JP2009137369A - Vehicle, driving device, and control method for vehicle - Google Patents

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combustion engine
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Kiyoshiro Kamioka
清城 上岡
Tsuyoshi Aoki
剛志 青木
Kazuomi Okasaka
和臣 岡坂
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress charging of an electrical storage device due to excessive power while more properly coping with a charging request of the electrical storage device. <P>SOLUTION: When the excessive power is output from an engine (S120), torque from a first motor is controlled so as to generate power corresponding to a battery charging request power Pb* (S270), while throttle opening control is performed so as to operate the engine by a rotational frequency Neset (S260). Thereby, as compared with the case where normal control is performed by controlling the number of revolutions of the engine by the first motor when efficiently operating the engine under load (S140, S150), the charging of the battery due to the excessive power is suppressed while more properly coping with a charging request of the battery. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、車両および駆動装置並びに車両の制御方法に関する。   The present invention relates to a vehicle, a drive device, and a vehicle control method.

従来、この種の車両としては、エンジンと、エンジンの出力軸にキャリアが接続されると共に車軸側の駆動軸にリングギヤが接続されたプラネタリギヤと、プラネタリギヤのサンギヤに動力を入出力するモータMG1と、駆動軸に動力を入出力するモータMG2と、モータMG1およびモータMG2と電力のやりとりを行なうバッテリと、を備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この車両では、空気密度が高い状態としてエンジンの吸気温度が低いときや大気圧が高いときには、車両が要求する要求パワーを小さく補正した目標パワーがエンジンから出力されると共に要求トルクにより走行するようエンジンと二つのモータとを制御することにより、予期しない電力によるバッテリの充電を抑制している。
特開2007−216841号公報
Conventionally, this type of vehicle includes an engine, a planetary gear in which a carrier is connected to the output shaft of the engine and a ring gear is connected to the drive shaft on the axle side, a motor MG1 that inputs and outputs power to the sun gear of the planetary gear, There has been proposed a motor MG2 that inputs / outputs power to / from the drive shaft and a motor MG1 and a battery that exchanges power with the motor MG2 (see, for example, Patent Document 1). In this vehicle, when the air intake temperature of the engine is low or the atmospheric pressure is high in a state where the air density is high, the target power obtained by correcting the required power required by the vehicle is output from the engine and the engine is driven so as to run with the required torque. And the two motors are controlled to prevent the battery from being charged with unexpected power.
JP 2007-216841 A

上述の車両では、バッテリの充電要求によりエンジンを運転する際に、予期しない電力によりバッテリを充電する場合が生じる。例えば、外気温が低くバッテリの充電が大きく制限された状態で充電要求に基づく十分に小さい目標パワーでエンジンを運転するときなどに、目標パワーを効率よく出力する目標運転ポイントでエンジンが運転されるようモータMG1によりエンジンを回転数制御する通常の制御を行なうと、エンジンからの過剰なパワーを受けて予期しないモータMG1の発電電力によってバッテリが充電される場合がある。   In the above-described vehicle, when the engine is operated due to a battery charging request, the battery may be charged with unexpected power. For example, when the engine is operated with a sufficiently small target power based on a charging request in a state where the outside air temperature is low and the charging of the battery is largely restricted, the engine is operated at a target operating point that efficiently outputs the target power. When the normal control for controlling the engine speed by the motor MG1 is performed, the battery may be charged by the unexpected power generated by the motor MG1 due to excessive power from the engine.

本発明の車両および駆動装置並びに車両の制御方法は、蓄電装置の充電要求により適正に対応すると共に蓄電装置の過大な電力による充電を抑制することを主目的とする。   A vehicle, a drive device, and a vehicle control method according to the present invention are mainly intended to appropriately respond to a charge request for a power storage device and suppress charging of the power storage device with excessive electric power.

本発明の車両および駆動装置並びに車両の制御方法は、少なくとも上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。   The vehicle, the drive device, and the vehicle control method of the present invention employ the following means in order to achieve at least the above-described main object.

本発明の車両は、
内燃機関と、
車軸に連結された駆動軸に接続されると共に該駆動軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力の入出力を伴って前記駆動軸と前記出力軸とに動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、
前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、
前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段を充放電する際の最大許容電力としての入出力制限を設定する入出力制限設定手段と、
前記蓄電手段を充電するための充電要求に対して所定の制約に基づいて前記内燃機関を運転すると前記蓄電手段を充電する電力が前記設定された入力制限を超える程度に前記内燃機関から過剰な動力が出力される出力過剰状態になるときには、前記内燃機関を所定の回転数で運転するスロットル開度制御を伴って前記充電要求に相当する電力が前記電力動力入出力手段から出力されると共に走行に要求される要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する出力過剰時制御を実行する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
The vehicle of the present invention
An internal combustion engine;
Connected to the drive shaft connected to the axle and connected to the output shaft of the internal combustion engine so as to be rotatable independently of the drive shaft, and to the drive shaft and the output shaft with input and output of electric power and power Power power input / output means capable of power input / output;
An electric motor capable of inputting and outputting power to the drive shaft;
A power storage means capable of exchanging power with the electric power drive input / output means and the electric motor;
An input / output limit setting means for setting an input / output limit as a maximum allowable power when charging / discharging the power storage means based on the state of the power storage means;
When the internal combustion engine is operated on the basis of a predetermined restriction with respect to a charging request for charging the power storage means, excessive power is supplied from the internal combustion engine to such an extent that the power for charging the power storage means exceeds the set input limit. Is output, the electric power corresponding to the charging request is output from the electric power drive input / output means together with the throttle opening control for operating the internal combustion engine at a predetermined rotational speed, and the vehicle travels. Control means for executing output excess control for controlling the internal combustion engine, the electric power drive input / output means, and the electric motor so as to travel with the required driving force required;
It is a summary to provide.

この本発明の車両では、蓄電手段を充電するための充電要求に対して所定の制約に基づいて内燃機関を運転すると蓄電手段を充電する電力が蓄電手段の状態に基づく蓄電手段を充電する際の最大許容電力としての入力制限を超える程度に内燃機関から過剰な動力が出力される出力過剰状態になるときには、内燃機関を所定の回転数で運転するスロットル開度制御を伴って充電要求に相当する電力が電力動力入出力手段から出力されると共に走行に要求される要求駆動力により走行するよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御する出力過剰時制御を実行する。これにより、所定の制約に基づいて内燃機関を運転するものに比して、蓄電手段の充電要求により適正に対応すると共に蓄電手段の過大な電力による充電を抑制することができる。ここで、「所定の制約」としては、内燃機関を効率よく運転する制約などが含まれる。   In the vehicle of the present invention, when the internal combustion engine is operated based on a predetermined restriction with respect to a charging request for charging the power storage means, the power for charging the power storage means is charged when the power storage means is charged based on the state of the power storage means. When the engine is in an output excessive state where excessive power is output from the internal combustion engine to the extent that it exceeds the input limit as the maximum allowable power, it corresponds to a charging request with throttle opening control for operating the internal combustion engine at a predetermined rotational speed. Excess output control is performed for controlling the internal combustion engine, the power drive input / output means, and the motor so that the power is output from the power drive input / output means and travels with the required driving force required for travel. As a result, it is possible to appropriately respond to the charging request of the power storage means and to suppress the charging of the power storage means due to excessive electric power as compared with the case where the internal combustion engine is operated based on the predetermined constraint. Here, the “predetermined constraint” includes a constraint for operating the internal combustion engine efficiently.

こうした本発明の車両において、前記制御手段は、前記スロットル開度制御として前記内燃機関が前記所定の回転数で運転されるよう前記内燃機関のスロットル開度をフィードバック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、より確実に内燃機関を所定の回転数で運転することができる。   In such a vehicle of the present invention, the control means is means for feedback-controlling the throttle opening of the internal combustion engine so that the internal combustion engine is operated at the predetermined rotational speed as the throttle opening control. You can also. In this way, the internal combustion engine can be more reliably operated at a predetermined rotational speed.

また、本発明の車両において、前記制御手段は、前記充電要求に対しての前記所定の制約に基づく前記内燃機関の負荷運転と前記蓄電手段を充電する電力が前記設定された入力制限を超えないようにするための前記内燃機関の自立運転とが交互に所定回数以上に亘って行なわれるときを前記出力過剰状態になるときとして制御する手段であるものとすることもできるし、前記制御手段は、外気温が所定温度未満または前記設定された入力制限が所定範囲内のときを前記出力過剰状態になるときとして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、出力過剰状態になるときをより確実に判定することができる。   Further, in the vehicle of the present invention, the control means does not exceed the set input limit for the load operation of the internal combustion engine based on the predetermined restriction with respect to the charge request and the power for charging the power storage means. The self-sustained operation of the internal combustion engine for performing the operation may be a means for controlling the time when the output excessive state is reached when the predetermined number of times or more are alternately performed. In addition, it is possible to control the time when the outside air temperature is less than a predetermined temperature or when the set input restriction is within a predetermined range as the time when the output excessive state is reached. In this way, it is possible to more reliably determine when the output is excessive.

さらに、本発明の車両において、前記制御手段は、前記設定された出力制限の範囲内で前記要求駆動力により走行可能な状態で前記出力過剰状態になるときに前記出力過剰時制御を実行する手段であるものとすることもできる。こうすれば、蓄電手段の出力制限の範囲内で要求駆動力により走行することができる。   Furthermore, in the vehicle of the present invention, the control means executes the output excess control when the output excess state occurs in a state where the vehicle can run with the requested driving force within the set output restriction range. It can also be assumed. If it carries out like this, it can drive | work with a request | requirement driving force within the range of the output restriction | limiting of an electrical storage means.

あるいは、本発明の車両において、前記電力動力入出力手段は、動力を入出力する発電機と、前記駆動軸と前記出力軸と前記発電機の回転軸との3軸に接続され該3軸のうちのいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、を備える手段であるものとすることもできる。   Alternatively, in the vehicle according to the present invention, the power power input / output means is connected to three shafts of a generator for inputting / outputting power, the drive shaft, the output shaft, and the rotating shaft of the generator. It can also be a means provided with three-axis type power input / output means for inputting / outputting power to / from the remaining shafts based on power input / output to / from any two axes.

本発明の駆動装置は、
内燃機関および蓄電手段と共に車両に搭載される駆動装置であって、
前記蓄電手段と電力のやり取りが可能で、車軸に連結された駆動軸に接続されると共に該駆動軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力の入出力を伴って前記駆動軸と前記出力軸とに動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、
前記蓄電手段と電力のやり取りが可能で、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段を充放電する際の最大許容電力としての入出力制限を設定する入出力制限設定手段と、
前記蓄電手段を充電するための充電要求に対して所定の制約に基づいて前記内燃機関を運転すると前記蓄電手段を充電する電力が前記設定された入力制限を超える程度に前記内燃機関から過剰な動力が出力される出力過剰状態になるときには、前記内燃機関を所定の回転数で運転するスロットル開度制御を伴って前記充電要求に相当する電力が前記電力動力入出力手段から出力されると共に走行に要求される要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する出力過剰時制御を実行する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
The drive device of the present invention is
A drive device mounted on a vehicle together with an internal combustion engine and power storage means,
Power can be exchanged with the power storage means, connected to a drive shaft connected to an axle, and connected to the output shaft of the internal combustion engine so as to be able to rotate independently of the drive shaft. A power power input / output means capable of inputting / outputting power to / from the drive shaft and the output shaft,
An electric motor capable of exchanging electric power with the power storage means and capable of inputting and outputting power to the drive shaft;
An input / output limit setting means for setting an input / output limit as a maximum allowable power when charging / discharging the power storage means based on the state of the power storage means;
When the internal combustion engine is operated on the basis of a predetermined restriction with respect to a charging request for charging the power storage means, excessive power is supplied from the internal combustion engine to such an extent that the power for charging the power storage means exceeds the set input limit. Is output, the electric power corresponding to the charging request is output from the electric power drive input / output means together with the throttle opening control for operating the internal combustion engine at a predetermined rotational speed, and the vehicle travels. Control means for executing output excess control for controlling the internal combustion engine, the electric power drive input / output means, and the electric motor so as to travel with the required driving force required;
It is a summary to provide.

この本発明の駆動装置では、蓄電手段を充電するための充電要求に対して所定の制約に基づいて内燃機関を運転すると蓄電手段を充電する電力が蓄電手段の状態に基づく蓄電手段を充電する際の最大許容電力としての入力制限を超える程度に内燃機関から過剰な動力が出力される出力過剰状態になるときには、内燃機関を所定の回転数で運転するスロットル開度制御を伴って充電要求に相当する電力が電力動力入出力手段から出力されると共に走行に要求される要求駆動力により走行するよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御する出力過剰時制御を実行する。これにより、所定の制約に基づいて内燃機関を運転するものに比して、蓄電手段の充電要求により適正に対応すると共に蓄電手段の過大な電力による充電を抑制することができる。ここで、「所定の制約」としては、内燃機関を効率よく運転する制約などが含まれる。   In the drive device according to the present invention, when the internal combustion engine is operated based on a predetermined restriction with respect to a charging request for charging the power storage means, the power for charging the power storage means is charged to the power storage means based on the state of the power storage means. When the engine is in an output excessive state where excessive power is output from the internal combustion engine to the extent that it exceeds the input limit as the maximum allowable power, it corresponds to a charge request with throttle opening control that operates the internal combustion engine at a predetermined rotational speed. The output power control is executed to control the internal combustion engine, the power drive input / output means, and the electric motor so that the power is output from the power drive input / output means and travels with the required driving force required for travel. As a result, it is possible to appropriately respond to the charging request of the power storage means and to suppress the charging of the power storage means due to excessive electric power as compared with the case where the internal combustion engine is operated based on the predetermined constraint. Here, the “predetermined constraint” includes a constraint for operating the internal combustion engine efficiently.

本発明の車両の制御方法は、
内燃機関と、車軸に連結された駆動軸に接続されると共に該駆動軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され電力と動力の入出力を伴って前記駆動軸と前記出力軸とに動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、を備える車両の制御方法であって、
前記蓄電手段を充電するための充電要求に対して所定の制約に基づいて前記内燃機関を運転すると前記蓄電手段を充電する電力が前記蓄電手段の状態に基づく該蓄電手段を充電する際の最大許容電力としての入力制限を超える程度に前記内燃機関から過剰な動力が出力される出力過剰状態になるときには、前記内燃機関を所定の回転数で運転するスロットル開度制御を伴って前記充電要求に相当する電力が前記電力動力入出力手段から出力されると共に走行に要求される要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する出力過剰時制御を実行する、
ことを特徴とする。
The vehicle control method of the present invention includes:
Connected to the internal combustion engine and a drive shaft connected to the axle and connected to the output shaft of the internal combustion engine so as to be rotatable independently of the drive shaft, the drive shaft and the output with input and output of electric power and power Power power input / output means capable of inputting / outputting power to / from the shaft, an electric motor capable of inputting / outputting power to / from the drive shaft, and power storage means capable of exchanging power with the power power input / output means and the motor. A vehicle control method comprising:
When the internal combustion engine is operated based on a predetermined restriction with respect to a charging request for charging the power storage means, the maximum allowable power for charging the power storage means based on the state of the power storage means when the internal combustion engine is operated When the engine is in an output excessive state where excessive power is output from the internal combustion engine to the extent that it exceeds the input limit as electric power, it corresponds to the charge request with throttle opening control for operating the internal combustion engine at a predetermined rotational speed. The output power control is executed to control the internal combustion engine, the power drive input / output unit, and the electric motor so that the electric power to be output is output from the power drive input / output unit and travels with the required driving force required for traveling. ,
It is characterized by that.

この本発明の車両の制御方法では、蓄電手段を充電するための充電要求に対して所定の制約に基づいて内燃機関を運転すると蓄電手段を充電する電力が蓄電手段の状態に基づく蓄電手段を充電する際の最大許容電力としての入力制限を超える程度に内燃機関から過剰な動力が出力される出力過剰状態になるときには、内燃機関を所定の回転数で運転するスロットル開度制御を伴って充電要求に相当する電力が電力動力入出力手段から出力されると共に走行に要求される要求駆動力により走行するよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御する出力過剰時制御を実行する。これにより、所定の制約に基づいて内燃機関を運転するものに比して、蓄電手段の充電要求により適正に対応すると共に蓄電手段の過大な電力による充電を抑制することができる。ここで、「所定の制約」としては、内燃機関を効率よく運転する制約などが含まれる。   In this vehicle control method of the present invention, when the internal combustion engine is operated based on a predetermined restriction with respect to a charging request for charging the power storage means, the power for charging the power storage means charges the power storage means based on the state of the power storage means. When the engine is in an output excessive state where excessive power is output from the internal combustion engine to the extent that the input limit as the maximum allowable power is exceeded, a charge request is made with throttle opening control that operates the internal combustion engine at a predetermined rotational speed. Is output from the power / power input / output means, and an excess output control is performed to control the internal combustion engine, the power / power input / output means, and the electric motor so as to travel with the required driving force required for traveling. As a result, it is possible to appropriately respond to the charging request of the power storage means and to suppress the charging of the power storage means due to excessive electric power as compared with the case where the internal combustion engine is operated based on the predetermined constraint. Here, the “predetermined constraint” includes a constraint for operating the internal combustion engine efficiently.

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、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車20は、図示するように、エンジン22と、エンジン22の出力軸としてのクランクシャフト26にダンパ28を介して接続された3軸式の動力分配統合機構30と、動力分配統合機構30に接続された発電可能なモータMG1と、動力分配統合機構30に接続された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、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 hybrid vehicle 20 as an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the hybrid vehicle 20 of the embodiment includes an engine 22, a three-shaft power distribution / integration mechanism 30 connected to a crankshaft 26 as an output shaft of the engine 22 via a damper 28, and power distribution / integration. A motor MG1 capable of generating electricity connected to the mechanism 30, a reduction gear 35 attached to a ring gear shaft 32a as a drive shaft connected to the power distribution and integration mechanism 30, a motor MG2 connected to the reduction gear 35, And a hybrid electronic control unit 70 for controlling the entire vehicle.

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などの運転制御を受けている。エンジンECU24からは、例えば空気を吸入するスロットルバルブ23の開度を調節するスロットルモータ25への駆動信号など、エンジン22を駆動するための種々の制御信号が図示しない出力ポートを介して出力されている。また、エンジンECU24は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によりエンジン22を運転制御すると共に必要に応じてエンジン22の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。なお、エンジンECU24は、クランクシャフト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クランクシャフト26の回転数、即ちエンジン22の回転数Neも演算している。
The engine 22 is an internal combustion engine that outputs power using a hydrocarbon-based fuel such as gasoline or light oil, and an engine electronic control unit (hereinafter referred to as an engine ECU) that receives signals from various sensors that detect the operating state of the engine 22. ) 24 is under operation control such as fuel injection control and ignition control. The engine ECU 24 outputs various control signals for driving the engine 22 such as a drive signal to a throttle motor 25 that adjusts the opening degree of the throttle valve 23 that sucks in air through an output port (not shown). Yes. Further, the engine ECU 24 communicates with the hybrid electronic control unit 70, controls the operation of the engine 22 by a control signal from the hybrid electronic control unit 70, and transmits data on the operation state of the engine 22 as necessary for the hybrid. Output to the electronic control unit 70. The engine ECU 24 also calculates the rotational speed of the crankshaft 26, that is, the rotational speed Ne of the engine 22 based on a signal from a crank position sensor (not shown) attached to the crankshaft 26.

動力分配統合機構30は、外歯歯車のサンギヤ31と、このサンギヤ31と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ32と、サンギヤ31に噛合すると共にリングギヤ32に噛合する複数のピニオンギヤ33と、複数のピニオンギヤ33を自転かつ公転自在に保持するキャリア34とを備え、サンギヤ31とリングギヤ32とキャリア34とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構30は、キャリア34にはエンジン22のクランクシャフト26が、サンギヤ31にはモータMG1が、リングギヤ32にはリングギヤ軸32aを介して減速ギヤ35がそれぞれ連結されており、モータMG1が発電機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力をサンギヤ31側とリングギヤ32側にそのギヤ比に応じて分配し、モータMG1が電動機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力とサンギヤ31から入力されるモータMG1からの動力を統合してリングギヤ32側に出力する。リングギヤ32に出力された動力は、リングギヤ軸32aからギヤ機構60およびデファレンシャルギヤ62を介して、最終的には車両の駆動輪63a,63bに出力される。   The power distribution and integration mechanism 30 includes an external gear sun gear 31, an internal gear ring gear 32 arranged concentrically with the sun gear 31, a plurality of pinion gears 33 that mesh with the sun gear 31 and mesh with the ring gear 32, A planetary gear mechanism is provided that includes a carrier 34 that holds a plurality of pinion gears 33 so as to rotate and revolve, and that performs differential action using the sun gear 31, the ring gear 32, and the carrier 34 as rotational elements. In the power distribution and integration mechanism 30, the crankshaft 26 of the engine 22 is connected to the carrier 34, the motor MG1 is connected to the sun gear 31, and the reduction gear 35 is connected to the ring gear 32 via the ring gear shaft 32a. When functioning as a generator, power from the engine 22 input from the carrier 34 is distributed according to the gear ratio between the sun gear 31 side and the ring gear 32 side, and when the motor MG1 functions as an electric motor, the engine input from the carrier 34 The power from 22 and the power from the motor MG1 input from the sun gear 31 are integrated and output to the ring gear 32 side. The power output to the ring gear 32 is finally output from the ring gear shaft 32a to the drive wheels 63a and 63b of the vehicle via the gear mechanism 60 and the differential gear 62.

モータMG1およびモータMG2は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ41,42を介してバッテリ50と電力のやりとりを行なう。インバータ41,42とバッテリ50とを接続する電力ライン54は、各インバータ41,42が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータMG1,MG2のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ50は、モータMG1,MG2のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータMG1,MG2により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ50は充放電されない。モータMG1,MG2は、いずれもモータ用電子制御ユニット(以下、モータECUという)40により駆動制御されている。モータECU40には、モータMG1,MG2を駆動制御するために必要な信号、例えばモータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ43,44からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータMG1,MG2に印加される相電流などが入力されており、モータECU40からは、インバータ41,42へのスイッチング制御信号が出力されている。モータECU40は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によってモータMG1,MG2を駆動制御すると共に必要に応じてモータMG1,MG2の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。なお、モータECU40は、回転位置検出センサ43,44からの信号に基づいてモータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2も演算している。   The motor MG1 and the motor MG2 are both configured as well-known synchronous generator motors that can be driven as generators and can be driven as motors, and exchange power with the battery 50 via inverters 41 and 42. The power line 54 connecting the inverters 41 and 42 and the battery 50 is configured as a positive electrode bus and a negative electrode bus shared by the inverters 41 and 42, and the electric power generated by one of the motors MG1 and MG2 It can be consumed by a motor. Therefore, battery 50 is charged / discharged by electric power generated from one of motors MG1 and MG2 or insufficient electric power. If the balance of electric power is balanced by the motors MG1 and MG2, the battery 50 is not charged / discharged. The motors MG1 and MG2 are both driven and controlled by a motor electronic control unit (hereinafter referred to as a motor ECU) 40. The motor ECU 40 detects signals necessary for driving and controlling the motors MG1 and MG2, such as signals from rotational position detection sensors 43 and 44 that detect the rotational positions of the rotors of the motors MG1 and MG2, and current sensors (not shown). The phase current applied to the motors MG1 and MG2 to be applied is input, and a switching control signal to the inverters 41 and 42 is output from the motor ECU 40. The motor ECU 40 is in communication with the hybrid electronic control unit 70, controls the driving of the motors MG1 and MG2 by a control signal from the hybrid electronic control unit 70, and, if necessary, data on the operating state of the motors MG1 and MG2. Output to the hybrid electronic control unit 70. The motor ECU 40 also calculates the rotational speeds Nm1 and Nm2 of the motors MG1 and MG2 based on signals from the rotational position detection sensors 43 and 44.

バッテリ50は、バッテリ用電子制御ユニット(以下、バッテリECUという)52によって管理されている。バッテリECU52には、バッテリ50を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ50の端子間に設置された電圧センサ51aからのバッテリ電圧Vb,バッテリ50の出力端子に接続された電力ライン54に取り付けられた電流センサ51bからの充放電電流Ib,バッテリ50に取り付けられた温度センサ51cからの電池温度Tbなどが入力されており、必要に応じてバッテリ50の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。また、バッテリECU52は、バッテリ50を管理するために電流センサ51bにより検出された充放電電流Ibの積算値に基づいて残容量(SOC)を演算したり、演算した残容量(SOC)と電池温度Tbとに基づいてバッテリ50を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Win,Woutを演算している。なお、バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、電池温度Tbに基づいて入出力制限Win,Woutの基本値を設定し、バッテリ50の残容量(SOC)に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Win,Woutの基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。図2に電池温度Tbと入出力制限Win,Woutとの関係の一例を示し、図3にバッテリ50の残容量(SOC)と入出力制限Win,Woutの補正係数との関係の一例を示す。   The battery 50 is managed by a battery electronic control unit (hereinafter referred to as a battery ECU) 52. The battery ECU 52 is attached to a signal necessary for managing the battery 50, for example, the battery voltage Vb from the voltage sensor 51a installed between the terminals of the battery 50, the power line 54 connected to the output terminal of the battery 50. The charging / discharging current Ib from the received current sensor 51b, the battery temperature Tb from the temperature sensor 51c attached to the battery 50, and the like are input, and data on the state of the battery 50 is electronically controlled by communication as necessary. Output to unit 70. Further, the battery ECU 52 calculates the remaining capacity (SOC) based on the integrated value of the charge / discharge current Ib detected by the current sensor 51b in order to manage the battery 50, or calculates the remaining capacity (SOC) and battery temperature. Based on Tb, input / output limits Win and Wout, which are the maximum allowable power that may charge / discharge the battery 50, are calculated. The input / output limits Win and Wout of the battery 50 are set to the basic values of the input / output limits Win and Wout based on the battery temperature Tb, and the output limiting correction coefficient and the input are set based on the remaining capacity (SOC) of the battery 50. It can be set by setting a correction coefficient for restriction and multiplying the basic value of the set input / output restrictions Win and Wout by the correction coefficient. FIG. 2 shows an example of the relationship between the battery temperature Tb and the input / output limits Win, Wout, and FIG. 3 shows an example of the relationship between the remaining capacity (SOC) of the battery 50 and the correction coefficients of the input / output limits Win, Wout.

ハイブリッド用電子制御ユニット70は、CPU72を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU72の他に処理プログラムを記憶するROM74と、データを一時的に記憶するRAM76と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット70には、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号,シフトレバー81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP,アクセルペダル83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Acc,ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBP,車速センサ88からの車速V,車両周辺の温度を検出する外気温センサ89からの外気温Tout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 electronic control unit 70 is configured as a microprocessor centered on the CPU 72, and in addition to the CPU 72, a ROM 74 for storing processing programs, a RAM 76 for temporarily storing data, an input / output port and communication not shown. And a port. The hybrid electronic control unit 70 includes an ignition signal from an ignition switch 80, a shift position SP from a shift position sensor 82 that detects the operation position of the shift lever 81, and an accelerator pedal position sensor 84 that detects the amount of depression of the accelerator pedal 83. The accelerator pedal position Acc from the vehicle, the brake pedal position BP from the brake pedal position sensor 86 that detects the amount of depression of the brake pedal 85, the vehicle speed V from the vehicle speed sensor 88, and the outside from the outside air temperature sensor 89 that detects the temperature around the vehicle. The temperature Tout and the like are input via the input port. As described above, the hybrid electronic control unit 70 is connected to the engine ECU 24, the motor ECU 40, and the battery ECU 52 via the communication port, and exchanges various control signals and data with the engine ECU 24, the motor ECU 40, and the battery ECU 52. ing.

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20は、運転者によるアクセルペダル83の踏み込み量に対応するアクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるように、エンジン22とモータMG1とモータMG2とが運転制御される。エンジン22とモータMG1とモータMG2の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にエンジン22から出力される動力のすべてが動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによってトルク変換されてリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ50の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にバッテリ50の充放電を伴ってエンジン22から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御する充放電運転モード、エンジン22の運転を停止してモータMG2からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸32aに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。   The hybrid vehicle 20 of the embodiment thus configured calculates the required torque to be output to the ring gear shaft 32a as the drive shaft based on the accelerator opening Acc and the vehicle speed V corresponding to the depression amount of the accelerator pedal 83 by the driver. Then, the operation of the engine 22, the motor MG1, and the motor MG2 is controlled so that the required power corresponding to the required torque is output to the ring gear shaft 32a. As operation control of the engine 22, the motor MG1, and the motor MG2, the operation of the engine 22 is controlled so that the power corresponding to the required power is output from the engine 22, and all of the power output from the engine 22 is the power distribution and integration mechanism 30. Torque conversion operation mode for driving and controlling the motor MG1 and the motor MG2 so that the torque is converted by the motor MG1 and the motor MG2 and output to the ring gear shaft 32a, and the required power and the power required for charging and discharging the battery 50. The engine 22 is operated and controlled so that suitable power is output from the engine 22, and all or part of the power output from the engine 22 with charging / discharging of the battery 50 is the power distribution integration mechanism 30, the motor MG1, and the motor. The required power is converted to the ring gear shaft 32 with torque conversion by MG2. Charge / discharge operation mode in which the motor MG1 and the motor MG2 are driven and controlled so as to be output to each other, and a motor operation mode in which the operation of the engine 22 is stopped and the power corresponding to the required power from the motor MG2 is output to the ring gear shaft 32a. and so on.

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、冷間時にバッテリ50の充電要求に応じてエンジン22を運転する際の動作について説明する。図4はハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される冷間充電要求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。このルーチンは、外気温センサ89からの外気温Toutが冷間時を示す所定温度(例えば、−20℃や−25℃など)未満であってバッテリ50の充電要求があるときに所定時間毎(例えば数msec毎)に繰り返し実行される。なお、バッテリ50の充電要求があるか否かは、バッテリ50の残容量(SOC)が小さいほど小さく(絶対値としては大きく)なる傾向に充電要求に対して負の値として設定されるバッテリ50の充電要求パワーPb*が負の値か否かにより判定する。   Next, the operation of the hybrid vehicle 20 of the embodiment configured as described above, particularly the operation when the engine 22 is operated in response to a request for charging the battery 50 when cold will be described. FIG. 4 is a flowchart showing an example of a cold charge request drive control routine executed by the hybrid electronic control unit 70. This routine is performed every predetermined time when the outside air temperature Tout from the outside air temperature sensor 89 is lower than a predetermined temperature (for example, −20 ° C. or −25 ° C.) indicating the cold time and there is a request for charging the battery 50 ( For example, every several milliseconds). Whether or not there is a charge request for the battery 50 is set as a negative value with respect to the charge request so that the smaller the remaining capacity (SOC) of the battery 50 is, the smaller the absolute value is. Is determined based on whether or not the required charging power Pb * is negative.

冷間充電要求時駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット70のCPU72は、まず、アクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Accや車速センサ88からの車速V,エンジン22の回転数Ne,モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2,バッテリ電圧Vb,バッテリ50の充放電電流Ib,バッテリ温度Tb,バッテリ50の入出力制限Win,Wout,バッテリ50の充電要求パワーPb*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はクランクポジションセンサからの信号に基づいて演算されたものをエンジンECU24から通信により入力するものとした。また、モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2は、回転位置検出センサ43,44により検出されたモータMG1,MG2の回転子の回転位置に基づいて演算されたものをモータECU40から通信により入力するものとした。さらに、バッテリ電圧Vbについては、電圧センサ51aにより検出されたものを、充放電電流Ibについては、電流センサ51bにより充電時に負の値また放電時に正の値として検出されたものを、それぞれバッテリECU52から通信により入力するものとした。また、バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、バッテリ50の電池温度Tbとバッテリ50の残容量(SOC)とに基づいて設定されたものをバッテリECU52から通信により入力するものとした。なお、バッテリ50の充電要求パワーPb*については、バッテリ50の残量量(SOC)に基づいて設定されたものを入力するものとした。   When the cold charge request drive control routine is executed, the CPU 72 of the hybrid electronic control unit 70 firstly, the accelerator opening Acc from the accelerator pedal position sensor 84, the vehicle speed V from the vehicle speed sensor 88, and the rotation of the engine 22 are performed. Number Ne, motors MG1, MG2 rotation speeds Nm1, Nm2, battery voltage Vb, battery 50 charge / discharge current Ib, battery temperature Tb, battery 50 input / output limits Win, Wout, battery 50 charge request power Pb *, etc. A process of inputting necessary data is executed (step S100). Here, the rotation speed Ne of the engine 22 is calculated based on a signal from the crank position sensor and is input from the engine ECU 24 by communication. Further, the rotational speeds Nm1 and Nm2 of the motors MG1 and MG2 are input from the motor ECU 40 by communication from those calculated based on the rotational positions of the rotors of the motors MG1 and MG2 detected by the rotational position detection sensors 43 and 44. It was supposed to be. Further, the battery voltage Vb is detected by the voltage sensor 51a, and the charge / discharge current Ib is detected by the current sensor 51b as a negative value during charging or as a positive value during discharging, respectively. It was supposed to be input via communication. Further, the input / output limits Win and Wout of the battery 50 are set based on the battery temperature Tb of the battery 50 and the remaining capacity (SOC) of the battery 50 and are input from the battery ECU 52 by communication. In addition, about the charge request | requirement power Pb * of the battery 50, what was set based on the residual amount (SOC) of the battery 50 shall be input.

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*とエンジン22に要求される要求パワーPe*とを設定する(ステップ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5に要求トルク設定用マップの一例を示す。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を乗じたものからバッテリ50の充電要求パワーPb*を減じてロスLossを加えたものとして計算することができる。なお、リングギヤ軸32aの回転数Nrは、車速Vに換算係数kを乗じること(Nr=k・V)によって求めたり、モータMG2の回転数Nm2を減速ギヤ35のギヤ比Grで割ること(Nr=Nm2/Gr)によって求めることができる。   When the data is thus input, the required torque Tr * to be output to the ring gear shaft 32a as the drive shaft connected to the drive wheels 63a and 63b as the torque required for the vehicle based on the input accelerator opening Acc and the vehicle speed V. And the required power Pe * required for the engine 22 is set (step S110). In the embodiment, the required torque Tr * is determined in advance by storing the relationship between the accelerator opening Acc, the vehicle speed V, and the required torque Tr * in the ROM 74 as a required torque setting map, and the accelerator opening Acc, the vehicle speed V, , The corresponding required torque Tr * is derived and set from the stored map. FIG. 5 shows an example of the required torque setting map. The required power P * can be calculated as a value obtained by multiplying the set required torque Tr * by the rotation speed Nr of the ring gear shaft 32a and subtracting the charge required power Pb * of the battery 50 and adding the loss Loss. The rotational speed Nr of the ring gear shaft 32a is obtained by multiplying the vehicle speed V by a conversion factor k (Nr = k · V), or the rotational speed Nm2 of the motor MG2 is divided by the gear ratio Gr of the reduction gear 35 (Nr = Nm2 / Gr).

続いて、エンジン22の運転が負荷運転から自立運転に切り替えられた回数を示すカウンタCntが閾値Cref以上に至ったか否かを判定し(ステップS120)、カウンタCntが閾値Cref未満のときには、バッテリ50を充電している電力としての充放電電流Ibとバッテリ電圧Vbとの積がバッテリ50の入力制限Win以上か否かを判定する(ステップS130)。カウンタCntや閾値Crefについては後述する。   Subsequently, it is determined whether or not the counter Cnt indicating the number of times the operation of the engine 22 has been switched from the load operation to the self-sustained operation has reached or exceeded the threshold Cref (step S120), and when the counter Cnt is less than the threshold Cref, the battery 50 It is determined whether the product of the charge / discharge current Ib as the power charging the battery voltage Vb is equal to or greater than the input limit Win of the battery 50 (step S130). The counter Cnt and the threshold value Cref will be described later.

バッテリ50の充放電電流Ibとバッテリ電圧Vbとの積がバッテリ50の入力制限Win以上のとき、即ち、バッテリ50を充電している電力が入力制限Winの範囲内であるときには、エンジン22を負荷運転すると判断し、設定した要求パワーPe*に基づいてエンジン22を運転すべき運転ポイントとしての目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する(ステップS140)。この設定は、エンジン22を効率よく動作させる動作ラインと要求パワーPe*とに基づいて行なわれる。エンジン22の動作ラインの一例と目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する様子を図6に示す。図示するように、目標回転数Ne*と目標トルクTe*は、動作ラインと要求パワーPe*(Ne*×Te*)が一定の曲線との交点により求めることができる。   When the product of the charge / discharge current Ib of the battery 50 and the battery voltage Vb is equal to or greater than the input limit Win of the battery 50, that is, when the power charging the battery 50 is within the range of the input limit Win, the engine 22 is loaded. Based on the set required power Pe *, the target rotational speed Ne * and the target torque Te * are set as operating points at which the engine 22 should be operated (step S140). This setting is performed based on an operation line for efficiently operating the engine 22 and the required power Pe *. FIG. 6 shows an example of the operation line of the engine 22 and how the target rotational speed Ne * and the target torque Te * are set. As shown in the figure, the target rotational speed Ne * and the target torque Te * can be obtained from the intersection of the operation line and a curve with a constant required power Pe * (Ne * × Te *).

次に、設定した目標回転数Ne*とリングギヤ軸32aの回転数Nr(Nm2/Gr)と動力分配統合機構30のギヤ比ρとを用いて次式(1)によりモータMG1の目標回転数Nm1*を計算すると共に計算した目標回転数Nm1*と現在の回転数Nm1とに基づいて式(2)によりモータMG1のトルク指令Tm1*を計算し(ステップS150)、エンジン22を負荷運転する状態を示す負荷運転フラグFに値1を設定する(ステップS160)。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7に示す。図中、左のS軸はモータMG1の回転数Nm1であるサンギヤ31の回転数を示し、C軸はエンジン22の回転数Neであるキャリア34の回転数を示し、R軸はモータMG2の回転数Nm2を減速ギヤ35のギヤ比Grで除したリングギヤ32の回転数Nrを示す。式(1)は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。なお、R軸上の2つの太線矢印は、モータMG1から出力されたトルクTm1がリングギヤ軸32aに作用するトルクと、モータMG2から出力されるトルクTm2が減速ギヤ35を介してリングギヤ軸32aに作用するトルクとを示す。また、式(2)は、モータMG1を目標回転数Nm1*で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式(2)中、右辺第2項の「k1」は比例項のゲインであり、右辺第3項の「k2」は積分項のゲインである。   Next, using the set target rotational speed Ne *, the rotational speed Nr (Nm2 / Gr) of the ring gear shaft 32a, and the gear ratio ρ of the power distribution and integration mechanism 30, the target rotational speed Nm1 of the motor MG1 is given by the following equation (1). * Is calculated and a torque command Tm1 * of the motor MG1 is calculated by the equation (2) based on the calculated target rotational speed Nm1 * and the current rotational speed Nm1 (step S150), and the state in which the engine 22 is under load operation is calculated. A value 1 is set to the load operation flag F shown (step S160). Here, Expression (1) is a dynamic relational expression for the rotating element of the power distribution and integration mechanism 30. FIG. 7 is a collinear diagram showing a dynamic relationship between the number of rotations and torque in the rotating elements of the power distribution and integration mechanism 30. In the figure, the left S-axis indicates the rotation speed of the sun gear 31 that is the rotation speed Nm1 of the motor MG1, the C-axis indicates the rotation speed of the carrier 34 that is the rotation speed Ne of the engine 22, and the R-axis indicates the rotation speed of the motor MG2. The rotational speed Nr of the ring gear 32 obtained by dividing the number Nm2 by the gear ratio Gr of the reduction gear 35 is shown. Equation (1) can be easily derived by using this alignment chart. The two thick arrows on the R axis indicate that the torque Tm1 output from the motor MG1 acts on the ring gear shaft 32a and the torque Tm2 output from the motor MG2 acts on the ring gear shaft 32a via the reduction gear 35. Torque. Expression (2) is a relational expression in feedback control for rotating the motor MG1 at the target rotational speed Nm1 *. In Expression (2), “k1” in the second term on the right side is a gain of a proportional term. “K2” in the third term on the right side is the gain of the integral term.

Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) (1)
Tm1*=ρ・Te*/(1+ρ)+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2)
Nm1 * = Ne * ・ (1 + ρ) / ρ-Nm2 / (Gr ・ ρ) (1)
Tm1 * = ρ ・ Te * / (1 + ρ) + k1 (Nm1 * -Nm1) + k2∫ (Nm1 * -Nm1) dt (2)

こうしてモータMG1の目標回転数Nm1*とトルク指令Tm1*とを計算すると、バッテリ50の入出力制限Win,Woutと計算したモータMG1のトルク指令Tm1*に現在のモータMG1の回転数Nm1を乗じて得られるモータMG1の消費電力(発電電力)との偏差をモータMG2の回転数Nm2で割ることによりモータMG2から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Tmin,Tmaxを次式(3)および式(4)により計算すると共に(ステップS170)、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から出力すべきトルクの仮の値である仮トルクTm2tmpを式(5)により計算し(ステップS180)、計算したトルク制限Tmin,Tmaxで仮トルクTm2tmpを制限した値としてモータMG2のトルク指令Tm2*を設定する(ステップS190)。ここで、式(5)は、前述した図7の共線図から容易に導き出すことができる。   When the target rotational speed Nm1 * and the torque command Tm1 * of the motor MG1 are thus calculated, the input / output limits Win and Wout of the battery 50 and the calculated torque command Tm1 * of the motor MG1 are multiplied by the current rotational speed Nm1 of the motor MG1. Torque limits Tmin and Tmax as upper and lower limits of the torque that may be output from the motor MG2 by dividing the deviation from the obtained power consumption (generated power) of the motor MG1 by the rotational speed Nm2 of the motor MG2 is expressed by the following equation (3). In addition, the calculation is performed according to the equation (4) (step S170), and the temporary torque that is to be output from the motor MG2 is calculated using the required torque Tr *, the torque command Tm1 *, and the gear ratio ρ of the power distribution and integration mechanism 30. Torque Tm2tmp is calculated by equation (5) (step S180), and the calculated torque limits Tmin and Tmax are used. Setting the torque command Tm2 * of the motor MG2 as a value obtained by limiting the torque Tm2tmp (step S190). Here, equation (5) can be easily derived from the nomogram of FIG. 7 described above.

Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (3)
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (4)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (5)
Tmin = (Win-Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (3)
Tmax = (Wout-Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (4)
Tm2tmp = (Tr * + Tm1 * / ρ) / Gr (5)

こうしてエンジン22の目標回転数Ne*や目標トルクTe*,モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定すると、エンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*についてはエンジンECU24に、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU40にそれぞれ送信して(ステップS200)、冷間充電要求時駆動制御ルーチンを終了する。目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを受信したエンジンECU24は、エンジン22が目標回転数Ne*と目標トルクTe*とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン22における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なう。また、トルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータECU40は、トルク指令Tm1*でモータMG1が駆動されると共にトルク指令Tm2*でモータMG2が駆動されるようインバータ41,42のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。こうした制御により、バッテリ50を充電している電力が入力制限Winの範囲内であるときには、バッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で充電要求パワーPb*に相当する電力でバッテリ50を充電すると共にエンジン22を効率よく負荷運転して駆動軸としてのリングギヤ軸32aに要求トルクTr*を出力して走行することができる。   Thus, when the target engine speed Ne *, the target torque Te *, and the torque commands Tm1 *, Tm2 * of the motors MG1, MG2 are set, the target engine speed Ne * and the target torque Te * of the engine 22 are set in the engine ECU 24. The torque commands Tm1 * and Tm2 * for the motors MG1 and MG2 are transmitted to the motor ECU 40 (step S200), and the cold charge request drive control routine is terminated. The engine ECU 24 that has received the target rotational speed Ne * and the target torque Te * performs fuel injection control in the engine 22 such that the engine 22 is operated at an operating point indicated by the target rotational speed Ne * and the target torque Te *. Controls such as ignition control. Further, the motor ECU 40 that has received the torque commands Tm1 * and Tm2 * controls the switching elements of the inverters 41 and 42 so that the motor MG1 is driven by the torque command Tm1 * and the motor MG2 is driven by the torque command Tm2 *. To do. By such control, when the power charging the battery 50 is within the range of the input limit Win, the battery 50 is charged with the power corresponding to the charge request power Pb * within the range of the input / output limits Win and Wout of the battery 50. At the same time, the engine 22 can be efficiently loaded to output the required torque Tr * to the ring gear shaft 32a serving as the drive shaft.

ステップS120でカウンタCntが閾値Cref未満であって、ステップS130でバッテリ50の充放電電流Ibとバッテリ電圧Vbとの積がバッテリ50の入力制限Win未満のとき、即ちバッテリ50を充電している電力が入力制限Winを超えているときには、エンジン22を自立運転すると判断し、エンジン22の目標回転数Ne*にエンジン22を安定して自立運転することができる回転数Nidl(例えば、800rpmや1000rpm,1200rpmなど)を設定して目標トルクTe*に値0を設定すると共に(ステップS210)、モータMG1のトルク指令Tm1*に値0を設定して(ステップS220)、負荷運転フラグFの値を調べる(ステップS230)。負荷運転フラグFが値1のときには、エンジン22の運転が負荷運転から自立運転に切り替えられたと判断し、カウンタCntをインクリメントすると共に(ステップS240)、負荷運転フラグFを値0にリセットし(ステップS250)、値0に設定したモータMG1のトルク指令Tm1*を用いてバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内でリングギヤ軸32aに要求トルクTr*が出力されるようモータMG2のトルク指令Tm2*を設定すると共に設定値を送信するステップS170〜S200までの処理を実行して、冷間充電要求時駆動制御ルーチンを終了する。こうした制御により、バッテリ50を充電している電力が入力制限Winを超えているときには、入力制限Winを超えてバッテリ50が充電されないようにエンジン22を自立運転すると共にバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内でバッテリ50からの電力を用いてモータMG2から駆動軸としてのリングギヤ軸32aに要求トルクTr*を出力して走行することができる。   When the counter Cnt is less than the threshold value Cref in step S120 and the product of the charge / discharge current Ib and the battery voltage Vb of the battery 50 is less than the input limit Win of the battery 50 in step S130, that is, the power charging the battery 50 When the engine speed exceeds the input limit Win, it is determined that the engine 22 operates independently, and the rotational speed Nidl (for example, 800 rpm or 1000 rpm, which can stably operate the engine 22 at the target rotational speed Ne * of the engine 22). 1200 rpm) and the target torque Te * is set to 0 (step S210), the motor MG1 torque command Tm1 * is set to 0 (step S220), and the value of the load operation flag F is checked. (Step S230). When the load operation flag F is a value 1, it is determined that the operation of the engine 22 has been switched from the load operation to the independent operation, the counter Cnt is incremented (step S240), and the load operation flag F is reset to a value 0 (step S240). S250), using the torque command Tm1 * of the motor MG1 set to the value 0, the torque command Tm2 of the motor MG2 so that the required torque Tr * is output to the ring gear shaft 32a within the input / output limits Win and Wout of the battery 50. Steps S170 to S200 for setting * and transmitting the set value are executed, and the cold charge request drive control routine is terminated. By such control, when the power charging the battery 50 exceeds the input limit Win, the engine 22 is operated independently so that the battery 50 is not charged exceeding the input limit Win, and the input / output limit Win, Within the range of Wout, it is possible to travel by outputting the required torque Tr * from the motor MG2 to the ring gear shaft 32a as the drive shaft using the electric power from the battery 50.

こうしてエンジン22の自立運転を開始すると、ステップS130でバッテリ50を充電している電力が入力制限Winを超えている間は、ステップS230で負荷運転フラグFが値0と判定され、値0に設定したモータMG1のトルク指令Tm1*を用いてモータMG2のトルク指令Tm2*を設定すると共に設定値を送信するステップS170〜S200までの処理を実行して、冷間充電要求時駆動制御ルーチンを終了する。   When the self-sustained operation of the engine 22 is started in this way, the load operation flag F is determined as the value 0 in step S230 and set to the value 0 while the power charging the battery 50 exceeds the input limit Win in step S130. Using the torque command Tm1 * of the motor MG1 set, the torque command Tm2 * of the motor MG2 is set and the set value is transmitted, and the processing from step S170 to S200 is executed, and the cold charge request drive control routine is terminated. .

ステップS120でカウンタCntが閾値Cref以上のときには、バッテリ50の充電要求をモータMG1の発電電力によって満たすことができるモータMG1の回転数Nm1に対応するエンジン22の回転数Neとして実験等により予め定めた回転数Neset(例えば、1000rpmや1500rpm,2000rpmなど)をエンジン22の目標回転数Ne*として設定すると共に設定した目標回転数Ne*と現在の回転数Neとに基づいて次式(6)によりエンジン22の目標スロットル開度TH*を計算する(ステップS260)。式(6)は、エンジン22におけるスロットルバルブ23の開度(スロットル開度)を目標スロットル開度TH*とするためのフィードバック制御における関係式であり、式(6)中、右辺第2項の「k3」は比例項のゲインであり、右辺第3項の「k4」は積分項のゲインである。ここで、カウンタCntと閾値Crefについて説明する。いま、冷間時を考えているから、バッテリ温度Tbも比較的低くバッテリ50の入出力制限Win,Woutも大きく制限されやすいし、空気密度が比較的高くエンジン22の出力も過剰になりやすいため、エンジン22から要求パワーPe*を効率よく出力する運転ポイントでエンジン22が負荷運転されるようモータMG1によりエンジン22を回転数制御する通常の制御を行なうと、入力制限Winを超えてバッテリ50を充電する場合がある。実施例では、こうした場合を回避するためのエンジン22の自立運転と、自立運転によってバッテリ50を充電する電力が小さくなることによる負荷運転とが交互に行なわれることになるため、エンジン22の運転が負荷運転から自立運転に切り替えられた回数を示すカウンタCntを計上して、エンジン22から過剰な動力を出力する状態を判定するのである。したがって、閾値Crefは、エンジン22を効率よく負荷運転する通常の制御を行なうと入力制限Winを超えてバッテリ50を充電する程度にエンジン22から過剰な動力を出力する状態になったのを判定することができる値として、車両の特性や実験等により値3や値5,値10などに予め定めることができる。   When the counter Cnt is greater than or equal to the threshold value Cref in step S120, the rotation speed Ne of the engine 22 corresponding to the rotation speed Nm1 of the motor MG1 that can satisfy the charging request of the battery 50 with the generated power of the motor MG1 is determined in advance by experiments or the like. The engine speed Neset (for example, 1000 rpm, 1500 rpm, 2000 rpm, etc.) is set as the target engine speed Ne * of the engine 22, and the engine is calculated by the following equation (6) based on the set target engine speed Ne * and the current engine speed Ne. 22 target throttle opening TH * is calculated (step S260). Expression (6) is a relational expression in feedback control for setting the opening degree (throttle opening degree) of the throttle valve 23 in the engine 22 to the target throttle opening degree TH *. “K3” is the gain of the proportional term, and “k4” of the third term on the right side is the gain of the integral term. Here, the counter Cnt and the threshold value Cref will be described. Since the cold time is considered now, the battery temperature Tb is also relatively low and the input / output limits Win and Wout of the battery 50 are likely to be greatly restricted, and the air density is relatively high and the output of the engine 22 is likely to be excessive. When the normal control for controlling the rotational speed of the engine 22 by the motor MG1 is performed so that the engine 22 is load-operated at an operation point at which the required power Pe * is efficiently output from the engine 22, the battery 50 exceeds the input limit Win. May charge. In the embodiment, the self-sustained operation of the engine 22 for avoiding such a case and the load operation due to the reduction of the electric power for charging the battery 50 by the self-supporting operation are alternately performed. A counter Cnt indicating the number of times of switching from the load operation to the self-sustained operation is counted, and a state in which excessive power is output from the engine 22 is determined. Therefore, the threshold value Cref is determined to be in a state in which excessive power is output from the engine 22 to the extent that the battery 50 is charged by exceeding the input limit Win when performing normal control for efficiently driving the engine 22 under load. The possible value can be determined in advance as a value 3, a value 5, a value 10 or the like by a vehicle characteristic or experiment.

TH*=前回TH*+k3(Ne*-Ne)+k4∫(Ne*-Ne)dt (6)   TH * = previous TH * + k3 (Ne * -Ne) + k4∫ (Ne * -Ne) dt (6)

次に、設定した目標回転数Ne*とリングギヤ軸32aの回転数Nr(Nm2/Gr)と動力分配統合機構30のギヤ比ρとを用いて上述の式(1)によりモータMG1の目標回転数Nm1*を計算すると共にバッテリ50の充電要求パワーPb*を設定した目標回転数Nm1*で除したものをモータMG1のトルク指令Tm1*として設定し(ステップS270)、設定したトルク指令Tm1*を用いてステップS170〜S200までの処理を実行して、冷間充電要求時駆動制御ルーチンを終了する。ステップS200では、目標回転数Ne*と目標トルクTe*に代えて目標スロットル開度TH*がエンジンECU24に送信され、目標スロットル開度TH*を受信したエンジンECU24は、エンジン22のスロットル開度が目標スロットル開度TH*になるようスロットルモータ25を駆動するスロットル開度制御を行なうと共に目標スロットル開度TH*に対応する燃料噴射量や点火時期によるエンジン22の燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なう。こうした制御により、エンジン22から過剰な動力を出力する状態になったときには、バッテリ50の充電要求パワーPb*に相当する電力が発電されるようモータMG1からのトルクを調整するから、エンジン22を効率よく負荷運転する際にモータMG1によりエンジン22を回転数制御する通常の制御を行なうものに比して、バッテリ50の充電要求により適正に対応することができる。また、このとき、エンジン22を回転数Nesetで運転するスロットル開度制御を行なうから、入力制限Winを超えてバッテリ50を充電するのを抑制することができる。もとより、バッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で駆動軸としてのリングギヤ軸32aに要求トルクTr*を出力して走行することができる。   Next, using the set target rotational speed Ne *, the rotational speed Nr (Nm2 / Gr) of the ring gear shaft 32a, and the gear ratio ρ of the power distribution and integration mechanism 30, the target rotational speed of the motor MG1 is calculated according to the above equation (1). Nm1 * is calculated and the required power Nb1 * of the battery 50 divided by the set target rotational speed Nm1 * is set as the torque command Tm1 * of the motor MG1 (step S270), and the set torque command Tm1 * is used. Steps S170 to S200 are executed, and the cold charge request time drive control routine is terminated. In step S200, the target throttle opening TH * is transmitted to the engine ECU 24 instead of the target rotational speed Ne * and the target torque Te *, and the engine ECU 24 having received the target throttle opening TH * Throttle opening control for driving the throttle motor 25 to achieve the target throttle opening TH * is performed, and control such as fuel injection control and ignition control of the engine 22 by the fuel injection amount and ignition timing corresponding to the target throttle opening TH *. To do. As a result of such control, when the engine 22 enters a state in which excessive power is output, the torque from the motor MG1 is adjusted so that electric power corresponding to the required charging power Pb * of the battery 50 is generated. Compared with the case where the motor MG1 performs the normal control for controlling the rotational speed of the engine 22 when the load operation is performed well, it is possible to appropriately respond to the charging request of the battery 50. At this time, since the throttle opening degree control for operating the engine 22 at the rotation speed Neset is performed, it is possible to suppress charging of the battery 50 beyond the input limit Win. Needless to say, the required torque Tr * can be output to the ring gear shaft 32a as the drive shaft within the range of the input / output limits Win and Wout of the battery 50.

以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、エンジン22から過剰な動力を出力する状態になったときには、バッテリ50の充電要求パワーPb*に相当する電力が発電されるようモータMG1からのトルクを制御すると共にエンジン22を回転数Nesetで運転するスロットル開度制御を行なうから、エンジン22を効率よく負荷運転する際にモータMG1によりエンジン22を回転数制御する通常の制御を行なうものに比して、バッテリ50の充電要求により適正に対応することができると共にバッテリ50の過大な電力による充電を抑制することができる。また、エンジン22のスロットル開度制御としてフィードバック制御を行なうから、より確実にエンジン22の回転数Neを目標回転数Ne*としての回転数Nesetで運転することができる。さらに、モータMG1によりエンジン22を回転数制御する通常の制御を行なってエンジン22を効率よく負荷運転する状態から入力制限Winを超えてバッテリ50が充電されないようにするための自立運転する状態に切り替えられた回数を示すカウンタCntが閾値Cref以上に至ったときを、エンジン22から過剰な動力を出力する状態になったときとして判定するから、こうした状態をより確実に判定することができる。もとより、バッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内でリングギヤ軸32aに要求トルクTr*を出力して走行することができる。   According to the hybrid vehicle 20 of the embodiment described above, the torque from the motor MG1 is generated so that the electric power corresponding to the charging required power Pb * of the battery 50 is generated when the engine 22 is in a state of outputting excessive power. And the throttle opening degree control for operating the engine 22 at the rotational speed Neset is performed. Therefore, when the engine 22 is efficiently loaded, the motor MG1 controls the rotational speed of the engine 22 by a normal control. Thus, it is possible to appropriately respond to the charging request of the battery 50 and to suppress charging of the battery 50 due to excessive power. Further, since feedback control is performed as the throttle opening degree control of the engine 22, the engine 22 can be more reliably operated at the rotation speed Neset as the target rotation speed Ne *. Further, the normal control for controlling the rotational speed of the engine 22 by the motor MG1 is performed to switch from the state where the engine 22 is efficiently loaded to the state where the battery 50 is not charged beyond the input limit Win. Since the time when the counter Cnt indicating the number of times obtained reaches the threshold value Cref or more is determined as a state in which excessive power is output from the engine 22, such a state can be determined more reliably. Of course, the required torque Tr * can be output to the ring gear shaft 32a within the range of the input / output limits Win and Wout of the battery 50 to travel.

実施例のハイブリッド自動車20では、外気温Toutが冷間時を示す所定温度未満であってバッテリ50の充電要求があるときに冷間時の充電要求時駆動制御を行なってエンジン22から過剰な動力を出力する状態になったときの処理を実行するものとしたが、バッテリ50の充電要求があるときであれば冷間時であるか否かにかかわらずに充電要求時駆動制御を行なってエンジン22から過剰な動力を出力する状態になったときの処理を実行するものとしてもよい。   In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, when the outside air temperature Tout is lower than a predetermined temperature indicating the cold time and there is a request for charging the battery 50, the driving request control at the time of charging in the cold time is performed, and excessive power is supplied from the engine 22. However, if there is a request for charging the battery 50, the engine is controlled by performing drive control at the time of charge request regardless of whether it is cold or not. It is good also as what performs the process when it will be in the state which outputs excess motive power from 22.

実施例のハイブリッド自動車20では、バッテリ50の充電要求パワーPb*に相当する電力が発電されるようモータMG1からのトルクを制御すると共にエンジン22を回転数Nesetで運転するスロットル開度制御を行なう際に、エンジン22の運転が負荷運転から自立運転に切り替えられた回数を示すカウンタCntが閾値Cref以上に至ったときをエンジン22から過剰な動力を出力する状態になったときとして判定し制御するものとしたが、外気温センサ89からの外気温Toutが冷間時を示す所定温度未満のときやバッテリ50の入力制限Winがバッテリ50への充電が大きく制限された状態を示す所定範囲内のときをエンジン22から過剰な動力を出力する状態になるときとして判定し同様に制御するものとしてもよい。   In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, when the throttle opening control for controlling the torque from the motor MG1 so as to generate the electric power corresponding to the charging required power Pb * of the battery 50 and operating the engine 22 at the rotational speed Neset is performed. In addition, when the counter Cnt indicating the number of times the operation of the engine 22 has been switched from the load operation to the self-sustained operation reaches a threshold value Cref or more, it is determined that the engine 22 is in a state of outputting excessive power. However, when the outside air temperature Tout from the outside air temperature sensor 89 is lower than a predetermined temperature indicating a cold time or when the input restriction Win of the battery 50 is within a predetermined range indicating a state in which the charging of the battery 50 is largely restricted. It may be determined that the engine 22 is in a state where excessive power is output from the engine 22 and controlled in the same manner. .

実施例のハイブリッド自動車20では、エンジン22のスロットル開度制御を、フィードバック制御により行なうものとしたが、フィードフォワード制御などフィードバック制御とは異なる制御により行なうものとしてもよい。   In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the throttle opening control of the engine 22 is performed by feedback control, but may be performed by control different from feedback control such as feedforward control.

実施例のハイブリッド自動車20では、目標スロットル開度TH*を設定したときには、エンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*に代えて目標スロットル開度TH*を送信してエンジン22を運転制御するものとしたが、エンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*に加えて目標スロットル開度TH*を送信してエンジン22を運転制御するものとしてもよい。   In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, when the target throttle opening TH * is set, the target throttle opening TH * is transmitted instead of the target rotational speed Ne * and the target torque Te * of the engine 22 to control the operation of the engine 22. However, it is also possible to control the operation of the engine 22 by transmitting the target throttle opening TH * in addition to the target rotational speed Ne * and the target torque Te * of the engine 22.

実施例のハイブリッド自動車20では、バッテリ50の充電要求パワーPb*に相当する電力が発電されるようモータMG1からのトルクを制御すると共にエンジン22を回転数Nesetで運転するスロットル開度制御を行なう際に、エンジン22の運転が負荷運転から自立運転に切り替えられた回数を示すカウンタCntが閾値Cref以上に至ったことを条件として用いたが、この条件に加えて、走行に要求されるパワーがバッテリ50の出力制限Woutの範囲内((Tr*×Nm2/Gr)<Wout)のとき、または、モータMG2から出力すべき仮トルクTm2tmpがバッテリ50の出力制限Woutの範囲内(Tm2tmp<Wout)のときを条件として用いるものとしてもよい。   In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, when the throttle opening control for controlling the torque from the motor MG1 so as to generate the electric power corresponding to the charging required power Pb * of the battery 50 and operating the engine 22 at the rotational speed Neset is performed. In addition, the counter Cnt indicating the number of times the operation of the engine 22 has been switched from the load operation to the self-sustained operation is used as a condition. However, in addition to this condition, the power required for traveling is determined by the battery. 50 within the output limit Wout ((Tr * × Nm2 / Gr) <Wout), or the temporary torque Tm2tmp to be output from the motor MG2 is within the range of the output limit Wout of the battery 50 (Tm2tmp <Wout). Time may be used as a condition.

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における車輪64a,64bに接続された車軸)に接続するものとしてもよい。   In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the power of the motor MG2 is shifted by the reduction gear 35 and output to the ring gear shaft 32a. However, as illustrated in the hybrid vehicle 120 of the modified example of FIG. May be connected to an axle (an axle connected to the wheels 64a and 64b in FIG. 8) different from an axle to which the ring gear shaft 32a is connected (an axle to which the drive wheels 63a and 63b are connected).

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 hybrid vehicle 20 of the embodiment, the power of the engine 22 is output to the ring gear shaft 32a as the drive shaft connected to the drive wheels 63a and 63b via the power distribution and integration mechanism 30, but the modified example of FIG. The hybrid vehicle 220 includes an inner rotor 232 connected to the crankshaft 26 of the engine 22 and an outer rotor 234 connected to a drive shaft that outputs power to the drive wheels 63a and 63b. A counter-rotor motor 230 that transmits a part of the power to the drive shaft and converts the remaining power into electric power may be provided.

また、こうしたハイブリッド自動車に適用するものに限定されるものではなく、自動車以外の列車などの車両の形態や車両に搭載される駆動装置の形態,車両の制御方法の形態としても構わない。   Moreover, it is not limited to what is applied to such a hybrid vehicle, It does not matter as a form of vehicles, such as a train other than a motor vehicle, the form of the drive device mounted in a vehicle, and the control method of a vehicle.

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、動力分配統合機構30とモータMG1とが「電力動力入出力手段」に相当し、モータMG2が「電動機」に相当し、バッテリ50が「蓄電手段」に相当し、電流センサ51bにより検出された充放電電流Ibの積算値に基づくバッテリ50の残容量(SOC)とバッテリ50の電池温度Tbとに基づいてバッテリ50を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Win,Woutを演算するバッテリECU52が「入出力制限設定手段」に相当し、バッテリ50の充電要求パワーPb*に基づく要求パワーPe*を効率よく出力する運転ポイントでエンジン22を負荷運転する状態からこの負荷運転により入力制限Winを超えてバッテリ50が充電されないようにするためにエンジン22を自立運転する状態に切り替えられた回数を示すカウンタCntが閾値Cref以上に至ったときをエンジン22から過剰な動力を出力する状態になったときと判定してエンジン22が回転数Nesetで運転されるよう目標スロットル開度TH*を設定しモータMG1から充電要求パワーPb*に相当するパワーが出力されるようトルク指令Tm1*を設定し要求トルクTr*により走行するようモータMG2のトルク指令Tm2*を設定する図4の冷間充電要求時駆動制御ルーチンを実行するハイブリッド用電子制御ユニット70と目標スロットル開度TH*でスロットルモータ25を駆動するエンジンECU24とトルク指令Tm1*,Tm2*でモータMG1,MG2を制御するモータECU40とが「制御手段」に相当する。また、モータMG1が「発電機」に相当し、動力分配統合機構30が「3軸式動力入出力手段」に相当する。さらに、対ロータ電動機230も「電力動力入出力手段」に相当する。ここで、「内燃機関」としては、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関に限定されるものではなく、水素エンジンなど如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「電力動力入出力手段」としては、動力分配統合機構30とモータMG1とを組み合わせたものや対ロータ電動機230に限定されるものではなく、車軸に連結された駆動軸に接続されると共に該駆動軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力の入出力を伴って前記駆動軸と前記出力軸とに動力を入出力可能なものであれば如何なるものとしても構わない。「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータMG2に限定されるものではなく、誘導電動機など、駆動軸に動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。「蓄電手段」としては、二次電池としてのバッテリ50に限定されるものではなく、キャパシタなど、電力動力入出力手段や電動機と電力のやりとりが可能であれば如何なるものとしても構わない。「入出力制限設定手段」としては、バッテリ50の残容量(SOC)とバッテリ50の電池温度Tbとに基づいて入出力制限Win,Woutを演算するものに限定されるものではなく、残容量(SOC)や電池温度Tbの他に例えばバッテリ50の内部抵抗などに基づいて演算するものなど、蓄電手段の状態に基づいて蓄電手段を充放電する際の最大許容電力としての入出力制限を設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「制御手段」としては、ハイブリッド用電子制御ユニット70とエンジンECU24とモータECU40とからなる組み合わせに限定されるものではなく単一の電子制御ユニットにより構成されるなどとしてもよい。また、「制御手段」としては、バッテリ50の充電要求パワーPb*に基づく要求パワーPe*を効率よく出力する運転ポイントでエンジン22を負荷運転する状態からこの負荷運転により入力制限Winを超えてバッテリ50が充電されないようにするためにエンジン22を自立運転する状態に切り替えられた回数を示すカウンタCntが閾値Cref以上に至ったときをエンジン22から過剰な動力を出力する状態になったときと判定してエンジン22が回転数Nesetで運転されるよう目標スロットル開度TH*を設定してスロットルモータ25を駆動しモータMG1から充電要求パワーPb*に相当するパワーが出力されるようトルク指令Tm1*を設定すると共に要求トルクTr*により走行するようモータMG2のトルク指令Tm2*を設定してモータMG1,MG2を制御するものに限定されるものではなく、蓄電手段を充電するための充電要求に対して所定の制約に基づいて内燃機関を運転すると蓄電手段を充電する電力が設定された入力制限を超える程度に内燃機関から過剰な動力が出力される出力過剰状態になるときには、内燃機関を所定の回転数で運転するスロットル開度制御を伴って充電要求に相当する電力が電力動力入出力手段から出力されると共に走行に要求される要求駆動力により走行するよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御する出力過剰時制御を実行するものであれば如何なるものとしても構わない。「発電機」としては、同期発電電動機として構成されたモータMG1に限定されるものではなく、誘導電動機など、動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの発電機としても構わない。「3軸式動力入出力手段」としては、上述の動力分配統合機構30に限定されるものではなく、ダブルピニオン式の遊星歯車機構を用いるものや複数の遊星歯車機構を組み合わせて4以上の軸に接続されるものやデファレンシャルギヤのように遊星歯車とは異なる差動作用を有するものなど、駆動軸と出力軸と発電機の回転軸との3軸に接続され3軸のうちのいずれかに軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力するものであれば如何なるものとしても構わない。なお、実施例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 engine 22 corresponds to an “internal combustion engine”, the power distribution and integration mechanism 30 and the motor MG1 correspond to “power power input / output means”, the motor MG2 corresponds to “electric motor”, and the battery 50 corresponds to “ Even if the battery 50 is charged / discharged based on the remaining capacity (SOC) of the battery 50 based on the integrated value of the charging / discharging current Ib detected by the current sensor 51b and the battery temperature Tb of the battery 50. The battery ECU 52 that calculates the input / output limits Win and Wout, which are good maximum allowable powers, corresponds to the “input / output limit setting means” and efficiently outputs the required power Pe * based on the required charge power Pb * of the battery 50. In order to prevent the battery 50 from being charged beyond the input limit Win by this load operation from the state in which the engine 22 is loaded. When the counter Cnt indicating the number of times the engine 22 has been switched to the autonomous operation state reaches a threshold value Cref or more, it is determined that the engine 22 is in a state of outputting excessive power, and the engine 22 is at the rotation speed Neset. The target throttle opening TH * is set so as to be operated, and the torque command Tm1 * is set so that the power corresponding to the required charging power Pb * is output from the motor MG1, and the torque command of the motor MG2 is driven so as to travel with the required torque Tr *. The hybrid electronic control unit 70 that executes the cold charge request drive control routine of FIG. 4 for setting Tm2 *, the engine ECU 24 that drives the throttle motor 25 with the target throttle opening TH *, and torque commands Tm1 * and Tm2 * The motor ECU 40 that controls the motors MG1 and MG2 corresponds to “control means”. . Further, the motor MG1 corresponds to a “generator”, and the power distribution and integration mechanism 30 corresponds to a “3-axis power input / output unit”. Further, the counter-rotor motor 230 also corresponds to “power power input / output means”. Here, the “internal combustion engine” is not limited to an internal combustion engine that outputs power using a hydrocarbon fuel such as gasoline or light oil, and may be any type of internal combustion engine such as a hydrogen engine. The “power power input / output means” is not limited to the combination of the power distribution and integration mechanism 30 and the motor MG1 or the anti-rotor motor 230, but is connected to the drive shaft connected to the axle and the drive. As long as it is connected to the output shaft of the internal combustion engine so that it can rotate independently of the shaft and can input and output power to and from the drive shaft and the output shaft with input and output of power and power. I do not care. The “motor” is not limited to the motor MG2 configured as a synchronous generator motor, and may be any type of motor as long as it can input and output power to the drive shaft, such as an induction motor. . The “storage means” is not limited to the battery 50 as a secondary battery, and may be anything as long as it can exchange power with a power motive power input / output means or an electric motor such as a capacitor. The “input / output limit setting means” is not limited to the one that calculates the input / output limits Win and Wout based on the remaining capacity (SOC) of the battery 50 and the battery temperature Tb of the battery 50, but the remaining capacity ( In addition to the SOC) and the battery temperature Tb, for example, calculation based on the internal resistance of the battery 50, etc., the input / output restriction is set as the maximum allowable power when charging / discharging the power storage means based on the state of the power storage means. Any object can be used. The “control means” is not limited to the combination of the hybrid electronic control unit 70, the engine ECU 24, and the motor ECU 40, and may be configured by a single electronic control unit. Further, as the “control means”, the battery 22 exceeds the input limit Win by this load operation from the state in which the engine 22 is loaded at the operation point that efficiently outputs the required power Pe * based on the charge required power Pb * of the battery 50. When the counter Cnt indicating the number of times the engine 22 is switched to the state where the engine 22 is autonomously operated so as not to be charged 50 reaches a threshold value Cref or more, it is determined that the engine 22 is in a state of outputting excessive power. Thus, the torque command Tm1 * is set so that the target throttle opening TH * is set so that the engine 22 is operated at the rotational speed Neset, the throttle motor 25 is driven, and the motor MG1 outputs the power corresponding to the charging request power Pb *. And set the torque command for the motor MG2 to travel with the required torque Tr * It is not limited to the motor that controls the motors MG1 and MG2 by setting m2 *. When the internal combustion engine is operated based on a predetermined restriction with respect to a charging request for charging the power storage means, the power storage means is charged. When the engine is in an output excessive state in which excessive power is output from the internal combustion engine to the extent that the electric power exceeds the set input limit, it corresponds to a charge request with throttle opening control for operating the internal combustion engine at a predetermined rotational speed. Any method may be used as long as it performs the output excess control that controls the internal combustion engine, the power power input / output means, and the motor so that the power is output from the power power input / output means and travels with the required driving force required for traveling. It does n’t matter. The “generator” is not limited to the motor MG1 configured as a synchronous generator motor, and may be any type of generator such as an induction motor that can input and output power. The “three-axis power input / output means” is not limited to the power distribution / integration mechanism 30 described above, but includes four or more shafts using a double pinion type planetary gear mechanism or a combination of a plurality of planetary gear mechanisms. Or a differential gear such as a differential gear that is different from a planetary gear, such as a drive shaft, an output shaft, and a rotating shaft of a generator. As long as power is input / output to / from the remaining shafts based on the power input / output to / from the shafts, any device may be used. 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 problem is the same as that of the embodiment described in the column of means for solving the problem. It is an example for specifically explaining the best mode for doing so, and does not limit the elements of the invention described in the column of means for solving the problem. That is, the interpretation of the invention described in the column of means for solving the problems should be made based on the description of the column, and the examples are those of the invention described in the column of means for solving the problems. It is only a specific example.

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。   The best mode for carrying out the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Of course, it can be implemented in the form.

本発明は、車両や駆動装置の製造産業などに利用可能である。   The present invention can be used in the manufacturing industry of vehicles and drive devices.

本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。1 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a hybrid vehicle 20 as an embodiment of the present invention. バッテリ50における電池温度Tbと入出力制限Win,Woutとの関係の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the relationship between the battery temperature Tb in the battery 50, and the input / output restrictions Win and Wout. バッテリ50の残容量(SOC)と入出力制限Win,Woutの補正係数との関係の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the relationship between the remaining capacity (SOC) of the battery 50, and the correction coefficient of input / output restrictions Win and Wout. 実施例のハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される冷間充電要求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。It is a flowchart which shows an example of the drive control routine at the time of the cold charge request | requirement performed by the hybrid electronic control unit 70 of an Example. 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the map for request | requirement torque setting. エンジン22の動作ラインの一例と目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a mode that an example of the operating line of the engine 22, the target rotational speed Ne *, and the target torque Te * are set. エンジン22からパワーを出力している状態で走行しているときの動力分配統合機構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の一例を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of a collinear diagram showing a dynamic relationship between the number of rotations and torque in a rotating element of a power distribution and integration mechanism 30 when traveling with power output from an engine 22; 変形例のハイブリッド自動車120の構成の概略を示す構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a hybrid vehicle 120 according to a modification. 変形例のハイブリッド自動車220の構成の概略を示す構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a hybrid vehicle 220 of a modified example.

符号の説明Explanation of symbols

20,120,220 ハイブリッド自動車、22 エンジン、23 スロットルバルブ、24 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、25 スロットルモータ、26 クランクシャフト、28 ダンパ、30 動力分配統合機構、31 サンギヤ、32 リングギヤ、32a リングギヤ軸、33 ピニオンギヤ、34 キャリア、35 減速ギヤ、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,42 インバータ、43,44 回転位置検出センサ、50 バッテリ、51a 電圧センサ、51b 電流センサ、51c 温度センサ、52 バッテリ用電子制御ユニット(バッテリECU)、54 電力ライン、60 ギヤ機構、62 デファレンシャルギヤ、63a,63b 駆動輪、64a,64b 車輪、70 ハイブリッド用電子制御ユニット、72 CPU、74 ROM、76 RAM、80 イグニッションスイッチ、81 シフトレバー、82 シフトポジションセンサ、83 アクセルペダル、84 アクセルペダルポジションセンサ、85 ブレーキペダル、86 ブレーキペダルポジションセンサ、88 車速センサ、89 外気温センサ、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, 23 throttle valve, 24 engine electronic control unit (engine ECU), 25 throttle motor, 26 crankshaft, 28 damper, 30 power distribution integrated mechanism, 31 sun gear, 32 ring gear, 32a Ring gear shaft, 33 pinion gear, 34 carrier, 35 reduction gear, 40 motor electronic control unit (motor ECU), 41, 42 inverter, 43, 44 rotational position detection sensor, 50 battery, 51a voltage sensor, 51b current sensor, 51c temperature Sensor, 52 Battery electronic control unit (battery ECU), 54 Electric power line, 60 Gear mechanism, 62 Differential gear, 63a, 63b Drive wheel, 64a, 64b Wheel, 70 Hybrid Electronic control unit, 72 CPU, 74 ROM, 76 RAM, 80 ignition switch, 81 shift lever, 82 shift position sensor, 83 accelerator pedal, 84 accelerator pedal position sensor, 85 brake pedal, 86 brake pedal position sensor, 88 vehicle speed sensor , 89 Outside air temperature sensor, 230 rotor motor, 232 inner rotor 234 outer rotor, MG1, MG2 motor.

Claims (8)

内燃機関と、
車軸に連結された駆動軸に接続されると共に該駆動軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力の入出力を伴って前記駆動軸と前記出力軸とに動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、
前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、
前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段を充放電する際の最大許容電力としての入出力制限を設定する入出力制限設定手段と、
前記蓄電手段を充電するための充電要求に対して所定の制約に基づいて前記内燃機関を運転すると前記蓄電手段を充電する電力が前記設定された入力制限を超える程度に前記内燃機関から過剰な動力が出力される出力過剰状態になるときには、前記内燃機関を所定の回転数で運転するスロットル開度制御を伴って前記充電要求に相当する電力が前記電力動力入出力手段から出力されると共に走行に要求される要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する出力過剰時制御を実行する制御手段と、
を備える車両。
An internal combustion engine;
Connected to the drive shaft connected to the axle and connected to the output shaft of the internal combustion engine so as to be rotatable independently of the drive shaft, and to the drive shaft and the output shaft with input and output of electric power and power Power power input / output means capable of power input / output;
An electric motor capable of inputting and outputting power to the drive shaft;
A power storage means capable of exchanging power with the electric power drive input / output means and the electric motor;
An input / output limit setting means for setting an input / output limit as a maximum allowable power when charging / discharging the power storage means based on the state of the power storage means;
When the internal combustion engine is operated on the basis of a predetermined restriction with respect to a charging request for charging the power storage means, excessive power is supplied from the internal combustion engine to such an extent that the power for charging the power storage means exceeds the set input limit. Is output, the electric power corresponding to the charging request is output from the electric power drive input / output means together with the throttle opening control for operating the internal combustion engine at a predetermined rotational speed, and the vehicle travels. Control means for executing output excess control for controlling the internal combustion engine, the electric power drive input / output means, and the electric motor so as to travel with the required driving force required;
A vehicle comprising:
前記制御手段は、前記スロットル開度制御として前記内燃機関が前記所定の回転数で運転されるよう前記内燃機関のスロットル開度をフィードバック制御する手段である請求項1記載の車両。   2. The vehicle according to claim 1, wherein the control means is means for feedback-controlling the throttle opening of the internal combustion engine so that the internal combustion engine is operated at the predetermined rotational speed as the throttle opening control. 前記制御手段は、前記充電要求に対しての前記所定の制約に基づく前記内燃機関の負荷運転と前記蓄電手段を充電する電力が前記設定された入力制限を超えないようにするための前記内燃機関の自立運転とが交互に所定回数以上に亘って行なわれるときを前記出力過剰状態になるときとして制御する手段である請求項1または2記載の車両。   The internal combustion engine for controlling the load operation of the internal combustion engine based on the predetermined restriction with respect to the charge request and the electric power for charging the power storage means not to exceed the set input limit The vehicle according to claim 1 or 2, which is means for controlling the time when the self-sustained operation is alternately performed over a predetermined number of times as the output excessive state. 前記制御手段は、外気温が所定温度未満または前記設定された入力制限が所定範囲内のときを前記出力過剰状態になるときとして制御する手段である請求項1または2記載の車両。   The vehicle according to claim 1 or 2, wherein the control means is a means for controlling when the outside air temperature is less than a predetermined temperature or when the set input limit is within a predetermined range as the output excessive state. 前記制御手段は、前記設定された出力制限の範囲内で前記要求駆動力により走行可能な状態で前記出力過剰状態になるときに前記出力過剰時制御を実行する手段である請求項1ないし4のいずれか1つの請求項に記載の車両。   5. The control unit according to claim 1, wherein the control unit is a unit that executes the output excess control when the output excess state occurs while the vehicle can run with the required driving force within the set output limit range. The vehicle according to any one of claims. 前記電力動力入出力手段は、動力を入出力する発電機と、前記駆動軸と前記出力軸と前記発電機の回転軸との3軸に接続され該3軸のうちのいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、を備える手段である請求項1ないし5のいずれか1つの請求項に記載の車両。   The power motive power input / output means is connected to three axes of a generator for inputting / outputting motive power, the drive shaft, the output shaft, and a rotating shaft of the generator, and enters any two of the three axes. The vehicle according to any one of claims 1 to 5, wherein the vehicle includes three-axis power input / output means for inputting / outputting power to the remaining shaft based on the output power. 内燃機関および蓄電手段と共に車両に搭載される駆動装置であって、
前記蓄電手段と電力のやり取りが可能で、車軸に連結された駆動軸に接続されると共に該駆動軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力の入出力を伴って前記駆動軸と前記出力軸とに動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、
前記蓄電手段と電力のやり取りが可能で、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段を充放電する際の最大許容電力としての入出力制限を設定する入出力制限設定手段と、
前記蓄電手段を充電するための充電要求に対して所定の制約に基づいて前記内燃機関を運転すると前記蓄電手段を充電する電力が前記設定された入力制限を超える程度に前記内燃機関から過剰な動力が出力される出力過剰状態になるときには、前記内燃機関を所定の回転数で運転するスロットル開度制御を伴って前記充電要求に相当する電力が前記電力動力入出力手段から出力されると共に走行に要求される要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する出力過剰時制御を実行する制御手段と、
を備える駆動装置。
A drive device mounted on a vehicle together with an internal combustion engine and power storage means,
Power can be exchanged with the power storage means, connected to a drive shaft connected to an axle, and connected to the output shaft of the internal combustion engine so as to be able to rotate independently of the drive shaft. A power power input / output means capable of inputting / outputting power to / from the drive shaft and the output shaft,
An electric motor capable of exchanging electric power with the power storage means and capable of inputting and outputting power to the drive shaft;
An input / output limit setting means for setting an input / output limit as a maximum allowable power when charging / discharging the power storage means based on the state of the power storage means;
When the internal combustion engine is operated on the basis of a predetermined restriction with respect to a charging request for charging the power storage means, excessive power is supplied from the internal combustion engine to such an extent that the power for charging the power storage means exceeds the set input limit. Is output, the electric power corresponding to the charging request is output from the electric power drive input / output means together with the throttle opening control for operating the internal combustion engine at a predetermined rotational speed, and the vehicle travels. Control means for executing output excess control for controlling the internal combustion engine, the electric power drive input / output means, and the electric motor so as to travel with the required driving force required;
A drive device comprising:
内燃機関と、車軸に連結された駆動軸に接続されると共に該駆動軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され電力と動力の入出力を伴って前記駆動軸と前記出力軸とに動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、を備える車両の制御方法であって、
前記蓄電手段を充電するための充電要求に対して所定の制約に基づいて前記内燃機関を運転すると前記蓄電手段を充電する電力が前記蓄電手段の状態に基づく該蓄電手段を充電する際の最大許容電力としての入力制限を超える程度に前記内燃機関から過剰な動力が出力される出力過剰状態になるときには、前記内燃機関を所定の回転数で運転するスロットル開度制御を伴って前記充電要求に相当する電力が前記電力動力入出力手段から出力されると共に走行に要求される要求駆動力により走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する出力過剰時制御を実行する、
ことを特徴とする車両の制御方法。
Connected to the internal combustion engine and a drive shaft connected to the axle and connected to the output shaft of the internal combustion engine so as to be rotatable independently of the drive shaft, the drive shaft and the output with input and output of electric power and power Power power input / output means capable of inputting / outputting power to / from the shaft, an electric motor capable of inputting / outputting power to / from the drive shaft, and power storage means capable of exchanging power with the power power input / output means and the motor. A vehicle control method comprising:
When the internal combustion engine is operated based on a predetermined restriction with respect to a charging request for charging the power storage means, the maximum allowable power for charging the power storage means based on the state of the power storage means when the internal combustion engine is operated When the engine is in an output excessive state where excessive power is output from the internal combustion engine to the extent that it exceeds the input limit as electric power, it corresponds to the charge request with throttle opening control for operating the internal combustion engine at a predetermined rotational speed. The output power control is executed to control the internal combustion engine, the power drive input / output unit, and the electric motor so that the electric power to be output is output from the power drive input / output unit and travels with the required driving force required for traveling. ,
A method for controlling a vehicle.
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