JP2008149966A - Power output device, hybrid car equipped with the same, and method for controlling the power output device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、駆動軸に動力を出力する動力出力装置、これを備えたハイブリッド自動車、および動力出力装置の制御方法に関する。 The present invention relates to a power output apparatus that outputs power to a drive shaft, a hybrid vehicle including the same, and a control method for the power output apparatus.
従来から、内燃機関の動力をトルクコンバータや自動変速機を介してプロペラシャフトに出力する車両用パワートレインとして、ノーマルモードおよびスポーツモードという2種類の出力特性を設定可能なものが知られている(例えば、特許文献1参照)。この車両用パワートレインでは、スポーツモードが選択された際に、ノーマルモード選択時に比べてアクセル開度に対するスロットル開度を大きく設定してより大きな駆動力が得られるようにしている。
ところで、内燃機関と電動機との少なくとも何れか一方からの動力を駆動軸に出力可能な動力出力装置においても、アクセル操作のような駆動力要求操作に対する動力の出力特性をそれぞれ異なる態様で規定する複数の運転モードから所望の運転モードを選択可能とすることができる。ただし、このような動力出力装置において、通常の運転モードに比べて駆動力要求操作に対する動力の出力の応答性を高める傾向をもった所定の運転モードが選択されたときに、当該所定の運転モードのもとで内燃機関や電動機の運転を無条件に実行すると、動力出力装置の性能を却って低下させてしまうおそれもある。 By the way, even in a power output device capable of outputting power from at least one of an internal combustion engine and an electric motor to a drive shaft, a plurality of power output characteristics for a driving force request operation such as an accelerator operation are defined in different modes. The desired operation mode can be selected from the operation modes. However, in such a power output device, when a predetermined operation mode having a tendency to increase the responsiveness of output of power to a driving force request operation is selected as compared with the normal operation mode, the predetermined operation mode is selected. If the operation of the internal combustion engine or the electric motor is unconditionally executed under the condition, the performance of the power output device may be deteriorated.
そこで、本発明は、内燃機関と電動機とを備えた動力出力装置において駆動力要求操作に対する動力の出力の応答性を高める傾向をもった運転モードが選択された際に、当該動力出力装置の性能低下を抑制することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a power output device having an internal combustion engine and an electric motor, when an operation mode having a tendency to increase the responsiveness of power output to a driving force request operation is selected. The purpose is to suppress the decrease.
本発明による動力出力装置、これを備えたハイブリッド自動車、および動力出力装置の制御方法は、上述の目的を達成するために以下の手段を採っている。 The power output apparatus according to the present invention, the hybrid vehicle equipped with the same, and the control method for the power output apparatus employ the following means in order to achieve the above-described object.
本発明による動力出力装置は、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
前記駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、
前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、
前記駆動軸に対する駆動力要求操作を受け付ける駆動力要求操作受付手段と、
第1の運転モードと該第1の運転モードに比べて前記駆動力要求操作に対する動力の出力の応答性を高める傾向をもった第2の運転モードとの何れかを選択するための運転モード選択手段と、
前記電動機の負荷制限が不要なときには前記選択された第1または第2の運転モードに対応した運転制約を用いて前記駆動力要求操作に基づく動力が前記駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記電動機とを制御し、前記負荷制限が必要なときには前記運転モードの選択状態に拘わらず前記第1の運転モードに対応した運転制約を用いて前記駆動力要求操作に基づく動力が前記駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えるものである。
A power output apparatus according to the present invention is a power output apparatus that outputs power to a drive shaft,
An internal combustion engine capable of outputting power to the drive shaft;
An electric motor capable of inputting and outputting power to the drive shaft;
Power storage means capable of exchanging power with the motor;
Driving force request operation receiving means for receiving a driving force request operation for the drive shaft;
Operation mode selection for selecting either the first operation mode or the second operation mode having a tendency to increase the responsiveness of the output of power to the driving force request operation as compared with the first operation mode Means,
When there is no need to limit the load on the electric motor, the internal combustion engine is configured such that power based on the driving force request operation is output to the driving shaft using the driving constraint corresponding to the selected first or second driving mode. When the load restriction is necessary, the power based on the driving force request operation is transferred to the driving shaft using the driving constraint corresponding to the first driving mode regardless of the selected state of the driving mode. Control means for controlling the internal combustion engine and the electric motor to be output to
Is provided.
この動力出力装置は、第1の運転モードと当該第1の運転モードに比べて駆動力要求操作に対する動力の出力の応答性を高める傾向をもった第2の運転モードとの何れかのもとで運転可能なものである。そして、この動力出力装置では、電動機の負荷制限が不要なときには選択された第1または第2の運転モードに対応した運転制約を用いて駆動力要求操作に基づく動力が駆動軸に出力されるように内燃機関と電動機とが制御される。また、電動機の負荷制限が必要なときには運転モードの選択状態に拘わらず第1の運転モードに対応した運転制約を用いて駆動力要求操作に基づく動力が駆動軸に出力されるように内燃機関と電動機とが制御される。すなわち、第1の運転モードの実行時には、第2の運転モードの実行時に比べて、駆動力要求操作に対する動力の出力の応答性を高める必要性が低くなることから電動機の負荷を小さくすることができる。従って、この動力出力装置のように、電動機の負荷を制限すべきときに、運転モードの選択状態に拘わらず第1の運転モードに対応した運転制約を用いて駆動力要求操作に基づく動力が駆動軸に出力されるように内燃機関と電動機とを制御すれば、第2の運転モードの選択時に生じるおそれがある電動機の発熱等に起因する動力出力装置の性能低下を抑制することが可能となる。 This power output apparatus is based on either the first operation mode or the second operation mode having a tendency to increase the responsiveness of the output of power to the driving force request operation as compared with the first operation mode. It is possible to drive with. In this power output device, when the load limitation of the electric motor is not required, the power based on the driving force request operation is output to the drive shaft using the driving constraint corresponding to the selected first or second driving mode. Then, the internal combustion engine and the electric motor are controlled. Further, when it is necessary to limit the load of the electric motor, the internal combustion engine and the internal combustion engine are configured so that the power based on the driving force request operation is output to the driving shaft using the driving constraint corresponding to the first driving mode regardless of the selected state of the driving mode. The electric motor is controlled. That is, when the first operation mode is executed, it is less necessary to increase the responsiveness of the power output to the driving force request operation than when the second operation mode is executed. it can. Therefore, as in this power output device, when the load on the motor is to be limited, the power based on the driving force request operation is driven using the driving constraint corresponding to the first driving mode regardless of the selected state of the driving mode. If the internal combustion engine and the electric motor are controlled so as to be output to the shaft, it is possible to suppress a decrease in performance of the power output apparatus due to heat generation of the electric motor that may occur when the second operation mode is selected. .
また、本発明による動力出力装置は、冷却媒体を用いて前記電動機を冷却する冷却手段と、前記冷却媒体の温度を検出する冷媒温度検出手段とを更に備えてもよく、前記負荷制限が必要となるのは、前記冷媒温度検出手段により検出された前記冷却媒体の温度が所定の基準冷媒温度以上となるときであってもよい。すなわち、電動機を冷却する冷却媒体が基準冷媒温度以上となっているときには、負荷の増加に伴って更に昇温する電動機を冷却媒体により良好に冷却し得なくなるおそれがある。従って、冷却媒体の温度が基準冷媒温度以上となっているときに電動機の負荷制限が必要であるとみなすようにすれば、電動機の発熱を抑制して当該発熱に起因する動力出力装置の性能低下を良好に抑制することが可能となる。 The power output apparatus according to the present invention may further include a cooling means for cooling the electric motor using a cooling medium, and a refrigerant temperature detecting means for detecting the temperature of the cooling medium, and the load limitation is required. It may be when the temperature of the cooling medium detected by the refrigerant temperature detecting means is equal to or higher than a predetermined reference refrigerant temperature. That is, when the cooling medium that cools the electric motor is equal to or higher than the reference refrigerant temperature, there is a possibility that the electric motor that further increases in temperature as the load increases cannot be cooled well by the cooling medium. Therefore, if it is considered that the load limit of the motor is necessary when the temperature of the cooling medium is equal to or higher than the reference refrigerant temperature, the heat output of the motor is suppressed and the performance of the power output device is deteriorated due to the heat generation. Can be suppressed satisfactorily.
この場合、本発明による動力出力装置は、前記電動機の温度を検出する電動機温度検出手段を更に備えてもよく、前記負荷制限が必要となるのは、前記電動機温度検出手段により検出された前記電動機の温度が所定の基準電動機温度以上となり、かつ前記冷媒温度検出手段により検出された前記冷却媒体の温度が前記基準冷媒温度以上となるときであってもよい。すなわち、電動機の温度と当該電動機を冷却する冷却媒体の温度との間には所定の相関があることから、このように電動機の温度と冷却媒体の温度との双方を考慮すれば、電動機の負荷制限の必要性をより適正に判断して、第2の運転モードの選択時に第1の運転モードに対応した運転制約を用いて内燃機関や電動機を制御する機会を必要最小限とすることが可能となる。 In this case, the power output apparatus according to the present invention may further include electric motor temperature detecting means for detecting the temperature of the electric motor, and the load limitation is required because the electric motor detected by the electric motor temperature detecting means is used. The temperature may be equal to or higher than a predetermined reference electric motor temperature, and the temperature of the cooling medium detected by the refrigerant temperature detecting means may be equal to or higher than the reference refrigerant temperature. That is, since there is a predetermined correlation between the temperature of the motor and the temperature of the cooling medium that cools the motor, the load of the motor can be determined by considering both the temperature of the motor and the temperature of the cooling medium. Judging the necessity of restriction more appropriately, it is possible to minimize the opportunity to control the internal combustion engine and the electric motor using the operation restriction corresponding to the first operation mode when the second operation mode is selected. It becomes.
更に、本発明による動力出力装置において、前記第1および第2の運転モードに対応した運転制約は、前記駆動力要求操作受付手段により受け付けられた操作量と前記駆動軸に要求される要求駆動力との関係をそれぞれ規定してもよく、前記第2の運転モードに対応した運転制約は、前記第1の運転モードに対応した運転制約に比べて同一の前記操作量に対する前記要求駆動力を大きく設定する傾向を有するものであってもよい。これにより、駆動力要求操作に対する動力の出力の応答性を良好に向上させることが可能となる。 Further, in the power output apparatus according to the present invention, the driving constraints corresponding to the first and second driving modes are the operation amount received by the driving force request operation receiving means and the required driving force required for the driving shaft. The operation constraint corresponding to the second operation mode increases the required driving force for the same operation amount compared to the operation constraint corresponding to the first operation mode. It may have a tendency to set. Thereby, it becomes possible to improve the responsiveness of the output of the power with respect to the driving force request operation.
また、本発明による動力出力装置において、前記駆動力要求操作受付手段により受け付けられた操作量に基づ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更に備えてもよく、前記第1および第2の運転モードに対応した運転制約は、前記要求駆動力設定手段により設定された前記要求駆動力に応じた前記内燃機関の運転ポイントをそれぞれ規定してもよく、前記第2の運転モードに対応した運転制約は、前記第1の運転モードに対応した運転制約に比べて前記内燃機関の出力トルクを大きく設定する傾向を有するものであってもよい。このように、第2の運転モードを実行する際に内燃機関のトルク負担を高めれば、電動機の負担を軽減しながら、駆動力要求操作に対する動力の出力の応答性を向上させることが可能となる。 The power output apparatus according to the present invention may further include requested driving force setting means for setting a requested driving force required for the drive shaft based on an operation amount received by the driving force request operation accepting means. The operation constraints corresponding to the first and second operation modes may respectively define operating points of the internal combustion engine according to the required driving force set by the required driving force setting means. The operation restriction corresponding to the second operation mode may have a tendency to set the output torque of the internal combustion engine larger than the operation restriction corresponding to the first operation mode. As described above, if the torque load of the internal combustion engine is increased when the second operation mode is executed, it is possible to improve the responsiveness of the power output to the driving force request operation while reducing the load on the electric motor. .
そして、本発明による動力出力装置は、前記内燃機関からの動力の一部を用いて発電可能であると共に前記蓄電手段と電力をやり取り可能な発電用電動機を更に備えてもよく、前記負荷制限は、前記電動機および前記発電用電動機の負荷制限であってもよい。また、このような動力出力装置は、前記内燃機関の出力軸と該出力軸とは独立に回転可能な前記駆動軸とに接続され、電力および動力の入出力を伴って前記駆動軸に対する前記出力軸の回転数を調整可能な回転調整手段を更に備えてもよい。更に、この場合、前記回転調整手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第3の回転軸とに接続され、これら3軸のうちの何れか2軸に入出力される動力に基づいて定まる動力を残余の軸に入出力する3軸式動力入出力手段であってもよく、前記発電用電動機は、前記第3の回転軸に動力を入出力するものであってもよい。 The power output apparatus according to the present invention may further include a generator motor capable of generating electric power using a part of the power from the internal combustion engine and capable of exchanging electric power with the power storage means. It may be a load limit of the electric motor and the electric generator motor. Further, such a power output device is connected to the output shaft of the internal combustion engine and the drive shaft that can rotate independently of the output shaft, and the output to the drive shaft is accompanied by input and output of electric power and power. You may further provide the rotation adjustment means which can adjust the rotation speed of a shaft. Further, in this case, the rotation adjusting means is connected to the output shaft of the internal combustion engine, the drive shaft, and a third rotating shaft, and is based on power input / output to / from any two of these three shafts. Alternatively, it may be a three-axis power input / output means for inputting / outputting the determined power to / from the remaining shaft, and the generator motor may input / output power to / from the third rotating shaft.
本発明によるハイブリッド自動車は、上記何れかの動力出力装置を備え、前記駆動軸に連結された車軸を含むものである。このハイブリッド自動車に備えられた動力出力装置は、運転者の選択に応じて第1の運転モードと当該第1の運転モードに比べて駆動力要求操作に対する動力の出力の応答性を高める傾向をもった第2の運転モードとの何れかのもとで運転可能であると共に、第2の運転モードの選択時に生じるおそれがある電動機の発熱等に起因する動力出力装置の性能低下を抑制可能なものである。従って、このハイブリッド自動車では、複数の運転モードの選択を許容して運転者のニーズを満足させつつ走行性能の低下を抑制することが可能となる。 A hybrid vehicle according to the present invention includes any one of the above-described power output devices, and includes an axle connected to the drive shaft. The power output device provided in this hybrid vehicle has a tendency to increase the responsiveness of the output of the power to the driving force request operation in comparison with the first driving mode and the first driving mode according to the driver's selection. In addition to being able to operate under any of the second operation modes, it is possible to suppress the performance degradation of the power output device due to the heat generation of the motor that may occur when the second operation mode is selected It is. Therefore, in this hybrid vehicle, it is possible to suppress a decrease in traveling performance while allowing selection of a plurality of driving modes to satisfy the driver's needs.
本発明による動力出力装置の制御方法は、駆動軸と、前記駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段とを備え、第1の運転モードと該第1の運転モードに比べて所定の駆動力要求操作に対する動力の出力の応答性を高める傾向をもった第2の運転モードとの何れかのもとで運転可能な動力出力装置の制御方法であって、
前記電動機の負荷制限が不要なときには運転モードとして選択された第1または第2の運転モードに対応した運転制約を用いて前記駆動力要求操作に基づく動力が前記駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記電動機とを制御し、前記負荷制限が必要なときには前記運転モードの選択状態に拘わらず前記第1の運転モードに対応した運転制約を用いて前記駆動力要求操作に基づく動力が前記駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記電動機とを制御するものである。
The power output apparatus control method according to the present invention includes a drive shaft, an internal combustion engine capable of outputting power to the drive shaft, an electric motor capable of inputting / outputting power to the drive shaft, and an electric storage capable of exchanging electric power with the motor. Any of the first operation mode and the second operation mode having a tendency to increase the responsiveness of the output of power to a predetermined driving force request operation as compared with the first operation mode. A method of controlling a power output device operable with
When it is not necessary to limit the load of the motor, the power based on the driving force request operation is output to the drive shaft using the driving constraint corresponding to the first or second driving mode selected as the driving mode. The internal combustion engine and the electric motor are controlled, and when the load limitation is necessary, the power based on the driving force request operation is generated using the driving constraint corresponding to the first driving mode regardless of the selected state of the driving mode. The internal combustion engine and the electric motor are controlled so as to be output to a drive shaft.
この方法のように、電動機の負荷を制限すべきときに、運転モードの選択状態に拘わらず第1の運転モードに対応した運転制約を用いて駆動力要求操作に基づく動力が駆動軸に出力されるように内燃機関と電動機とを制御すれば、第2の運転モードの選択時に生じるおそれがある電動機の発熱等に起因する動力出力装置の性能低下を抑制することが可能となる。 As in this method, when the load on the motor is to be limited, power based on the driving force request operation is output to the drive shaft using the driving constraint corresponding to the first driving mode regardless of the selected state of the driving mode. By controlling the internal combustion engine and the electric motor as described above, it is possible to suppress the performance deterioration of the power output apparatus due to the heat generation of the electric motor that may occur when the second operation mode is selected.
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、本発明の実施例に係る動力出力装置を備えたハイブリッド自動車20の概略構成図である。同図に示すハイブリッド自動車20は、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、変速機60を介して動力分配統合機構30に接続されたモータMG2と、動力分配統合機構30や変速機60、モータMG1,MG2を潤滑・冷却するための潤滑冷却オイルを供給する機械式オイルポンプ55および電動オイルポンプ56と、ハイブリッド自動車20の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(以下「ハイブリッドECU」という)70とを備える。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a
エンジン22は、ガソリンや軽油といった炭化水素系の燃料の供給を受けて動力を出力する内燃機関であり、当該エンジン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により燃料噴射量や点火時期、吸入空気量等の制御を受けている。エンジンECU24には、例えば、クランクシャフト26に取り付けられたクランクポジションセンサ23からの信号等が入力される。そして、エンジンECU24は、ハイブリッドECU70と通信しており、ハイブリッドECU70からの制御信号等に基づいてエンジン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ECU70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。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にはサンギヤ軸31aを介してモータMG1が、リングギヤ32にはリングギヤ軸32aを介して変速機60がそれぞれ連結されており、動力分配統合機構30は、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側と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37およびデファレンシャルギヤ38を介して駆動輪39a,39bに出力される。
The power distribution and
モータMG1およびモータMG2は、何れも発電機として作動すると共に電動機として作動可能な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と電力のやり取りを行なう。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の何れか一方により発電される電力を他方のモータで消費できるようになっている。従って、バッテリ50は、モータMG1,MG2の何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り、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は充放電されないことになる。モータMG1,MG2は、何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等が入力されており、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等が出力される。モータECU40は、回転位置検出センサ43,44から入力した信号に基づいて図示しない回転数算出ルーチンを実行し、モータMG1,MG2の回転子の回転数Nm1,Nm2を計算する。また、モータECU40には、モータMG1のコイル温度を検出する温度センサ45からのモータ温度T1やモータMG2のコイル温度を検出する温度センサ46からのモータ温度T2等も入力される。そして、モータECU40は、ハイブリッドECU70と通信しており、ハイブリッドECU70からの制御信号等に基づいてモータ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ECU70に出力する。
The motor MG1 and the motor MG2 are both configured as well-known synchronous generator motors that operate as generators and can operate as motors, and exchange power with the
バッテリ50は、バッテリ用電子制御ユニット(以下「バッテリECU」という)52によって管理されている。バッテリECU52には、バッテリ50を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ50の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧、バッテリ50の出力端子に接続された電力ライン54に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流、バッテリ50に取り付けられた温度センサ51からの電池温度Tb等が入力されている。バッテリECU52は、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ECU70やエンジンECU24に出力する。更に、バッテリECU52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も算出している。
The
変速機60は、モータMG2の回転軸48とリングギヤ軸32aとの接続および当該接続の解除を実行すると共に両軸の接続時にモータMG2の回転軸48の回転数を2段に減速してリングギヤ軸32aに伝達できるよう構成されたものである。変速機60の構成の一例を図2に示す。同図に示す変速機60は、ダブルピニオン式の遊星歯車機構60aとシングルピニオン式の遊星歯車機構60bと2つのブレーキB1,B2とを含む。ダブルピニオン式の遊星歯車機構60aは、外歯歯車のサンギヤ61と、このサンギヤ61と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ62と、サンギヤ61に噛合する複数の第1ピニオンギヤ63aと、この第1ピニオンギヤ63aに噛合すると共にリングギヤ62に噛合する複数の第2ピニオンギヤ63bと、複数の第1ピニオンギヤ63aおよび複数の第2ピニオンギヤ63bを連結して自転かつ公転自在に保持するキャリア64とを備える。かかる遊星歯車機構60aにおいては、ブレーキB1をオン/オフ制御することにより、サンギヤ61を自由に回転させるか、あるいはサンギヤ61の回転を停止させることができる。シングルピニオン式の遊星歯車機構60bは、外歯歯車のサンギヤ65と、このサンギヤ65と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ66と、サンギヤ65に噛合すると共にリングギヤ66に噛合する複数のピニオンギヤ67と、複数のピニオンギヤ67を自転かつ公転自在に保持するキャリア68とを備えており、サンギヤ65はモータMG2の回転軸48に、キャリア68はリングギヤ軸32aにそれぞれ連結される。かかる遊星歯車機構60bにおいては、ブレーキB2をオン/オフ制御することにより、リングギヤ66を自由に回転させるか、あるいはリングギヤ66の回転を停止させることができる。ダブルピニオン式の遊星歯車機構60aとシングルピニオン式の遊星歯車機構60bとは、リングギヤ62とリングギヤ66とを接続すると共に、キャリア64とキャリア68とを接続することにより互いに連結されている。そして、このような変速機60において、ブレーキB1,B2を共にオフすれば、モータMG2の回転軸48をリングギヤ軸32aから切り離すことができる。また、ブレーキB1をオフすると共にブレーキB2をオンすれば、モータMG2の回転軸48の回転を比較的大きな減速比で減速してリングギヤ軸32aに伝達する一方(以下この状態を「Loギヤ」の状態という)、ブレーキB1をオンすると共にブレーキB2をオフすれば、モータMG2の回転軸48の回転を比較的小さな減速比で減速してリングギヤ軸32aに伝達することができる(以下この状態を「Hiギヤ」の状態という)。また、ブレーキB1,B2を共にオンすれば、回転軸48やリングギヤ軸32aの回転を禁止することできる。実施例において、これらのブレーキB1,B2は、図示しない油圧式アクチュエータを駆動制御してブレーキB1,B2に作用させる油圧を調節することによりオン/オフ制御される。
The
機械式オイルポンプ55は、その回転軸がクランクシャフト26に連結されてエンジン22により駆動され、オイルパン57に貯留されている冷却媒体としての潤滑冷却オイル(オートマチックトランスミッションフルード:ATF)を動力分配統合機構30や変速機60の機械部分、モータMG1およびMG2等に供給する。また、電動オイルポンプ56は、図示しない補機バッテリからの電力により駆動され、オイルパン57に貯留された潤滑冷却オイルを動力分配統合機構30や変速機60、モータMG1およびMG2等に供給する。なお、オイルパン57には、そこに貯留されている潤滑冷却オイルの温度である油温Taftを検出する温度センサ58が設けられている。
The
ハイブリッドECU70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ECU70には、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号、シフトレバー81の操作位置であるシフトポジションSP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87からの車速V、オイルパン57に設けられた温度センサ58からの油温Tatf等が入力ポートを介して入力される。加えて、ハイブリッドECU70には、ハイブリッド自動車20の運転モードの選択を可能とするモードスイッチ88からのモード信号が入力される。実施例において、モードスイッチ88は、図示しない車室内のスイッチパネルに配置されており、動力性能よりも燃費の向上を優先させながらハイブリッド自動車20を走行させるノーマルモード(第1の運転モード)と、燃費の向上よりも動力性能を優先させながらハイブリッド自動車20を走行させるパワーモード(第2の運転モード)との選択を運転者に対して許容する。運転者がモードスイッチ88を介してノーマルモードを選択したときには、エンジン22を効率よく運転して燃費を向上させることができるようにエンジン22、モータMG1およびMG2が制御される。また、運転者がモードスイッチ88を介してパワーモードを選択したときには、ノーマルモード選択時に比べて駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力するトルクを高めると共にエンジン22の回転数を高めて運転者によるアクセル操作に対するトルク出力の応答性が向上するようにエンジン22、モータMG1およびMG2が制御される。そして、ハイブリッドECU70は、上述したように、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取りを行なっている。また、ハイブリッドECU70からは、変速機60に含まれるブレーキB1,B2の図示しないアクチュエータへの駆動信号や、電動オイルポンプ56への駆動信号等も出力ポートを介して出力される。
The
上述のように構成された実施例のハイブリッド自動車20では、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Tr*が計算され、この要求トルクTr*に対応する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の運転制御モードとしては、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に出力するように運転制御するモータ運転モード等がある。
In the
次に、上述のように構成されたハイブリッド自動車20の動作についてについて説明する。図3は、ハイブリッドECU70により所定時間毎(例えば、数msec毎)に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。
Next, the operation of the
図3の駆動制御ルーチンの開始に際して、ハイブリッドECU70のCPU72は、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87からの車速V、モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2、変速機60のギヤ比Gr、モードフラグFmd、充放電要求パワーPb*、バッテリ50の充放電に許容される電力である入出力制限Win,Woutといった制御に必要なデータの入力処理を実行する(ステップS100)。ここで、モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2は、モータECU40から通信により入力するものとした。また、変速機60のギヤ比Grは、図示しない変速処理ルーチンにより変速機60の変速が実行されたときに設定されてRAM76の所定領域に記憶されるものである。更に、充放電要求パワーPb*は、バッテリ50の残容量SOC等に基づいてバッテリECU52によってバッテリ50を充放電すべき電力として設定されるものをバッテリECU52から通信により入力するものとした。同様に、バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、バッテリ50の温度Tbとバッテリ50の残容量SOCとに基づいて設定されたものをバッテリECU52から通信により入力するものとした。モードフラグFmdは、ハイブリッドECU70により実行される図4のモード設定ルーチンを経て設定されて所定の記憶領域に保持されているものである。
At the start of the drive control routine of FIG. 3, the
ここで、図3の駆動制御ルーチンの説明を中断して、図4のモード設定ルーチンについて説明する。同図に示すモード設定ルーチンは、ハイブリッドECU70により所定時間毎(例えば、数msec毎)に実行される。このルーチンの開始に際して、ハイブリッドECU70のCPU72は、モードスイッチフラグFmswやモータ温度T1,T2、温度センサ58からの油温Tatfといったモード設定に必要なデータの入力処理を実行する(ステップS300)。モードスイッチフラグFmswは、ハイブリッドECU70の所定の記憶領域に保持されているものであり、例えばモードスイッチ88からのモード信号がノーマルモードの選択を示すものである場合に値0に設定されると共にモードスイッチ88からのモード信号がパワーモードの選択を示すものである場合に値1に設定される。また、モータ温度T,T2は、モータECU40から通信により入力するものとした。続いて、ステップS300にて入力したモードスイッチフラグFmswの値に基づいて運転者によりパワーモードが選択されているか否かを判定し(ステップS310)。モードスイッチフラグFmswが値0であれば、ノーマルモードのもとでハイブリッド自動車20が運転されるようにモードフラグFmdを値0に設定(維持)する(ステップS340)。
Here, the description of the drive control routine of FIG. 3 is interrupted, and the mode setting routine of FIG. 4 is described. The mode setting routine shown in the figure is executed by the
一方、ステップS310にてモードスイッチフラグFmswが値1であって運転者によりパワーモードが選択されていると判断した場合には、更に、ステップS300にて入力したモータ温度T1およびT2の少なくとも何れか一方が予め定められた閾値としての基準モータ温度Tmref以上であるか否かを判定する(ステップS320)。ステップS320にてモータ温度T1およびT2の少なくとも何れか一方が基準モータ温度Tmref以上であると判断した場合には、更に、ステップS300にて入力した油温Tatfが予め定められた閾値としての基準油温Tfref(例えば120〜140℃)以上であるか否かを判定する(ステップS330)。なお、基準モータ温度Tmrefおよび基準油温Tfrefは、モータMG1,MG2の特性やハイブリッド自動車20の運転状態等を考慮しつつ実験、解析を経て予め定められるものである。そして、モータ温度T1およびT2の少なくとも何れか一方が基準モータ温度Tmref以上であり、かつ油温Tatfが基準油温Tfref以上である場合には、ノーマルモードのもとでハイブリッド自動車20が運転されるようにモードフラグFmdを値0に設定(維持)する(ステップS340)。これに対して、モータ温度T1およびT2の双方が基準モータ温度Tmref未満であってステップS320にて否定判断がなされた場合や、油温Tatfが基準油温Tfref未満であってステップS330にて否定判断がなされた場合には、パワーモードのもとでハイブリッド自動車20が運転されるようにモードフラグFmdを値1に設定(維持)する(ステップS350)。
On the other hand, when it is determined in step S310 that the mode switch flag Fmsw is 1 and the power mode is selected by the driver, at least one of the motor temperatures T1 and T2 input in step S300. It is determined whether one is equal to or higher than a reference motor temperature Tmref as a predetermined threshold (step S320). If it is determined in step S320 that at least one of the motor temperatures T1 and T2 is equal to or higher than the reference motor temperature Tmref, the oil temperature Tatf input in step S300 is further used as a reference oil as a predetermined threshold value. It is determined whether or not the temperature is higher than the temperature Tfref (for example, 120 to 140 ° C.) (step S330). The reference motor temperature Tmref and the reference oil temperature Tfref are determined in advance through experiments and analysis in consideration of the characteristics of the motors MG1 and MG2, the operating state of the
このようなモード設定ルーチンが実行されることにより、モードフラグFmdは、ステップS340またはS350にて基本的には運転者の選択に合致するように値0または1に設定される。ただし、モードフラグFmdが値1に設定されてパワーモードのもとでハイブリッド自動車20が運転されている最中に、ステップS330にて油温Tatfが基準油温Tfref以上であると判断されるとモードフラグFmdが値0に設定されるので、パワーモードの続行が禁止されることになる。また、モードフラグFmdが値0に設定されてノーマルモードのもとでハイブリッド自動車20が運転されている最中に運転者がモードスイッチ88をパワーモード側に切り換えたときに、ステップS330にて油温Tatfが基準油温Tfref以上であると判断された場合には、運転者によるパワーモードの選択は受け付けられないことになる。すなわち、パワーモードのもとでは、ノーマルモードに比べて駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力されるトルクが大きくなる傾向にある。従って、運転者によりパワーモードが選択された際にモータMG1、MG2を冷却する潤滑冷却オイルが基準油温Tfref以上となっていると、負荷の増加に伴って更に昇温するモータMG1,MG2を潤滑冷却オイルにより良好に冷却し得なくなり、モータMG1,MG2の性能を低下させてしまうおそれがある。また、潤滑冷却オイルが基準油温Tfref以上である状態でパワーモードを実行すると、潤滑冷却オイルが更に昇温してモータMG1,MG2のみならず動力分配統合機構30や変速機60の潤滑・冷却を良好に実行し得なくなり、スムースな動力の出力や変速が損なわれるおそれもある。このため、実施例のハイブリッド自動車20では、ステップS330にて潤滑冷却オイルの温度が基準油温Tfref以上となっているときにモータMG1,MG2の負荷制限が必要であるとみなし、パワーモードの実行や受付を禁止することとしている。
By executing such a mode setting routine, the mode flag Fmd is set to a value of 0 or 1 so as to basically match the driver's selection in step S340 or S350. However, when it is determined in step S330 that the oil temperature Tatf is equal to or higher than the reference oil temperature Tfref while the mode flag Fmd is set to the
さて、再度図3に戻って同図の駆動制御ルーチンについて説明すると、ステップS100のデータ入力処理の後、入力したモードフラグFmdの値に基づいてハイブリッド自動車20の運転モードをノーマルモードとパワーモードとの何れとするかを判定する(ステップS110)。モードフラグFmdが値0に設定されており、運転モードをノーマルモードとすべき場合には、ステップS100にて入力したアクセル開度Accとノーマルモード時アクセル開度設定用マップとを用いて制御上のアクセル開度である実行用アクセル開度Acc*を設定する(ステップS120)。また、モードフラグFmdが値1に設定されており、運転モードをパワーモードとすべき場合には、ステップS100にて入力したアクセル開度Accとパワーモード時アクセル開度設定用マップとを用いて制御上のアクセル開度である実行用アクセル開度Acc*を設定する(ステップS130)。ノーマルモード時アクセル開度設定用マップは、図5に示すように、0〜100%の範囲でアクセル開度Accに対して実行用アクセル開度Acc*が線形性をもつように予め作成されてROM74に記憶されている。なお、図5に例示するノーマルモード時アクセル開度設定用マップは、アクセル開度Accをそのまま実行用アクセル開度Acc*として設定するように作成されたものである。一方、パワーモード時アクセル開度設定用マップは、図5に示すように、低車速時における車両の飛び出し感を抑制すべく任意の低アクセル開度領域にあるアクセル開度Accに対してはノーマルモード時アクセル開度設定用マップにより設定されるものと同一の値を実行用アクセル開度Acc*として設定し、低アクセル開度領域以外の100%までのアクセル開度Accに対してはアクセル操作に対するトルク出力の応答性を向上させるべくノーマルモード時アクセル開度設定用マップにより設定されるものよりも大きな値を実行用アクセル開度Acc*として設定するように作成されてROM74に記憶されている。
Returning to FIG. 3 again, the drive control routine of FIG. 3 will be described. After the data input process in step S100, the operation mode of the
こうしてステップS120またはS130にて実行用アクセル開度Acc*を設定したならば、実行用アクセル開度Acc*とステップS100にて入力した車速Vとに基づいて駆動輪39a,39b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*を設定した上で、エンジン22に要求される要求パワーPe*を設定する(ステップS140)。実施例では、実行用アクセル開度Acc*と車速Vと要求トルクTr*との関係が予め定められて要求トルク設定用マップとしてROM74に記憶されており、要求トルクTr*としては、与えられた実行用アクセル開度Acc*と車速Vとに対応したものが当該マップから導出・設定される。図6に要求トルク設定用マップの一例を示す。このような処理が実行される結果、運転者によりパワーモードが選択されると共に上述のモード設定ルーチンによりモードフラグFmdが値1に設定される場合に実行用アクセル開度Acc*がノーマルモードの選択時に比べて大きく設定されると、それに応じて、要求トルクTr*がノーマルモードの選択時に比べて大きく設定されることになる。また、実施例において、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を乗じたものと充放電要求パワーPb*とロスLossとの総和として計算される。なお、リングギヤ軸32aの回転数Nrは、図示するようにモータMG2の回転数Nm2を現在の変速機60のギヤ比Grで除するか、あるいは車速Vに換算係数kを乗じることによって求めることができる。続いて、ステップS140にて設定した要求パワーPe*に基づいてエンジン22が効率よく運転されるようにエンジン22の目標運転ポイントとしての目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する(ステップS150)。実施例では、予め定められたエンジン22を効率よく動作させるための動作ラインと要求パワーPe*とに基づいてエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定するものとした。図7に、エンジン22の動作ラインと目標回転数Ne*と目標トルクTe*との相関曲線とを例示する。同図に示すように、目標回転数Ne*と目標トルクTe*とは、動作ラインと要求パワーPe*(Ne*×Te*)が一定となることを示す相関曲線との交点から求めることができる。
If the execution accelerator opening Acc * is thus set in step S120 or S130, the drive connected to the
こうしてエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定したならば、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(サンギヤ31の歯数/リングギヤ32の歯数)とを用いて次式(1)に従いモータMG1の目標回転数Nm1*を計算した上で、計算した目標回転数Nm1*と現在の回転数Nm1とに基づく式(2)の計算を実行してモータMG1のトルク指令Tm1*を設定する(ステップS160)。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。また、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に例示する。図中、左側のS軸はモータMG1の回転数Nm1に一致するサンギヤ31の回転数を示し、中央のC軸はエンジン22の回転数Neに一致するキャリア34の回転数を示し、右側のR軸はモータMG2の回転数Nm2を変速機60の現在のギヤ比Grで除したリングギヤ32の回転数Nrを示す。また、R軸上の2つの太線矢印は、モータMG1からトルクTm1を出力したときにこのトルク出力によりリングギヤ軸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が変速機60を介してリングギヤ軸32aに作用するトルクとを示す。モータMG1の目標回転数Nm1*を求めるための式(1)は、この共線図における回転数の関係を用いれば容易に導出することができる。そして、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。
When the target rotational speed Ne * and the target torque Te * of the
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) …(1)
Tm1*=前回Tm1*+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt …(2)
Nm1 * = Ne * ・ (1 + ρ) / ρ-Nm2 / (Gr ・ ρ) (1)
Tm1 * = previous Tm1 * + k1 (Nm1 * -Nm1) + k2∫ (Nm1 * -Nm1) dt (2)
ステップS160にてモータMG1のトルク指令Tm1*を設定したならば、バッテリ50の入出力制限Win,Woutと、トルク指令Tm1*と現在のモータMG1の回転数Nm1との積として得られるモータMG1の消費電力(発電電力)との偏差をモータMG2の回転数Nm2で除することによりモータMG2から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Tmin,Tmaxを次式(3)および式(4)を用いて計算する(ステップS170)。更に、ステップS100にて入力した変速機60の現在のギヤ比Grと要求トルクTr*とトルク指令Tm1*と動力分配統合機構30のギヤ比ρとに基づいてモータMG2から出力すべきトルクとしての仮モータトルクTm2tmpを次式(5)を用いて計算し(ステップS180)、モータMG2のトルク指令Tm2*をステップS170にて計算したトルク制限Tmin,Tmaxで仮モータトルクTm2tmpを制限した値として設定する(ステップS190)。このようにしてモータMG2のトルク指令Tm2*を設定することにより、駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力するトルクをバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で制限したトルクとして設定することができる。なお、式(5)は、図8の共線図から容易に導出することができる。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*および目標トルクTe*をエンジンECU24に、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU40にそれぞれ送信し(ステップS200)、再度ステップS100以降の処理を実行する。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、目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを得るための制御を実行する。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*を用いてモータMG1が駆動されると共にトルク指令Tm2*を用いてモータMG2が駆動されるようにインバータ41,42のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
If the torque command Tm1 * of the motor MG1 is set in step S160, the input / output limits Win and Wout of the
Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 …(3)
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 …(4)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr …(5)
Tmin = (Win-Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (3)
Tmax = (Wout-Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (4)
Tm2tmp = (Tr * + Tm1 * / ρ) / Gr (5)
以上説明したように、実施例のハイブリッド自動車20は、第1の運転モードたるノーマルモードと当該ノーマルモードに比べて駆動力要求操作としてのアクセル操作に対するトルク出力の応答性を高める傾向をもった第2の運転モードしてのパワーモードとの何れかのもとで運転可能なものである。そして、ハイブリッド自動車20では、図4のステップS330にて潤滑冷却オイルの油温Tatfが基準油温Tfref以上とはなっておらずモータMG1,MG2の負荷制限が不要であると判断されたときには、運転者により選択されたノーマルモードまたはパワーモードに対応した運転制約としてのノーマルモード時またはパワーモード時アクセル開度設定用マップを用いてアクセル操作に基づく動力が駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力されるようにエンジン22、モータMG1およびMG2が制御される(図3のステップS120またはS130,S140〜S200)。また、図4のステップS330にて潤滑冷却オイルの油温Tatfが基準油温Tfref以上となっておりモータMG1,MG2の負荷制限が必要であると判断されたときには、運転者による運転モードの選択状態に拘わらずノーマルモード時アクセル開度設定用マップを用いてアクセル操作に基づく動力がリングギヤ軸32aに出力されるようにエンジン22、モータMG1およびMG2が制御される(図3のステップS120,S140〜S200)。すなわち、ノーマルモードの実行時には、パワーモードの実行時に比べて、アクセル操作に対するトルク出力の応答性を高める必要性が低くなることからモータMG1,MG2の負荷を小さくすることができる。従って、潤滑冷却オイルの油温Tatfが基準油温Tfref以上となっておりモータMG1,MG2の負荷を制限すべきときに、運転者による運転モードの選択状態に拘わらずノーマルモードに対応した運転制約としてのノーマルモード時アクセル開度設定用マップを用いてエンジン22、モータMG1およびMG2を制御すれば、パワーモードの選択時に生じるおそれがあるモータMG1,MG2の発熱等に起因する性能低下を抑制することが可能となる。この結果、ハイブリッド自動車20では、複数の運転モードの選択を許容することにより運転者のニーズを満足させると共に走行性能の低下を抑制することが可能となる。
As described above, the
また、上記実施例のように、潤滑冷却オイルの油温Tatfが所定の基準油温Tfref以上となっているときにモータMG1,MG2の負荷制限が必要であるとみなすようにすれば、モータMG1,MG2の発熱を抑制して当該発熱に起因するハイブリッド自動車20の性能低下を良好に抑制することが可能となる。更に、モータMG1,MG2の温度T1,T2とモータMG1,MG2を冷却する潤滑冷却オイルの温度Tfrefの間には所定の相関があることから、モータMG1,MG2の温度T1,T2と潤滑冷却オイルの油温Tatfとの双方を考慮すれば、モータMG1,MG2の負荷制限の必要性をより適正に判断して、パワーモードが選択された際にノーマルモードに対応したノーマルモード時アクセル開度設定用マップを用いてエンジン22、モータMG1およびMG2を制御する機会を必要最小限とすることが可能となる。加えて、低アクセル開度領域以外の100%までのアクセル開度Accに対してはノーマルモード時アクセル開度設定用マップに比べて大きな値を実行用アクセル開度Acc*として設定するパワーモード時アクセル開度設定用マップを用いれば、パワーモードの実行時にノーマルモードの実行時に比べて同一のアクセル開度Accに対する要求トルクTr*を大きく設定して、アクセル操作に対するトルク出力の応答性を良好に向上させることが可能となる。なお、上記実施例のように、ノーマルモード時アクセル開度設定用マップとパワーモード時アクセル開度設定用マップとを用いる代わりに、ノーマルモード時要求トルク設定用マップと当該ノーマルモード時要求トルク設定用マップに比べて同一のアクセル開度Accに対する要求トルクTr*を大きく設定する傾向をもったパワーモード時要求トルク設定用マップを用いてもよい。
Further, as in the above embodiment, if it is considered that the load limitation of the motors MG1 and MG2 is necessary when the oil temperature Tatf of the lubricating cooling oil is equal to or higher than a predetermined reference oil temperature Tfref, the motor MG1 , It is possible to suppress the heat generation of MG2 and satisfactorily suppress the performance degradation of the
図9は、実施例のハイブリッド自動車20に適用されてハイブリッドECU70により実行され得る駆動制御ルーチンの他の例を示すフローチャートである。図9のルーチンもハイブリッドECU70により所定時間毎(例えば、数msec毎)に実行されるものである。図9の駆動制御ルーチンの開始に際して、ハイブリッドECU70のCPU72は、図3のステップS100と同様のデータ入力処理(ステップS400)を実行した後、ステップS400にて入力したアクセル開度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Tr*を設定した上で、エンジン22に要求される要求パワーPe*を設定する(ステップS410)。続いて、図3のステップS110と同様にしてハイブリッド自動車20の運転モードをノーマルモードとパワーモードとの何れとするかを判定する(ステップS420)。モードフラグFmdが値0に設定されており、運転モードをノーマルモードとすべき場合には、エンジン22の運転ポイントとしての目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを図10に示す燃費優先動作ライン(実施例では図7の動作ラインと同一のものとされる)と要求パワーPe*が一定となることを示す相関曲線との交点から求める(ステップS430)。また、モードフラグFmdが値1に設定されており、運転モードをパワーモードとすべき場合には、エンジン22の運転ポイントとしての目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを上記燃費優先動作ラインに比べて内燃機関の出力トルクを大きく設定する傾向をもった図10に示すトルク優先動作ラインと要求パワーPe*が一定となることを示す相関曲線との交点から求める(ステップS440)。そして、図3のステップS160〜S200と同様のステップS450〜S490の処理を実行し、再度ステップS400以降の処理を実行する。このように、アクセルペダルポジションセンサ84により検出されたアクセル開度(アクセル操作量)Accおよび車速Vに基づいて要求トルクTr*を設定すると共にエンジン22に要求される要求パワーPe*を設定した上で(ステップS410)、要求パワーPe*やノーマルモード用の運転制約としての燃費優先動作ラインとパワーモード用のトルク優先動作ラインとの何れかを用いてエンジン22、モータMG1およびMG2を制御してもよい。この場合、第2の運転モードとしてのパワーモードを実行する際に、エンジン22のトルク負担を高めてエンジン22からリングギヤ軸32aに直接伝達されるトルクを大きくすることができるので、モータMG2の負担を軽減しながら、アクセル操作に対するトルク出力の応答性を向上させることが可能となる。
FIG. 9 is a flowchart illustrating another example of a drive control routine that can be applied to the
なお、上記実施例の変速機60は、Hi,Loの2段の変速段をもって変速可能なものであるが、これに限られるものではなく、変速機は、3段以上の変速段をもって変速可能な変速機であってもよい。そして、モータMG2と駆動軸としてのリングギヤ軸32aとの間に介設されるギヤ機構は、変速機60に限られるものではなく一般的な減速機であってもよい。
The
また、実施例のハイブリッド自動車20は、モータMG2の動力を変速機60により変速して駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力するものであるが、本発明の適用対象は、これに限られるものではない。すなわち、本発明は、図11に示す変形例としてのハイブリッド自動車120のように、モータMG2の動力をリングギヤ軸32aに接続された車軸(駆動輪39a,39bが接続された車軸)とは異なる車軸(図11における車輪39c,39dに接続された車軸)に出力するものに適用されてもよい。
Further, the
更に、実施例のハイブリッド自動車20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39a,39bに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力するものであるが、本発明の適用対象は、これに限られるものでもない。すなわち、本発明は、図12に示す変形例としてのハイブリッド自動車220のように、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39a,39b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を備えるものに適用されてもよい。
Further, the
そして、上記実施例においては、動力出力装置をハイブリッド自動車20に搭載されるものとして説明したが、本発明による動力出力装置は、自動車以外の車両や船舶、航空機等の移動体に搭載されるものであってもよく、建設設備等の固定設備に組み込まれるものであってもよい。また、こうした自動車以外の移動体や固定設備に設けられる動力出力装置の制御方法も本発明の範囲に含まれることはいうまでもない。
In the above embodiment, the power output device is described as being mounted on the
ここで、上記実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明しておく。すなわち、上記実施例では、3軸式の動力分配統合機構30あるいは対ロータ電動機230を介してリングギヤ軸32aに接続されたエンジン22が「内燃機関」に相当し、変速機60を介してリングギヤ軸32aに機械的に接続されるか、あるいは駆動輪39a,39bが接続された車軸とは異なる車軸に接続されたモータMG2(図11参照)または対ロータ電動機230が「電動機」に相当し、バッテリ50が「蓄電手段」に相当し、運転者により操作されるアクセルペダル83やアクセルペダルポジションセンサ84がリングギヤ軸32aに対する駆動力要求操作を受け付ける「駆動力要求操作受付手段」に相当し、モードスイッチ88が第1の運転モードとしてのノーマルモードと第2の運転モードとしてのパワーモードとの何れかを選択するための「運転モード選択手段」に相当し、図3または図9の駆動制御ルーチンを実行してエンジン22とモータMG1,MG2とを制御するハイブリッドECU70等が「制御手段」に相当する。また、モータMG1,MG2等に潤滑冷却オイルを供給する機械式オイルポンプ55および電動オイルポンプ56が「冷却手段」に相当し、オイルパン57に設けられた温度センサ58が「冷媒温度検出手段」に相当し、モータMG1,MG2に設けられた温度センサ45,46が「電動機温度検出手段」に相当する。更に、実行用アクセル開度Acc*またはアクセル開度Accと車速Vとに基づいて要求トルクTr*を設定するハイブリッドECU70が「要求駆動力設定手段」に相当し、モータMG1あるいは対ロータ電動機230が「発電用電動機」に相当し、動力分配統合機構30が「回転調整手段」および「3軸式動力入出力手段」に相当する。なお、これら実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。すなわち、実施例はあくまで課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎず、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の解釈は、その欄の記載に基づいて行なわれるべきものである。
Here, the correspondence between the main elements of the above embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problems will be described. That is, in the above-described embodiment, the
以上、実施例を用いて本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施例に何ら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、様々な変更をなし得ることはいうまでもない。 The embodiments of the present invention have been described above using the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Needless to say.
20,120,220 ハイブリッド自動車、22 エンジン、23 クランクポジションセンサ、24 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、26 クランクシャフト、28 ダンパ、30 動力分配統合機構、31 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、37 ギヤ機構、38 デファレンシャルギヤ、39a,39b 駆動輪、39c,39d 車輪、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、45,46,58 温度センサ、48 回転軸、50 バッテリ、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、55 機械式オイルポンプ、56 電動オイルポンプ、57 オイルパン、60 変速機、60a 遊星歯車機構(ダブルピニオン式)、60b 遊星歯車機構(シングルピニオン式)、61,65 サンギヤ、62,66 リングギヤ、63a 第1ピニオンギヤ、63b 第2ピニオンギヤ、64,68 キャリア、67 ピニオンギヤ、70 ハイブリッド用電子制御ユニット(ハイブリッドECU)、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、87 車速センサ、88 モードスイッチ、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、B1,B2 ブレーキ。 20, 120, 220 Hybrid vehicle, 22 engine, 23 crank position sensor, 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, 37 gear mechanism, 38 differential gear, 39a, 39b drive wheel, 39c, 39d wheel, 40 motor electronic control unit (motor ECU), 41, 42 inverter, 43, 44 rotational position detection sensor, 45 , 46, 58 Temperature sensor, 48 Rotating shaft, 50 Battery, 52 Electronic control unit for battery (battery ECU), 54 Power line, 55 Mechanical oil pump, 56 Electric oil pump, 57 Oil pump , 60 transmission, 60a planetary gear mechanism (double pinion type), 60b planetary gear mechanism (single pinion type), 61, 65 sun gear, 62, 66 ring gear, 63a first pinion gear, 63b second pinion gear, 64, 68 carrier, 67 pinion gear, 70 hybrid electronic control unit (hybrid ECU), 72 CPU, 74 ROM, 76 RAM, 80 ignition switch, 81 shift lever, 82 shift position sensor, 83 accelerator pedal, 84 accelerator pedal position sensor, 85 brake pedal, 86 Brake pedal position sensor, 87 Vehicle speed sensor, 88 Mode switch, 230 Counter rotor motor, 232 Inner rotor, 234 Outer rotor, MG1, MG2 Motor, B , B2 brake.
Claims (10)
前記駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、
前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、
前記駆動軸に対する駆動力要求操作を受け付ける駆動力要求操作受付手段と、
第1の運転モードと該第1の運転モードに比べて前記駆動力要求操作に対する動力の出力の応答性を高める傾向をもった第2の運転モードとの何れかを選択するための運転モード選択手段と、
前記電動機の負荷制限が不要なときには前記選択された第1または第2の運転モードに対応した運転制約を用いて前記駆動力要求操作に基づく動力が前記駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記電動機とを制御し、前記負荷制限が必要なときには前記運転モードの選択状態に拘わらず前記第1の運転モードに対応した運転制約を用いて前記駆動力要求操作に基づく動力が前記駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備える動力出力装置。 A power output device that outputs power to a drive shaft,
An internal combustion engine capable of outputting power to the drive shaft;
An electric motor capable of inputting and outputting power to the drive shaft;
Power storage means capable of exchanging power with the motor;
Driving force request operation receiving means for receiving a driving force request operation for the drive shaft;
Operation mode selection for selecting either the first operation mode or the second operation mode having a tendency to increase the responsiveness of the output of power to the driving force request operation as compared with the first operation mode Means,
When there is no need to limit the load on the electric motor, the internal combustion engine is configured such that power based on the driving force request operation is output to the driving shaft using the driving constraint corresponding to the selected first or second driving mode. When the load restriction is necessary, the power based on the driving force request operation is transferred to the driving shaft using the driving constraint corresponding to the first driving mode regardless of the selected state of the driving mode. Control means for controlling the internal combustion engine and the electric motor to be output to
A power output device comprising:
冷却媒体を用いて前記電動機を冷却する冷却手段と、
前記冷却媒体の温度を検出する冷媒温度検出手段とを更に備え、
前記負荷制限が必要となるのは、前記冷媒温度検出手段により検出された前記冷却媒体の温度が所定の基準冷媒温度以上となるときである動力出力装置。 The power output apparatus according to claim 1, wherein
Cooling means for cooling the electric motor using a cooling medium;
Refrigerant temperature detection means for detecting the temperature of the cooling medium,
The load output is required when the temperature of the cooling medium detected by the refrigerant temperature detecting means is equal to or higher than a predetermined reference refrigerant temperature.
前記電動機の温度を検出する電動機温度検出手段を更に備え、
前記負荷制限が必要となるのは、前記電動機温度検出手段により検出された前記電動機の温度が所定の基準電動機温度以上となり、かつ前記冷媒温度検出手段により検出された前記冷却媒体の温度が前記基準冷媒温度以上となるときである動力出力装置。 The power output apparatus according to claim 2,
Electric motor temperature detecting means for detecting the temperature of the electric motor,
The load limitation is necessary because the temperature of the motor detected by the motor temperature detecting means is equal to or higher than a predetermined reference motor temperature, and the temperature of the cooling medium detected by the refrigerant temperature detecting means is the reference temperature. A power output device that is when the refrigerant temperature is equal to or higher.
前記第1および第2の運転モードに対応した運転制約は、前記駆動力要求操作受付手段により受け付けられた操作量と前記駆動軸に要求される要求駆動力との関係をそれぞれ規定しており、
前記第2の運転モードに対応した運転制約は、前記第1の運転モードに対応した運転制約に比べて同一の前記操作量に対する前記要求駆動力を大きく設定する傾向を有している動力出力装置。 In the power output device according to any one of claims 1 to 3,
The driving constraints corresponding to the first and second driving modes respectively define the relationship between the operation amount received by the driving force request operation receiving means and the required driving force required for the drive shaft,
The driving constraint corresponding to the second driving mode has a tendency to set the required driving force for the same operation amount larger than the driving constraint corresponding to the first driving mode. .
前記駆動力要求操作受付手段により受け付けられた操作量に基づ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更に備え、
前記第1および第2の運転モードに対応した運転制約は、前記要求駆動力設定手段により設定された前記要求駆動力に応じた前記内燃機関の運転ポイントをそれぞれ規定しており、
前記第2の運転モードに対応した運転制約は、前記第1の運転モードに対応した運転制約に比べて前記内燃機関の出力トルクを大きく設定する傾向を有している動力出力装置。 In the power output device according to any one of claims 1 to 3,
Further comprising required driving force setting means for setting a required driving force required for the drive shaft based on an operation amount received by the driving force request operation receiving means;
The driving restrictions corresponding to the first and second driving modes respectively define operating points of the internal combustion engine according to the required driving force set by the required driving force setting means.
The driving output corresponding to the second operating mode has a tendency to set the output torque of the internal combustion engine to be larger than the operating constraint corresponding to the first operating mode.
前記内燃機関からの動力の一部を用いて発電可能であると共に前記蓄電手段と電力をやり取り可能な発電用電動機を更に備え、
前記負荷制限は、前記電動機および前記発電用電動機の負荷制限である動力出力装置。 In the power output device according to any one of claims 1 to 5,
A generator motor that can generate electric power using a part of the power from the internal combustion engine and can exchange electric power with the power storage means;
The power output device, wherein the load limit is a load limit of the electric motor and the electric generator motor.
前記内燃機関の出力軸と該出力軸とは独立に回転可能な前記駆動軸とに接続され、電力および動力の入出力を伴って前記駆動軸に対する前記出力軸の回転数を調整可能な回転調整手段を更に備える動力出力装置。 The power output apparatus according to claim 6, wherein
Rotation adjustment that is connected to the output shaft of the internal combustion engine and the drive shaft that can rotate independently of the output shaft, and that can adjust the rotational speed of the output shaft relative to the drive shaft with input and output of electric power and power A power output apparatus further comprising means.
前記回転調整手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第3の回転軸とに接続され、これら3軸のうちの何れか2軸に入出力される動力に基づいて定まる動力を残余の軸に入出力する3軸式動力入出力手段であり、前記発電用電動機は、前記第3の回転軸に動力を入出力する動力出力装置。 The power output apparatus according to claim 7,
The rotation adjusting means is connected to the output shaft of the internal combustion engine, the drive shaft, and a third rotating shaft, and has a residual power determined based on power input to and output from any two of these three shafts. A power output device that inputs and outputs power to and from the third rotating shaft.
前記電動機の負荷制限が不要なときには運転モードとして選択された第1または第2の運転モードに対応した運転制約を用いて前記駆動力要求操作に基づく動力が前記駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記電動機とを制御し、前記負荷制限が必要なときには前記運転モードの選択状態に拘わらず前記第1の運転モードに対応した運転制約を用いて前記駆動力要求操作に基づく動力が前記駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記電動機とを制御する動力出力装置の制御方法。 A drive shaft; an internal combustion engine capable of outputting power to the drive shaft; an electric motor capable of inputting / outputting power to the drive shaft; and a storage means capable of exchanging electric power with the motor; Control method of a power output apparatus operable in any of the second operation mode having a tendency to increase the response of the output of power to a predetermined driving force request operation as compared with the first operation mode Because
When it is not necessary to limit the load of the motor, the power based on the driving force request operation is output to the drive shaft using the driving constraint corresponding to the first or second driving mode selected as the driving mode. The internal combustion engine and the electric motor are controlled, and when the load limitation is necessary, the power based on the driving force request operation is generated using the driving constraint corresponding to the first driving mode regardless of the selected state of the driving mode. A control method of a power output device for controlling the internal combustion engine and the electric motor so as to be output to a drive shaft.
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