JP2009107554A - Power output apparatus, vehicle equipped with the same, and method for controlling the power output apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、駆動軸に動力を出力する動力出力装置、それを備えた車両および動力出力装置の制御方法に関する。 The present invention relates to a power output device that outputs power to a drive shaft, a vehicle including the same, and a control method for the power output device.
従来から、走行用の動力を出力する内燃機関および走行用電動機と、内燃機関を始動させるためのクランキングを実行可能な電動機とを備えたハイブリッド自動車用の動力出力装置として、駆動軸への要求出力に対して設定される内燃機関の運転ポイントや走行用電動機へのトルク指令値に基づいてバッテリの出力要求を計算し、当該出力要求がバッテリの定格出力よりも大きいときには、出力要求がバッテリの残容量およびバッテリ温度に基づいて設定される瞬時出力以下となるように走行用電動機のトルク指令値を修正するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。この動力出力装置では、出力可能時間に限って設定された運転ポイントで内燃機関が運転制御されると共に設定または修正されたトルク指令値に基づいて走行用電動機が駆動制御される。これにより、バッテリの出力制限を定格出力に制限するものに比べて、バッテリの性能を充分に発揮させると共にバッテリひいては装置の小型化を図ることが可能となる。また、この種の動力出力装置としては、アクセル開度が閾値以上であって前回の超過出力処理から所定時間が経過している場合や、走行用電動機からの動力による走行中に内燃機関を始動すべき場合であって前回の超過出力処理から所定時間が経過している場合に、バッテリの定格出力に所定の超過出力分を加えた値をバッテリの出力制限として設定するものも知られている(例えば、特許文献2参照)。この動力出力装置では、バッテリの性能を充分に発揮させると共に、超過出力の要求の要因に応じた間隔で超過出力分を設定することにより、バッテリをより適正に保護することが可能となる。
ところで、上述のような動力出力装置に備えられる蓄電手段としてのバッテリは、一般に、劣化することなくその性能を充分に発揮し得る電圧範囲の下限である下限電圧を有するものであるが、バッテリの中には、特に高電流での放電が継続されると出力電圧が下限電圧に達していなくても劣化し始めてしまうものがある。このため、バッテリの劣化を抑制するためには、下限電圧を遵守すると共に必要に応じてバッテリからの放電を制限して電流を低下させることが必要となるが、動力出力装置において内燃機関が停止されているときにバッテリからの放電が制限されると、上述のような一時的なバッテリからの超過出力を許容したとしても電動機によるクランキングを伴う内燃機関の始動が良好に実行され得なくなるおそれがある。 By the way, a battery as a power storage means provided in the power output device as described above generally has a lower limit voltage that is a lower limit of a voltage range that can sufficiently exhibit its performance without deterioration. Some of them begin to deteriorate even when the output voltage does not reach the lower limit voltage, particularly when discharging at a high current is continued. For this reason, in order to suppress the deterioration of the battery, it is necessary to observe the lower limit voltage and limit the discharge from the battery as necessary to reduce the current. However, the internal combustion engine is stopped in the power output device. If the discharge from the battery is restricted when the engine is being operated, the internal combustion engine may not be started properly with cranking by the motor even if the excessive output from the battery as described above is allowed. There is.
そこで、本発明は、蓄電手段の劣化を抑制しつつ、内燃機関が停止されているときに当該内燃機関を良好に始動可能にすることを主目的とする。 Therefore, the main object of the present invention is to enable the internal combustion engine to be started satisfactorily when the internal combustion engine is stopped while suppressing deterioration of the power storage means.
本発明による動力出力装置、それを備えた車両および動力出力装置の制御方法は、上記主目的を達成するために以下の手段を採っている。 The power output apparatus according to the present invention, the vehicle including the power output apparatus, and the control method of the power output apparatus employ the following means in order to achieve the main object.
本発明による動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
前記駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、
前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
前記内燃機関を始動させるためのクランキングを実行可能な電動クランキング手段と、
前記電動機および前記電動クランキング手段と電力をやり取り可能な蓄電手段と、
前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記蓄電手段を流れる電流の値に基づいて、所定の基準値を超えたときに前記蓄電手段の劣化が開始されることを示す劣化ファクターを算出する劣化ファクター算出手段と、
前記内燃機関が停止されているときに前記算出された劣化ファクターが前記基準値よりも小さい所定の始動判定閾値以下である場合には、所定の機関始動条件の成立を条件とした前記内燃機関の始動を伴って前記設定された要求駆動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記電動機と前記電動クランキング手段とを制御すると共に、前記内燃機関が停止されているときに前記算出された劣化ファクターが前記始動判定閾値を上回った場合には、前記機関始動条件の成立の有無に拘わらず前記内燃機関の始動を伴って前記設定された要求駆動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記電動機と前記電動クランキング手段とを制御する制御手段と、
を備えるものである。
The power output device according to the present invention is:
A power output device that outputs power to a drive shaft,
An internal combustion engine capable of outputting power to the drive shaft;
An electric motor capable of outputting power to the drive shaft;
Electric cranking means capable of executing cranking for starting the internal combustion engine;
Power storage means capable of exchanging power with the electric motor and the electric cranking means;
Required driving force setting means for setting required driving force required for the drive shaft;
A deterioration factor calculating means for calculating a deterioration factor indicating that the deterioration of the power storage means is started when a predetermined reference value is exceeded based on the value of the current flowing through the power storage means;
When the calculated deterioration factor is equal to or smaller than a predetermined start determination threshold value smaller than the reference value when the internal combustion engine is stopped, the internal combustion engine is conditioned on the satisfaction of a predetermined engine start condition. The internal combustion engine, the electric motor, and the electric cranking means are controlled so that power based on the set required drive force is output to the drive shaft with the start, and the internal combustion engine is stopped. When the calculated deterioration factor exceeds the start determination threshold value, the power based on the set required driving force is accompanied by the start of the internal combustion engine regardless of whether the engine start condition is satisfied. Control means for controlling the internal combustion engine, the electric motor and the electric cranking means so as to be output to the drive shaft;
Is provided.
この動力出力装置では、劣化ファクター算出手段により蓄電手段を流れる電流の値に基づいて所定の基準値を超えたときに蓄電手段の劣化が開始されることを示す劣化ファクターが算出される。そして、内燃機関が停止されているときに劣化ファクター算出手段により算出された劣化ファクターが上記基準値よりも小さい所定の始動判定閾値以下である場合には、所定の機関始動条件の成立を条件とした内燃機関の始動を伴って要求駆動力に基づく動力が駆動軸に出力されるように内燃機関と電動機と電動クランキング手段とが制御される。また、内燃機関が停止されているときに劣化ファクター算出手段により算出された劣化ファクターが始動判定閾値を上回った場合には、機関始動条件の成立の有無に拘わらず内燃機関の始動を伴って要求駆動力に基づく動力が駆動軸に出力されるように内燃機関と電動機と電動クランキング手段とが制御される。このように、劣化ファクターが所定の始動判定閾値を上回った場合に通常の機関始動条件の成立の有無に拘わらず内燃機関を始動させれば、内燃機関の始動後には蓄電手段からの放電を抑制して電流を低下させることができるので、放電の継続に起因した蓄電手段の劣化を抑制することが可能となる。また、劣化ファクターが始動判定閾値を上回った時点で内燃機関を始動させることにすれば、劣化ファクターに基づいて蓄電手段の放電が大幅に制限される前に蓄電手段から電動クランキング手段に充分な電力を供給して内燃機関を良好に始動させることが可能となる。従って、この動力出力装置では、蓄電手段の劣化を抑制しつつ、内燃機関が停止されているときに当該内燃機関を良好に始動可能にすることができる。 In this power output apparatus, a deterioration factor indicating that the deterioration of the power storage means is started when a predetermined reference value is exceeded based on the value of the current flowing through the power storage means by the deterioration factor calculation means. If the deterioration factor calculated by the deterioration factor calculation means when the internal combustion engine is stopped is equal to or smaller than a predetermined start determination threshold value smaller than the reference value, the predetermined engine start condition is satisfied. The internal combustion engine, the electric motor, and the electric cranking means are controlled so that power based on the required driving force is output to the drive shaft with the start of the internal combustion engine. Further, when the deterioration factor calculated by the deterioration factor calculation means exceeds the start determination threshold when the internal combustion engine is stopped, the request is accompanied by the start of the internal combustion engine regardless of whether the engine start condition is satisfied. The internal combustion engine, the electric motor, and the electric cranking means are controlled so that power based on the driving force is output to the driving shaft. Thus, if the internal combustion engine is started regardless of whether or not the normal engine start condition is satisfied when the deterioration factor exceeds a predetermined start determination threshold value, the discharge from the power storage means is suppressed after the internal combustion engine is started. As a result, the current can be reduced, so that the deterioration of the power storage means due to the continuation of discharge can be suppressed. In addition, if the internal combustion engine is started when the deterioration factor exceeds the start determination threshold value, the electric storage means is sufficiently supplied from the electric storage means to the electric cranking means before the discharge of the electric storage means is significantly limited based on the deterioration factor. It becomes possible to start the internal combustion engine satisfactorily by supplying electric power. Therefore, in this power output device, the internal combustion engine can be favorably started when the internal combustion engine is stopped, while suppressing the deterioration of the power storage means.
また、前記始動判定閾値は、前記劣化ファクターが該始動判定閾値を上回って前記電動クランキング手段により前記クランキングが開始された後、前記内燃機関の始動処理が1回実行された時点で前記蓄電手段から所定量の電力を出力することができるように定められてもよい。これにより、劣化ファクターが所定の始動判定閾値を上回ったときに、電動クランキング手段に充分な電力を供給して内燃機関を良好に始動させることが可能となる。また、仮に一回の始動処理により内燃機関の始動が正常に完了しなかったとしても、その時点で蓄電手段からなお所定量の電力を出力することができるので、内燃機関を始動させるべく内燃機関の始動処理(電動クランキング手段によるクランキング)を再度実行することが可能となる。従って、前記所定量の電力は、少なくとも電動クランキング手段による前記内燃機関を始動させるためのクランキングに要求される電力に基づいて定められてもよい。 The start determination threshold value is determined when the start-up process of the internal combustion engine is performed once after the deterioration factor exceeds the start determination threshold value and the cranking is started by the electric cranking means. It may be determined so that a predetermined amount of power can be output from the means. As a result, when the deterioration factor exceeds a predetermined start determination threshold value, it is possible to supply the electric cranking means with sufficient power and to start the internal combustion engine satisfactorily. Further, even if the start of the internal combustion engine is not normally completed by a single start process, a predetermined amount of electric power can still be output from the power storage means at that time, so that the internal combustion engine is started to start the internal combustion engine. The starting process (cranking by the electric cranking means) can be executed again. Therefore, the predetermined amount of electric power may be determined based on at least electric power required for cranking for starting the internal combustion engine by the electric cranking means.
更に、上記動力出力装置は、前記算出された劣化ファクターが前記基準値よりも小さい所定の制限開始閾値以上であるときに、該劣化ファクターが前記基準値以下になるように前記蓄電手段の放電に許容される電力である放電許容電力を設定する放電制限手段を更に備えてもよい。これにより、特に高電流での放電の継続に起因した蓄電手段の劣化をより確実に抑制することが可能となる。 Further, the power output device discharges the power storage means so that the deterioration factor is equal to or less than the reference value when the calculated deterioration factor is equal to or greater than a predetermined limit start threshold value that is smaller than the reference value. You may further provide the discharge limiting means which sets the discharge allowable power which is an allowable electric power. As a result, it is possible to more reliably suppress the deterioration of the power storage means due to the continuation of the discharge at a particularly high current.
この場合、前記放電制限手段は、前記算出された劣化ファクターと前記制限開始閾値との偏差が大きいほど前記放電許容電力を小さくするものであってもよい。これにより、蓄電手段からの放電をより適正に制限することが可能となる。 In this case, the discharge limiting unit may decrease the discharge allowable power as the deviation between the calculated deterioration factor and the limit start threshold value increases. Thereby, it becomes possible to restrict | limit the discharge from an electrical storage means more appropriately.
また、前記劣化ファクターは、前記蓄電手段を流れる電流の積算値に基づく値であってもよい。これにより、劣化ファクターを、蓄電手段の劣化度合をより適正に示すものとして算出することが可能となる。 Further, the deterioration factor may be a value based on an integrated value of a current flowing through the power storage means. As a result, the deterioration factor can be calculated as more appropriately indicating the degree of deterioration of the power storage means.
更に、前記電動クランキング手段は、前記駆動軸と前記内燃機関の機関軸とに接続されて電力と動力との入出力を伴って前記内燃機関の動力の少なくとも一部を前記駆動軸側に出力すると共に前記蓄電手段と電力をやり取り可能な電力動力入出力手段であってもよい。また、前記電力動力入出力手段は、動力を入出力可能な発電用電動機と、前記駆動軸と前記内燃機関の前記機関軸と前記発電用電動機の回転軸との3軸に接続され、これら3軸のうちの何れか2軸に入出力される動力に基づく動力を残余の軸に入出力する3軸式動力入出力手段とを含むものであってもよい。 Further, the electric cranking means is connected to the drive shaft and the engine shaft of the internal combustion engine and outputs at least part of the power of the internal combustion engine to the drive shaft side with input and output of electric power and power. In addition, power power input / output means capable of exchanging power with the power storage means may be used. The power drive input / output means is connected to three shafts of a generator motor capable of inputting / outputting power, the drive shaft, the engine shaft of the internal combustion engine, and a rotation shaft of the generator motor. Three-axis power input / output means for inputting / outputting power based on power input / output to / from any two of the shafts to / from the remaining shafts may be included.
そして、前記蓄電手段は、リチウムイオン二次電池であってもよい。すなわち、リチウムイオン二次電池は、高電流での放電が継続されると出力電圧が下限電圧に達していなくても劣化し始めてしまうという特性を有するものである。従って、本発明は、リチウムイオン二次電池を蓄電手段として備える動力出力装置に極めて好適なものとなる。ただし、劣化ファクターは、リチウムイオン二次電池以外の例えばニッケル水素二次電池といった他の形式の蓄電手段についても算出可能であるから、本発明による動力出力装置は、リチウムイオン二次電池以外の他の形式の蓄電手段を備えるものとされてもよいことはいうまでもない。 The power storage means may be a lithium ion secondary battery. That is, the lithium ion secondary battery has a characteristic that when the discharge at a high current is continued, the output voltage starts to deteriorate even if the output voltage does not reach the lower limit voltage. Therefore, the present invention is extremely suitable for a power output device including a lithium ion secondary battery as a power storage means. However, since the deterioration factor can be calculated for other types of power storage means such as nickel hydride secondary batteries other than lithium ion secondary batteries, the power output device according to the present invention is not limited to lithium ion secondary batteries. Needless to say, the power storage means may be provided.
本発明による車両は、上記何れかの動力出力装置と、前記駆動軸に連結された駆動輪とを備えるものである。この車両では、蓄電手段の劣化を抑制しつつ、動力出力装置の内燃機関が停止されているときに当該内燃機関を良好に始動可能にすることができる。 A vehicle according to the present invention includes any one of the power output devices described above and drive wheels coupled to the drive shaft. In this vehicle, it is possible to favorably start the internal combustion engine when the internal combustion engine of the power output device is stopped while suppressing deterioration of the power storage means.
本発明による動力出力装置の制御方法は、
駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、前記内燃機関を始動させるためのクランキングを実行可能な電動クランキング手段と、前記電動機および前記電動クランキング手段と電力をやり取り可能な蓄電手段とを備えた動力出力装置の制御方法であって、
(a)前記蓄電手段を流れる電流の値に基づいて、所定の基準値を超えたときに前記蓄電手段の劣化が開始されることを示す劣化ファクターを算出するステップと、
(b)前記内燃機関が停止されているときにステップ(a)にて算出された劣化ファクターが前記基準値よりも小さい所定の始動判定閾値以下である場合には、所定の機関始動条件の成立を条件とした前記内燃機関の始動を伴って前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づく動力が該駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記電動機と前記電動クランキング手段とを制御すると共に、前記内燃機関が停止されているときにステップ(a)にて算出された劣化ファクターが前記始動判定閾値を上回った場合には、前記機関始動条件の成立の有無に拘わらず前記内燃機関の始動を伴って前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づく動力が該駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記電動機と前記電動クランキング手段とを制御するステップと、
を含むものである。
The method for controlling the power output apparatus according to the present invention includes:
An internal combustion engine capable of outputting power to the drive shaft; an electric motor capable of outputting power to the drive shaft; an electric cranking means capable of executing cranking for starting the internal combustion engine; the electric motor and the electric crank; A control method for a power output device comprising a ranking means and a power storage means capable of exchanging electric power,
(A) calculating a deterioration factor indicating that deterioration of the power storage means is started when a predetermined reference value is exceeded based on a value of a current flowing through the power storage means;
(B) When the deterioration factor calculated in step (a) is equal to or smaller than a predetermined start determination threshold value smaller than the reference value when the internal combustion engine is stopped, a predetermined engine start condition is satisfied The internal combustion engine, the electric motor, and the electric cranking means are controlled so that power based on the required driving force required for the drive shaft is output to the drive shaft with the start of the internal combustion engine on the condition of In addition, when the deterioration factor calculated in step (a) exceeds the start determination threshold when the internal combustion engine is stopped, the internal combustion engine regardless of whether or not the engine start condition is satisfied. A step of controlling the internal combustion engine, the electric motor, and the electric cranking means so that power based on the required driving force required for the driving shaft is output to the driving shaft with the start of And,
Is included.
この方法のように、劣化ファクターが所定の始動判定閾値を上回った場合に通常の機関始動条件の成立の有無に拘わらず内燃機関を始動させれば、内燃機関の始動後には蓄電手段からの放電を抑制することができるので、放電の継続に起因した蓄電手段の劣化を抑制することが可能となる。また、劣化ファクターが始動判定閾値を上回った時点で内燃機関を始動させれば、劣化ファクターに基づいて蓄電手段の放電が大幅に制限される前に電動クランキング手段に充分な電力を供給して内燃機関を良好に始動させることが可能となる。従って、この方法によれば、蓄電手段の劣化を抑制しつつ、内燃機関が停止されているときに当該内燃機関を良好に始動可能にすることができる。 As in this method, if the internal combustion engine is started regardless of whether or not the normal engine start condition is satisfied when the deterioration factor exceeds a predetermined start determination threshold, the discharge from the power storage means is started after the internal combustion engine is started. Therefore, it is possible to suppress deterioration of the power storage means due to continuation of discharge. Also, if the internal combustion engine is started when the deterioration factor exceeds the start determination threshold, sufficient electric power is supplied to the electric cranking means before the discharge of the power storage means is significantly limited based on the deterioration factor. It becomes possible to start the internal combustion engine satisfactorily. Therefore, according to this method, the internal combustion engine can be favorably started when the internal combustion engine is stopped while suppressing the deterioration of the power storage means.
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described using examples.
図1は、本発明の一実施例に係る車両としてのハイブリッド自動車20の概略構成図である。同図に示すハイブリッド自動車20は、エンジン22と、エンジン22の出力軸であるクランクシャフト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を介してリングギヤ軸32aに接続されたモータMG2と、ハイブリッド自動車20の全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット(以下、「ハイブリッドECU」という)70等とを備えるものである。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a
エンジン22は、ガソリンや軽油といった炭化水素系の燃料の供給を受けて動力を出力する内燃機関であり、エンジン用電子制御ユニット(以下、「エンジンECU」という)24による燃料噴射量や点火時期、吸入空気量等の制御を受けている。エンジンECU24には、エンジン22に対して設けられて当該エンジン22の運転状態を検出する各種センサからの信号が入力される。そして、エンジンECU24は、ハイブリッドECU70と通信しており、ハイブリッドECU70からの制御信号や上記センサからの信号等に基づいてエンジン22を運転制御すると共に必要に応じてエンジン22の運転状態に関するデータをハイブリッドECU70に出力する。
The
動力分配統合機構30は、外歯歯車のサンギヤ31と、このサンギヤ31と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ32と、サンギヤ31に噛合すると共にリングギヤ32に噛合する複数のピニオンギヤ33と、複数のピニオンギヤ33を自転かつ公転自在に保持するキャリア34とを備え、サンギヤ31とリングギヤ32とキャリア34とを回転要素として差動作用を行う遊星歯車機構として構成されている。機関側回転要素としてのキャリア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、車軸側回転要素としてのリングギヤ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、動力分配統合機構30は、モータMG1が発電機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力をサンギヤ31側とリングギヤ32側とにそのギヤ比に応じて分配し、モータMG1が電動機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力とサンギヤ31から入力されるモータMG1からの動力を統合してリングギヤ32側に出力する。リングギヤ32に出力された動力は、リングギヤ軸32aからギヤ機構37およびデファレンシャルギヤ38を介して最終的に駆動輪である車輪39a,39bに出力される。
The power distribution and
モータMG1およびモータMG2は、何れも発電機として作動すると共に電動機として作動可能な周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ41,42を介して二次電池であるバッテリ50と電力のやり取りを行う。インバータ41,42とバッテリ50とを接続する電力ライン54は、各インバータ41,42が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータMG1,MG2の何れか一方により発電される電力を他方のモータで消費できるようになっている。従って、バッテリ50は、モータMG1,MG2の何れかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになり、モータMG1,MG2により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ50は充放電されないことになる。モータMG1,MG2は、何れもモータ用電子制御ユニット(以下、「モータECU」という)40により駆動制御されている。モータECU40には、モータMG1,MG2を駆動制御するために必要な信号、例えばモータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ43,44からの信号や、図示しない電流センサにより検出されるモータMG1,MG2に印加される相電流等が入力されており、モータECU40からは、インバータ41,42へのスイッチング制御信号等が出力される。モータECU40は、回転位置検出センサ43,44から入力した信号に基づいて図示しない回転数算出ルーチンを実行し、モータMG1,MG2の回転子の回転数Nm1,Nm2を計算している。また、モータECU40は、ハイブリッドECU70と通信しており、ハイブリッドECU70からの制御信号等に基づいてモータMG1,MG2を駆動制御すると共に必要に応じてモータMG1,MG2の運転状態に関するデータをハイブリッドECU70に出力する。
Both the motor MG1 and the motor MG2 are configured as well-known synchronous generator motors that operate as generators and can operate as motors, and exchange power with the
バッテリ50は、実施例ではリチウムイオン二次電池として構成されており、バッテリ用電子制御ユニット(以下、「バッテリECU」という)52によって管理されている。バッテリECU52には、バッテリ50を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ50の端子間に設置された電圧センサ53からの端子間電圧Vb、バッテリ50の出力端子に接続された電力ライン54に設置された電流センサ55からの充放電電流Ib、バッテリ50に取り付けられた温度センサ56からのバッテリ温度Tb等が入力される。また、バッテリECU52は、必要に応じてバッテリ50の状態に関するデータを通信によりハイブリッドECU70やエンジンECU24に出力する。更に、バッテリECU52は、バッテリ50を管理するために、電流センサ55により検出された充放電電流Ibの積算値に基づいて残容量SOCを算出したり、当該残容量SOCに基づいてバッテリ50の充放電要求パワーPb*を設定したり、残容量SOCとバッテリ温度Tbとに基づいてバッテリ50の充電に許容される電力である充電許容電力としての入力制限Winとバッテリ50の放電に許容される電力である放電許容電力としての出力制限Woutとを設定したりする。ここで、バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、基本的に、それぞれのバッテリ温度Tbに基づく値(温度依存値)にバッテリ50の残容量SOCに基づく入力制限用補正係数または出力制限用補正係数を乗じることにより設定可能である。また、出力制限Woutについては、実施例では、温度依存値と出力制限用補正係数の積である出力制限ベース値Woutbを求めた上で、出力制限ベース値Woutbを適宜補正して最終的な出力制限Woutを設定することとしている。図2にバッテリ温度Tbと出力制限の温度依存値との関係の一例を示し、図3にバッテリ50の残容量SOCと出力制限用補正係数との関係の一例を示す。
The
ハイブリッドECU70は、CPU72を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU72の他に処理プログラムを記憶するROM74や、データを一時的に記憶するRAM76、図示しない入出力ポートおよび通信ポート等を備える。ハイブリッドECU70には、イグニッションスイッチ(スタートスイッチ)80からのイグニッション信号、シフトレバー81の操作位置であるシフトポジションSPを検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP、アクセルペダル83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Acc、ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルストロークセンサ86からのブレーキペダルストロークBS、車速センサ87からの車速V等が入力ポートを介して入力される。そして、ハイブリッドECU70は、上述したように、エンジンECU24やモータECU40、バッテリECU52等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等と各種制御信号やデータのやり取りを行っている。
The
上述のように構成された実施例のハイブリッド自動車20では、運転者によるアクセルペダル83の踏み込み量に対応するアクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクが計算され、この要求トルクに対応する動力がリングギヤ軸32aに出力されるようにエンジン22とモータMG1とモータMG2とが制御される。エンジン22とモータMG1とモータMG2の運転制御モードとしては、要求トルクに見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にエンジン22から出力される動力のすべてが動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによってトルク変換されてリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御するトルク変換運転モードや、要求動力とバッテリ50の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にバッテリ50の充放電を伴ってエンジン22から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御する充放電運転モード、エンジン22の運転を停止してモータMG2から要求に見合う動力をリングギヤ軸32aに出力するように運転制御するモータ運転モード等がある。
In the
また、実施例のハイブリッド自動車20では、トルク変換運転モードや充放電運転モードのもとで所定条件が成立した場合、エンジン22を自動的に停止・始動させる間欠運転が実行される。実施例では、例えばエンジン22の冷却水温が第1の所定温度(例えば、55℃〜65℃)以上であり、バッテリ50の残容量SOCが所定の管理領域内にあり、かつアクセルペダル83の踏み込み量に応じて設定される車両要求パワーが第1の始動閾値(例えば、2kW〜10kW)未満になるとエンジン22の自動停止条件が成立し、エンジン22が自動停止されてトルク変換運転モードまたは充放電運転モードからモータ運転モードへと移行する。また、モータ運転モードのもとで例えばアクセルペダル83の踏み込みに応じて設定される要求パワーが第1の始動閾値よりも大きな第2の始動閾値Pref(例えば、4〜15kW)以上となったとき等にエンジン22の自動始動条件が成立し、モータMG1によるクランキングを伴うエンジン始動処理が実行されることにより、停止されているエンジン22が再始動されることになる。
Further, in the
ところで、実施例のハイブリッド自動車20に搭載されたバッテリ50は、リチウムイオン二次電池であるが、リチウムイオン二次電池に関しては、高電流での放電が継続された場合に、端子間電圧Vbが電池性能を充分に発揮し得る電圧範囲の下限である下限電圧に達していなくても劣化し始めてしまうことが判明している。すなわち、リチウムイオン二次電池は、比較的高い(一定の)電流値での放電が継続された場合、図4に示すように、あるタイミングから端子間電圧Vbが時間の経過と共に比較的急峻に低下するという特性を有する。これを踏まえて、実施例では、端子間電圧Vbが時間の経過と共に比較的急峻に低下するようになるタイミング(劣化開始タイミング)からバッテリ50の劣化が始まると仮定すると共に、次式(1)の微分方程式により表される劣化ファクターDが所定の基準値を上回らなければ劣化開始タイミングが到来しないものと仮定することとした。ここで、式(1)の両辺のラプラス変換をとれば、次式(2)に示す伝達関数を得ることができる。ただし、式(1)および(2)における“α”および“β”は、何れもバッテリ温度Tbと残容量SOCとに依存するパラメータである。そして、式(2)からわかるように、劣化ファクターDは、次式(3)に示すように、係数α,βすなわちバッテリ温度Tbおよび残容量SOCに基づいて定まる係数κと充放電電流Ibの積算値との積として求めることができるものであり、高電流でのバッテリ50の放電が継続すればするほど大きな値となり、逆にバッテリ50が充電されているときには徐々に小さくなる。実施例では、こうして得られる劣化ファクターDに対して上記基準値よりも小さい制限開始閾値(制御目標値)Dtagを設定すると共に、劣化ファクターDが制限開始閾値Dtag以上になった時点から制限開始閾値Dtagと劣化ファクターDとの偏差に基づくフィードバック制御(PI制御)により出力制限Woutを次式(4)に従って設定し、それにより劣化ファクターDを上記基準値以下に保ってバッテリ50の劣化開始タイミングが到来しないようにすることとした。ただし、式(4)中、右辺の「kp」は比例項のゲインであり、右辺の「ki」は積分項のゲインである。また、実施例では、バッテリ電流Tbと残容量SOCと係数κとの関係が予め定められて係数設定用マップとしてROM74に記憶されており、係数κとしては、劣化ファクターDの算出時に与えられるバッテリ温度Tbと残容量SOCとに対応したものが当該マップから導出・設定される。実施例では、出力制限Woutの設定処理は、バッテリECU52により実行され、基本的に、制限開始閾値Dtagと劣化ファクターDとの偏差が大きいほど出力制限Wout(充放電電流Ib)が小さく設定されることになる。バッテリECU52による出力制限Woutの設定に関連した制御系のブロック線図を図8に示す。なお、実施例では、上述の劣化ファクターDに基づく出力制限Woutの制限は、劣化ファクターDが制限開始閾値Dtagよりも小さい所定の閾値以下に低下するまで実行される。
By the way, the
dD/dt +α・D=β・ Ib …(1)
D = (β/α)/(s /α+1)・£{Ib}…(2)
D = κ・∫Ib・dt …(3)
Wout = Woutb + Kp・(Dtag-D) + Ki・∫(Dtag-D)・dt …(4)
dD / dt + α · D = β · Ib (1)
D = (β / α) / (s / α + 1) · £ {Ib} (2)
D = κ ・ ∫Ib ・ dt (3)
Wout = Woutb + Kp · (Dtag-D) + Ki · ∫ (Dtag-D) · dt (4)
また、上記式(4)に関連した制限開始閾値Dtagやゲインの設定手順について説明すると、式(2)に示す伝達関数から、図5に示すように、劣化ファクターDは放電電流Ibの単位ステップ入力に対して時定数1/αで値β/αに収束するから、Ib=α/βでの放電が継続された場合、劣化ファクターDは値1.0に収束することになる。これを踏まえて、実施例では、劣化ファクターDについての基準値を値1.0として制限開始閾値Dtagやゲインを設定することとした。ここで、劣化ファクターDが基準値としての値1.0に収束しているときの充放電電流IbをIb=α/β=Ib_D1とし、この際のバッテリ電圧VbをVb=Vb_D1とすれば、この際のバッテリ50の電力Pb_D1は、Pb_D1=Ib_D1×Vb_D1となる。そして、応答性を考慮して上記式(4)における積分項を無視すれば、劣化ファクターDが基準値としての値1.0に収束しているときには、次式(5)に示す関係が成立することになる(図6参照)。また、上記式(4)の両辺を時間微分すれば(ただし、Woutb,Dtag,kp,Kiは固定値であるとする)、次式(6)が得られ、過渡状態においては一般に積分項の時間変化率が比例項の時間変化率よりも小さいことを考慮して式(6)の右辺第2項を無視すると共に上記式(1)を利用すれば、次式(7)の関係を得ることができる。かかる式(7)より、劣化ファクターDの値が小さいほど、また充放電電流Ibの値が放電電流として大きいほど出力制限Woutの時間変化率dWout/dtが負側に大きくなることがわかる。従って、ハイブリッド自動車20のドライバビリティから定まる出力制限Woutの時間変化率dWout/dtの限界値をΔWoutとすれば、劣化ファクターDが制限開始閾値Dtagとなった時点でdWout/dt=ΔWoutとなればよいから、制限開始閾値Dtagと比例項のゲインKpとは次式(8)を満たすものであればよいことになる。従って、上記式(5)および(8)を拘束条件とすれば、実験・解析等を経て別途定められる係数α、βといった他のパラメータを用いて制限開始閾値Dtagと比例項のゲインKpとを定めることができる。そして、少なくとも比例項Kpを定めておけば、劣化ファクターDが制限開始閾値Dtag以上になった時点から上記式(4)に従うフィードバック制御により出力制限Woutを設定することにより、出力制限Woutが徐々に小さくなっていき、それに伴って図7に示すように劣化ファクターDを値1に収束させてバッテリ50の劣化開始タイミングが到来しないようにすることができる。更に、積分項のゲインKiを適宜設定した上で(例えば、Ki=1.0)、上記式(4)に従うフィードバック制御により出力制限Woutを設定すれば、劣化ファクターDは値1に近づいた後、徐々に小さくなっていき、それによりバッテリ50の劣化開始タイミングが到来することをより確実に抑制することが可能となる。
Further, the procedure for setting the limit start threshold value Dtag and gain related to the above equation (4) will be described. From the transfer function shown in equation (2), as shown in FIG. 5, the deterioration factor D is a unit step of the discharge current Ib. Since it converges to the value β / α with a
Wout = Woutb + Kp・(Dtag-1.0) = Pb_D1 …(5)
dWout/dt = -Kp・dD/dt + Ki・(Dtag-D) …(6)
dWout/dt = -Kp・dD/dt = -Kp・(-α・D + β・ Ib) …(7)
ΔWout = -Kp・(-α・D tag+ β・ Ib_woutb) …(8)
Wout = Woutb + Kp ・ (Dtag-1.0) = Pb_D1 (5)
dWout / dt = -Kp · dD / dt + Ki · (Dtag-D) (6)
dWout / dt = -Kp · dD / dt = -Kp · (-α · D + β · Ib) (7)
ΔWout = -Kp ・ (-α ・ D tag + β ・ Ib_woutb) (8)
次に、上述のように構成されるハイブリッド自動車20のモータ運転モードのもとでの動作について説明する。図9は、ハイブリッド自動車20がエンジン22を停止してモータMG2からの動力により走行しているときに、ハイブリッドECU70により所定時間毎(例えば、数msec毎)に実行されるエンジン停止時駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
Next, the operation of the
図9の駆動制御ルーチンの開始に際して、ハイブリッドECU70のCPU72は、アクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Accや車速センサ87からの車速V、モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2、バッテリ50の充放電要求パワーPb*、バッテリ50の入出力制限Win,Wout、劣化ファクターD、およびエンジン始動判定閾値Drefといった制御に必要なデータの入力処理を実行する(ステップS100)。ここで、モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2は、モータECU40から通信により入力するものとした。また、充放電要求パワーPb*やバッテリ50の入出力制限Win,Woutは、バッテリECU52から通信により入力するものとした。なお、図8からわかるように、実施例では、残容量SOCに基づいて設定される充放電要求パワーのベース値Pbbを入力制限Winと出力制限Woutとで制限した値が充放電要求パワーPb*として設定されることになる。同様に、劣化ファクターDは、上述のようにして算出されたものをバッテリECU52から通信により入力するものとした。エンジン始動判定閾値Drefは、バッテリ温度Tbとバッテリ50の残容量SOCに依存して定まるものであり、劣化ファクターDと同様にバッテリECU52により設定されたものが通信により入力される。
At the start of the drive control routine of FIG. 9, the
ステップS100のデータ入力処理の後、入力した劣化ファクターDがエンジン始動判定閾値Dref以下であるか否かを判定する(ステップS110)。劣化ファクターDがエンジン始動判定閾値Dref以下であれば、ステップS100にて入力したアクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動輪たる車輪39a,39bに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクTr*を設定した上で、車両全体に要求される要求パワーP*を設定する(ステップS120)。実施例では、アクセル開度Accと車速Vと要求トルクTr*との関係が予め定められて要求トルク設定用マップとしてROM74に記憶されており、要求トルクTr*としては、与えられたアクセル開度Accと車速Vとに対応したものが当該マップから導出・設定される。図10に要求トルク設定用マップの一例を示す。また、実施例において、要求パワーP*は、設定した要求トルクTr*にリングギヤ軸32aの回転数Nrを乗じたものと充放電要求パワーPb*とロスLossとの総和として計算される。なお、リングギヤ軸32aの回転数Nrは、図示するようにモータMG2の回転数Nm2を減速ギヤ35のギヤ比Grで除するか、あるいは車速Vに換算係数kを乗じることによって求めることができる。
After the data input process in step S100, it is determined whether or not the input deterioration factor D is equal to or less than the engine start determination threshold value Dref (step S110). If the deterioration factor D is equal to or less than the engine start determination threshold value Dref, the
次いで、ステップS120にて設定した要求パワーP*が上記始動閾値Pref未満であるか否かを判定する(ステップS130)。要求パワーP*が始動閾値Pref以上であるときには当該要求パワーP*をエンジン22に出力させるものとし、図示しないエンジン始動時駆動制御ルーチン(エンジン22の始動処理)の実行を指示すべくエンジン始動フラグをオンし(ステップS210)、本ルーチンを終了させる。なお、エンジン始動時駆動制御ルーチンは、モータMG1によりエンジン22をクランキングしながらエンジン22を始動させると共に、エンジン22のクランキングに伴ってリングギヤ軸32aに作用する駆動トルクに対する反力としてのトルクをキャンセルしつつ要求トルクTr*に基づくトルクがリングギヤ軸32aに出力されるようにモータMG2を駆動制御する処理であり、エンジン始動時駆動制御ルーチンが終了するとエンジン始動フラグがオフされることになる。
Next, it is determined whether the required power P * set in step S120 is less than the start threshold value Pref (step S130). When the required power P * is equal to or greater than the starting threshold value Pref, the required power P * is output to the
また、要求パワーP*が閾値Pref未満である場合には、エンジン22の停止状態を継続させるべく、エンジン22の目標運転ポイントとしての目標回転数Ne*と目標トルクTe*とをそれぞれ値0に設定すると共に(ステップS140)、モータMG1に対するトルク指令Tm1*を値0に設定する(ステップS150)。更に、ステップS100にて入力したバッテリ50の入出力制限Win,Woutと、トルク指令Tm1*と現在のモータMG1の回転数Nm1との積として得られるモータMG1の消費電力(発電電力)との偏差をモータMG2の回転数Nm2で除することによりモータMG2から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Tmin,Tmaxを次式(9)および式(10)を用いて計算する(ステップS160)。次いで、要求トルクTr*と減速ギヤ35のギヤ比Grとに基づいてモータMG2から出力すべきトルクとしての仮モータトルクTm2tmpを次式(11)に従って計算し(ステップS170)、モータMG2のトルク指令Tm2*をステップS160にて計算したトルク制限Tmin,Tmaxで仮モータトルクTm2tmpを制限した値として設定する(ステップS180)。このようにしてモータMG2のトルク指令Tm2*を設定することにより、駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力するトルクをバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内に制限したトルクとして設定することができる。こうしてエンジン22の目標回転数Ne*や目標トルクTe*、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定すると、エンジン22の目標回転数Ne*および目標トルクTe*をエンジンECU24に、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU40にそれぞれ送信し(ステップS190)、再度ステップS100以降の処理を実行する。この場合、トルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータECU40は、トルク指令Tm2*に従ってモータMG2が駆動されるようにインバータ42のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
Further, when the required power P * is less than the threshold value Pref, the target rotational speed Ne * and the target torque Te * as the target operating point of the
Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 …(9)
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 …(10)
Tm2tmp=Tr*/Gr …(11)
Tmin = (Win-Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (9)
Tmax = (Wout-Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (10)
Tm2tmp = Tr * / Gr (11)
ここで、実施例のハイブリッド自動車20では、上述のように、バッテリ50からの放電状態に応じて劣化ファクターDが制限開始閾値Dtag以上になると、バッテリECU52によりバッテリ50の放電許容電力としての出力制限Woutが制限され、制限開始閾値Dtagと劣化ファクターDとの偏差が大きいほど、出力制限Woutが小さくなる。従って、特に劣化ファクターDが制限開始閾値Dtag以上である場合には、バッテリ50の出力制限Woutの制限に起因して、ステップS130にて否定判断がなされてエンジン22を始動させるべきときにエンジン22のクランキングを実行するモータMG1にバッテリ50から充分な電力を供給し得なくなり、それにより始動ショックを発生させてしまったり、場合によっては、エンジン22を始動させ得なくなったりするおそれがある。このため、実施例では、劣化ファクターDに関してエンジン始動判定閾値Drefが設定されており、ステップS110にて劣化ファクターDがエンジン始動判定閾値Drefを上回ったと判断された場合には、エンジン22の間欠運転の実行を禁止すべく間欠運転禁止フラグがオンされると共に(ステップS200)、上記エンジン始動時駆動制御ルーチンの実行を指示すべくエンジン始動フラグがオンされ(ステップS210)、本ルーチンが終了することになる。実施例において、エンジン始動判定閾値Drefは、バッテリ温度Tbおよび残容量SOCごとに、劣化ファクターDが当該エンジン始動判定閾値Drefを上回ってエンジン始動時駆動制御ルーチンが一回実行された時点で尚バッテリ50から所定量の電力を出力することができるように基準値(値1.0)よりも小さい値として定められ、実施例において当該所定量の電力は、再度エンジン始動時駆動制御ルーチンを1回実行する際にモータMG1によるエンジン22を始動させるためのクランキングに要求される電力(例えば5kW程度)と、モータMG2から動力を出力して走行を継続するのに要する電力(例えば1kW程度)の和として定められている。
Here, in the
以上説明したように、実施例のハイブリッド自動車20では、バッテリECU52によりバッテリ50を流れる電流Ibの値に基づいて所定の基準値(実施例では値1.0)を超えたときにバッテリ50の劣化が開始されることを示す劣化ファクターDが算出される。そして、エンジン22が停止されてハイブリッド自動車20がモータ運転モードのもとで走行しているときにバッテリECU52により算出された劣化ファクターDが上記基準値よりも小さいエンジン始動判定閾値Dref以下である場合には、所定の機関始動条件(ステップS130)の成立を条件としたエンジン22の始動を伴って要求トルクTr*に基づく動力が駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力されるようにエンジン22とモータMG2とモータMG1とが制御される(ステップS120〜S190,S210等)。また、エンジン22が停止されてハイブリッド自動車20がモータ運転モードのもとで走行しているときにバッテリECU52により算出された劣化ファクターDがエンジン始動判定閾値Drefを上回った場合には、機関始動条件(ステップS130)の成立の有無に拘わらずエンジン22の始動を伴って要求トルクTr*に基づく動力がリングギヤ軸32aに出力されるようにエンジン22とモータMG2とモータMG1とが制御される(ステップS210等)。このように、劣化ファクターDがエンジン始動判定閾値Drefを上回った場合に通常の機関始動条件の成立の有無に拘わらずエンジン始動フラグをオンしてエンジン22を始動させれば、エンジン22の始動後にはバッテリ50からの放電を抑制して充放電電流Ibを低下させることができるので、放電の継続に起因したバッテリ50の劣化を抑制することが可能となる。また、劣化ファクターDがエンジン始動判定閾値Drefを上回った時点でエンジン始動フラグをオンしてエンジン22を始動させることにすれば、劣化ファクターDと制限開始閾値Dtagとに基づいてバッテリ50の放電(出力制限Wout)が大幅に制限される前にバッテリ50からモータMG1に充分な電力を供給してエンジン22をより少ないショックで良好かつ速やかに始動させることが可能となる。従って、実施例のハイブリッド自動車20では、バッテリ50の劣化を抑制しつつ、エンジン22が停止されているときに当該エンジン22をより少ないショックで良好かつ速やかに始動可能にすることができる。なお、図9においては、要求パワーP*が始動閾値Pref以上になったときに通常の機関始動条件が成立するものとしたが、通常の機関始動条件としては、モータ運転モードのもとでエンジン22の冷却水温が上記第1の所定温度よりも小さな第2の所定温度(例えば、45〜55℃)未満になることや、バッテリ50の残容量SOCが管理領域を下回ること等が挙げられる。
As described above, in the
また、実施例において、エンジン始動判定閾値Drefは、バッテリ温度Tbおよび残容量SOCごとに、劣化ファクターDが当該エンジン始動判定閾値Drefを上回ってエンジン始動時駆動制御ルーチンが一回実行された時点で尚バッテリ50から1回のエンジン始動時駆動制御ルーチンの実行に必要な電力を出力することができるように基準値(値1.0)よりも小さい値として定められる。これにより、劣化ファクターDがエンジン始動判定閾値Drefを上回ったときに、モータMG1に充分な電力を供給してエンジン22をより少ないショックで良好かつ速やかに始動させることが可能となる。加えて、仮にエンジン始動時駆動制御ルーチンの1回の実行によりエンジン22の始動が正常に完了しなかったとしても、その時点でエンジン22を始動させるべくエンジン始動時駆動制御ルーチン(モータMG1によるクランキング)を再度実行することが可能となる。また、実施例のハイブリッド自動車20では、劣化ファクターDがエンジン始動判定閾値Drefを上回った場合に間欠運転禁止フラグがオンされて、その後に間欠運転禁止フラグがオフされるまでエンジン22の間欠運転が禁止されることになる。これにより、劣化ファクターDに基づいて出力制限Woutが制限されている間にエンジン22の自動停止条件が成立してもエンジン22の運転が継続されるので、劣化ファクターDに基づいて出力制限Woutが制限されている間のエンジン22の始動処理の実行(バッテリ50の放電)を抑制することが可能となる。なお、間欠運転禁止フラグは、例えば劣化ファクターDが制限開始閾値Dtagよりも小さい所定の閾値以下に低下して劣化ファクターDに基づく出力制限Woutの制限が終了した時点でオフされる。
In the embodiment, the engine start determination threshold value Dref is determined when the deterioration control factor D exceeds the engine start determination threshold value Dref and the engine start time drive control routine is executed once for each battery temperature Tb and remaining capacity SOC. The value is set to a value smaller than the reference value (value 1.0) so that the
更に、上記実施例のように、劣化ファクターDが基準値(値1.0)よりも小さい制限開始閾値Dtag以上であるときに、劣化ファクターDが基準値1.0以下になるようにバッテリ50の放電に許容される電力である出力制限Woutを設定することにより、特に高電流での放電の継続に起因したバッテリ50の劣化をより確実に抑制することが可能となる。この際、制限開始閾値Dtagと劣化ファクターDとの偏差が大きいほど出力制限Woutを小さくすれば、バッテリ50からの放電をより適正に制限することが可能となる。また、劣化ファクターDをバッテリ50を流れる電流Ibの積算値に基づく値とすれば、劣化ファクターDを、バッテリ50の劣化度合をより適正に示すものとして算出することが可能となる。そして、このように劣化ファクターDに基づいてバッテリ50の出力制限Woutを制限する処理は、リチウムイオン二次電池のような高電流での放電が継続されると端子間電圧Vbが下限電圧に達していなくても劣化し始めてしまうという特性を有するバッテリ50に特に好適なものである。ただし、劣化ファクターDは、リチウムイオン二次電池以外の例えばニッケル水素二次電池といった他の形式のバッテリ50についても算出可能であるから、ハイブリッド自動車20のバッテリ50は、リチウムイオン二次電池以外の他の形式のものであってもよいことはいうまでもない。
Further, as in the above embodiment, when the deterioration factor D is equal to or greater than the limit start threshold Dtag smaller than the reference value (value 1.0), the
なお、上記ハイブリッド自動車20では、駆動軸としてのリングギヤ軸32aとモータMG2とがモータMG2の回転数を減速してリングギヤ軸32aに伝達する減速ギヤ35を介して連結されているが、減速ギヤ35の代わりに、例えばHi,Loの2段の変速段あるいは3段以上の変速段を有し、モータMG2の回転数を変速してリングギヤ軸32aに伝達する変速機を採用してもよい。また、上記ハイブリッド自動車20は、モータMG2の動力を減速ギヤ35により減速して駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力するものであるが、本発明の適用対象は、これに限られるものではない。すなわち、本発明は、図11に示す変形例としてのハイブリッド自動車120のように、モータMG2の動力をリングギヤ軸32aに接続された車軸(駆動輪である車輪39a,39bが接続された車軸)とは異なる車軸(図11における車輪39c,39dに接続された車軸)に出力するものに適用されてもよい。更に、実施例のハイブリッド自動車20は、エンジン22の動力を動力分配統合機構30を介して駆動輪である車輪39a,39bに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力するものであるが、本発明の適用対象は、これに限られるものでもない。すなわち、本発明は、図12に示す変形例としてのハイブリッド自動車220のように、エンジン22のクランクシャフト26に接続されたインナーロータ232と駆動輪である車輪39a,39bに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ234とを有し、エンジン22の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機230を備えたものに適用されてもよい。加えて、本発明は、走行用の動力を出力可能なエンジンと、バッテリと電力をやり取り可能であると共に走行用の動力を出力可能なモータと、バッテリからの電力を用いてエンジンをクランキング可能なセルモータとを備えるハイブリッド自動車に適用されてもよい。
In the
ここで、上記実施例および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しておく。すなわち、上記実施例においては、リングギヤ軸32aに動力を出力可能なエンジン22が「内燃機関」に相当し、リングギヤ軸32aに動力を出力可能なモータMG2が「電動機」に相当し、エンジン22を始動させるためのクランキングを実行可能なモータMG1が「電動クランキング手段」に相当し、モータMG1およびMG2と電力をやり取り可能なバッテリ50が「蓄電手段」に相当し、要求トルクTr*を設定するハイブリッドECU70が「要求駆動力設定手段」に相当し、バッテリ50の充放電電流Ibに基づいて所定の基準値を超えたときにバッテリ50の劣化が開始されることを示す劣化ファクターDを算出するバッテリECU52が「劣化ファクター算出手段」に相当し、図9のエンジン停止時駆動制御ルーチンを実行するハイブリッドECU70,エンジン22を制御するエンジンECU24およびモータMG1およびMG2を制御するモータECU40の組み合わせが「制御手段」に相当する。また、劣化ファクターDに基づいて出力制限Woutを制限する処理を実行するバッテリECU52が「放電制限手段」に相当し、モータMG1および動力分配統合機構30や対ロータ電動機230が「電力動力入出力手段」に相当し、モータMG1や対ロータ電動機230が「発電用電動機」に相当し、動力分配統合機構30が「3軸式動力入出力手段」に相当する。なお、「内燃機関」は、ガソリンや軽油といった炭化水素系の燃料の供給を受けて動力を出力するエンジン22に限られず、水素エンジンといったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「電動機」は、モータMG2のような同期発電電動機に限られず、誘導電動機といったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「電動クランキング手段」は、モータMG1のような発電機としても機能し得るものに限られず、セルモータのようなエンジンのクランキングのみを実行するものであっても構わない。「要求駆動力設定手段」は、アクセル開度と車速とに基づいて要求駆動力としての要求トルクを設定するものに限られず、例えばアクセル開度のみに基づいて要求駆動力を設定するもののような他の如何なる形式のものであっても構わない。「劣化ファクター算出手段」は、蓄電手段を流れる電流の値に基づいて所定の基準値を超えたときに蓄電手段の劣化が開始されることを示す劣化ファクターを算出するものであれば、バッテリECU以外の他の如何なる形式のものであっても構わない。「制御手段」は、内燃機関の停止中に劣化ファクターが基準値よりも小さい所定の始動判定閾値以下である場合に所定の機関始動条件の成立を条件とした内燃機関の始動を伴って要求駆動力に基づく動力が駆動軸に出力されるように内燃機関と電動機と電動クランキング手段とを制御すると共に、内燃機関の停止中に劣化ファクターが始動判定閾値を上回った場合に機関始動条件の成立の有無に拘わらず内燃機関の始動を伴って要求駆動力に基づく動力が駆動軸に出力されるように内燃機関と電動機と電動クランキング手段とを制御するものであれば、ハイブリッドECU70とエンジンECU24とモータECU40との組み合わせ以外の他の如何なる形式のものであっても構わない。「放電制限手段」は、劣化ファクターが基準値よりも小さい所定の制限開始閾値以上であるときに、劣化ファクターが基準値以下になるように蓄電手段の放電に許容される電力を設定するものであれば、バッテリECU52以外の他の如何なる形式のものであっても構わない。何れにしても、これら実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。すなわち、実施例はあくまで課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎず、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の解釈は、その欄の記載に基づいて行なわれるべきものである。
Here, the correspondence between the main elements of the above-described embodiments and modifications and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problems will be described. That is, in the above embodiment, the
以上、実施例を用いて本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、様々な変更をなし得ることはいうまでもない。 The embodiments of the present invention have been described above using the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Needless to say.
本発明は、動力出力装置や車両の製造産業等において利用可能である。 The present invention can be used in a power output apparatus, a vehicle manufacturing industry, and the like.
20,120,220 ハイブリッド自動車、22 エンジン、24 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、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、37 ギヤ機構、38 デファレンシャルギヤ、39a,39b,39c,39d 車輪、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,42 インバータ、43,44 回転位置検出センサ、50 バッテリ、52 バッテリ用電子制御ユニット(バッテリECU)、53 電圧センサ、54 電力ライン、55 電流センサ、56 温度センサ、70 ハイブリッド用電子制御ユニット(ハイブリッドECU)、72 CPU、74 ROM、76 RAM、80 イグニッションスイッチ、81 シフトレバー、82 シフトポジションセンサ、83 アクセルペダル、84 アクセルペダルポジションセンサ、85 ブレーキペダル、86 ブレーキペダルストロークセンサ、87 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、MG1,MG2 モータ。
20, 120, 220 Hybrid vehicle, 22 engine, 24 engine electronic control unit (engine ECU), 26 crankshaft, 28 damper, 30 power distribution integration mechanism, 31 sun gear, 32 ring gear, 32a ring gear shaft, 33 pinion gear, 34 carrier , 35 reduction gear, 37 gear mechanism, 38 differential gear, 39a, 39b, 39c, 39d wheels, 40 electronic control unit for motor (motor ECU), 41, 42 inverter, 43, 44 rotational position detection sensor, 50 battery, 52 Electronic control unit for battery (battery ECU), 53 voltage sensor, 54 power line, 55 current sensor, 56 temperature sensor, 70 electronic control unit for hybrid (hybrid ECU), 72 CPU, 74 ROM, 76 RAM, 80 Ignition switch, 81 shift lever, 82 shift position sensor, 83 accelerator pedal, 84 accelerator pedal position sensor, 85 brake pedal, 86 brake pedal stroke sensor, 87 vehicle speed sensor, 230 rotor motor, 232
Claims (11)
前記駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、
前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
前記内燃機関を始動させるためのクランキングを実行可能な電動クランキング手段と、
前記電動機および前記電動クランキング手段と電力をやり取り可能な蓄電手段と、
前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記蓄電手段を流れる電流の値に基づいて、所定の基準値を超えたときに前記蓄電手段の劣化が開始されることを示す劣化ファクターを算出する劣化ファクター算出手段と、
前記内燃機関が停止されているときに前記算出された劣化ファクターが前記基準値よりも小さい所定の始動判定閾値以下である場合には、所定の機関始動条件の成立を条件とした前記内燃機関の始動を伴って前記設定された要求駆動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記電動機と前記電動クランキング手段とを制御すると共に、前記内燃機関が停止されているときに前記算出された劣化ファクターが前記始動判定閾値を上回った場合には、前記機関始動条件の成立の有無に拘わらず前記内燃機関の始動を伴って前記設定された要求駆動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記電動機と前記電動クランキング手段とを制御する制御手段と、
を備える動力出力装置。 A power output device that outputs power to a drive shaft,
An internal combustion engine capable of outputting power to the drive shaft;
An electric motor capable of outputting power to the drive shaft;
Electric cranking means capable of executing cranking for starting the internal combustion engine;
Power storage means capable of exchanging power with the electric motor and the electric cranking means;
Required driving force setting means for setting required driving force required for the drive shaft;
A deterioration factor calculating means for calculating a deterioration factor indicating that the deterioration of the power storage means is started when a predetermined reference value is exceeded based on the value of the current flowing through the power storage means;
When the calculated deterioration factor is equal to or smaller than a predetermined start determination threshold value smaller than the reference value when the internal combustion engine is stopped, the internal combustion engine is conditioned on the satisfaction of a predetermined engine start condition. The internal combustion engine, the electric motor, and the electric cranking means are controlled so that power based on the set required driving force is output to the drive shaft with the start, and the internal combustion engine is stopped. When the calculated deterioration factor exceeds the start determination threshold value, the power based on the set required driving force is accompanied by the start of the internal combustion engine regardless of whether the engine start condition is satisfied. Control means for controlling the internal combustion engine, the electric motor and the electric cranking means so as to be output to the drive shaft;
A power output device comprising:
(a)前記蓄電手段を流れる電流の値に基づいて、所定の基準値を超えたときに前記蓄電手段の劣化が開始されることを示す劣化ファクターを算出するステップと、
(b)前記内燃機関が停止されているときにステップ(a)にて算出された劣化ファクターが前記基準値よりも小さい所定の始動判定閾値以下である場合には、所定の機関始動条件の成立を条件とした前記内燃機関の始動を伴って前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づく動力が該駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記電動機と前記電動クランキング手段とを制御すると共に、前記内燃機関が停止されているときにステップ(a)にて算出された劣化ファクターが前記始動判定閾値を上回った場合には、前記機関始動条件の成立の有無に拘わらず前記内燃機関の始動を伴って前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づく動力が該駆動軸に出力されるように前記内燃機関と前記電動機と前記電動クランキング手段とを制御するステップと、
を含む動力出力装置の制御方法。 An internal combustion engine capable of outputting power to the drive shaft; an electric motor capable of outputting power to the drive shaft; an electric cranking means capable of executing cranking for starting the internal combustion engine; the electric motor and the electric crank; A control method for a power output device comprising a ranking means and a power storage means capable of exchanging electric power,
(A) calculating a deterioration factor indicating that deterioration of the power storage means is started when a predetermined reference value is exceeded based on a value of a current flowing through the power storage means;
(B) When the deterioration factor calculated in step (a) is equal to or smaller than a predetermined start determination threshold value smaller than the reference value when the internal combustion engine is stopped, a predetermined engine start condition is satisfied The internal combustion engine, the electric motor, and the electric cranking means are controlled so that power based on the required driving force required for the drive shaft is output to the drive shaft with the start of the internal combustion engine on the condition of In addition, when the deterioration factor calculated in step (a) exceeds the start determination threshold when the internal combustion engine is stopped, the internal combustion engine regardless of whether or not the engine start condition is satisfied. A step of controlling the internal combustion engine, the electric motor, and the electric cranking means so that power based on the required driving force required for the driving shaft is output to the driving shaft with the start of And,
A method for controlling a power output apparatus including:
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