range of the power storage means, the required driving force required for the drive shaft is determined using a predetermined constraint. The internal combustion engine is operated at the target operation point set on the basis, and the internal combustion engine, the power drive input / output means, and the electric motor are controlled so that the set required drive force is output to the drive shaft. When the charge / discharge power for charging / discharging the power storage means is outside the range of the input / output limit of the power storage means, the target operating point is such that the charge / discharge power for charging / discharging the power storage means is within the range of the input / output limit of the power storage means. The internal combustion engine is operated at an operating point in which the target torque in the engine is changed with priority over the target rotational speed, and the internal combustion engine, power power input / output means, and motor are controlled so that the set required driving force is output to the drive shaft. To do. Although it is necessary to consider the inertia of the internal combustion engine and the power power input / output means when changing the rotational speed of the internal combustion engine, the torque of the internal combustion engine can be changed by changing the intake air amount. Compared with the change, the change of the torque of the internal combustion engine can be performed more quickly. Therefore, the charging / discharging power for charging / discharging the power storage means can be quickly charged / charged by changing the target torque at the target operating point in preference to the target rotational speed in a direction in which the input / output limit of the power storage means falls. The discharge power can be shifted within the input / output limit range. As a result, it is possible to quickly avoid a state in which the power storage means is charged / discharged with electric power that is outside the input / output limit range, and it is possible to suppress deterioration or breakage of the power storage means. Of course, the set required driving force can be output to the drive shaft.

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。   Next, the best mode for carrying out the present invention will be described using examples.

図1は、本発明の一実施例である動力出力装置を搭載したハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車20は、図示するように、エンジン22と、エンジン22の出力軸としてのクランクシャフト26にダンパ28を介して接続された3軸式の動力分配統合機構30と、動力分配統合機構30に接続された発電可能なモータMG1と、動力分配統合機構30に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに取り付けられた減速ギヤ35と、この減速ギヤ35に接続されたモータMG2と、動力出力装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット70とを備える。   FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a hybrid vehicle 20 equipped with a power output apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the hybrid vehicle 20 of the embodiment includes an engine 22, a three-shaft power distribution / integration mechanism 30 connected to a crankshaft 26 as an output shaft of the engine 22 via a damper 28, and power distribution / integration. A motor MG1 capable of generating electricity connected to the mechanism 30, a reduction gear 35 attached to a ring gear shaft 32a as a drive shaft connected to the power distribution and integration mechanism 30, a motor MG2 connected to the reduction gear 35, And a hybrid electronic control unit 70 for controlling the entire power output apparatus.

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 engine 22 is an internal combustion engine that outputs power using a hydrocarbon-based fuel such as gasoline or light oil, and an engine electronic control unit (hereinafter referred to as an engine ECU) that receives signals from various sensors that detect the operating state of the engine 22. ) 24 is subjected to operation control such as fuel injection control, ignition control, intake air amount adjustment control and the like. The engine ECU 24 is in communication with the hybrid electronic control unit 70, controls the operation of the engine 22 by a control signal from the hybrid electronic control unit 70, and, if necessary, transmits data related to the operating state of the engine 22 to the hybrid electronic control. Output to unit 70.

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 integration mechanism 30 includes an external gear sun gear 31, an internal gear ring gear 32 arranged concentrically with the sun gear 31, a plurality of pinion gears 33 that mesh with the sun gear 31 and mesh with the ring gear 32, A planetary gear mechanism is provided that includes a carrier 34 that holds a plurality of pinion gears 33 so as to rotate and revolve, and that performs differential action using the sun gear 31, the ring gear 32, and the carrier 34 as rotational elements. In the power distribution and integration mechanism 30, the crankshaft 26 of the engine 22 is connected to the carrier 34, the motor MG1 is connected to the sun gear 31, and the reduction gear 35 is connected to the ring gear 32 via the ring gear shaft 32a. When functioning as a generator, power from the engine 22 input from the carrier 34 is distributed according to the gear ratio between the sun gear 31 side and the ring gear 32 side, and when the motor MG1 functions as an electric motor, the engine input from the carrier 34 The power from 22 and the power from the motor MG1 input from the sun gear 31 are integrated and output to the ring gear 32 side. The power output to the ring gear 32 is finally output from the ring gear shaft 32a to the drive wheels 63a and 63b of the vehicle via the gear mechanism 60 and the differential gear 62.

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 battery 50 via inverters 41 and 42. The power line 54 connecting the inverters 41 and 42 and the battery 50 is configured as a positive electrode bus and a negative electrode bus shared by the inverters 41 and 42, and the electric power generated by one of the motors MG1 and MG2 It can be consumed by a motor. Therefore, battery 50 is charged / discharged by electric power generated from one of motors MG1 and MG2 or insufficient electric power. If the balance of electric power is balanced by the motors MG1 and MG2, the battery 50 is not charged / discharged. The motors MG1 and MG2 are both driven and controlled by a motor electronic control unit (hereinafter referred to as a motor ECU) 40. The motor ECU 40 detects signals necessary for driving and controlling the motors MG1 and MG2, such as signals from rotational position detection sensors 43 and 44 that detect the rotational positions of the rotors of the motors MG1 and MG2, and current sensors (not shown). The phase current applied to the motors MG1 and MG2 to be applied is input, and a switching control signal to the inverters 41 and 42 is output from the motor ECU 40. The motor ECU 40 is in communication with the hybrid electronic control unit 70, controls the driving of the motors MG1 and MG2 by a control signal from the hybrid electronic control unit 70, and, if necessary, data on the operating state of the motors MG1 and MG2. Output to the hybrid electronic control unit 70.

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、電力ライン54に取り付けられた電流センサ51aからの充放電電流Ib,バッテリ50の端子間に設置された電圧センサ51bからのバッテリ電圧Vb,バッテリ50に取り付けられた温度センサ51c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 battery 50 is managed by a battery electronic control unit (hereinafter referred to as a battery ECU) 52. The battery ECU 52 has a signal necessary for managing the battery 50, for example, a charge / discharge current Ib from the current sensor 51 a attached to the power line 54, and a battery from the voltage sensor 51 b installed between the terminals of the battery 50. The voltage Vb, the battery temperature Tb from the temperature sensor 51c attached to the battery 50, and the like are input, and data regarding the state of the battery 50 is output to the hybrid electronic control unit 70 by communication as necessary. The battery ECU 52 also calculates the remaining capacity (SOC) based on the integrated value of the charge / discharge current detected by the current sensor in order to manage the battery 50.

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 electronic control unit 70 is configured as a microprocessor centered on the CPU 72, and in addition to the CPU 72, a ROM 74 for storing processing programs, a RAM 76 for temporarily storing data, an input / output port and communication not shown. And a port. The hybrid electronic control unit 70 includes an ignition signal from an ignition switch 80, a shift position SP from a shift position sensor 82 that detects the operation position of the shift lever 81, and an accelerator pedal position sensor 84 that detects the amount of depression of the accelerator pedal 83. The accelerator pedal opening Acc from the vehicle, the brake pedal position BP from the brake pedal position sensor 86 for detecting the depression amount of the brake pedal 85, the vehicle speed V from the vehicle speed sensor 88, and the like are input via the input port. As described above, the hybrid electronic control unit 70 is connected to the engine ECU 24, the motor ECU 40, and the battery ECU 52 via the communication port, and exchanges various control signals and data with the engine ECU 24, the motor ECU 40, and the battery ECU 52. ing.

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20は、運転者によるアクセルペダル83の踏み込み量に対応するアクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるように、エンジン22とモータMG1とモータMG2とが運転制御される。エンジン22とモータMG1とモータMG2の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にエンジン22から出力される動力のすべてが動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによってトルク変換されてリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ50の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にバッテリ50の充放電を伴ってエンジン22から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御する充放電運転モード、エンジン22の運転を停止してモータMG2からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸32aに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。   The hybrid vehicle 20 of the embodiment thus configured calculates the required torque to be output to the ring gear shaft 32a as the drive shaft based on the accelerator opening Acc and the vehicle speed V corresponding to the depression amount of the accelerator pedal 83 by the driver. Then, the operation of the engine 22, the motor MG1, and the motor MG2 is controlled so that the required power corresponding to the required torque is output to the ring gear shaft 32a. As operation control of the engine 22, the motor MG1, and the motor MG2, the operation of the engine 22 is controlled so that power corresponding to the required power is output from the engine 22, and all of the power output from the engine 22 is the power distribution and integration mechanism 30. Torque conversion operation mode for driving and controlling the motor MG1 and the motor MG2 so that the torque is converted by the motor MG1 and the motor MG2 and output to the ring gear shaft 32a, and the required power and the power required for charging and discharging the battery 50. The engine 22 is operated and controlled so that suitable power is output from the engine 22, and all or part of the power output from the engine 22 with charging / discharging of the battery 50 is the power distribution and integration mechanism 30, the motor MG1, and the motor. The required power is converted to the ring gear shaft 32 with torque conversion by MG2. Charge / discharge operation mode in which the motor MG1 and the motor MG2 are driven and controlled to be output to each other, and a motor operation mode in which the operation of the engine 22 is stopped and the power corresponding to the required power from the motor MG2 is output to the ring gear shaft 32a. and so on.

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、特にバッテリ50を充放電する充放電電流Ibがその入力制限Winを下回る際の動作について説明する。図2は、ハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎(例えば数msec毎)に繰り返し実行される。   Next, the operation of the hybrid vehicle 20 of the embodiment thus configured, particularly the operation when the charging / discharging current Ib for charging / discharging the battery 50 falls below the input limit Win will be described. FIG. 2 is a flowchart showing an example of a drive control routine executed by the hybrid electronic control unit 70. This routine is repeatedly executed every predetermined time (for example, every several msec).

駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット70のCPU72は、まず、アクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Accや車速センサ88からの車速V,モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2,バッテリ50の入出力制限Win,Wout,充放電電流Ib,バッテリ電圧Vbなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する(ステップS100)。ここで、モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2は、回転位置検出センサ43,44により検出されるモータMG1,MG2の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータECU40から通信により入力するものとした。また、充放電電流Ibとバッテリ電圧Vbは、電流センサ51aと電圧センサ51bとにより検出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。さらに、バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、温度センサ51cにより検出されたバッテリ50の電池温度Tbと充放電電流Ibを積算して得られるバッテリ50の残容量(SOC)とに基づいて設定されたものをバッテリECU52から通信により入力するものとした。なお、バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、電池温度Tbに基づいて入出力制限Win,Woutの基本値を設定し、バッテリ50の残容量(SOC)に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Win,Woutの基本値に補正係数を乗じて入出力制限Win,Woutを設定することができる。図3に電池温度Tbと入出力制限Win,Woutとの関係の一例を示し、図4にバッテリ50の残容量(SOC)と入出力制限Win,Woutの補正係数との関係の一例を示す。   When the drive control routine is executed, first, the CPU 72 of the hybrid electronic control unit 70 first determines the accelerator opening Acc from the accelerator pedal position sensor 84, the vehicle speed V from the vehicle speed sensor 88, the rotational speed Nm1, of the motors MG1, MG2. A process of inputting data necessary for control, such as Nm2, input / output limits Win and Wout of battery 50, charge / discharge current Ib, and battery voltage Vb, is executed (step S100). Here, the rotational speeds Nm1 and Nm2 of the motors MG1 and MG2 are input from the motor ECU 40 by communication from those calculated based on the rotational positions of the rotors of the motors MG1 and MG2 detected by the rotational position detection sensors 43 and 44. To do. The charge / discharge current Ib and the battery voltage Vb detected by the current sensor 51a and the voltage sensor 51b are input from the battery ECU 52 by communication. Further, the input / output limits Win and Wout of the battery 50 are set based on the battery temperature Tb of the battery 50 detected by the temperature sensor 51c and the remaining capacity (SOC) of the battery 50 obtained by integrating the charge / discharge current Ib. The input is input from the battery ECU 52 by communication. The input / output limits Win and Wout of the battery 50 are set to the basic values of the input / output limits Win and Wout based on the battery temperature Tb, and the output limiting correction coefficient and the input are set based on the remaining capacity (SOC) of the battery 50. The limiting correction coefficient is set, and the input / output limits Win and Wout can be set by multiplying the basic value of the set input / output limits Win and Wout by the correction coefficient. FIG. 3 shows an example of the relationship between the battery temperature Tb and the input / output limits Win, Wout, and FIG. 4 shows an example of the relationship between the remaining capacity (SOC) of the battery 50 and the correction coefficients of the input / output limits Win, Wout.

こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Accと車速Vとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪63a,63bに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクTr*とエンジン22に要求される要求パワーPe*とを設定する(ステップS110)。要求トルクTr*は、実施例では、アクセル開度Accと車速Vと要求トルクTr*との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてROM74に記憶しておき、アクセル開度Accと車速Vとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクTr*を導出して設定するものとした。図5に要求トルク設定用マップの一例を示す。要求パワーPe*は、設定した要求トルクTr*にリングギヤ軸32aの回転数Nrを乗じたものとバッテリ50が要求する充放電要求パワーPb*とロスLossとの和として計算することができる。なお、リングギヤ軸32aの回転数Nrは、車速Vに換算係数kを乗じることによって求めたり、モータMG2の回転数Nm2を減速ギヤ35のギヤ比Grで割ることによって求めることができる。   When the data is thus input, the required torque Tr * to be output to the ring gear shaft 32a as the drive shaft connected to the drive wheels 63a and 63b as the torque required for the vehicle based on the input accelerator opening Acc and the vehicle speed V. And the required power Pe * required for the engine 22 is set (step S110). In the embodiment, the required torque Tr * is determined in advance by storing the relationship between the accelerator opening Acc, the vehicle speed V, and the required torque Tr * in the ROM 74 as a required torque setting map, and the accelerator opening Acc, the vehicle speed V, , The corresponding required torque Tr * is derived and set from the stored map. FIG. 5 shows an example of the required torque setting map. The required power Pe * can be calculated as the sum of the set required torque Tr * multiplied by the rotational speed Nr of the ring gear shaft 32a and the charge / discharge required power Pb * required by the battery 50 and the loss Loss. The rotation speed Nr of the ring gear shaft 32a can be obtained by multiplying the vehicle speed V by the conversion factor k, or can be obtained by dividing the rotation speed Nm2 of the motor MG2 by the gear ratio Gr of the reduction gear 35.

続いて、設定した要求パワーPe*に基づいてエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する(ステップS120)。この設定は、エンジン22を効率よく動作させる動作ライン(最適燃費ライン)と要求パワーPe*とに基づいて目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する。エンジン22の動作ラインの一例と目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する様子を図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Pe*(Ne*×Te*)が一定の曲線との交点により求めることができる。   Subsequently, the target rotational speed Ne * and the target torque Te * of the engine 22 are set based on the set required power Pe * (step S120). In this setting, the target rotational speed Ne * and the target torque Te * are set based on the operation line (optimum fuel consumption line) for efficiently operating the engine 22 and the required power Pe *. FIG. 6 shows an example of the operation line of the engine 22 and how the target rotational speed Ne * and the target torque Te * are set. As shown in the figure, the target rotational speed Ne * and the target torque Te * can be obtained from the intersection of the operation line and a curve with a constant required power Pe * (Ne * × Te *).

次に、充放電電流Ibとバッテリ電圧Vbとの積、即ちバッテリ50を充放電する電力とバッテリ50の入力制限Winとを比較する(ステップS130)。バッテリ50を充放電する電力(Ib・Vb)が入力制限Win以上のときには、設定した目標回転数Ne*とリングギヤ軸32aの回転数Nr(Nm2/Gr)と動力分配統合機構30のギヤ比ρとを用いて次式(1)によりモータMG1の目標回転数Nm1*を計算すると共に計算した目標回転数Nm1*と現在の回転数Nm1とに基づいて式(2)によりモータMG1のトルク指令Tm1*を計算する(ステップS180)。ここで、式(1)は、動力分配統合機構30の回転要素に対する力学的な関係式である。動力分配統合機構30の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図7Cに示す。図中、左のS軸はモータMG1の回転数Nm1であるサンギヤ31の回転数を示し、C軸はエンジン22の回転数Neであるキャリア34の回転数を示し、R軸はモータMG2の回転数Nm2を減速ギヤ35のギヤ比Grで除したリングギヤ32の回転数Nrを示す。式(1)は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。なお、R軸上の2つの太線矢印は、エンジン22を目標回転数Ne*および目標トルクTe*の運転ポイントで定常運転したときにエンジン22から出力されるトルクTe*がリングギヤ軸32aに伝達されるトルクと、モータMG2から出力されるトルクTm2*が減速ギヤ35を介してリングギヤ軸32aに作用するトルクとを示す。また、式(2)は、モータMG1を目標回転数Nm1*で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式(2)中、右辺第2項の「k1」は比例項のゲインであり、右辺第3項の「k2」は積分項のゲインである。   Next, the product of the charge / discharge current Ib and the battery voltage Vb, that is, the power for charging / discharging the battery 50 and the input limit Win of the battery 50 are compared (step S130). When the power (Ib · Vb) for charging / discharging the battery 50 is equal to or greater than the input limit Win, the set target rotational speed Ne *, the rotational speed Nr (Nm2 / Gr) of the ring gear shaft 32a, and the gear ratio ρ of the power distribution and integration mechanism 30 And the target rotational speed Nm1 * of the motor MG1 is calculated by the following formula (1), and the torque command Tm1 of the motor MG1 is calculated by the formula (2) based on the calculated target rotational speed Nm1 * and the current rotational speed Nm1. * Is calculated (step S180). Here, Expression (1) is a dynamic relational expression for the rotating element of the power distribution and integration mechanism 30. FIG. 7C shows a collinear chart showing the dynamic relationship between the rotational speed and torque in the rotating elements of the power distribution and integration mechanism 30. In the figure, the left S-axis indicates the rotation speed of the sun gear 31 that is the rotation speed Nm1 of the motor MG1, the C-axis indicates the rotation speed of the carrier 34 that is the rotation speed Ne of the engine 22, and the R-axis indicates the rotation speed of the motor MG2. The rotational speed Nr of the ring gear 32 obtained by dividing the number Nm2 by the gear ratio Gr of the reduction gear 35 is shown. Expression (1) can be easily derived by using this alignment chart. The two thick arrows on the R axis indicate that torque Te * output from the engine 22 when the engine 22 is normally operated at the operation point of the target rotational speed Ne * and the target torque Te * is transmitted to the ring gear shaft 32a. Torque and torque that the torque Tm2 * output from the motor MG2 acts on the ring gear shaft 32a via the reduction gear 35. Expression (2) is a relational expression in feedback control for rotating the motor MG1 at the target rotational speed Nm1 *. In Expression (2), “k1” in the second term on the right side is a gain of a proportional term. “K2” in the third term on the right side is the gain of the integral term.

Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) (1)
Tm1*=前回Tm1*+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2)
Nm1 * = Ne * ・ (1 + ρ) / ρ-Nm2 / (Gr ・ ρ) (1)
Tm1 * = previous Tm1 * + k1 (Nm1 * -Nm1) + k2∫ (Nm1 * -Nm1) dt (2)

こうしてモータMG1の目標回転数Nm1*とトルク指令Tm1*とを計算すると、バッテリ50の入出力制限Win,Woutと計算したモータMG1のトルク指令Tm1*に現在のモータMG1の回転数Nm1を乗じて得られるモータMG1の消費電力(発電電力)との偏差をモータMG2の回転数Nm2で割ることによりモータMG2から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Tmin,Tmaxを次式(3)および式(4)により計算すると共に(ステップS190)、要求トルクTr*とトルク指令Tm1*と動力分配統合機構30のギヤ比ρを用いてモータMG2から出力すべきトルクとしての仮モータトルクTm2tmpを式(5)により計算し(ステップS200)、計算したトルク制限Tmin,Tmaxで仮モータトルクTm2tmpを制限した値としてモータMG2のトルク指令Tm2*を設定する(ステップS210)。このようにモータMG2のトルク指令Tm2*を設定することにより、駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力する要求トルクTr*を、バッテリ50の入出力制限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。なお、式(5)は、前述した図7の共線図から容易に導き出すことができる。   When the target rotational speed Nm1 * and the torque command Tm1 * of the motor MG1 are thus calculated, the input / output limits Win and Wout of the battery 50 and the calculated torque command Tm1 * of the motor MG1 are multiplied by the current rotational speed Nm1 of the motor MG1. Torque limits Tmin and Tmax as upper and lower limits of the torque that may be output from the motor MG2 by dividing the deviation from the obtained power consumption (generated power) of the motor MG1 by the rotation speed Nm2 of the motor MG2 is expressed by the following equation (3). In addition, the temporary motor torque Tm2tmp as the torque to be output from the motor MG2 is calculated using the required torque Tr *, the torque command Tm1 *, and the gear ratio ρ of the power distribution and integration mechanism 30 (step S190). Calculated by equation (5) (step S200), and with the calculated torque limits Tmin and Tmax Setting the torque command Tm2 * of the motor MG2 as a value obtained by limiting the motor torque Tm2tmp (step S210). By setting the torque command Tm2 * of the motor MG2 in this way, the required torque Tr * output to the ring gear shaft 32a as the drive shaft is set as a torque limited within the range of the input / output limits Win and Wout of the battery 50. can do. Equation (5) can be easily derived from the collinear diagram of FIG. 7 described above.

Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (3)
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (4)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (5)
Tmin = (Win-Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (3)
Tmax = (Wout-Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (4)
Tm2tmp = (Tr * + Tm1 * / ρ) / Gr (5)

こうしてエンジン22の目標回転数Ne*や目標トルクTe*,モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定すると、エンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*についてはエンジンECU24に、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU40にそれぞれ送信して(ステップS220)、駆動制御ルーチンを終了する。目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを受信したエンジンECU24は、エンジン22が目標回転数Ne*と目標トルクTe*とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン22における燃料噴射制御や点火制御,スロットル開度制御(吸入空気量制御)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。   Thus, when the target engine speed Ne *, the target torque Te *, and the torque commands Tm1 *, Tm2 * of the motors MG1, MG2 are set, the target engine speed Ne * and the target torque Te * of the engine 22 are set in the engine ECU 24. The torque commands Tm1 * and Tm2 * for the motors MG1 and MG2 are transmitted to the motor ECU 40 (step S220), and the drive control routine is terminated. The engine ECU 24 that has received the target rotational speed Ne * and the target torque Te * performs fuel injection control in the engine 22 such that the engine 22 is operated at an operating point indicated by the target rotational speed Ne * and the target torque Te *. Controls such as ignition control and throttle opening control (intake air amount control) are performed. The motor ECU 40 that has received the torque commands Tm1 * and Tm2 * controls the switching elements of the inverters 41 and 42 so that the motor MG1 is driven by the torque command Tm1 * and the motor MG2 is driven by the torque command Tm2 *. To do.

一方、ステップS130でバッテリ50を充放電する電力(Ib・Vb)が入力制限Win未満であると判定されると、要求パワーPe*にバッテリ50を充放電する電力(Ib・Vb)と入力制限Winとの差が小さくなる方向に計算されるフィードバック項を加えたものとして要求パワーPe*を計算して変更し(ステップS140)、この変更した要求パワーPe*に対応する最適燃費ライン上の回転数を仮エンジン回転数Netmpとして求め(ステップS150)、求めた仮エンジン回転数Netmpと前回このルーチンが実行されたときに設定された目標回転数Ne*からレート値Nrtを減じた回転数のうち大きい方の回転数を用いて目標回転数Ne*を変更し(ステップS160)、変更した要求パワーPe*を変更した目標回転数Ne*で除した値を用いて目標トルクTe*を変更し(ステップS170)、これら変更した目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを用いて上述の処理によりモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定し(ステップS180〜S210)、設定値をエンジンECU24やモータECU40に送信して(ステップS220)、本ルーチンを終了する。ここで、レート値Nrtは、目標回転数Ne*を比較的ゆっくり変更させるレート処理における制限値として設定されており、エンジン22の応答性などにより設定される。こうしたレート処理により目標回転数Ne*の変更は比較的ゆっくり行なわれるが、要求パワーPe*の変更が迅速に行なわれることと目標トルクTe*が要求パワーPe*を目標回転数Ne*で除して計算されることから、目標トルクTe*の変更は迅速に行なわれることになる。これは、バッテリ50を充放電する電力(Ib・Vb)が入力制限Win未満のときには、目標トルクTe*の変更を目標回転数Ne*の変更に対して優先的に行なうことにより、バッテリ50を充放電する電力(Ib・Vb)を入力制限Win以上の方向に移行させるものと言えるし、また、目標トルクTe*を目標回転数Ne*の変更速度より大きな変更速度をもって変更するものとも言える。このように、目標トルクTe*を迅速に変更する一方、目標回転数Ne*を比較的ゆっくり変更するのは、エンジン22のトルクの変更はスロットル開度の調節だけでよいのに対して、エンジン22の回転数の変更はエンジン22とモータMG1のイナーシャを考慮する必要があり、エンジン22のトルクの変更の方がその回転数の変更より迅速に行なうことができるからである。これにより、バッテリ50を充放電する電力(Ib・Vb)を迅速に入力制限Win以上の方向に移行させることができる。   On the other hand, if it is determined in step S130 that the power (Ib · Vb) for charging / discharging the battery 50 is less than the input limit Win, the power (Ib · Vb) for charging / discharging the battery 50 to the required power Pe * and the input limit. The required power Pe * is calculated and changed by adding a feedback term calculated so that the difference from Win is reduced (step S140), and the rotation on the optimum fuel consumption line corresponding to the changed required power Pe *. The number is obtained as the temporary engine speed Netmp (step S150), and the obtained temporary engine speed Netmp and the target speed Ne * set when the routine was executed last time, the speed value Nrt is subtracted from The target rotational speed Ne * is changed using the larger rotational speed (step S160), and the changed required power Pe * is changed. The target torque Te * is changed using the value divided by the rotational speed Ne * (step S170), and the torques of the motors MG1 and MG2 are processed by the above-described processing using the changed target rotational speed Ne * and target torque Te *. The commands Tm1 * and Tm2 * are set (steps S180 to S210), the set values are transmitted to the engine ECU 24 and the motor ECU 40 (step S220), and this routine is finished. Here, the rate value Nrt is set as a limit value in rate processing for changing the target rotational speed Ne * relatively slowly, and is set according to the responsiveness of the engine 22 or the like. Although the target rotational speed Ne * is changed relatively slowly by such rate processing, the required power Pe * is quickly changed and the target torque Te * divides the required power Pe * by the target rotational speed Ne *. Therefore, the target torque Te * is changed quickly. This is because when the power (Ib · Vb) for charging / discharging the battery 50 is less than the input limit Win, the target torque Te * is changed with priority over the change of the target rotational speed Ne *. It can be said that the charge / discharge power (Ib · Vb) is shifted in a direction equal to or greater than the input limit Win, and the target torque Te * is changed at a change speed larger than the change speed of the target rotational speed Ne *. In this way, the target torque Te * is changed quickly, while the target rotational speed Ne * is changed relatively slowly, while the torque of the engine 22 can be changed only by adjusting the throttle opening. This is because changing the rotational speed of the engine 22 requires consideration of inertia of the engine 22 and the motor MG1, and changing the torque of the engine 22 can be performed more quickly than changing the rotational speed. Thereby, the electric power (Ib * Vb) for charging / discharging the battery 50 can be quickly shifted in the direction beyond the input limit Win.

図8は、バッテリ50を充放電する電力(Ib・Vb)が入力制限Win未満のときの要求パワーPe*や目標回転数Ne*,目標トルクTe*の変化の様子を説明する説明図である。バッテリ50を充放電する電力(Ib・Vb)が入力制限Win未満のときには、要求パワーPe*が図中の破線Aから破線Bに変更され、目標回転数Ne*は回転数N1からレート処理により回転数N2に変更される。一方、目標トルクTe*は、目標回転数Ne*に対応する破線B上のトルクとして設定されるから、エンジン22の目標運転ポイント(目標回転数Ne*と目標トルクTe*)は、図中矢印に示すように、破線Aと最適燃費ラインとの交点である回転数N1,トルクT1から目標トルクTe*が優先的に迅速に下げられて破線b上のポイントに移動し、その後、破線B上を最適燃費ラインとの交点である回転数N2,トルクT2まで移動することになる。   FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining how the required power Pe *, the target rotational speed Ne *, and the target torque Te * change when the power (Ib · Vb) for charging and discharging the battery 50 is less than the input limit Win. . When the power (Ib · Vb) for charging / discharging the battery 50 is less than the input limit Win, the required power Pe * is changed from the broken line A to the broken line B in the figure, and the target rotational speed Ne * is changed from the rotational speed N1 by rate processing. The rotational speed is changed to N2. On the other hand, since the target torque Te * is set as the torque on the broken line B corresponding to the target rotational speed Ne *, the target operating point (target rotational speed Ne * and target torque Te *) of the engine 22 is indicated by an arrow in the figure. As shown in FIG. 4, the target torque Te * is rapidly reduced preferentially from the rotational speed N1, which is the intersection of the broken line A and the optimum fuel consumption line, and moves to a point on the broken line b. Is moved to the rotational speed N2, which is the intersection with the optimum fuel consumption line, and the torque T2.

以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、バッテリ50を充放電する電力(Ib・Vb)が入力制限Win未満のときには、要求パワーPe*を変更すると共にこの変更に伴ってエンジン22の目標トルクTe*の変更をその目標回転数Ne*の変更より優先的に行なうことにより、バッテリ50を充放電する電力(Ib・Vb)を迅速に入力制限Win以上の方向に移行させることができる。この結果、バッテリ50が入力制限Winより小さい電力で充放電される状態を迅速に回避することができ、バッテリ50の劣化や破損を抑制することができる。しかも、要求パワーPe*の変更をバッテリ50を充放電する電力(Ib・Vb)と入力制限Winとの差が小さくなる方向に計算されるフィードバック項を用いて行なうから、要求パワーPe*の変更をより適正に行なうことができる。もとより、要求トルクTr*に基づくトルクを駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力することができる。また、通常は最適燃費ラインを用いてエンジン22を運転するから、車両の燃費を向上させることができる。   According to the hybrid vehicle 20 of the embodiment described above, when the power (Ib · Vb) for charging / discharging the battery 50 is less than the input limit Win, the required power Pe * is changed and the target of the engine 22 is changed along with this change. By changing the torque Te * preferentially over the change of the target rotational speed Ne *, the power (Ib · Vb) for charging / discharging the battery 50 can be quickly shifted in the direction beyond the input limit Win. As a result, the state in which the battery 50 is charged and discharged with electric power smaller than the input limit Win can be quickly avoided, and deterioration and breakage of the battery 50 can be suppressed. In addition, since the required power Pe * is changed using a feedback term that is calculated in a direction in which the difference between the power (Ib · Vb) for charging / discharging the battery 50 and the input limit Win is reduced, the required power Pe * is changed. Can be performed more appropriately. Of course, torque based on the required torque Tr * can be output to the ring gear shaft 32a as the drive shaft. Further, since the engine 22 is usually operated using the optimum fuel consumption line, the fuel consumption of the vehicle can be improved.

実施例のハイブリッド自動車20では、バッテリ50を充放電する電力(Ib・Vb)が入力制限Win未満のときの目標回転数Ne*の変更についてはレート処理を用いて行なうものとしたが、目標回転数Ne*の変更についてはなまし処理を用いて行なうものとしても構わない。   In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the target rotation speed Ne * is changed using the rate process when the power (Ib · Vb) for charging / discharging the battery 50 is less than the input limit Win. The number Ne * may be changed using an annealing process.

実施例のハイブリッド自動車20では、バッテリ50を充放電する電力(Ib・Vb)が入力制限Win未満のときの目標トルクTe*の変更については変更した要求パワーPe*を変更した目標回転数Ne*で除することによる計算により行なうものとしたが、目標トルクTe*の変更を目標回転数Ne*の変更に対して優先的に行なうもの、目標トルクTe*の変更速度を目標回転数Ne*の変更速度より大きくして行なうものなど、種々の手法を用いて行なうものとしてもよい。例えば、目標トルクTe*の変更を目標回転数Ne*の変更に用いたレート値Nrtをトルクに換算した値より大きなレート値Trtを用いたレート処理により行なうものとしてもよい。   In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the target rotational speed Ne * is changed by changing the target power Te * when the target torque Te * is changed when the power (Ib · Vb) for charging / discharging the battery 50 is less than the input limit Win. The target torque Te * is changed with priority over the change of the target rotational speed Ne *, and the change speed of the target torque Te * is set to the target rotational speed Ne *. It is good also as what is performed using various methods, such as what makes it larger than change speed. For example, the target torque Te * may be changed by rate processing using a rate value Trt larger than a value obtained by converting the rate value Nrt used for changing the target rotational speed Ne * into torque.

実施例のハイブリッド自動車20では、バッテリ50を充放電する電力(Ib・Vb)が入力制限Win未満のときの要求パワーPe*の変更については、要求パワーPe*にバッテリ50を充放電する電力(Ib・Vb)と入力制限Winとの差が小さくなる方向に計算されるフィードバック項を加えることにより行なうものとしたが、こうしたフィードバック項を用いずに、単に、要求パワーPe*にバッテリ50を充放電する電力(Ib・Vb)と入力制限Winとの差を加えることにより行なうものとしても構わない。   In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, regarding the change of the required power Pe * when the electric power (Ib · Vb) for charging / discharging the battery 50 is less than the input limit Win, the electric power for charging / discharging the battery 50 to the required power Pe * ( Ib · Vb) and a feedback term calculated in a direction in which the difference between the input limit Win and the input limit Win is reduced. Instead of using such a feedback term, the battery 50 is simply charged to the required power Pe *. It may be performed by adding the difference between the electric power to be discharged (Ib · Vb) and the input limit Win.

実施例のハイブリッド自動車20では、バッテリ50を充放電する電力(Ib・Vb)が入力制限Win未満のときに、バッテリ50を充放電する電力(Ib・Vb)と入力制限Winとの差が小さくなる方向に計算されるフィードバック項を用いて要求パワーPe*を変更すると共にこの変更に伴ってエンジン22の目標トルクTe*の変更をその目標回転数Ne*の変更より優先的に行なうものとしたが、バッテリ50を充放電する電力(Ib・Vb)が出力制限Woutより大きいときに、バッテリ50を充放電する電力(Ib・Vb)と出力制限Woutとの差が小さくなる方向に計算されるフィードバック項を用いて要求パワーPe*を変更すると共にこの変更に伴ってエンジン22の目標トルクTe*の変更をその目標回転数Ne*の変更より優先的に行なうものとしてもよい。   In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, when the power (Ib · Vb) for charging / discharging the battery 50 is less than the input limit Win, the difference between the power (Ib · Vb) for charging / discharging the battery 50 and the input limit Win is small. The required power Pe * is changed using a feedback term calculated in a direction, and the change of the target torque Te * of the engine 22 is preferentially changed over the change of the target rotational speed Ne *. However, when the power (Ib · Vb) for charging / discharging the battery 50 is larger than the output limit Wout, the difference between the power (Ib · Vb) for charging / discharging the battery 50 and the output limit Wout is reduced. The required power Pe * is changed using the feedback term, and the change in the target torque Te * of the engine 22 is changed according to this change. * Of it may be as preferentially performed than change.

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 hybrid vehicle 20 of the embodiment, the power of the motor MG2 is shifted by the reduction gear 35 and output to the ring gear shaft 32a. However, as illustrated in the hybrid vehicle 120 of the modified example of FIG. May be connected to an axle (an axle connected to the wheels 64a and 64b in FIG. 9) different from an axle to which the ring gear shaft 32a is connected (an axle to which the drive wheels 63a and 63b are connected).

実施例のハイブリッド自動車20では、エンジン22の動力を動力分配統合機構30を介して駆動輪63a,63bに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力するものとしたが、図10の変形例のハイブリッド自動車220に例示するように、エンジン22のクランクシャフト26に接続されたインナーロータ232と駆動輪63a,63bに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ234とを有し、エンジン22の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機230を備えるものとしてもよい。   In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the power of the engine 22 is output to the ring gear shaft 32a as the drive shaft connected to the drive wheels 63a and 63b via the power distribution and integration mechanism 30, but the modified example of FIG. The hybrid vehicle 220 includes an inner rotor 232 connected to the crankshaft 26 of the engine 22 and an outer rotor 234 connected to a drive shaft that outputs power to the drive wheels 63a and 63b. A counter-rotor motor 230 that transmits a part of the power to the drive shaft and converts the remaining power into electric power may be provided.

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.

本発明の一実施例である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。1 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a hybrid vehicle 20 according to an embodiment of the present invention. 実施例のハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the drive control routine performed by the electronic control unit for hybrids 70 of an Example. バッテリ50における電池温度Tbと入出力制限Win,Woutとの関係の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the relationship between the battery temperature Tb in the battery 50, and the input / output restrictions Win and Wout. バッテリ50の残容量(SOC)と入出力制限Win,Woutの補正係数との関係の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the relationship between the remaining capacity (SOC) of the battery 50, and the correction coefficient of input / output restrictions Win and Wout. 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the map for request | requirement torque setting. エンジン22の動作ラインの一例と目標回転数Ne*および目標トルクTe*を設定する様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a mode that an example of the operating line of the engine 22, and target rotational speed Ne * and target torque Te * are set. 動力分配統合機構30の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a collinear diagram for dynamically explaining rotational elements of a power distribution and integration mechanism 30. バッテリ50を充放電する電力(Ib・Vb)が入力制限Win未満のときの要求パワーPe*や目標回転数Ne*,目標トルクTe*の変化の様子を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the mode of change of request | requirement power Pe *, target rotational speed Ne *, and target torque Te * when the electric power (Ib * Vb) which charges / discharges the battery 50 is less than the input limitation Win. 変形例のハイブリッド自動車120の構成の概略を示す構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a hybrid vehicle 120 according to a modification. 変形例のハイブリッド自動車220の構成の概略を示す構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a hybrid vehicle 220 of a modified example.

符号の説明Explanation of symbols

20,120,220 ハイブリッド自動車、22 エンジン、24 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、26 クランクシャフト、28 ダンパ、30 動力分配統合機構、31 サンギヤ、32 リングギヤ、32a リングギヤ軸、33 ピニオンギヤ、34 キャリア、35,減速ギヤ、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,42 インバータ、43,44 回転位置検出センサ、50 バッテリ、51a 電流センサ、51b 電圧センサ、51c 温度センサ、52 バッテリ用電子制御ユニット(バッテリECU)、54 電力ライン、60 ギヤ機構、62 デファレンシャルギヤ、63a,63b,64a,64b 駆動輪、70 ハイブリッド用電子制御ユニット、72 CPU、74 ROM、76 RAM、80 イグニッションスイッチ、81 シフトレバー、82 シフトポジションセンサ、83 アクセルペダル、84 アクセルペダルポジションセンサ、85 ブレーキペダル、86 ブレーキペダルポジションセンサ、88 車速センサ、230 対ロータ電動機、232 インナーロータ 234 アウターロータ、MG1,MG2 モータ。
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 , 35, reduction gear, 40 motor electronic control unit (motor ECU), 41, 42 inverter, 43, 44 rotational position detection sensor, 50 battery, 51a current sensor, 51b voltage sensor, 51c temperature sensor, 52 electronic control for battery Unit (battery ECU), 54 power line, 60 gear mechanism, 62 differential gear, 63a, 63b, 64a, 64b drive wheel, 70 hybrid electronic control unit, 72 CPU, 74 ROM, 76 RAM, 80 i Nission switch, 81 shift lever, 82 shift position sensor, 83 accelerator pedal, 84 accelerator pedal position sensor, 85 brake pedal, 86 brake pedal position sensor, 88 vehicle speed sensor, 230 counter rotor motor, 232 inner rotor 234 outer rotor, MG1 , MG2 motor.

Claims (10)

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、
前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、
前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
前記蓄電手段を充放電する充放電電力を検出する充放電電力検出手段と、
前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
所定の制約を用いて前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関の目標回転数と目標トルクとからなる目標運転ポイントを設定する目標運転ポイント設定手段と、
前記検出された充放電電力が前記蓄電手段の入出力制限の範囲内であるときには前記設定された目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求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電力動力入出力手段と前記電動機とを制御し、前記検出された充放電電力が前記蓄電手段の入出力制限の範囲外であるときには前記検出された充放電電力が前記蓄電手段の入出力制限の範囲内になる方向に前記目標トルクを前記目標回転数に優先して変更した運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求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電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備える動力出力装置。
A power output device that outputs power to a drive shaft,
An internal combustion engine;
Power power input / output means connected to the output shaft of the internal combustion engine and the drive shaft, and capable of outputting at least part of the power from the internal combustion engine to the drive shaft with input and output of power and power;
An electric motor capable of inputting and outputting power to the drive shaft;
A power storage means capable of exchanging power with the electric power drive input / output means and the electric motor;
Charge / discharge power detection means for detecting charge / discharge power for charging / discharging the power storage means;
Required driving force setting means for setting required driving force required for the drive shaft;
Target operating point setting means for setting a target operating point consisting of a target rotational speed and a target torque of the internal combustion engine based on the set required driving force using a predetermined constraint;
When the detected charge / discharge power is within the input / output limit range of the power storage means, the internal combustion engine is operated at the set target operating point and the set required driving force is output to the driving shaft. The internal combustion engine, the power drive input / output means and the motor are controlled, and when the detected charge / discharge power is outside the input / output limit of the power storage means, the detected charge / discharge power is The internal combustion engine is operated at an operating point in which the target torque is changed with priority over the target rotational speed in a direction that is within the input / output limit range of the power storage means, and the set required driving force is applied to the driving shaft. Control means for controlling the internal combustion engine, the power power input / output means and the electric motor to be output to
A power output device comprising:
前記制御手段は、前記検出された充放電電力が前記蓄電手段の入出力制限の範囲外であるときには、前記目標トルクを前記目標回転数の変更速度より大きな変更速度をもって変更した運転ポイントで前記内燃機関が運転されるよう制御する手段である請求項1記載の動力出力装置。   When the detected charge / discharge power is outside the input / output limit of the power storage means, the control means is configured to change the target torque at an operating point obtained by changing the target torque at a change speed greater than the change speed of the target rotation speed. 2. The power output apparatus according to claim 1, which is means for controlling the engine to operate. 請求項1または2記載の動力出力装置であって、
前記目標運転ポイント設定手段は、前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき目標パワーを設定すると共に前記設定した目標パワーを出力可能な運転ポイントのうち前記所定の制約を満たす運転ポイントを前記目標運転ポイントとして設定する手段であり、
前記制御手段は、前記検出された充放電電力が前記蓄電手段の入出力制限の範囲外であるときには、前記検出された充放電電力が前記蓄電手段の入出力制限の範囲内になる方向に前記目標パワーを変更し、所定の変更速度以内で前記検出された充放電電力が前記蓄電手段の入出力制限の範囲内になる方向に前記目標回転数を変更し、前記変更した目標パワーを前記変更した目標回転数で出力するよう前記目標トルクを変更し、前記変更した目標回転数と前記変更した目標トルクとからなる運転ポイントで前記内燃機関が運転されるよう制御する手段である
動力出力装置。
The power output device according to claim 1 or 2,
The target operating point setting means sets a target power to be output from the internal combustion engine based on the set required driving force and satisfies the predetermined constraint among operating points capable of outputting the set target power. Means for setting an operation point as the target operation point;
When the detected charging / discharging power is outside the input / output limit range of the power storage means, the control means is configured so that the detected charging / discharging power is within the input / output limit range of the power storage means. The target power is changed, the target rotational speed is changed in a direction in which the detected charge / discharge power is within the range of the input / output limit of the power storage means within a predetermined change speed, and the changed target power is changed. The power output device is a means for controlling the internal combustion engine to be operated at an operating point consisting of the changed target rotational speed and the changed target torque, by changing the target torque to output at the target rotational speed.
前記制御手段は、前記検出された充放電電力が前記蓄電手段の入出力制限の範囲外であるときには、前記検出された充放電電力が前記蓄電手段の入出力制限の範囲内になるようフィードバック制御を用いて前記目標パワーを変更する手段である請求項3記載の動力出力装置。   The control means performs feedback control so that the detected charge / discharge power is within the input / output limit of the power storage means when the detected charge / discharge power is outside the input / output limit of the power storage means. The power output apparatus according to claim 3, which is means for changing the target power using a power source. 前記制御手段は、前記検出された充放電電力が前記蓄電手段の入出力制限の範囲外であるときには、レート処理を用いて前記目標回転数を変更する手段である請求項3または4記載の動力出力装置。   5. The power according to claim 3, wherein the control means is means for changing the target rotational speed using rate processing when the detected charge / discharge power is out of an input / output limit range of the power storage means. Output device. 前記所定の制約は、同一のパワーを出力可能な前記内燃機関の運転ポイントのうちエネルギ効率が高い運転ポイントを選択する制約である請求項1ないし5いずれか記載の動力出力装置。   6. The power output apparatus according to claim 1, wherein the predetermined constraint is a constraint for selecting an operation point with high energy efficiency among the operation points of the internal combustion engine capable of outputting the same power. 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回転軸との3軸に接続され該3軸のうちいずれか2軸に入出力される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請求項1ないし6いずれか記載の動力出力装置。   The power power input / output means is connected to the three shafts of the output shaft of the internal combustion engine, the drive shaft, and the rotating shaft, and is used as a remaining shaft based on power input / output to / from any two of the three shafts. The power output device according to any one of claims 1 to 6, wherein the power output device comprises three-axis power input / output means for inputting / outputting power and a generator capable of inputting / outputting power to / from the rotating shaft. 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の回転子と前記駆動軸に接続された第2の回転子とを有し、前記第1の回転子と前記第2の回転子との相対的な回転により回転する対回転子電動機である請求項1ないし6いずれか記載の動力出力装置。   The power drive input / output means has a first rotor connected to the output shaft of the internal combustion engine and a second rotor connected to the drive shaft, and the first rotor and the first rotor The power output device according to any one of claims 1 to 6, wherein the power output device is a counter-rotor motor rotating by relative rotation with the second rotor. 請求項1ないし8いずれか記載の動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなる自動車。   An automobile comprising the power output device according to any one of claims 1 to 8 and an axle connected to the drive shaft. 内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続され電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
(a)前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定し、
(b)所定の制約を用いて前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関の目標回転数と目標トルクとからなる目標運転ポイントを設定し、
(c)前記蓄電手段の充放電電力が該蓄電手段の入出力制限の範囲内であるときには前記設定した目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定した要求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電力動力入出力手段と前記電動機とを制御し、前記蓄電手段の充放電電力が前記蓄電手段の入出力制限の範囲外であるときには該充放電電力が該入出力制限の範囲内になる方向に前記目標トルクを前記目標回転数に優先して変更した運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定した要求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電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する
動力出力装置の制御方法。
An internal combustion engine, and power power input / output means connected to 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 with input and output of power and power A power output device control method comprising: an electric motor capable of inputting / outputting power to / from the drive shaft; and an electric power power input / output means and an electric storage means capable of exchanging electric power with the electric motor,
(A) setting a required driving force required for the driving shaft;
(B) setting a target operating point composed of a target rotational speed and a target torque of the internal combustion engine based on the set required driving force using a predetermined constraint;
(C) When the charge / discharge power of the power storage means is within the input / output limit range of the power storage means, the internal combustion engine is operated at the set target operation point and the set required driving force is applied to the drive shaft. The internal combustion engine, the power drive input / output means and the electric motor are controlled so that the charge / discharge power of the power storage means is outside the input / output limit of the power storage means. The internal combustion engine is operated at an operating point in which the target torque is changed in priority to the target rotational speed in a direction that falls within an output limit range, and the set required driving force is output to the driving shaft. A control method of a power output device for controlling an internal combustion engine, the power power input / output means and the electric motor.
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