JP2008207583A - Vehicle and its control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両およびその制御方法に関する。 The present invention relates to a vehicle and a control method thereof.
従来、この種の車両としては、エンジンと、エンジンにキャリアが接続されると共に車軸にリングギヤが接続されたプラネタリギヤと、プラネタリギヤのサンギヤに接続された第1モータと、リングギヤに接続された第2モータと、を備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この車両では、停車中に第1モータによりエンジンをモータリングして始動または停止する際に、エンジンの回転が安定しない低回転領域ではエンジントルクに基づく反力トルクを第2モータから出力し、高回転領域ではエンジンの回転数の変化率に基づく反力トルクを第2モータから出力することにより、それぞれの回転領域で反力トルクをより適正に設定してトルクショックを低減している。
ところで、上述のハード構成に加えてリングギヤと車軸との間に有段の変速機を備える車両では、シフトポジションが駐車ポジションにあるときには、通常、車軸がロックされると共に有段の変速機によってリングギヤが車軸から切り離される。この状態でエンジンを運転する際には、シフトポジションが駐車ポジションから走行用ポジションにシフト変更されて変速機によってリングギヤと車軸とを接続する際のショックを抑制するためなどの理由により、リングギヤができるだけ回転しないようにすることが望まれる。 By the way, in a vehicle having a stepped transmission between the ring gear and the axle in addition to the hardware configuration described above, when the shift position is in the parking position, the axle is usually locked and the ring gear is moved by the stepped transmission. Is disconnected from the axle. When operating the engine in this state, the ring gear can be used as much as possible for the reason that the shift position is shifted from the parking position to the driving position and the shock when the ring gear and the axle are connected by the transmission is suppressed. It is desirable not to rotate.
本発明の車両およびその制御方法は、内燃機関に接続された電力動力入出力装置と電動機とが接続された入力軸と車軸側との間の変速段の変更を伴う動力の伝達およびその解除を行なう変速機を備えるものにおいて、シフトポジションが駐車ポジションにある状態でエンジンを運転する際に、入力軸が回転しないようにすることを目的とする。 The vehicle and the control method thereof according to the present invention are configured to transmit and release power accompanying a change in gear between an input shaft connected to an internal combustion engine and an electric motor connected to an internal combustion engine and an axle. An object of the present invention is to prevent an input shaft from rotating when an engine is operated in a state where a shift position is in a parking position in a device including a transmission to be performed.
本発明の車両およびその制御方法は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。 The vehicle and the control method thereof according to the present invention employ the following means in order to achieve the above-described object.
本発明の車両は、
内燃機関と、
入力軸と車軸側との間の変速段の変更を伴う動力の伝達および伝達の解除が可能な変速手段と、
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、電力の入出力と前記入力軸および前記出力軸への駆動力の入出力とを伴って前記入力軸に対する前記出力軸の回転数を調整可能な電力動力入出力手段と、
前記入力軸に回転子が接続され、固定子の回転磁界により該回転子を回転駆動させて該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をやりとり可能な蓄電手段と、
前記内燃機関の冷却媒体の温度を検出する温度検出手段と、
前記検出された内燃機関の冷却媒体の温度に基づいて前記内燃機関の下限回転数を設定する下限回転数設定手段と、
シフトポジションが駐車ポジションにある状態で前記内燃機関を運転する際、前記内燃機関が前記設定された下限回転数以上の回転数で運転されるよう該内燃機関と前記電力動力入出力手段とを制御すると共に前記内燃機関の運転状態および/または前記電力動力入出力手段の駆動状態と前記設定された下限回転数とに基づく駆動力範囲内で前記入力軸に作用する駆動力に対して前記駆動軸の回転を制限できる程度をもって前記固定子の磁界の向きが固定されるよう前記電動機を制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
The vehicle of the present invention
An internal combustion engine;
Transmission means capable of transmitting and releasing power accompanied by a change in gear position between the input shaft and the axle side;
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, with input / output of electric power and input / output of driving force to the input shaft and the output shaft Power power input / output means capable of adjusting the rotational speed of the output shaft relative to the input shaft;
A motor connected to the input shaft and capable of rotating and driving the rotor by a rotating magnetic field of a stator to input / output power to the input shaft;
A power storage means capable of exchanging power with the electric power drive input / output means and the electric motor;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the cooling medium of the internal combustion engine;
Lower limit rotational speed setting means for setting a lower limit rotational speed of the internal combustion engine based on the detected temperature of the cooling medium of the internal combustion engine;
When the internal combustion engine is operated with the shift position at the parking position, the internal combustion engine and the power power input / output means are controlled so that the internal combustion engine is operated at a speed equal to or higher than the set lower limit speed. And the driving shaft with respect to the driving force acting on the input shaft within a driving force range based on the driving state of the internal combustion engine and / or the driving state of the power power input / output means and the set lower limit rotational speed. Control means for controlling the electric motor so that the direction of the magnetic field of the stator is fixed to the extent that the rotation of the stator can be limited;
It is a summary to provide.
この本発明の車両では、シフトポジションが駐車ポジションにある状態で内燃機関を運転する際、内燃機関の冷却媒体の温度に基づいて設定された下限回転数以上の回転数で内燃機関が運転されるよう内燃機関と電力動力入出力手段とを制御すると共に内燃機関の運転状態および/または電力動力入出力手段の駆動状態と下限回転数とに基づく駆動力範囲内で変速手段の入力軸に作用する駆動力に対して駆動軸の回転を制限できる程度をもって固定子の磁界の向きが固定されるよう電動機を制御する。内燃機関の下限回転数に応じて内燃機関の回転数の取り得る範囲が異なるため、内燃機関の回転数が変更される際には、その下限回転数に応じて内燃機関の回転数の単位時間あたりの変化量である回転数変化率が異なる場合がある。また、内燃機関の回転数が変更される際には、内燃機関や電力動力入出力手段を含む慣性系のイナーシャに基づく駆動力が作用するが、この駆動力は、内燃機関の回転数変化率によって異なる。したがって、内燃機関の運転状態や電力動力入出力手段の駆動状態に加えて内燃機関の下限回転数を加味した駆動力範囲を用いて電動機を制御することにより、内燃機関の下限回転数に応じて変速手段の入力軸が回転しないようにすることができる。ここで、「内燃機関の運転状態」には、内燃機関の現在の運転状態に限られず、内燃機関の運転状態の目標としての目標運転状態も含まれる。また、「電力動力入出力手段の駆動状態」には、電力動力入出力手段の現在の駆動状態に限られず、電力動力入出力手段の駆動状態の目標としての目標駆動状態も含まれる。 In the vehicle according to the present invention, when the internal combustion engine is operated in a state where the shift position is at the parking position, the internal combustion engine is operated at a rotational speed equal to or higher than the lower limit rotational speed set based on the temperature of the cooling medium of the internal combustion engine. The internal combustion engine and the electric power drive input / output means are controlled so as to act on the input shaft of the transmission means within the driving force range based on the operation state of the internal combustion engine and / or the drive state of the power drive input / output means and the lower limit rotational speed. The electric motor is controlled so that the direction of the magnetic field of the stator is fixed to the extent that the rotation of the driving shaft can be limited with respect to the driving force. Since the possible range of the internal combustion engine speed varies depending on the lower limit rotational speed of the internal combustion engine, when the internal combustion engine speed is changed, the unit time of the internal combustion engine rotational speed according to the lower limit rotational speed There is a case where the rotational speed change rate which is a per-change amount is different. Further, when the rotational speed of the internal combustion engine is changed, a driving force based on inertia of the inertial system including the internal combustion engine and the electric power drive input / output means acts. This driving force is a rate of change in the rotational speed of the internal combustion engine. It depends on. Therefore, by controlling the electric motor using the driving force range that takes into account the operating state of the internal combustion engine and the driving state of the power input / output means and the lower limit rotational speed of the internal combustion engine, the motor is controlled according to the lower limit rotational speed of the internal combustion engine. It is possible to prevent the input shaft of the transmission means from rotating. Here, the “operation state of the internal combustion engine” is not limited to the current operation state of the internal combustion engine, but also includes a target operation state as a target of the operation state of the internal combustion engine. The “driving state of the power driving input / output unit” is not limited to the current driving state of the power driving input / output unit, but also includes a target driving state as a target of the driving state of the power driving input / output unit.
こうした本発明の車両において、前記電力動力入出力手段は、前記変速手段の入力軸と前記内燃機関の出力軸と第3の軸との3軸を有し該3軸のうちのいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、前記第3の軸に動力を入出力可能な発電機と、を備える手段であるものとすることもできる。 In such a vehicle according to the present invention, the power drive input / output means has three axes, that is, an input shaft of the transmission means, an output shaft of the internal combustion engine, and a third shaft, and any two of the three axes. A three-axis power input / output means for inputting / outputting power to / from the remaining shaft based on the power input / output to / from the power generator, and a generator capable of inputting / outputting power to / from the third shaft; You can also
この電力動力入出力手段が3軸式動力入出力手段と発電機とを備える態様の本発明の車両において、前記制御手段は、前記内燃機関が前記設定された下限回転数を含む所定の回転数範囲内で運転されているときであって前記内燃機関の回転数を小さくする方向の駆動力が前記発電機から出力されているときには、前記設定された下限回転数が小さいほど広くなる傾向に設定される前記駆動力範囲を用いて前記電動機を制御する手段であるものとすることもできるし、前記内燃機関が前記設定された下限回転数を含む所定の回転数範囲内で運転されているときであって前記内燃機関の回転数を小さくする方向の駆動力の前記発電機からの出力を伴って前記内燃機関からの動力の出力により該内燃機関の回転数が増加するときには、前記設定された下限回転数が小さいほど広くなる傾向に設定される前記駆動力範囲を用いて前記電動機を制御する手段であるものとすることもできる。これは、発電機から内燃機関の回転数を小さくする方向の駆動力を出力しながら内燃機関の回転数を下限回転数近傍からそれよりも大きいある回転数まで増加させる際には、発電機から出力されて変速手段の入力軸に作用する駆動力と慣性系のイナーシャに基づいて入力軸に作用する駆動力とが同じ向きの駆動力であり、且つ、下限回転数が小さいほど下限回転数とある回転数との偏差が大きく内燃機関の回転数変化率が大きくなりやすく慣性系のイナーシャに基づいて入力軸に作用する駆動力の大きさが大きくなりやすいため、下限回転数が小さいほど入力軸に作用する駆動力が大きくなりやすいと考えられるという理由に基づく。 In the vehicle of the present invention in which the power power input / output means includes a three-shaft power input / output means and a generator, the control means has a predetermined rotational speed at which the internal combustion engine includes the set lower limit rotational speed. When the driving force in the direction of decreasing the rotational speed of the internal combustion engine is being output from the generator when operating within the range, the smaller the set lower limit rotational speed is set to tend to become wider It is also possible to control the electric motor by using the driving force range, or when the internal combustion engine is operated within a predetermined rotational speed range including the set lower limit rotational speed. When the rotational speed of the internal combustion engine is increased by the output of power from the internal combustion engine with the output from the generator of the driving force in the direction of decreasing the rotational speed of the internal combustion engine, the setting is made. It may be assumed to be a unit that controls the electric motor by using the driving force range lower limit rotation speed is set to a smaller extent widens trend. This is because when the rotational speed of the internal combustion engine is increased from near the lower limit rotational speed to a certain rotational speed larger than that while outputting the driving force in the direction of decreasing the rotational speed of the internal combustion engine from the generator, The driving force that is output and acts on the input shaft of the speed change means and the driving force that acts on the input shaft based on the inertia of the inertial system are in the same direction. Since the deviation from a certain rotational speed is large, the rotational speed change rate of the internal combustion engine tends to be large, and the magnitude of the driving force acting on the input shaft based on the inertia of the inertial system tends to be large. This is based on the reason that it is considered that the driving force acting on the lens tends to increase.
また、電力動力入出力手段が3軸式動力入出力手段と発電機とを備える態様の本発明の車両において、前記内燃機関の目標回転数を設定する目標回転数設定手段を備え、前記制御手段は、前記内燃機関の回転数を変更する際、前記内燃機関の現在の回転数と前記内燃機関の目標回転数との偏差に基づく駆動力が前記発電機から出力されるよう前記発電機を制御する手段であるものとすることもできる。 Further, in the vehicle of the present invention in which the power power input / output means includes a three-shaft power input / output means and a generator, the vehicle is provided with target speed setting means for setting a target speed of the internal combustion engine, and the control means Controls the generator so that when the rotational speed of the internal combustion engine is changed, a driving force based on a deviation between a current rotational speed of the internal combustion engine and a target rotational speed of the internal combustion engine is output from the generator. It can also be a means to do.
本発明の車両において、前記下限回転数設定手段は、前記検出された内燃機関の冷却媒体の温度が低いほど大きくなる傾向に前記下限回転数を設定する手段であるものとすることもできる。これは、冷間時に、内燃機関の暖気や乗員室内の暖房などを促進させるためである。 In the vehicle of the present invention, the lower limit rotational speed setting means may be means for setting the lower limit rotational speed so as to increase as the detected temperature of the cooling medium of the internal combustion engine decreases. This is to promote warming of the internal combustion engine, heating of the passenger compartment, and the like when cold.
本発明の車両の制御方法は、
内燃機関と、入力軸と車軸側との間の変速段の変更を伴う動力の伝達および伝達の解除が可能な変速手段と、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の入出力と前記入力軸および前記出力軸への駆動力の入出力とを伴って前記入力軸に対する前記出力軸の回転数を調整可能な電力動力入出力手段と、前記入力軸に回転子が接続され固定子の回転磁界により該回転子を回転駆動させて該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をやりとり可能な蓄電手段と、を備える車両の制御方法であって、
前記内燃機関の冷却媒体の温度に基づいて前記内燃機関の下限回転数を設定し、
シフトポジションが駐車ポジションにある状態で前記内燃機関を運転する際、前記内燃機関が前記設定された下限回転数以上の回転数で運転されるよう該内燃機関と前記電力動力入出力手段とを制御すると共に前記内燃機関の運転状態および/または前記電力動力入出力手段の駆動状態と前記設定された下限回転数とに基づく駆動力範囲内で前記入力軸に作用する駆動力に対して前記駆動軸の回転を制限できる程度をもって前記固定子の磁界の向きが固定されるよう前記電動機を制御する、
ことを要旨とする。
The vehicle control method of the present invention includes:
An internal combustion engine, transmission means capable of transmitting and releasing power accompanied by a change in gear position between the input shaft and the axle side, and connected to the input shaft and rotatable independently of the input shaft Connected to the output shaft of the internal combustion engine with power input / output capable of adjusting the rotational speed of the output shaft relative to the input shaft with input / output of power and input / output of driving force to the input shaft and the output shaft. An output means; a motor connected to the input shaft; and a motor capable of rotating and driving the rotor by a rotating magnetic field of a stator to input and output power to the input shaft; and the power power input / output means and the motor A power storage means capable of exchanging electric power, and a vehicle control method comprising:
Setting a lower limit rotational speed of the internal combustion engine based on the temperature of the cooling medium of the internal combustion engine;
When the internal combustion engine is operated with the shift position at the parking position, the internal combustion engine and the power power input / output means are controlled so that the internal combustion engine is operated at a speed equal to or higher than the set lower limit speed. And the driving shaft with respect to the driving force acting on the input shaft within a driving force range based on the driving state of the internal combustion engine and / or the driving state of the power power input / output means and the set lower limit rotational speed. Controlling the electric motor so that the direction of the magnetic field of the stator is fixed to a degree that can limit the rotation of
This is the gist.
この本発明の車両の制御方法では、シフトポジションが駐車ポジションにある状態で内燃機関を運転する際、内燃機関が内燃機関の状態に基づいて設定された下限回転数以上の回転数で運転されるよう内燃機関と電力動力入出力手段とを制御すると共に内燃機関の運転状態および/または電力動力入出力手段の駆動状態と下限回転数とに基づく駆動力範囲内で変速手段の入力軸に作用する駆動力に対して駆動軸の回転を制限できる程度をもって固定子の磁界の向きが固定されるよう電動機を制御する。内燃機関の下限回転数に応じて内燃機関の回転数の取り得る範囲が異なるため、内燃機関の回転数が変更される際には、その下限回転数に応じて内燃機関の回転数の単位時間あたりの変化量である回転数変化率が異なる場合がある。また、内燃機関の回転数が変更される際には、内燃機関や電力動力入出力手段を含む慣性系のイナーシャに基づく駆動力が作用するが、この駆動力は、内燃機関の回転数変化率によって異なる。したがって、内燃機関の運転状態や電力動力入出力手段の駆動状態に加えて内燃機関の下限回転数を加味した駆動力範囲を用いて電動機を制御することにより、内燃機関の下限回転数に応じて変速手段の入力軸が回転しないようにすることができる。ここで、「内燃機関の運転状態」には、内燃機関の現在の運転状態に限られず、内燃機関の運転状態の目標としての目標運転状態も含まれる。また、「電力動力入出力手段の駆動状態」には、電力動力入出力手段の現在の駆動状態に限られず、電力動力入出力手段の駆動状態の目標としての目標駆動状態も含まれる。 In this vehicle control method according to the present invention, when the internal combustion engine is operated with the shift position at the parking position, the internal combustion engine is operated at a rotational speed equal to or higher than the lower limit rotational speed set based on the state of the internal combustion engine. The internal combustion engine and the electric power drive input / output means are controlled so as to act on the input shaft of the transmission means within the driving force range based on the operation state of the internal combustion engine and / or the drive state of the power drive input / output means and the lower limit rotational speed. The electric motor is controlled so that the direction of the magnetic field of the stator is fixed to the extent that the rotation of the driving shaft can be limited with respect to the driving force. Since the possible range of the internal combustion engine speed varies depending on the lower limit rotational speed of the internal combustion engine, when the internal combustion engine speed is changed, the unit time of the internal combustion engine rotational speed according to the lower limit rotational speed There is a case where the rotational speed change rate which is a per-change amount is different. Further, when the rotational speed of the internal combustion engine is changed, a driving force based on inertia of the inertial system including the internal combustion engine and the electric power drive input / output means acts. This driving force is a rate of change in the rotational speed of the internal combustion engine. It depends on. Therefore, by controlling the electric motor using the driving force range that takes into account the operating state of the internal combustion engine and the driving state of the power input / output means and the lower limit rotational speed of the internal combustion engine, the motor is controlled according to the lower limit rotational speed of the internal combustion engine. It is possible to prevent the input shaft of the transmission means from rotating. Here, the “operation state of the internal combustion engine” is not limited to the current operation state of the internal combustion engine, but also includes a target operation state as a target of the operation state of the internal combustion engine. The “driving state of the power driving input / output unit” is not limited to the current driving state of the power driving input / output unit, but also includes a target driving state as a target of the driving state of the power driving input / output unit.
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、本発明の実施例としての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、駆動輪39a,39bをロックするパーキングロック機構90と、自動車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 the 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には、エンジン22の運転状態を検出する各種センサからの信号、例えば、エンジン22を冷却する冷却水の温度を検出する温度センサ22aからの冷却水温αw,エンジン22のクランクシャフト26のクランク角を検出する図示しないクランクポジションセンサからのクランクポジションなどが入力されている。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、クランクポジションセンサ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には変速機60の入力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
図2は、モータMG1,MG2やバッテリ50を中心とした電気駆動系の構成の概略を示す構成図である。モータMG1,MG2は、図1および図2に示すように、いずれも永久磁石が貼り付けられたロータ45a,46aと三相コイルが巻回されたステータ45b,46bとを有し、発電機として駆動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は、いずれも6個のトランジスタT1〜T6,T7〜T12とトランジスタT1〜T6,T7〜T12に逆並列接続された6個のダイオードD1〜D6,D7〜D12とにより構成されている。各6個のトランジスタT1〜T6,T7〜T12は、バッテリ50の正極が接続された正極母線とバッテリ50の負極が接続された負極母線とに対してソース側とシンク側とになるよう2個ずつペアで配置され、その接続点にモータMG1,MG2の三相コイル(U相,V相,W相)の各々が接続されている。したがって、対をなすトランジスタT1〜T6,T7〜T12のオン時間の割合を調節することにより三相コイルに回転磁界を形成でき、モータMG1,MG2を回転駆動することができる。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から構成されており、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は、CPU40a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、CPU40aの他に処理プログラムを記憶するROM40bと、データを一時的に記憶するRAM40c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。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のロータ45a,46a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のロータ45a,46aの回転位置θm1,θm2や、モータMG1,MG2の三相コイルのU相,V相に流れる相電流を検出する電流センサ45U,45V,46U,46Vからの相電流Iu1,Iv1,Iu2,Iv2などが入力されており、モータECU40からは、インバータ41,42のトランジスタT1〜T6,T7〜T12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からのロータ45a,46aの回転位置θm1,θm2に基づいてモータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2も演算している。
FIG. 2 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of the electric drive system centered on the motors MG1 and MG2 and the
変速機60は、図示しないブレーキやクラッチを有し、入力軸としてのリングギヤ軸32aと駆動軸36との接続および接続の解除を行なうと共に両軸の接続をリングギヤ軸32aの回転数を4段に変速して駆動軸36に伝達できるよう構成されている。
The
パーキングロック機構90は、駆動軸36に取り付けられたパーキングギヤ92と、パーキングギヤ92と噛み合ってその回転駆動を停止した状態でロックするパーキングロックポール94と、から構成されている。パーキングロックポール94は、他のポジションから駐車ポジション(Pポジション)への操作信号または駐車ポジションから他のポジションへの操作信号を入力したハイブリッド用電子制御ユニット70により図示しないアクチュエータが駆動制御されることによって作動し、パーキングギヤ92との噛合およびその解除によりパーキングロックおよびその解除を行なう。駆動軸36は機械的に駆動輪39a,39bに接続されているから、パーキングロック機構90は間接的に駆動輪39a,39bをロックしていることになる。
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バッテリ電圧,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の図示しないブレーキやクラッチのアクチュエータへの駆動信号やパーキングロック機構90の図示しないアクチュエータ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。シフトレバー81が駐車ポジションの状態のときには、通常、変速機60の図示しないブレーキやクラッチが開放されてリングギヤ軸32aが駆動軸36から切り離される。
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
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20の動作、特にシフトレバー81が駐車ポジションにあるときの動作について説明する。図3は、ハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される駐車状態運転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、シフトレバー81が駐車ポジションにある状態でエンジン22が運転されているときに所定時間毎(例えば、数msec毎)に繰り返し実行される。
Next, the operation of the
駐車状態運転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、エンジン22の冷却水温αwや、エンジン22の回転数Ne,モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2,発電要求パワーP*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の冷却水温αwは、温度センサ22aにより検出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、エンジン22の回転数Neは、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。さらに、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のロータ45a,46a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。発電要求パワーP*は、バッテリ50の残容量SOCや電池温度Tb,図示しない補機の目標消費電力などに基づいて設定されてRAM76の所定アドレスに書き込まれたものを読み込むことにより入力するものとした。
When the parking state operation control routine is executed, first, the
こうしてデータを入力すると、発電要求パワーP*に基づいてエンジン22が効率よく運転されるようエンジン22の仮の運転ポイントとしての仮回転数Netmpおよび仮トルクTetmpを設定すると共に(ステップS110)、エンジン22の冷却水温αwに基づいてエンジン22の下限回転数Neminを設定する(ステップS120)。エンジン22の下限回転数Neminは、実施例では、エンジン22の冷却水温αwとエンジン22の下限回転数Neminとの関係を予め定めて下限回転数設定用マップとしてROM74に記憶しておき、エンジン22の冷却水温αwが与えられると記憶したマップから対応するエンジン22の下限回転数Neminを導出して設定するものとした。下限回転数設定用マップの一例を図4に示す。エンジン22の下限回転数Neminは、図示するように、実施例では、エンジン22の冷却水温αwが低いほど大きくなる傾向に設定するものとした。これは、冷間時に、エンジン22の暖機や乗員室内の暖房などを促進させるためである。
When the data is input in this way, the temporary rotational speed Netmp and the temporary torque Tempmp are set as temporary operating points of the
こうしてエンジン22の下限回転数Neminを設定すると、エンジン22の仮回転数Netmpをエンジン22の下限回転数Neminと比較し(ステップS130)、仮回転数Netmpが下限回転数Nemin以上のときには、エンジン22の目標回転数Ne*に仮回転数Netmpを設定すると共に目標回転数Te*に仮トルクTetmpを設定し(ステップS140)、仮回転数Netmpが下限回転数Neminより小さいときには、エンジン22の目標回転数Ne*に下限回転数Neminを設定すると共に発電要求パワーP*を目標回転数Ne*で除したものを目標トルクTe*に設定する(ステップS150)。このステップS130〜S150の処理は、エンジン22を下限回転数Nemin以上の回転数で運転するために、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*とを設定する処理である。
When the lower limit rotational speed Nemin of the
続いて、動力分配統合機構30のギヤ比ρとエンジン22の目標トルクTe*と目標回転数Ne*と現在の回転数Neとに基づいて次式(1)によりモータMG1のトルク指令Tm1*を計算する(ステップS160)。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5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であるリングギヤ32(リングギヤ軸32a)の回転数Nrを示す。また、図中、R軸上の太線矢印は、モータMG1から出力されたトルクTm1がリングギヤ軸32aに作用するトルクを示す。式(1)は、エンジン22から出力されてサンギヤ31に作用するトルクに対して釣り合いを取るためのトルクと、エンジン22の目標回転数Ne*と回転数Neとの差を打ち消すためのトルクと、の和としてモータMG1のトルク指令Tm1*を設定する式である。式(1)中、右辺第1項は図5の共線図から容易に導き出すことができる。また、式(1)中、右辺第2項および第3項はモータ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の項であり、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, based on the gear ratio ρ of the power distribution and
こうしてモータMG1のトルク指令Tm1*を設定すると、トルク指令Tm1*に対応するトルクがモータMG1から出力されたときにリングギヤ軸32aに作用すると推定されるトルクとしての推定軸トルクTrestをトルク指令Tm1*と動力分配統合機構30のギヤ比ρとを用いて次式(2)により計算する(ステップS170)。ここで、式(2)は、図5の共線図により容易に導き出すことができる。
When the torque command Tm1 * of the motor MG1 is set in this way, the estimated shaft torque Trest as the torque estimated to act on the
続いて、エンジン22の回転数Neを下限回転数Neminに所定回転数ΔNeを加えた閾値(Nemin+ΔNe)と比較する(ステップS180)。ここで、所定回転数ΔNeは、エンジン22の回転数Neが下限回転数Neminを含む所定範囲内にあるか否かを判定するために用いられるものであり、例えば、50rpmや100rpmなどを用いることができる。エンジン22の回転数Neが閾値(Nemin+ΔNe)以下のときには、エンジン22の回転数Neが下限回転数Neminを含む所定範囲内にあると判断し、エンジン22の下限回転数Neminに基づいて補正トルクΔTを設定し(ステップS190)、エンジン22の回転数Neが閾値(Nemin+ΔNe)より大きいときには、補正トルクΔTに値0を設定し(ステップS200)、推定軸トルクTrestの絶対値に補正トルクΔTを加えることにより回転制限制御用トルクTm2を設定する(ステップS210)。まず、回転制限制御用トルクTm2について説明し、その後に補正トルクΔTについて説明する。
Subsequently, the rotational speed Ne of the
回転制限制御用トルクTm2は、モータMG2のステータ46bに形成される磁界の向きを固定することによりモータMG2のロータ46a(変速機60の入力軸としてのリングギヤ軸32a)が回転しないようにする制御(以下、回転制限制御という)を実行する際にモータMG2の三相コイルに通電させる電流値を設定するために用いるトルクである。この回転制限制御用トルク制限Tm2は、実施例では、値0以上の値が設定されるものとした。図6は、回転制限制御の様子を示す説明図である。モータMG2を制御する際には、図6に示すように、モータMG2のステータ46bには、電流が通電されたU相,V相,W相の各々で形成される磁界を合成した合成磁界(図中、実線太線矢印参照)が形成される。回転制限制御では、この合成磁界が回転しないようにモータMG2を制御する。以下、こうした回転しない合成磁界を固定磁界と呼ぶ。固定磁界の向きがモータMG2のロータ46aの永久磁石により形成される磁界の向き(d−q座標系におけるd軸の向き)と一致するときには、モータMG2から駆動軸としてのリングギヤ軸32aにはトルクは出力されない。しかしながら、リングギヤ軸32aにトルクが作用することによってロータ46aが回転してステータ46bに形成される固定磁界の向きとロータ46aの現在の磁界の向き(d軸の向き)とがズレると、ステータ46bに形成される固定磁界の向きとロータ46aの現在の磁界の向きとが一致する方向にズレに応じてロータ46aにトルクが作用し(以下、このトルクを吸引トルクという)、リングギヤ軸32aに作用するトルクと吸引トルクとが釣り合う位置でロータ46aは停止する。ここで、吸引トルクは、固定磁界の向きとロータ46aの現在の磁界の向きとのズレが電気角でπ/2以下の範囲内のときにはそのズレが大きいほど大きくなり、且つ、固定磁界を形成させるためにステータ46bの三相コイルに通電させる電流値が大きいほど大きくなる。前述の回転制限制御用トルクTm2は、この三相コイルに通電させる電流値を定めるために用いられるものである。実施例では、回転制限制御用トルクTm2が大きいほど大きくなる傾向で、且つ、回転制限制御用トルクTm2以下の大きさ(−Tm2〜Tm2の範囲内)でリングギヤ軸32aに作用するトルクに対してリングギヤ軸32aが回転しないようにすることができる電流値を設定するものとした。こうしたモータMG2の制御の詳細については後述する。なお、d−q座標系において、d軸はロータ46aに貼り付けられた永久磁石により形成される磁界の方向であり、q軸はd軸に対して電気角でπ/2だけ進角させた方向である。
The rotation limiting control torque Tm2 is a control that prevents the
次に、補正トルクΔTについて説明する。補正トルクΔTは、実施例では、エンジン22の回転数Neが閾値(Nemin+ΔNe)以下のときには、エンジン22の下限回転数Neminと補正トルクΔTとの関係を予め定めて補正トルク設定用マップとして記憶しておき、エンジン22の下限回転数Neminが与えられると記憶したマップから対応する補正トルクΔTを導出して設定するものとした。補正トルク設定用マップの一例を図7に示す。補正トルク設定用マップは、図示するように、エンジン22の下限回転数Neminが大きいほど小さくなる傾向に設定される。これは、以下の理由による。いま、モータMG1からエンジン22の回転数Neを小さくする方向のトルクTm1(以下、発電トルクという)が出力されながらエンジン22からのトルクによりエンジン22の回転数Neが下限回転数Nemin近傍からある回転数N1(エンジン22の任意の冷却水温αwの下限回転数Neminよりも大きい回転数、例えば、2000rpmなど)まで増加させるときを考える。なお、エンジン22の回転数Neを下限回転数Nemin近傍からある回転数N1まで増加させるときとしては、例えば、図示しない補機による電力消費を賄うためにエンジン22からの出力パワーを増加させたいときなどがある。このとき、モータMG1の発電トルクTm1の大きさを一旦小さくしてエンジン22の回転数Neを増加させると、エンジン22やモータMG1からなる慣性系のイナーシャに基づくトルクがリングギヤ軸32aに作用し、このイナーシャに基づくトルクはモータMG1から出力されてリングギヤ軸32aに作用するトルク(以下、モータMG1の発電トルクTm1に応じたトルク(−Tm1*/ρ)という)と同じ向きのトルクとなるため、モータMG1の発電トルクTm1に応じたトルク(−Tm1*/ρ)よりも大きさが大きいトルクがリングギヤ軸32aに作用することになる。エンジン22の下限回転数Neminが比較的大きいときには、エンジン22の現在の回転数Neとある回転数N1との回転数差が比較的小さく、式(1)を用いてモータMG1のトルク指令Tm1*が設定されるため、エンジン22やモータMG1の回転数変化率もそれほど大きくならず、慣性系のイナーシャに応じてリングギヤ軸32aに作用するトルクもそれほど大きくならない。したがって、リングギヤ軸32aに作用するトルクはモータMG1の発電トルクTm1に応じたトルク(−Tm1*/ρ)に比してそれほど大きくならないと考えられる。しかしながら、エンジン22の下限回転数Neminが比較的小さいときには、エンジン22の現在の回転数Neとある回転数N1との回転数差が比較的大きく、式(1)により、モータMG1の発電トルクTm1の大きさが小さくなり、エンジン22やモータMG1の回転数変化率が比較的大きくなりやすく、慣性系のイナーシャに応じてリングギヤ軸32aに作用するトルクも比較的大きくなるため、リングギヤ軸32aに作用するトルクはモータMG1の発電トルクTm1に応じたトルク(−Tm1*/ρ)に比して比較的大きくなると考えられる。実施例では、エンジン22の回転数Neが下限回転数Nemin近傍のときに、こうしたエンジン22の回転変動(回転数の増加)に備えて、下限回転数Neminが小さいほど大きくなるように補正トルクΔTを設定するのである。これにより、エンジン22の下限回転数Neminが小さいほど、即ち、エンジン22の回転数変化率が大きくなりやすく慣性系のイナーシャに応じてリングギヤ軸32aに大きなトルクが作用する可能性が高いほど、大きくなる傾向に回転制限制御用トルクTm2が設定されることになる。
Next, the correction torque ΔT will be described. In the embodiment, when the rotational speed Ne of the
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のトルク指令Tm1*,回転制限制御用トルクTm2を設定すると、設定した目標回転数Ne*と目標トルクTe*とについてはエンジンECU24に、モータMG1のトルク指令Tm1*と回転制限制御用トルクTm2とについてはモータECU40にそれぞれ送信して(ステップS220)、駐車状態運転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*と回転制限制御用トルクTm2とを受信したモータECU40は、トルク指令Tm1*でモータMG1が駆動されるようインバータ41のスイッチング素子のスイッチング制御を行なうと共に図8に例示する回転制限制御用トルク受信時第2モータ制御ルーチンを実行する。このように、モータMG1のモータMG1のトルク指令Tm1*に加えてエンジン22の下限回転数Neminを考慮した回転制限制御用トルクTm2を用いてモータMG2を制御することにより、エンジン22の下限回転数Neminが比較的小さく、エンジン22の回転数Neが変更される際にその回転数変化率が大きくなる可能性が高いときでも、リングギヤ軸32aが回転するのを抑制することができる。
When the target engine speed Ne *, target torque Te *, torque command Tm1 * of the motor MG1, and torque Tm2 for rotation restriction control are set in this way, the
次に、モータECU40により実行される図8の回転制限制御用トルク受信時第2モータ制御ルーチンについて説明する。このルーチンは、ハイブリッド用電子制御ユニット70から回転制限制御用トルクTm2を受信したときに実行される。回転制限制御用トルク受信時第2モータ制御ルーチンが実行されると、モータECU40のCPU40aは、まず、電流センサ46U,46Vからの三相コイルのU相,V相に流れる相電流Iu2,Iv2や回転制限制御用トルクTm2,制御用電気角θeset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S300)。ここで、回転制限制御用トルクTm2は、前述の図3の駐車状態運転制御ルーチンにより設定されたものをハイブリッド用電子制御ユニット70から通信により入力するものとした。また、制御用電気角θesetは、シフトポジションSPが駐車ポジションにある状態でエンジン22が停止しているときや、エンジン22が運転されながらシフトポジションSPがドライブポジションなどから駐車ポジションにシフト操作されたときなどに回転位置検出センサ44から入力されたモータMG2のロータ46aの回転位置θm2に応じた電気角θe2を設定するものとした。
Next, a description will be given of the second motor control routine executed when the
続いて、モータMG2の三相コイルのU相,V相,W相に流れる相電流Iu2,Iv2,Iw2の総和を値0として制御用電気角θesetを用いて次式(3)により相電流Iu2,Iv2をd軸およびq軸の電流Id2,Iq2に座標変換(3相−2相変換)し(ステップS310)、回転制限制御用トルクTm2に基づいて制御用電気角θesetにおけるd軸の電流指令Id2*を設定すると共にq軸の電流指令Iq2*に値0を設定する(ステップS320)。d軸の電流指令Id2*は、実施例では、回転制限制御用トルクTm2が大きいほど大きくなる傾向で、且つ、回転制限制御用トルクTm2以下の大きさ(−Tm2〜Tm2の範囲内)でリングギヤ軸32aに作用するトルクに対してリングギヤ軸32aが回転しないようにすることができる電流値を設定するものとした。
Subsequently, the phase current Iu2 is expressed by the following equation (3) using the control electrical angle θset with the sum of the phase currents Iu2, Iv2, and Iw2 flowing in the U-phase, V-phase, and W-phase of the three-phase coil of the motor MG2 as 0. , Iv2 are coordinate-transformed (three-phase to two-phase transformation) into d-axis and q-axis currents Id2 and Iq2 (step S310), and a d-axis current command at the control electrical angle θset based on the rotation limit control torque Tm2 Id2 * is set and a
こうして電流指令Id2*,Iq2*を設定すると、設定した電流指令Id2*,Iq2*と電流Id2,Iq2とを用いて次式(4)および式(5)によりd軸およびq軸の電圧指令Vd2*,Vq2*を計算すると共に(ステップS330)、計算したd軸およびq軸の電圧指令Vd2*,Vq2*を制御用電気角θesetを用いて式(6)および式(7)によりモータMG2の三相コイルのU相,V相,W相に印加すべき電圧指令Vu2*,Vv2*,Vw2*に座標変換(2相−3相変換)し(ステップS340)、座標変換した電圧指令Vu2*,Vv2*,Vw2*をインバータ42のトランジスタT7〜T12をスイッチングするためのPWM信号に変換し(ステップS350)、変換したPWM信号をインバータ42のトランジスタT7〜T12に出力することによりモータMG2を駆動制御して(ステップS360)、回転制限制御用トルク受信時第2モータ制御ルーチンを終了する。ここで、式(4)および式(5)中、「k3」および「k5」は比例係数であり、「k4」および「k6」は積分係数である。 When the current commands Id2 * and Iq2 * are set in this way, the voltage commands Vd2 for the d-axis and the q-axis are obtained by the following equations (4) and (5) using the set current commands Id2 * and Iq2 * and the currents Id2 and Iq2. * And Vq2 * are calculated (step S330), and the calculated d-axis and q-axis voltage commands Vd2 * and Vq2 * are calculated using the control electrical angle θset according to the equations (6) and (7). Coordinate conversion (two-phase to three-phase conversion) into voltage commands Vu2 *, Vv2 *, and Vw2 * to be applied to the U-phase, V-phase, and W-phase of the three-phase coil (step S340), and the coordinate-converted voltage command Vu2 * , Vv2 *, Vw2 * are converted into PWM signals for switching the transistors T7 to T12 of the inverter 42 (step S350), and the converted PWM signals are Njisuta T7~T12 motor MG2 is driven and controlled by by outputting (step S360), and ends the second motor control routine during rotation limit control torque received. Here, in Expression (4) and Expression (5), “k3” and “k5” are proportional coefficients, and “k4” and “k6” are integration coefficients.
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、シフトポジションSPが駐車ポジションにある状態でエンジン22を運転する際に、エンジン22が下限回転数Nemin以上の回転数で運転されるようエンジン22の目標回転数Ne*および目標トルクTe*とモータMG1のトルク指令Tm1*とを設定してエンジン22とモータMG1とを制御すると共にエンジン22が下限回転数Nemin近傍で運転されているときにはモータMG1のトルク指令Tm1*とエンジン22の下限回転数Neminとに基づいて設定される回転制限制御用トルクTm2以下のトルクに対してリングギヤ32の回転を制限できる程度をもってモータMG2のステータ46bに固定磁界が形成されるようモータMG2を制御するから、モータMG1のトルク指令Tm1*に加えてエンジン22の下限回転数Neminに応じてリングギヤ軸32aが回転しないようにすることができる。しかも、エンジン22がエンジン22の下限回転数Nemin近傍で運転されているときに、エンジン22の下限回転数Neminが小さいほど大きくなる傾向に回転制限制御用トルクTm2を設定するから、エンジン22の回転数Neが増加する際に回転数Neの変化率が大きくなる可能性が高いときでも、リングギヤ軸32aが回転しないようにすることができる。
According to the
実施例のハイブリッド自動車20では、エンジン22の回転数Neが閾値(Nemin+ΔNe)以下のときに、エンジン22の下限回転数Neminに基づいて補正トルクΔTを設定するものとしたが、エンジン22の回転数Neが閾値(Nemin+ΔNe)以下であり、且つ、モータMG1からの発電トルクの出力を伴ってエンジン22の回転数Neが増加するときに、エンジン22の下限回転数Neminに基づいて補正トルクΔTを設定するものとしてもよい。この場合、エンジン22の回転数Neが閾値(Nemin+ΔNe)以下であるときでも、モータMG1からの発電トルクの出力を伴ってエンジン22の回転数Neが増加するときでないときには、補正トルクΔTに値0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、エンジン22の回転数Neが閾値(Nemin+ΔNe)以下のときにはエンジン22の下限回転数Neminに基づいて補正トルクΔTを設定し、エンジン22の回転数Neが閾値(Nemin+ΔNe)より大きいときには補正トルクΔTに値0を設定するものとしたが、エンジン22の回転数Neが閾値(Nemin+ΔNe)より大きいときであってエンジン22の回転数Neが減少するときに、エンジン22の下限回転数Neminに基づいて補正トルクΔTを設定するものとしてもよい。この場合、下限回転数Neminに代えて、エンジン22の回転数Neと下限回転数Neminとの偏差に基づいて補正トルクΔTを設定するものとしてもよい。例えば、エンジン22の回転数Neと下限回転数Neminとの偏差が比較的大きいときにモータMG1からの発電トルクの出力を伴ってエンジン22の回転数Neが減少するときには、エンジン22の回転数Neが大きいほど負側で負の値が大きくなる傾向に補正トルクΔTを設定するものとしてもよい。いま、エンジン22をある回転数N2から下限回転数Neminまで減少させるときを考える。このとき、モータMG1からの発電トルクTm1の一部が慣性系のイナーシャによって打ち消されるため、発電トルクTm1に応じたトルク(−Tm1/ρ)よりも大きさが小さなトルクがリングギヤ軸32aに作用する。また、エンジン22の下限回転数Neminが小さいほどエンジン22の回転数変化率の大きさが大きくなりやすく、リングギヤ軸32aに作用するトルクは小さくなると考えられる。したがって、モータMG1から発電トルクを出力しながらエンジン22の回転数が減少するときには、エンジン22の回転数Neが大きいほど負側で負の値が大きくなる傾向に補正トルクΔTを設定するものとしてもよいのである。これにより、エンジン22の回転数Neが減少する際には、エンジン22の下限回転数Neminが小さいほど回転制限制御用トルクTm2が小さくなるから、モータMG2の電力消費を抑制することができる。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、図3の駐車状態運転制御ルーチンにおいて、モータMG1のトルク指令Tm1*とエンジン22の冷却水温αwとに基づいて回転制限制御用トルクTm2を設定するものとしたが、エンジン22の目標トルクTe*と冷却水温αwとに基づいて回転制限制御用トルクTm2を設定するものとしてもよいし、エンジン22の目標トルクTe*とモータMG1のトルク指令Tm1*とエンジン22の冷却水温αwとに基づいて回転制限制御用トルクTm2を設定するものとしてもよい。エンジン22の目標トルクTe*と冷却水温αwとに基づいて回転制限制御用トルクTm2を設定する場合、エンジン22の目標トルクTe*に基づいてリングギヤ軸32aに作用するトルク(Te*/(1+ρ))とエンジン22の冷却水温αwに基づく補正トルクΔTとを用いて回転制限制御用トルクTm2を設定するものとしてもよい。また、モータMG1の駆動状態としては、モータMG1のトルク指令Tm1*に代えて、例えば、前回のモータMG1のトルク指令(前回Tm1*)や、モータMG1に通電されている電流などに基づいて設定されるモータMG1から現在出力されているトルクなどを用いるものとしてもよい。さらに、エンジン22の運転状態としては、エンジン22の目標トルクTe*に代えて、例えば、前回のエンジン22の目標トルク(前回Te*)や、エンジン22の吸入空気量などから推定されるエンジン22から現在出力されているトルクなどを用い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、モータMG2として三相交流電動機を用いるものとしたが、三相以外の多相交流電動機を用い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、d−q座標系に対して回転制限制御用トルクTm2に基づいて制御用電気角θesetにおけるd軸の電流指令Id2*を設定すると共にq軸の電流指令Iq2*に値0を設定し、設定したd軸およびq軸の電流指令Id2*,Iq2*に基づいてモータMG2を制御するものとしたが、回転制限制御用トルクTm2に基づく電流をモータMG2に通電させてモータMG2のステータ46bの磁界の向きを固定するものであれば、3相−2相変換することなくモータMG2を制御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あればよい。
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9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26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、ハイブリッド自動車の形態として用いるものとしたが、列車など自動車以外の車両の形態としてもよいし、自動車を含めた車両の制御方法の形態としてもよい。 In the embodiment, the vehicle is used as a hybrid vehicle. However, a vehicle other than a vehicle such as a train may be used, or a vehicle control method including a vehicle may be used.
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、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、温度センサ22aが「温度検出手段」に相当し、エンジン22の冷却水温αwに基づいてエンジン22の下限回転数Neminを設定する図3の駐車状態運転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「下限回転数設定手段」に相当し、シフトポジションSPが駐車ポジションにある状態でエンジン22を運転する際に、エンジン22が下限回転数Nemin以上で運転されるようエンジン22の目標回転数Ne*および目標トルクTe*とモータMG1のトルク指令Tm1*とを設定してエンジンECU24とモータECU40とに送信し、モータMG1のトルク指令Tm1*とエンジン22の下限回転数Neminとに基づいて回転制限制御用トルクTm2を設定してモータECU40に送信する図3の駐車状態運転制御ルーチンのステップS130〜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*を用いてモータMG1を制御すると共に回転制限制御用トルクTm2を用いて図8の回転制限制御用トルク受信時第2モータ制御ルーチンを実行してモータ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、回転軸と車軸側との間の変速段の変更を伴う動力の伝達および伝達の解除が可能な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、回転軸に接続されると共に回転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回転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、回転軸に回転子が接続され固定子の回転磁界により回転子を回転駆動させて回転軸に動力を入出力可能なものであれば如何なるものとしても構わない。「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をやりとり可能なものであれば如何なるものとしても構わない。「温度検出手段」としては、温度センサ22aに限定されるものではなく、内燃機関の冷却媒体の温度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。「下限回転数設定手段」としては、エンジン22の冷却水温αwに基づいて下限回転数Neminを設定するものに限定されるものではなく、エンジン22の冷却水温αwとエンジン22の暖気運転要求の有無や乗員室内の暖房要求の有無などに基づいて下限回転数Neminを設定するものなど、内燃機関の冷却媒体の温度に基づいて内燃機関の下限回転数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。「制御手段」としては、シフトポジションSPが駐車ポジションにある状態でエンジン22を運転する際に、エンジン22が下限回転数Nemin以上の回転数で運転されるようエンジン22の目標回転数Ne*および目標トルクTe*とモータMG1のトルク指令Tm1*とを設定してエンジン22とモータMG1とを制御すると共にモータMG1のトルク指令Tm1*とエンジン22の下限回転数Neminとに基づいて回転制限制御用トルクTm2を設定してこれを用いて変速機60の入力軸の回転を制限できる程度をもってステータ46bに固定磁界が形成されるようモータMG2を制御するものに限定されるものではなく、シフトポジションが駐車ポジションにある状態で内燃機関を運転する際、内燃機関が下限回転数以上の回転数で運転されるよう内燃機関と電力動力入出力手段とを制御すると共に内燃機関の運転状態および/または電力動力入出力手段の駆動状態と下限回転数とに基づく駆動力範囲内で入力軸に作用する駆動力に対して駆動軸の回転を制限できる程度をもって固定子の磁界の向きが固定されるよう電動機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。「発電機」としては、同期発電電動機として構成されたモータMG1に限定されるものではなく、誘導電動機など、動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの発電機としても構わない。「3軸式動力入出力手段」としては、上述の動力分配統合機構30に限定されるものではなく、ダブルピニオン式の遊星歯車機構を用いるものや複数の遊星歯車機構を組み合わせて4以上の軸に接続されるものやデファレンシャルギヤのように遊星歯車とは異なる作動作用を有するものなど、入力軸と出力軸と発電機の回転軸との3軸に接続され3軸のうちのいずれかに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、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 vehicle manufacturing industry.
20,120 ハイブリッド自動車、22 エンジン、22a 温度センサ、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、32b 動力軸、3
3 ピニオンギヤ、34 キャリア、36 駆動軸、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)、40a CPU、40b ROM、40c RAM、41,42 インバータ、43,44 回転位置検出センサ、45a,46a ロータ、45b,46b ステータ、45U,45V,46U,46V 電流センサ、47 温度センサ、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 変速機、70 ハイブリッド用電子制御ユニット、72 CPU、74 ROM、76 RAM、80 イグニッションスイッチ、81 シフトレバー、82 シフトポジションセンサ、83 アクセルペダル、84 アクセルペダルポジションセンサ、85 ブレーキペダル、86 ブレーキペダルポジションセンサ、88 車速センサ、90 パーキングロック機構、92 パーキングギヤ、94 パーキングロックポール、130 対ロータ電動機、132 インナーロータ、134 アウターロータ、MG1,MG2 モータ、D1〜D12 ダイオード、T1〜T12 トランジスタ。
20, 120 Hybrid vehicle, 22 engine, 22a Temperature sensor, 24 Electronic control unit for engine (engine ECU), 26 Crankshaft, 28 Damper, 30 Power distribution and integration mechanism, 31 Sun gear, 32 Ring gear, 32a Ring gear shaft, 32b Power shaft 3
3 pinion gear, 34 carrier, 36 driving shaft, 38 differential gear, 39a, 39b driving wheel, 40 motor electronic control unit (motor ECU), 40a CPU, 40b ROM, 40c RAM, 41, 42 inverter, 43, 44 rotational position Detection sensor, 45a, 46a Rotor, 45b, 46b Stator, 45U, 45V, 46U, 46V Current sensor, 47 Temperature sensor, 50 Battery, 51a Voltage sensor, 51b Current sensor, 51c Temperature sensor, 52 Electronic control unit for battery (battery ECU), 54 power line, 60 transmission, 70 hybrid electronic control unit, 72 CPU, 74 ROM, 76 RAM, 80 ignition switch, 81 shift lever, 82 shift position sensor, 83 accelerator pedal, 4 accelerator pedal position sensor, 85 brake pedal, 86 brake pedal position sensor, 88 vehicle speed sensor, 90 parking lock mechanism, 92 parking gear, 94 parking lock pole, 130 rotor motor, 132 inner rotor, 134 outer rotor, MG1, MG2 Motor, D1-D12 diode, T1-T12 transistor.
Claims (7)
入力軸と車軸側との間の変速段の変更を伴う動力の伝達および伝達の解除が可能な変速手段と、
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、電力の入出力と前記入力軸および前記出力軸への駆動力の入出力とを伴って前記入力軸に対する前記出力軸の回転数を調整可能な電力動力入出力手段と、
前記入力軸に回転子が接続され、固定子の回転磁界により該回転子を回転駆動させて該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をやりとり可能な蓄電手段と、
前記内燃機関の冷却媒体の温度を検出する温度検出手段と、
前記検出された内燃機関の冷却媒体の温度に基づいて前記内燃機関の下限回転数を設定する下限回転数設定手段と、
シフトポジションが駐車ポジションにある状態で前記内燃機関を運転する際、前記内燃機関が前記設定された下限回転数以上の回転数で運転されるよう該内燃機関と前記電力動力入出力手段とを制御すると共に前記内燃機関の運転状態および/または前記電力動力入出力手段の駆動状態と前記設定された下限回転数とに基づく駆動力範囲内で前記入力軸に作用する駆動力に対して前記駆動軸の回転を制限できる程度をもって前記固定子の磁界の向きが固定されるよう前記電動機を制御する制御手段と、
を備える車両。 An internal combustion engine;
Transmission means capable of transmitting and releasing power accompanied by a change in gear position between the input shaft and the axle side;
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, with input / output of electric power and input / output of driving force to the input shaft and the output shaft Power power input / output means capable of adjusting the rotational speed of the output shaft relative to the input shaft;
A motor connected to the input shaft and capable of rotating and driving the rotor by a rotating magnetic field of a stator to input / output power to the input shaft;
A power storage means capable of exchanging power with the electric power drive input / output means and the electric motor;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the cooling medium of the internal combustion engine;
Lower limit rotational speed setting means for setting a lower limit rotational speed of the internal combustion engine based on the detected temperature of the cooling medium of the internal combustion engine;
When the internal combustion engine is operated with the shift position at the parking position, the internal combustion engine and the power power input / output means are controlled so that the internal combustion engine is operated at a speed equal to or higher than the set lower limit speed. And the driving shaft with respect to the driving force acting on the input shaft within a driving force range based on the driving state of the internal combustion engine and / or the driving state of the power power input / output means and the set lower limit rotational speed. Control means for controlling the electric motor so that the direction of the magnetic field of the stator is fixed to the extent that the rotation of the stator can be limited;
A vehicle comprising:
前記内燃機関の目標回転数を設定する目標回転数設定手段を備え、
前記制御手段は、前記内燃機関の回転数を変更する際、前記内燃機関の現在の回転数と前記内燃機関の目標回転数との偏差に基づく駆動力が前記発電機から出力されるよう前記発電機を制御する手段である
を備える車両。 A vehicle according to any one of claims 2 to 4,
A target speed setting means for setting a target speed of the internal combustion engine;
The control means is configured to change the rotational speed of the internal combustion engine so that a driving force based on a deviation between a current rotational speed of the internal combustion engine and a target rotational speed of the internal combustion engine is output from the generator. A vehicle equipped with a means for controlling the machine.
前記内燃機関の冷却媒体の温度に基づいて前記内燃機関の下限回転数を設定し、
シフトポジションが駐車ポジションにある状態で前記内燃機関を運転する際、前記内燃機関が前記設定された下限回転数以上の回転数で運転されるよう該内燃機関と前記電力動力入出力手段とを制御すると共に前記内燃機関の運転状態および/または前記電力動力入出力手段の駆動状態と前記設定された下限回転数とに基づく駆動力範囲内で前記入力軸に作用する駆動力に対して前記駆動軸の回転を制限できる程度をもって前記固定子の磁界の向きが固定されるよう前記電動機を制御する、
車両の制御方法。 An internal combustion engine, transmission means capable of transmitting and releasing power accompanied by a change in gear position between the input shaft and the axle side, and connected to the input shaft and rotatable independently of the input shaft Connected to the output shaft of the internal combustion engine with power input / output capable of adjusting the rotational speed of the output shaft relative to the input shaft with input / output of power and input / output of driving force to the input shaft and the output shaft. An output means; a motor connected to the input shaft; and a motor capable of rotating and driving the rotor by a rotating magnetic field of a stator to input and output power to the input shaft; and the power power input / output means and the motor A power storage means capable of exchanging electric power, and a vehicle control method comprising:
Setting a lower limit rotational speed of the internal combustion engine based on the temperature of the cooling medium of the internal combustion engine;
When the internal combustion engine is operated with the shift position at the parking position, the internal combustion engine and the power power input / output means are controlled so that the internal combustion engine is operated at a speed equal to or higher than the set lower limit speed. And the driving shaft with respect to the driving force acting on the input shaft within a driving force range based on the driving state of the internal combustion engine and / or the driving state of the power power input / output means and the set lower limit rotational speed. Controlling the electric motor so that the direction of the magnetic field of the stator is fixed to a degree that can limit the rotation of
Vehicle control method.
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JP2007043447A JP2008207583A (en) | 2007-02-23 | 2007-02-23 | Vehicle and its control method |
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