JP2007210410A - Driving gear, automobile mounted therewith, and control method for driving gear - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、駆動装置およびこれを搭載する自動車並びに駆動装置の制御方法に関する。 The present invention relates to a drive device, an automobile equipped with the drive device, and a method for controlling the drive device.
従来、この種の駆動装置としては、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、この遊星歯車機構のサンギヤに接続された第1モータと、駆動軸に動力を出力可能な第2モータと、二つのモータと電力をやりとりするバッテリとを備えるハイブリッド自動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、エンジンを効率の良い運転ポイントで運転しながら要求トルクが駆動軸に出力されるようエンジンと二つのモータとを制御している。
上述した構成の駆動装置では、踏み込んでいたアクセルペダルが戻されるなどしてエンジンの回転数を引き下げる際には、第1モータからエンジンの回転数を押さえ込む方向にトルクを出力することによりエンジンの回転数を強制的に引き下げることができ、このときに第1モータで発電した電力によりバッテリを充電することができる。こうした第1モータによるエンジンの回転数の引き下げはエンジンの回転エネルギをバッテリに回収するものとなるからエネルギ効率を向上させる上で好ましいが、例えばバッテリが高温状態にあるときなどバッテリの状態が適正な状態にないときにはバッテリが比較的大きな電力により充電される結果、バッテリの温度上昇を促進させてバッテリの状態を悪化させてしまう場合が生じる。バッテリの状態の悪化は車両の走行性能に影響を与えるから、これを改善することが望まれる。 In the driving device having the above-described configuration, when the engine speed is reduced by returning the accelerator pedal that has been depressed, the engine rotation is performed by outputting torque from the first motor in a direction to hold down the engine speed. The number can be forcibly reduced, and the battery can be charged with the electric power generated by the first motor at this time. Such reduction of the engine speed by the first motor is preferable for improving energy efficiency because the rotational energy of the engine is recovered in the battery, but the battery is in an appropriate state, for example, when the battery is in a high temperature state. When the battery is not in the state, the battery is charged with relatively large electric power, and as a result, the temperature of the battery is promoted and the state of the battery may be deteriorated. Since the deterioration of the battery condition affects the running performance of the vehicle, it is desired to improve it.
本発明の駆動装置およびこれを搭載する自動車並びに駆動装置の制御方法は、バッテリなどの蓄電装置の状態を良好な状態に保つことを目的の一つとする。また、本発明の駆動装置およびこれを搭載する自動車並びに駆動装置の制御方法は、蓄電装置を良好な状態に維持して装置の動力性能を十分に発揮することを目的の一つとする。 One of the objects of the drive device, the automobile equipped with the drive device, and the drive device control method of the present invention is to keep the state of the power storage device such as a battery in a good state. Another object of the drive device, the automobile equipped with the drive device, and the drive device control method of the present invention is to maintain the power storage device in a good state and to sufficiently exhibit the power performance of the device.
本発明の駆動装置およびこれを搭載する自動車並びに駆動装置の制御方法は、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-described object, the drive device, the automobile equipped with the drive device, and the drive device control method of the present invention employ the following means.
本発明の駆動装置は、
内燃機関と、
電力の入出力を伴って前記内燃機関の出力軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、
前記電力動力入出力手段と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
前記内燃機関の回転数を下降させる際、前記蓄電手段の状態に基づいて前記内燃機関の回転数の変化が許容される許容変化率を設定し、該設定した許容変化率の範囲内で前記内燃機関の回転数が下降するよう前記電力動力入出力手段を制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
The drive device of the present invention is
An internal combustion engine;
Electric power input / output means capable of inputting / outputting power to / from the output shaft of the internal combustion engine with electric power input / output;
Power storage means capable of exchanging power with the power drive input / output means;
When lowering the rotational speed of the internal combustion engine, an allowable change rate that allows a change in the rotational speed of the internal combustion engine is set based on the state of the power storage means, and the internal combustion engine is within the range of the set allowable change rate. Control means for controlling the electric power drive input / output means so that the rotational speed of the engine decreases;
It is a summary to provide.
この本発明の駆動装置では、内燃機関の回転数を下降させる際、電力動力入出力手段と電力のやりとりが可能な蓄電手段の状態に基づいて内燃機関の回転数の変化が許容される許容変化率を設定し、設定した許容変化率の範囲内で内燃機関の回転数が下降するよう電力動力入出力手段を制御する。したがって、電力動力入出力手段により内燃機関の回転数を下降させる際に電力動力入出力手段から蓄電手段の状態を悪化させるような過大な電力が蓄電手段に入力されるのを抑制することができ、蓄電手段の状態を良好な状態に保つことができる。 In the drive device according to the present invention, when the rotational speed of the internal combustion engine is lowered, the allowable change in which the rotational speed of the internal combustion engine is allowed to change based on the state of the power storage means capable of exchanging power with the power drive input / output means. A rate is set, and the electric power drive input / output means is controlled so that the rotational speed of the internal combustion engine falls within the set allowable change rate range. Therefore, it is possible to suppress the excessive input of electric power that deteriorates the state of the power storage means from the power power input / output means when the rotational speed of the internal combustion engine is lowered by the power power input / output means. The state of the power storage means can be kept in a good state.
こうした本発明の駆動装置において、前記蓄電手段の状態として前記蓄電手段の温度を検出する温度検出手段を備え、前記制御手段は、前記検出された蓄電手段の温度に基づいて前記許容変化率を設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、蓄電手段の温度上昇を抑制することができる。この場合、前記制御手段は、前記検出された蓄電手段の温度が所定温度未満のときには第1の許容変化率を設定し、前記検出された蓄電手段の温度が前記所定温度以上のときには前記第1の許容変化率よりも小さな第2の許容変化率を設定する手段であるものとすることもできる。 In such a driving device of the present invention, the power storage unit includes a temperature detection unit that detects a temperature of the power storage unit as a state of the power storage unit, and the control unit sets the allowable change rate based on the detected temperature of the power storage unit. It can also be a means to do. By so doing, it is possible to suppress an increase in the temperature of the power storage means. In this case, the control means sets a first allowable change rate when the detected temperature of the power storage means is lower than a predetermined temperature, and sets the first allowable change rate when the detected temperature of the power storage means is equal to or higher than the predetermined temperature. It can also be a means for setting a second allowable change rate smaller than the allowable change rate.
また、本発明の駆動装置において、前記蓄電手段の状態に基づいて前記蓄電手段の入力制限を設定する入力制限設定手段を備え、前記制御手段は、前記設定された蓄電手段の入力制限に基づいて前記許容変化率を設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、入力制限を超える電力が蓄電手段に入力されるのを抑制することができる。この場合、前記制御手段は、前記設定された蓄電手段の入力制限として前記蓄電手段に入力できる電力の大きさが所定電力以上のときには第1の許容変化率を設定し、前記設定された蓄電手段の入力制限として前記蓄電手段に入力できる電力の大きさが前記所定電力未満のときには前記第1の許容変化率よりも小さな第2の許容変化率を設定する手段であるものとすることもできる。 The drive device according to the present invention further includes an input restriction setting unit that sets an input limit of the power storage unit based on a state of the power storage unit, and the control unit is configured based on the set input limit of the power storage unit. It may be a means for setting the allowable change rate. In this way, it is possible to suppress power exceeding the input limit from being input to the power storage means. In this case, the control means sets a first allowable change rate when the magnitude of power that can be input to the power storage means is greater than or equal to a predetermined power as an input restriction of the set power storage means, and the set power storage means As the input restriction, the second allowable change rate smaller than the first allowable change rate may be set when the magnitude of power that can be input to the power storage unit is less than the predetermined power.
さらに、本発明の駆動装置において、前記蓄電手段と電力のやりとりが可能で、駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記蓄電手段の状態に基づいて前記蓄電手段の入出力制限を設定する入出力制限設定手段と、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、前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関の運転ポイントを設定する運転ポイント設定手段とを備え、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に接続され、電力の入出力により前記駆動軸への駆動力の入出力を伴って前記内燃機関の出力軸に動力を入出力可能な手段であり、前記制御手段は、前記設定された運転ポイントに基づいて前記許容変化率の範囲内で前記内燃機関が運転されると共に前記設定された入出力制限の範囲内で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駆動制御する手段であるものとすることもできる。蓄電手段の状態を良好な状態に保つことにより、蓄電手段の入出力制限によって要求駆動力が制限を受けるのを抑制できるから、装置の動力性能を十分に発揮することができる。この場合、前記入出力制限設定手段は、少なくとも前記蓄電手段の温度に基づいて前記入出力制限を設定する手段であるものとすることもできる。 Further, in the drive device of the present invention, an electric motor capable of exchanging electric power with the power storage means and capable of inputting / outputting power to / from the drive shaft, and an input / output limit of the power storage means are set based on a state of the power storage means. Input / output restriction setting means, required drive force setting means for setting the required drive force required for the drive shaft, and operation point setting means for setting the operation point of the internal combustion engine based on the set required drive force The power drive input / output means is connected to the output shaft of the internal combustion engine and the drive shaft, and the output of the internal combustion engine is accompanied by the input / output of the drive force to the drive shaft by the input / output of power. A means capable of inputting / outputting power to / from a shaft, and the control means operates the internal combustion engine within a range of the allowable change rate based on the set operating point and controls the set input / output restriction. The set required driving force can also be assumed to be a means for driving and controlling said internal combustion engine and the electric power-mechanical power input output mechanism and the motor so as to be output to said drive shaft in 囲内. By keeping the state of the power storage means in a good state, it is possible to suppress the required driving force from being restricted due to the input / output restriction of the power storage means, so that the power performance of the apparatus can be sufficiently exerted. In this case, the input / output restriction setting means may be means for setting the input / output restriction based at least on the temperature of the power storage means.
本発明の駆動装置において、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第3の軸の3軸に接続され、該3軸のうちのいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の1軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、前記駆動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、該第1の回転子と該第2の回転子との電磁的な作用により該第1の回転子と該第2の回転子とを相対的に回転させる対回転子電動機であるものとすることもできる。 In the driving apparatus according to the present invention, the power drive input / output means is connected to three axes of the output shaft, the drive shaft, and the third shaft of the internal combustion engine, and is input / output to any two of the three shafts. It is also possible to provide a means comprising a three-axis power input / output means for inputting / outputting power to the remaining one shaft based on the power to be generated, and a generator capable of inputting / outputting power to / from the drive shaft. The electric power drive input / output means includes 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 It may be a counter-rotor motor that relatively rotates the first rotor and the second rotor by electromagnetic action with the second rotor.
本発明の自動車は、
上述した各態様のいずれかの本発明の駆動装置、即ち、基本的には、内燃機関と、電力の入出力を伴って前記内燃機関の出力軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、前記電力動力入出力手段と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、前記内燃機関の回転数を下降させる際、前記蓄電手段の状態に基づいて前記内燃機関の回転数の変化が許容される許容変化率を設定し、該設定した許容変化率の範囲内で前記内燃機関の回転数が下降するよう前記電力動力入出力手段を制御する制御手段と、を備える駆動装置を搭載することを要旨とする。
The automobile of the present invention
The driving device of the present invention according to any one of the above-described aspects, that is, basically, an internal combustion engine and electric power power input / output means capable of inputting / outputting power to / from the output shaft of the internal combustion engine together with electric power input / output And when the rotational speed of the internal combustion engine is lowered, a change in the rotational speed of the internal combustion engine is allowed based on the state of the electrical storage means. The present invention includes a drive device that includes a control unit that sets an allowable change rate and controls the electric power drive input / output unit so that the rotational speed of the internal combustion engine falls within a range of the set allowable change rate. And
この本発明の自動車によれば、上述した各態様のいずれかの本発明の駆動装置を搭載するから、本発明の駆動装置が奏する効果と同様の効果、例えば、蓄電手段の状態を良好な状態に保つことができる効果や蓄電装置を良好な状態に維持して装置の動力性能を十分に発揮することができる効果などを奏することができる。 According to the automobile of the present invention, since the drive device of the present invention according to any one of the above-described aspects is mounted, the same effect as the effect of the drive device of the present invention, for example, the state of the power storage means is in a good state The effect that can be maintained at the same level, the effect that the power storage device can be maintained in a good state, and the power performance of the device can be sufficiently exhibited.
本発明の駆動装置の制御方法は、
内燃機関と、電力の入出力を伴って前記内燃機関の出力軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、前記電力動力入出力手段と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備える駆動装置の制御方法であって、
前記内燃機関の回転数を下降させる際、前記蓄電手段の状態に基づいて前記内燃機関の回転数の変化が許容される許容変化率を設定し、該設定した許容変化率の範囲内で前記内燃機関の回転数が下降するよう前記電力動力入出力手段を制御することを特徴とする。
The method for controlling the drive device of the present invention includes:
An internal combustion engine, power power input / output means capable of inputting / outputting power to / from the output shaft of the internal combustion engine with power input / output, and power storage means capable of exchanging power with the power power input / output means. A method for controlling a drive device, comprising:
When lowering the rotational speed of the internal combustion engine, an allowable change rate that allows a change in the rotational speed of the internal combustion engine is set based on the state of the power storage means, and the internal combustion engine is within the range of the set allowable change rate. The power power input / output means is controlled so that the engine speed decreases.
この本発明の駆動装置の制御方法によれば、内燃機関の回転数を下降させる際、電力動力入出力手段と電力のやりとりが可能な蓄電手段の状態に基づいて内燃機関の回転数の変化が許容される許容変化率を設定し、設定した許容変化率の範囲内で内燃機関の回転数が下降するよう電力動力入出力手段を制御する。したがって、電力動力入出力手段により内燃機関の回転数を下降させる際に電力動力入出力手段から蓄電手段の状態を悪化させるような過大な電力が蓄電手段に入力されるのを抑制することができ、蓄電手段の状態を良好な状態に保つことができる。 According to the control method for a drive device of the present invention, when the rotational speed of the internal combustion engine is lowered, the rotational speed of the internal combustion engine is changed based on the state of the power storage means capable of exchanging power with the power drive input / output means. An allowable change rate is set, and the electric power drive input / output means is controlled so that the rotational speed of the internal combustion engine falls within the set allowable change rate. Therefore, it is possible to suppress the excessive input of electric power that deteriorates the state of the power storage means from the power power input / output means when the rotational speed of the internal combustion engine is lowered by the power power input / output means. The state of the power storage means can be kept in a good state.
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駆動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、車両の駆動系全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット70とを備える。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of 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
モータMG1およびモータMG2は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ41,42を介してバッテリ50と電力のやりとりを行なう。インバータ41,42とバッテリ50とを接続する電力ライン54は、各インバータ41,42が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータMG1,MG2のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ50は、モータMG1,MG2のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータMG1,MG2により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ50は充放電されない。モータMG1,MG2は、いずれもモータ用電子制御ユニット(以下、モータECUという)40により駆動制御されている。モータECU40には、モータMG1,MG2を駆動制御するために必要な信号、例えばモータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ43,44からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータMG1,MG2に印加される相電流などが入力されており、モータECU40からは、インバータ41,42へのスイッチング制御信号が出力されている。モータECU40は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によってモータMG1,MG2を駆動制御すると共に必要に応じてモータMG1,MG2の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。
The motor MG1 and the motor MG2 are both configured as well-known synchronous generator motors that can be driven as generators and can be driven as motors, and exchange power with the
バッテリ50は、バッテリ用電子制御ユニット(以下、バッテリECUという)52によって管理されている。バッテリECU52には、バッテリ50を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ50の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧,バッテリ50の出力端子に接続された電力ライン54に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流,バッテリ50に取り付けられた温度センサ51からの電池温度Tbなどが入力されており、必要に応じてバッテリ50の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。なお、バッテリECU52では、バッテリ50を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量(SOC)も演算している。
The
ハイブリッド用電子制御ユニット70は、CPU72を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU72の他に処理プログラムを記憶するROM74と、データを一時的に記憶するRAM76と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット70には、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号,シフトレバー81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP,アクセルペダル83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Acc,ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBP,車速センサ88からの車速Vなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット70は、前述したように、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と通信ポートを介して接続されており、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
The hybrid
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20は、運転者によるアクセルペダル83の踏み込み量に対応するアクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるように、エンジン22とモータMG1とモータMG2とが運転制御される。エンジン22とモータMG1とモータMG2の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にエンジン22から出力される動力のすべてが動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによってトルク変換されてリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ50の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にバッテリ50の充放電を伴ってエンジン22から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御する充放電運転モード、エンジン22の運転を停止してモータMG2からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸32aに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。
The
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20の動作、特に、運転者により踏み込まれていたアクセルペダル83が戻されるなどしてモータMG1によりエンジン22の回転数を引き下げ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
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,電池温度Tb,バッテリ50の入出力制限Win,Wout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、電池温度Tbは、温度センサ51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51により検出されたバッテリ50の電池温度Tbとバッテリ50の残容量(SOC)とに基づいて設定されたものをバッテリECU52から通信により入力するものとした。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ることにより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
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
続いて、設定した要求パワーPe*に基づいてエンジン22の仮目標回転数Netmpと仮目標トルクTetmp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と要求パワーPe*とに基づいて行なわれる。エンジン22の動作ラインの一例と仮目標回転数Netmpと仮目標トルクTetmpとを設定する様子を図6に示す。図示するように、仮目標回転数Netmpと仮目標トルクTetmpは、動作ラインと要求パワーPe*(Netmp×Tetmp)が一定の曲線との交点により求めることができる。
Subsequently, the temporary target rotational speed Nettmp and the temporary target torque Tentmp of the
こうしてエンジン22の仮目標回転数Netmpと仮目標トルクTetmpとを設定すると、設定した仮目標回転数Netmpと前回このルーチンで設定した目標回転数Ne*とを比較し(ステップS130)、仮目標回転数Netmpが目標回転数Ne*以上と判定されたときにはエンジン22の回転数Neを維持するか上昇するかのいずれかが要求されていると判断し、エンジン22の回転数が無理なく上昇するよう仮目標回転数Netmpにレート処理を施したものを目標回転数Ne*に設定すると共に要求パワーPe*を設定した目標回転数Ne*で割ったものを目標トルクTe*に設定する(ステップS140)。
When the temporary target rotational speed Nettmp and the temporary target torque Tempmp of the
次に、設定した目標回転数Ne*とリングギヤ軸32aの回転数Nr(Nm2/Gr)と動力分配統合機構30のギヤ比ρとを用いて次式(1)によりモータMG1の目標回転数Nm1*を計算すると共に計算した目標回転数Nm1*と現在の回転数Nm1とに基づいて式(2)によりモータMG1のトルク指令Tm1*を計算する(ステップS190)。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7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、モータMG1から出力されたトルクTm1がリングギヤ軸32aに作用するトルクと、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, using the set target rotational speed Ne *, the rotational speed Nr (Nm2 / Gr) of the ring gear shaft 32a, and the gear ratio ρ of the power distribution and
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) (1)
Tm1*=前回Tm1*+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2)
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S200)、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S210)、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S220)。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。
Nm1 * = Ne * ・ (1 + ρ) / ρ-Nm2 / (Gr ・ ρ) (1)
Tm1 * = previous Tm1 * + k1 (Nm1 * -Nm1) + k2∫ (Nm1 * -Nm1) dt (2)
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
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S230)、駆動制御ルーチンを終了する。目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを受信したエンジンECU24は、エンジン22が目標回転数Ne*と目標トルクTe*とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン22における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なう。また、トルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータECU40は、トルク指令Tm1*でモータMG1が駆動されると共にトルク指令Tm2*でモータMG2が駆動されるようインバータ41,42のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
Tmin = (Win-Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (3)
Tmax = (Wout-Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (4)
Tm2tmp = (Tr * + Tm1 * / ρ) / Gr (5)
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
ステップS130で仮目標回転数Netmpが前回このルーチンで設定した目標回転数Ne*未満と判定されると、エンジン22の回転数の下降が要求されていると判断し、入力した電池温度Tbと閾値Trefとを比較し(ステップS150)、電池温度Tbが閾値Tref未満と判定されたときには通常時の値N1をレート処理における下降レートNdnに設定し(ステップS160)、設定した下降レートNdnを用いたレート処理、即ち、仮目標回転数Netmpと前回このルーチンで設定した目標回転数Ne*から下降レートNdnを減じたものとのうち大きい方をエンジン22の目標回転数Ne*に設定すると共に要求パワーPe*を設定した目標回転数Ne*で割ったものを目標トルクTe*に設定し(ステップS180)、設定した目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを用いてステップS190以降の処理を行なって本ルーチンを終了する。一方、入力した電池温度Tbが閾値Tref以上と判定されたときには通常時の値N1よりも小さな値N2をレート処理における下降レートNdnに設定し(ステップS170)、設定した下降レートNdnを用いてステップS180のレート処理によりエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定すると共に設定した目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを用いてステップS190以降の処理を行なって本ルーチンを終了する。ここで、閾値Trefは、バッテリ50が適正に充放電することができる上限温度よりも若干小さい値として設定されるものであり、バッテリ50の特性などにより定められている。このように、電池温度Tbが閾値Tref以上のときには、通常時の値N1よりも小さな値N2を下降レートNdnに設定して目標回転数Ne*を設定する際のレート処理に用いることにより、仮目標回転数Netmpの変化に対して目標回転数Ne*の変化を緩やかなものとし、エンジン22の回転数Neを押さえ込む方向にモータMG1から出力する負のトルク(トルク指令Tm1*)を小さくしている。これにより、エンジン22の回転数Neを下降させる際にモータMG1により発電される電力を抑えることができるから、バッテリ50が比較的大きな電力により充電されるのを抑制できる。この結果、バッテリ50の充電により生じうるバッテリ50の温度上昇を抑制することができる。図3に示すように、電池温度Tbが大きくなると、バッテリ50の入出力制限Win,Woutの大きさは小さくなるから、要求トルクTr*は入出力制限Win,Woutによる制限を受けやすくなる。したがって、バッテリ50の温度上昇を抑制することにより、入出力制限Win,Woutによる制限を受けずに要求トルクTr*をリングギヤ軸32aに出力するものとして、動力性能を十分に発揮できるものとしている。また、エンジン22の目標回転数Ne*を緩やかに下降させることにより、目標回転数Ne*を下降させている途中でアクセルペダル83が踏み込まれるなどして要求パワーPe*が増加したときにはこれに迅速に対応することができるようになる。
If it is determined in step S130 that the temporary target rotational speed Netmp is less than the target rotational speed Ne * previously set in this routine, it is determined that a decrease in the rotational speed of the
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、エンジン22の回転数Neを下降させる際、電池温度Tbが閾値Tref以上のときには、通常時の値N1よりも小さな値N2を下降レートNdnに設定すると共に設定した下降レートNdnを用いてレート処理を施してエンジン22の目標回転数Ne*を設定し、設定した目標回転数Ne*でエンジン22が運転されるようトルク指令Tm1*を設定してモータMG1を制御するから、モータMG1によりエンジン22の回転数Neを下降させる際にモータMG1で発電される電力を抑えることができる。この結果、バッテリ50の充電により生じうるバッテリ50の温度上昇を抑制することができる。また、バッテリ50の温度上昇を抑制することにより要求トルクTr*が入出力制限Win,Woutの範囲内で制限されにくくすることができるから、車両の動力性能を十分に発揮することができる。
According to the
実施例のハイブリッド自動車20では、電池温度Tbが閾値Tref未満のときには通常時の値N1をレート処理における下降レートNdnに設定し電池温度Tbが閾値Tref以上のときには通常時の値N1よりも小さな値N2をレート処理における下降レートNdnに設定するものとしたが、電池温度Tbが大きいほど値が小さくなる傾向にマップなどを用いて下降レートNdnを設定するものとしてもよい。この場合の電池温度Tbと下降レートNdnとの関係の一例を図8に示す。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、電池温度Tbに基づいて下降レートNdnを設定するものとしたが、入力制限Winに基づいて下降レートNdnを設定するものとしてもよいし、残容量SOCに基づいて下降レートNdnを設定するものとしてもよい。前者の場合、例えば、入力制限Winの大きさ(絶対値)が所定値Wref以上のときには通常時の値N1を下降レートNdnに設定し、入力制限Winの大きさが所定値Wref未満のときには通常時の値N1よりも小さな値N2を下降レートNdnに設定することができる。勿論、入力制限Winの大きさが小さいほど値が小さくなる傾向にマップなどを用いて下降レートNdnを設定するものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、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
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
また、こうしたハイブリッド自動車に適用するものに限定されるものではなく、自動車以外の車両や船舶,航空機などの移動体に搭載される動力出力装置の形態や建設設備などの移動しない設備に組み込まれた駆動装置の形態としても構わない。さらに、こうした駆動装置の制御方法の形態としてもよい。 In addition, it is not limited to those applied to such hybrid vehicles, but is incorporated into non-moving equipment such as forms of power output devices mounted on moving bodies such as vehicles other than automobiles, ships, and aircraft, and construction equipment. The form of the driving device may be used. Furthermore, it is good also as a form of the control method of such a drive device.
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、駆動装置や車両の製造産業などに利用可能である。 The present invention can be used in the drive device and vehicle manufacturing industries.
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、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、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
Claims (11)
電力の入出力を伴って前記内燃機関の出力軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、
前記電力動力入出力手段と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
前記内燃機関の回転数を下降させる際、前記蓄電手段の状態に基づいて前記内燃機関の回転数の変化が許容される許容変化率を設定し、該設定した許容変化率の範囲内で前記内燃機関の回転数が下降するよう前記電力動力入出力手段を制御する制御手段と、
を備える駆動装置。 An internal combustion engine;
Electric power input / output means capable of inputting / outputting power to / from the output shaft of the internal combustion engine with electric power input / output;
Power storage means capable of exchanging power with the power drive input / output means;
When lowering the rotational speed of the internal combustion engine, an allowable change rate that allows a change in the rotational speed of the internal combustion engine is set based on the state of the power storage means, and the internal combustion engine is within the range of the set allowable change rate. Control means for controlling the electric power drive input / output means so that the rotational speed of the engine decreases;
A drive device comprising:
前記蓄電手段の状態として前記蓄電手段の温度を検出する温度検出手段を備え、
前記制御手段は、前記検出された蓄電手段の温度に基づいて前記許容変化率を設定する手段である
駆動装置。 The drive device according to claim 1,
Temperature detecting means for detecting the temperature of the power storage means as the state of the power storage means,
The control means is means for setting the allowable change rate based on the detected temperature of the power storage means.
前記蓄電手段の状態に基づいて前記蓄電手段の入力制限を設定する入力制限設定手段を備え、
前記制御手段は、前記設定された蓄電手段の入力制限に基づいて前記許容変化率を設定する手段である
駆動装置。 The drive device according to claim 1,
Input limit setting means for setting an input limit of the power storage means based on the state of the power storage means,
The control means is means for setting the allowable change rate based on the set input limit of the power storage means.
前記蓄電手段と電力のやりとりが可能で、駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記蓄電手段の状態に基づいて前記蓄電手段の入出力制限を設定する入出力制限設定手段と、
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、
前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関の運転ポイントを設定する運転ポイント設定手段と
を備え、
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に接続され、電力の入出力により前記駆動軸への駆動力の入出力を伴って前記内燃機関の出力軸に動力を入出力可能な手段であり、
前記制御手段は、前記設定された運転ポイントに基づいて前記許容変化率の範囲内で前記内燃機関が運転されると共に前記設定された入出力制限の範囲内で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駆動制御する手段である
駆動装置。 The drive device according to any one of claims 1 to 5,
An electric motor capable of exchanging electric power with the power storage means and capable of inputting and outputting power to the drive shaft;
Input / output restriction setting means for setting an input / output restriction of the power storage means based on the state of the power storage means;
Required driving force setting means for setting required driving force required for the drive shaft;
An operating point setting means for setting an operating point of the internal combustion engine based on the set required driving force,
The power power input / output means is connected to the output shaft of the internal combustion engine and the drive shaft, and power is input to and output from the output shaft of the internal combustion engine with input / output of drive force to the drive shaft. Means that can input and output,
The control means operates the internal combustion engine within a range of the allowable change rate based on the set operating point, and sets the required driving force within the set input / output limit range. A drive device, which is means for drivingly controlling the internal combustion engine, the power drive input / output means, and the electric motor so as to be output to a drive shaft.
前記内燃機関の回転数を下降させる際、前記蓄電手段の状態に基づいて前記内燃機関の回転数の変化が許容される許容変化率を設定し、該設定した許容変化率の範囲内で前記内燃機関の回転数が下降するよう前記電力動力入出力手段を制御することを特徴とする
駆動装置の制御方法。
An internal combustion engine, power power input / output means capable of inputting / outputting power to / from the output shaft of the internal combustion engine with power input / output, and power storage means capable of exchanging power with the power power input / output means. A method for controlling a drive device, comprising:
When lowering the rotational speed of the internal combustion engine, an allowable change rate that allows a change in the rotational speed of the internal combustion engine is set based on the state of the power storage means, and the internal combustion engine is within the range of the set allowable change rate. A control method for a driving device, characterized in that the power drive input / output means is controlled so that the rotational speed of the engine decreases.
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JP2006031305A JP2007210410A (en) | 2006-02-08 | 2006-02-08 | Driving gear, automobile mounted therewith, and control method for driving gear |
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JP2010111321A (en) * | 2008-11-07 | 2010-05-20 | Toyota Motor Corp | Hybrid vehicle and control method thereof |
CN106936909A (en) * | 2017-03-10 | 2017-07-07 | 北京工业大学 | A kind of method of Traffic information demonstration based on numerical nomenclature network with retrieving |
-
2006
- 2006-02-08 JP JP2006031305A patent/JP2007210410A/en active Pending
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