JP2008068775A - Power output apparatus, method for controlling the same, and vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、動力出力装置およびその制御方法並びに車両に関する。 The present invention relates to a power output apparatus, a control method therefor, and a vehicle.
従来、この種の動力出力装置としては、駆動輪を駆動可能であると共に発電機としても機能する駆動用モータと、エンジンにて駆動される発電機としての機能を有すると共にエンジンに対して電動機として動作する発電用モータと、駆動用モータを駆動する駆動用インバータと、発電用モータを駆動する発電用インバータと、駆動用インバータおよび発電用インバータの正極母線と負極母線とに設けられたコンデンサと、駆動用モータおよび発電用モータと電力をやりとりする直流電源と、駆動用モータおよび発電用モータと直流電源との間で電力をやりとりするために電圧を調整するDC/DCコンバータと、を備える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、DC/DCコンバータに異常が生じたときには、駆動用インバータおよび発電用インバータを共に強制停止することにより、コンデンサの電圧の急激な上昇や低下を抑制している。
ところで、上述の動力出力装置において、エンジン,駆動用モータおよび駆動輪,発電用モータがプラネタリギヤのキャリア,リングギヤ,サンギヤにそれぞれ接続されている場合、DC/DCコンバータのゲート遮断が行なわれたときに駆動用インバータおよび発電用インバータも共に停止すると、発電用モータから発電を伴うトルク即ちエンジンの回転数を押さえ込む方向のトルクが出力されなくなるため、アクセルペダルが大きく踏み込まれているときなどプラネタリギヤの共線図上で回転数の低い順にリングギヤ,キャリア,サンギヤとなるときには、エンジンや発電用モータのイナーシャによってエンジンや発電用モータの回転数が上昇し、発電用モータが過回転となってしまうおそれがある。 By the way, in the above-described power output apparatus, when the engine, the drive motor and drive wheels, and the power generation motor are respectively connected to the planetary gear carrier, ring gear, and sun gear, the gate of the DC / DC converter is shut off. If both the drive inverter and the inverter for power generation are stopped, the power generation motor does not output the torque accompanying power generation, that is, the torque in the direction to hold down the engine speed, so that the collinear of the planetary gears such as when the accelerator pedal is depressed greatly In the figure, when the ring gear, carrier, and sun gear are in order of increasing rotation speed, the engine or power generation motor inertia may increase due to the inertia of the engine or power generation motor, causing the power generation motor to over-rotate. .
本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに車両は、第1電動機の駆動に用いられる第1駆動回路と蓄電手段との電力のやりとりを行なうための電圧を調整する電圧調整装置を備えるものにおいて、電圧調整装置のスイッチング素子のスイッチングが強制的にオフ停止されたときに第1電動機が過回転となるのを抑制することを目的とする。 A power output device, a control method thereof, and a vehicle according to the present invention include a voltage adjustment device that adjusts a voltage for exchanging electric power between the first drive circuit used for driving the first electric motor and the power storage unit. An object of the present invention is to prevent the first motor from over-rotating when the switching of the switching element of the voltage regulator is forcibly stopped.
本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに車両の制御方法は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。 The power output apparatus, the control method thereof, and the vehicle control method of the present invention employ the following means in order to achieve the above-described object.
本発明の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
内燃機関と、
該内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との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1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第1電動機と、
前記第1電動機の駆動に用いられる第1駆動回路と、
電力を充放電可能な蓄電手段と、
スイッチング素子を有し、該スイッチング素子のスイッチングにより前記第1駆動回路と前記蓄電手段との電力のやりとりを行なうための電圧を調整する電圧調整手段と、
前記電圧調整手段のスイッチング素子のスイッチングが強制的にオフ停止されたとき、前記第1電動機から前記内燃機関の回転数を押さえ込む方向の駆動力が出力されるよう該第1駆動回路を制御する機関回転数抑制制御を実行する制御手段と、
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;
Connected to three shafts of the output shaft of the internal combustion engine, the drive shaft and the rotating shaft, and inputs / outputs power to / from the remaining one shaft based on power input / output to / from any two of the three shafts 3 Shaft power input / output means;
A first electric motor capable of inputting and outputting power to the rotating shaft;
A first drive circuit used for driving the first electric motor;
Power storage means capable of charging and discharging electric power;
A voltage adjusting unit that includes a switching element, and adjusts a voltage for exchanging electric power between the first drive circuit and the power storage unit by switching the switching element;
An engine that controls the first drive circuit so that when the switching of the switching element of the voltage adjusting means is forcibly turned off, the first electric motor outputs a driving force in a direction that suppresses the rotational speed of the internal combustion engine. Control means for executing rotation speed suppression control;
It is a summary to provide.
この本発明の動力出力装置では、スイッチング素子を有しそのスイッチング素子のスイッチングにより第1駆動回路と蓄電手段との電力のやりとりを行なうための電圧を調整する電圧調整手段のスイッチング素子のスイッチングが強制的にオフ停止されたときには、第1電動機から内燃機関の回転数を押さえ込む方向の駆動力が出力されるよう第1駆動回路を制御する機関回転数抑制制御を実行する。これにより、電圧調整手段のスイッチング素子のスイッチングが強制的にオフ停止されたときに第1駆動回路も強制的にオフ停止するものに比して内燃機関の回転数および第1電動機の回転数の上昇をより抑制することができ、第1電動機が過回転となるのをより抑制することができる。ここで、「前記電圧調整手段」は、前記蓄電手段の電圧を昇圧して前記第1駆動回路に供給可能な昇圧回路であるものとすることもできる。また、「前記電圧調整手段のスイッチング素子のスイッチングが強制的にオフ停止されたとき」は、前記電圧調整手段のスイッチング素子のゲート遮断が行なわれたときであるものとすることもできる。 In the power output apparatus according to the present invention, switching of the switching element of the voltage adjusting means that includes the switching element and adjusts the voltage for exchanging power between the first drive circuit and the power storage means by switching of the switching element is forced. When the engine is turned off, engine speed suppression control is executed to control the first drive circuit so that the first electric motor outputs a driving force in a direction to hold down the rotational speed of the internal combustion engine. As a result, the rotational speed of the internal combustion engine and the rotational speed of the first electric motor are compared with those in which the first drive circuit is forcibly stopped when the switching of the switching element of the voltage adjusting means is forcibly stopped. The increase can be further suppressed, and the first motor can be further suppressed from over-rotating. Here, the “voltage adjusting unit” may be a booster circuit that can boost the voltage of the power storage unit and supply the boosted voltage to the first drive circuit. Further, “when the switching of the switching element of the voltage adjusting means is forcibly stopped” may be when the gate of the switching element of the voltage adjusting means is shut off.
こうした本発明の動力出力装置において、前記駆動軸に動力を入出力可能な第2電動機と、前記第2電動機の駆動に用いられ前記第1駆動回路と正極母線および負極母線を共通にする第2駆動回路と、前記第1駆動回路および前記第2駆動回路の正極母線および負極母線に端子接続された所定耐圧のコンデンサと、を備え、前記電圧調整手段は前記スイッチング素子がオフ状態のときには前記第1電動機または前記第2電動機により発電された電力を前記蓄電手段に供給不能な手段であり、前記制御手段は前記電圧調整手段のスイッチング素子のスイッチングが強制的にオフ停止されたとき前記コンデンサの電圧が前記所定耐圧以下となるよう前記第2駆動回路を制御する過電圧抑制制御を実行する手段であるものとすることもできる。この場合、前記電圧調整手段のスイッチング素子のスイッチングが強制的にオフ停止されたときには、前述の機関回転数抑制制御を実行しても、第1電動機により発電された電力を蓄電手段に充電することはできないため、この電力はコンデンサに充電されてコンデンサの電圧が上昇する。本発明の動力出力装置では、過電圧抑制制御を実行することにより、コンデンサが過電圧となるのを抑制することができ、コンデンサを保護することができる。 In such a power output apparatus of the present invention, a second electric motor capable of inputting / outputting power to / from the drive shaft, and a second electric motor used for driving the second electric motor and sharing the positive and negative buses with the first drive circuit. A driving circuit; and a capacitor having a predetermined withstand voltage connected to the positive and negative buses of the first driving circuit and the second driving circuit, and the voltage adjusting means is configured to operate when the switching element is off. The electric power generated by one electric motor or the second electric motor cannot be supplied to the power storage means, and the control means is configured such that when the switching of the switching element of the voltage adjusting means is forcibly turned off, the voltage of the capacitor It may be a means for executing overvoltage suppression control for controlling the second drive circuit so that is less than or equal to the predetermined withstand voltage. In this case, when the switching of the switching element of the voltage adjusting means is forcibly stopped, the electric power generated by the first motor is charged in the power storage means even if the engine speed suppression control is executed. Therefore, this power is charged in the capacitor and the voltage of the capacitor rises. In the power output apparatus of the present invention, by performing the overvoltage suppression control, it is possible to suppress the capacitor from becoming an overvoltage and to protect the capacitor.
また、本発明の動力出力装置において、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を備え、前記制御手段は、前記電圧調整手段のスイッチング素子のスイッチングが強制的にオフ停止されたとき前記機関回転数抑制制御の実行に伴って前記駆動軸に出力される駆動力と前記第2電動機から前記駆動軸に出力される駆動力とにより前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記第2駆動回路を制御する動力出力制御を実行する手段であるものとすることもできる。 The power output apparatus according to the present invention further includes required driving force setting means for setting required driving force required for the drive shaft, and the control means forcibly turns off switching of the switching element of the voltage adjusting means. Based on the set required driving force based on the driving force output to the driving shaft and the driving force output from the second electric motor to the driving shaft when the engine speed suppression control is stopped. It may be a means for executing power output control for controlling the second drive circuit so that a driving force is output to the drive shaft.
第2電動機とコンデンサとを備え、制御手段が機関回転数抑制制御および過電圧抑制制御に加えて動力出力制御を実行する本発明の動力出力装置において、前記第2電動機は交流電動機であり、前記制御手段は前記電圧調整手段のスイッチング素子のスイッチングが強制的にオフ停止されたとき前記機関回転数抑制制御の実行の際の前記第1電動機の発電電力が前記動力出力制御の際の前記第2電動機の消費電力より大きいときには該第1電動機の発電電力の該第2電動機の消費電力に対する余剰分である余剰電力の少なくとも一部が駆動力の発生に寄与しない無効電力の出力により該第2電動機で消費されるよう前記過電圧抑制制御を実行する手段であるものとすることもできる。こうすれば、余剰電力の少なくとも一部を無効電力として第2電動機で消費させることにより、要求駆動力に対応しつつコンデンサが過電圧となるのを抑制することができる。 In the power output apparatus of the present invention, comprising a second motor and a capacitor, wherein the control means executes power output control in addition to engine speed suppression control and overvoltage suppression control, the second motor is an AC motor, and the control The means is that when the switching of the switching element of the voltage adjusting means is forcibly turned off, the generated electric power of the first motor during the execution of the engine speed suppression control is the second electric motor during the power output control. When the power consumption is larger than the power consumption of the second motor, at least part of the surplus power that is a surplus of the power generated by the first motor with respect to the power consumption of the second motor is caused by the output of reactive power that does not contribute to generation of driving force. It may be a means for executing the overvoltage suppression control so that it is consumed. If it carries out like this, it can suppress that a capacitor | condenser becomes an overvoltage, respond | corresponding to a request | requirement driving force by consuming at least one part of surplus electric power by a 2nd motor as reactive electric power.
第2電動機とコンデンサとを備え、制御手段が機関回転数抑制制御および過電圧抑制制御を実行する本発明の動力出力装置において、前記第2電動機は交流電動機であり、前記制御手段は前記電圧調整手段のスイッチング素子のスイッチングが強制的にオフ停止されたとき前記機関回転数抑制制御の実行の際の前記第1電動機の発電電力の少なくとも一部が駆動力の発生に寄与しない無効電力の出力により該第2電動機で消費されるよう前記過電圧抑制制御を実行する手段であるものとすることもできる。こうすれば、余剰電力の少なくとも一部を無効電力として第2電動機で消費させることにより、コンデンサが過電圧となるのを抑制することができる。 In the power output apparatus according to the present invention, comprising a second motor and a capacitor, wherein the control means executes engine speed suppression control and overvoltage suppression control. The second motor is an AC motor, and the control means is the voltage adjustment means. When switching of the switching element is forcibly stopped off, at least a part of the generated electric power of the first motor at the time of execution of the engine speed suppression control is output by reactive power that does not contribute to generation of driving force. The overvoltage suppression control may be executed by the second electric motor so as to be consumed. If it carries out like this, it can suppress that a capacitor | condenser becomes an overvoltage by making a 2nd motor consume at least one part of surplus electric power as reactive power.
本発明の動力出力装置において、前記第1電動機の回転数を検出する回転数検出手段を備え、前記第1駆動回路はスイッチング素子を有し、前記制御手段は前記電圧調整手段のスイッチング素子のスイッチングが強制的にオフ停止されたとき前記検出された第1電動機の回転数が所定回転数以下のときには前記機関回転数抑制制御に代えて前記第1駆動回路のスイッチング素子のゲート遮断が行なわれるよう前記第1駆動回路を制御する遮断制御を実行する手段であるものとすることもできる。こうすれば、第1電動機の回転数が所定回転数以下のときには、第1電動機により発電が行なわれるのを抑制することができる。 The power output apparatus according to the present invention further includes a rotation speed detection unit that detects a rotation speed of the first electric motor, the first drive circuit includes a switching element, and the control unit switches the switching element of the voltage adjustment unit. When the engine is forcibly stopped off, the gate of the switching element of the first drive circuit is shut off in place of the engine speed suppression control when the detected rotation speed of the first motor is equal to or less than a predetermined rotation speed. It may be a means for executing a cutoff control for controlling the first drive circuit. If it carries out like this, when the rotation speed of a 1st electric motor is below predetermined rotation speed, it can suppress that electric power generation is performed by a 1st electric motor.
また、本発明の動力出力装置において、前記機関回転数抑制制御は、前記内燃機関の燃料噴射が停止されると共に前記第1電動機から前記内燃機関の回転数を押さえ込む方向の駆動力が出力されるよう該内燃機関と該第1電動機とを制御する制御であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関を運転しながら第1電動機から内燃機関の回転数を押さえ込む方向の駆動力を出力するものに比して第1電動機が過回転となるのをより抑制することができる。 Further, in the power output apparatus of the present invention, the engine speed suppression control is such that fuel injection of the internal combustion engine is stopped and a driving force in a direction of pressing down the speed of the internal combustion engine is output from the first electric motor. It is also possible to control the internal combustion engine and the first electric motor. In this way, it is possible to further suppress the first motor from being over-rotated as compared with the one that outputs the driving force in the direction of pressing down the rotational speed of the internal combustion engine from the first motor while operating the internal combustion engine.
本発明の車両は、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、該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1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第1電動機と、前記第1電動機の駆動に用いられる第1駆動回路と、電力を充放電可能な蓄電手段と、スイッチング素子を有し該スイッチング素子のスイッチングにより前記第1駆動回路と前記蓄電手段との電力のやりとりを行なうための電圧を調整する電圧調整手段と、前記電圧調整手段のスイッチング素子のスイッチングが強制的にオフ停止されたとき前記第1電動機から前記内燃機関の回転数を押さえ込む方向の駆動力が出力されるよう該第1駆動回路を制御する機関回転数抑制制御を実行する制御手段と、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 a power output device of the present invention according to any one of the above-described embodiments, that is, a power output device that basically outputs power to a drive shaft, and includes an internal combustion engine and an output of the internal combustion engine. Three-axis power input / output means connected to the three axes of the shaft, the drive shaft, and the rotary shaft, and for inputting / outputting power to the remaining one axis based on power input / output to / from any two of the three axes A first electric motor capable of inputting / outputting power to / from the rotating shaft, a first drive circuit used for driving the first electric motor, power storage means capable of charging / discharging electric power, and a switching element. Voltage adjusting means for adjusting a voltage for exchanging electric power between the first drive circuit and the power storage means by switching of the first driving circuit, and when the switching of the switching element of the voltage adjusting means is forcibly stopped off, From one motor to the above And a control means for executing engine speed suppression control for controlling the first drive circuit so that a driving force in a direction for suppressing the rotation speed of the combustion engine is output, and the axle is the drive shaft. It is summarized that it is connected to.
本発明の車両では、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、電圧調整手段のスイッチング素子のスイッチングが強制的にオフ停止されたときに第1駆動回路も強制的にオフ停止するものに比して内燃機関の回転数および第1電動機の回転数の上昇をより抑制することができ、第1電動機が過回転となるのをより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 the vehicle of the present invention, since the power output device of the present invention according to any one of the above-described aspects is mounted, the effect of the power output device of the present invention, for example, switching of the switching element of the voltage adjusting means is forcibly stopped off. When this is done, it is possible to further suppress the increase in the number of revolutions of the internal combustion engine and the number of revolutions of the first motor as compared with the case where the first drive circuit is forcibly stopped off, and the first motor is over-rotated. It is possible to achieve the same effect as the effect that can be further suppressed.
本発明の動力出力装置の制御方法は、
内燃機関と、該内燃機関の出力軸と駆動軸と回転軸との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1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第1電動機と、前記第1電動機の駆動に用いられる第1駆動回路と、電力を充放電可能な蓄電手段と、スイッチング素子を有し、該スイッチング素子のスイッチングにより前記第1駆動回路と前記蓄電手段との電力のやりとりを行なうための電圧を調整する電圧調整手段と、備える動力出力装置の制御方法であって、
前記電圧調整手段のスイッチング素子のスイッチングが強制的にオフ停止されたとき、前記第1電動機から前記内燃機関の回転数を押さえ込む方向の駆動力が出力されるよう該第1駆動回路を制御する機関回転数抑制制御を実行する
ことを要旨とする。
The method for controlling the power output apparatus of the present invention includes:
Power is input / output to the remaining one axis based on the internal combustion engine and the power input / output to / from any two of the three axes connected to the three shafts of the output shaft, the drive shaft, and the rotation shaft of the internal combustion engine. Three-axis power input / output means, a first electric motor capable of inputting / outputting power to the rotating shaft, a first drive circuit used for driving the first electric motor, and an electric storage means capable of charging / discharging electric power, A control method for a power output apparatus, comprising: a switching element, and a voltage adjusting unit that adjusts a voltage for performing power exchange between the first drive circuit and the power storage unit by switching of the switching element,
An engine that controls the first drive circuit so that when the switching of the switching element of the voltage adjusting means is forcibly turned off, the first electric motor outputs a driving force in a direction that suppresses the rotational speed of the internal combustion engine. The gist is to execute the rotational speed suppression control.
この本発明の動力出力装置の制御方法によれば、スイッチング素子を有しそのスイッチング素子のスイッチングにより第1駆動回路と蓄電手段との電力のやりとりを行なうための電圧を調整する電圧調整手段のスイッチング素子のスイッチングが強制的にオフ停止されたときには、第1電動機から内燃機関の回転数を押さえ込む方向の駆動力が出力されるよう第1駆動回路を制御する機関回転数抑制制御を実行するから、電圧調整手段のスイッチング素子のスイッチングが強制的にオフ停止されたときに第1駆動回路も強制的にオフ停止するものに比して内燃機関の回転数および第1電動機の回転数の上昇をより抑制することができ、第1電動機が過回転となるのをより抑制することができる。ここで、「前記電圧調整手段」は、前記蓄電手段の電圧を昇圧して前記第1駆動回路に供給可能な昇圧回路であるものとすることもできる。また、「前記電圧調整手段のスイッチング素子のスイッチングが強制的にオフ停止されたとき」は、前記電圧調整手段のスイッチング素子のゲート遮断が行なわれたときであるものとすることもできる。 According to the control method of the power output apparatus of the present invention, the switching of the voltage adjusting means that has the switching element and adjusts the voltage for exchanging power between the first drive circuit and the power storage means by switching of the switching element. When the switching of the element is forcibly turned off, the engine rotational speed suppression control is executed to control the first drive circuit so that the driving force in the direction of pressing down the rotational speed of the internal combustion engine is output from the first electric motor. When the switching of the switching element of the voltage adjusting means is forcibly turned off, the first drive circuit also increases the rotation speed of the internal combustion engine and the rotation speed of the first electric motor more than those forcibly turning off the first drive circuit. It can suppress, and it can suppress that a 1st electric motor carries out overrotation more. Here, the “voltage adjusting unit” may be a booster circuit that can boost the voltage of the power storage unit and supply the boosted voltage to the first drive circuit. Further, “when the switching of the switching element of the voltage adjusting means is forcibly stopped” may be when the gate of the switching element of the voltage adjusting means is shut off.
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り、図2は、モータMG1,MG2を含む電気駆動系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、モータMG1,MG2の駆動に用いられるインバータ41,42と、バッテリ50からの電力を昇圧してインバータ41,42に供給可能な昇圧回路45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 block diagram showing an outline of the configuration of a hybrid vehicle 20 equipped with a power output apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows an outline of the configuration of an electric drive system including motors MG1 and MG2. FIG. 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 motor MG2 connected to a ring gear shaft 32a as a drive shaft connected to the power distribution and integration mechanism 30 via a reduction gear 35, and driving of the motors MG1 and MG2. Inverters 41 and 42 used, a booster circuit 45 capable of boosting electric power from the battery 50 and supplying the boosted power to the inverters 41 and 42, 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 disposed 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および昇圧回路45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と昇圧回路45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54aおよび負極母線54b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。正極母線54aと負極母線54bとには平滑用のコンデンサ46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。 Both the motor MG1 and the motor MG2 are 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 the inverters 41 and 42 and the booster circuit 45. To do. The power line 54 connecting the inverters 41 and 42 and the booster circuit 45 is configured as a positive bus 54a and a negative bus 54b shared by the inverters 41 and 42, and is generated by any one of the motors MG1 and MG2. Can be consumed by other motors. 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. A smoothing capacitor 46 is connected to the positive electrode bus 54a and the negative electrode bus 54b. 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.
昇圧回路45は、図2に示すように、2個のトランジスタTA,TBと2個のダイオードDA,DBとリアクトルLとにより構成されている。2個のトランジスタTA,TBは、それぞれ正極母線54aと負極母線54bとに接続され、その接続点にリアクトルLが接続されている。リアクトルLと負極母線54bとには、それぞれバッテリ50の正極端子と負極端子とが接続されている。また、2個のトランジスタTA,TBは、それぞれ2個のダイオードDA,DBが逆並列接続されている。したがって、トランジスタTAのオンオフの割合やトランジスタTBのオンオフの割合を制御することによりバッテリ50の直流電圧を昇圧してインバータ41,42に出力したり、インバータ41,42の正極母線54aと負極母線54bとに作用している直流電圧を降圧してバッテリ50を充電したりすることができる。なお、リアクトルLと負極母線54bとには平滑用のコンデンサ48が接続されている。 As shown in FIG. 2, the booster circuit 45 includes two transistors TA and TB, two diodes DA and DB, and a reactor L. The two transistors TA and TB are connected to the positive bus 54a and the negative bus 54b, respectively, and the reactor L is connected to the connection point. Reactor L and negative electrode bus 54b are connected to a positive terminal and a negative terminal of battery 50, respectively. The two transistors TA and TB have two diodes DA and DB connected in antiparallel. Therefore, by controlling the ON / OFF ratio of the transistor TA and the ON / OFF ratio of the transistor TB, the DC voltage of the battery 50 is boosted and output to the inverters 41 and 42, or the positive bus 54a and the negative bus 54b of the inverters 41 and 42 are output. The battery 50 can be charged by reducing the DC voltage acting on the battery. A smoothing capacitor 48 is connected to the reactor L and the negative electrode bus 54b.
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 battery 50 is managed by a battery electronic control unit (hereinafter referred to as a battery ECU) 52. The battery ECU 52 receives signals necessary for managing the battery 50, for example, a voltage between terminals from a voltage sensor (not shown) installed between terminals of the battery 50, and a power line 54 connected to the output terminal of the battery 50. The charging / discharging current from the attached current sensor (not shown), the battery temperature Tb from the temperature sensor 51 attached to the battery 50, and the like are input. Output to the control unit 70. 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、コンデンサ46の端子間に取り付けられた電圧センサ47からのコンデンサ電圧Vcや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、昇圧回路45への駆動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 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 has a capacitor voltage Vc from a voltage sensor 47 mounted between terminals of the capacitor 46, an ignition signal from an ignition switch 80, and a shift position sensor 82 that detects the operation position of the shift lever 81. From the shift position SP, the accelerator opening Acc from the accelerator pedal position sensor 84 that detects the depression amount of the accelerator pedal 83, the brake pedal position BP from the brake pedal position sensor 86 that detects the depression amount of the brake pedal 85, and the vehicle speed sensor 88 Vehicle speed V and the like are input through the input port. The hybrid electronic control unit 70 outputs a drive signal to the booster circuit 45 through the output 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、特に昇圧回路45に異常が生じてゲート遮断が行なわれたときの動作について説明する。ここで、昇圧回路45の異常としては、例えば、昇圧回路45の温度が許容温度を超えていることなどが挙げられる。実施例では、昇圧回路45に異常が生じたときには、昇圧回路45のトランジスタTA,TBを共にオフの状態としてスイッチングを停止するゲート遮断を行なう。以下、こうした昇圧回路45のゲート遮断が行なわれているときの動作をゲート遮断が行なわれていないときの動作と共に説明する。なお、昇圧回路45のゲート遮断が行なわれているときには、昇圧回路45は、ダイオードDAによりバッテリ50からの電力を昇圧することなくインバータ41,42に供給することはできるものの、モータMG1,MG2により発電された電力をバッテリ50に充電することはできない状態である。図3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 configured as described above, particularly the operation when an abnormality occurs in the booster circuit 45 and the gate is shut off will be described. Here, the abnormality of the booster circuit 45 includes, for example, that the temperature of the booster circuit 45 exceeds an allowable temperature. In the embodiment, when an abnormality occurs in the booster circuit 45, the transistors TA and TB of the booster circuit 45 are both turned off, and the gate is shut off to stop switching. Hereinafter, the operation of the booster circuit 45 when the gate is shut off will be described together with the operation when the gate is not shut off. When the booster circuit 45 is shut off, the booster circuit 45 can supply the power from the battery 50 to the inverters 41 and 42 without boosting the voltage by the diode DA, but is driven by the motors MG1 and MG2. In this state, the generated power cannot be charged in the battery 50. FIG. 3 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,ゲート遮断判定フラグF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、ゲート遮断判定フラグFは、図示しない昇圧回路状態判定ルーチンにより、昇圧回路45が正常であるときに値0が設定され、昇圧回路45に異常が生じてゲート遮断が行なわれたときに値1が設定されてRAM76の所定アドレスに書き込まれたものを読み込むことにより入力するものとした。 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, gate cutoff judgment flag F 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 gate cutoff determination flag F is set to a value of 0 when the booster circuit 45 is normal by a booster circuit state determination routine (not shown), and is set when the gate cutoff is performed due to an abnormality in the booster circuit 45. It is assumed that the input is performed by reading the one set to 1 and written at a predetermined address in the RAM 76.
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4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. 4 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 a conversion factor, 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、ゲート遮断判定フラグFの値を調べ(ステップS120)、ゲート遮断判定フラグFが値0のとき、即ち昇圧回路45が正常であるときには、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S130)。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目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する様子を図5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 value of the gate cutoff determination flag F is checked (step S120). When the gate cutoff determination flag F is 0, that is, when the booster circuit 45 is normal, the target rotation of the engine 22 is based on the required power Pe *. A number Ne * and a target torque Te * are set (step S130). This setting is performed based on the operation line for efficiently operating the engine 22 and the required power Pe *. FIG. 5 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、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*を計算し(ステップS140)、要求トルクTr*とトルク指令Tm1*と動力分配統合機構30のギヤ比ρと減速ギヤ35のギヤ比Grtとを用いてモータMG2のトルク指令Tm2*を式(3)により計算する(ステップS150)。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6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(1)および式(3)は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。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 integration mechanism 30, the target rotational speed Nm1 of the motor MG1 is given by the following equation (1). * And a torque command Tm1 * of the motor MG1 based on the calculated target rotation speed Nm1 * and the current rotation speed Nm1 (2) based on the calculated rotation speed Nm1 * (step S140). Using *, the gear ratio ρ of the power distribution and integration mechanism 30 and the gear ratio Grt of the reduction gear 35, a torque command Tm2 * of the motor MG2 is calculated by the equation (3) (step S150). Here, Expression (1) is a dynamic relational expression for the rotating element of the power distribution and integration mechanism 30. FIG. 6 is a collinear diagram showing the dynamic relationship between the rotational speed and torque in the rotating elements of the power distribution and integration mechanism 30. In FIG. 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. The two thick arrows on the R axis indicate that the torque Tm1 output from the motor MG1 acts on the ring gear shaft 32a and the torque Tm2 output from the motor MG2 acts on the ring gear shaft 32a via the reduction gear 35. Torque. Expressions (1) and (3) can be easily derived by using this alignment chart. 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.
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S160)、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、図7に例示するモータ制御ルーチンにより、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。図7のモータ制御ルーチンについては後述する。 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 S160), 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. Further, the motor ECU 40 that receives the torque commands Tm1 * and Tm2 * causes the motor MG1 to be driven by the torque command Tm1 * and the motor MG2 to be driven by the torque command Tm2 * by the motor control routine illustrated in FIG. Switching control of the switching elements of the inverters 41 and 42 is performed. The motor control routine of FIG. 7 will be described later.
ステップS120でゲート遮断判定フラグFが値1のとき、即ち昇圧回路45に異常が生じてゲート遮断が行なわれているときには、燃料カット指令をエンジンECU24に送信する(ステップS170)。燃料カット指令を受信したエンジンECU24は、エンジン22の燃料噴射を停止するよう図示しない燃料噴射弁を制御する。 When the gate shutoff determination flag F is 1 in step S120, that is, when the booster circuit 45 is abnormal and the gate is shut off, a fuel cut command is transmitted to the engine ECU 24 (step S170). The engine ECU 24 that has received the fuel cut command controls a fuel injection valve (not shown) so as to stop fuel injection of the engine 22.
続いて、モータMG1の回転数Nm1を閾値Nrefと比較し(ステップS180)、モータMG1の回転数Nm1が閾値Nrefより大きいときには、モータMG1が過回転となるおそれがあると判断し、エンジン22の回転数Neを押さえ込む方向の所定トルクT1をモータMG1のトルク指令Tm1*に設定し(ステップS190)、要求トルクTr*とモータMG1のトルク指令Tm1*と動力分配統合機構30のギヤ比ρと減速ギヤ35のギヤ比Grとを用いて前述の式(3)によりモータMG2のトルク指令Tm2*を設定する(ステップS200)。ここで、閾値Nrefは、モータMG1が過回転となるおそれがあるか否かを判定するために用いられる閾値であり、モータMG1に許容される最大回転数よりも若干小さい回転数などに設定することができる。また、所定トルクT1は、エンジン22の回転数NeおよびモータMG1の回転数Nm1の上昇を抑制するためのトルクであり、エンジン22やモータMG1の特性などにより定められる。いま、昇圧回路45のゲート遮断が行なわれたときを考えている。このとき、モータMG1,MG2も共にゲート遮断を行なうものでは、モータMG1,MG2による電力の発電および消費がなくなるため、コンデンサ電圧Vcの上昇および低下を抑制することはできるものの、モータMG1からエンジン22の回転数Neを押さえ込む方向のトルクも出力されなくなるため、アクセルペダル83が大きく踏み込まれているときなど動力分配統合機構30の共線図で回転数の小さい順にリングギヤ32(リングギヤ軸32a),キャリア34(エンジン22),サンギヤ31(モータMG1)となるときには、エンジン22やモータMG1からなる回転系のイナーシャによってエンジン22の回転数NeおよびモータMG1の回転数Nm1が上昇し、モータMG1が過回転となるおそれがある。一方、実施例では、エンジン22の回転数Neを押さえ込む方向のトルクをモータMG1から出力することにより、エンジン22の回転数NeおよびモータMG1の回転数Nm1の上昇をより抑制することができ、モータMG1が過回転となるのをより抑制することができる。しかも、このとき、前述したように、エンジン22の燃料カットを行なうから、エンジン22を運転するものに比してモータMG1が過回転となるのをより抑制することができる。 Subsequently, the rotational speed Nm1 of the motor MG1 is compared with a threshold value Nref (step S180). When the rotational speed Nm1 of the motor MG1 is larger than the threshold value Nref, it is determined that the motor MG1 may be over-rotated, and the engine 22 A predetermined torque T1 in a direction to hold down the rotational speed Ne is set in the torque command Tm1 * of the motor MG1 (step S190), the required torque Tr *, the torque command Tm1 * of the motor MG1, the gear ratio ρ of the power distribution and integration mechanism 30, and the deceleration Using the gear ratio Gr of the gear 35, the torque command Tm2 * of the motor MG2 is set by the above equation (3) (step S200). Here, the threshold value Nref is a threshold value used for determining whether or not the motor MG1 may be over-rotated, and is set to a rotational speed slightly smaller than the maximum rotational speed allowed for the motor MG1. be able to. The predetermined torque T1 is a torque for suppressing an increase in the rotational speed Ne of the engine 22 and the rotational speed Nm1 of the motor MG1, and is determined by characteristics of the engine 22 and the motor MG1. Now, consider the case where the gate of the booster circuit 45 is cut off. At this time, if both the motors MG1 and MG2 also perform gate shut-off, power generation and consumption by the motors MG1 and MG2 is eliminated, so that the increase and decrease of the capacitor voltage Vc can be suppressed, but the motor MG1 to the engine 22 The torque in the direction of pressing down the rotational speed Ne of the engine is not output, so the ring gear 32 (ring gear shaft 32a) and the carrier are arranged in ascending order of the rotational speed in the nomographic chart of the power distribution and integration mechanism 30 such as when the accelerator pedal 83 is largely depressed. 34 (engine 22) and sun gear 31 (motor MG1), the rotational speed Ne of the engine 22 and the rotational speed Nm1 of the motor MG1 are increased by the inertia of the rotating system including the engine 22 and the motor MG1, and the motor MG1 is excessively rotated. There is a risk of becoming. On the other hand, in the embodiment, by outputting the torque in the direction to hold down the rotation speed Ne of the engine 22 from the motor MG1, the increase in the rotation speed Ne of the engine 22 and the rotation speed Nm1 of the motor MG1 can be further suppressed. It is possible to further suppress the over rotation of MG1. Moreover, at this time, as described above, since the fuel of the engine 22 is cut, it is possible to further suppress the motor MG1 from over-rotating as compared with the engine 22 operating.
続いて、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Pm1(Tm1*・Nm1)とモータMG2のトルク指令Tm2*に現在のモータMG2の回転数Nm2を乗じて得られるモータMG2の消費電力Pm2(Tm2*・Nm2)との和としてのモータ電力Pmを計算すると共に(ステップS210)、計算したモータ電力Pmの値を調べ(ステップS220)、モータ電力Pmが値0以上のときには余剰電力Psurに値0を設定し(ステップS230)、モータ電力Pmが負の値のときには余剰電力Psurにモータ電力Pmの絶対値を設定し(ステップS240)、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*と余剰電力PsurとをモータECU40に送信して(ステップS250)、駆動制御ルーチンを終了する。ここで、ステップS220のモータ電力Pmの値を調べる処理は、トルク指令Tm1*,Tm2*でモータMG1,MG2を駆動する際のモータ電力Pmが消費電力側となるのか発電電力側となるのかを調べる処理である。いま、昇圧回路45のゲート遮断が行なわれているときを考えているから、昇圧回路45は、前述したように、バッテリ50からの電力を昇圧することなくインバータ41,42に供給することはできるものの、モータMG1,MG2により発電された電力をバッテリ50に充電することはできない状態である。したがって、モータ電力Pmが値0以上のとき即ち消費電力側となるときには、バッテリ50からの電力を昇圧回路45を介してインバータ41,42に供給することができるが、モータ電力Pmが負の値のとき即ち発電電力側となるときには、余剰電力Psurはコンデンサ46に蓄えられることになり、コンデンサ電圧Vcが上昇する。ステップS220〜S240の処理では、この余剰電力Psurの設定を行なうのである。こうして設定した余剰電力Psurは、後述する図7のモータ制御ルーチンで用いられる。 Subsequently, the power command Pm1 (Tm1 * · Nm1) of the motor MG1 obtained by multiplying the torque command Tm1 * of the motor MG1 by the current rotational speed Nm1 of the motor MG1 and the torque command Tm2 * of the motor MG2 The motor power Pm is calculated as the sum of the power consumption Pm2 (Tm2 * · Nm2) of the motor MG2 obtained by multiplying the rotation speed Nm2 (step S210), and the calculated value of the motor power Pm is examined (step S220). When the motor power Pm is greater than or equal to 0, the surplus power Psur is set to 0 (step S230), and when the motor power Pm is negative, the surplus power Psur is set to the absolute value of the motor power Pm (step S240). , Torque commands Tm1 *, Tm2 * of motors MG1, MG2 and surplus power Psur are transmitted to motor ECU 40. And transmitted (step S250), and terminates the drive control routine. Here, the process of checking the value of the motor power Pm in step S220 determines whether the motor power Pm when driving the motors MG1, MG2 with the torque commands Tm1 *, Tm2 * is on the power consumption side or the generated power side. It is a process to check. Now, since it is considered that the gate of the booster circuit 45 is shut off, the booster circuit 45 can supply the power from the battery 50 to the inverters 41 and 42 without boosting, as described above. However, the battery 50 cannot be charged with the electric power generated by the motors MG1 and MG2. Therefore, when the motor power Pm is greater than or equal to 0, that is, on the power consumption side, the power from the battery 50 can be supplied to the inverters 41 and 42 via the booster circuit 45, but the motor power Pm is a negative value. In other words, when the power generation side is reached, surplus power Psur is stored in the capacitor 46, and the capacitor voltage Vc increases. In the processing of steps S220 to S240, the surplus power Psur is set. The surplus power Psur set in this way is used in the motor control routine of FIG.
ステップS180でモータMG1の回転数Nm1が閾値Nref以下のときには、モータMG1が過回転となるおそれはないと判断し、モータMG1のインバータ41にゲート遮断の指令をモータECU40に送信し(ステップS260)、前述のステップS200以降の処理を実行する。指示を受信したモータECU40は、モータMG1のインバータ41のスイッチング素子のゲート遮断を行なう。これにより、モータMG1によって電力の発電が行なわれるのを抑制することができる。また、この場合には、モータMG1の消費電力Pm1が値0となるため、運転者によってアクセルペダル83が踏み込まれて前進走行や後進走行するときなどモータMG2を電動機として機能させるときを考えると、モータ電力Pmは正の値(消費電力側)となり(ステップS220)、余剰電力Psurには値0を設定することになる(ステップS230)。 When the rotation speed Nm1 of the motor MG1 is equal to or less than the threshold value Nref in step S180, it is determined that the motor MG1 is not likely to over-rotate, and a gate cutoff command is transmitted to the motor ECU 40 to the inverter 41 of the motor MG1 (step S260). Then, the processes after step S200 described above are executed. Receiving the instruction, motor ECU 40 performs gate blocking of the switching element of inverter 41 of motor MG1. Thereby, it can suppress that electric power generation is performed by motor MG1. Further, in this case, since the power consumption Pm1 of the motor MG1 is 0, considering that the motor MG2 functions as an electric motor, such as when the driver depresses the accelerator pedal 83 and travels forward or backward, The motor power Pm becomes a positive value (power consumption side) (step S220), and the value 0 is set for the surplus power Psur (step S230).
次に、トルク指令Tm1*,Tm2*と余剰電力Psurとを受信したモータECU40の処理について説明する。図7は、モータECU40により実行されるモータ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 process of the motor ECU 40 that has received the torque commands Tm1 *, Tm2 * and the surplus power Psur will be described. FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of a motor control routine executed by the motor ECU 40. This routine is repeatedly executed every predetermined time (for example, every several msec).
モータ制御ルーチンが実行されると、モータECU40は、まず、図示しない電流センサからのモータMG1,MG2の相電流Iu1,Iv1,Iu2,Iv2や回転位置検出センサ43,44からのモータMG1,MG2の回転子の回転位置θm1,θm2,トルク指令Tm1*,Tm2*,余剰電力Psur,ゲート遮断判定フラグFの値など制御に必要なデータを入力する(ステップS300)。ここで、トルク指令Tm1*,Tm2*,余剰電力Psurは、図3の駆動制御ルーチンにより設定されたものをハイブリッド用電子制御ユニット70から通信により入力することができ、ゲート遮断判定フラグFは、図示しない昇圧回路状態判定ルーチンにより、昇圧回路45が正常であるときに値0が、昇圧回路45に異常が生じてゲート遮断が行なわれているときに値1が設定されたものをハイブリッド用電子制御ユニット70から通信により入力することができる。 When the motor control routine is executed, the motor ECU 40 first determines the phase currents Iu1, Iv1, Iu2, Iv2 of the motors MG1, MG2 from current sensors (not shown) and the motors MG1, MG2 from the rotational position detection sensors 43, 44. Data necessary for control, such as the rotor rotational positions θm1, θm2, torque commands Tm1 *, Tm2 *, surplus power Psur, and the value of the gate shutoff determination flag F, are input (step S300). Here, the torque commands Tm1 *, Tm2 *, and surplus power Psur can be input by communication from the hybrid electronic control unit 70 as set by the drive control routine of FIG. A hybrid electronic device having a value of 0 when the booster circuit 45 is normal and a value of 1 when the gate circuit is shut off due to an abnormality in the booster circuit 45 is determined by a booster circuit state determination routine (not shown). It can be input from the control unit 70 by communication.
こうしてデータを入力すると、入力したモータMG1,MG2の回転子の回転位置θm1,θm2にモータMG1,MG2の極対数P1,P2を乗じることにより電気角θe1,θe2を計算し(ステップS310)、モータMG1,MG2の三相コイルのU相,V相,W相を流れる相電流の総和を値0として次式(4),(5)により相電流Iu1,Iv1,Iu2,Iv2をd軸,q軸の電流Id1,Iq1,Id2,Iq2に座標変換(三相−二相変換)し(ステップS320)、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*からd軸,q軸の電流指令Id1*,Iq1*,Id2*,Iq2*を設定する(ステップS330)。 When the data is input in this way, the electrical angles θe1 and θe2 are calculated by multiplying the input rotational positions θm1 and θm2 of the rotors of the motors MG1 and MG2 by the number of pole pairs P1 and P2 of the motors MG1 and MG2 (step S310). The sum of the phase currents flowing through the U-phase, V-phase, and W-phase of the three-phase coils of MG1 and MG2 is set to 0, and the phase currents Iu1, Iv1, Iu2, and Iv2 are expressed by the following formulas (4) and (5) as d-axis, q Coordinate conversion (three-phase to two-phase conversion) into shaft currents Id1, Iq1, Id2, and Iq2 (step S320), and torque commands Tm1 * and Tm2 * of motors MG1 and MG2 to d-axis and q-axis current commands Id1 * , Iq1 *, Id2 *, Iq2 * are set (step S330).
続いて、ゲート遮断判定フラグFの値を調べると共に(ステップS340)、ゲート遮断判定フラグFが値1のとき即ち昇圧回路45に異常が生じてゲート遮断が行なわれているときには、余剰電力Psurの値を調べる(ステップS350)。ゲート遮断判定フラグFが値0であるとき即ち昇圧回路45が正常であるときや、ゲート遮断判定フラグFが値1であっても余剰電力Psurが値0のとき即ち昇圧回路45のゲート遮断は行なわれているものの余剰電力Psurが発生しないときには、モータMG1,MG2の相電流Id1,Iq1,Id2,Iq2と電流指令Id1*,Iq1*,Id2*,Iq2*とを用いて次式(6)〜(9)によりモータMG1,MG2のd軸,q軸の電圧指令Vd1*,Vq1*,Vd2*,Vq2*を計算する(ステップS370)。ここで、式(6)〜式(9)中、「k3」,「k5」,「k7」「k9」は比例係数であり、「k4」,「k6」,「k8」,「k10」は積分係数である。 Subsequently, the value of the gate interruption determination flag F is checked (step S340), and when the gate interruption determination flag F is a value 1, that is, when the boosting circuit 45 is abnormal and the gate interruption is performed, the surplus power Psur is The value is checked (step S350). When the gate cutoff determination flag F is 0, that is, when the booster circuit 45 is normal, or when the surplus power Psur is 0 even when the gate cutoff determination flag F is 1, the gate cutoff of the booster circuit 45 is When surplus power Psur is not generated, the following equation (6) is obtained using phase currents Id1, Iq1, Id2, Iq2 of motors MG1, MG2 and current commands Id1 *, Iq1 *, Id2 *, Iq2 *. The voltage commands Vd1 *, Vq1 *, Vd2 *, Vq2 * for the d-axis and q-axis of the motors MG1, MG2 are calculated by (9) (step S370). Here, in Expressions (6) to (9), “k3”, “k5”, “k7”, “k9” are proportional coefficients, and “k4”, “k6”, “k8”, “k10” are It is an integral coefficient.
そして、次式(10)〜(13)によりd軸,q軸の電圧指令Vd1*,Vq1*,Vd2*,Vq2*をモータMG1,MG2の三相コイルU相,V相,W相に印加すべき電圧指令Vu1*,Vv1*,Vw1*,Vu2*,Vv2*,Vw2*に座標変換(二相−三相変換)すると共に(ステップS380)、座標変換した電圧指令Vu1*,Vv1*,Vw1*,Vu2*,Vv2*,Vw2*をインバータ41,42をスイッチングするためのPWM信号に変換し(ステップS390)、変換したPWM信号をインバータ41,42に出力することによりモータMG1,MG2を駆動制御して(ステップS400)、モータ制御ルーチンを終了する。 Then, the voltage commands Vd1 *, Vq1 *, Vd2 *, and Vq2 * of the d-axis and q-axis are applied to the three-phase coils U-phase, V-phase, and W-phase of the motors MG1 and MG2 by the following equations (10) to (13) The coordinate commands (two-phase to three-phase conversion) are converted into voltage commands Vu1 *, Vv1 *, Vw1 *, Vu2 *, Vv2 *, and Vw2 * to be performed (step S380), and the voltage commands Vu1 *, Vv1 *, Vw1 *, Vu2 *, Vv2 *, and Vw2 * are converted into PWM signals for switching the inverters 41 and 42 (step S390), and the converted PWM signals are output to the inverters 41 and 42, so that the motors MG1 and MG2 are output. Drive control is performed (step S400), and the motor control routine is terminated.
ステップS340,S350でゲート遮断判定フラグFが値1であり余剰電力Pmが正の値のとき即ち昇圧回路45がゲート遮断されており余剰電力Psurが発生するときには、トルクに寄与しない無効電力をモータMG2に印加することにより余剰電力PmがモータMG2で消費されるよう、ステップS320で計算した電流指令Id2*を次式(14)により補正し(ステップS360)、前述のステップS370以降の処理を実行する。ここで、式(14)中、「K」は電流への変換係数である。このように、昇圧回路45のゲート遮断が行なわれているときに余剰電力Pmが発生するときには、トルクに寄与しない無効電力をモータMG2に供給することにより、余剰電力PmをモータMG2で消費させることができ、コンデンサ電圧Vcの過度の上昇を抑制することができる。この結果、コンデンサ46が過電圧となるのを抑制することができ、コンデンサ46を保護することができる。 In steps S340 and S350, when the gate shutoff determination flag F is 1 and the surplus power Pm is a positive value, that is, when the booster circuit 45 is gate shut off and surplus power Psur is generated, reactive power that does not contribute to torque is reduced to the motor. The current command Id2 * calculated in step S320 is corrected by the following equation (14) so that surplus power Pm is consumed by the motor MG2 by being applied to MG2 (step S360), and the processing after step S370 described above is executed. To do. Here, in Equation (14), “K” is a conversion coefficient to current. As described above, when surplus power Pm is generated when the gate of booster circuit 45 is shut off, surplus power Pm is consumed by motor MG2 by supplying reactive power that does not contribute to torque to motor MG2. Thus, an excessive increase in the capacitor voltage Vc can be suppressed. As a result, the capacitor 46 can be prevented from being overvoltage, and the capacitor 46 can be protected.
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、昇圧回路45に異常が生じてゲート遮断が行なわれているときには、モータMG1からエンジン22の回転数Neを押さえ込む方向のトルクを出力するから、昇圧回路45のゲート遮断が行なわれているときにモータMG1もゲート遮断を行なうものに比してエンジン22の回転数NeおよびモータMG1の回転数Nm1の上昇をより抑制することができ、モータMG1が過回転となるのをより抑制することができる。しかも、実施例のハイブリッド自動車20によれば、昇圧回路45のゲート遮断が行なわれているときには、エンジン22の燃料カットを行なうから、エンジン22を運転するものに比してモータMG1が過回転となるのをより抑制することができる。 According to the hybrid vehicle 20 of the above-described embodiment, when an abnormality occurs in the booster circuit 45 and the gate is shut off, the motor MG1 outputs a torque in the direction of pressing down the rotational speed Ne of the engine 22, so When the gate of the circuit 45 is shut off, the motor MG1 can further suppress the increase in the rotational speed Ne of the engine 22 and the rotational speed Nm1 of the motor MG1 as compared with the motor MG1 that shuts off the gate. Over-rotation can be further suppressed. Moreover, according to the hybrid vehicle 20 of the embodiment, when the gate of the booster circuit 45 is cut off, the fuel of the engine 22 is cut, so that the motor MG1 is over-rotated as compared with the one that operates the engine 22. This can be further suppressed.
また、実施例のハイブリッド自動車20によれば、昇圧回路45のゲート遮断が行なわれているときに、モータMG1の発電電力Pm1がモータMG2の消費電力Pm2より大きいときには、発電電力Pm1から消費電力Pm2を減じて得られる余剰電力Psurをトルクの発生に寄与しない無効電力によってモータMG2で消費させるから、コンデンサ電圧Vcの上昇を抑制することができる。この結果、コンデンサ45が過電圧となるのを抑制することができ、コンデンサ46を保護することができる。 Further, according to the hybrid vehicle 20 of the embodiment, when the gate of the booster circuit 45 is shut off and the generated power Pm1 of the motor MG1 is larger than the consumed power Pm2 of the motor MG2, the generated power Pm1 is consumed to the consumed power Pm2. The surplus power Psur obtained by reducing the power consumption is consumed by the motor MG2 by the reactive power that does not contribute to the generation of torque, so that an increase in the capacitor voltage Vc can be suppressed. As a result, the capacitor 45 can be prevented from being overvoltage, and the capacitor 46 can be protected.
実施例のハイブリッド自動車20では、昇圧回路45のゲート遮断が行なわれたときにモータMG1の回転数Nm1が閾値Nrefより大きいときには、エンジン22の回転数Neを押さえ込む方向の所定トルクT1をモータMG1から出力するものとしたが、所定トルクT1は、固定値に限られず、モータMG1の回転数Nm1やコンデンサ電圧Vcなどに基づいて設定するものとしてもよい。ここで、コンデンサ電圧Vcに基づいて所定トルクT1を設定する場合、コンデンサ電圧Vcが予め定められた耐圧Vcmaxを超えないよう所定トルクT1を設定するものであれば、余剰電力Psurを無効電力によってモータMG2で消費させないものとしてもよい。 In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, when the rotation speed Nm1 of the motor MG1 is larger than the threshold value Nref when the gate of the booster circuit 45 is shut off, a predetermined torque T1 in a direction to hold down the rotation speed Ne of the engine 22 is applied from the motor MG1. The predetermined torque T1 is not limited to a fixed value, but may be set based on the rotational speed Nm1 of the motor MG1 or the capacitor voltage Vc. Here, when the predetermined torque T1 is set based on the capacitor voltage Vc, if the predetermined torque T1 is set so that the capacitor voltage Vc does not exceed a predetermined withstand voltage Vcmax, the surplus power Psur is reduced to the motor by the reactive power. It is good also as what is not consumed by MG2.
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG1の回転数Nm1に応じてモータMG1からの所定トルクT1の出力またはインバータ41のゲート遮断を行なうものとしたが、モータMG1の回転数Nm1に代えて、エンジン22の回転数Neに応じて行なうものとしてもよい。 In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the output of the predetermined torque T1 from the motor MG1 or the gate of the inverter 41 is cut off according to the rotational speed Nm1 of the motor MG1, but the engine MG1 is replaced with the engine speed Nm1. It is good also as what performs according to the rotation speed Ne of 22.
実施例のハイブリッド自動車20では、昇圧回路45のゲート遮断が行なわれいているとき、モータMG1の回転数Nm1が閾値Nrefより大きいときにはエンジン22の回転数Neを押さえ込む方向の所定トルクT1をモータMG1から出力し、モータMG1の回転数Nm1が閾値Nref以下のときにはモータMG1のインバータ41をゲート遮断するものとしたが、モータMG1の回転数Nm1に拘わらず、エンジン22の回転数Neを押さえ込む方向の所定トルクT1をモータMG1から出力するものとしてもよい。 In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, when the gate of the booster circuit 45 is being cut off, when the rotational speed Nm1 of the motor MG1 is greater than the threshold value Nref, a predetermined torque T1 in a direction to hold down the rotational speed Ne of the engine 22 is applied from the motor MG1. When the output number Nm1 of the motor MG1 is less than or equal to the threshold value Nref, the inverter 41 of the motor MG1 is gate-cut. However, the predetermined number of directions in which the rotation speed Ne of the engine 22 is suppressed regardless of the number of revolutions Nm1 of the motor MG1. The torque T1 may be output from the motor MG1.
実施例のハイブリッド自動車20では、余剰電力Psurの全てを無効電力によってモータMG2で消費させるものとしたが、余剰電力Psurの一部を無効電力によってモータMG2で消費させるものとしてもよい。この場合、無効電力によってモータMG2で消費させる程度は、コンデンサ電圧Vcなどに基づいて設定するものとしてもよく、例えば、コンデンサ46の耐圧Vcmax以下の電圧として設定された目標電圧Vc*にコンデンサ電圧Vcが近づくよう設定するものとすることができる。 In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, all of the surplus power Psur is consumed by the motor MG2 by reactive power, but a part of the surplus power Psur may be consumed by the motor MG2 by reactive power. In this case, the degree to which the motor MG2 is consumed by the reactive power may be set based on the capacitor voltage Vc or the like. For example, the capacitor voltage Vc is set to the target voltage Vc * set as a voltage lower than the withstand voltage Vcmax of the capacitor 46. Can be set to approach.
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG1の発電電力Pm1がモータMG2の消費電力Pm2より大きいときの余剰電力Psurを無効電力によってモータMG2で消費させるものとしたが、停車中のように要求トルクTr*の設定を行なわないときなどには、モータMG1の発電電力Pm1の少なくとも一部を無効電力によってモータMG2で消費させるものとしてもよい。 In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the surplus power Psur when the generated power Pm1 of the motor MG1 is larger than the power consumption Pm2 of the motor MG2 is consumed by the motor MG2 by reactive power. When * is not set, at least a part of the generated power Pm1 of the motor MG1 may be consumed by the motor MG2 by reactive power.
実施例のハイブリッド自動車20では、昇圧回路45のゲート遮断が行なわれているときでも、要求トルクTr*が駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG2のトルク指令Tm2*を設定するものとしたが、このときには、要求トルクTr*をトルク制限Tlimで制限したトルクがリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG2のトルク指令Tm2*を設定するものとしてもよい。ここで、トルク制限Tlimは、例えば、20km/hや30km/h,40km/hなどの車速以下で車両を走行させるトルクとして車速Vが高い程小さくなる傾向に設定するものとしてもよい。 In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the torque command Tm2 * of the motor MG2 is set so that the required torque Tr * is output to the ring gear shaft 32a as the drive shaft even when the gate of the booster circuit 45 is shut off. However, at this time, the torque command Tm2 * of the motor MG2 may be set so that the torque obtained by limiting the required torque Tr * with the torque limit Tlim is output to the ring gear shaft 32a. Here, the torque limit Tlim may be set such that, for example, the higher the vehicle speed V is, the smaller the vehicle travels at a vehicle speed of 20 km / h, 30 km / h, or 40 km / h.
実施例のハイブリッド自動車20では、昇圧回路45のゲート遮断が行なわれているときには、エンジン22の燃料カットを行なうものとしたが、これに代えて、エンジン22をアイドル運転したり若干のトルクを出力する運転状態で運転したりするものとしてもよい。 In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, when the gate of the booster circuit 45 is shut off, the fuel of the engine 22 is cut. Instead, the engine 22 is idled or a slight torque is output. It is good also as what drives in the driving | running | working state to do.
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8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8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. 8) 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).
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、動力出力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 power output apparatus and the vehicle manufacturing industry.
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、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, 51 temperature sensor, 52 battery electronic control unit (battery ECU), 54 power line , 60 gear mechanism, 62 differential gear, 63a, 63b drive wheel, 64a, 64b wheel, 70 electronic control unit for hybrid, 72 CPU, 74 ROM, 76 RAM, 80 ignition switch, 81 shift lever , 82 shift position sensor, 83 accelerator pedal, 84 an accelerator pedal position sensor, 85 brake pedal, 86 a brake pedal position sensor, 88 vehicle speed sensor, MG1, MG2 motor.
Claims (9)
内燃機関と、
該内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との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1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第1電動機と、
前記第1電動機の駆動に用いられる第1駆動回路と、
電力を充放電可能な蓄電手段と、
スイッチング素子を有し、該スイッチング素子のスイッチングにより前記第1駆動回路と前記蓄電手段との電力のやりとりを行なうための電圧を調整する電圧調整手段と、
前記電圧調整手段のスイッチング素子のスイッチングが強制的にオフ停止されたとき、前記第1電動機から前記内燃機関の回転数を押さえ込む方向の駆動力が出力されるよう該第1駆動回路を制御する機関回転数抑制制御を実行する制御手段と、
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;
Connected to three shafts of the output shaft of the internal combustion engine, the drive shaft and the rotating shaft, and inputs / outputs power to / from the remaining one shaft based on power input / output to / from any two of the three shafts 3 Shaft power input / output means;
A first electric motor capable of inputting and outputting power to the rotating shaft;
A first drive circuit used for driving the first electric motor;
Power storage means capable of charging and discharging electric power;
A voltage adjusting unit that includes a switching element, and adjusts a voltage for exchanging electric power between the first drive circuit and the power storage unit by switching the switching element;
An engine that controls the first drive circuit so that when the switching of the switching element of the voltage adjusting means is forcibly turned off, the first electric motor outputs a driving force in a direction that suppresses the rotational speed of the internal combustion engine. Control means for executing rotation speed suppression control;
A power output device comprising:
前記駆動軸に動力を入出力可能な第2電動機と、
前記第2電動機の駆動に用いられ、前記第1駆動回路と正極母線および負極母線を共通にする第2駆動回路と、
前記第1駆動回路および前記第2駆動回路の正極母線および負極母線に端子接続された所定耐圧のコンデンサと、
を備え、
前記電圧調整手段は、前記スイッチング素子がオフ状態のときには、前記第1電動機または前記第2電動機により発電された電力を前記蓄電手段に供給不能な手段であり、
前記制御手段は、前記電圧調整手段のスイッチング素子のスイッチングが強制的にオフ停止されたとき、前記コンデンサの電圧が前記所定耐圧以下となるよう前記第2駆動回路を制御する過電圧抑制制御を実行する手段である
動力出力装置。 The power output device according to claim 1,
A second electric motor capable of inputting and outputting power to the drive shaft;
A second drive circuit used for driving the second electric motor, wherein the first drive circuit shares a positive bus and a negative bus;
A capacitor having a predetermined withstand voltage connected to the positive and negative buses of the first drive circuit and the second drive circuit;
With
The voltage adjusting unit is a unit that cannot supply the electric power generated by the first electric motor or the second electric motor to the electric storage unit when the switching element is in an off state,
The control means performs overvoltage suppression control for controlling the second drive circuit so that the voltage of the capacitor is equal to or lower than the predetermined withstand voltage when switching of the switching element of the voltage adjusting means is forcibly stopped. Power output device that is means.
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を備え、
前記制御手段は、前記電圧調整手段のスイッチング素子のスイッチングが強制的にオフ停止されたとき、前記機関回転数抑制制御の実行に伴って前記駆動軸に出力される駆動力と前記第2電動機から前記駆動軸に出力される駆動力とにより前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記第2駆動回路を制御する動力出力制御を実行する手段である
動力出力装置。 The power output device according to claim 1 or 2,
A required driving force setting means for setting a required driving force required for the drive shaft;
When the switching of the switching element of the voltage adjusting unit is forcibly turned off, the control unit includes a driving force that is output to the drive shaft in accordance with the execution of the engine speed suppression control and a second electric motor. The power output is a means for executing power output control for controlling the second drive circuit so that a drive force based on the set required drive force is output to the drive shaft by a drive force output to the drive shaft. apparatus.
前記第2電動機は、交流電動機であり、
前記制御手段は、前記電圧調整手段のスイッチング素子のスイッチングが強制的にオフ停止されたとき、前記機関回転数抑制制御の実行の際の前記第1電動機の発電電力が前記動力出力制御の際の前記第2電動機の消費電力より大きいときには、該第1電動機の発電電力の該第2電動機の消費電力に対する余剰分である余剰電力の少なくとも一部が駆動力の発生に寄与しない無効電力の出力により該第2電動機で消費されるよう前記過電圧抑制制御を実行する手段である
動力出力装置。 The power output device according to claim 3 according to claim 2,
The second electric motor is an AC electric motor;
When the switching of the switching element of the voltage adjusting unit is forcibly turned off, the control unit is configured such that the generated electric power of the first motor at the time of executing the engine speed suppression control is the power at the time of the power output control. When the power consumption of the second motor is greater than the power consumption of the second motor, at least part of the surplus power that is the surplus of the power generated by the first motor with respect to the power consumption of the second motor A power output device, which is means for executing the overvoltage suppression control so that the second motor is consumed.
前記第2電動機は、交流電動機であり、
前記制御手段は、前記電圧調整手段のスイッチング素子のスイッチングが強制的にオフ停止されたとき、前記機関回転数抑制制御の実行の際の前記第1電動機の発電電力の少なくとも一部が駆動力の発生に寄与しない無効電力の出力により前記第2電動機で消費されるよう前記過電圧抑制制御を実行する手段である
動力出力装置。 The power output device according to claim 2,
The second electric motor is an AC electric motor;
When the switching of the switching element of the voltage adjusting unit is forcibly turned off, the control unit is configured such that at least a part of the generated electric power of the first motor at the time of executing the engine speed suppression control is a driving force. A power output device, which is means for executing the overvoltage suppression control so that the second electric motor is consumed by an output of reactive power that does not contribute to generation.
前記第1電動機の回転数を検出する回転数検出手段を備え、
前記第1駆動回路は、スイッチング素子を有し、
前記制御手段は、前記電圧調整手段のスイッチング素子のスイッチングが強制的にオフ停止されたとき、前記検出された第1電動機の回転数が所定回転数以下のときには、前記機関回転数抑制制御に代えて前記第1駆動回路のスイッチング素子のゲート遮断が行なわれるよう前記第1駆動回路を制御する遮断制御を実行する手段である
動力出力装置。 The power output device according to any one of claims 1 to 5,
A rotation speed detecting means for detecting the rotation speed of the first electric motor;
The first drive circuit includes a switching element,
The control means replaces the engine speed suppression control when the switching of the switching element of the voltage adjusting means is forcibly turned off and the detected speed of the first electric motor is equal to or lower than a predetermined speed. A power output device that is a means for executing a shut-off control for controlling the first drive circuit so that the gate of the switching element of the first drive circuit is shut off.
前記電圧調整手段のスイッチング素子のスイッチングが強制的にオフ停止されたとき、前記第1電動機から前記内燃機関の回転数を押さえ込む方向の駆動力が出力されるよう該第1駆動回路を制御する機関回転数抑制制御を実行する
動力出力装置の制御方法。
Power is input / output to the remaining one axis based on the internal combustion engine and the power input / output to / from any two of the three axes connected to the three shafts of the output shaft, the drive shaft, and the rotation shaft of the internal combustion engine. Three-axis power input / output means, a first electric motor capable of inputting / outputting power to the rotating shaft, a first drive circuit used for driving the first electric motor, and an electric storage means capable of charging / discharging electric power, A method for controlling a power output apparatus, comprising: a switching element, and a voltage adjusting unit that adjusts a voltage for performing power exchange between the first drive circuit and the power storage unit by switching the switching element,
An engine that controls the first drive circuit so that when the switching of the switching element of the voltage adjusting means is forcibly turned off, the first electric motor outputs a driving force in a direction that suppresses the rotational speed of the internal combustion engine. A method for controlling a power output apparatus that executes rotational speed suppression control.
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JP2006250035A JP2008068775A (en) | 2006-09-14 | 2006-09-14 | Power output apparatus, method for controlling the same, and vehicle |
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