JP2009132189A - Controller for hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、動力分配装置から車輪に至る動力伝達経路に、発電機が接続されている構成のハイブリッド車の制御装置に関するものである。 The present invention relates to a control device for a hybrid vehicle having a configuration in which a generator is connected to a power transmission path from a power distribution device to a wheel.
近年、燃料の燃焼によりトルクを出力するエンジンと、電力の供給によりトルクを出力するモータ・ジェネレータとを搭載し、エンジンおよびモータ・ジェネレータのトルクを車輪に伝達することのできるハイブリッド車が提案されている。このようなハイブリッド車においては、各種の条件に基づいて、エンジンおよびモータ・ジェネレータの駆動・停止を制御することにより、燃費の向上および騒音の低減および排気ガスの低減を図ることができるものとされている。 In recent years, a hybrid vehicle has been proposed that is equipped with an engine that outputs torque by burning fuel and a motor / generator that outputs torque by supplying electric power, and that can transmit the torque of the engine and motor / generator to wheels. Yes. In such a hybrid vehicle, driving and stopping of the engine and the motor / generator are controlled based on various conditions, thereby improving fuel efficiency, reducing noise, and reducing exhaust gas. ing.
上記のように、複数種類の駆動力源を搭載したハイブリッド車の一例が、特許文献1に記載されている。この特許文献1に記載されたハイブリッド車においては、エンジンのクランクシャフトが動力分配機構に連結されている。この動力分配機構は、第1遊星歯車機構および第2遊星歯車機構を有している。第1遊星歯車機構は、同軸上に配置された大サンギヤおよびリングギヤと、大サンギヤおよびリングギヤに噛合された大ピニオンギヤを支持するキャリヤとを有している。また、第2遊星歯車機構は、小サンギヤと、小サンギヤに噛合された小ピニオンギヤとを有している。小サンギヤと大サンギヤとが一体回転するように連結されてステップドピニオン機構となっている。つまり、小サンギヤおよび大ピニオンギヤが共にキャリヤにより、自転、かつ、公転可能に支持されている。そして、キャリヤが、入力軸を介してエンジンに動力伝達可能に接続され、大サンギヤが、第1モータ・ジェネレータのロータに接続されている。また、小サンギヤの回転・停止を制御するブレーキが設けられている。さらに、リングギヤには、動力分配機構の出力軸が接続されている。この出力軸が駆動輪に接続されている。また、出力軸には第2モータ・ジェネレータが接続されている。
As described above,
上記の動力分配機構は、入力軸と出力軸との間の変速比を無段階に制御可能な変速機であり、具体的には、無段変速状態とオーバードライブ状態とを切り替え可能である。ブレーキが解放された場合が無段変速状態であり、この無段変速状態でエンジントルクがキャリヤに入力されると、大サンギヤが反力部材となり、出力軸にトルクが伝達される。このとき、第1モータ・ジェネレータの回転数を制御することにより、動力分配機構の変速比を無段階に制御可能であり、かつ、その変速比を1未満、または1以上のいずれにも設定可能である。これに対して、ブレーキが係合されると、動力分配機構の変速比が「1」よりも小さい状態、つまり、オーバードライブ状態となる。このオーバードライブ状態でエンジントルクがキャリヤに入力されると、小サンギヤが反力部材となり、リングギヤからトルクが出力される。 The power distribution mechanism is a transmission capable of continuously controlling the speed ratio between the input shaft and the output shaft, and can specifically switch between a continuously variable transmission state and an overdrive state. The case where the brake is released is a continuously variable transmission state. When engine torque is input to the carrier in this continuously variable transmission state, the large sun gear becomes a reaction member, and torque is transmitted to the output shaft. At this time, by controlling the rotation speed of the first motor / generator, the speed ratio of the power distribution mechanism can be controlled steplessly, and the speed ratio can be set to less than 1 or more than 1 It is. On the other hand, when the brake is engaged, a state in which the speed ratio of the power distribution mechanism is smaller than “1”, that is, an overdrive state is set. When engine torque is input to the carrier in this overdrive state, the small sun gear becomes a reaction force member, and torque is output from the ring gear.
このようにして、エンジントルクが動力分配機構の出力軸に伝達され、そのトルクが駆動輪に伝達される。また、第2モータ・ジェネレータを電動機として駆動させ、そのトルクを駆動輪に伝達して駆動力を補助することも可能である。一方、エンジンから出力軸に伝達された動力の一部を第2モータ・ジェネレータに伝達し、第2モータ・ジェネレータで発電をおこなうことも可能である。さらに、車両の惰力走行時に、車輪から出力軸に伝達される動力の一部を第2モータ・ジェネレータに伝達し、第2モータ・ジェネレータで発電をおこなうことも可能である。なお、複数の駆動力源としてエンジンおよびモータ・ジェネレータが搭載されており、そのモータ・ジェネレータで発電をおこなうことの可能なハイブリッド車の制御装置の一例が、特許文献2にも記載されている。
In this way, the engine torque is transmitted to the output shaft of the power distribution mechanism, and the torque is transmitted to the drive wheels. It is also possible to drive the second motor / generator as an electric motor and transmit the torque to the driving wheels to assist the driving force. On the other hand, it is also possible to transmit a part of the power transmitted from the engine to the output shaft to the second motor / generator and generate power by the second motor / generator. Furthermore, when the vehicle is repulsive, part of the power transmitted from the wheels to the output shaft can be transmitted to the second motor / generator, and the second motor / generator can generate power. An example of a hybrid vehicle control device in which an engine and a motor / generator are mounted as a plurality of driving force sources and the motor / generator can generate electric power is also described in
ところで、特許文献1に記載されている第2モータ・ジェネレータは、車輪に伝達するトルクをアシストする機能を有するものであるため、大電力および大出力仕様に設計された体格が大きな装置である。このため、動力分配機構がオーバードライブ状態である場合のように、動力分配機構から車輪に伝達されるトルクが相対的に低トルクである場合に、発電要求が発生して第2モータ・ジェネレータで発電をおこなうと、その発電効率が低下する恐れがあった。
Incidentally, since the second motor / generator described in
この発明は上記の事情を背景としてなされたものであり、動力分配装置から車輪に伝達されるトルクが相対的に低トルクである場合でも、発電機における発電効率を向上させることの可能なハイブリッド車の制御装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made against the background of the above circumstances, and is a hybrid vehicle capable of improving the power generation efficiency of the generator even when the torque transmitted from the power distribution device to the wheels is relatively low. It aims to provide a control device.
この発明は、車輪に伝達する動力を発生する駆動力源と、前記車輪と動力伝達可能に接続された駆動軸と、運動エネルギを電気エネルギに変換する発電機と、差動回転可能な複数の回転要素を有し、かつ、複数の回転要素のうちの3つの回転要素が前記駆動力源および前記発電機および前記駆動軸に別個に動力伝達可能に連結された動力分配装置とを有するとともに、前記駆動力源と前記駆動軸との間の回転速度比を無段階に変化させる無段変速モードと、前記複数の回転要素のうち、前記駆動力源および前記発電機および前記駆動軸のいずれにも接続されていない回転要素の回転を阻止することにより、前記回転速度比を固定する固定変速モードとを、切り替え可能に構成されているハイブリッド車の制御装置において、前記発電機として、第1発電機および第2発電機が設けられており、予め定められた回転数以上であり、かつ、予め定められたトルク以下で発電する場合の発電効率は、第1発電機よりも第2発電機の方が高く構成されており、前記回転速度比を制御するモードとして固定変速モードが選択されており、かつ、発電要求がある場合は、前記第2発電機で発電をおこなう発電制御手段を備えていることを特徴とするものである。 The present invention includes a driving force source that generates power to be transmitted to a wheel, a drive shaft that is connected to the wheel so as to be able to transmit power, a generator that converts kinetic energy into electrical energy, and a plurality of differentially rotatable gears. A power distribution device having a rotation element and three rotation elements of the plurality of rotation elements separately connected to the driving force source, the generator, and the drive shaft so as to be able to transmit power; A continuously variable transmission mode in which a rotational speed ratio between the driving force source and the driving shaft is continuously changed; and any one of the driving force source, the generator, and the driving shaft among the plurality of rotating elements; In the control device for a hybrid vehicle configured to be able to switch between a fixed speed change mode for fixing the rotation speed ratio by preventing rotation of a rotating element that is also not connected, as the generator The first generator and the second generator are provided, and the power generation efficiency in the case of generating electric power at a predetermined rotation speed or higher and below a predetermined torque is second than that of the first generator. The generator is configured to be higher, the fixed speed change mode is selected as the mode for controlling the rotation speed ratio, and when there is a power generation request, power generation control means for generating power with the second generator It is characterized by having.
またこの発明において、前記第1発電機または第2発電機のいずれか一方を、前記駆動軸に動力伝達可能に接続するクラッチが設けられており、前記第1発電機で発電をおこなう場合は、この第1発電機を前記駆動軸に動力伝達可能に接続し、かつ、前記第2発電機と前記駆動軸との間の動力伝達経路を遮断するように前記クラッチを制御する第1クラッチ制御手段と、前記第2発電機で発電をおこなう場合は、この第2発電機を前記駆動軸に動力伝達可能に接続し、かつ、前記第1発電機と前記駆動軸との間の動力伝達経路を遮断するように前記クラッチを制御する第2クラッチ制御手段と、前記第1発電機と第2発電機との間で、発電をおこなう発電機を切り替える場合は、切り替え後に発電をおこなう発電機の回転数と、前記駆動軸の回転数とを一致させた後に、発電する発電機と前記駆動軸とを動力伝達可能に接続するように前記クラッチを制御する回転数制御手段とを備えていてもよい。 In the present invention, a clutch that connects either the first generator or the second generator to the drive shaft so as to be able to transmit power is provided, and when the first generator generates power, First clutch control means for controlling the clutch so as to connect the first generator to the drive shaft so that power can be transmitted, and to interrupt a power transmission path between the second generator and the drive shaft. When generating power with the second generator, the second generator is connected to the drive shaft so that power can be transmitted, and a power transmission path between the first generator and the drive shaft is provided. When switching the generator that generates power between the second clutch control means that controls the clutch so as to be shut off, and the first generator and the second generator, rotation of the generator that generates power after switching Number of the drive shaft After the rolling speed is matched, a generator that generates electric power and said drive shaft may be provided with a rotational speed control means for controlling said clutch so as to connect in a power transmission.
この発明によれば、動力分配装置は、駆動力源と駆動軸との間における回転速度比を無段階に制御することが可能である。また、駆動力源と駆動軸との間における回転速度比を制御するモードとして、回転速度比を固定する固定変速モードと、回転速度比を無段階に変化させることのできる無段変速モードとを切り替え可能である。さらに、駆動軸と車輪との間で伝達される動力により、発電機で発電をおこなうことができる。そして、前記固定変速モードが選択されている場合は、動力分配装置から出力されるトルクが、無段変速モードが選択されている場合に比べて低トルクになるが、第2発電機で発電をおこなうため、第1発電機で発電をおこなう場合に比べて、発電効率が高くなる。 According to this invention, the power distribution device can steplessly control the rotation speed ratio between the driving force source and the driving shaft. In addition, as a mode for controlling the rotation speed ratio between the driving force source and the drive shaft, a fixed transmission mode for fixing the rotation speed ratio and a continuously variable transmission mode capable of changing the rotation speed ratio continuously. Switching is possible. Furthermore, it is possible to generate power with the generator by the power transmitted between the drive shaft and the wheels. When the fixed transmission mode is selected, the torque output from the power distribution device is lower than that when the continuously variable transmission mode is selected, but the second generator generates power. For this reason, the power generation efficiency is higher than when power is generated by the first generator.
この発明において、動力分配装置は、差動回転可能な複数の回転要素、例えば、4つの回転要素を有しており、いずれかの回転要素が入力要素であり、いずれかの回転要素が出力要素であり、残りの2つの回転要素が、選択的に反力要素となる。そして、入力要素が駆動力源に連結され、出力要素が駆動軸に連結される。さらに、反力要素となる一方の回転要素に発電機が接続され、反力要素となる他方の回転要素の回転を阻止することが可能である。また、駆動力源は車輪に伝達する動力を発生する動力装置であり、駆動力源としては、エンジン、電動機、油圧モータ、フライホイールシステムなどのうちの少なくとも1つを用いることが可能である。この発明において、差動回転可能な4要素を有する動力分配装置としては、例えば、遊星機構を用いた無段変速機を用いることができる。遊星機構としては、歯車の噛み合い力により動力伝達をおこなう遊星歯車機構、または作動油のせん断力でトラクション伝動により動力伝達をおこなう遊星ローラ機構を用いることが可能である。さらに、4要素は、動力を伝達する機能を備えた要素であり、4要素には、ギヤ、キャリヤ、コネクティングドラム、回転軸、プーリ、ローラ、スプロケット、チェーンなどの要素が含まれる。 In this invention, the power distribution device has a plurality of rotational elements capable of differential rotation, for example, four rotational elements, and any one of the rotational elements is an input element, and any of the rotational elements is an output element. The remaining two rotating elements selectively become reaction force elements. The input element is connected to the driving force source, and the output element is connected to the driving shaft. Furthermore, a generator is connected to one rotating element that becomes the reaction force element, and the rotation of the other rotating element that becomes the reaction force element can be prevented. The driving force source is a power device that generates power to be transmitted to the wheels, and at least one of an engine, an electric motor, a hydraulic motor, a flywheel system, and the like can be used as the driving force source. In the present invention, for example, a continuously variable transmission using a planetary mechanism can be used as the power distribution device having four elements capable of differential rotation. As the planetary mechanism, it is possible to use a planetary gear mechanism that transmits power by the meshing force of a gear, or a planetary roller mechanism that transmits power by traction transmission by the shearing force of hydraulic oil. Further, the four elements are elements having a function of transmitting power, and the four elements include elements such as a gear, a carrier, a connecting drum, a rotating shaft, a pulley, a roller, a sprocket, and a chain.
さらに、発電機として第1発電機および第2発電機が設けられており、その発電機能が異なる。具体的には、予め定められた回転数以上であり、かつ、予め定められたトルク以下で発電する場合の発電効率は、第1発電機よりも第2発電機の方が高く構成されている。さらに、第1発電機および第2発電機として、発電機としての機能に加えて、電動機としての機能をも兼備したモータ・ジェネレータを用いることが可能である。さらに、駆動軸は動力伝達をおこなう要素であり、ギヤ、キャリヤ、コネクティングドラム、回転軸、プーリ、ベルト、ローラ、スプロケット、チェーンなどの要素が含まれる。この発明において「車輪の回転にともない回転可能な駆動軸」とは、車輪と駆動軸との間で動力伝達が可能であることを意味しており、駆動軸の動力が車輪に伝達されて車輪が回転する構成である。つまり、駆動軸は形状が軸形状のものに限定されるわけではない。また、クラッチは、第1発電機および第2発電機を、伝動部材に選択的に動力伝達可能に接続する装置であり、このクラッチとしては、摩擦式クラッチ、または噛み合い式クラッチなどを用いることができる。また、クラッチの動作部材を動作させるアクチュエータとしては、油圧アクチュエータまたは電磁アクチュエータを用いることが可能である。さらに、この発明は、二輪駆動車または四輪駆動車のいずれにも適用可能である。 Furthermore, the 1st generator and the 2nd generator are provided as a generator, and the electric power generation functions differ. Specifically, the second generator has a higher power generation efficiency than the first generator in the case where power is generated at a predetermined rotation speed or higher and below a predetermined torque. . Furthermore, as the first generator and the second generator, it is possible to use a motor / generator having a function as an electric motor in addition to a function as a generator. Furthermore, the drive shaft is an element that transmits power, and includes elements such as a gear, a carrier, a connecting drum, a rotating shaft, a pulley, a belt, a roller, a sprocket, and a chain. In the present invention, the “drive shaft that can rotate with the rotation of the wheel” means that power can be transmitted between the wheel and the drive shaft. Is configured to rotate. That is, the drive shaft is not limited to a shaft shape. The clutch is a device that connects the first generator and the second generator to the transmission member so that power can be transmitted selectively. As this clutch, a friction clutch or a mesh clutch is used. it can. In addition, a hydraulic actuator or an electromagnetic actuator can be used as the actuator that operates the operation member of the clutch. Furthermore, the present invention can be applied to either a two-wheel drive vehicle or a four-wheel drive vehicle.
つぎに、この発明を図面を参照しながら具体的に説明する。図2は、この発明の一実施形態であるF・R(フロントエンジン・リヤドライブ;エンジン前置き後輪駆動)形式のハイブリッド車(以下、「車両」と略記する)の概略構成図である。図2において、車両1は、駆動力源としてのエンジン2を有している。エンジン2としては内燃機関、具体的にはガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、LPGエンジンなどを用いることができる。この実施例では、エンジン2として、トルク制御装置、例えば、電子スロットルバルブ、燃料噴射量制御装置、点火時期制御装置などを有するガソリンエンジンが用いられているものとする。エンジン2から車輪(後輪)3に至る動力伝達経路に動力分配装置4が設けられている。車両1のフロアー(図示せず)の空間にはケーシング5が配置されており、そのケーシング5内に動力分配装置4が配置されている。
Next, the present invention will be specifically described with reference to the drawings. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a hybrid vehicle (hereinafter abbreviated as “vehicle”) of the FR (front engine / rear drive; engine front and rear wheel drive) type according to an embodiment of the present invention. In FIG. 2, the
そして、動力分配装置4は2組の遊星歯車機構を有している。まず、第1遊星車機構6はシングルピニオン型の遊星歯車機構である。すなわち、第1遊星歯車機構6は、同軸上に配置されたサンギヤ7およびリングギヤ8と、サンギヤ7およびリングギヤ8に噛合するピニオンギヤ9を、自転、かつ公転可能に保持したキャリヤ10とを有している。キャリヤ10が動力分配装置4の入力部材である。そして、キャリヤ10にはインプットシャフト11が動力伝達可能に連結、具体的には一体回転するように連結されており、そのインプットシャフト11とエンジン2のクランクシャフト12とが、動力伝達可能に接続されている。クランクシャフト12とインプットシャフト11との間の動力伝達経路には、ダンパ機構、トルクリミッタ機構、クラッチ機構などを設けることも可能である。ダンパ機構は、トルク変動を吸収する機構であり、トルクリミッタは、伝達されるトルクを設定トルク以下に制限する機構であり、クラッチ機構はトルク容量を制御する機構である。
The
図2の具体例では、インプットシャフト11およびクランクシャフト12の回転軸線(図示せず)が、車両1の前後方向に沿って配置されている。さらに、ケーシング5の内部には、第1モータ・ジェネレータMG1が設けられている。インプットシャフト11の回転軸線に沿った方向で、エンジン2と第1遊星歯車機構6との間に第1モータ・ジェネレータMG1が配置されている。この第1モータ・ジェネレータMG1は、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能(電動機としての機能)と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能(発電機としての機能)とを兼備している。第1モータ・ジェネレータMG1は、ステータ13およびロータ14を有しており、ステータ13はケーシング5に固定されている。また、ロータ14は、サンギヤ7と一体回転するように連結されている。
In the specific example of FIG. 2, the rotation axes (not shown) of the
動力分配装置4を構成する第2遊星車機構15は、ダブルピニオン型の遊星歯車機構である。すなわち、第2遊星歯車機構15は、同軸上に配置されたサンギヤ16およびリングギヤ17と、サンギヤ16に噛合する第1ピニオンギヤ18と、リングギヤ17および第1ピニオンギヤ18に噛合する第2ピニオンギヤ19と、第1ピニオンギヤ18および第2ピニオンギヤ19を、自転、かつ公転可能に保持したキャリヤ20とを有している。そして、キャリヤ20とリングギヤ8とが一体回転するように連結され、リングギヤ17とキャリヤ10とが一体回転するように連結されている。そして、キャリヤ20と一体回転するアウトプットシャフト21が設けられている。このアウトプットシャフト21は、動力分配装置4から出力されたトルクを車輪3に伝達する要素であり、インプットシャフト11とアウトプットシャフト21とが同軸上に配置されている。さらに、回転軸線に沿った方向で、第1モータ・ジェネレータMG1と第2遊星歯車機構15との間に第1遊星歯車機構6が配置されている。さらに、サンギヤ16に制動力を与えるブレーキBKが設けられている。このブレーキBKとしては、摩擦ブレーキ、または噛み合いブレーキを用いることが可能である。そのブレーキBKの動作を制御するアクチュエータ32としては、電磁式アクチュエータまたは油圧式アクチュエータのいずれを用いてもよい。
The second
一方、アウトプットシャフト21は終減速機22に接続されており、終減速機22にはアクスルシャフト30を介して車輪3が接続されている。終減速機22は、アウトプットシャフト21の回転数よりも、アクスルシャフト30の回転数を低下させるように、その減速比が決定されている。また、回転軸線に沿った方向で第2遊星歯車機構15と終減速機22との間には、第2モータ・ジェネレータMG2が配置されている。この第2モータ・ジェネレータMG2は、ケーシング5の内部またはケーシング5の外部のいずれに配置されていてもよい。この第2モータ・ジェネレータはMG2、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを兼備している。第2モータ・ジェネレータMG2は、ステータ23およびロータ24を有している。さらに、回転軸線に沿った方向で第2遊星歯車機構15と終減速機22との間には、第3モータ・ジェネレータMG3が配置されている。図2では、車両1の前後方向で、第2モータ・ジェネレータMG2の後方に第3モータ・ジェネレータMG3が配置されたレイアウトが示されている。また、第3モータ・ジェネレータMG3は、ケーシング5の内部またはケーシング5の外部のいずれに配置されていてもよい。この第3モータ・ジェネレータMG3は、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを兼備している。第3モータ・ジェネレータMG3は、ステータ25およびロータ26を有している。
On the other hand, the
さらに、第1モータ・ジェネレータMG1および第2モータ・ジェネレータMG2および第3モータ・ジェネレータMG3は、いずれもロータが回転運動をおこなうものであり、各モータ・ジェネレータは直流型または交流型のいずれでもよい。この具体例では、3相交流型のモータ・ジェネレータを用いる場合について説明する。また、すべてのモータ・ジェネレータは、インバータ27を介して蓄電装置28に接続されている。蓄電装置28としては、キャパシタまたはバッテリを用いることが可能である。このように、各モータ・ジェネレータと蓄電装置28との間で、電力の授受をおこなう電気回路が形成されている。なお、蓄電装置28に加えて燃料電池を設け、その燃料電池から各モータ・ジェネレータに電力を供給する回路を設けてもよい。燃料電池は、酸素と水素とを反応させて起電力を発生させる装置である。また、蓄電装置28から補機装置29に電力を供給することが可能に構成されている。補機装置29とは、車両1に搭載され、かつ、車両1の走行に用いられる動力を発生する装置以外の装置であり、補機装置29を駆動もしくは作動させるため、および補機装置29で機能を発揮させるために、電力が用いられる。補機装置29には、例えば、照明装置、ワイパ、空調装置、音響装置、パワーウィンドなどが含まれる。なお、各モータ・ジェネレータ同士の間に、蓄電装置28を経由することなく、電力の授受を可能とする電気回路を形成することも可能である。
Further, the first motor / generator MG1, the second motor / generator MG2, and the third motor / generator MG3 are all the ones in which the rotor rotates, and each motor / generator may be either a DC type or an AC type. . In this specific example, a case where a three-phase AC motor / generator is used will be described. All the motors / generators are connected to the
さらに、第2モータ・ジェネレータMG2と第3モータ・ジェネレータMG3とを比較すると、その発電特性が異なる。具体的には、予め定められた回転数(所定の高回転数)以上であり、かつ、予め定められたトルク(所定の低トルク)未満で発電する場合の発電効率は、第2モータ・ジェネレータMG2よりも第3モータ・ジェネレータMG3の方が高くなるように、その定格が決定されている。発電効率に差を持たせる場合に用いる所定の高回転数、および所定の低トルクについては後述する。また、第2モータ・ジェネレータMG2が車輪3に伝達する高トルクを発生する機能を有しているのに対して、第3モータ・ジェネレータMG3は、車輪3に伝達する高トルクを発生する機能はなく、発電専用、特に、補機装置29に供給する電力の発電専用のモータ・ジェネレータである。第2モータ・ジェネレータMG2よりも第3モータ・ジェネレータMG3の方を発電効率が高くなるようにする具体的な方法としては、以下の方法がある。第2モータ・ジェネレータMG2および第3のモータ・ジェネレータMG3が共に同じ種類、例えば、積層鉄心にコイルを巻き付ける構造であれば、積層する鉄心の枚数を、第2モータ・ジェネレータMG2よりも第3モータ・ジェネレータMG3の方を少なくして、鉄損を低下させる方法があげられる。
Furthermore, when the second motor / generator MG2 and the third motor / generator MG3 are compared, their power generation characteristics are different. Specifically, the power generation efficiency when generating electric power at a predetermined rotation speed (predetermined high rotation speed) or more and less than a predetermined torque (predetermined low torque) is the second motor generator The rating is determined so that the third motor / generator MG3 is higher than the MG2. The predetermined high rotational speed and the predetermined low torque used when making a difference in power generation efficiency will be described later. Further, the second motor / generator MG2 has a function of generating high torque to be transmitted to the
また、第2モータ・ジェネレータMG2と第3モータ・ジェネレータMG3とで、種類の異なるモータ・ジェネレータを用いることでも、発電効率を異ならせることも可能である。例えば、第2モータ・ジェネレータMG2として、積層鉄心にコイルを巻き付ける構造ものを用い、第3モータ・ジェネレータMG3としてコアレスのモータ・ジェネレータを用いることが可能である。コアレス型のモータ・ジェネレータは鉄心が無い分、発電効率が高くなる。いずれの方法により、第2モータ・ジェネレータMG2の発電効率よりも第3モータ・ジェネレータMG3の発電効率を高めた場合でも、第2モータ・ジェネレータMG2よりも第3モータ・ジェネレータMG3の方が小型でコンパクト化される。すなわち、回転軸線に沿った方向の長さ、および回転軸線を中心とする外径は、第3モータ・ジェネレータMG3の方が第2モータ・ジェネレータMG2よりも短く(小さく)なる。 Further, the power generation efficiency can be varied by using different types of motor generators for the second motor generator MG2 and the third motor generator MG3. For example, a structure in which a coil is wound around a laminated iron core can be used as the second motor / generator MG2, and a coreless motor / generator can be used as the third motor / generator MG3. A coreless motor / generator has higher power generation efficiency because it has no iron core. Even if the power generation efficiency of the third motor / generator MG3 is higher than the power generation efficiency of the second motor / generator MG2, the third motor / generator MG3 is smaller than the second motor / generator MG2. It is made compact. That is, the length in the direction along the rotation axis and the outer diameter centered on the rotation axis are shorter (smaller) in the third motor / generator MG3 than in the second motor / generator MG2.
さらに、第2モータ・ジェネレータMG2と第3モータ・ジェネレータMG3を、アウトプットシャフト21に対して選択的に動力伝達可能に接続するクラッチ31が設けられている。このクラッチ31としては、噛み合いクラッチ、摩擦クラッチのいずれを用いてもよい。さらに、噛み合いクラッチとしてドグクラッチを用いることが可能である。このドグクラッチは、動作部材を動作させて噛み合わせた後は、動作部材に対して動作力を与えずに済む構成を有する。なお、いずれのクラッチを用いる場合でも、クラッチ31を動作させるアクチュエータ34としては、油圧式アクチュエータまたは電気式アクチュエータまたは磁気式アクチュエータなどを用いることができる。さらに、この実施例では、回転軸線に沿った方向で第2モータ・ジェネレータMG2と第3モータ・ジェネレータMG3との間に、クラッチ31が配置されている。さらに、車両1の制御系統について説明すると、コントローラとしての電子制御装置33が設けられており、電子制御装置33には、エンジン回転数、各モータ・ジェネレータの回転数、車速、蓄電装置28の充電量、補機装置29における負荷、モータ・ジェネレータに対する発電要求、車両1における加速要求、車両1における制動要求、シフトポジションなどの信号が入力される。
Further, a clutch 31 is provided for connecting the second motor / generator MG2 and the third motor / generator MG3 to the
この電子制御装置33からは、クラッチ31およびブレーキBKを制御する信号、エンジン2を制御する信号、各モータ・ジェネレータを制御する信号が出力される。エンジン2を制御する信号には、エンジン2の停止・運転を制御する信号、エンジン回転数を制御する信号、エンジントルクを制御する信号が含まれる。モータ・ジェネレータを制御する信号には、モータ・ジェネレータを力行制御または回生制御させる信号、モータ・ジェネレータの回転数を制御する信号、モータ・ジェネレータのトルクを制御する信号が含まれる。クラッチ31を制御する信号には、アウトプットシャフト21を第2モータ・ジェネレータMG2または第3モータ・ジェネレータMG3のいずれに対して動力伝達可能に接続するかを制御する信号、ブレーキBKを制御する信号には、ブレーキBKからサンギヤ16に与える制動力を制御する信号が含まれる。
The
つぎに、図2に示された車両1の制御例を説明する。まず、車速およびアクセル開度に基づいて、車両1に対する要求駆動力が求められ、その要求駆動力に基づいて、エンジン2の目標出力および第2モータ・ジェネレータMG2の目標出力が求められる。エンジン2の目標出力に基づいてエンジン出力を制御する場合、エンジン2の運転状態が、最適燃費線に沿ったものとなるように、エンジン2の目標回転数およびエンジンの目標トルクを求める。ここで、最適燃費線に基づいて、エンジン2の目標回転数および目標トルクを求めるマップが、予め電子制御装置33に記憶されている。そして、エンジン2の実際の回転数を目標回転数に近づけるために、動力分配装置4の変速比が制御される。動力分配装置4の変速比とは、エンジン2とアウトプットシャフト21との間における回転速度比である。この動力分配装置4の変速比を制御する場合には、図3に示すモード切替マップを用いることが可能である。このモード切替マップは電子制御装置33に記憶されており、このモード切替マップによれば、固定変速モードが選択される運転領域と、無段変速モードが選択される運転領域とが、車速およびアクセル開度(または要求駆動力)をパラメータとして示されている。なお、無段変速モードが選択された場合は、基本的には、最適燃費線に基づいて、エンジン2の目標回転数および目標トルクを求める。これに対して、電力損失を抑制することを優先する場合は、固定変速モードが選択される。
Next, a control example of the
この図3のマップでは、加速要求としてアクセル開度を用いている。図3のマップにおいては、予め定められた車速V1以上の車速であり、かつ、アクセル開度が所定値θ1未満である場合に、固定変速モードが選択される。これに対して、予め定められた車速V1未満の車速である場合、または、予め定められた車速V1以上の車速であり、かつ、アクセル開度が所定値θ1以上である場合は、無段変速モードが選択される。固定変速モードが選択される運転領域と、無段変速モードが選択される運転領域とを決定した技術的な理由の一例を説明する。動力分配装置4の変速比を「1」未満に固定した場合でも、エンジン2から車輪3に至る動力伝達経路で発生する振動および騒音が、車両1の乗員が違和感を持たない程度に抑制できる領域を実験的に求め、車両の乗員が違和感を感じることがなく、かつ、エンジン2の目標トルクを確保できる運転領域で、固定変速モードが選択されるように、図3のマップを決定することが可能である。なお、動力伝達経路における振動および騒音の程度は、エンジン2のトルク変動特性、動力伝達経路の固有振動数などの条件により求めればよい。ここで、第2モータ・ジェネレータMG2および第3モータ・ジェネレータMG3の発電効率に差を持たせる場合に用いる「所定の高回転数」および「所定の低トルク」の求め方について説明する。所定の高回転数は、固定変速モードが選択される領域における車速、および終減速機の減速比に基づいて求めることが可能である。また、所定の低トルクは、固定変速モードが選択される車速および動力分配装置4の変速比、この固定変速モードで選択されるエンジントルクなどに基づいて求めることが可能である。
In the map of FIG. 3, the accelerator opening is used as the acceleration request. In the map of FIG. 3, the fixed speed change mode is selected when the vehicle speed is equal to or higher than a predetermined vehicle speed V1 and the accelerator opening is less than a predetermined value θ1. On the other hand, when the vehicle speed is lower than the predetermined vehicle speed V1, or when the vehicle speed is equal to or higher than the predetermined vehicle speed V1 and the accelerator opening is equal to or larger than the predetermined value θ1, the continuously variable transmission is performed. A mode is selected. An example of the technical reason for determining the operation region in which the fixed transmission mode is selected and the operation region in which the continuously variable transmission mode is selected will be described. A region where vibration and noise generated in the power transmission path from the
動力分配装置4の制御を、図4および図5の共線図に基づいて説明する。図4および図5の共線図は、動力分配装置4を構成する要素同士、およびその要素に連結された回転要素同士の位置関係および回転状態を示すものである。図4および図5において、「停止」は回転要素が停止することを示し、「正」は回転要素が正方向に回転することを示し、「逆」は回転要素が逆方向に回転することを示す。なお、正方向とは、エンジン2のクランクシャフト12の回転方向と同じ回転方向である。図4および図5において、第1遊星歯車機構6はシングルピニオン型の遊星歯車機構であるため、サンギヤ7とリングギヤ8との間にキャリヤ10が配置されている。
Control of the
これに対して、第2遊星歯車機構15は、ダブルピニオン型の遊星歯車機構であるため、サンギヤ16とキャリヤ20との間にリングギヤ17が配置されている。また、キャリヤ10とリングギヤ17とが一体回転するように連結されているため、図4および図5の共線図上で、キャリヤ10およびリングギヤ17が同じ位置に示されている。また、キャリヤ20とリングギヤ8とが一体回転するように連結されているため、図4および図5の共線図上で、キャリヤ20およびリングギヤ8が同じ位置に示されている。さらに、図4および図5の共線図上において、サンギヤ7とリングギヤ8との間にサンギヤ16が配置され、このサンギヤ16とリングギヤ8との間に、キャリヤ10が配置されている。この図4および図5に示すように、動力分配装置4は、相互に差動回転可能な4個の回転要素を有している。さらに、第2モータ・ジェネレータMG2は、クラッチ31を介してアウトプットシャフト21に接続されているが、図4および図5においては、便宜上、キャリヤ20と同じ位置に(MG2)として示してある。
On the other hand, since the second
まず、固定変速モードが選択された場合はブレーキBKが反力発生装置として機能する。すなわち、ブレーキBKの制動力が高められて、図4に示すようにサンギヤ16が固定(停止)される。また、動力分配装置4は、機構上、キャリヤ20およびリングギヤ8が一体回転するように連結され、かつ、リングギヤ17およびキャリヤ10が一体回転するように連結されている。このため、エンジントルクがインプットシャフト11を経由してキャリヤ10およびリングギヤ17に入力されると、ブレーキBKおよびサンギヤ16により反力が受け持たれ、キャリヤ20からトルクが出力される。このキャリヤ20のトルクは、アウトプットシャフト21および終減速機22およびアクスルシャフト30を経由して車輪3に伝達されて、駆動力が発生する。
First, when the fixed speed change mode is selected, the brake BK functions as a reaction force generator. That is, the braking force of the brake BK is increased and the
そして、エンジン回転数を制御することにより、動力分配装置4の入力回転数と出力回転数との間の変速比を、無段階(連続的)に変更可能である。また、固定変速モードが選択された場合はサンギヤ16が固定されるため、動力分配装置4の変速比は「1」未満に限定される。すなわち、動力分配装置4が増速機として機能するため、動力分配装置4への入力トルクよりも、動力分配装置4から出力されるトルクの方が低くなる。また、固定変速モードが選択されるとともに、エンジン回転数が正である場合は、エンジントルクにより第1モータ・ジェネレータMG1が逆回転される。この場合、第1モータ・ジェネレータMG1では回生制御(発電制御)をおこなうか、または回生制御をおこなうことなくロータ14を空転させることが可能である。さらに、エンジン2からアウトプットシャフト21に伝達された動力を第2モータ・ジェネレータMG2に伝達し、その第2モータ・ジェネレータMG2で回生制御(発電制御)をおこない、発生した電力を蓄電装置28に充電することも可能である。
Then, by controlling the engine speed, the gear ratio between the input speed and the output speed of the
これに対して、無段変速モードが選択された場合は、ブレーキBKからサンギヤ16に与えられる制動力が低下され、図5に示すようにサンギヤ16が回転可能となる。この無段変速モードが選択された場合において、エンジントルクがインプットシャフト11を経由してキャリヤ10に入力されると、第1モータ・ジェネレータMG1により反力が受け持たれ、リングギヤ8から出力されたトルクがアウトプットシャフト21に伝達される。つまり、第1モータ・ジェネレータMG1が反力発生装置として機能する。第1モータ・ジェネレータMG1が正回転してエンジントルクの反力を受け持つ場合、第1モータ・ジェネレータMG1が回生制御され、発生した電力が蓄電装置28に充電される。これに対して、第1モータ・ジェネレータMG1が逆回転する場合、蓄電装置28から第1モータ・ジェネレータMG1に電力が供給されて、その第1モータ・ジェネレータMG1が電動機として駆動されて、エンジントルクの反力を受け持つ。
On the other hand, when the continuously variable transmission mode is selected, the braking force applied from the brake BK to the
また、無段変速モードが選択された場合、第1モータ・ジェネレータMG1の回転数を制御することにより、動力分配装置4の入力回転数と出力回転数との間の変速比を、無段階(連続的)に変更可能である。さらに、無段変速モードが選択された場合、動力分配装置4の変速比として「1」未満、または「1」以上のいずれをも選択可能である。動力分配装置4の変速比が「1」を越える場合、動力分配装置4は減速機として機能し、動力分配装置4でトルクの増幅がおこなわれる。動力分配装置4の変速比が「1」未満である場合が、図5に破線で示されている。これに対して、動力分配装置4の変速比が「1」を越えている場合が、図5に一点鎖線で示されている。図5の共線図では、第1モータ・ジェネレータMG1が正回転である場合が示されているが、第1モータ・ジェネレータMG1が逆回転する場合、または停止する場合もある。さらに、図5に実線で示すように、動力分配装置4の変速比を「1」に制御することも可能である。
When the continuously variable transmission mode is selected, the speed ratio between the input rotational speed and the output rotational speed of the
さらに、固定変速モードまたは無段変速モードの何れが選択されている場合においても、第2モータ・ジェネレータMG2に電力を供給して電動機として駆動させ、その第2モータ・ジェネレータMG2のトルクを、クラッチ31を経由させてアウトプットシャフト21に伝達することが可能である。なお、蓄電装置28から第2モータ・ジェネレータMG2に電力を供給して電動機として駆動させ、その第2モータ・ジェネレータMG2のトルクをアウトプットシャフト21に伝達する場合、エンジン2に燃料が供給されていてもよいし、エンジン2への燃料の供給が停止されていてもよい。この「エンジン2への燃料の供給が停止されている」には、エンジン2が空転する場合と、エンジン2が停止している場合とが含まれる。さらに、固定変速モードまたは無段変速モードの何れが選択されている場合においても、エンジン2からアウトプットシャフト21に伝達される動力の一部を、第2モータ・ジェネレータMG2に伝達して発電をおこない、発生した電力を蓄電装置28に充電するか、または発生した電力を第1モータ・ジェネレータMG1に供給することが可能である。
Further, even when the fixed speed change mode or the continuously variable speed change mode is selected, electric power is supplied to the second motor / generator MG2 to drive it as an electric motor, and the torque of the second motor / generator MG2 is applied to the clutch. It is possible to transmit to the
つぎに、動力分配装置4を制御するモードを選択する条件について説明する。動力分配装置4を制御するモードは、エンジン2の燃費、およびエンジン2から車輪3に至る動力伝達経路における動力の伝達効率などに基づいて決定される。まず、エンジン2の燃費について説明する。車両1では、車速およびアクセル開度に基づいて、車両1に対する要求駆動力が求められ、その要求駆動力に基づいて、エンジン2の目標出力および第2モータ・ジェネレータMG2の目標出力が求められる。エンジン2の目標出力に基づいてエンジン出力を制御する場合、基本的には、エンジン2の運転状態が、最適燃費線に沿ったものとなるように、エンジン2の目標回転数およびエンジンの目標トルクを求めることが可能である。図4および図5の共線図に基づいて説明したように、無段変速モードが選択された場合は、固定変速モードが選択された場合に比べて、動力分配装置4の変速比の制御範囲が広い。したがって、エンジン2の燃費を優先する場合は無段変速モードが選択される。
Next, conditions for selecting a mode for controlling the
これに対して、図4の共線図で説明したように、固定変速モードが選択された場合は、エンジントルクの反力をブレーキBKにより受け持つため、第1モータ・ジェネレータMG1および第2モータ・ジェネレータMG2と、電気回路との間で流通する電力量が少なくなり、電気損失量の増加を抑制できる。したがって、エンジン2の燃費よりも電気損失量の増加を優先する場合は、固定変速モードを選択することができる。なお、固定変速モードまたは無段変速モードの何れが選択された場合も、動力分配装置4の変速比の制御と並行して、エンジン2の実際のトルクを目標トルクに近づけるために、電子スロットルバルブの開度の制御、点火時期の制御などがおこなわれる。
On the other hand, as described with reference to the collinear diagram of FIG. 4, when the fixed speed change mode is selected, the reaction force of the engine torque is handled by the brake BK. Therefore, the first motor / generator MG1 and the second motor / The amount of electric power flowing between the generator MG2 and the electric circuit is reduced, and an increase in the amount of electric loss can be suppressed. Therefore, when priority is given to the increase in the amount of electric loss over the fuel consumption of the
さらに、蓄電装置28の充電量が不足している場合、または、第1モータ・ジェネレータMG1に供給する電力を供給する場合、または補機装置29に電力を供給する場合などにおいて、発電要求が発生した場合は、第2モータ・ジェネレータMG2または第3モータ・ジェネレータMG3により発電をおこなうことが可能である。このような発電要求が発生して、第2モータ・ジェネレータMG2または第3モータ・ジェネレータMG3で発電をおこなう場合の具体的な制御例を、図1のフローチャートにづいて説明する。なお、図1のフローチャートは、エンジントルクがアウトプットシャフト21を経由して車輪3に伝達されて駆動力が発生する場合、または、車両1が惰力走行し、かつ、その運動エネルギが車輪3からアウトプットシャフト21に伝達される場合、のいずれにおいても、実行可能である。まず、動力分配装置4の変速比を制御するモードとして、固定変速モードが選択されているか否かが判断される(ステップS1)。
Furthermore, when the amount of charge of the
このステップS1で肯定的に判断された場合は、固定変速モードから無段変速モードに切り替える要求があるか否かが判断される(ステップS2)。このステップS2の判断は、図3のマップを用いておこなわれる。このステップS2で否定的に判断された場合はリターンされる。これに対して、ステップS2で肯定的に判断された場合は、「第3モータ・ジェネレータMG3をアウトプットシャフト21に接続する状態から、第2モータ・ジェネレータMG2をアウトプットシャフト21に接続する状態に、クラッチ31の動作状態を切り替えるフラグ」がオンされているか否かが判断される(ステップS3)。このステップS3の処理が、図1では「MG3→MG2クラッチ切替中を示すフラグON?」と示されている。このステップS3で否定的に判断された場合は、「第3モータ・ジェネレータMG3をアウトプットシャフト21に動力伝達可能に接続するように、クラッチ31の動作状態を切り替え中であることを示すフラグ」をオンし、「第2モータ・ジェネレータMG2をアウトプットシャフト21に動力伝達可能に接続するように、クラッチ31の動作状態を切り替え中であることを示すフラグ」をオフする制御をおこなう(ステップS4)。また、ステップS4では、固定変速モードが選択されていた時点における第3モータ・ジェネレータMG3の回転数を、第2モータ・ジェネレータMG2の目標回転数(Nmg2tag)として設定する処理が実行される。このステップS4の処理が、図1では、「MG3→MG2クラッチ切替中を示すフラグON」、「MG2→MG3クラッチ切替中を示すフラグOFF」、「Nmg2tag←MG3回転数」と示されている。
If the determination in step S1 is affirmative, it is determined whether or not there is a request to switch from the fixed transmission mode to the continuously variable transmission mode (step S2). The determination in step S2 is made using the map of FIG. If a negative determination is made in step S2, the process returns. On the other hand, if the determination in step S2 is affirmative, “from the state in which the third motor / generator MG3 is connected to the
このステップS4についで、第2モータ・ジェネレータMG2の実際の回転数を、目標回転数(Nmg2tag)に合わせる(一致させる)制御をおこなう(ステップS5)。このステップS5の処理では、第2モータ・ジェネレータMG2を電動機として駆動させて、実際の回転数を制御する。なお、ステップS3で肯定的に判断された場合も、ステップS5に進む。このステップS5についで、第2モータ・ジェネレータMG2の実際の回転数が、目標回転数(Nmg2tag)と一致したか否かが判断される(ステップS6)。このステップS6で否定的に判断された場合は、リターンされる。これに対して、ステップS6で肯定的に判断された場合は、第2モータ・ジェネレータMG2をアウトプットシャフト21に接続し、かつ、第3モータ・ジェネレータMG3をアウトプットシャフト21から遮断するように、クラッチ31を制御する(ステップS7)。このステップS7の処理が、図1では、「クラッチ切替処理(MG3→MG2)」と示されている。このステップS7についで、「第2モータ・ジェネレータMG2をアウトプットシャフト21に動力伝達可能に接続するように、クラッチ31の制御を切り替え中であることを示すフラグ」をオフし(ステップS8)、リターンする。このステップS8の処理が、図1では「MG3→MG2クラッチ切替中を示すフラグOFF」と示されている。
Following step S4, control is performed to match (match) the actual rotational speed of the second motor / generator MG2 with the target rotational speed (Nmg2tag) (step S5). In step S5, the second motor / generator MG2 is driven as an electric motor to control the actual rotational speed. Note that if the determination in step S3 is affirmative, the process proceeds to step S5. Following this step S5, it is determined whether or not the actual rotational speed of the second motor / generator MG2 matches the target rotational speed (Nmg2tag) (step S6). If a negative determination is made in step S6, the process returns. On the other hand, if the determination in step S6 is affirmative, the clutch is arranged such that the second motor / generator MG2 is connected to the
一方、ステップS1の判断時点で無段変速モードが選択されており、ステップS1で否定的に判断された場合は、無段変速モードから固定変速モードに切り替える要求があるか否かが判断される(ステップS9)。ステップS9で否定的に判断された場合はリターンされる。これに対して、ステップ9で肯定的に判断された場合は、「第2モータ・ジェネレータMG2をアウトプットシャフト21に接続する状態から、第3モータ・ジェネレータMG3をアウトプットシャフト21に接続する状態に、クラッチ31の動作状態を切り替えるフラグ」がオンされているか否かが判断される(ステップS10)。このステップS10の処理が、図1では「MG2→MG3クラッチ切替中を示すフラグON」と示されている。このステップS10で否定的に判断された場合は、「第2モータ・ジェネレータMG2をアウトプットシャフト21に動力伝達可能に接続するように、クラッチ31の制御を切り替え中であることを示すフラグ」をオンし、「第3モータ・ジェネレータMG3をアウトプットシャフト21に動力伝達可能に接続するように、クラッチ31の動作状態を切り替え中であることを示すフラグ」をオフする制御をおこなう(ステップS11)。また、ステップS11では、無段変速モードが選択されていた時点における第2モータ・ジェネレータMG2の回転数を、第3モータ・ジェネレータMG3の目標回転数(Nmg3tag)として設定する処理が実行される。これらのステップS11の処理が、図1では、「MG2→MG3クラッチ切替中を示すフラグON」、「MG3→MG2クラッチ切替中を示すフラグOFF」、「Nmg3tag←MG2回転数」と示されている。
On the other hand, if the continuously variable transmission mode is selected at the time of determination in step S1, and a negative determination is made in step S1, it is determined whether or not there is a request to switch from the continuously variable transmission mode to the fixed transmission mode. (Step S9). If a negative determination is made in step S9, the process returns. On the other hand, if the determination in
このステップS11についで、第3モータ・ジェネレータMG3の実際の回転数を、目標回転数(Nmg3tag)に合わせる(一致させる)制御をおこなう(ステップS12)。このステップS12の処理では、第3モータ・ジェネレータMG3を電動機として駆動させて、実際の回転数を制御する。なお、ステップS10で肯定的に判断された場合も、ステップS12に進む。このステップS12についで、第3モータ・ジェネレータMG3の実際の回転数が、目標回転数(Nmg3tag)と一致したか否かが判断される(ステップS13)。このステップS13で否定的に判断された場合は、リターンされる。これに対して、ステップS13で肯定的に判断された場合は、第3モータ・ジェネレータMG3をアウトプットシャフト21に接続し、かつ、第2モータ・ジェネレータMG2をアウトプットシャフト21から遮断するように、クラッチ31を制御する(ステップS14)。このステップS14の処理が、図1では、「クラッチ切替処理(MG2→MG3)」と示されている。このステップS14についで、「第3モータ・ジェネレータMG3をアウトプットシャフト21に動力伝達可能に接続するように、クラッチ31を切り替え中であることを示すフラグ」をオフし(ステップS15)、リターンする。このステップS15の処理が、図1では「MG2→MG3クラッチ切替中を示すフラグOFF」と示されている。
Following this step S11, control is performed to match (match) the actual rotational speed of the third motor / generator MG3 with the target rotational speed (Nmg3tag) (step S12). In step S12, the third motor / generator MG3 is driven as an electric motor to control the actual rotational speed. Note that if the determination in step S10 is affirmative, the process proceeds to step S12. Following this step S12, it is determined whether or not the actual rotational speed of the third motor / generator MG3 matches the target rotational speed (Nmg3tag) (step S13). If a negative determination is made in step S13, the process returns. On the other hand, if the determination in step S13 is affirmative, the clutch is arranged such that the third motor / generator MG3 is connected to the
以上のように、図1の制御例では、固定変速モードが選択された場合は、第3モータ・ジェネレータMG3により発電がおこなわれる。固定変速モードが選択される状況では、第1モータ・ジェネレータMG1で反力を受け持つことがないため、無段変速モードが選択されて第1モータ・ジェネレータMG1を力行制御して反力を受け持つ場合に比べて、消費電力が少ない。また、固定変速モードが選択された場合は、動力分配装置4の変速比は「1」未満に限定されるため、無段変速モードが選択された場合に比べて、動力分配装置4から出力されるトルクも低トルクである。そして、この実施例では、所定の高回転数以上であり、かつ、所定の低トルク未満で発電がおこなわれる場合は、第2モータ・ジェネレータMG2よりも第3モータ・ジェネレータMG3の方が発電効率が高いという特性を有している。言い換えれば、第3モータ・ジェネレータMG3の方が第2モータ・ジェネレータMG2に比べて、小電力仕様に設計されている。したがって、固定変速モードが選択されている状況で発電をおこなう場合に、その発電効率を高めることができる。
As described above, in the control example of FIG. 1, when the fixed speed change mode is selected, power is generated by the third motor / generator MG3. In the situation where the fixed speed change mode is selected, the first motor / generator MG1 does not handle the reaction force. Therefore, when the continuously variable speed change mode is selected and the first motor / generator MG1 is controlled by the power running, the reaction force is received. Less power consumption than In addition, when the fixed speed change mode is selected, the speed ratio of the
また、第2モータ・ジェネレータMG2および第3モータ・ジェネレータMG3を、アウトプットシャフト21に対して選択的に接続する場合、接続されるモータ・ジェネレータの回転数をアウトプットシャフト21の回転数と一致させてから、発電をおこなうモータ・ジェネレータとアウトプットシャフト21とをクラッチ31により接続するため、クラッチ21の係合によるショックの発生を抑制できる。さらに、固定変速モードが選択された場合は、アウトプットシャフト21と第2モータ・ジェネレータMG2との間の動力伝達経路が遮断されるように、クラッチ31が制御される。このため、アウトプットシャフト21の動力の一部が第2モータ・ジェネレータMG2の空転に消費されることを防止でき、第3モータ・ジェネレータMG3の発電効率が一層向上する。さらにまた、クラッチ31としてドグクラッチを用いた場合、噛み合いの完了状態では動作部材に動作力を与えずに済むため、動力損失を低減できる。
When the second motor / generator MG2 and the third motor / generator MG3 are selectively connected to the
この具体例で説明した構成と、この発明の構成との対応関係を説明すると、エンジン2が、この発明の駆動力源に相当し、インプットシャフト11およびキャリヤ10が、この発明の入力要素に相当し、リングギヤ8およびキャリヤ20が、この発明の出力要素に相当し、サンギヤ7,16が、この発明の反力要素に相当し、アウトプットシャフト21が、この発明の駆動軸に相当し、第2モータ・ジェネレータMG2および第3モータ・ジェネレータMG3が、この発明の発電機に相当し、第2モータ・ジェネレータMG2が、この発明の第1発電機に相当し、第3モータ・ジェネレータMG3が、この発明の第2発電機に相当する。また、上記の動力分配装置4においては、リングギヤ8とアウトプットシャフト21とが動力伝達可能に、具体的には一体回転するように連結されており、キャリヤ10とエンジン2とが動力伝達可能に連結されている。したがって、動力分配装置4の変速比が、この発明における「駆動力源と駆動軸との間の回転速度比」と等価の値となる。
The correspondence between the configuration described in this specific example and the configuration of the present invention will be described. The
また、図1に示された機能的手段と、この発明の構成との対応関係を説明すると、ステップS2,S3,S4,S5,S6,S7,S8が、この発明における第1クラッチ制御手段に相当し、ステップS9,S10,S11,S12,S13,S14,S15が、この発明における第2クラッチ制御手段に相当し、ステップS4,S5,S6,S7、およびステップS11,S12,S13,S14が、この発明における回転数制御手段に相当する。 The correspondence between the functional means shown in FIG. 1 and the configuration of the present invention will be described. Steps S2, S3, S4, S5, S6, S7, and S8 are the first clutch control means in the present invention. Steps S9, S10, S11, S12, S13, S14, and S15 correspond to the second clutch control means in the present invention, and steps S4, S5, S6, and S7, and steps S11, S12, S13, and S14 are included. This corresponds to the rotational speed control means in the present invention.
また、この実施例において、車両1の前後方向で、第2モータ・ジェネレータMG2の配置位置と、第3モータ・ジェネレータMG3の配置位置を逆にするレイアウトを採用することも可能である。さらに、エンジンの動力が前輪に伝達される構成の車両、例えば、前輪駆動車であれば、回転要素の回転軸線は車両の幅方向に配置される。さらに、動力分配装置として、1組の遊星機構を備えたものを用いることも可能である。例えば、サンギヤおよびリングギヤと、ピニオンギヤを保持するキャリヤとを有するシングルピニオン型の遊星歯車機構を用いることが可能である。そして、この構成では、キャリヤが入力部材となり、サンギヤが反力部材となり、リングギヤが出力部材となる。さらに、サンギヤに接続する反力発生装置として、モータ・ジェネレータおよびブレーキを用いることができる。このブレーキは、摩擦ブレーキまたは噛み合いブレーキのいずれでもよい。このように動力分配装置を構成した場合、固定変速モードでは、ブレーキによりサンギヤを停止させるか、またはモータ・ジェネレータによりサンギヤを停止させる制御がおこなわれる。すなわち、エンジン回転数を制御することにより、動力分配装置の変速比を「1」未満の範囲で無段階に制御可能である。これに対して、無段変速モードでは、ブレーキが解放され、かつ、モータ・ジェネレータの回転数を制御することにより、動力分配装置の変速比を「1」未満の範囲、または「1」以上の範囲で無段階に制御可能である。なお、動力分配装置として1組の遊星機構を用いる場合、遊星歯車機構に代えて遊星ローラ機構を用いることも可能である。
In this embodiment, it is also possible to adopt a layout in which the arrangement position of the second motor / generator MG2 and the arrangement position of the third motor / generator MG3 are reversed in the front-rear direction of the
1…車両、 2…エンジン、 7,16…サンギヤ、 8…リングギヤ、 10…キャリヤ、 11…インプットシャフト、 20…キャリヤ、 21…アウトプットシャフト、 BK…ブレーキ、 MG1…第1モータ・ジェネレータ、 MG2…第2モータ・ジェネレータ、 MG3…第3モータ・ジェネレータ。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記駆動力源と前記駆動軸との間の回転速度比を無段階に変化させる無段変速モードと、前記複数の回転要素のうち、前記駆動力源および前記発電機および前記駆動軸のいずれにも接続されていない回転要素の回転を阻止することにより、前記回転速度比を固定する固定変速モードとを、切り替え可能に構成されているハイブリッド車の制御装置において、
前記発電機として、第1発電機および第2発電機が設けられており、予め定められた回転数以上であり、かつ、予め定められたトルク以下で発電する場合の発電効率は、第1発電機よりも第2発電機の方が高く構成されており、
前記回転速度比を制御するモードとして固定変速モードが選択されており、かつ、発電要求がある場合は、前記第2発電機で発電をおこなう発電制御手段を備えていることを特徴とするハイブリッド車の制御装置。 A driving force source that generates power to be transmitted to the wheels; a driving shaft that is connected to the wheels so as to be able to transmit power; a generator that converts kinetic energy into electrical energy; and a plurality of rotational elements that are capable of differential rotation. And a power distribution device in which three of the plurality of rotating elements are separately connected to the driving force source, the generator, and the driving shaft so as to be capable of transmitting power, and
A continuously variable transmission mode in which a rotational speed ratio between the driving force source and the driving shaft is continuously changed; and any one of the driving force source, the generator, and the driving shaft among the plurality of rotating elements; In a hybrid vehicle control device configured to be able to switch between a fixed speed change mode for fixing the rotational speed ratio by preventing rotation of a rotating element that is not connected,
As the generator, a first generator and a second generator are provided, and the power generation efficiency in the case of generating power at a predetermined rotation speed or higher and below a predetermined torque is the first power generation. The second generator is configured higher than the machine,
A hybrid vehicle characterized in that a fixed speed change mode is selected as a mode for controlling the rotational speed ratio, and power generation control means for generating power with the second generator when there is a power generation request. Control device.
前記第1発電機で発電をおこなう場合は、この第1発電機を前記駆動軸に動力伝達可能に接続し、かつ、前記第2発電機と前記駆動軸との間の動力伝達経路を遮断するように前記クラッチを制御する第1クラッチ制御手段と、
前記第2発電機で発電をおこなう場合は、この第2発電機を前記駆動軸に動力伝達可能に接続し、かつ、前記第1発電機と前記駆動軸との間の動力伝達経路を遮断するように前記クラッチを制御する第2クラッチ制御手段と、
前記第1発電機と第2発電機との間で、発電をおこなう発電機を切り替える場合は、切り替え後に発電をおこなう発電機の回転数と、前記駆動軸の回転数とを一致させた後に、発電する発電機と前記駆動軸とを動力伝達可能に接続するように前記クラッチを制御する回転数制御手段と
を備えていることを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド車の制御装置。 A clutch is provided to connect either the first generator or the second generator to the drive shaft so that power can be transmitted;
When power is generated by the first generator, the first generator is connected to the drive shaft so that power can be transmitted, and the power transmission path between the second generator and the drive shaft is interrupted. First clutch control means for controlling the clutch,
When power is generated by the second generator, the second generator is connected to the drive shaft so that power can be transmitted, and the power transmission path between the first generator and the drive shaft is interrupted. Second clutch control means for controlling the clutch,
When switching the generator that generates power between the first generator and the second generator, after matching the rotational speed of the generator that generates power after switching with the rotational speed of the drive shaft, 2. The hybrid vehicle control device according to claim 1, further comprising a rotation speed control means for controlling the clutch so as to connect a generator for generating power and the drive shaft so that power can be transmitted.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007307958A JP2009132189A (en) | 2007-11-28 | 2007-11-28 | Controller for hybrid vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007307958A JP2009132189A (en) | 2007-11-28 | 2007-11-28 | Controller for hybrid vehicle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2009132189A true JP2009132189A (en) | 2009-06-18 |
Family
ID=40864545
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2007307958A Pending JP2009132189A (en) | 2007-11-28 | 2007-11-28 | Controller for hybrid vehicle |
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Country | Link |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013217434A (en) * | 2012-04-09 | 2013-10-24 | Naoyoshi Shibata | Continuously variable transmission |
-
2007
- 2007-11-28 JP JP2007307958A patent/JP2009132189A/en active Pending
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JP2013217434A (en) * | 2012-04-09 | 2013-10-24 | Naoyoshi Shibata | Continuously variable transmission |
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