JP2007237821A - Power output device, vehicle mounted thereon, and control method for power output device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、動力出力装置およびこれを搭載する車両なら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, a vehicle equipped with the power output apparatus, and a method for controlling the power output apparatus.
従来、この種の動力出力措置としては、エンジンのクランクシャフトに接続されたプラネタリギヤに第1モータおよび駆動軸を接続すると共に駆動軸に第2モータを接続し、第1モータおよび第2モータのインバータにリレーを介してバッテリを接続し、ハイブリッド車両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、バッテリに異常が生じたときには、リレーをオフしてインバータからバッテリを遮断し、運転者の要求に基づく目標回転数でエンジンを運転すると共に第1モータにより発電した電力を第2モータにより消費することにより、発電量と電力消費量とをバランスさせてバッテリを遮断した状態で動力を駆動軸に出力することができる、としている。
ところで、こうした動力出力装置では、エアコン用コンプレッサなどの機器を駆動するインバータが第1モータおよび第2モータのインバータと電力母線を共通にして接続されていることがある。こうした装置では、リレーがオフされてインバータからバッテリが遮断されたときに、例えば第1モータや第2モータの応答遅れによる指令値と出力トルクとのズレや機器の電力消費などによって第1モータと第2モータとの電力バランスが崩れると、電力母線の電圧が低下し過ぎて第1モータや第2モータを駆動できなくなったり、電力母線の電圧が過電圧になったりする場合が生じる。 By the way, in such a power output apparatus, an inverter that drives equipment such as an air conditioner compressor may be connected to the inverters of the first motor and the second motor in common with the power bus. In such a device, when the relay is turned off and the battery is cut off from the inverter, for example, the first motor and the second motor are not connected to the first motor due to a difference between the command value and the output torque due to a response delay of the first motor or the second motor, If the power balance with the second motor is lost, the voltage of the power bus may be lowered too much to drive the first motor or the second motor, or the voltage of the power bus may be overvoltage.
本発明の動力出力装置およびこれを搭載する車両ならびに動力出力装置の制御方法は、電力母線を共通にする発電手段を駆動する第1駆動回路と電動機を駆動する第2駆動回路と機器とから蓄電装置が遮断されたときに電力母線の電圧が低下し過ぎるのを抑制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車両ならびに動力出力装置の制御方法は、電力母線を共通にする発電手段を駆動する第1駆動回路と電動機を駆動する第2駆動回路と機器とから蓄電装置が遮断されたときに電力母線の電圧が過電圧となるのを抑制することを目的の一つとする。 The power output apparatus of the present invention, a vehicle equipped with the power output apparatus, and a control method for the power output apparatus are provided by storing power from a first drive circuit that drives a power generation means that shares a power bus, a second drive circuit that drives an electric motor, and a device. One of the purposes is to suppress the voltage of the power bus from being excessively lowered when the device is shut off. Further, the power output apparatus of the present invention, the vehicle equipped with the power output apparatus, and the control method of the power output apparatus include a first drive circuit for driving a power generation means having a common power bus, a second drive circuit for driving an electric motor, and a device. One of the objects is to suppress the voltage of the power bus from becoming an overvoltage when the power storage device is cut off from the power source.
本発明の動力出力装置およびこれを搭載する車両なら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。 The power output apparatus of the present invention, a vehicle equipped with the power output apparatus, and a method for controlling the power output apparatus employ the following means in order to achieve at least a part of the above object.
本発明の第1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、
燃料の供給を受けて発電可能な発電手段と、
前記発電手段を駆動する第1駆動回路と、
前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記第1駆動回路と電力母線を共通にして前記電動機を駆動する第2駆動回路と、
前記第1駆動回路と電力母線を共通にして電力を用いて作動する機器と、
充放電可能な蓄電手段と、
前記第1駆動回路と前記第2駆動回路と前記機器との電力母線に前記蓄電手段を遮断可能に接続する遮断接続手段と、
前記電力母線の電圧である母線電圧を検出する母線電圧検出手段と、
前記遮断接続手段により前記第1駆動回路と前記第2駆動回路と前記機器とから前記蓄電手段が遮断された遮断時には前記検出される母線電圧が目標電圧に近づくと共に運転者の要求に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記発電手段と前記電動機とを制御すると共に作動要求に基づいて前記機器が作動するよう該機器を制御する遮断時制御を実行し、該遮断時制御を実行している最中に前記検出された母線電圧が前記目標電圧未満の下限電圧より低くなったときには前記機器の駆動が制限されるよう該機器を制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
The first power output device of the present invention comprises:
A power output device that outputs power to a drive shaft,
Power generation means capable of generating electricity by receiving fuel supply;
A first drive circuit for driving the power generation means;
An electric motor capable of inputting and outputting power to the drive shaft;
A second drive circuit for driving the electric motor in common with the first drive circuit and a power bus;
A device that operates using electric power in common with the first drive circuit and a power bus;
Charge / discharge power storage means;
A cutoff connection means for connecting the power storage means to a power bus of the first drive circuit, the second drive circuit, and the device in such a manner that the storage means can be cut off;
A bus voltage detecting means for detecting a bus voltage which is a voltage of the power bus;
When the power storage means is shut off from the first drive circuit, the second drive circuit, and the device by the shut-off connection means, the detected bus voltage approaches the target voltage and power based on the driver's request is generated. Controlling the power generation means and the electric motor to be output to the drive shaft, and executing a shut-off control for controlling the device to operate based on an operation request, and executing the shut-off control. Control means for controlling the device so that driving of the device is restricted when the detected bus voltage is lower than a lower limit voltage lower than the target voltage during
It is a summary to provide.
この本発明の第1の動力出力装置では、発電手段を駆動する第1駆動回路と電動機を駆動する第2駆動回路と機器との電力母線に蓄電手段を遮断可能に接続する遮断接続手段により第1駆動回路と第2駆動回路と機器とから蓄電手段が遮断された遮断時には電力母線の電圧である母線電圧が目標電圧に近づくと共に運転者の要求に基づく動力が駆動軸に出力されるよう発電手段と電動機とを制御すると共に作動要求に基づいて機器が作動するよう機器を制御する遮断時制御を実行し、遮断時制御を実行している最中に母線電圧が目標電圧未満の下限電圧より低くなったときには前記機器の駆動が制限されるよう該機器を制御する。したがって、遮断時制御を実行している最中に発電手段と電動機との電力バランスが崩れて母線電圧が下限電圧より低くなったときには、機器の駆動を制限しないものに比して機器の電力消費を抑制することができ、母線電圧が低下し過ぎるのを抑制することができる。発電機や電動機から出力可能な駆動力の大きさは母線電圧が低いほど小さくなるため、母線電圧が低下し過ぎるのを抑制することにより、発電機や電動機を適正に駆動することができる。ここで、「下限電圧」は、発電機や電動機から駆動力を出力可能な母線電圧の下限としての出力可能下限電圧よりも高い電圧が設定されるものとしてもよい。 In the first power output apparatus of the present invention, the first connecting circuit for driving the power generation means, the second driving circuit for driving the electric motor, and the disconnecting connecting means for connecting the power storage means to the power bus bar of the device in a manner that enables disconnection. When the power storage means is cut off from the first drive circuit, the second drive circuit, and the device, power generation is performed so that the bus voltage, which is the voltage of the power bus, approaches the target voltage and power based on the driver's request is output to the drive shaft. The control at the time of controlling the device and the motor and controlling the device so that the device operates based on the operation request is executed. During the control at the time of shutting down, the bus voltage is lower than the lower limit voltage below the target voltage. When it becomes low, the device is controlled so that the drive of the device is limited. Therefore, when the power balance between the power generation means and the motor is lost during the shut-off control and the bus voltage becomes lower than the lower limit voltage, the power consumption of the equipment is higher than that which does not restrict the driving of the equipment. Can be suppressed, and the bus voltage can be prevented from excessively decreasing. Since the magnitude of the driving force that can be output from the generator or motor becomes smaller as the bus voltage is lower, the generator or motor can be driven appropriately by suppressing the bus voltage from being excessively lowered. Here, the “lower limit voltage” may be set to a voltage higher than the lower limit voltage that can be output as the lower limit of the bus voltage that can output the driving force from the generator or the motor.
こうした本発明の第1の動力出力装置において、前記制御手段は、前記遮断時制御を実行している最中に前記検出された母線電圧が前記目標電圧より高い上限電圧より高くなったときには、前記機器の停止が制限されるよう該機器を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、母線電圧が過電圧となるのを抑制することができる。 In the first power output apparatus of the present invention, when the detected bus voltage becomes higher than the upper limit voltage higher than the target voltage during the execution of the shut-off control, the control means, It may be a means for controlling the device so that the stoppage of the device is restricted. In this way, it is possible to suppress the bus voltage from becoming an overvoltage.
本発明の第2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、
燃料の供給を受けて発電可能な発電手段と、
前記発電手段を駆動する第1駆動回路と、
前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記第1駆動回路と電力母線を共通にして前記電動機を駆動する第2駆動回路と、
前記第1駆動回路と電力母線を共通にして電力を用いて作動する機器と、
充放電可能な蓄電手段と、
前記第1駆動回路と前記第2駆動回路と前記機器との電力母線に前記蓄電手段を遮断可能に接続する遮断接続手段と、
前記電力母線の電圧である母線電圧を検出する母線電圧検出手段と、
前記遮断接続手段により前記第1駆動回路と前記第2駆動回路と前記機器とから前記蓄電手段が遮断された遮断時には前記検出される母線電圧が目標電圧に近づくと共に運転者の要求に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記発電手段と前記電動機とを制御すると共に作動要求に基づいて前記機器が作動するよう該機器を制御する遮断時制御を実行し、該遮断時制御を実行している最中に前記検出された母線電圧が前記目標電圧より高い上限電圧より高くなったときには前記機器の停止が制限されるよう該機器を制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
The second power output device of the present invention is:
A power output device that outputs power to a drive shaft,
Power generation means capable of generating electricity by receiving fuel supply;
A first drive circuit for driving the power generation means;
An electric motor capable of inputting and outputting power to the drive shaft;
A second drive circuit for driving the electric motor in common with the first drive circuit and a power bus;
A device that operates using electric power in common with the first drive circuit and a power bus;
Charge / discharge power storage means;
A cutoff connection means for connecting the power storage means to a power bus of the first drive circuit, the second drive circuit, and the device in such a manner that the storage means can be cut off;
A bus voltage detecting means for detecting a bus voltage which is a voltage of the power bus;
When the power storage means is shut off from the first drive circuit, the second drive circuit, and the device by the shut-off connection means, the detected bus voltage approaches the target voltage and power based on the driver's request is generated. Controlling the power generation means and the electric motor to be output to the drive shaft, and executing a shut-off control for controlling the device to operate based on an operation request, and executing the shut-off control. Control means for controlling the device so that the stop of the device is restricted when the detected bus voltage is higher than the upper limit voltage higher than the target voltage during
It is a summary to provide.
この本発明の第2の動力出力装置では、発電手段を駆動する第1駆動回路と電動機を駆動する第2駆動回路と機器との電力母線に蓄電手段を遮断可能に接続する遮断接続手段により第1駆動回路と第2駆動回路と機器とから蓄電手段が遮断された遮断時には電力母線の電圧である母線電圧が目標電圧に近づくと共に運転者の要求に基づく動力が駆動軸に出力されるよう発電手段と電動機とを制御すると共に作動要求に基づいて機器が作動するよう機器を制御する遮断時制御を実行し、遮断時制御を実行している最中に母線電圧が目標電圧より高い上限電圧より高くなったときには機器の停止が制限されるよう機器を制御する。したがって、遮断時制御を実行している最中に発電手段と電動機との電力バランスが崩れて母線電圧が上限電圧より高くなったときには、機器の停止を制限しないものに比して機器により電力を消費させることができ、母線電圧が過電圧となるのを抑制することができる。 In the second power output device of the present invention, the first drive circuit for driving the power generation means, the second drive circuit for driving the electric motor, and the disconnection connection means for connecting the power storage means to the power bus line of the device in such a manner that the storage means can be disconnected. When the power storage means is cut off from the first drive circuit, the second drive circuit, and the device, power generation is performed so that the bus voltage, which is the voltage of the power bus, approaches the target voltage and power based on the driver's request is output to the drive shaft. The control at the time of controlling the device and the motor and controlling the device so that the device operates based on the operation request is executed. During the control at the time of shutting down, the bus voltage is higher than the upper limit voltage higher than the target voltage. When it becomes higher, the device is controlled so that the stoppage of the device is restricted. Therefore, when the power balance between the power generation means and the motor breaks down during the shut-off control and the bus voltage becomes higher than the upper limit voltage, the power is supplied by the equipment compared to the one that does not limit the stoppage of the equipment. It can be consumed, and the bus voltage can be suppressed from becoming an overvoltage.
遮断時制御を実行している最中に母線電圧が上限電圧より高くなったときに機器の停止を制限する態様の本発明の第1または第2の動力出力装置において、前記電力母線間に取り付けられた所定耐圧のコンデンサを備え、前記制御手段は、前記所定耐圧未満の電圧を前記上限電圧として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、コンデンサが破損するのを抑制することができる。 In the first or second power output device of the present invention in which the stoppage of the device is restricted when the bus voltage becomes higher than the upper limit voltage during execution of the shut-off control, it is attached between the power buses. The control means may be means for controlling a voltage lower than the predetermined withstand voltage as the upper limit voltage. In this way, it is possible to suppress the breakage of the capacitor.
本発明の第1または第2の動力出力装置において、前記発電手段は、内燃機関と、該内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され電力と動力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する電力動力入出力手段とを備える手段であり、前記第1駆動回路は、前記電力動力入出力手段を駆動する回路であるものとすることもできる。この場合、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軸との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軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、前記第3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。 In the first or second power output apparatus of the present invention, the power generation means is connected to the internal combustion engine, an output shaft of the internal combustion engine, and the drive shaft, from the internal combustion engine with input and output of electric power and power. Power motive power input / output means for outputting at least part of the power to the drive shaft, and the first drive circuit may be a circuit for driving the power motive power input / output means. . In this case, the electric power drive input / output means is connected to the three shafts of the output shaft, the drive shaft and the third shaft of the internal combustion engine, and is based on the power input / output to / from any two of the three shafts. It is also possible to provide means that includes three-axis power input / output means for inputting / outputting power to / from the remaining shaft and a generator capable of inputting / outputting power to / from the third shaft.
また、本発明の第1または第2の動力出力装置において、前記機器は、乗員室内の空調を行なう空調機器であるものとすることもできる。この場合、母線電圧に応じて空調機器を制御することにより、母線電圧が低下し過ぎたり過電圧となったりするのを抑制することができる。 In the first or second power output apparatus of the present invention, the device may be an air conditioning device that performs air conditioning in the passenger compartment. In this case, by controlling the air conditioner according to the bus voltage, it is possible to suppress the bus voltage from being excessively lowered or overvoltage.
本発明の車両は、上述のいずれかの態様の本発明の第1または第2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、燃料の供給を受けて発電可能な発電手段と、前記発電手段を駆動する第1駆動回路と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記第1駆動回路と電力母線を共通にして前記電動機を駆動する第2駆動回路と、前記第1駆動回路と電力母線を共通にして電力を用いて作動する機器と、充放電可能な蓄電手段と、前記第1駆動回路と前記第2駆動回路と前記機器との電力母線に前記蓄電手段を遮断可能に接続する遮断接続手段と、前記電力母線の電圧である母線電圧を検出する母線電圧検出手段と、前記遮断接続手段により前記第1駆動回路と前記第2駆動回路と前記機器とから前記蓄電手段が遮断された遮断時には前記検出される母線電圧が目標電圧に近づくと共に運転者の要求に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記発電手段と前記電動機とを制御すると共に作動要求に基づいて前記機器が作動するよう該機器を制御する遮断時制御を実行し、該遮断時制御を実行している最中に前記検出された母線電圧が前記目標電圧未満の下限電圧より低くなったときには前記機器の駆動が制限されるよう該機器を制御する制御手段と、を備える動力出力装置や、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、燃料の供給を受けて発電可能な発電手段と、前記発電手段を駆動する第1駆動回路と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記第1駆動回路と電力母線を共通にして前記電動機を駆動する第2駆動回路と、前記第1駆動回路と電力母線を共通にして電力を用いて作動する機器と、充放電可能な蓄電手段と、前記第1駆動回路と前記第2駆動回路と前記機器との電力母線に前記蓄電手段を遮断可能に接続する遮断接続手段と、前記電力母線の電圧である母線電圧を検出する母線電圧検出手段と、前記遮断接続手段により前記第1駆動回路と前記第2駆動回路と前記機器とから前記蓄電手段が遮断された遮断時には前記検出される母線電圧が目標電圧に近づくと共に運転者の要求に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記発電手段と前記電動機とを制御すると共に作動要求に基づいて前記機器が作動するよう該機器を制御する遮断時制御を実行し、該遮断時制御を実行している最中に前記検出された母線電圧が前記目標電圧より高い上限電圧より高くなったときには前記機器の停止が制限されるよう該機器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 vehicle of the present invention is the first or second power output device of the present invention according to any one of the above-described aspects, that is, basically a power output device that outputs power to the drive shaft, and supplies fuel. Power generation means capable of generating electric power, a first drive circuit for driving the power generation means, an electric motor capable of inputting / outputting power to / from the drive shaft, and the electric motor with the first drive circuit and a power bus in common. A second driving circuit for driving, a device that operates using electric power in common with the first driving circuit and the power bus, chargeable / dischargeable power storage means, the first driving circuit, the second driving circuit, and the A disconnecting connection means for connecting the power storage means to a power bus with the device so as to be able to be disconnected; a bus voltage detecting means for detecting a bus voltage which is a voltage of the power bus; and From the second drive circuit and the device, the storage When the means is shut off, the power generating means and the electric motor are controlled so that the detected bus voltage approaches the target voltage and power based on the driver's request is output to the drive shaft, and based on the operation request. Control when the device is operated so that the device is operated, and when the detected bus voltage is lower than the lower limit voltage lower than the target voltage during the control when the device is shut down. A power output device comprising a control means for controlling the device so that driving of the device is restricted, or a power output device for outputting power to the drive shaft, wherein the power generation means is capable of generating electric power upon supply of fuel. A first drive circuit that drives the power generation means, an electric motor that can input and output power to the drive shaft, a second drive circuit that drives the electric motor in common with the first drive circuit and a power bus, The device that operates using electric power in common with the first drive circuit and the power bus, the storage means that can be charged and discharged, and the power storage in the power bus of the first drive circuit, the second drive circuit, and the device A disconnection connection means for connecting the means so as to be disconnected; a bus voltage detection means for detecting a bus voltage which is a voltage of the power bus; and the first drive circuit, the second drive circuit, and the device by the disconnection connection means, When the power storage means is turned off, the power generation means and the electric motor are controlled and operated so that the detected bus voltage approaches the target voltage and power based on the driver's request is output to the drive shaft. A control at the time of shutting down is performed to control the device so that the device is operated based on a request, and the bus voltage detected during the control at the time of shutting down is higher than an upper limit voltage higher than the target voltage. The gist of the invention is that a power output device including a control means for controlling the device so as to restrict the stop of the device when it becomes high is mounted, and an axle is connected to the drive shaft.
この本発明の車両では、上述のいずれかの態様の本発明の第1または第2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、母線電圧が低下し過ぎるのを抑制することができる効果や母線電圧が過電圧となるのを抑制することができる効果などと同様の効果を奏することができる。 In this vehicle of the present invention, since the first or second power output device of the present invention according to any one of the above-described aspects is mounted, the effect exerted by the power output device of the present invention, for example, the bus voltage is excessively lowered. It is possible to achieve the same effects as the effect that can suppress the occurrence of an overvoltage or the effect that the bus voltage can be suppressed from becoming an overvoltage.
こうした本発明の車両では、前記機器は、前記駆動軸が連結された車軸または該車軸とは異なる車軸に動力を入出力可能な第2電動機と、該第2電動機を駆動する第3駆動回路とを備えるものであるものとすることもできる。この場合、母線電圧に応じて第2電動機を制御することにより、母線電圧が低下し過ぎたり過電圧となったりするのを抑制することができる。 In such a vehicle of the present invention, the device includes a second electric motor capable of inputting / outputting power to / from an axle connected to the drive shaft or an axle different from the axle, and a third drive circuit for driving the second motor. It can also be a thing provided with. In this case, by controlling the second electric motor in accordance with the bus voltage, it is possible to suppress the bus voltage from being excessively lowered or overvoltage.
本発明の第1の動力出力装置の制御方法は、
燃料の供給を受けて発電可能な発電手段と、前記発電手段を駆動する第1駆動回路と、駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記第1駆動回路と電力母線を共通にして前記電動機を駆動する第2駆動回路と、前記第1駆動回路と電力母線を共通にして電力を用いて作動する機器と、充放電可能な蓄電手段と、前記第1駆動回路と前記第2駆動回路と前記機器との電力母線に前記蓄電手段を遮断可能に接続する遮断接続手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
前記遮断接続手段により前記第1駆動回路と前記第2駆動回路と前記機器とから前記蓄電手段が遮断された遮断時には前記電力母線の電圧である母線電圧が目標電圧に近づくと共に運転者の要求に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記発電手段と前記電動機とを制御すると共に作動要求に基づいて前記機器が作動するよう該機器を制御する遮断時制御を実行し、該遮断時制御を実行している最中に前記母線電圧が前記目標電圧未満の下限電圧より低くなったときには前記機器の駆動が制限されるよう該機器を制御する
ことを要旨とする。
The control method of the first power output device of the present invention is:
A power generation means capable of generating power upon receipt of fuel, a first drive circuit for driving the power generation means, an electric motor capable of inputting / outputting power to / from a drive shaft, and the first drive circuit and the power bus in common A second drive circuit for driving an electric motor; a device that operates using electric power in common with the first drive circuit; and a power storage means that can be charged and discharged; the first drive circuit and the second drive circuit; And a connection means for connecting the power storage means to the power bus of the device so as to be able to be cut off, and a control method of a power output device comprising:
When the power storage means is cut off from the first drive circuit, the second drive circuit, and the device by the cut-off connection means, the bus voltage that is the voltage of the power bus approaches the target voltage and meets the driver's request. Controlling the power generation means and the electric motor so that the motive power based on the power is output to the drive shaft, and executing the shut-off control for controlling the equipment so that the equipment is operated based on the operation request. The gist is to control the device so that the driving of the device is limited when the bus voltage becomes lower than the lower limit voltage lower than the target voltage during the execution.
この本発明の第1の動力出力装置の制御方法によれば、発電手段を駆動する第1駆動回路と電動機を駆動する第2駆動回路と機器との電力母線に蓄電手段を遮断可能に接続する遮断接続手段により第1駆動回路と第2駆動回路と機器とから蓄電手段が遮断された遮断時には電力母線の電圧である母線電圧が目標電圧に近づくと共に運転者の要求に基づく動力が駆動軸に出力されるよう発電手段と電動機とを制御すると共に作動要求に基づいて機器が作動するよう機器を制御する遮断時制御を実行し、遮断時制御を実行している最中に母線電圧が目標電圧未満の下限電圧より低くなったときには前記機器の駆動が制限されるよう該機器を制御する。したがって、遮断時制御を実行している最中に発電手段と電動機との電力バランスが崩れて母線電圧が下限電圧より低くなったときには、機器の駆動を制限しないものに比して機器の電力消費を抑制することができ、母線電圧が低下し過ぎるのを抑制することができる。発電機や電動機から出力可能な駆動力の大きさは母線電圧が低いほど小さくなるため、母線電圧が低下し過ぎるのを抑制することにより、発電機や電動機を適正に駆動することができる。 According to the control method of the first power output device of the present invention, the power storage means is connected to the power bus of the first drive circuit for driving the power generation means, the second drive circuit for driving the electric motor, and the device so as to be cut off. When the power storage means is cut off from the first drive circuit, the second drive circuit, and the device by the cut-off connection means, the bus voltage, which is the voltage of the power bus, approaches the target voltage and power based on the driver's request is applied to the drive shaft. The power generation means and the motor are controlled so that they are output, and the control at the time of shutting down is performed to control the equipment based on the operation request, and the bus voltage is set to the target voltage during the control at the time of shutting down. When the voltage becomes lower than the lower limit voltage, the device is controlled so that the driving of the device is limited. Therefore, when the power balance between the power generation means and the motor is lost during the shut-off control and the bus voltage becomes lower than the lower limit voltage, the power consumption of the equipment is higher than that which does not restrict the driving of the equipment. Can be suppressed, and the bus voltage can be prevented from excessively decreasing. Since the magnitude of the driving force that can be output from the generator or motor becomes smaller as the bus voltage is lower, the generator or motor can be driven appropriately by suppressing the bus voltage from being excessively lowered.
本発明の第2の動力出力装置の制御方法は、
燃料の供給を受けて発電可能な発電手段と、前記発電手段を駆動する第1駆動回路と、駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記第1駆動回路と電力母線を共通にして前記電動機を駆動する第2駆動回路と、前記第1駆動回路と電力母線を共通にして電力を用いて作動する機器と、充放電可能な蓄電手段と、前記第1駆動回路と前記第2駆動回路と前記機器との電力母線に前記蓄電手段を遮断可能に接続する遮断接続手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
前記遮断接続手段により前記第1駆動回路と前記第2駆動回路と前記機器とから前記蓄電手段が遮断された遮断時には前記電力母線の電圧である母線電圧が目標電圧に近づくと共に運転者の要求に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記発電手段と前記電動機とを制御すると共に作動要求に基づいて前記機器が作動するよう該機器を制御する遮断時制御を実行し、該遮断時制御を実行している最中に前記母線電圧が前記目標電圧より高い上限電圧より高くなったときには前記機器の停止が制限されるよう該機器を制御する
ことを要旨とする。
The control method of the second power output device of the present invention is:
A power generation means capable of generating power upon receipt of fuel, a first drive circuit for driving the power generation means, an electric motor capable of inputting / outputting power to / from a drive shaft, and the first drive circuit and the power bus in common A second drive circuit for driving an electric motor; a device that operates using electric power in common with the first drive circuit; and a power storage means that can be charged and discharged; the first drive circuit and the second drive circuit; And a connection means for connecting the power storage means to the power bus of the device so as to be able to be cut off, and a control method of a power output device comprising:
When the power storage means is cut off from the first drive circuit, the second drive circuit, and the device by the cut-off connection means, the bus voltage that is the voltage of the power bus approaches the target voltage and meets the driver's request. Controlling the power generation means and the electric motor so that the motive power based on the power is output to the drive shaft, and executing the shut-off control for controlling the equipment so that the equipment is operated based on the operation request. The gist is to control the device so that the stop of the device is restricted when the bus voltage becomes higher than the upper limit voltage higher than the target voltage during execution.
この本発明の第2の動力出力装置の制御方法によれば、発電手段を駆動する第1駆動回路と電動機を駆動する第2駆動回路と機器との電力母線に蓄電手段を遮断可能に接続する遮断接続手段により第1駆動回路と第2駆動回路と機器とから蓄電手段が遮断された遮断時には電力母線の電圧である母線電圧が目標電圧に近づくと共に運転者の要求に基づく動力が駆動軸に出力されるよう発電手段と電動機とを制御すると共に作動要求に基づいて機器が作動するよう機器を制御する遮断時制御を実行し、遮断時制御を実行している最中に母線電圧が目標電圧より高い上限電圧より高くなったときには機器の停止が制限されるよう機器を制御する。したがって、遮断時制御を実行している最中に発電手段と電動機との電力バランスが崩れて母線電圧が上限電圧より高くなったときには、機器の停止を制限しないものに比して機器により電力を消費させることができ、母線電圧が過電圧となるのを抑制することができる。 According to the control method for the second power output apparatus of the present invention, the power storage means is connected to the power bus of the first drive circuit for driving the power generation means, the second drive circuit for driving the electric motor, and the device so as to be cut off. When the power storage means is cut off from the first drive circuit, the second drive circuit, and the device by the cut-off connection means, the bus voltage, which is the voltage of the power bus, approaches the target voltage and power based on the driver's request is applied to the drive shaft. The power generation means and the motor are controlled so that they are output, and the control at the time of shutting down is performed to control the equipment based on the operation request, and the bus voltage is set to the target voltage during the control at the time of shutting down. When the voltage exceeds a higher upper limit voltage, the device is controlled so that the stop of the device is restricted. Therefore, when the power balance between the power generation means and the motor breaks down during the shut-off control and the bus voltage becomes higher than the upper limit voltage, the power is supplied by the equipment compared to the one that does not limit the stoppage of the equipment. It can be consumed, and the bus voltage can be suppressed from becoming an overvoltage.
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に減速ギヤ35を介して接続されたモータMG2と、バッテリ50からの直流電流を交流電流に変換してモータMG1,MG2に供給可能なインバータ41,42と、インバータ41,42の電力ライン54とバッテリ50との間に介在するシステムメインリレー56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
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。電力ライン54には、平滑用のコンデンサ57が接続されている。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
電力ライン54には、乗員室内の空調を行なう空調機器におけるエアコン用コンプレッサ92がインバータ90を介して接続されており、バッテリ50からの電力をエアコン用コンプレッサ92に供給できるようになっている。
An
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、コンデンサ57の端子間に取り付けられた電圧センサ58からのコンデンサ電圧Vc,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からは、システムメインリレー56への駆動信号やエアコン用コンプレッサ92を駆動するインバータ90のスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。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 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
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に異常が生じるなどしてシステムメインリレー56をオフしてインバータ41,42,90の電力母線54からバッテリ50を遮断した状態で走行す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により実行されるバッテリ遮断時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 system
バッテリ遮断時制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット70のCPU72は、まず、アクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Accや車速センサ88からの車速V,エンジン22の回転数Ne,モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2,電圧センサ58からのコンデンサ電圧Vc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、エンジン22の回転数Neはクランクシャフト26に取り付けられた図示しないクランクポジションセンサからの信号に基づいて計算されたものをエンジンECU24から通信により入力するものとした。また、モータ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。
When the battery cut-off 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*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3に要求トルク設定用マップの一例を示す。
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、コンデンサ57の目標電圧Vc*を設定する(ステップS120)。目標電圧Vc*は、モータMG1,MG2から出力可能なトルクの領域がコンデンサ電圧Vcによって定まることから、実施例では、インバータ41,42,90の電力母線54からバッテリ50が遮断された状態で走行するために必要なモータMG1,MG2のトルクを領域を考慮して定めた電圧を設定するものとした。参考のために、コンデンサ電圧VcとモータMG1の回転数Nm1およびトルクTm1との関係の一例を図4に示し、コンデンサ電圧VcとモータMG2の回転数Nm2およびトルクTm2との関係の一例を図5に示し、モータMG1の回転数Nm1とモータMG1からトルクを出力可能なコンデンサ電圧Vcの下限としての出力可能下限電圧Vcminとの関係の一例を図6に示す。モータMG1から出力可能なトルクの領域およびモータMG2から出力可能なトルクの領域は、図4および図5に示すように、共にコンデンサ電圧Vcが低いほど小さくなる傾向に設定される。また、図6の例では、モータMG1の回転数Nm1が大きいほど出力可能下限電圧Vcminが大きくなる傾向に定めた。目標電圧Vc*は、出力可能下限電圧Vcminより高い電圧として且つコンデンサ57の耐圧未満の電圧として設定される。
Subsequently, the target voltage Vc * of the
そして、エンジン22の目標回転数Ne*を設定し(ステップS130)、設定した目標回転数Ne*と現在の回転数Neとに基づいて次式(1)によりエンジン22から出力すべき目標トルクTe*を設定する(ステップS140)。ここで、目標回転数Ne*は、インバータ41,42,90の電力母線54からバッテリ50を遮断した状態で走行する際にコンデンサ57に作用させるべき電圧などを考慮して例えば1800rpmや2000rpmなどに設定することができる。また、式(1)は、エンジン22を目標回転数Ne*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(1)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。
Then, the target rotational speed Ne * of the
Te*=k1(Ne*-Ne)+k2∫(Ne*-Ne)dt (1) Te * = k1 (Ne * -Ne) + k2∫ (Ne * -Ne) dt (1)
次に、コンデンサ電圧Vcと目標電圧Vc*とに基づいて次式(2)によりコンデンサ57に入出力すべき目標電力W*を設定すると共に(ステップS150)、式(3)および式(4)を用いてモータMG1,MG2から出力すべき仮モータトルクTm1tmp,Tm2tmpを設定する(ステップS160)。ここで、式(2)は、コンデンサ電圧Vcを目標電圧Vc*に一致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、「k3」は比例項のゲインを示し、「k4」は積分項のゲインを示す。また、式(3)は、モータMG1やモータMG2から駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力されるトルクの総和が要求トルクTr*となる関係であり、式(4)は、モータMG1やモータMG2によりコンデンサ57に入出力される電力の総和が目標電力W*となる関係である。モータMG1,MG2の仮モータトルクTm1tmp,Tm2tmpを設定する様子を図7に示す。仮モータトルクTm1tmp,Tm2tmpは、図示するように、式(3)の関係を満たすラインと式(4)の関係を満たすラインとの交点におけるトルク(図中、T1,T2)として求めることができる。インバータ41,42,90の電力母線54からバッテリ50を遮断した状態で走行する際の動力分配統合機構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8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。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。式(3)は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。
Next, based on the capacitor voltage Vc and the target voltage Vc *, the target power W * to be inputted to and outputted from the
W*=k3(Vc-Vc*)+k4∫(Vc-Vc*)dt (2)
−Tm1tmp/ρ+Tm2tmp・Gr=Tr* (3)
Tm1tmp・Nm1+Tm2tmp・Nm2=W* (4)
W * = k3 (Vc-Vc *) + k4∫ (Vc-Vc *) dt (2)
−Tm1tmp / ρ + Tm2tmp ・ Gr = Tr * (3)
Tm1tmp ・ Nm1 + Tm2tmp ・ Nm2 = W * (4)
そして、モータMG1の回転数Nm1とコンデンサ電圧Vcとに基づいてモータMG1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Tm1min,Tm1maxを前述の図4のマップを用いて設定すると共に(ステップS170)、モータMG2の回転数Nm2とコンデンサ電圧Vcとに基づいてモータMG2から出力してもよいトルクの上限としてのトルク制限Tm2maxを前述の図5のマップを用いて設定し(ステップS180)、仮モータトルクTm1tmpをトルク制限Tm1min,Tm1maxで制限してモータMG1のトルク指令Tm1*を設定すると共に(ステップS190)、仮モータトルクTm2tmpをトルク制限Tm2maxで制限してモータMG2のトルク指令Tm2*を設定する(ステップS200)。このように、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定することにより、モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2とコンデンサ電圧Vcとに基づくトルク制限の範囲内で要求トルクTr*に応じてモータMG1,MG2は各々駆動されることになる。 Then, based on the rotational speed Nm1 of the motor MG1 and the capacitor voltage Vc, torque limits Tm1min and Tm1max as upper and lower limits of the torque that may be output from the motor MG1 are set using the map of FIG. S170), a torque limit Tm2max as an upper limit of the torque that may be output from the motor MG2 based on the rotation speed Nm2 of the motor MG2 and the capacitor voltage Vc is set using the map shown in FIG. 5 (step S180). The temporary motor torque Tm1tmp is limited by the torque limits Tm1min and Tm1max to set the torque command Tm1 * of the motor MG1 (step S190), and the temporary motor torque Tm2tmp is limited by the torque limit Tm2max and the motor MG2 torque command Tm2 * is set. Set (step S20 ). Thus, by setting the torque commands Tm1 * and Tm2 * of the motors MG1 and MG2, the required torque Tr * is set within the torque limit range based on the rotational speeds Nm1 and Nm2 of the motors MG1 and MG2 and the capacitor voltage Vc. Accordingly, motors MG1 and MG2 are each driven.
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にそれぞれ送信する(ステップS210)。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。
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
次に、コンデンサ電圧Vcを閾値Vref1および閾値Vref2と比較し(ステップS220,S230)、コンデンサ電圧Vcが閾値Vref1以上で閾値Vref2以下のときには乗員室内の温度などに応じて空調機器におけるエアコン用コンプレッサ92が間欠駆動されるようインバータ90を制御し(ステップS240)、コンデンサ電圧Vcが閾値Vref1未満のときにはエアコン用コンプレッサ92が停止されるようインバータ90を制御し(ステップS250)、コンデンサ電圧Vcが閾値Vref2より高いときにはエアコン用コンプレッサ92が駆動されるようインバータ90を制御して(ステップS260)、バッテリ遮断時制御ルーチンを終了する。ここで、閾値Vref1は、前述の出力可能下限電圧Vcminより若干高い電圧として且つ目標電圧Vc*より低い電圧として設定され、モータMG1の定格や車両の仕様などにより設定される。また、閾値Vref2は、目標電圧Vc*より高い電圧として且つコンデンサ57の耐圧未満の電圧として設定される。いま、インバータ41,42,90の電力母線54からバッテリ50が遮断されたときを考えている。このときには、コンデンサ電圧Vcが目標電圧Vc*に近づくと共に要求トルクTr*に基づく動力が駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力されるようエンジン22と二つのモータMG1,MG2とを制御し、乗員室内の温度などに基づいて空調機器におけるエアコン用コンプレッサ92を間欠駆動している。この状態から運転者がアクセルペダル83を大きく踏み込んで要求トルクTr*が急変するときなどモータMG1,MG2の駆動状態を急変させるときには、モータMG1,MG2の応答遅れなどによってトルク指令と出力トルクとの間にズレが生じてモータMG1,MG2の電力バランスが崩れ、コンデンサ電圧Vcが閾値Vref1より低くなったり閾値Vref2より高くなったりすることがある。実施例では、コンデンサ電圧Vcが閾値Vref1より低くなったときには、エアコン用コンプレッサ92を停止するから、エアコン用コンプレッサ92を停止しないものに比してエアコン用コンプレッサ92による電力消費を抑制することができ、コンデンサ電圧Vc*が低下し過ぎるのを抑制することができる。この結果、バッテリ50が遮断されたときでもモータMG1,MG2を適正に駆動することができる。また、コンデンサ電圧Vcが閾値Vref2より高くなったときには、エアコン用コンプレッサ92を強制的に駆動する即ち停止しないから、エアコン用コンプレッサ92を停止するものに比してエアコン用コンプレッサ92によって電力を消費することができ、コンデンサ電圧Vcが過電圧となるのを抑制することができる。この結果、コンデンサ57の破損を抑制することができる。
Next, the capacitor voltage Vc is compared with the threshold value Vref1 and the threshold value Vref2 (steps S220 and S230). When the capacitor voltage Vc is equal to or higher than the threshold value Vref1 and equal to or lower than the threshold value Vref2, 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、インバータ41,42,90の電力母線54からバッテリ50が遮断された状態でコンデンサ電圧Vcが閾値Vref1より低くなったときには、エアコン用コンプレッサ92を停止するから、コンデンサ電圧Vcが低下し過ぎるのを抑制してモータMG1,MG2を適正に駆動することができる。また、インバータ41,42,90の電力母線54からバッテリ50が遮断された状態でコンデンサ電圧Vcが閾値Vref1より高い閾値Vref2より高くなったときには、エアコン用コンプレッサ92を強制的に駆動するから、コンデンサ電圧Vcが過電圧となるのを抑制することができ、コンデンサ57を保護することができる。もとより、インバータ41,42,90の電力母線54からバッテリ50が遮断されたときでも要求トルクTr*に基づく動力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。
According to the hybrid vehicle 20 of the embodiment described above, the
実施例のハイブリッド自動車20では、バッテリ50が遮断された状態で、コンデンサ電圧Vcが閾値Vref1以上で閾値Vref2以下のときには乗員室内の温度などに応じてエアコン用コンプレッサ92を間欠駆動し、コンデンサ電圧Vcが閾値Vref2より高くなったときにはエアコン用コンプレッサ92を強制的に駆動するものとしたが、エアコン用コンプレッサ92が駆動されているときにその消費電力を複数段階に設定可能なものであれば、コンデンサ電圧Vcが閾値Vref2より高くなったときには、コンデンサ電圧Vcが閾値Vref1以上で閾値Vref2以下のときに比して消費電力が大きくなるようエアコン用コンプレッサ92を駆動するものとしてもよい。こうすれば、コンデンサ電圧Vcが過電圧となるのをより抑制することができる。
In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, when 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 hybrid vehicle 20 of the embodiment, the power of the motor MG2 is shifted by 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 hybrid vehicle 20 of the embodiment, the power of the
実施例のハイブリッド自動車20では、バッテリ50が遮断された状態でコンデンサ電圧Vcが閾値Vref2より高くなったときには、エアコン用コンプレッサ92を駆動して電力を消費させるものとしたが、エアコン用コンプレッサ92に限られず、他の補機(例えば、電圧を昇降圧可能なDC/DCコンバータを介して電力ライン54に接続されたライト類など)により電力を消費させるものとしてもよい。また、図11の変形例のハイブリッド自動車320に例示するように、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に接続された動力分配統合機構30にエンジン22とモータMG1とを接続すると共にリングギヤ軸32aにモータMG2を接続し、駆動輪63a,63bとは異なる車輪64a,64bにモータMG3を接続し、モータMG1,MG2,MG3のインバータにシステムメインリレー56を介してバッテリ50を接続した構成では、バッテリ50が遮断された状態でコンデンサ電圧Vcが閾値Vref2より高くなったときには、エアコン用コンプレッサ92に代えて、モータMG3が値0のトルク指令Tm3*で駆動されるようモータMG3のインバータを制御して電力を消費させるものとしてもよい。この場合でも、実施例と同様に、コンデンサ電圧Vcが過電圧となるのを抑制することができる。なお、この場合、モータMG3は、駆動輪63a,63bに接続するものとしてもよい。さらに、エアコン用インバータ92とモータMG3とを共に備える構成では、バッテリ50が遮断されたときであってコンデンサ電圧Vcが閾値Vref2より高いときには、エアコン用インバータ92とモータMG3とのうち少なくとも一方により電力を消費させるものとしてもよい。
In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, when the capacitor voltage Vc becomes higher than the threshold value Vref2 in a state where the
実施例では、エンジンからの動力とモータからの動力とを用いて走行可能ないわゆるパラレル型のハイブリッド自動車について説明したが、エンジンと、エンジンからの動力を用いて発電可能なジェネレータと、駆動軸に動力を出力可能な電動機と、ジェネレータおよびモータのインバータにシステムメインリレーを介して接続されたバッテリと、を備えるいわゆるシリーズ型のハイブリッド自動車に適用するものとしてもよい。 In the embodiment, a so-called parallel hybrid vehicle that can travel using the power from the engine and the power from the motor has been described, but the engine, the generator that can generate power using the power from the engine, and the drive shaft The present invention may be applied to a so-called series type hybrid vehicle including an electric motor capable of outputting power and a battery connected to a generator and a motor inverter via a system main relay.
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動力出力装置の形態としても構わない。さらに、こうした動力出力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. A power output device may be used. Furthermore, it is good also as a form of the control method of such a power output device.
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 The best mode for carrying out the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Of course, it can be implemented in the form.
20,120,220 ハイブリッド自動車、22 エンジン、24 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、26 クランクシャフト、28 ダンパ、30 動力分配統合機構、31 サンギヤ、32 リングギヤ、32a リングギヤ軸、33 ピニオンギヤ、34 キャリア、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、56 システムメインリレー、57 コンデンサ、58 電圧センサ、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、90 インバータ、92 エアコン用コンプレッサ、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)
燃料の供給を受けて発電可能な発電手段と、
前記発電手段を駆動する第1駆動回路と、
前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記第1駆動回路と電力母線を共通にして前記電動機を駆動する第2駆動回路と、
前記第1駆動回路と電力母線を共通にして電力を用いて作動する機器と、
充放電可能な蓄電手段と、
前記第1駆動回路と前記第2駆動回路と前記機器との電力母線に前記蓄電手段を遮断可能に接続する遮断接続手段と、
前記電力母線の電圧である母線電圧を検出する母線電圧検出手段と、
前記遮断接続手段により前記第1駆動回路と前記第2駆動回路と前記機器とから前記蓄電手段が遮断された遮断時には前記検出される母線電圧が目標電圧に近づくと共に運転者の要求に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記発電手段と前記電動機とを制御すると共に作動要求に基づいて前記機器が作動するよう該機器を制御する遮断時制御を実行し、該遮断時制御を実行している最中に前記検出された母線電圧が前記目標電圧未満の下限電圧より低くなったときには前記機器の駆動が制限されるよう該機器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,
Power generation means capable of generating electricity by receiving fuel supply;
A first drive circuit for driving the power generation means;
An electric motor capable of inputting and outputting power to the drive shaft;
A second drive circuit for driving the electric motor in common with the first drive circuit and a power bus;
A device that operates using electric power in common with the first drive circuit and a power bus;
Charge / discharge power storage means;
A cutoff connection means for connecting the power storage means to a power bus of the first drive circuit, the second drive circuit, and the device in such a manner that the storage means can be cut off;
A bus voltage detecting means for detecting a bus voltage which is a voltage of the power bus;
When the power storage means is shut off from the first drive circuit, the second drive circuit, and the device by the shut-off connection means, the detected bus voltage approaches the target voltage and power based on the driver's request is generated. Controlling the power generation means and the electric motor to be output to the drive shaft, and executing a shut-off control for controlling the device to operate based on an operation request, and executing the shut-off control. Control means for controlling the device so that driving of the device is restricted when the detected bus voltage is lower than a lower limit voltage lower than the target voltage during
A power output device comprising:
燃料の供給を受けて発電可能な発電手段と、
前記発電手段を駆動する第1駆動回路と、
前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記第1駆動回路と電力母線を共通にして前記電動機を駆動する第2駆動回路と、
前記第1駆動回路と電力母線を共通にして電力を用いて作動する機器と、
充放電可能な蓄電手段と、
前記第1駆動回路と前記第2駆動回路と前記機器との電力母線に前記蓄電手段を遮断可能に接続する遮断接続手段と、
前記電力母線の電圧である母線電圧を検出する母線電圧検出手段と、
前記遮断接続手段により前記第1駆動回路と前記第2駆動回路と前記機器とから前記蓄電手段が遮断された遮断時には前記検出される母線電圧が目標電圧に近づくと共に運転者の要求に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記発電手段と前記電動機とを制御すると共に作動要求に基づいて前記機器が作動するよう該機器を制御する遮断時制御を実行し、該遮断時制御を実行している最中に前記検出された母線電圧が前記目標電圧より高い上限電圧より高くなったときには前記機器の停止が制限されるよう該機器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,
Power generation means capable of generating electricity by receiving fuel supply;
A first drive circuit for driving the power generation means;
An electric motor capable of inputting and outputting power to the drive shaft;
A second drive circuit for driving the electric motor in common with the first drive circuit and a power bus;
A device that operates using electric power in common with the first drive circuit and a power bus;
Charge / discharge power storage means;
A cutoff connection means for connecting the power storage means to a power bus of the first drive circuit, the second drive circuit, and the device in such a manner that the storage means can be cut off;
A bus voltage detecting means for detecting a bus voltage which is a voltage of the power bus;
When the power storage means is shut off from the first drive circuit, the second drive circuit, and the device by the shut-off connection means, the detected bus voltage approaches the target voltage and power based on the driver's request is generated. Controlling the power generation means and the electric motor to be output to the drive shaft, and executing a shut-off control for controlling the device to operate based on an operation request, and executing the shut-off control. Control means for controlling the device so that the stop of the device is restricted when the detected bus voltage is higher than the upper limit voltage higher than the target voltage during
A power output device comprising:
前記電力母線間に取り付けられた所定耐圧のコンデンサを備え、
前記制御手段は、前記所定耐圧未満の電圧を前記上限電圧として制御する手段である
動力出力装置。 The power output device according to claim 2 or 3,
A capacitor having a predetermined withstand voltage attached between the power buses,
The control means is means for controlling a voltage lower than the predetermined withstand voltage as the upper limit voltage.
前記発電手段は、内燃機関と、該内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され電力と動力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する電力動力入出力手段とを備える手段であり、
前記第1駆動回路は、前記電力動力入出力手段を駆動する回路である
動力出力装置。 The power output device according to any one of claims 1 to 4,
The power generation means is an electric power that is connected to an internal combustion engine, an output shaft of the internal combustion engine, and the drive shaft, and outputs 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 input / output means;
The first drive circuit is a circuit that drives the power power input / output means.
前記遮断接続手段により前記第1駆動回路と前記第2駆動回路と前記機器とから前記蓄電手段が遮断された遮断時には前記電力母線の電圧である母線電圧が目標電圧に近づくと共に運転者の要求に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記発電手段と前記電動機とを制御すると共に作動要求に基づいて前記機器が作動するよう該機器を制御する遮断時制御を実行し、該遮断時制御を実行している最中に前記母線電圧が前記目標電圧未満の下限電圧より低くなったときには前記機器の駆動が制限されるよう該機器を制御する
動力出力装置の制御方法。 A power generation means capable of generating power upon receipt of fuel, a first drive circuit for driving the power generation means, an electric motor capable of inputting / outputting power to / from a drive shaft, and the first drive circuit and the power bus in common A second drive circuit for driving an electric motor; a device that operates using electric power in common with the first drive circuit; and a power storage means that can be charged and discharged; the first drive circuit and the second drive circuit; And a connection means for connecting the power storage means to the power bus of the device so as to be able to be cut off, and a control method of a power output device comprising:
When the power storage means is cut off from the first drive circuit, the second drive circuit, and the device by the cut-off connection means, the bus voltage that is the voltage of the power bus approaches the target voltage and meets the driver's request. Controlling the power generation means and the electric motor so that the motive power based on the power is output to the drive shaft, and executing the shut-off control for controlling the equipment so that the equipment is operated based on the operation request. A control method for a power output apparatus, wherein the device is controlled such that driving of the device is restricted when the bus voltage becomes lower than a lower limit voltage lower than the target voltage during execution.
前記遮断接続手段により前記第1駆動回路と前記第2駆動回路と前記機器とから前記蓄電手段が遮断された遮断時には前記電力母線の電圧である母線電圧が目標電圧に近づくと共に運転者の要求に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記発電手段と前記電動機とを制御すると共に作動要求に基づいて前記機器が作動するよう該機器を制御する遮断時制御を実行し、該遮断時制御を実行している最中に前記母線電圧が前記目標電圧より高い上限電圧より高くなったときには前記機器の停止が制限されるよう該機器を制御する
動力出力装置の制御方法。
A power generation means capable of generating power upon receipt of fuel, a first drive circuit for driving the power generation means, an electric motor capable of inputting / outputting power to / from a drive shaft, and the first drive circuit and the power bus in common A second drive circuit for driving an electric motor; a device that operates using electric power in common with the first drive circuit; and a power storage means that can be charged and discharged; the first drive circuit and the second drive circuit; And a connection means for connecting the power storage means to the power bus of the device so as to be able to be cut off, and a control method of a power output device comprising:
When the power storage means is cut off from the first drive circuit, the second drive circuit, and the device by the cut-off connection means, the bus voltage that is the voltage of the power bus approaches the target voltage and meets the driver's request. Controlling the power generation means and the electric motor so that the motive power based on the power is output to the drive shaft, and executing the shut-off control for controlling the equipment so that the equipment is operated based on the operation request. A control method for a power output apparatus, wherein the device is controlled such that stoppage of the device is restricted when the bus voltage becomes higher than an upper limit voltage higher than the target voltage during execution.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2018139299A1 (en) * | 2017-01-30 | 2018-08-02 | 株式会社デンソー | Inverter control device |
-
2006
- 2006-03-07 JP JP2006060467A patent/JP2007237821A/en active Pending
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WO2018139299A1 (en) * | 2017-01-30 | 2018-08-02 | 株式会社デンソー | Inverter control device |
JP2018122612A (en) * | 2017-01-30 | 2018-08-09 | 株式会社デンソー | Inverter controller |
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