JP2008179290A - Power output device and its control method, 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、エンジンからの出力トルクを自動変速機を介して出力する装置において、各部のイナーシャやフリクション放出トルクを考慮してエンジンのトルク制御を行なう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、各部のイナーシャやフリクション放出トルクを考慮してエンジンをトルク制御することにより、自動変速機への入力トルクの制御を精度よく行なっている。
上述の動力出力装置では、エンジンからの出力トルクを自動変速機を介して出力する装置であるため、各部のイナーシャやフリクション放出トルクを考慮してエンジンを制御することにより、自動変速機の出力側のトルク制御を行なうことができるが、エンジンの出力軸と自動変速機の入力軸とを遊星歯車機構のような作動的な機構を介して接続する装置では、単にエンジンを制御するだけでは、自動変速機の出力側のトルク制御を行なうことができない。 The power output device described above is a device that outputs the output torque from the engine via the automatic transmission. Therefore, by controlling the engine in consideration of the inertia and friction release torque of each part, the output side of the automatic transmission In a device that connects the output shaft of the engine and the input shaft of the automatic transmission via an operative mechanism such as a planetary gear mechanism, simply controlling the engine automatically Torque control on the output side of the transmission cannot be performed.
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、内燃機関と変速機とを作動的な機構を介して接続する装置や車両において、変速機の変速比を変更することによって生じ得る変速機の出力側の駆動力不足を抑制することを目的とする。 The power output device, the control method thereof, and the vehicle according to the present invention are a device or a vehicle for connecting an internal combustion engine and a transmission via an operative mechanism, and the transmission can be generated by changing a transmission gear ratio. The object is to suppress the shortage of driving force on the output side.
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、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 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、
入力軸を有し、前記入力軸と前記駆動軸との間で動力を変速して伝達する変速手段と、
前記入力軸に接続されると共に該入力軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力の入出力を伴って前記入力軸と前記出力軸とに動力を入出力する電力動力入出力手段と、
前記入力軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求動力設定手段と、
前記変速手段における変速比と前記設定された要求駆動力とに基づいて実行用駆動力を設定する実行用駆動力設定手段と、
前記変速手段の変速比の変更を伴って前記内燃機関を所定の制約で運転しながら前記設定された実行用駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記変速手段とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
The power output apparatus of the present invention is
A power output device that outputs power to a drive shaft,
An internal combustion engine;
A transmission means having an input shaft, and transmitting power by shifting power between the input shaft and the drive shaft;
Connected to the input shaft and connected to the output shaft of the internal combustion engine so as to be rotatable independently of the input shaft, and to input / output power to and from the input shaft and the output shaft with input / output of power and power Power power input / output means to
An electric motor capable of inputting and outputting power to the input shaft;
A power storage means capable of exchanging power with the power input / output means and the electric motor;
Required power setting means for setting a required driving force required for the drive shaft;
An execution driving force setting means for setting an execution driving force based on the gear ratio in the transmission means and the set required driving force;
The internal combustion engine and the electric power / power input / output means so that the set driving force for execution is output to the drive shaft while operating the internal combustion engine with a predetermined restriction accompanying a change in the speed ratio of the speed change means. Control means for controlling the electric motor and the speed change means;
It is a summary to provide.
この本発明の動力出力装置では、駆動軸に要求される要求駆動力を設定すると共に変速手段における変速比と設定した要求駆動力とに基づいて実行用駆動力を設定し、変速手段の変速比の変更を伴って内燃機関を所定の制約で運転しながら設定した実行用駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機と変速手段とを制御する。即ち、要求駆動力を変速手段の変速比に応じた実行用駆動力として内燃機関と電力動力入出力手段と電動機と変速手段を制御するのである。これにより、変速手段の変速比が変更されることによって生じ得る変速手段の出力側としての駆動軸への駆動力不足を抑制することができる。 In the power output apparatus of the present invention, the required driving force required for the drive shaft is set, the execution driving force is set based on the transmission gear ratio in the transmission means and the set required driving force, and the transmission gear ratio of the transmission means is set. The internal combustion engine, the power drive input / output means, the electric motor, and the speed change means are controlled so that the execution driving force set while operating the internal combustion engine with predetermined restrictions is output to the drive shaft. That is, the internal combustion engine, the power drive input / output means, the electric motor, and the speed change means are controlled by using the required drive force as an execution drive force corresponding to the speed ratio of the speed change means. As a result, it is possible to suppress a shortage of driving force to the drive shaft on the output side of the speed change means that may be caused by changing the speed ratio of the speed change means.
こうした本発明の動力出力装置において、前記実行用駆動力設定手段は、前記変速手段の変速比に基づいて前記変速手段の変速比の変更に伴って変化する該変速手段の動力の伝達の際の損失を補充する損失補充用駆動力を設定すると共に該設定した損失補充用駆動力と前記設定された要求駆動力との和の駆動力を前記実行用駆動力として設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、変速手段の変速比を変更しても駆動軸に要求駆動力を出力することができる。この場合、前記実行用駆動力設定手段は、前記変速手段の変速比が所定変速比から離れるほど大きくなる傾向に前記損失補充用駆動力を設定する手段であるものとすることもできる。ここで、所定変速比としては値1とすることが好ましい。これは変速比が値1から離れるほど損失が大きくなることに基づく。更にこの場合、前記実行用駆動力設定手段は、前記変速手段の変速比が前記入力軸の動力を回転数を減速して前記駆動軸に伝達する際の減速比であるときに該変速比が前記所定変速比未満のときには値0の駆動力を前記損失補充用駆動力として設定する手段であるものとすることもできる。これは、駆動軸を高速で回転するときには若干の駆動力不足が生じても駆動軸を低速で回転するときの駆動力不足の影響(回転できないという不都合など)に比して影響が小さいと考えられることに基づく。
In such a power output apparatus of the present invention, the execution driving force setting means is adapted to transmit power of the speed change means that changes with a change in the speed ratio of the speed change means based on the speed ratio of the speed change means. It is a means for setting a loss replenishment driving force for replenishing a loss and setting a driving force that is the sum of the set loss replenishing driving force and the set required driving force as the execution driving force. You can also. In this way, the required driving force can be output to the drive shaft even if the speed ratio of the speed change means is changed. In this case, the execution driving force setting means may be means for setting the loss supplementary driving force such that the speed ratio of the speed change means tends to increase as the gear ratio departs from a predetermined speed ratio. Here, it is preferable to set the
また、本発明の動力出力装置において、前記入力軸および/または前記駆動軸の回転数を検出する回転数検出手段を備え、前記実行用駆動力設定手段は前記検出された回転数に基づいて前記実行用駆動力を設定する手段である、ものとすることもできる。これは、入力軸や駆動軸の回転数の大小が変速手段におけるフリクショントルクの大小に影響することに基づく。 The power output apparatus of the present invention further includes a rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the input shaft and / or the drive shaft, and the execution driving force setting means is configured to perform the operation based on the detected rotation speed. It can also be a means for setting the driving force for execution. This is based on the fact that the magnitude of the rotational speed of the input shaft and the drive shaft affects the magnitude of the friction torque in the transmission means.
さらに、本発明の動力出力装置において、前記変速手段の潤滑油の温度を検出する温度検出手段を備え、前記実行用駆動力設定手段は前記検出された温度に基づいて前記実行用駆動力を設定する手段である、ものとすることもできる。これは、変速機の潤滑油の温度の高低が変速手段におけるフリクショントルクの大小に影響することに基づく。 The power output apparatus according to the present invention further includes a temperature detection unit that detects a temperature of the lubricating oil of the transmission unit, and the execution driving force setting unit sets the execution driving force based on the detected temperature. It can also be a means to do. This is based on the fact that the temperature of the lubricating oil in the transmission affects the magnitude of the friction torque in the transmission means.
また、本発明の動力出力装置において、前記変速手段は有段変速機であるものとすることもできるし、前記所定の制約は前記内燃機関を効率よく運転する制約であるものとすることもできる。 In the power output apparatus of the present invention, the speed change means may be a stepped transmission, and the predetermined restriction may be a restriction for efficiently operating the internal combustion engine. .
本発明の動力出力装置において、前記電力動力入出力手段は、動力を入出力可能な発電機と、前記入力軸と前記出力軸と前記発電機の回転軸との3軸に接続され該3軸のうちいずれか2軸に入出力した動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、を備える手段であるものとすることもできる。 In the power output apparatus of the present invention, the power power input / output means is connected to three axes including a generator capable of inputting / outputting power, the input shaft, the output shaft, and the rotating shaft of the generator. 3 axis type power input / output means for inputting / outputting power to / from the remaining shafts based on the power input / output from / to any of the two axes.
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、入力軸を有し前記入力軸と前記駆動軸との間で動力を変速して伝達する変速手段と、前記入力軸に接続されると共に該入力軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され電力と動力の入出力を伴って前記入力軸と前記出力軸とに動力を入出力する電力動力入出力手段と、前記入力軸に動力を入出力可能な電動機と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求動力設定手段と、前記変速手段における変速比と前記設定された要求駆動力とに基づいて実行用駆動力を設定する実行用駆動力設定手段と、前記変速手段の変速比の変更を伴って前記内燃機関を所定の制約で運転しながら前記設定された実行用駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記変速手段とを制御する制御手段と、を備える動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなることを要旨とする。 The vehicle of the present invention is a power output device of the present invention according to any one of the above-described aspects, that is, basically a power output device that outputs power to a drive shaft, and includes an internal combustion engine and an input shaft. Transmission means for shifting and transmitting power between the input shaft and the drive shaft, and an electric power connected to the input shaft and connected to the output shaft of the internal combustion engine so as to be rotatable independently of the input shaft Power input / output means for inputting / outputting power to / from the input shaft and the output shaft with power input / output, an electric motor capable of inputting / outputting power to / from the input shaft, the power power input / output means, and the Executed based on power storage means capable of exchanging electric power with an electric motor, required power setting means for setting required drive force required for the drive shaft, speed ratio in the speed change means and the set required drive force Setting the driving force for execution And the internal combustion engine and the power power input / output so that the set execution driving force is output to the drive shaft while the internal combustion engine is operated with a predetermined restriction accompanying a change in the transmission gear ratio of the transmission means. And a control means for controlling the electric motor and the speed change means. The power output device is mounted, and the axle is connected to the drive shaft.
この本発明の車両では、上述のいずれかの態様の本発明の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、変速手段の変速比が変更されることによって生じ得る変速手段の出力側としての駆動軸への駆動力不足を抑制することができる効果と同様の効果を奏することができる。 Since the vehicle according to the present invention is equipped with the power output device of the present invention according to any one of the above-described aspects, the effect exerted by the power output device of the present invention, for example, may be caused by changing the gear ratio of the speed change means. It is possible to achieve the same effect as the effect of suppressing the drive force shortage to the drive shaft as the output side of the transmission means.
本発明の動力出力装置の制御方法は、
内燃機関と、入力軸を有し前記入力軸と駆動軸との間で動力を変速して伝達する変速手段と、前記入力軸に接続されると共に該入力軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され電力と動力の入出力を伴って前記入力軸と前記出力軸とに動力を入出力する電力動力入出力手段と、前記入力軸に動力を入出力可能な電動機と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定すると共に前記変速手段における変速比と前記設定した要求駆動力とに基づいて実行用駆動力を設定し、前記変速手段の変速比の変更を伴って前記内燃機関を所定の制約で運転しながら前記設定した実行用駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記変速手段とを制御する、
ことを特徴とする。
The method for controlling the power output apparatus of the present invention includes:
An internal combustion engine, transmission means having an input shaft and transmitting power by shifting power between the input shaft and the drive shaft; and the internal combustion engine connected to the input shaft and rotatable independently of the input shaft An electric power input / output means connected to an output shaft of the engine for inputting / outputting power to / from the input shaft and the output shaft with input / output of electric power and power; an electric motor capable of inputting / outputting power to / from the input shaft; A power output device control method comprising: the power power input / output means and a power storage means capable of exchanging power with the electric motor,
A required driving force required for the drive shaft is set, an execution driving force is set based on the transmission gear ratio in the transmission means and the set required driving force, and the transmission gear ratio of the transmission means is changed. Controlling the internal combustion engine, the power drive input / output means, the electric motor, and the speed change means so that the set execution driving force is output to the drive shaft while operating the internal combustion engine with predetermined constraints.
It is characterized by that.
この本発明の動力出力装置の制御方法では、駆動軸に要求される要求駆動力を設定すると共に変速手段における変速比と設定した要求駆動力とに基づいて実行用駆動力を設定し、変速手段の変速比の変更を伴って内燃機関を所定の制約で運転しながら設定した実行用駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機と変速手段とを制御する。即ち、要求駆動力を変速手段の変速比に応じた実行用駆動力として内燃機関と電力動力入出力手段と電動機と変速手段を制御するのである。これにより、変速手段の変速比が変更されることによって生じ得る変速手段の出力側としての駆動軸への駆動力不足を抑制することができる。 In the control method for the power output apparatus of the present invention, the required drive force required for the drive shaft is set, and the execution drive force is set based on the transmission gear ratio in the transmission means and the set required drive force. The internal combustion engine, the power drive input / output means, the electric motor, and the speed change means are controlled such that the execution driving force set while operating the internal combustion engine with predetermined restrictions is output to the drive shaft. That is, the internal combustion engine, the power drive input / output means, the electric motor, and the speed change means are controlled by using the required drive force as an execution drive force corresponding to the speed ratio of the speed change means. As a result, it is possible to suppress a shortage of driving force to the drive shaft on the output side of the speed change means that may be caused by changing the speed ratio of the speed change means.
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、本発明の一実施例としての動力出力装置を搭載するハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。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に接続された動力軸としてのリングギヤ軸32aに接続されたモータMG2と、リングギヤ軸32aの動力を変速して駆動輪39a,39bに連結された駆動軸36に出力する変速機60と、車両全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット70とを備える。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a
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。なお、エンジンECU24は、クランクシャフト26に取り付けられた図示しないクランクポジションセンサからの信号に基づいてクランクシャフト26の回転数、即ちエンジン22の回転数Neも演算している。
The
動力分配統合機構30は、外歯歯車のサンギヤ31と、このサンギヤ31と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ32と、サンギヤ31に噛合すると共にリングギヤ32に噛合する複数のピニオンギヤ33と、複数のピニオンギヤ33を自転かつ公転自在に保持するキャリア34とを備え、サンギヤ31とリングギヤ32とキャリア34とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構30は、キャリア34にはエンジン22のクランクシャフト26が、サンギヤ31にはモータMG1が、リングギヤ32には回転軸としてのリングギヤ軸32a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から変速機60,駆動軸36,デファレンシャルギヤ38を介して、最終的には車両の駆動輪39a,39bに出力される。
The power distribution and
モータMG1およびモータMG2は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ41,42を介してバッテリ50と電力のやりとりを行なう。インバータ41,42とバッテリ50とを接続する電力ライン54は、各インバータ41,42が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータMG1,MG2のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ50は、モータMG1,MG2のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータMG1,MG2により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ50は充放電されない。モータMG1,MG2は、いずれもモータ用電子制御ユニット(以下、モータECUという)40により駆動制御されている。モータECU40には、モータMG1,MG2を駆動制御するために必要な信号、例えばモータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ43,44からのモータMG1,MG2の回転子の回転位置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,MG
2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。なお、モータECU40は、回転位置検出センサ43,44からの信号に基づいてモータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2も演算している。
The motor MG1 and the motor MG2 are both configured as well-known synchronous generator motors that can be driven as generators and can be driven as motors, and exchange power with the
2 is output to the hybrid
変速機60は、動力軸としてのリングギヤ軸32aと駆動軸36との間の変速段の変更を伴う動力の伝達およびリングギヤ軸32aと駆動軸36との接続の解除を行なうことができるように構成されている。変速機60の構成の一例を図2に示す。図示するように、変速機60は、シングルピニオンの遊星歯車機構62,64,66と二つのクラッチC1,C2と三つのブレーキB1,B2,B3とにより構成されている。遊星歯車機構62は、外歯歯車のサンギヤ62sと、このサンギヤ62sと同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ62rと、サンギヤ62sに噛合すると共にリングギヤ62rに噛合する複数のピニオンギヤ62pと、複数のピニオンギヤ62pを自転かつ公転自在に保持するキャリア62cとを備えており、サンギヤ62sはクラッチC2のオンオフによりリングギヤ軸32aに接続または接続の解除ができるようになっていると共にブレーキB1のオンオフによりその回転を停止または自由にできるようになっており、キャリア62cはブレーキB2のオンオフによりその回転を停止または自由にできるようになっている。遊星歯車機構64は、外歯歯車のサンギヤ64sと、このサンギヤ64sと同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ64rと、サンギヤ64sに噛合すると共にリングギヤ64rに噛合する複数のピニオンギヤ64pと、複数のピニオンギヤ64pを自転かつ公転自在に保持するキャリア64cとを備えており、サンギヤ64sは遊星歯車機構62のサンギヤ62sに接続され、リングギヤ64rはクラッチC1のオンオフによりリングギヤ軸32aに接続またはその解除ができるようになっており、キャリア64cは遊星歯車機構62のリングギヤ62rに接続されている。遊星歯車機構66は、外歯歯車のサンギヤ66sと、このサンギヤ66sと同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ66rと、サンギヤ66sに噛合すると共にリングギヤ66rに噛合する複数のピニオンギヤ66pと、複数のピニオンギヤ66pを自転かつ公転自在に保持するキャリア66cとを備えており、サンギヤ66sは遊星歯車機構64のリングギヤ64rに接続され、リングギヤ66rはブレーキB3のオンオフによりその回転を停止または自由にできるようになっており、キャリア66cは遊星歯車機構62のリングギヤ62rと遊星歯車機構64のキャリア64cと駆動軸36とに接続されている。変速機60は、クラッチC1,C2とブレーキB1,B2,B3とを全てオフにすることによりリングギヤ軸32aと駆動軸36とを切り離すことができ、クラッチC1とブレーキB3とをオンとすると共にクラッチC2とブレーキB1,B2とをオフとすることによりリングギヤ軸32aの回転を比較的大きな減速比で減速して駆動軸36に伝達し(以下、この状態を1速の状態という)、クラッチC1とブレーキB2とをオンとすると共にクラッチC2とブレーキB1,B3とをオフとすることによりリングギヤ軸32aの回転を1速より小さな減速比で減速して駆動軸36に伝達し(以下、この状態を2速の状態という)、クラッチC1とブレーキB1とをオンとすると共にクラッチC2とブレーキB2,B3とをオフとすることによりリングギヤ軸32aの回転を2速より小さな減速比で減速して駆動軸36に伝達し(以下、この状態を3速の状態という)、クラッチC1,C2をオンとすると共にブレーキB1,B2,B3をオフとすることによりリングギヤ軸32aの回転をそのまま駆動軸36に伝達する(以下、この状態を4速の状態という)。また、この変速機60は、クラッチC2とブレーキB3とをオンとすると共にクラッチC1とブレーキB1,B2とをオフとすることによりリングギヤ軸32aの回転を反転かつ減速して駆動軸36に伝達する(以下、この状態をリバースの状態という)。
The
クラッチC1,C2やブレーキB1,B2,B3のオンオフは、図1に示すように、油圧式のアクチュエータ100の駆動によりクラッチC1,C2やブレーキB1,B2,B3に対して作用させる油圧を調節することより行なわれる。この油圧式のアクチュエータ100は、オイルを圧送するオイルポンプ102と、オイルポンプ102から圧送されたオイルの圧力(ライン圧)をクラッチC1,C2やブレーキB1,B2,B3側に調整可能な圧力をもって個別に供給可能な油圧供給部104と、を備える。
As shown in FIG. 1, the clutches C1, C2 and the brakes B1, B2, B3 are turned on and off by adjusting the hydraulic pressure applied to the clutches C1, C2 and the brakes B1, B2, B3 by driving the
バッテリ50は、バッテリ用電子制御ユニット(以下、バッテリECUという)52によって管理されている。バッテリECU52には、バッテリ50を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ50の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧,バッテリ50の出力端子に接続された電力ライン54に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流,バッテリ50に取り付けられた温度センサ51からの電池温度Tbなどが入力されており、必要に応じてバッテリ50の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。また、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)を演算したり、演算した残容量(SOC)と電池温度Tbとに基づいてバッテリ50を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Win,Woutを演算している。
The
ハイブリッド用電子制御ユニット70は、CPU72を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU72の他に処理プログラムを記憶するROM74と、データを一時的に記憶するRAM76と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット70には、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号,シフトレバー81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP,アクセルペダル83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Acc,ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBP,車速センサ88からの車速V,アクチュエータ100の油圧供給部104のライン圧を検出する油圧センサ106からの油圧Poil,駆動軸36に取り付けられた回転数センサ37からの駆動軸回転数Nd、変速機60に取り付けられて潤滑油の温度を検出する温度センサ89からの油温Toil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、変速機60のクラッチC1,C2やブレーキB1,B2,B3の油圧式のアクチュエータ100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
なお、実施例のハイブリッド自動車20では、シフトポジションセンサ82により検出するシフトレバー81のポジションとしては、駐車ポジション(Pポジション)や中立ポジション(Nポジション),ドライブポジション(Dポジション),リバースポジション(Rポジション)などがある。シフトポジションSPがDポジションやRポジションのときには、変速機60は、1速〜4速の状態,リバースの状態となるようクラッチC1,C2やブレーキB1,B2,B3のうち1速〜4速の状態,リバースの状態に対応するクラッチやブレーキを係合するものとし、シフトポジションSPがNポジションやPポジションのときには、変速機60のクラッチC1,C2やブレーキB1,B2,B3は全て開放するものとした。
In the
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36に出力すべき要求トルクを計算し、要求トルクTdと車速Vとに応じた変速段となるよう変速機60が制御され、要求トルクと変速機60の変速段とに応じたトルクに対応する要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるように、エンジン22とモータMG1とモータMG2とが運転制御される。エンジン22とモータMG1とモータMG2の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にエンジン22から出力される動力のすべてが動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによってトルク変換されてリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ50の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にバッテリ50の充放電を伴ってエンジン22から出力され
る動力の全部またはその一部が動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御する充放電運転モード、エンジン22の運転を停止してモータMG2からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸32aに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。
The
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20の動作について説明する。図3は、実施例のハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎(例えば、数msec毎)に実行される。なお、この駆動制御ルーチンと並行にアクセル開度Accと車速Vと変速段との関係を設定した変速マップと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と車速センサ88からの車速Vとに基づいて変速機60の変速段を変速する変速処理ルーチンが実行されて変速機60の変速が行なわれている。変速機60の変速段の変速処理については、本発明の中核をなさないから、これ以上の詳細な説明は省略する。
Next, the operation of the thus configured
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,エンジン22の回転数Ne,モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2,回転数センサ37からの駆動軸回転数Nd,変速機60の変速比G,温度センサ89からの油温Toil,バッテリ50の入出力制限Win,Woutなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する(ステップS100)。ここで、エンジン22の回転数Neは、クランクシャフト26に取り付けられた図示しないクランクポジションセンサからの信号に基づいて演算されたものをエンジンECU24から通信により入力するものとした。また、モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2は、回転位置検出センサ43,44により検出されるモータMG1,MG2の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータECU40から通信により入力するものとした。また、バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、温度センサ51により検出されたバッテリ50の電池温度Tbとバッテリ50の残容量(SOC)とに基づいて設定されたものをバッテリECU52から通信により入力するものとした。なお、変速機60の変速比Gは、変速機60の状態に基づいて得られるものを入力するものとした。
When the drive control routine is executed, first, the
こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Accと車速Vとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動軸36に出力すべき要求トルクTdを設定する(ステップS110)。要求トルクTdは、実施例では、アクセル開度Accと車速Vと要求トルクTd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Td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。
When the data is thus input, the required torque Td to be output to the
続いて、設定した要求トルクTdに変速機60のギヤ比Gに基づく変速段と駆動軸回転数Ndと油温Toilとに基づく補正トルクTaddを加えて実行用トルクTd*を設定する(ステップS120)。ここで、補正トルクTaddは、変速機60の変速段によって変速機60の伝達効率が異なることにより、エンジン22とモータMG1とモータMG2とにより変速機60の入力軸としてのリングギヤ軸32aに要求トルクTdに見合う動力を出力しても駆動軸36に要求トルクTdが出力されないのを補正するものであり、変速機60の変速段によって定まるトルクと変速機60の潤滑油の油温Toilによって定まるフリクショントルクTtmpと駆動軸36の駆動軸回転数Ndによって定まるフリクショントルクTndとの和として得られる。3速のときの変速機60の伝達効率を1.00としたときの変速機60の変速段と伝達効率との関係を図5に示す。なお、4速のときには3速のときに比して伝達効率は若干低下するが、実施例では、高速走行時にはその影響は小さいと考えられるため、3速のときと同様に1.00とした。したがって、補正トルクTaddは、図5の伝達効率をηとすると、次式(1)で表わされる。変速機60の潤滑油の油温ToilとフリクショントルクTtmpとの関係の一例を図6に示し、駆動軸回転数NdとフリクショントルクTndとの関係の一例を図7に示す。図6に示すように、フリクショントルクTtmpは、変速機60の潤滑油の油温Toilが高いほど小さくなる。また、図7に示すように、フリクショントルクTndは、基本的には駆動軸回転数Ndが大きくなるほど小さくなるが、駆動軸回転数Ndが小さいときには駆動軸回転数Ndの増加に対して若干の増加を示すものとなる。なお、こうした変速機60の潤滑油の油温ToilとフリクショントルクTtmpとの関係や、駆動軸回転数NdとフリクショントルクTndとの関係は変速機60の構成によって異なるものとなるから、実験などにより定めるものとなる。
Subsequently, the execution torque Td * is set by adding the shift speed based on the gear ratio G of the
Tadd=Td・(1-η)+Ttmp+Tnd (1) Tadd = Td ・ (1-η) + Ttmp + Tnd (1)
こうして実行用トルクTd*を設定すると、設定した実行用トルクTd*に基づいてエンジン22に要求される要求パワーPe*を設定すると共に(ステップS130)、設定した要求パワーPe*に基づいてエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する(ステップS140)。ここで、要求パワーPe*は、設定した実行用トルクTd*に駆動軸36の回転数Nd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。目標回転数Ne*と目標トルクTe*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*とに基づいて設定される。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8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。
When the execution torque Td * is set in this way, the required power Pe * required for the
続いて、エンジン22の目標回転数Ne*とモータMG2の回転数Nm2と動力分配統合機構30のギヤ比ρとを用いて次式(2)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*と入力したモータMG1の回転数Nm1とに基づいて式(3)によりモータMG1のトルクTm1tmpを計算する(ステップS150)。ここで、式(2)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および変速機60の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を図9に示す。なお、図9は変速機60が2速の状態のときを示している。図中左側は動力分配統合機構30の共線図であり、左の31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、34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、32軸はモータMG2の回転数Nm2であるリングギヤ32(リングギヤ軸32a)の回転数を示す。図中右側は変速機60の共線図であり、64r,66s軸は遊星歯車機構64のリングギヤ64rおよび遊星歯車機構66のサンギヤ66sの回転数を示し、62r,64c,66c軸は駆動軸36の回転数Noである遊星歯車機構62のリングギヤ62rおよび遊星歯車機構64のキャリア64cおよび遊星歯車機構66のキャリア66cの回転数を示し、62c軸は遊星歯車機構62のキャリア62cの回転数を示し、66r軸は遊星歯車機構66のリングギヤ66rの回転数を示し、62s,64s軸は遊星歯車機構62のサンギヤ62sおよび遊星歯車機構64のサンギヤ64sの回転数を示す。図中左右の共線図を結ぶ点線は、シフトポジションSPがDポジションのときに接続される回転要素(32軸と64r,66s軸)を示す。なお、32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とを示し、62r,64c,66c軸の2つの太線矢印は、R軸に出力されるこれらのトルクが変速機60を介して駆動軸36に出力されるトルクを示す。式(2)は、図9の共線図から容易に導くことができる。式(3)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(3)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。
Subsequently, the target rotational speed Nm1 * of the motor MG1 is calculated by the following equation (2) using the target rotational speed Ne * of the
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/ρ (2)
Tm1tmp=ρ・Te*/(1+ρ)+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (3)
Nm1 * = Ne * ・ (1 + ρ) / ρ-Nm2 / ρ (2)
Tm1tmp = ρ ・ Te * / (1 + ρ) + k1 (Nm1 * -Nm1) + k2∫ (Nm1 * -Nm1) dt (3)
続いて、実行用トルクTd*を変速機60のギヤ比Gで除したものにモータトルクTm1tmpを動力分配統合機構30のギヤ比ρで除したものを加えてモータMG2から出力すべきトルクとしてのモータトルクTm2tmpを次式(4)により計算すると共に(ステップS160)、式(5)および式(6)を共に満たすモータトルクTm1tmpの上下限としてのトルク制限Tm1min,Tm1maxを設定する(ステップS170)。ここで、式(4)は、図9の共線図から容易に導くことができる。また、式(5)はモータMG1やモータMG2によりリングギヤ軸32aに出力されるトルクの総和が値0から実行用トルクTd*を予想ギヤ比Gestで除した値までの範囲内となる関係であり、式(6)はモータMG1とモータMG2とにより入出力される電力の総和が入出力制限Win,Woutの範囲内となる関係である。トルク制限Tm1min,Tm1maxの一例を図10に示す。トルク制限Tm1min,Tm1maxは、図中斜線で示した領域内のトルク指令Tm1*の最大値と最小値として求めることができる。
Subsequently, the torque obtained by dividing the execution torque Td * by the gear ratio G of the
Tm2tmp=Td*/G+Tm1tmp/ρ (4)
0≦−Tm1tmp/ρ+Tm2tmp≦Td*/G (5)
Win≦Tm1tmp・Nm1+Tm2tmp・Nm2≦Wout (6)
Tm2tmp = Td * / G + Tm1tmp / ρ (4)
0 ≦ −Tm1tmp / ρ + Tm2tmp ≦ Td * / G (5)
Win ≦ Tm1tmp ・ Nm1 + Tm2tmp ・ Nm2 ≦ Wout (6)
こうしてトルク制限Tm1min,Tm1maxを設定すると、ステップS150で設定したモータトルクTm1tmpを式(7)によりトルク制限Tm1min,Tm1maxで制限してモータMG1のトルク指令Tm1*を設定する(ステップS180)。そして、バッテリ50の入出力制限Win,Woutと設定したトルク指令Tm1*に現在のモータMG1の回転数Nm1を乗じて得られるモータMG1の消費電力(発電電力)との偏差を回転数Nm2で割ることによりモータMG2から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Tm2min,Tm2maxを次式(8)および式(9)により計算すると共に(ステップS190)、ステップS160で設定したモータトルクTm2tmpを式(10)によりトルク制限Tm2min,Tm2maxで制限してモータMG2のトルク指令Tm2*を設定する(ステップS200)。
When the torque limits Tm1min and Tm1max are set in this way, the motor torque Tm1tmp set in step S150 is limited by the torque limits Tm1min and Tm1max according to equation (7), and the torque command Tm1 * of the motor MG1 is set (step S180). Then, the deviation from the power consumption (generated power) of the motor MG1 obtained by multiplying the input / output limits Win and Wout of the
Tm1*=max(min(Tm1tmp,Tm1max),Tm1min) (7)
Tm2min=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (8)
Tm2max=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (9)
Tm2*=max(min(Tm2tmp,Tm2max),Tm2min) (10)
Tm1 * = max (min (Tm1tmp, Tm1max), Tm1min) (7)
Tm2min = (Win-Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (8)
Tm2max = (Wout-Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (9)
Tm2 * = max (min (Tm2tmp, Tm2max), Tm2min) (10)
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(ステップS210)、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における吸入空気量制御や燃料噴射制御,点火制御などの制御を行なう。また、トルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータECU40は、トルク指令Tm1*でモータMG1が駆動されると共にトルク指令Tm2*でモータMG2が駆動されるようインバータ41,42のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。このようにエンジン22やモータMG1,MG2を制御することにより、バッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内でエンジン22を効率よく運転しながら実行用トルクTd*を駆動軸36に出力するために必要な駆動力をリングギヤ軸32aに出力することができる。上述したように、変速機60の変速段の相違によって変速機60の伝達効率が異なるものとなるが、それを補正した実行用トルクTd*を用いて制御するから、駆動軸36には要求トルクTdが出力されることになる。
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
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、駆動軸36に要求される要求トルクTdに変速機60の変速段の相違によって生じる伝達効率と駆動軸回転数Ndや油温Toilに基づく変速機60のフリクショントルクとに基づく補正トルクTaddを加えて実行用トルクTd*を設定し、この設定した実行用トルクTd*を駆動軸36に出力するものとしてエンジン22の目標運転ポイント(目標回転数Ne*,目標トルクTe*)とモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定してエンジン22とモータMG1,MG2とを制御するから、変速機60の変速段の相違によって変速機60の伝達効率が異なるものとなっても、駆動軸36に要求トルクTdを出力することができる。この結果、変速機60の変速段が変更されることによる駆動力不足を抑制することができる。しかも、バッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内でエンジン22を効率よく運転しながら制御するから、過大な電力によってバッテリ50を充放電するのを抑制することができると共に車両の燃費を向上させることができる。
According to the
実施例のハイブリッド自動車20では、駆動軸36に要求される要求トルクTdに変速機60の変速段の相違によって生じる伝達効率と駆動軸回転数Ndや油温Toilに基づく変速機60のフリクショントルクとに基づく補正トルクTaddを加えて実行用トルクTd*を設定するものとしたが、駆動軸回転数NdによるフリクショントルクTndを考慮しないものとしたり、変速機60の潤滑油の油温Toilに基づくフリクショントルクTtmpを考慮しないものとしても構わない。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、駆動軸36に要求される要求トルクTdと変速機60の変速段の相違によって生じる伝達効率と駆動軸回転数Ndや油温Toilに基づく変速機60のフリクショントルクとに基づいて補正トルクTaddを求めるものとしたが、駆動軸回転数Ndに基づくフリクショントルクTndに代えて変速機60の入力軸であるリングギヤ軸32aの回転数に基づくフリクショントルクTnrを用いて補正トルクTaddを求めるものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、3速のときの変速機60の伝達効率を1.00としたときの変速機60の変速段と伝達効率との関係を用いて変速機60の変速段によって定まるトルクを計算するものとしたが、3速以外の変速段の伝達効率を1.00としたときの変速機60の変速段と伝達効率との関係を用いて変速機60の変速段によって定まるトルクを計算するものとしてもよく、変速機60の各変速段の伝達効率を用いて変速機60の変速段によって定まるトルクを計算するものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、3速のときの変速機60の伝達効率を1.00とすると共に4速のときの変速機60の伝達効率も1.00としたが、4速のときの変速機60の伝達効率を1.00より小さいものとしても構わない。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、3速や4速のときにも駆動軸回転数Ndや油温Toilに基づく変速機60のフリクショントルクに基づいて補正トルクTaddを計算して実行用トルクTd*を設定するものとしたが、3速や4速のときには、駆動軸回転数Ndや油温Toilに基づく変速機60のフリクショントルクに基づいて補正トルクTaddを計算することなく、要求トルクTdをそのまま実行用トルクTd*として設定するものとしてもよい。この場合、値0を補正トルクTaddに設定して実行用トルクTd*を設定するものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、4段の変速段をもって変速可能な変速機60を用いるものとしたが、変速段は4段に限られるものではなく、2段以上の変速段をもって変速可能な変速機でもよく、無段変速機としても構わない。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、駆動輪39a,39bに連結された駆動軸36に変速機60を介して接続された動力軸としてのリングギヤ軸32aにエンジン22からの動力を動力分配統合機構30を介して出力するものとしたが、図11の変形例のハイブリッド自動車120に例示するように、エンジン22のクランクシャフトに接続されたインナーロータ132と駆動輪39a,39bに動力を出力する駆動軸36に変速機60を介して接続された動力軸32bに接続されたアウターロータ134とを有し、エンジン22の動力の一部を動力軸32b,変速機60,駆動軸36を介して駆動輪39a,39b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130を備えるものとしてもよい。
In the
実施例では、本発明の最良の形態として動力出力装置を搭載するハイブリッド自動車20として説明したが、こうした自動車に搭載されない動力出力装置としてもよい。また、こうした動力出力装置に内燃機関と共に組み込まれる駆動装置の形態としてもよい。さらに、動力出力装置の制御方法の形態としても構わない。
In the embodiment, the
ここで、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する。実施例では、エンジン22が「内燃機関」に相当し、変速機60が「変速手段」に相当し、動力分配統合機構30とモータMG1とが「電力動力入出力手段」に相当し、モータMG2が「電動機」に相当し、バッテリ50が「蓄電手段」に相当し、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて要求トルクTdを設定する図3の駆動制御ルーチンのステップS110の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット70が「要求動力設定手段」に相当し、駆動軸36に要求される要求トルクTdに変速機60の変速段の相違によって生じる伝達効率と駆動軸回転数Ndや油温Toilに基づく変速機60のフリクショントルクとに基づく補正トルクTaddを加えて実行用トルクTd*を設定する図3の駆動制御ルーチンのステップS120の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット70が「実行用駆動力設定手段」に相当し、バッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内でエンジン22を効率よく運転しながら実行用トルクTd*が駆動軸36に出力されるようエンジン22の目標回転数Ne*,目標トルクTe*,モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定してエンジンECU24やモータECU40に送信する図3の駆動制御ルーチンのステップS130〜S210の処理を実行すると共に油圧シーケンスにより変速機60の変速段を変速制御するハイブリッド用電子制御ユニット70と目標回転数Ne*と目標トルクTe*とによりエンジン22を制御するエンジンECU24とトルク指令Tm1*,Tm2*とによりモータMG1,MG2を制御するモータECU40とが「制御手段」に相当する。また、動力分配統合機構30が「3軸式動力入出力手段」に相当し、モータMG1が「発電機」に相当する。さらに、対ロータ電動機130も「電力動力入出力手段」に相当する。ここで、「内燃機関」としては、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に限定されるものではなく、水素エンジンなど如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「変速手段」としては、4段変速の変速機60に限定されるものではなく、入力軸と駆動軸との間で動力を変速して伝達する有段のものであれば如何なるものとしても構わない。「電力動力入出力手段」としては、動力分配統合機構30とモータMG1との組み合わせによるものや対ロータ電動機130に限定されるものではなく、入力軸に接続されると共に入力軸とは独立に回転可能に内燃機関の出力軸に接続され電力と動力の入出力を伴って入力軸と出力軸とに動力を入出力するものであれば如何なるものとしても構わない。「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータMG2に限定されるものではなく、誘導電動機など、入力軸に動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。「蓄電手段」としては、二次電池としてのバッテリ50に限定されるものではなく、キャパシタなど、電力動力入出力手段および電動機と電力のやりとりが可能であれば如何なるものとしても構わない。「要求動力設定手段」としては、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて要求トルクTdを設定するものに限定されるものではなく、アクセル開度Accだけに基づいて要求トルクTdを設定するものとしたり、走行位置に基づいて要求トルクを設定するものとするなど、駆動軸に要求される要求駆動力を設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「実行用駆動力設定手段」としては、駆動軸36に要求される要求トルクTdに変速機60の変速段の相違によって生じる伝達効率と駆動軸回転数Ndや油温Toilに基づく変速機60のフリクショントルクとに基づく補正トルクTaddを加えて実行用トルクTd*を設定するものに限定されるものではなく、要求トルクTdに変速機60の変速段だけに基づく補正トルクを加えて実行用トルクを設定するなど、変速手段における変速比と設定した要求駆動力とに基づいて実行用駆動力を設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「制御手段」としては、ハイブリッド用電子制御ユニット70とエンジンECU24とモータECU40とからなる組み合わせに限定されるものではなく単一の電子制御ユニットにより構成されるなどとしてもよい。また、「制御手段」としては、変速機60の変速を伴って、エンジン22を効率よく運転しながら実行用トルクTd*が駆動軸36に出力されるようエンジン22の目標回転数Ne*,目標トルクTe*,モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定してエンジン22やモータMG1,MG2,変速機60を制御するものに限定されるものではなく、変速手段の変速比の変更を伴って内燃機関を所定の制約で運転しながら設定した実行用駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機と変速手段とを制御するものであれば如何なるものとしても構わない。なお、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。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明について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り、実施例は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ないものである。
Here, the correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problems will be described. In the embodiment, the
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 The best mode for carrying out the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Of course, it can be implemented in the form.
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 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、32b 動力軸、33 ピニオンギヤ、34 キャリア、36 駆動軸、37 回転数センサ、38 デファレンシャルギヤ、39a,39b 駆動輪、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、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 変速機、62,64,66 遊星歯車機構、62s,64s,66s サンギヤ、62c,64c,66c キャリア、62r,64r,66r リングギヤ、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、100 アクチュエータ、102 オイルポンプ、104 油圧供給部、MG1,MG2 モータ、C1,C2 クラッチ、B1,B2,B3 ブレーキ。 20, 120 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, 32b power shaft, 33 pinion gear, 34 Carrier, 36 Drive shaft, 37 Rotational speed sensor, 38 Differential gear, 39a, 39b Drive wheel, 40 Motor electronic control unit (motor ECU), 41, 42 Inverter, 43, 44 Rotation position detection sensor, 50 Battery, 51 Temperature sensor, 52 Battery electronic control unit (battery ECU), 54 Electric power line, 60 Transmission, 62, 64, 66 Planetary gear mechanism, 62s, 64s, 66s Sun gear, 62c, 64c, 66c Carrier, 62 , 64r, 66r ring gear, 70 hybrid electronic control unit, 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, 88 Vehicle speed sensor, 100 Actuator, 102 Oil pump, 104 Oil pressure supply unit, MG1, MG2 motor, C1, C2 clutch, B1, B2, B3 brake.
Claims (11)
内燃機関と、
入力軸を有し、前記入力軸と前記駆動軸との間で動力を変速して伝達する変速手段と、
前記入力軸に接続されると共に該入力軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力の入出力を伴って前記入力軸と前記出力軸とに動力を入出力する電力動力入出力手段と、
前記入力軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求動力設定手段と、
前記変速手段における変速比と前記設定された要求駆動力とに基づいて実行用駆動力を設定する実行用駆動力設定手段と、
前記変速手段の変速比の変更を伴って前記内燃機関を所定の制約で運転しながら前記設定された実行用駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記変速手段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;
A transmission means having an input shaft, and transmitting power by shifting power between the input shaft and the drive shaft;
Connected to the input shaft and connected to the output shaft of the internal combustion engine so as to be rotatable independently of the input shaft, and to input / output power to and from the input shaft and the output shaft with input / output of power and power Power power input / output means to
An electric motor capable of inputting and outputting power to the input shaft;
A power storage means capable of exchanging power with the power input / output means and the electric motor;
Required power setting means for setting a required driving force required for the drive shaft;
An execution driving force setting means for setting an execution driving force based on the gear ratio in the transmission means and the set required driving force;
The internal combustion engine and the electric power / power input / output means so that the set driving force for execution is output to the drive shaft while operating the internal combustion engine with a predetermined restriction accompanying a change in the speed ratio of the speed change means. Control means for controlling the electric motor and the speed change means;
A power output device comprising:
前記入力軸および/または前記駆動軸の回転数を検出する回転数検出手段を備え、
前記実行用駆動力設定手段は、前記検出された回転数に基づいて前記実行用駆動力を設定する手段である、
動力出力装置。 The power output device according to any one of claims 1 to 4,
A rotation speed detecting means for detecting the rotation speed of the input shaft and / or the drive shaft;
The execution driving force setting means is means for setting the execution driving force based on the detected rotational speed.
Power output device.
前記変速手段の潤滑油の温度を検出する温度検出手段を備え、
前記実行用駆動力設定手段は、前記検出された温度に基づいて前記実行用駆動力を設定する手段である、
動力出力装置。 The power output device according to any one of claims 1 to 5,
Temperature detecting means for detecting the temperature of the lubricating oil of the transmission means,
The execution driving force setting means is means for setting the execution driving force based on the detected temperature.
Power output device.
前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定すると共に前記変速手段における変速比と前記設定した要求駆動力とに基づいて実行用駆動力を設定し、前記変速手段の変速比の変更を伴って前記内燃機関を所定の制約で運転しながら前記設定した実行用駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記変速手段とを制御する、
ことを特徴とする動力出力装置の制御方法。 An internal combustion engine, transmission means having an input shaft and transmitting power by shifting power between the input shaft and the drive shaft; and the internal combustion engine connected to the input shaft and rotatable independently of the input shaft An electric power input / output means connected to an output shaft of the engine for inputting / outputting power to / from the input shaft and the output shaft with input / output of electric power and power; an electric motor capable of inputting / outputting power to / from the input shaft; A power output device control method comprising: the power power input / output means and a power storage means capable of exchanging power with the electric motor,
A required driving force required for the drive shaft is set, an execution driving force is set based on the transmission gear ratio in the transmission means and the set required driving force, and the transmission gear ratio of the transmission means is changed. Controlling the internal combustion engine, the power drive input / output means, the electric motor, and the speed change means so that the set execution driving force is output to the drive shaft while operating the internal combustion engine with predetermined constraints.
A control method for a power output apparatus.
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