JP2008207578A - Power output device, 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、エンジンと、エンジンと駆動軸とに接続された動力分配統合機構と、動力分配統合機構に接続された第1モータ(モータMG1)と、駆動軸に接続された第2モータ(モータMG2)と、モータMG1,MG2と電力のやり取りが可能なバッテリと、を備え、エンジンのノッキングが発生したときに、点火時期を遅角させることによりノッキングの発生を抑制するノッキング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、ノッキング制御を開始したときに、エンジンから出力されるトルクが低下したと判断し、エンジンから出力されるトルクが低下していないときに比してエンジンが始動されやすくしたり停止されにくくしたりすることにより、エンジンからの出力を確保している。
上述の動力出力装置では、ノッキング制御が開始されると、エンジンから出力されるトルクが低下するが、このときには、エンジンから出力されるトルクが低下していないときに比して、モータMG1による発電電力が小さくなったり、駆動軸に要求される要求トルクに対応するためにモータMG2からの出力が比較的大きくなったりして、バッテリの電圧が低下しやすくなり、バッテリが過放電するおそれが生じる。 In the above-described power output device, when knocking control is started, the torque output from the engine decreases. At this time, compared with the case where the torque output from the engine does not decrease, power generation by the motor MG1 is performed. The electric power is reduced, or the output from the motor MG2 becomes relatively large in order to cope with the required torque required for the drive shaft, so that the voltage of the battery is liable to decrease and the battery may be overdischarged. .
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、蓄電装置の過放電を抑制することを目的とする。 An object of the power output device, the control method thereof, and the vehicle of the present invention is to suppress overdischarge of the power storage device.
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、
該内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能な発電手段と、
前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記発電手段および前記電動機と電力のやり取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駆動力設定手段と、
前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関の目標運転ポイントを設定する目標運転ポイント設定手段と、
前記内燃機関が前記設定された目標運転ポイントで運転されるように予め設定された制御がなされているときに、該内燃機関から出力される動力が該目標運転ポイントに対応する動力に対して低下する程度である出力低下程度を推定する出力低下程度推定手段と、
前記蓄電手段の状態と前記推定された出力低下程度とに基づいて前記蓄電手段の目標充放電電力を設定する目標充放電電力設定手段と、
前記設定された目標充放電電力に基づく電力で前記蓄電手段に充放電が行なわれると共に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内燃機関と前記発電手段と前記電動機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;
Power generation means capable of generating power using at least part of the power from the internal combustion engine;
An electric motor capable of inputting and outputting power to the drive shaft;
Power storage means capable of exchanging power with the power generation means and the motor;
Required driving force setting means for setting required driving force required for the drive shaft;
Target operating point setting means for setting a target operating point of the internal combustion engine based on the set required driving force;
When preset control is performed so that the internal combustion engine is operated at the set target operating point, the power output from the internal combustion engine is lower than the power corresponding to the target operating point. An output reduction degree estimating means for estimating an output reduction degree that is a degree to
Target charge / discharge power setting means for setting the target charge / discharge power of the power storage means based on the state of the power storage means and the estimated output reduction degree;
The internal combustion engine and the power generation means so that the power storage means is charged / discharged with electric power based on the set target charge / discharge power and a driving force based on the set required driving force is output to the drive shaft. Control means for controlling the electric motor;
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に基づいて内燃機関の目標運転ポイントを設定し、内燃機関が目標運転ポイントで運転されるように予め設定された制御がなされているときに内燃機関から出力される動力が目標運転ポイントに対応する動力に対して低下する程度である出力低下程度を推定し、蓄電手段の状態と出力低下程度とに基づいて蓄電手段の目標充放電電力を設定し、目標充放電電力に基づく電力で蓄電手段に充放電が行なわれると共に要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と発電手段と電動機とを制御する。これにより、出力低下程度に応じた目標充放電電力に基づく電力で蓄電手段を充放電することができる。したがって、出力低下程度に基づいて適正に目標充放電電力を設定すれば、出力低下程度が比較的大きいときでも蓄電手段の過放電を抑制することができる。ここで、出力低下が生じるときとしては、使用する燃料が通常でない場合(例えば、想定されたオクタン価の燃料よりも低いオクタン価の燃料を使用する場合)に内燃機関が低回転数で運転されるときなどを考えることができる。これは、使用する燃料が通常でない場合に、特に、内燃機関が低回転数で運転されるときに、内燃機関にノッキングが発生しやすくなり、その発生を抑制するための点火時期の遅角側への変更により内燃機関からの出力が低下するためである。 In the power output apparatus of the present invention, a target operation point of the internal combustion engine is set based on the required driving force required for the drive shaft, and control is performed in advance so that the internal combustion engine is operated at the target operation point. The power output from the internal combustion engine is estimated to be lower than the power corresponding to the target operating point, and the target of the power storage means is determined based on the state of the power storage means and the power reduction degree. The charge / discharge power is set, and the internal combustion engine, the power generation means, and the motor are controlled so that the power storage means is charged / discharged with the power based on the target charge / discharge power and the driving force based on the required driving force is output to the drive shaft. . Thereby, an electrical storage means can be charged / discharged with the electric power based on the target charging / discharging electric power according to the output fall grade. Therefore, if the target charge / discharge power is appropriately set based on the output reduction degree, overdischarge of the power storage means can be suppressed even when the output reduction degree is relatively large. Here, when the output decreases, the internal combustion engine is operated at a low speed when the fuel to be used is not normal (for example, when the fuel having an octane number lower than the assumed octane number is used). Can be considered. This is because, when the fuel to be used is not normal, particularly when the internal combustion engine is operated at a low speed, knocking is likely to occur in the internal combustion engine, and the ignition timing retarding side to suppress the occurrence thereof. This is because the output from the internal combustion engine decreases due to the change to.
こうした本発明の動力出力装置において、前記目標充放電電力設定手段は、前記推定された出力低下程度が大きいほど少なくとも前記蓄電手段に充電すべき充電電力が大きくなる関係を用いて前記目標充放電電力を設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、出力低下程度が比較的大きいときでも、蓄電手段の過放電を抑制することができる。この場合、前記目標充放電電力設定手段は、前記蓄電手段の状態に基づいて仮目標充放電電力を設定し、該設定した仮目標充放電電力が放電側または値0のときには該仮目標充放電電力を前記目標充放電電力に設定し、該設定した仮目標充放電電力が充電側のときには該推定された出力低下程度が大きいほど大きくなる傾向に補正係数を設定すると共に該仮目標充放電電力に該補正係数を乗じることにより前記目標充放電電力を設定する手段であるものとすることもできる。
In such a power output apparatus of the present invention, the target charge / discharge power setting means uses the relationship that at least the charge power to be charged in the power storage means increases as the estimated output reduction degree increases. It can also be a means for setting. In this way, overdischarge of the power storage means can be suppressed even when the degree of output decrease is relatively large. In this case, the target charge / discharge power setting means sets a temporary target charge / discharge power based on the state of the power storage means, and when the set temporary target charge / discharge power is the discharge side or
また、本発明の動力出力装置において、前記目標運転ポイント設定手段は、前記設定された要求駆動力と前記設定された目標充放電電力とに基づいて前記内燃機関から出力すべき目標動力を設定すると共に該設定した目標動力に基づいて前記目標運転ポイントを設定す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 target operating point setting means sets a target power to be output from the internal combustion engine based on the set required driving force and the set target charge / discharge power. In addition, it may be a means for setting the target operating point based on the set target power.
さらに、本発明の動力出力装置において、前記内燃機関に供給する燃料が所定オクタン価の燃料であるか該所定オクタン価よりも低いオクタン価の燃料である低オクタン価燃料であるかを判定する供給燃料判定手段を備え、前記出力低下程度推定手段は、前記供給燃料判定手段により前記低オクタン価燃料であると判定されたときには、前記内燃機関の回転数に基づいて前記出力低下程度を推定する手段であるものとすることもできる。この場合、前記出力低下程度推定手段は、前記供給燃料判定手段により前記低オクタン価燃料であると判定されたときには、前記内燃機関の回転数が小さいほど大きくなる傾向に前記出力低下程度を推定する手段であるものとすることもできる。これは、内燃機関の回転数が小さいほどノッキングが発生しやすく、点火時期が遅角側に変更されやすいと考えられるためである。また、前記燃料供給判定手段は、前記内燃機関にノッキングが発生したときに前記低オクタン価燃料であると判定する手段であるものとすることもできる。 Further, in the power output apparatus of the present invention, supply fuel judgment means for judging whether the fuel supplied to the internal combustion engine is a fuel having a predetermined octane number or a low-octane fuel having a lower octane number than the predetermined octane number. And the output reduction degree estimation means is means for estimating the output reduction degree based on the rotational speed of the internal combustion engine when the supply fuel determination means determines that the fuel is the low octane number fuel. You can also. In this case, when the supply fuel determination means determines that the output reduction degree estimation means is the low octane number fuel, the output reduction degree estimation means estimates the output reduction degree so as to increase as the rotational speed of the internal combustion engine decreases. It can also be assumed. This is because it is considered that knocking is more likely to occur as the rotational speed of the internal combustion engine is smaller, and the ignition timing is likely to be changed to the retard side. The fuel supply determining means may be means for determining that the fuel is the low octane fuel when knocking occurs in the internal combustion engine.
あるいは、本発明の動力出力装置において、前記発電手段は、前記駆動軸に接続されると共に該駆動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駆動軸と前記出力軸とに動力を入出力可能な電力動力入出力手段であるものとすることもできる。この場合、前記電力動力入出力手段は、動力を入出力する発電機と、前記駆動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軸のうちのいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、を備える手段であるものとすることもできる。 Alternatively, in the power output apparatus of the present invention, the power generation means is connected to the drive shaft and connected to the output shaft of the internal combustion engine so as to be able to rotate independently of the drive shaft, and to input and output electric power and power. Accordingly, it may be an electric power input / output means capable of inputting / outputting power to / from the drive shaft and the output shaft. In this case, the power power input / output means is connected to three axes of a generator for inputting / outputting power, the drive shaft, the output shaft, and the rotating shaft of the generator, and any one of the three axes. It can also be a means provided with a three-axis power input / output means for inputting / outputting power to / from the remaining shaft based on power input / output to / from the shaft.
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、該内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能な発電手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電手段および前記電動機と電力のやり取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駆動力設定手段と、前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関の目標運転ポイントを設定する目標運転ポイント設定手段と、前記内燃機関が前記設定された目標運転ポイントで運転されるように予め設定された制御がなされているときに、該内燃機関から出力される動力が該目標運転ポイントに対応する動力に対して低下する程度である出力低下程度を推定する出力低下程度推定手段と、前記蓄電手段の状態と前記推定された出力低下程度とに基づいて前記蓄電手段の目標充放電電力を設定する目標充放電電力設定手段と、前記設定された目標充放電電力に基づく電力で前記蓄電手段に充放電が行なわれると共に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内燃機関と前記発電手段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 apparatus of the present invention according to any one of the above-described aspects, that is, basically a power output apparatus that outputs power to a drive shaft, and includes an internal combustion engine and an output from the internal combustion engine. Power generation means capable of generating power using at least a part of power, an electric motor capable of inputting / outputting power to / from the drive shaft, power storage means capable of exchanging electric power with the power generation means and the motor, and a request for the drive shaft Required driving force setting means for setting the required driving force to be performed, target operating point setting means for setting a target operating point of the internal combustion engine based on the set required driving force, and the internal combustion engine being set When the preset control is performed so that the engine is operated at the target operation point, the output low is such that the power output from the internal combustion engine is lower than the power corresponding to the target operation point. An output reduction degree estimating means for estimating the degree, a target charge / discharge power setting means for setting a target charge / discharge power of the electricity storage means based on the state of the electricity storage means and the estimated output reduction degree, and the set The internal combustion engine, the power generation means, and the electric motor so that the power storage means is charged / discharged with electric power based on the target charge / discharge power and the driving force based on the set required driving force is output to the drive shaft. And a control means for controlling the vehicle. 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、出力低下程度に応じた目標充放電電力に基づく電力で蓄電手段を充放電することができ、出力低下程度に基づいて適正に目標充放電電力を設定すれば出力低下程度が比較的大きいときでも蓄電手段の過放電を抑制することができる効果などと同様の効果を奏することができる。 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 aspects described above, the effect of the power output device of the present invention, for example, the power based on the target charge / discharge power corresponding to the degree of output decrease The power storage means can be charged and discharged with an effect, and if the target charge / discharge power is appropriately set based on the output reduction degree, the overdischarge of the power storage means can be suppressed even when the output reduction degree is relatively large, etc. Similar effects can be achieved.
本発明の動力出力装置の制御方法は、
内燃機関と、該内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能な発電手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電手段および前記電動機と電力のやり取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、
(a)前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づいて前記内燃機関の目標運転ポイントを設定し、
(b)前記内燃機関が前記設定された目標運転ポイントで運転されるように予め設定された制御がなされているときに、該内燃機関から出力される動力が該目標運転ポイントに対応する動力に対して低下する程度である出力低下程度を推定し、
(c)前記蓄電手段の状態と前記推定された出力低下程度とに基づいて前記蓄電手段の目標充放電電力を設定し、
(d)前記設定された目標充放電電力に基づく電力で前記蓄電手段に充放電が行なわれると共に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内燃機関と前記発電手段と前記電動機とを制御する、
ことを要旨とする。
The method for controlling the power output apparatus of the present invention includes:
An internal combustion engine, power generation means capable of generating electric power using at least a part of power from the internal combustion engine, an electric motor capable of inputting / outputting power to / from the drive shaft, and power exchange with the power generation means and the electric motor A power output device comprising a power storage means,
(A) setting a target operating point of the internal combustion engine based on a required driving force required for the driving shaft;
(B) When preset control is performed so that the internal combustion engine is operated at the set target operating point, the power output from the internal combustion engine is changed to the power corresponding to the target operating point. Estimate the degree of output reduction, which is the degree to which
(C) setting a target charge / discharge power of the power storage means based on the state of the power storage means and the estimated output reduction degree;
(D) the internal combustion engine and the internal combustion engine so that the power storage unit is charged and discharged with electric power based on the set target charging / discharging electric power and a driving force based on the set required driving force is output to the driving shaft. Controlling the power generation means and the electric motor;
This is the gist.
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に基づいて内燃機関の目標運転ポイントを設定し、内燃機関が目標運転ポイントで運転されるように予め設定された制御がなされているときに内燃機関から出力される動力が目標運転ポイントに対応する動力に対して低下する程度である出力低下程度を推定し、蓄電手段の状態と出力低下程度とに基づいて蓄電手段の目標充放電電力を設定し、目標充放電電力に基づく電力で蓄電手段に充放電が行なわれると共に要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と発電手段と電動機とを制御する。これにより、出力低下程度に応じた目標充放電電力に基づく電力で蓄電手段を充放電することができる。したがって、出力低下程度に基づいて適正に目標充放電電力を設定すれば、出力低下程度が比較的大きいときでも蓄電手段の過放電を抑制することができる。ここで、出力低下が生じるときとしては、使用する燃料が通常でない場合(例えば、想定されたオクタン価の燃料よりも低いオクタン価の燃料を使用する場合)に内燃機関が低回転数で運転されるときなどを考えることができる。これは、使用する燃料が通常でない場合に、特に、内燃機関が低回転数で運転されるときに、内燃機関にノッキングが発生しやすくなり、その発生を抑制するための点火時期の遅角側への変更により内燃機関からの出力が低下するためである。 In the control method of the power output apparatus of the present invention, the target operating point of the internal combustion engine is set based on the required driving force required for the drive shaft, and the internal combustion engine is set in advance so as to be operated at the target operating point. When the control is performed, the power output from the internal combustion engine is estimated to be a power decrease corresponding to the power corresponding to the target operating point, and the power storage is performed based on the state of the power storage means and the power decrease. An internal combustion engine, a power generation means, and an electric motor so that the power storage means is charged and discharged with electric power based on the target charge / discharge power and the driving force based on the required driving force is output to the drive shaft. To control. Thereby, an electrical storage means can be charged / discharged with the electric power based on the target charging / discharging electric power according to the output fall grade. Therefore, if the target charge / discharge power is appropriately set based on the output reduction degree, overdischarge of the power storage means can be suppressed even when the output reduction degree is relatively large. Here, when the output decreases, the internal combustion engine is operated at a low speed when the fuel to be used is not normal (for example, when the fuel having an octane number lower than the assumed octane number is used). Can be considered. This is because, when the fuel to be used is not normal, particularly when the internal combustion engine is operated at a low speed, knocking is likely to occur in the internal combustion engine, and the ignition timing retarding side to suppress the occurrence thereof. This is because the output from the internal combustion engine decreases due to the change to.
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described using examples.
図1は、本発明の一実施例である動力出力装置を搭載したハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車20は、図示するように、エンジン22と、エンジン22の出力軸としてのクランクシャフト26にダンパ28を介して接続された3軸式の動力分配統合機構30と、動力分配統合機構30に接続された発電可能なモータMG1と、動力分配統合機構30に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに取り付けられた減速ギヤ35と、この減速ギヤ35に接続されたモータMG2と、動力出力装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット70とを備える。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a hybrid vehicle 20 equipped with a power output apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the hybrid vehicle 20 of the embodiment includes an
エンジン22は、例えば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可能な内燃機関として構成されており、図2に示すように、エアクリーナ122により清浄された空気をスロットルバルブ124を介して吸入すると共に燃料噴射弁126からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ128を介して燃料室に吸入し、点火プラグ130による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギにより押し下げられるピストン132の往復運動をクランクシャフト26の回転運動に変換する。エンジン22からの排気は、一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC),窒素酸化物(NOx)の有害成分を浄化する浄化装置(三元触媒)134を介して外気へ排出される。
The
エンジン22は、エンジン用電子制御ユニット(以下、エンジンECUという)24により制御されている。エンジンECU24は、CPU24a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、CPU24aの他に処理プログラムを記憶するROM24bと、データを一時的に記憶するRAM24c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。エンジンECU24には、エンジン22の状態を検出する種々のセンサからの信号、クランクシャフト26の回転位置を検出するクランクポジションセンサ140からのクランクポジションやエンジン22の冷却水の温度を検出する水温センサ142からの冷却水温,燃焼室内に取り付けられた圧力センサ143からの筒内圧力Pin,燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ128や排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ144からのカムポジション,スロットルバルブ124のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ146からのスロットルポジション,吸気管に取り付けられたエアフローメータ148からのエアフローメータ信号AF,同じく吸気管に取り付けられた温度センサ149からの吸気温,エンジン22に発生したノッキングを検出するノッキングセンサ152からのノッキング信号,空燃比センサ135aからの空燃比AF,酸素センサ135bからの酸素信号などが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンECU24からは、エンジン22を駆動するための種々の制御信号、例えば、燃料噴射弁126への駆動信号や、スロットルバルブ124のポジションを調節するスロットルモータ136への駆動信号、イグナイタと一体化されたイグニッションコイル138への制御信号、吸気バルブ128の開閉タイミングの変更可能な可変バルブタイミング機構150への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、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出力する。なお、エンジンECU24は、クランクポジションセンサ140からのクランクポジション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にはリングギヤ軸32aを介して減速ギヤ35がそれぞれ連結されており、モータMG1が発電機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力をサンギヤ31側とリングギヤ32側にそのギヤ比に応じて分配し、モータMG1が電動機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力とサンギヤ31から入力されるモータMG1からの動力を統合してリングギヤ32側に出力する。リングギヤ32に出力された動力は、リングギヤ軸32aからギヤ機構60およびデファレンシャルギヤ62を介して、最終的には車両の駆動輪63a,63bに出力される。
The power distribution and
モータMG1およびモータMG2は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ41,42を介してバッテリ50と電力のやりとりを行なう。インバータ41,42とバッテリ50とを接続する電力ライン54は、各インバータ41,42が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータMG1,MG2のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ50は、モータMG1,MG2のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータMG1,MG2により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ50は充放電されない。モータMG1,MG2は、いずれもモータ用電子制御ユニット(以下、モータECUという)40により駆動制御されている。モータECU40には、モータMG1,MG2を駆動制御するために必要な信号、例えばモータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ43,44からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータMG1,MG2に印加される相電流などが入力されており、モータECU40からは、インバータ41,42へのスイッチング制御信号が出力されている。モータECU40は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によってモータMG1,MG2を駆動制御すると共に必要に応じてモータMG1,MG2の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。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
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電圧センサ51aからの端子間電圧Vb,バッテリ50の出力端子に接続された電力ライン54に取り付けられた電流センサ51bからの充放電電流Ib,バッテリ50に取り付けられた温度センサ51c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51bにより検出された充放電電流Ib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。なお、バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、電池温度Tbに基づいて入出力制限Win,Woutの基本値を設定し、バッテリ50の残容量SOCに基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Win,Woutの基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。
The
ハイブリッド用電子制御ユニット70は、CPU72を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU72の他に処理プログラムを記憶するROM74と、データを一時的に記憶するRAM76と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット70には、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号,シフトレバー81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP,アクセルペダル83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Acc,ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBP,車速センサ88からの車速Vなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット70は、前述したように、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と通信ポートを介して接続されており、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
The hybrid
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20は、運転者によるアクセルペダル83の踏み込み量に対応するアクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるように、エンジン22とモータMG1とモータMG2とが運転制御される。エンジン22とモータMG1とモータMG2の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にエンジン22から出力される動力のすべてが動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによってトルク変換されてリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ50の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にバッテリ50の充放電を伴ってエンジン22から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御する充放電運転モード、エンジン22の運転を停止してモータMG2からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸32aに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。
The hybrid vehicle 20 of the embodiment thus configured calculates the required torque to be output to 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。まず、エンジン22にノッキングが発生した際の動作について説明し、次に、運転者のアクセルペダル83の操作量に応じた要求トルクをリングギヤ軸32aに出力する際の動作について説明する。図3は、エンジンECU24により実行されるノッキング検出時処理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、ノッキングセンサ152からノッキング信号が入力されたときに実行される。
Next, the operation of the thus configured hybrid vehicle 20 of the embodiment will be described. First, the operation when knocking occurs in the
ノッキング検出時処理ルーチンでは、エンジンECU24のCPU24aは、ノッキングの発生を抑制するためにエンジン22の点火時期FTを通常の時期FT1よりも遅角側に変更し(ステップS100)、想定されたオクタン価の燃料(実施例では、ハイオクタン価燃料とする)よりも低いオクタン価の燃料(実施例では、レギュラー燃料とする)を使用していると判断して、初期値として値0が設定されるレギュラー燃料使用判定フラグF1に値1を設定すると共にこれをハイブリッド用電子制御ユニット70に送信して(ステップS100)、このルーチンを終了する。ここで、エンジン22の通常の点火時期FT1は、実験などにより、想定された燃料(ハイオクタン価燃料)を使用する場合にエンジン22の回転数Neに拘わらずノッキングが発生しない時期に調整されている。したがって、ハイオクタン価燃料が使用されている場合には、レギュラー燃料使用判定フラグF1は値0のまま保持される。
In the knocking detection time processing routine, the
次に、要求トルクをリングギヤ軸32aに出力する際の動作について説明する。図4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 when outputting the required torque to the
駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット70のCPU72は、まず、アクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Accや車速センサ88からの車速V,エンジン22の回転数Ne,モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2,バッテリ50の残容量SOC,バッテリ50の入出力制限Win,Wout,レギュラー燃料使用判定フラグF1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S200)。ここで、エンジン22の回転数Neは、クランクシャフト26に取り付けられたクランクポジションセンサ140からの信号に基づいて計算されたものをエンジンECU24から通信により入力するものとした。また、モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2は、回転位置検出センサ43,44により検出されたモータMG1,MG2の回転子の回転位置に基づいて演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。さらに、バッテリ50の残容量SOCは、電流センサ51bにより検出された充放電電流Ibの積算値に基づいて演算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。バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、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。レギュラー燃料使用判定フラグF1は、図3のノッキング検出時処理ルーチンにより設定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。
When the drive control routine is executed, first, the
続いて、図5に例示する目標充放電電力設定処理により目標充放電電力Pb*を設定する(ステップS210)。目標充放電電力Pb*について、実施例では、放電側を正、充電側を負とした。この図5の目標充放電力設定処理については後述する。こうして目標充放電電力Pb*を設定すると、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S220)。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6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を乗じたものからバッテリ50が要求する目標充放電電力Pb*を減じてロスLossを加えたものとして計算することができる。なお、リングギヤ軸32aの回転数Nrは、車速Vに換算係数kを乗じることによって求めたり、モータMG2の回転数Nm2を減速ギヤ35のギヤ比Grで割ることによって求めることができる。
Subsequently, the target charge / discharge power Pb * is set by the target charge / discharge power setting process illustrated in FIG. 5 (step S210). Regarding the target charge / discharge power Pb *, in the examples, the discharge side was positive and the charge side was negative. The target charge / discharge force setting process of FIG. 5 will be described later. When the target charge / discharge power Pb * is set in this way, a request to be output to the
そして、設定した要求パワーPe*に基づいてエンジン22を運転すべき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S230)。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6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。
Then, based on the set required power Pe *, a target rotational speed Ne * and a target torque Te * are set as target operating points at which the
次に、設定した目標回転数Ne*とリングギヤ軸32aの回転数Nr(Nm2/Gr)と動力分配統合機構30のギヤ比ρと減速ギヤ35のギヤ比Grとを用いて次式(1)によりモータMG1の目標回転数Nm1*を計算すると共に計算した目標回転数Nm1*と現在の回転数Nm1とに基づいて式(2)によりモータMG1のトルク指令Tm1*を計算する(ステップS240)。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8に示す。図中、左のS軸はモータMG1の回転数Nm1であるサンギヤ31の回転数を示し、C軸はエンジン22の回転数Neであるキャリア34の回転数を示し、R軸はモータMG2の回転数Nm2を減速ギヤ35のギヤ比Grで除したリングギヤ32の回転数Nrを示す。式(1)は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。なお、R軸上の2つの太線矢印は、モータMG1から出力されたトルクTm1がリングギヤ軸32aに作用するトルクと、モータMG2から出力されるトルクTm2が減速ギヤ35を介してリングギヤ軸32aに作用するトルクとを示す。また、式(2)は、モータMG1を目標回転数Nm1*で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式(2)中、右辺第2項の「k1」は比例項のゲインであり、右辺第3項の「k2」は積分項のゲインである。
Next, using the set target rotational speed Ne *, the rotational speed Nr (Nm2 / Gr) of the
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)
こうしてモータMG1の目標回転数Nm1*とトルク指令Tm1*とを計算すると、バッテリ50の入出力制限Win,Woutと計算したモータMG1のトルク指令Tm1*に現在のモータMG1の回転数Nm1を乗じて得られるモータMG1の消費電力(発電電力)との偏差をモータMG2の回転数Nm2で割ることによりモータMG2から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Tmin,Tmaxを次式(3)および式(4)により計算すると共に(ステップS250)、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Grとを用いてモータMG2から出力すべきトルクとしての仮モータトルクTm2tmpを式(5)により計算し(ステップS260)、計算したトルク制限Tmin,Tmaxで仮モータトルクTm2tmpを制限した値としてモータMG2のトルク指令Tm2*を設定する(ステップS270)。このようにモータMG2のトルク指令Tm2*を設定することにより、駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力する要求トルクTr*を、バッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で制限したトルクとして設定することができる。なお、式(5)は、前述した図8の共線図から容易に導き出すことができる。
When the target rotational speed Nm1 * and the torque command Tm1 * of the motor MG1 are thus calculated, the input / output limits Win and Wout of the
Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (3)
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (4)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (5)
Tmin = (Win-Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (3)
Tmax = (Wout-Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (4)
Tm2tmp = (Tr * + Tm1 * / ρ) / Gr (5)
こうしてエンジン22の目標回転数Ne*や目標トルクTe*,モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定すると、エンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*についてはエンジンECU24に、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU40にそれぞれ送信して(ステップS280)、駆動制御ルーチンを終了する。目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを受信したエンジンECU24は、エンジン22が目標回転数Ne*と目標トルクTe*とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン22における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なう。また、トルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータECU40は、トルク指令Tm1*でモータMG1が駆動されると共にトルク指令Tm2*でモータMG2が駆動されるようインバータ41,42のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
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、駆動制御について説明した。この駆動制御では、要求トルクTr*と目標充放電電力Pb*とに基づいてエンジン22の要求パワーPe*を設定し、要求パワーPe*に基づいてエンジン22の目標運転ポイント(目標回転数Ne*および目標トルクTe*)を設定すると共に要求トルクTr*とエンジン22の目標運転ポイントとに基づいてモータ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を制御する。このとき、バッテリ50は、目標充放電電力Pb*に基づく電力で充放電される。次に、こうした駆動制御ルーチンで用いられるバッテリ50の目標充放電電力Pb*の設定について図5の目標充放電電力設定処理を用いて説明する。
The drive control has been described above. In this drive control, the required power Pe * of the
目標充放電設定処理では、まず、バッテリ50の残容量SOCに基づいて仮目標充放電電力Pbtmpを設定する(ステップS300)。仮目標充放電電力Pbtmpは、実施例では、バッテリ50の残容量SOCと仮目標充放電電力Pbtmpとの関係を予め定めて仮目標充放電パワー設定用マップとしてROM74に記憶しておき、バッテリ50の残容量SOCが与えられると記憶したマップから対応する仮目標充放電電力Pbtmpを導出して設定するものとした。仮目標充放電パワー設定用マップの一例を図9に示す。図9の例では、仮目標充放電電力Pbtmpは、バッテリ50の残容量SOCが目標残容量SOC*を含む閾値S1から閾値S2の範囲では値0が設定され、目標残容量SOC*が閾値S1未満の範囲では充放電用の電力が設定され、閾値S2以上では放電用の電力が設定される。なお、目標残容量SOC*としては、例えば50%や60%,70%などを用いることができ、閾値S1としては目標残容量SOC*より5%や10%,15%程度小さな値を用いることができ、閾値S2としては目標残容量SOC*より5%や10%,は15%程度大きな値を用いることができる。
In the target charge / discharge setting process, first, a temporary target charge / discharge power Pbtmp is set based on the remaining capacity SOC of the battery 50 (step S300). In the embodiment, the temporary target charging / discharging power Pbtmp is stored in the
続いて、レギュラー燃料使用判定フラグF1の値を調べ(ステップS310)、レギュラー燃料使用判定フラグF1が値0のときには、エンジン22を目標運転ポイント(目標回転数Ne*および目標トルクTe*)で運転したときにエンジン22から出力される動力が目標運転ポイントに対応する動力(以下、目標運転ポイント対応動力という)に対して低下する程度である出力低下程度ΔPeに値0を設定する(ステップS320)。ここで、実施例では、想定された燃料(ハイオクタン価燃料)が使用されている場合にエンジン22から目標運転ポイント対応動力が出力されるようエンジン22の燃料噴射制御や点火制御などの制御が行なわれるものとした。
Subsequently, the value of the regular fuel usage determination flag F1 is checked (step S310). When the regular fuel usage determination flag F1 is 0, the
一方、レギュラー燃料使用判定フラグF1が値1のときには、エンジン22の回転数Neに基づいて出力低下程度ΔPeを設定する(ステップS330)。このときの出力低下程度ΔPeは、実施例では、エンジン22の回転数Neと出力低下程度ΔPeとの関係を予め実験などにより定めて出力低下程度設定用マップとしてROM74に記憶しておき、エンジン22の回転数Neが与えられると記憶したマップから対応する出力低下程度ΔPeを導出して設定するものとした。出力低下程度設定用マップの一例を図10に示す。出力低下程度ΔPeは、図示するように、エンジン22の回転数Neがある程度の回転数N1以上の領域では値0を設定し、エンジン22の回転数Neが回転数N1未満の領域では回転数Neが小さいほど大きくなる傾向に設定するものとした。これは以下の理由による。エンジン22の回転数Neが比較的大きい領域では、通常、レギュラー燃料が使用されている場合でもエンジン22にノッキングが発生しにくい。このため、エンジン22の点火時期FTが通常の時期FT1よりも遅角側に変更されず、エンジン22からは目標運転ポイント対応動力に対応する動力が出力されると考えられる。一方、エンジン22の回転数Neが比較的小さい領域では、レギュラー燃料が使用されていると、エンジン22にノッキングが発生しやすく、ノッキングが発生したときには、前述したように、ノッキングの発生を抑制するために点火時期FTが通常の時期FT1よりも遅角側に変更される。こうして点火時期FTが遅角側に変更されると、燃焼が緩慢になり、エンジン22から出力される動力は目標運転ポイント対応動力に比して小さくなる。これらを考慮して、実施例では、エンジン22の回転数Neがある程度の回転数N1以上の領域では出力低下程度ΔPeに値0を設定し、エンジン22の回転数Neが回転数N1未満の領域では回転数Neが小さいほど大きくなる傾向に出力低下程度ΔPeを設定するものとした。
On the other hand, when the regular fuel use determination flag F1 is 1, the output reduction degree ΔPe is set based on the rotational speed Ne of the engine 22 (step S330). In this embodiment, the output reduction degree ΔPe at this time is stored in the
次に、仮目標充放電電力Pbtmpの値を調べ(ステップS340)、仮目標充放電電力Pbtmpが値0以上のときには、仮目標充放電電力Pbtmpを目標充放電電力Pb*に設定して(ステップS350)、目標充放電電力設定処理を終了する。一方、仮目標充放電電力Pbtmpが値0未満(負)のときには、出力低下程度ΔPeに基づいて補正係数αを設定すると共に(ステップS360)、設定した補正係数αを仮目標充放電電力Pbtmpに乗じたものをバッテリ50の目標充放電電力Pb*に設定して(ステップS370)、目標充放電電力設定処理を終了する。仮目標充放電電力Pbtmpが値0未満のときの補正係数αは、実施例では、出力低下程度ΔPeと補正係数αとの関係を予め定めて補正係数αとの関係を予め定めてROM74に記憶しておき、出力低下程度ΔPeが与えられると記憶したマップから対応する出力低下程度ΔPeを導出して設定するものとした。出力低下程度設定用マップの一例を図11に示す。出力低下程度ΔPeは、図示するように、出力低下程度ΔPeが大きいほど値1から大きくなる傾向に設定される。出力低下程度ΔPeが比較的大きいときには、エンジン22を目標回転数Ne*で回転させるためにモータMG1から出力されるトルク(図8の共線図で下向きのトルク)の大きさが小さくなり、これにより、モータMG1による発電電力が小さくなりやすく、また、できるだけ要求トルクTr*に対応するためにモータMG2による消費電力が大きくなりやすい。したがって、出力低下程度ΔPeが比較的大きいときに目標充放電電力Pb*に充電側の値が設定されているときには、目標充放電電力Pb*に比して比較的小さい電力でバッテリ50が充電されるか又はバッテリ50から放電が行なわれる。したがって、出力低下程度ΔPeが比較的大きいときに、出力低下程度ΔPeが比較的小さいときと同様の目標充放電電力Pb*を設定すると、バッテリ50が過放電になる可能性がある。実施例では、こうした不都合を解消するために、出力低下程度ΔPeが大きいほど大きくなる傾向に補正係数αを設定するものとした。これにより、仮目標充放電電力Pbtmpが値0未満のときには、出力低下程度ΔPeが大きいほど小さくなる傾向に(充電側に大きくなる傾向に)目標充放電電力Pb*が設定され、出力低下程度ΔPeが大きいほど大きくなる傾向に要求パワーPe*が設定されることになるから、出力低下程度ΔPeに拘わらず補正係数αに値1を設定するものに比してエンジン22からの出力が大きくなり、バッテリ50の過放電を抑制することができる。
Next, the value of the temporary target charge / discharge power Pbtmp is checked (step S340). When the temporary target charge / discharge power Pbtmp is 0 or more, the temporary target charge / discharge power Pbtmp is set to the target charge / discharge power Pb * (step S340). S350), the target charge / discharge power setting process is terminated. On the other hand, when the temporary target charge / discharge power Pbtmp is less than 0 (negative), the correction coefficient α is set based on the output decrease degree ΔPe (step S360), and the set correction coefficient α is set to the temporary target charge / discharge power Pbtmp. The multiplied value is set as the target charge / discharge power Pb * of the battery 50 (step S370), and the target charge / discharge power setting process is terminated. In the embodiment, the correction coefficient α when the temporary target charge / discharge power Pbtmp is less than 0 is determined in advance, and the relationship between the output reduction degree ΔPe and the correction coefficient α is determined in advance, and the relationship between the correction coefficient α is stored in the
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、エンジン22を目標運転ポイント(目標回転数Ne*および目標トルクTe*)で運転したときにエンジン22から出力される動力が目標運転ポイントに対応する目標運転ポイント対応動力に対して低下する程度である出力低下程度ΔPeを設定し、バッテリ50の残容量SOCに基づく仮目標充放電電力Pbtmpが放電側または値0のときには仮目標充放電電力Pbtmpを目標充放電電力Pb*に設定し仮目標充放電電力Pbtmpが充電側のときには仮目標充放電電力Pbtmpと出力低下程度ΔPeが大きいほど大きくなる傾向の補正係数αとの積を目標充放電電力Pb*に設定し、設定した目標充放電電力Pb*に基づく電力でバッテリ50が充放電されると共に要求トルクTr*に基づくトルクがリングギヤ軸32aに出力されるようエンジン22とモータMG1,MG2とを制御するから、出力低下程度ΔPeが比較的大きいときでもバッテリ50の過放電を抑制することができる。
According to the hybrid vehicle 20 of the embodiment described above, the power output from the
実施例のハイブリッド自動車20では、バッテリ50の仮目標充放電電力Pbtmpが値0以上(放電側または値0)のときには、仮目標充放電電力Pbtmpを目標充放電電力Pb*に設定するものとしたが、仮目標充放電電力Pbtmpが値0未満(充電側)のときと同様に、出力低下程度ΔPeに基づいて補正係数αを設定すると共に設定した補正係数αを仮目標充放電電力Pbtmpに乗じたものを目標充放電電力Pb*に設定するものとしてもよい。この場合、出力低下程度ΔPeが大きいほど値1から値0に向けて小さくなる傾向に補正係数αを設定するものとしてもよい。こうすれば、出力低下程度ΔPeが大きいほど小さくなる傾向に目標充放電電力Pb*が設定され、出力低下程度ΔPeが大きいほど大きくなる傾向に要求パワーPe*が設定されることになるから、バッテリ50の過放電をより抑制することができる。
In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, when the temporary target charge / discharge power Pbtmp of the
実施例のハイブリッド自動車20では、バッテリ50の仮目標充放電電力Pbtmpが値0以上(放電側または値0)のときには仮目標充放電電力Pbtmpを目標充放電電力Pb*に設定し、仮目標充放電電力Pbtmpが値0未満(充電側)のときには出力低下程度ΔPeに基づいて補正係数αを設定すると共に設定した補正係数αを仮目標充放電電力Pbtmpに乗じたものを目標充放電電力Pb*に設定するものとしたが、仮目標充放電電力Pbtmpが値0未満のときには、または、仮目標充放電電力Pbtmpに拘わらず、出力低下程度ΔPeに基づく補正値ΔPbを仮目標充放電電力Pbtmpから減じたものを目標充放電電力Pb*に設定するものとしてもよい。
In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, when the temporary target charge / discharge power Pbtmp of the
実施例のハイブリッド自動車20では、レギュラー燃料使用判定フラグF1が値1のときには、エンジン22の回転数Neに基づいて出力低下程度ΔPeを設定するものとしたが、これに代えて、点火時期FTや通常の点火時期FT1からの遅角量ΔFTなどに基づいて出力低下程度ΔPeを設定するものとしてもよい。点火時期FTに基づいて出力低下程度ΔPeを設定する場合、例えば、図12の変形例の出力低下程度設定用マップに例示するように、点火時期FTが通常の点火時期FT1に比して遅角側になるほど大きくなる傾向に出力低下程度ΔPeを設定するものとしてもよい。
In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, when the regular fuel use determination flag F1 is 1, the output reduction degree ΔPe is set based on the rotational speed Ne of the
実施例のハイブリッド自動車20では、減速ギヤ35を介して駆動軸としてのリングギヤ軸32aにモータMG2を取り付けるものとしたが、リングギヤ軸32aにモータMG2を直接取り付けるものとしてもよいし、減速ギヤ35に代えて2段変速や3段変速,4段変速などの変速機を介してリングギヤ軸32aにモータMG2を取り付けるものとしても構わない。
In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the motor MG2 is attached to the
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG2の動力を減速ギヤ35により変速してリングギヤ軸32aに出力するものとしたが、図13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13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 changed by the
実施例のハイブリッド自動車20では、エンジン22の動力を動力分配統合機構30を介して駆動輪63a,63bに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力するものとしたが、図14の変形例のハイブリッド自動車220に例示するように、エンジン22のクランクシャフト26に接続されたインナーロータ232と駆動輪63a,63bに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ234とを有し、エンジン22の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機230を備えるものとしてもよい。
In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the power of the
実施例では、駆動輪に連結された駆動軸に動力を出力可能なエンジンと電動機とを備えるいわゆるパラレル型のハイブリッド自動車について説明したが、エンジンと、エンジンからの動力を用いて発電可能な発電機と、駆動軸に動力を出力可能な電動機と、発電機および電動機と電力のやりとりが可能なバッテリと、を備えるいわゆるシリーズ型のハイブリッド自動車に適用するものとしてもよい In the embodiment, a so-called parallel hybrid vehicle including an engine and an electric motor that can output power to a drive shaft connected to drive wheels has been described. However, a generator that can generate electric power using the engine and power from the engine is described. And a so-called series-type hybrid vehicle including a motor capable of outputting power to the drive shaft and a battery capable of exchanging power with the generator and the motor.
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.
ここで、実施例や変形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、動力分配統合機構30とモータMG1とが「発電手段」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、電圧センサ51aが「電圧検出手段」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Tr*を設定する図4の駆動制御ルーチンのステップS220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「要求駆動力設定手段」に相当し、要求トルクTr*と目標充放電電力Pb*に基づいてエンジン22の目標運転ポイント(目標回転数Ne*および目標トルクTe*)を設定する図4の駆動制御ルーチンのステップS230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「目標運転ポイント設定手段」に相当し、レギュラー燃料使用判定フラグF1が値0のときにはエンジン22を目標運転ポイントで運転したときにエンジン22から出力される動力が目標運転ポイント対応動力に対して低下する程度である出力低下程度ΔPeに値0を設定しレギュラー燃料使用判定フラグF1が値1のときにはエンジン22の回転数Neに基づいて出力低下程度ΔPeを設定する図5の目標充放電電力設定処理のステップS310〜S330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「出力低下程度推定手段」に相当し、バッテリ50の残容量SOCに基づいて仮目標充放電電力Pbtmpを設定すると共に仮目標充放電電力Pbtmpが値0以上のときには仮目標充放電電力Pbtmpを目標充放電電力Pb*に設定し仮目標充放電電力Pbtmpが値0未満のときには出力低下程度ΔPeに基づく補正係数αを仮目標充放電電力Pbtmpに乗じたものを目標充放電電力Pb*に設定する図5の目標充放電電力設定処理のステップS300,S340〜S370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「目標充放電電力設定手段」に相当し、要求トルクTr*と目標充放電電力Pb*とを用いて設定されたエンジン22の目標運転ポイント(目標回転数Ne*および目標トルクTe*)と要求トルクTr*とに基づいてモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定すると共に上述のエンジン22の目標回転数Ne*および目標トルクTe*やモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を送信する図4の駆動制御ルーチンのステップS240〜S280の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット70と受信した目標回転数Ne*および目標トルクTe*を用いてエンジン22を制御するエンジンECU24と受信したトルク指令Tm1*,Tm2*を用いてモータMG1,MG2を制御するモータECU40とが「制御手段」に相当する。また、エンジン22にノッキングが発生したときに、初期値として値0が設定されるレギュラー燃料使用判定フラグF1に値1を設定する図3のノッキング発生時処理を実行するエンジンECU24が「供給燃料判定手段」に相当する。さらに、モータMG1が「発電機」に相当し、動力分配統合機構30が「3軸式動力入出力手段」に相当する。あるいは、対ロータ電動機230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。「発電手段」としては、動力分配統合機構30とモータMG1とを組み合わせたものや対ロータ電動機230に限定されるされるものではなく、エンジンに接続され駆動軸には接続されていないモータなど、内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能な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、駆動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とや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。「電圧検出手段」としては、電圧センサ51aに限定されるものではなく、蓄電手段の電圧を検出するものであれば如何なるものとしても構わない。「要求駆動力設定手段」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Tr*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を設定するものなど、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。「目標運転ポイント設定手段」としては、要求トルクTr*と目標充放電電力Pb*とに基づく要求パワーPe*に基づいてエンジン22の目標運転ポイント(目標回転数Ne*および目標トルクTe*)を設定するものに限定されるものではなく、要求駆動力に基づいて内燃機関の目標運転ポイント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。「出力低下程度推定手段」としては、レギュラー燃料使用判定フラグF1が値0のときにはエンジン22を目標運転ポイントで運転したときにエンジン22から出力される動力が目標運転ポイント対応動力に対して低下する程度である出力低下程度ΔPeに値0を設定しレギュラー燃料使用判定フラグF1が値1のときにはエンジン22の回転数Neに基づいて出力低下程度ΔPeを設定するものに限定されるものではなく、レギュラー燃料使用判定フラグF1と点火時期FTとに基づいて出力低下程度ΔPeを設定するものなど、内燃機関が目標運転ポイントで運転されるように予め設定された制御がなされているときに内燃機関から出力される動力が目標運転ポイントに対応する動力に対して低下する程度である出力低下程度を推定するものであれば如何なるものとしても構わない。「目標充放電電力設定手段」としては、バッテリ50の残容量SOCに基づいて仮目標充放電電力Pbtmpを設定すると共に仮目標充放電電力Pbtmpが値0以上のときには仮目標充放電電力Pbtmpを目標充放電電力Pb*に設定し仮目標充放電電力Pbtmpが値0未満のときには出力低下程度ΔPeに基づく補正係数αを仮目標充放電電力Pbtmpに乗じたものを目標充放電電力Pb*に設定するものに限定されるものではなく、仮目標充放電電力Pbtmpに拘わらず出力低下程度ΔPeに基づく補正係数αを仮目標充放電電力Pbtmpに乗じたものを目標充放電電力Pb*に設定するものや、仮目標充放電電力Pbtmpから補正値ΔPbを減じたものを目標充放電電力Pb*に設定するものなど、蓄電手段の状態と出力低下程度とに基づいて蓄電手段の目標充放電電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、要求トルクTr*と要求トルクTr*および目標充放電電力Pb*に基づくエンジン22の目標運転ポイント(目標回転数Ne*および目標トルクTe*)とに基づいてモータ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を制御するものに限定されるものではなく、目標充放電電力に基づく電力で蓄電手段に充放電が行なわれると共に要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と発電手段と電動機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、実施例や変形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 embodiments and the modified examples 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.
20,120,220 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)、24a CPU、24b ROM、24c RAM、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、51a 電圧センサ、51b、電流センサ、51c 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、122 エアクリーナ、124 スロットルバルブ、126 燃料噴射弁、128 吸気バルブ、130 点火プラグ、132 ピストン、134 浄化装置、136,スロットルモータ、138 イグニッションコイル、140 クランクポジションセンサ、142 水温センサ、143 圧力センサ、144 カムポジションセンサ、146 スロットルバルブポジションセンサ、148 エアフローメータ、149 温度センサ、150 可変バルブタイミング機構、152 ノッキングセンサ、230 対ロータ電動機、232 インナーロータ 234 アウターロータ、MG1,MG2 モータ。 20, 120, 220 Hybrid vehicle, 22 engine, 24 engine electronic control unit (engine ECU), 24a CPU, 24b ROM, 24c RAM, 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, 51a voltage sensor, 51b, current sensor, 51c temperature sensor, 52 battery electronic control unit (battery ECU), 54 power line, 60 gear mechanism, 62 differential gear, 63a, 63b driving wheel, 64a, 64b wheel, 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 122 air cleaner, 124 throttle valve, 126 fuel injection valve, 128 intake valve, 130 spark plug, 132 piston, 134 purifier, 136, throttle motor, 138 ignition coil, 140 crank position sensor, 142 water temperature sensor, 143 pressure sensor, 144 Cam position sensor, 146 Throttle valve position sensor, 148 Air flow meter, 149 Temperature sensor, 150 Variable Valve timing mechanism, 152 knocking sensor, 230 pair rotor motor, 232 inner rotor 234 outer rotor, MG1, MG2 motor.
Claims (11)
内燃機関と、
該内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能な発電手段と、
前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記発電手段および前記電動機と電力のやり取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駆動力設定手段と、
前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関の目標運転ポイントを設定する目標運転ポイント設定手段と、
前記内燃機関が前記設定された目標運転ポイントで運転されるように予め設定された制御がなされているときに、該内燃機関から出力される動力が該目標運転ポイントに対応する動力に対して低下する程度である出力低下程度を推定する出力低下程度推定手段と、
前記蓄電手段の状態と前記推定された出力低下程度とに基づいて前記蓄電手段の目標充放電電力を設定する目標充放電電力設定手段と、
前記設定された目標充放電電力に基づく電力で前記蓄電手段に充放電が行なわれると共に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内燃機関と前記発電手段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;
Power generation means capable of generating power using at least part of the power from the internal combustion engine;
An electric motor capable of inputting and outputting power to the drive shaft;
Power storage means capable of exchanging power with the power generation means and the motor;
Required driving force setting means for setting required driving force required for the drive shaft;
Target operating point setting means for setting a target operating point of the internal combustion engine based on the set required driving force;
When preset control is performed so that the internal combustion engine is operated at the set target operating point, the power output from the internal combustion engine is lower than the power corresponding to the target operating point. An output reduction degree estimating means for estimating an output reduction degree that is a degree to
Target charge / discharge power setting means for setting the target charge / discharge power of the power storage means based on the state of the power storage means and the estimated output reduction degree;
The internal combustion engine and the power generation means so that the power storage means is charged / discharged with electric power based on the set target charge / discharge power and a driving force based on the set required driving force is output to the drive shaft. Control means for controlling the electric motor;
A power output device comprising:
前記内燃機関に供給する燃料が所定オクタン価の燃料であるか該所定オクタン価よりも低いオクタン価の燃料である低オクタン価燃料であるかを判定する供給燃料判定手段を備え、
前記出力低下程度推定手段は、前記供給燃料判定手段により前記低オクタン価燃料であると判定されたときには、前記内燃機関の回転数に基づいて前記出力低下程度を推定する手段である
動力出力装置。 The power output device according to any one of claims 1 to 4,
A fuel supply determining means for determining whether the fuel supplied to the internal combustion engine is a fuel having a predetermined octane number or a low octane fuel having a lower octane number than the predetermined octane number;
The output reduction degree estimation means is means for estimating the output reduction degree based on the rotational speed of the internal combustion engine when the supply fuel determination means determines that the fuel is the low octane fuel.
(a)前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づいて前記内燃機関の目標運転ポイントを設定し、
(b)前記内燃機関が前記設定された目標運転ポイントで運転されるように予め設定された制御がなされているときに、該内燃機関から出力される動力が該目標運転ポイントに対応する動力に対して低下する程度である出力低下程度を推定し、
(c)前記蓄電手段の状態と前記推定された出力低下程度とに基づいて前記蓄電手段の目標充放電電力を設定し、
(d)前記設定された目標充放電電力に基づく電力で前記蓄電手段に充放電が行なわれると共に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内燃機関と前記発電手段と前記電動機とを制御する、
動力出力装置の制御方法。 An internal combustion engine, power generation means capable of generating electric power using at least a part of power from the internal combustion engine, an electric motor capable of inputting / outputting power to / from the drive shaft, and power exchange with the power generation means and the electric motor A power output device comprising a power storage means,
(A) setting a target operating point of the internal combustion engine based on a required driving force required for the driving shaft;
(B) When preset control is performed so that the internal combustion engine is operated at the set target operating point, the power output from the internal combustion engine is changed to the power corresponding to the target operating point. Estimate the degree of output reduction, which is the degree to which
(C) setting a target charge / discharge power of the power storage means based on the state of the power storage means and the estimated output reduction degree;
(D) the internal combustion engine and the internal combustion engine so that the power storage unit is charged and discharged with electric power based on the set target charging / discharging electric power and a driving force based on the set required driving force is output to the driving shaft. Controlling the power generation means and the electric motor;
Control method of power output device.
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---|---|---|---|
JP2007043329A JP2008207578A (en) | 2007-02-23 | 2007-02-23 | Power output device, its control method, and vehicle |
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JP2020165377A (en) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | トヨタ自動車株式会社 | Hybrid vehicle and its control method |
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2007
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