JP2008236985A - Power output unit, drive arrangements, controlling method of these apparatuses, and vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、動力出力装置や駆動装置およびこれらの制御方法並びに車両に関する。 The present invention relates to a power output device, a drive device, a control method thereof, and a vehicle.
従来、この種の動力出力装置としては、エンジンと、エンジンをモータリングするスタータモータと、スタータモータと車輪を駆動するホイールモータとに電力を供給可能なバッテリと、バッテリからの直流電力を昇圧してホイールモータの駆動回路に供給するDC/DCコンバータと、DC/DCコンバータの高圧側に設けられた平滑コンデンサとを備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この装置では、エンジンを始動する際にバッテリの端子間電圧が所定電圧以下になったときには、スタータモータとバッテリとの接続を遮断すると共にスタータモータとコンデンサとを接続して、DC/DCコンバータでコンデンサの電圧を昇圧してコンデンサを充電した後にDC/DCコンバータの動作を停止することにより、コンデンサからの放電電力を用いてスタータモータを駆動してエンジンを始動している。
上述の動力出力装置の他にエンジンをモータリングするためのモータを備える動力出力装置として、バッテリからの直流電力を昇圧してモータの駆動回路に供給するDC/DCコンバータと、駆動回路の電力ラインに取り付けられた平滑コンデンサとを備えるものがある。この装置では、エンジンを始動する際にはエンジンをモータリングするために比較的大きな電力を要するため、バッテリの負荷が大きくなってバッテリの劣化が促進されることがある。 In addition to the power output device described above, as a power output device including a motor for motoring the engine, a DC / DC converter that boosts DC power from a battery and supplies the boosted DC power to the motor drive circuit, and a power line of the drive circuit And a smoothing capacitor attached to the. In this apparatus, when the engine is started, a relatively large amount of electric power is required to motor the engine, so that the load on the battery increases and the deterioration of the battery may be promoted.
本発明の動力出力装置や駆動装置およびこれらの制御方法並びに車両は、内燃機関を電動機でモータリングして始動する際に電動機に直流電力を出力する二次電池の劣化を抑制することを目的とする。 It is an object of the present invention to suppress deterioration of a secondary battery that outputs DC power to an electric motor when the internal combustion engine is started by motoring the electric motor. To do.
本発明の動力出力装置や駆動装置およびこれら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。 In order to achieve the above-described object, the power output device and the drive device, the control method thereof, and the vehicle of the present invention employ the following means.
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、
該内燃機関をモータリング可能な電動機と、
直流電力の供給を受けて前記電動機を駆動する駆動回路と、
直流電力を出力する二次電池と、
該二次電池からの直流電力を昇圧して前記駆動回路に供給可能な電圧変換手段と、
該電圧変換手段から前記駆動回路の電力ラインに取り付けられて該駆動回路に供給される直流電力を平滑可能なコンデンサと、
前記内燃機関の始動指示がなされたときに、前記コンデンサの端子間電圧が前記電動機を定常駆動する際の定常駆動電圧より高い所定電圧になるよう前記電圧変換手段を制御し、前記コンデンサの端子間電圧が前記所定電圧に至った以降に該コンデンサの端子間電圧が徐々に低下して前記定常駆動電圧に至ると共に前記内燃機関がモータリングされて始動されるよう前記電圧変換手段と前記内燃機関と前記駆動回路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;
An electric motor capable of motoring the internal combustion engine;
A drive circuit for receiving the supply of DC power to drive the electric motor;
A secondary battery that outputs DC power;
Voltage conversion means capable of boosting DC power from the secondary battery and supplying the boosted power to the drive circuit;
A capacitor attached to the power line of the drive circuit from the voltage conversion means and capable of smoothing DC power supplied to the drive circuit;
When the internal combustion engine is instructed to start, the voltage conversion means is controlled so that the voltage between the terminals of the capacitor becomes a predetermined voltage higher than the steady driving voltage when the electric motor is driven in a steady manner. After the voltage reaches the predetermined voltage, the voltage between the terminals of the capacitor gradually decreases to reach the steady drive voltage, and the internal combustion engine is motored and started. Control means for controlling the drive circuit;
It is a summary to provide.
この本発明の動力出力装置では、内燃機関の始動指示がなされたときに、コンデンサの端子間電圧が電動機を定常駆動する際の定常駆動電圧より高い所定電圧になるよう電圧変換手段を制御する。これにより、コンデンサが充電されることになる。そして、コンデンサの端子間電圧が所定電圧に至った以降にコンデンサの端子間電圧が徐々に低下して定常駆動電圧に至ると共に内燃機関がモータリングされて始動されるよう電圧変換手段と内燃機関と駆動回路とを制御する。二次電池からの直流電力とコンデンサからの放電電力とを用いて電動機を駆動して内燃機関をモータリングするから、二次電池から出力される直流電力を抑制することができ、二次電池の劣化を抑制することができる。 In the power output apparatus of the present invention, when the start instruction of the internal combustion engine is given, the voltage conversion means is controlled so that the voltage between the terminals of the capacitor becomes a predetermined voltage higher than the steady drive voltage at the time of steady driving of the electric motor. As a result, the capacitor is charged. After the voltage between the terminals of the capacitor reaches a predetermined voltage, the voltage between the terminals of the capacitor gradually decreases to reach a steady drive voltage, and the internal combustion engine is motored and started. The drive circuit is controlled. Since the internal combustion engine is motored by driving the electric motor using the DC power from the secondary battery and the discharge power from the capacitor, the DC power output from the secondary battery can be suppressed. Deterioration can be suppressed.
こうした本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記二次電池からの直流電力の出力が所定電力以下に制限されている状態で前記内燃機関の始動指示がなされたときに、前記コンデンサの端子間電圧が前記電動機を定常駆動する際の定常駆動電圧より高い所定電圧になるよう前記電圧変換手段を制御し、前記コンデンサの端子間電圧が前記所定電圧に至った以降に該コンデンサの端子間電圧が徐々に低下して前記定常駆動電圧に至ると共に前記内燃機関がモータリングされて始動されるよう前記電圧変換手段と前記内燃機関と前記駆動回路とを制御する手段であるものとすることもできる。二次電池からの直流電力の出力が制限されているときでもコンデンサからの放電電力を用いて内燃機関をモータリングするから、内燃機関をより迅速に始動することができる。ここで、「所定電力」には、内燃機関をモータリングして始動するために必要な電力の下限値が含まれる。 In such a power output apparatus of the present invention, the control means is configured such that when an instruction to start the internal combustion engine is given in a state where the output of DC power from the secondary battery is limited to a predetermined power or lower, The voltage conversion means is controlled so that the voltage between the terminals becomes a predetermined voltage higher than the steady driving voltage at the time of steady driving of the electric motor, and the voltage between the terminals of the capacitor after the voltage between the terminals of the capacitor reaches the predetermined voltage. The voltage conversion means, the internal combustion engine, and the drive circuit may be controlled so that the voltage gradually decreases to reach the steady drive voltage and the internal combustion engine is motored and started. it can. Even when the output of DC power from the secondary battery is limited, the internal combustion engine is motored using the discharge power from the capacitor, so that the internal combustion engine can be started more quickly. Here, the “predetermined electric power” includes a lower limit value of electric power required for motoring and starting the internal combustion engine.
また、本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記コンデンサの端子間電圧が前記所定電圧に至った以降に該コンデンサの端子間電圧が所定の変化率をもって徐々に低下して前記定常駆動電圧に至るよう前記電圧変換手段を制御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, the control means may be configured so that the terminal voltage of the capacitor gradually decreases with a predetermined rate of change after the terminal voltage of the capacitor reaches the predetermined voltage, and the steady driving is performed. It can also be a means for controlling the voltage conversion means to reach a voltage.
さらに、本発明の動力出力装置において、前記所定電圧は、前記駆動回路のスイッチング素子の耐圧または前記コンデンサの耐圧のうち低いほうの電圧であるものとすることもできる。こうすれば、コンデンサの端子間電圧を駆動回路のスイッチング素子やコンデンサの耐圧の範囲内の電圧にすることができる。 Furthermore, in the power output apparatus of the present invention, the predetermined voltage may be a lower voltage of the breakdown voltage of the switching element of the drive circuit or the breakdown voltage of the capacitor. In this way, the voltage between the terminals of the capacitor can be set to a voltage within the range of the breakdown voltage of the switching element of the drive circuit and the capacitor.
そして、本発明の動力出力装置において、前記駆動軸と前記内燃機関の出力軸と回転軸との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、前記駆動軸に動力を入出力可能な駆動用電動機と、を備え、前記電動機は、前記回転軸に動力を入出力可能に接続されてなり、前記駆動回路は、前記電動機および前記駆動用電動機を駆動する回路であり、前記制御手段は、前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づく駆動力が該駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記駆動回路と前記電圧変換手段とを制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関を始動しながら要求駆動力に基づく駆動力を駆動軸に出力することができる。 In the power output apparatus of the present invention, the remaining power is determined based on the power input / output to / from any two of the three shafts including the drive shaft, the output shaft of the internal combustion engine, and the rotation shaft. Three-axis power input / output means for inputting / outputting power to / from the shaft, and a drive motor capable of inputting / outputting power to / from the drive shaft, wherein the motor is connected to the rotary shaft so that power can be input / output. The driving circuit is a circuit for driving the electric motor and the driving electric motor, and the control means outputs a driving force based on a required driving force required for the driving shaft to the driving shaft. The internal combustion engine, the drive circuit, and the voltage conversion unit may be controlled. In this way, it is possible to output a driving force based on the required driving force to the drive shaft while starting the internal combustion engine.
本発明の車両は、上述したいずれかの態様の本発明の動力出力装置、すなわち、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、該内燃機関をモータリング可能な電動機と、直流電力の供給を受けて前記電動機を駆動する駆動回路と、直流電力を出力する二次電池と、該二次電池からの直流電力を昇圧して前記駆動回路に供給可能な電圧変換手段と、該電圧変換手段から前記駆動回路の電力ラインに取り付けられて該駆動回路に供給される直流電力を平滑可能なコンデンサと、前記内燃機関の始動指示がなされたときに、前記コンデンサの端子間電圧が前記電動機を定常駆動する際の定常駆動電圧より高い所定電圧になるよう前記電圧変換手段を制御し、前記コンデンサの端子間電圧が前記所定電圧に至った以降に該コンデンサの端子間電圧が徐々に低下して前記定常駆動電圧に至ると共に前記内燃機関がモータリングされて始動されるよう前記電圧変換手段と前記内燃機関と前記駆動回路とを制御する制御手段と、を備える動力出力装置が搭載され、車軸が前記駆動軸に接続されて走行す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 the internal combustion engine as a motor. Ringable motor, drive circuit that drives the motor by receiving DC power, a secondary battery that outputs DC power, and boosts DC power from the secondary battery to supply to the drive circuit A voltage conversion means, a capacitor attached to the power line of the drive circuit from the voltage conversion means and capable of smoothing the DC power supplied to the drive circuit, and when an instruction to start the internal combustion engine is given, The voltage conversion means is controlled so that the voltage between the terminals of the capacitor becomes a predetermined voltage higher than the steady driving voltage when the electric motor is driven in a steady manner, and the voltage between the terminals of the capacitor reaches the predetermined voltage. Control means for controlling the voltage conversion means, the internal combustion engine and the drive circuit so that the voltage across the terminals of the capacitor gradually decreases to reach the steady drive voltage and the internal combustion engine is motored and started; The gist of the present invention is that the vehicle is driven with a power output device provided with the axle connected to the drive shaft.
こうした本発明の車両では、上述したいずれかの態様の本発明の動力出力装置が搭載されているから、動力出力装置の奏する効果、例えば、二次電池の劣化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。 In such a vehicle of the present invention, since the power output device of the present invention of any one of the above-described aspects is mounted, the effect of the power output device, for example, the effect of suppressing the deterioration of the secondary battery, etc. Similar effects can be achieved.
本発明の駆動装置は、
内燃機関および直流電力を出力する二次電池と共に駆動軸に動力を出力する動力出力装置に組み込まれる駆動装置であって、
前記内燃機関をモータリング可能な電動機と、
直流電力の供給を受けて前記電動機を駆動する駆動回路と、
前記二次電池からの直流電力を昇圧して前記駆動回路に供給可能な電圧変換手段と、
該電圧変換手段から前記駆動回路の電力ラインに取り付けられて該駆動回路に供給される直流電力を平滑可能なコンデンサと、
前記内燃機関の始動指示がなされたときに、前記コンデンサの端子間電圧が前記電動機を定常駆動する際の定常駆動電圧より高い所定電圧になるよう前記電圧変換手段を制御し、前記コンデンサの端子間電圧が前記所定電圧に至った以降に該コンデンサの端子間電圧が徐々に低下して前記定常駆動電圧に至ると共に前記内燃機関がモータリングされて始動されるよう前記内燃機関の制御と共に前記電圧変換手段と前記駆動回路とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
The drive device of the present invention is
A drive device incorporated in a power output device that outputs power to a drive shaft together with an internal combustion engine and a secondary battery that outputs DC power,
An electric motor capable of motoring the internal combustion engine;
A drive circuit for receiving the supply of DC power to drive the electric motor;
Voltage converting means capable of boosting DC power from the secondary battery and supplying the boosted power to the drive circuit;
A capacitor attached to the power line of the drive circuit from the voltage conversion means and capable of smoothing DC power supplied to the drive circuit;
When the internal combustion engine is instructed to start, the voltage conversion means is controlled so that the voltage between the terminals of the capacitor becomes a predetermined voltage higher than the steady driving voltage when the electric motor is driven in a steady manner. After the voltage reaches the predetermined voltage, the voltage between the terminals of the capacitor gradually decreases to reach the steady driving voltage, and the internal combustion engine is motored and started so that the voltage conversion is performed together with the control of the internal combustion engine. Control means for controlling the means and the drive circuit;
It is a summary to provide.
こうした本発明の駆動装置では、内燃機関の始動指示がなされたときに、コンデンサの端子間電圧が電動機を定常駆動する際の定常駆動電圧より高い所定電圧になるよう電圧変換手段を制御する。これにより、コンデンサが充電されることになる。そして、コンデンサの端子間電圧が所定電圧に至った以降にコンデンサの端子間電圧が徐々に低下して定常駆動電圧に至ると共に内燃機関がモータリングされて始動されるよう内燃機関の制御と共に電圧変換手段と駆動回路とを制御する。二次電池からの直流電力とコンデンサからの放電電力とを用いて電動機を駆動して内燃機関をモータリングするから、二次電池から出力される直流電力を抑制することができ、二次電池の劣化を抑制することができる。 In such a drive device of the present invention, when the internal combustion engine is instructed to start, the voltage conversion means is controlled so that the voltage between the terminals of the capacitor becomes a predetermined voltage higher than the steady drive voltage when the motor is driven in a steady manner. As a result, the capacitor is charged. Then, after the voltage between the terminals of the capacitor reaches a predetermined voltage, the voltage between the terminals of the capacitor gradually decreases to reach a steady drive voltage, and voltage conversion is performed together with the control of the internal combustion engine so that the internal combustion engine is motored and started. Control means and drive circuit. Since the internal combustion engine is motored by driving the electric motor using the DC power from the secondary battery and the discharge power from the capacitor, the DC power output from the secondary battery can be suppressed. Deterioration can be suppressed.
本発明の動力出力装置の制御方法は、
内燃機関と、該内燃機関をモータリング可能な電動機と、直流電力の供給を受けて前記電動機を駆動する駆動回路と、直流電力を出力する二次電池と、該二次電池からの直流電力を昇圧して前記駆動回路に供給可能な電圧変換手段と、該電圧変換手段から前記駆動回路の電力ラインに取り付けられて該駆動回路に供給される直流電力を平滑可能なコンデンサとを備え駆動軸に動力を出力する動力出力装置の制御方法であって、
前記内燃機関の始動指示がなされたときに、前記コンデンサの端子間電圧が前記電動機を定常駆動する際の定常駆動電圧より高い所定電圧になるよう前記電圧変換手段を制御し、前記コンデンサの端子間電圧が前記所定電圧に至った以降に該コンデンサの端子間電圧が徐々に低下して前記定常駆動電圧に至ると共に前記内燃機関がモータリングされて始動されるよう前記電圧変換手段と前記内燃機関と前記駆動回路とを制御する
ことを特徴とする。
The method for controlling the power output apparatus of the present invention includes:
An internal combustion engine, an electric motor capable of motoring the internal combustion engine, a drive circuit that receives the supply of DC power to drive the motor, a secondary battery that outputs DC power, and DC power from the secondary battery A voltage conversion means capable of boosting and supplying to the drive circuit, and a capacitor attached to the power line of the drive circuit from the voltage conversion means and capable of smoothing DC power supplied to the drive circuit. A method for controlling a power output device that outputs power,
When the internal combustion engine is instructed to start, the voltage conversion means is controlled so that the voltage between the terminals of the capacitor becomes a predetermined voltage higher than the steady driving voltage when the electric motor is driven in a steady manner. After the voltage reaches the predetermined voltage, the voltage between the terminals of the capacitor gradually decreases to reach the steady drive voltage, and the internal combustion engine is motored and started. The drive circuit is controlled.
こうした本発明の動力出力装置の制御方法では、内燃機関の始動指示がなされたときに、コンデンサの端子間電圧が電動機を定常駆動する際の定常駆動電圧より高い所定電圧になるよう電圧変換手段を制御する。これにより、コンデンサが充電されることになる。そして、コンデンサの端子間電圧が所定電圧に至った以降にコンデンサの端子間電圧が徐々に低下して定常駆動電圧に至ると共に内燃機関がモータリングされて始動されるよう電圧変換手段と内燃機関と駆動回路とを制御する。二次電池からの直流電力とコンデンサからの放電電力とを用いて電動機を駆動して内燃機関をモータリングするから、二次電池から出力される直流電力を抑制することができ、二次電池の劣化を抑制することができる。 In such a control method for a power output apparatus of the present invention, when an internal combustion engine start instruction is issued, the voltage conversion means is provided so that the voltage between the terminals of the capacitor becomes a predetermined voltage higher than the steady drive voltage for steady driving of the motor. Control. As a result, the capacitor is charged. After the voltage between the terminals of the capacitor reaches a predetermined voltage, the voltage between the terminals of the capacitor gradually decreases to reach a steady drive voltage, and the internal combustion engine is motored and started. The drive circuit is controlled. Since the internal combustion engine is motored by driving the electric motor using the DC power from the secondary battery and the discharge power from the capacitor, the DC power output from the secondary battery can be suppressed. Deterioration can be suppressed.
本発明の駆動装置の制御方法は、
内燃機関および直流電力を出力する二次電池と共に駆動軸に動力を出力する動力出力装置に組み込まれ、前記内燃機関をモータリング可能な電動機と、直流電力の供給を受けて前記電動機を駆動する駆動回路と、前記二次電池からの直流電力を昇圧して前記駆動回路に供給可能な電圧変換手段と、該電圧変換手段から前記駆動回路の電力ラインに取り付けられて該駆動回路に供給される直流電力を平滑可能なコンデンサと、を備える駆動装置の制御方法であって、
前記内燃機関の始動指示がなされたときに、前記コンデンサの端子間電圧が前記電動機を定常駆動する際の定常駆動電圧より高い所定電圧になるよう前記電圧変換手段を制御し、前記コンデンサの端子間電圧が前記所定電圧に至った以降に該コンデンサの端子間電圧が徐々に低下して前記定常駆動電圧に至ると共に前記内燃機関がモータリングされて始動されるよう前記内燃機関の制御と共に前記電圧変換手段と前記駆動回路とを制御する
ことを特徴とする。
The method for controlling the drive device of the present invention includes:
Built in a power output device that outputs power to a drive shaft together with an internal combustion engine and a secondary battery that outputs DC power, an electric motor capable of motoring the internal combustion engine, and a drive that drives the electric motor by receiving supply of DC power A circuit, voltage conversion means capable of boosting and supplying DC power from the secondary battery to the drive circuit, and DC supplied from the voltage conversion means to the power line of the drive circuit and supplied to the drive circuit A method of controlling a drive device comprising a capacitor capable of smoothing electric power,
When the internal combustion engine is instructed to start, the voltage conversion means is controlled so that the voltage between the terminals of the capacitor becomes a predetermined voltage higher than the steady driving voltage when the electric motor is driven in a steady manner. After the voltage reaches the predetermined voltage, the voltage between the terminals of the capacitor gradually decreases to reach the steady driving voltage, and the internal combustion engine is motored and started so that the voltage conversion is performed together with the control of the internal combustion engine. Means and the drive circuit are controlled.
こうした本発明の駆動装置の制御方法では、内燃機関の始動指示がなされたときに、コンデンサの端子間電圧が電動機を定常駆動する際の定常駆動電圧より高い所定電圧になるよう電圧変換手段を制御する。これにより、コンデンサが充電されることになる。そして、コンデンサの端子間電圧が所定電圧に至った以降にコンデンサの端子間電圧が徐々に低下して定常駆動電圧に至ると共に内燃機関がモータリングされて始動されるよう内燃機関の制御と共に電圧変換手段と内燃機関とを制御する。二次電池からの直流電力とコンデンサからの放電電力とを用いて電動機を駆動して内燃機関をモータリングするから、二次電池から出力される直流電力を抑制することができ、二次電池の劣化を抑制することができる。 In such a control method for a driving apparatus according to the present invention, when the internal combustion engine is instructed to start, the voltage conversion means is controlled so that the voltage between the terminals of the capacitor becomes a predetermined voltage higher than the steady driving voltage for steady driving of the motor. To do. As a result, the capacitor is charged. Then, after the voltage between the terminals of the capacitor reaches a predetermined voltage, the voltage between the terminals of the capacitor gradually decreases to reach a steady drive voltage, and voltage conversion is performed together with the control of the internal combustion engine so that the internal combustion engine is motored and started. The means and the internal combustion engine are controlled. Since the internal combustion engine is motored by driving the electric motor using the DC power from the secondary battery and the discharge power from the capacitor, the DC power output from the secondary battery can be suppressed. Deterioration can be suppressed.
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described using examples.
図1は本発明の一実施例である動力出力装置を搭載したハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図であり、図2はハイブリッド自動車20に搭載される昇圧回路45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、モータMG1,MG2を駆動するインバータ41,42と昇圧回路45を介して電力をやりとりするバッテリ50と、車両全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット70とを備える。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of 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22の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット(以下、エンジンECUという)24により燃料噴射制御や点火制御,吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンECU24は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によりエンジン22を運転制御すると共に必要に応じてエンジン22の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。
The
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2
2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
2 and the power from the motor MG1 input from the
モータMG1およびモータMG2は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ41,42および昇圧回路45を介してバッテリ50と電力のやりとりを行なう。インバータ41,42および昇圧回路45を接続する電力ライン54は、各インバータ41,42が共用する正極母線54aおよび負極母線54bとして構成されており、モータMG1,MG2のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。また、電力ライン54には、平滑用のコンデンサ46が接続されている。モータMG1,MG2は、いずれもモータ用電子制御ユニット(以下、モータECUという)40により駆動制御されている。モータECU40には、モータMG1,MG2を駆動制御するために必要な信号、例えばモータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ43,44からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータMG1,MG2に印加される相電流,コンデンサ46の端子間に設置された電圧センサ47からの端子間電圧Vc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や昇圧回路45への駆動信号などが出力されている。モータECU40は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によってモータMG1,MG2を駆動制御すると共に必要に応じてモータMG1,MG2の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。
Both the motor MG1 and the motor MG2 are configured as well-known synchronous generator motors that can be driven as generators and can be driven as motors, and exchange power with the
昇圧回路45は、図2に示すように、2個のトランジスタTA,TBと2個のダイオードDA,DBとリアクトルLとにより構成されている。2個のトランジスタTA,TBは、それぞれ電力ライン54の正極母線54aと負極母線54bとに接続され、その接続点にリアクトルLが接続されている。リアクトルLと負極母線54bとにはバッテリ50の正極端子と負極端子とが接続されており、このバッテリ50の端子間に平滑用のコンデンサ48が接続されている。また、2個のトランジスタTA,TBは、それぞれ2個のダイオードDA,DBが並列接続されている。したがって、トランジスタTAのオンオフの割合やトランジスタTBのオンオフの割合を制御することにより、バッテリ50の直流電圧を昇圧してインバータ41,42に出力したり、インバータ41,42の正極母線54aと負極母線54bとに作用している直流電圧を降圧してバッテリ50を充電したりすることができる。
As shown in FIG. 2, the
バッテリ50は、バッテリ用電子制御ユニット(以下、バッテリECUという)52によって管理されている。バッテリECU52には、バッテリ50を管理するのに必要な信号、例えば,バッテリ50の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧,バッテリ50の出力端子に接続された電力ライン54に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流,バッテリ50に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度などが入力されており、必要に応じてバッテリ50の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。なお、バッテリECU52では、バッテリ50を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量(SOC)も演算している。
The
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,車速を検出する車速センサ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
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、特に停止しているエンジン22を始動する際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により実行される始動時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、エンジン22の始動指示がなされたときに実行される。
Next, the operation of the
始動時制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット70のCPU72は、まず、アクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Accや車速センサ88からの車速V,モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2,エンジン22の回転数Ne,コンデンサ46の端子間電圧Vcなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する(ステップS100)。ここで、エンジン22の回転数Neはクランクシャフト26に取り付けられた図示しないクランクポジションセンサからの信号に基づいて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により検出されるモータMG1,MG2の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータECU40から通信により入力するものとした。さらに、コンデンサ46の端子間電圧Vcは、電圧センサ47により検出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。
When the start-up control routine is executed, the
こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Accと車速Vとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪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*を設定する(ステップS110)。要求トルクTr*は、実施例では、アクセル開度Accと車速Vと要求トルクTr*との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてROM74に記憶しておき、アクセル開度Accと車速Vとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクTr*を導出して設定するものとした。図4に要求トルク設定用マップの一例を示す。
When the data is thus input, the required torque Tr * to be output to the
続いて、モータリング許可フラグFの値を調べる(ステップS120)。ここで、モータリング許可フラグFは、モータMG1によりエンジン22がモータリングされているときに値1に設定されるフラグであり、初期値として値0が設定される。したがって、ステップS120の処理が最初に実行されたときには、モータリング許可フラグFは値0に設定されている。
Subsequently, the value of the motoring permission flag F is checked (step S120). Here, the motoring permission flag F is a flag that is set to a value of 1 when the
モータリング許可フラグFが値0のとき、すなわち、モータMG1によるエンジン22のモータリングが開始されていないときには、コンデンサ46の端子間電圧Vcと上限電圧Vmaxとを比較する(ステップS130)。ここで、上限電圧Vaxは、モータMG1,MG2が定常駆動する際の定常駆動電圧Vref(例えば、300V)より高くインバータ41,42の耐圧およびコンデンサ46の耐圧のうちの低いほうの電圧より若干低い電圧(例えば、600V)に設定されるものとする。
When the motoring permission flag F is 0, that is, when motoring of the
端子間電圧Vcが上限電圧Vmaxより低いときには、モータMG1のトルク指令Tm1*を値0に設定すると共に(ステップS140)コンデンサ46の目標端子間電圧Vc*を上限電圧Vmaxに設定して(ステップS150)、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を用いてモータMG2のトルク指令Tm2*を式(1)により設定する(ステップS190)。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。
When terminal voltage Vc is lower than upper limit voltage Vmax, torque command Tm1 * of motor MG1 is set to 0 (step S140), and target terminal voltage Vc * of
Tm2*=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (1) Tm2 * = (Tr * + Tm1 * / ρ) / Gr (1)
こうしてモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*および目標端子間電圧Vc*を設定したら、トルク指令Tm1*,Tm2*および目標端子間電圧VcをモータECU40に送信する(ステップS200)。トルク指令Tm1*,Tm2*および目標端子間電圧Vc*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と共にコンデンサ46の端子間電圧が目標端子間電圧Vc*となるよう昇圧回路45のトランジスタTA,TBのスイッチング制御を行なう。
When torque commands Tm1 *, Tm2 * and target terminal voltage Vc * of motors MG1, MG2 are thus set, torque commands Tm1 *, Tm2 * and target terminal voltage Vc are transmitted to motor ECU 40 (step S200). The
続いて、エンジン22の回転数Neがエンジン22の点火制御や燃料噴射制御などを開始する点火開始回転数Nfireに至っているか否かを判定し(ステップS210)、回転数Neが点火開始回転数Nfに至っていないときには、ステップS100の処理に戻り、モータリング許可フラグFが値1になるか、コンデンサ46の端子間電圧Vcが上限電圧Vmx以上となるまで、ステップS100〜S150,S190〜S210の処理を繰り返す。ここで、点火開始回転数Nfireは、実施例では、共振回転数帯より余裕をもって大きな回転数、例えば1000rpmや1200rpmなどのように設定されている。モータリング許可フラグFが値0であり、コンデンサ46の端子間電圧Vcが上限電圧Vmax未満であるときには、トルク指令Tm1*を値0に設定すると共にコンデンサ46の目標端子間電圧Vc*を上限値Vmaxに設定するから(ステップS140,S150)、エンジン22をモータリングせずにコンデンサ46の端子間電圧を上限電圧Vmaxにする制御が実行される。
Subsequently, it is determined whether or not the rotational speed Ne of the
こうしてコンデンサ46の端子間電圧を上限電圧Vmaxにする制御が実行されて、コンデンサ46の端子間電圧Vcが上限電圧Vmax以上になると(ステップS130)、続いて、エンジン22のモータリングを開始すると共にコンデンサ46の端子間電圧を降圧する制御を実行する。こうした制御では、まず、モータリング許可フラグFを値1に設定すると共にエンジン22のモータリングを開始時からの経過時間tの計測を開始して(ステップS160)、入力したエンジン22の回転数Neや経過時間tを用いてモータMG1のトルク指令Tm1*を設定する(ステップS170)。図6は、モータMG1のトルク指令Tm1*を設定するためのトルク指令設定用マップの一例を示す説明図である。モータMG1のトルク指令Tm1*は、実施例では、エンジン22の回転数Neや始動開始時からの経過時間tとモータMG1のトルク指令Tm1*との関係を予め定めてトルク指令設定用マップとして記憶しておき、エンジン22の回転数Neや始動開始時からの経過時間tが与えられると記憶したマップから対応するトルク指令Tm1*を導出して設定するものとした。トルク指令設定用マップでは、図示するように、ステップS160の処理でモータリング許可フラグFに値1が設定された時刻t1の直後からレート処理を用いて迅速に比較的大きなトルクをトルク指令Tm1*に設定してエンジン22の回転数Neを迅速に増加させる。続いて、エンジン22の回転数Neが共振回転数帯を通過したか共振回転数帯を通過するのに必要な時間以降の時刻t2に、エンジン22を安定して点火開始回転数Nfire以上でモータリングすることができるトルクをトルク指令Tm1*に設定し、電力消費や駆動軸としてのリングギヤ軸32aにおける反力を小さくする。そして、エンジン22の回転数Neが点火開始回転数Nfireに至った時刻t3からレート処理を用いて迅速にトルク指令Tm1*を値0とし、エンジン22の完爆が判定された時刻t4に終了する。このようにエンジン22の始動指示がなされた直後に大きなトルクをモータMG1のトルク指令Tm1*に設定してエンジン22をモータリングすることにより、迅速にエンジン22を点火開始回転数Nfire以上に回転させて始動させることができる。
Thus, the control to set the inter-terminal voltage of the
続いて、目標端子間電圧Vc*を上限電圧Vmaxから時間変化率kをもって徐々に低下させて時刻t4で定常駆動電圧Vrefとなるようエンジン22のモータリング開始時からの経過時間tを用いて次式(2)により設定する(ステップS180)。ここで、時間変化率kは、実施例では、時刻t1〜t4の間で目標端子間電圧Vc*を上限電圧Vmaxから定常駆動電圧Vrefに低下させる変化率として設定するものとした。このように目標端子間電圧Vc*を設定するのは、コンデンサ46の端子間電圧Vcを徐々に低下させて得られるコンデンサ46の放電電力(上限電圧Vmaxと定常駆動電圧Vrefとの差の二乗に基づくエネルギー)をモータMG1,MG2の駆動に用いるためである。
Subsequently, the target inter-terminal voltage Vc * is gradually decreased from the upper limit voltage Vmax with the time change rate k, and the elapsed time t from the start of the motoring of the
Vc*=max(Vmax-k・t,Vref) (2) Vc * = max (Vmax-k ・ t, Vref) (2)
こうしてモータMG1のトルク指令Tm1*とコンデンサ46の目標端子間電圧Vc*を設定すると、ステップS190〜S210の処理を実行して、エンジン22の回転数Neが点火開始回転数Nfireに至っていないときにはステップS100の処理に戻る。ここで、ステップS140の処理でモータリング許可フラグFを値1に設定しているから、ステップS100の処理に戻ってからは、ステップS130,S160の処理を実行せずにステップS100〜ステップS120,ステップS170〜S210の処理を実行することになる。このように、コンデンサ46の端子間電圧Vcが上限電圧Vmax以上になったときには、エンジン22の回転数Neを点火開始回転数Nfireに上昇させると共にコンデンサ46の端子間電圧Vcを徐々に低下させて定常駆動電圧Vrefにする制御が実行される。
When the torque command Tm1 * of the motor MG1 and the target terminal voltage Vc * of the
こうしてエンジン22をモータリングしてエンジン22の回転数Neが点火開始回転数Nfire以上になったときには(ステップS210)、燃料噴射制御や点火制御を開始して(ステップS220)、エンジン22が完爆したか否かを判定する(ステップS230)。エンジン22が完爆していないときには、ステップS100に戻ってエンジン22のモータリングを継続して、エンジン22が完爆したときに始動時制御ルーチンを終了する。
When the
図7は、エンジン22の始動指示がなされてからのモータMG1のトルク指令Tm1*およびエンジン22の回転数Ne,コンデンサ46の端子間電圧Vcの時間変化の様子の一例を示す説明図である。ここでは、説明のため、エンジン22の始動指示がなされる前のコンデンサ46の端子間電圧Vcは、定常駆動電圧Vrefになっているものとする。エンジン22の始動指示がなされると、図示するように、コンデンサ46の端子間電圧Vcを定常駆動電圧Vrefから上限電圧Vmaxに昇圧する。これにより、コンデンサ46が充電される。このとき、モータMG1のトルク指令Tm1を値0に設定しているから、エンジン22はモータリングされず、エンジン22の回転数は上昇しない。そして、コンデンサ46の端子間電圧Vcが上限電圧Vmaxに至ると(時刻t1)、モータMG1のトルク指令Tm1*を図6に例示したトルク指令設定用マップを用いて設定するからエンジン22がモータMG1によりモータリングされてエンジン22の回転数Neが上昇する。この際に、コンデンサ46の端子間電圧Vcを徐々に低下させるから、コンデンサ46から放電電力が出力され、バッテリ50から出力される電力とコンデンサ46の放電電力とを用いてモータMG1,MG2が駆動されることになる。こうして、エンジン22をモータMG1でモータリングする際にバッテリ50から出力される電力とコンデンサ46の放電電力とを用いることができるから、バッテリ50の負荷を低減してバッテリ50の劣化を抑制することができる。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of how the torque command Tm1 * of the motor MG1 and the rotation speed Ne of the
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、コンデンサ46の端子間電圧Vcを昇圧した後にコンデンサ46の端子間電圧Vcを徐々に低下させながらエンジン22をモータリングするから、エンジン22をモータMG1でモータリングする際にバッテリ50の放電電力と共にコンデンサ46の放電電力を用いることができ、バッテリ50の負荷を低減してバッテリ50の劣化を抑制することができる。
According to the
実施例のハイブリッド自動車20では、コンデンサ46の端子間電圧Vcが上限電圧Vmaxに至った以降は目標端子間電圧Vc*を上限電圧Vmaxから時間変化率kをもって低下して定常駆動電圧Vrefに至るよう設定するものとしたが、目標端子間電圧Vc*は上限電圧Vmaxから徐々に低下して定常駆動電圧Vrefになればよいから、上限電圧Vmaxから曲線状に低下するものとしてもよいし、ステップ状に低下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、コンデンサ46の端子間電圧Vcが上限電圧Vmaxに至った以降は目標端子間電圧Vc*を時刻t1〜t4の間で上限電圧Vmaxから定常駆動電圧Vmaxに低下させる時間変化率kをもって設定するものとしたが、モータMG1,MG2で消費する電力からバッテリから出力可能な電力を減じた電力がコンデンサ46から放電されるようモータMG1,MG2の駆動状態やバッテリの動作状態に基づいて時間変化率kを設定するものとしてもよい。この場合、目標端子間電圧Vc*の上限値(実施例では、上限電圧Vmax)をモータMG1,MG2の駆動状態やバッテリの動作状態に基づいて適宜設定するものとするのが望ましい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、上限電圧Vmaxをインバータ41,42のスイッチング素子の耐圧およびコンデンサ46の耐圧のいずれか低いほうの電圧より若干低い電圧として設定するものとしたが、定常駆動電圧Vrefからインバータ41,42のスイッチング素子の耐圧およびコンデンサ46の耐圧のいずれか低いほうの電圧の範囲内であれば如何なる電圧にしてもよいし、モータMG1,MG2で消費する電力からバッテリから出力可能な電力を減じた電力をコンデンサ46の放電電力で賄えるよう上限電圧Vmax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の始動指示がなされたときに図3に例示した始動時制御ルーチンが実行されるものとしたが、バッテリ50の温度やバッテリ50の残容量(SOC)などに基づいてバッテリ50から出力可能な電力が所定電力以下に制限された状態でエンジン22の始動指示がなされたときに図3に例示した始動時制御ルーチンが実行されるものとしてもよい。ここで、「所定電力」には、エンジン22をモータリングするのに必要な電力の下限値が含まれる。この場合、バッテリ50から出力可能な電力が所定電力以下に制限されないときには、ステップS120〜S160,S180の処理を省略して、コンデンサ46の端子間電圧Vcを上限電圧Vmaxにして上限電圧Vmaxから定常駆動電圧Vrefに降圧する処理を実行せずに、エンジン22の始動指示がなされた直後から図6に例示したトルク指令設定用マップを用いてモータMG1のトルク指令Tm1*を設定す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に出力されるようモータMG2を制御する処理を実行するのが望ましい。
In 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8の変形例のハイブリッド自動車120に例示するように、モータMG2の動力をリングギヤ軸32aが接続された車軸(駆動輪63a,63bが接続された車軸)とは異なる車軸(図8における駆動輪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
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9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
実施例では、本発明を走行用の動力源としてエンジンとモータとを備えるハイブリッド自動車に適用する場合を例示したが、本発明を走行用の動力源としてエンジンのみを備える通常のエンジン車に適用するものとしてもよい。この場合において、エンジンをモータリング可能なスタータ用のモータを用いてエンジンをモータリングするものとするのが望ましい。 In the embodiments, the case where the present invention is applied to a hybrid vehicle including an engine and a motor as a power source for traveling is illustrated, but the present invention is applied to a normal engine vehicle including only an engine as a power source for traveling. It may be a thing. In this case, it is desirable to motor the engine using a starter motor that can motor the engine.
ここで、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン22が「内燃機関」に相当し、モータMG1が「電動機」に相当し、インバータ41が「駆動回路」に相当し、バッテリ50が二次電池に相当し、昇圧回路45が「電圧変換手段」に相当し、コンデンサ46が「コンデンサ」に相当し、エンジン22の始動指示がなされたときコンデンサ46の目標端子間電圧Vc*を上限電圧Vmaxに設定してコンデンサ46の端子間電圧Vc*が上限電圧Vmaxに至った以降にコンデンサ46の目標端子間電圧Vc*が徐々に低下して定常駆動電圧Vrefに至るよう目標端子間電圧Vc*を設定すると共にエンジン22がモータリングされて始動されるようモータMG1のトルク指令Tm1*を設定してモータECU40に送信したりエンジン22の点火制御や燃料噴射制御の開始指示をエンジンECU24に送信する図3の始動時制御ルーチンのステップS120〜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とモータMG1のトルク指令Tm1*に基づいてインバータ41のスイッチング素子を制御したり目標端子間電圧Vc*に基づいて昇圧回路45を制御するモータECU40とエンジン22における点火制御や燃料噴射制御を開始するエンジンECU24とが「制御手段」に相当する。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MG2が「駆動用電動機」に相当する。また、駆動軸としてのリングギヤ軸32aも要求される要求トルクTr*がリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*や目標端子難電圧Vc*を設定してモータECU40に送信する図3の始動時制御ルーチンのステップS190,S200の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット70とモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*,目標端子間電圧Vc*に基づいてインバータ441,42や昇圧回路45を制御するモータECU40とエンジンECU24とを組み合わせたものも「制御手段」に相当し、インバータ41とインバータ42とを組み合わせたものも「駆動回路」に相当する。さらに、対ロータ電動機230も「電動機」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。「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。「駆動回路」としては、直流電力の供給を受けて電動機を駆動するものであれば如何なるタイプの駆動回路であっても構わない。「電圧変換手段」としては、リアクトルLを用いた昇圧回路45に限定されるものではなく、コンデンサを用いたチャージポンプ型の昇圧回路など、二次電池からの直流電力を昇圧して駆動回路に供給可能な電圧変換手段であれば如何なるタイプの電圧変換種団であっても構わない。「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、エンジン22の始動指示がなされたときコンデンサ46の目標端子間電圧Vc*を上限電圧Vmaxに設定してコンデンサ46の端子間電圧Vc*が上限電圧Vmaxに至った以降にコンデンサ46の目標端子間電圧Vc*が徐々に低下して定常駆動電圧Vrefに至るよう目標端子間電圧Vc*を設定して昇圧回路45を制御したりエンジン22がモータリングされて始動されるようモータMG1のトルク指令Tm1*に基づいてインバータ41のスイッチング素子を制御したりエンジン22の点火制御や燃料噴射制御を開始するものに限定されるものではなく、内燃機関の始動指示がなされたときに、コンデンサの端子間電圧が電動機を定常駆動する際の定常駆動電圧より高い所定電圧になるよう電圧変換手段を制御し、コンデンサの端子間電圧が所定電圧に至った以降に該コンデンサの端子間電圧が徐々に低下して定常駆動電圧に至ると共に内燃機関がモータリングされて始動されるよう電圧変換手段と内燃機関と駆動回路とを制御するものとであれば如何なるものとしても構わない。「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、駆動軸と内燃機関の出力軸と回転軸との3軸を有し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ものであれば如何なるものとしても構わない。「駆動用電動機」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発電機としても構わない。なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
Here, the correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problems will be described. In the embodiment, the
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 The best mode for carrying out the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Of course, it can be implemented in the form.
本発明は、動力出力装置や車両の製造業などに利用可能である。 The present invention can be used in a power output device, a vehicle manufacturing industry, and the like.
20,120,220 ハイブリッド自動車、320 電気自動車、22 エンジン、24 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、26 クランクシャフト、28
ダンパ、30 動力分配統合機構、31 サンギヤ、32 リングギヤ、32a リングギヤ軸、33 ピニオンギヤ、34 キャリア、35,減速ギヤ、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,42 インバータ、43,44 回転位置検出センサ、45 昇圧回路、46,48 コンデンサ、47 電圧センサ、50 バッテリ、52 バッテリ用電子制御ユニット(バッテリECU)、54 電力ライン、60 ギヤ機構、62 デファレンシャルギヤ、63a,63b,64a,64b 駆動輪、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、230 対ロータ電動機、232 インナーロータ 234 アウターロータ、D1,D2 ダイオード、L リアクトル、MG1,MG2 モータ、TA,TB トランジスタ。
20, 120, 220 Hybrid vehicle, 320 Electric vehicle, 22 engine, 24 Engine electronic control unit (engine ECU), 26 Crankshaft, 28
Damper, 30 Power distribution and 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 Rotation position Detection sensor, 45 Booster circuit, 46, 48 Capacitor, 47 Voltage sensor, 50 Battery, 52 Battery electronic control unit (battery ECU), 54 Power line, 60 Gear mechanism, 62 Differential gear, 63a, 63b, 64a, 64b Drive 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 Key pedal, 86 Brake pedal position sensor, 88 Vehicle speed sensor, 230 Rotor motor, 232
Claims (9)
内燃機関と、
該内燃機関をモータリング可能な電動機と、
直流電力の供給を受けて前記電動機を駆動する駆動回路と、
直流電力を出力する二次電池と、
該二次電池からの直流電力を昇圧して前記駆動回路に供給可能な電圧変換手段と、
該電圧変換手段から前記駆動回路の電力ラインに取り付けられて該駆動回路に供給される直流電力を平滑可能なコンデンサと、
前記内燃機関の始動指示がなされたときに、前記コンデンサの端子間電圧が前記電動機を定常駆動する際の定常駆動電圧より高い所定電圧になるよう前記電圧変換手段を制御し、前記コンデンサの端子間電圧が前記所定電圧に至った以降に該コンデンサの端子間電圧が徐々に低下して前記定常駆動電圧に至ると共に前記内燃機関がモータリングされて始動されるよう前記電圧変換手段と前記内燃機関と前記駆動回路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;
An electric motor capable of motoring the internal combustion engine;
A drive circuit for receiving the supply of DC power to drive the electric motor;
A secondary battery that outputs DC power;
Voltage conversion means capable of boosting DC power from the secondary battery and supplying the boosted power to the drive circuit;
A capacitor attached to the power line of the drive circuit from the voltage conversion means and capable of smoothing DC power supplied to the drive circuit;
When the internal combustion engine is instructed to start, the voltage conversion means is controlled so that the voltage between the terminals of the capacitor becomes a predetermined voltage higher than the steady driving voltage when the electric motor is driven in a steady manner. After the voltage reaches the predetermined voltage, the voltage between the terminals of the capacitor gradually decreases to reach the steady drive voltage, and the internal combustion engine is motored and started. Control means for controlling the drive circuit;
A power output device comprising:
前記駆動軸と前記内燃機関の出力軸と回転軸との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、
前記駆動軸に動力を入出力可能な駆動用電動機と、
を備え、
前記電動機は、前記回転軸に動力を入出力可能に接続されてなり、
前記駆動回路は、前記電動機および前記駆動用電動機を駆動する回路であり、
前記制御手段は、前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づく駆動力が該駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記駆動回路と前記電圧変換手段とを制御する手段である
動力出力装置。 The power output device according to any one of claims 1 to 4,
Three axes that have three axes of the drive shaft, the output shaft of the internal combustion engine, and a rotary shaft, and that input / output power to the remaining shaft based on power input / output to / from any two of the three axes Power input / output means,
A drive motor capable of inputting and outputting power to the drive shaft;
With
The electric motor is connected to the rotating shaft so that power can be input and output,
The drive circuit is a circuit that drives the electric motor and the driving electric motor,
The control means is means for controlling the internal combustion engine, the drive circuit, and the voltage conversion means so that a drive force based on a required drive force required for the drive shaft is output to the drive shaft. .
前記内燃機関をモータリング可能な電動機と、
直流電力の供給を受けて前記電動機を駆動する駆動回路と、
前記二次電池からの直流電力を昇圧して前記駆動回路に供給可能な電圧変換手段と、
該電圧変換手段から前記駆動回路の電力ラインに取り付けられて該駆動回路に供給される直流電力を平滑可能なコンデンサと、
前記内燃機関の始動指示がなされたときに、前記コンデンサの端子間電圧が前記電動機を定常駆動する際の定常駆動電圧より高い所定電圧になるよう前記電圧変換手段を制御し、前記コンデンサの端子間電圧が前記所定電圧に至った以降に該コンデンサの端子間電圧が徐々に低下して前記定常駆動電圧に至ると共に前記内燃機関がモータリングされて始動されるよう前記内燃機関の制御と共に前記電圧変換手段と前記駆動回路とを制御する制御手段と、
を備える駆動装置。 A drive device incorporated in a power output device that outputs power to a drive shaft together with an internal combustion engine and a secondary battery that outputs DC power,
An electric motor capable of motoring the internal combustion engine;
A drive circuit for receiving the supply of DC power to drive the electric motor;
Voltage converting means capable of boosting DC power from the secondary battery and supplying the boosted power to the drive circuit;
A capacitor attached to the power line of the drive circuit from the voltage conversion means and capable of smoothing DC power supplied to the drive circuit;
When the internal combustion engine is instructed to start, the voltage conversion means is controlled so that the voltage between the terminals of the capacitor becomes a predetermined voltage higher than the steady driving voltage when the electric motor is driven in a steady manner. After the voltage reaches the predetermined voltage, the voltage between the terminals of the capacitor gradually decreases to reach the steady driving voltage, and the internal combustion engine is motored and started so that the voltage conversion is performed together with the control of the internal combustion engine. Control means for controlling the means and the drive circuit;
A drive device comprising:
前記内燃機関の始動指示がなされたときに、前記コンデンサの端子間電圧が前記電動機を定常駆動する際の定常駆動電圧より高い所定電圧になるよう前記電圧変換手段を制御し、前記コンデンサの端子間電圧が前記所定電圧に至った以降に該コンデンサの端子間電圧が徐々に低下して前記定常駆動電圧に至ると共に前記内燃機関がモータリングされて始動されるよう前記電圧変換手段と前記内燃機関と前記駆動回路とを制御する
ことを特徴とする動力出力装置の制御方法。 An internal combustion engine, an electric motor capable of motoring the internal combustion engine, a drive circuit that receives the supply of DC power to drive the motor, a secondary battery that outputs DC power, and DC power from the secondary battery A voltage conversion means capable of boosting and supplying to the drive circuit, and a capacitor attached to the power line of the drive circuit from the voltage conversion means and capable of smoothing DC power supplied to the drive circuit. A method for controlling a power output device that outputs power,
When the internal combustion engine is instructed to start, the voltage conversion means is controlled so that the voltage between the terminals of the capacitor becomes a predetermined voltage higher than the steady driving voltage when the electric motor is driven in a steady manner. After the voltage reaches the predetermined voltage, the voltage between the terminals of the capacitor gradually decreases to reach the steady drive voltage, and the internal combustion engine is motored and started. A control method for a power output apparatus, wherein the drive circuit is controlled.
前記内燃機関の始動指示がなされたときに、前記コンデンサの端子間電圧が前記電動機を定常駆動する際の定常駆動電圧より高い所定電圧になるよう前記電圧変換手段を制御し、前記コンデンサの端子間電圧が前記所定電圧に至った以降に該コンデンサの端子間電圧が徐々に低下して前記定常駆動電圧に至ると共に前記内燃機関がモータリングされて始動されるよう前記内燃機関の制御と共に前記電圧変換手段と前記駆動回路とを制御する
ことを特徴とする駆動装置の制御方法。 Built in a power output device that outputs power to a drive shaft together with an internal combustion engine and a secondary battery that outputs DC power, an electric motor capable of motoring the internal combustion engine, and a drive that drives the electric motor by receiving supply of DC power A circuit, voltage conversion means capable of boosting and supplying DC power from the secondary battery to the drive circuit, and DC supplied from the voltage conversion means to the power line of the drive circuit and supplied to the drive circuit A method of controlling a drive device comprising a capacitor capable of smoothing electric power,
When the internal combustion engine is instructed to start, the voltage conversion means is controlled so that the voltage between the terminals of the capacitor becomes a predetermined voltage higher than the steady driving voltage when the electric motor is driven in a steady manner. After the voltage reaches the predetermined voltage, the voltage between the terminals of the capacitor gradually decreases to reach the steady driving voltage, and the internal combustion engine is motored and started so that the voltage conversion is performed together with the control of the internal combustion engine. A control method for a driving apparatus, characterized in that: means and the driving circuit are controlled.
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JP2007076927A JP2008236985A (en) | 2007-03-23 | 2007-03-23 | Power output unit, drive arrangements, controlling method of these apparatuses, and vehicle |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012081847A (en) * | 2010-10-08 | 2012-04-26 | Toyota Motor Corp | Hybrid automobile |
JP2013216179A (en) * | 2012-04-06 | 2013-10-24 | Toyota Motor Corp | Hybrid vehicle control device |
JP2020165400A (en) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 株式会社デンソーテン | Engine control device and engine control method |
-
2007
- 2007-03-23 JP JP2007076927A patent/JP2008236985A/en active Pending
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