JP2011152819A - Hybrid vehicle - Google Patents

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JP2011152819A JP2010014174A JP2010014174A JP2011152819A JP 2011152819 A JP2011152819 A JP 2011152819A JP 2010014174 A JP2010014174 A JP 2010014174A JP 2010014174 A JP2010014174 A JP 2010014174A JP 2011152819 A JP2011152819 A JP 2011152819A
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Makoto Yamazaki
誠 山崎
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    • Y02T10/62Hybrid vehicles

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress fuel consumption until a system is turned off, and to reduce the amount of accumulated electricity of a secondary battery until the system is turned off in a, so called, plug-in hybrid vehicle. <P>SOLUTION: When an electric traveling priority mode is set, and a power Pdrv* for traveling exceeds a power (threshold Pstart) equivalent to the output limit Wout of a battery, an engine 22 and two motors are controlled so that this hybrid vehicle can travel by outputting a power obtained by subtracting a threshold Pstart from the power Pdrv* for traveling from the engine, and outputting a power equivalent to the output limit Wout from a battery 50 (S390 to S450). Thus, it is possible to suppress fuel consumption when the electric traveling priority mode is set, and to reduce the electricity accumulation ratio SOC of the battery. That is, it is possible to suppress fuel consumption until a system is stopped, and to reduce the electricity accumulation ratio SOC of the battery until the system is stopped. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、ハイブリッド自動車に関し、詳しくは、走行用の動力を出力可能な内燃機関と、走行用の動力を入出力可能な電動機と、電動機と電力のやりとりが可能な二次電池と、電動機から入出力される動力だけを用いて走行する電動走行と内燃機関から出力される動力と電動機から入出力される動力とを用いて走行するハイブリッド走行とが可能なハイブリッド自動車に関する。   The present invention relates to a hybrid vehicle, and more specifically, from an internal combustion engine capable of outputting driving power, a motor capable of inputting / outputting driving power, a secondary battery capable of exchanging power with the motor, and a motor. The present invention relates to a hybrid vehicle capable of electric traveling that uses only power that is input and output, and hybrid traveling that uses power that is output from an internal combustion engine and power that is input and output from the motor.

従来、この種のハイブリッド自動車としては、走行用の動力を出力するエンジンと走行用の動力を出力するモータとを搭載し、燃料残量が予め定めた閾値以上のときにはエンジンを運転して走行するハイブリッドモードを優先して走行し、燃料残量が閾値未満のときにはエンジンの運転を停止してモータからの動力により走行する電動走行モードを優先して走行するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。このハイブリッド自動車では、上述の制御により、燃料残量が完全にゼロになるのを遅くしている。   Conventionally, as this type of hybrid vehicle, an engine that outputs driving power and a motor that outputs driving power are mounted, and the engine is driven to run when the remaining amount of fuel exceeds a predetermined threshold. It has been proposed to run with priority over the hybrid mode, and run with priority over the electric running mode in which the engine is stopped and the vehicle is driven by the power from the motor when the remaining amount of fuel is less than the threshold. Reference 1). In this hybrid vehicle, the above-described control delays the remaining fuel amount from becoming completely zero.

特開2009−12593号公報JP 2009-12593 A

近年のハイブリッド自動車には、システムオフの状態で外部電源に接続して外部電源からの電力によりモータに電力を供給する二次電池を充電することができるいわゆるプラグインハイブリッド自動車も提案されている。このプラグインハイブリッド自動車では、システムオフされる毎に二次電池が充電されるため、システムオフするまでに二次電池の蓄電量を低くするために、エンジンの運転を停止した状態でモータからのパワーだけで走行する電動走行を優先して走行するが、電動走行している最中に、運転者が大きくアクセルペダルを踏み込んで大きな駆動力による走行が要求されたときには、モータからのパワーだけでは要求される駆動力を出力することができないため、エンジンを始動してエンジンからのパワーとモータからのパワーとにより要求される駆動力により走行するよう制御が切り替えられる。このとき、エンジンから出力するパワーとモータから出力するパワーにより車両の燃費や二次電池の蓄電量に影響を与えるため、エンジンから出力するパワーとモータから出力するパワーとをどの様に配分するかが課題となる。   As a recent hybrid vehicle, a so-called plug-in hybrid vehicle that can be connected to an external power source in a system-off state and can charge a secondary battery that supplies power to the motor by the power from the external power source has been proposed. In this plug-in hybrid vehicle, since the secondary battery is charged every time the system is turned off, in order to reduce the amount of storage of the secondary battery before the system is turned off, While driving with priority on electric driving that runs only with power, when the driver greatly depresses the accelerator pedal and driving with a large driving force is required during electric driving, only with the power from the motor Since the required driving force cannot be output, the control is switched so that the engine is started and the vehicle is driven by the driving force required by the power from the engine and the power from the motor. At this time, the power output from the engine and the power output from the motor affect the fuel consumption of the vehicle and the amount of power stored in the secondary battery, so how to distribute the power output from the engine and the power output from the motor. Is an issue.

本発明のハイブリッド自動車は、いわゆるプラグインハイブリッド自動車において、システムオフするまでの燃料消費量を抑制すると共にシステムオフするまでに二次電池の蓄電量を小さくすることを主目的とする。   The main object of the hybrid vehicle of the present invention is to suppress the amount of fuel consumed until the system is turned off in a so-called plug-in hybrid vehicle and to reduce the amount of power stored in the secondary battery before the system is turned off.

本発明のハイブリッド自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。   The hybrid vehicle of the present invention employs the following means in order to achieve the main object described above.

本発明のハイブリッド自動車は、
走行用の動力を出力可能な内燃機関と、走行用の動力を入出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能な二次電池と、前記電動機から入出力される動力だけを用いて走行する電動走行と前記内燃機関から出力される動力と前記電動機から入出力される動力とを用いて走行するハイブリッド走行とが可能なハイブリッド自動車であって、
システムオフの状態で外部電源に接続されて該外部電源からの電力を用いて前記二次電池を充電する充電器と、
走行に要求される走行用パワーを設定する走行用パワー設定手段と、
前記二次電池の状態に基づいて該二次電池に蓄えられた蓄電量の全容量に対する割合である蓄電割合を演算する蓄電割合演算手段と、
前記二次電池の状態に基づいて該二次電池から出力可能な最大電力としての出力制限を設定する出力制限設定手段と、
システムオンされたときに少なくとも前記演算された蓄電割合が第1の所定割合以上のときには走行に伴って前記演算される蓄電割合が前記第1の所定割合より小さい第2の所定割合未満に至るまでは前記電動走行を優先して走行する電動走行優先モードを設定し、前記電動走行優先モードが設定されないときには前記ハイブリッド走行を優先して走行するハイブリッド走行優先モードを設定するモード設定手段と、
前記電動走行優先モードが設定されている最中に前記設定された走行用パワーが前記設定された出力制限に相当するパワーを超えているときには、前記設定された走行用パワーから前記設定された出力制限に相当するパワーを減じて得られるパワーが前記内燃機関から出力されると共に前記二次電池から出力制限に相当するパワーが出力されて走行するよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
The hybrid vehicle of the present invention
Using only an internal combustion engine capable of outputting driving power, an electric motor capable of inputting / outputting driving power, a secondary battery capable of exchanging electric power with the motor, and power input / output from the electric motor A hybrid vehicle capable of traveling using an electric traveling to travel, a hybrid traveling to travel using power output from the internal combustion engine and power input / output from the electric motor,
A charger that is connected to an external power source in a system-off state and charges the secondary battery using power from the external power source;
Traveling power setting means for setting traveling power required for traveling;
A power storage ratio calculating means for calculating a power storage ratio, which is a ratio of the amount of power stored in the secondary battery to the total capacity based on the state of the secondary battery;
Output limit setting means for setting an output limit as the maximum power that can be output from the secondary battery based on the state of the secondary battery;
When the calculated power storage ratio is greater than or equal to a first predetermined ratio when the system is turned on, the calculated power storage ratio is less than a second predetermined ratio that is smaller than the first predetermined ratio as the vehicle travels. Mode setting means for setting an electric travel priority mode for prioritizing the electric travel and setting a hybrid travel priority mode for prioritizing the hybrid travel when the electric travel priority mode is not set;
When the set driving power exceeds the power corresponding to the set output limit while the electric driving priority mode is set, the set output from the set driving power. Control means for controlling the internal combustion engine and the motor so that the power obtained by reducing the power corresponding to the limit is output from the internal combustion engine and the power corresponding to the output limit is output from the secondary battery. When,
It is a summary to provide.

本発明のハイブリッド自動車では、システムオンされたときに少なくとも二次電池に蓄えられた蓄電量の全容量に対する割合である蓄電割合が第1の所定割合以上のときには走行に伴って蓄電割合が第1の所定割合より小さい第2の所定割合未満に至るまでは電動走行を優先して走行する電動走行優先モードを設定し、電動走行優先モードが設定されないときにはハイブリッド走行を優先して走行するハイブリッド走行優先モードを設定し、電動走行優先モードあるいはハイブリッド走行優先モードにより走行するよう電動機や内燃機関を制御する。そして、電動走行優先モードが設定されている最中に走行に要求される走行用パワーが二次電池から出力可能な最大電力としての出力制限に相当するパワーを超えているときには、走行用パワーから出力制限に相当するパワーを減じて得られるパワーが内燃機関から出力されると共に二次電池から出力制限に相当するパワーが出力されて走行するよう内燃機関と電動機とを制御する。このように、走行用パワーが大きくて二次電池から走行用パワーの全てを出力することができないときには、二次電池から出力制限に相当するパワーを出力し、その不足分のパワーを内燃機関から出力することによって、電動走行優先モードが設定されているときの燃料消費量を小さくすると共に二次電池の蓄電割合を小さくすることができる。即ち、システムオフするまでの燃料消費量を抑制すると共にシステムオフするまでに二次電池の蓄電量を小さくすることができるのである。なお、本発明のハイブリッド自動車において、前記二次電池と電力のやりとりが可能で動力を入出力可能な発電機と、前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と車軸に連結された駆動軸との3軸に3つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、を備え、前記制御手段は、前記内燃機関の運転制御に際して前記発電機を制御する手段である、ものとすることもできる。   In the hybrid vehicle of the present invention, when the power storage ratio, which is the ratio of at least the amount of power stored in the secondary battery when the system is turned on, is greater than or equal to the first predetermined ratio, the power storage ratio is the first as the vehicle travels. The electric travel priority mode is set to prioritize the electric travel until the second predetermined ratio smaller than the predetermined ratio is set, and the hybrid travel priority is performed to prioritize the hybrid travel when the electric travel priority mode is not set. The mode is set, and the electric motor and the internal combustion engine are controlled so as to travel in the electric travel priority mode or the hybrid travel priority mode. When the power for driving required for driving while the electric driving priority mode is set exceeds the power corresponding to the output limit as the maximum power that can be output from the secondary battery, The internal combustion engine and the motor are controlled so that the power obtained by reducing the power corresponding to the output restriction is output from the internal combustion engine and the power corresponding to the output restriction is output from the secondary battery. In this way, when the traveling power is so large that it is not possible to output all of the traveling power from the secondary battery, the secondary battery outputs the power corresponding to the output restriction, and the insufficient power is output from the internal combustion engine. By outputting, it is possible to reduce the fuel consumption when the electric travel priority mode is set, and to reduce the storage ratio of the secondary battery. That is, the amount of fuel consumed until the system is turned off can be suppressed, and the amount of power stored in the secondary battery can be reduced before the system is turned off. In the hybrid vehicle of the present invention, an electric generator capable of exchanging electric power with the secondary battery and capable of inputting / outputting power, an output shaft of the internal combustion engine, a rotating shaft of the generator, and a drive connected to the axle A planetary gear mechanism in which three rotating elements are connected to three axes of the shaft, and the control means is means for controlling the generator during operation control of the internal combustion engine. .

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. 実施例のハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される走行モード設定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 driving mode setting routine performed by the electronic control unit for hybrid 70 of an Example. 実施例のハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される電動走行優先モード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 electric travel priority mode drive control routine performed by the electronic control unit for hybrid 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*とを設定する様子の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of a mode of setting an example of the operation line of the engine 22, and target rotational speed Ne * and target torque Te *. 実施例における走行用パワーPdrv*とバッテリ50からのパワーとエンジン22からのパワーとの関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the power Pdrv * for driving | running | working in the Example, the power from the battery 50, and the power from the engine 22. FIG.

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。   Next, the form for implementing this invention is demonstrated using an Example.

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、例えば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として構成されたエンジン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を介して複数のピニオンギヤ33を連結したキャリア34が接続されると共に駆動輪39a,39bにギヤ機構37とデファレンシャルギヤ38とを介して連結された駆動軸としてのリングギヤ軸32aにリングギヤ32が接続されて遊星歯車機構として構成された3軸式の動力分配統合機構30と、例えば周知の同期発電電動機として構成されて動力分配統合機構30のサンギヤ31にロータが接続されたモータMG1と、例えば周知の同期発電電動機として構成されて駆動軸としてのリングギヤ軸32aに減速ギヤ35を介してロータが接続されたモータMG2と、モータMG1,MG2を駆動するためのインバータ41,42と、例えばリチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ50と、バッテリ50からの電力を昇圧してインバータ41,42に供給する周知の昇圧コンバータとして構成された昇圧回路55と、バッテリ50と昇圧回路55との接続や接続の解除を行なうシステムメインリレー56と、昇圧回路55よりシステムメインリレー56側の低電圧系電力ライン59に取り付けられて外部電源100からの交流電力を直流電力に変換してバッテリ50を充電する充電器90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 configured as an internal combustion engine that outputs power using a hydrocarbon-based fuel such as gasoline or light oil, and a crankshaft 26 serving as an output shaft of the engine 22. A carrier 34 is connected to a plurality of pinion gears 33 via a damper 28, and a ring gear 32 is connected to a ring gear shaft 32a as a drive shaft connected to drive wheels 39a, 39b via a gear mechanism 37 and a differential gear 38. A triaxial power distribution and integration mechanism 30 connected and configured as a planetary gear mechanism, a motor MG1 configured as a well-known synchronous generator motor and having a rotor connected to the sun gear 31 of the power distribution and integration mechanism 30; A ring gear shaft as a drive shaft constructed as a known synchronous generator motor A motor MG2 having a rotor connected to 2a via a reduction gear 35, inverters 41 and 42 for driving the motors MG1 and MG2, a battery 50 configured as, for example, a lithium ion secondary battery, From a booster circuit 55 configured as a well-known booster converter that boosts electric power and supplies it to the inverters 41, 42, a system main relay 56 that connects and disconnects the battery 50 and the booster circuit 55, and a booster circuit 55 A charger 90 that is attached to a low-voltage power line 59 on the system main relay 56 side and converts AC power from the external power supply 100 to DC power to charge the battery 50, and a hybrid electronic control unit that controls the entire vehicle 70.

エンジン22は、エンジン用電子制御ユニット(以下、エンジンECUという)24によりその燃料噴射制御や点火制御,吸入空気量調節制御などの運転制御がなされている。エンジンECU24には、エンジン22の運転状態を検出する各種センサからの信号が入力されており、エンジンECU24からは、図示しないスロットルバルブや燃料噴射弁,点火プラグ,可変バルブタイミング機構などへの駆動制御信号が出力されている。エンジンECU24は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によりエンジン22を運転制御すると共に必要に応じてエンジン22の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。また、エンジンECU24は、図示しないクランクポジションセンサからのクランクポジション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 controlled by an engine electronic control unit (hereinafter referred to as engine ECU) 24 such as fuel injection control, ignition control, and intake air amount adjustment control. Signals from various sensors that detect the operating state of the engine 22 are input to the engine ECU 24, and the engine ECU 24 controls driving to a throttle valve, a fuel injection valve, a spark plug, a variable valve timing mechanism, and the like (not shown). A signal is being output. The engine ECU 24 is in communication 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, if necessary, transmits data related to the operating state of the engine 22 to the hybrid electronic control. Output to 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 crank position from a crank position sensor (not shown).

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 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からの端子間電圧Vb,バッテリ50の正極側の出力端子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バッテリ50から放電可能な蓄電量の全容量に対する割合としての蓄電割合SOCを演算したり、演算した蓄電割合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を演算したりする。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の蓄電割合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。   The battery 50 is managed by a battery electronic control unit (hereinafter referred to as a battery ECU) 52. In the battery ECU 52, signals necessary for managing the battery 50, for example, the voltage Vb between the terminals from the voltage sensor 51a installed between the terminals of the battery 50, the current attached to the output terminal on the positive side of the battery 50 The charge / discharge current Ib from the 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 communicated to the hybrid electronic control unit 70 as necessary. Output. Further, in order to manage the battery 50, the battery ECU 52 sets the storage ratio SOC as a ratio to the total capacity of the storage amount that can be discharged from the battery 50 based on the integrated value of the charge / discharge current Ib detected by the current sensor 51b. The input / output limits Win and Wout that are the maximum allowable power that may charge / discharge the battery 50 are calculated based on the calculated storage ratio SOC and the battery temperature Tb. 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 limiting limit are set based on the storage ratio SOC of the battery 50. It can be set by setting a correction coefficient and multiplying the basic value of the set input / output limits Win and Wout by the correction coefficient.

充電器90は、車両側コネクタ92を外部電源100の外部電源側コネクタ102に接続することにより、外部電源100からの電力を用いてバッテリ50を充電する。充電器90は、図示しないが低電圧系電力ライン59と車両側コネクタ92との接続や接続の解除を行なう充電用リレーや、外部電源100からの交流電力を直流電力に変換するAC/DCコンバータ,AC/DCコンバータにより変換した直流電力の電圧を変換して低電圧系電力ライン59側に供給するDC/DCコンバータなどを備える。   The charger 90 connects the vehicle side connector 92 to the external power supply side connector 102 of the external power supply 100 to charge the battery 50 using the power from the external power supply 100. Although not shown, the charger 90 includes a charging relay that connects and disconnects the low-voltage power line 59 and the vehicle-side connector 92, and an AC / DC converter that converts AC power from the external power source 100 into DC power. , A DC / DC converter that converts the voltage of the DC power converted by the AC / DC converter and supplies it to the low voltage system power line 59 side is provided.

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、昇圧回路55よりインバータ41,42側の高電圧系電力ライン54に取り付けられたコンデンサ57の端子間に取り付けられた電圧センサ57aからの電圧(高電圧系の電圧)VHや、低電圧系電力ライン59に取り付けられたコンデンサ58の端子間に取り付けられた電圧センサ58aからの電圧(低電圧系の電圧)VL,イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号,シフトレバー81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP,アクセルペダル83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Acc,ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBP,車速センサ88からの車速Vなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット70からは、昇圧回路55のスイッチング素子へのスイッチング制御信号やシステムメインリレー56への駆動信号,充電器90への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット70は、前述したように、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と通信ポートを介して接続されており、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。   The hybrid 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 has a voltage (high voltage system voltage) from a voltage sensor 57a attached between terminals of a capacitor 57 attached to the high voltage system power line 54 on the inverter 41, 42 side from the booster circuit 55. ) VH, voltage from the voltage sensor 58a attached between the terminals of the capacitor 58 attached to the low voltage system power line 59 (voltage of the low voltage system) VL, ignition signal from the ignition switch 80, shift lever 81 Shift position SP from the shift position sensor 82 that detects the operation position, accelerator opening Acc from the accelerator pedal position sensor 84 that detects the depression amount of the accelerator pedal 83, and brake pedal position sensor 86 that detects the depression amount of the brake pedal 85 Brake pen from Le position BP, and a vehicle speed V from a vehicle speed sensor 88 is input through the input port. From the hybrid electronic control unit 70, a switching control signal to the switching element of the booster circuit 55, a drive signal to the system main relay 56, a control signal to the charger 90, and the like are output via an output 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。なお、トルク変換運転モードと充放電運転モードは、いずれもエンジン22の運転を伴って要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるようエンジン22とモータMG1,MG2とを制御するモードであるから、以下、両者を合わせてエンジン運転モードとして考えることができる。   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 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 and 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 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. The torque conversion operation mode and the charge / discharge operation mode are modes in which the engine 22 and the motors MG1, MG2 are controlled so that the required power is output to the ring gear shaft 32a with the operation of the engine 22. Both can be considered as the engine operation mode.

また、実施例のハイブリッド自動車20では、自宅や予め設定した充電ポイントに到達するときにエンジン22の始動については十分に行なうことができる程度にバッテリ50の蓄電割合SOCが低くなるように走行中にバッテリ50の充放電の制御を行ない、自宅や予め設定した充電ポイントで車両をシステム停止した後に充電器90の車両側コネクタ92を外部電源100の外部電源側コネクタ102に接続し、充電器90の図示しないDC/DCコンバータとAC/DCコンバータとを制御することによって外部電源100から電力によりバッテリ50を満充電や満充電より低い所定の充電状態とする。そして、バッテリ50の充電後にシステム起動したときには、図2に例示する走行モード設定ルーチンに示すように、システム起動したときのバッテリ50の蓄電割合SOCがある程度の電動走行が可能な蓄電割合SOCとして予め設定された閾値Shv1(例えば40%や50%など)以上のときにバッテリ50の蓄電割合SOCがエンジン22の始動を行なうことができる程度に設定された閾値Shv2(例えば20%や30%など)に至るまでモータ運転モードによる走行(電動走行)を優先して走行する電動走行優先モードを設定して走行し(ステップS100〜S140)、システム起動したときのバッテリ50の蓄電割合SOCが閾値Shv1未満のときやシステム起動したときのバッテリ50の蓄電割合SOCが閾値Shv1以上であってもその後にバッテリ50の蓄電割合SOCが閾値Shv2に至った以降はエンジン運転モードによる走行(ハイブリッド走行)を優先して走行するハイブリッド走行優先モードを設定して走行する(ステップS150)。   Further, in the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the vehicle 22 is traveling so that the storage ratio SOC of the battery 50 is low enough to start the engine 22 sufficiently when reaching the home or a preset charging point. The charging / discharging control of the battery 50 is performed, and after stopping the vehicle at home or at a preset charging point, the vehicle side connector 92 of the charger 90 is connected to the external power source side connector 102 of the external power source 100. By controlling a DC / DC converter and an AC / DC converter (not shown), the battery 50 is fully charged or in a predetermined charging state lower than full charging with electric power from the external power source 100. When the system is started after the battery 50 is charged, as shown in the travel mode setting routine illustrated in FIG. 2, the storage ratio SOC of the battery 50 when the system is started is set in advance as a storage ratio SOC that allows a certain amount of electric travel. The threshold value Shv2 (for example, 20% or 30%) set to such an extent that the storage ratio SOC of the battery 50 can start the engine 22 when the set threshold value Shv1 (for example, 40% or 50%) or more is exceeded. Is set to the electric travel priority mode in which the travel in the motor operation mode (electric travel) is preferentially performed (steps S100 to S140), and the storage ratio SOC of the battery 50 when the system is activated is less than the threshold value Shv1. Or when the system is started up, the storage ratio SOC of the battery 50 is the threshold value Shv1. Even if it is above, after the storage ratio SOC of the battery 50 reaches the threshold value Shv2, the vehicle travels by setting the hybrid travel priority mode in which the travel in the engine operation mode is prioritized (hybrid travel) (step S150). .

次に、実施例のハイブリッド自動車20で電動走行優先モードにより走行しているときの動作、特に、電動走行優先モードで走行している最中にモータMG2からのパワーだけでなくエンジン22からパワーを用いて走行する際の動作について説明する。図3は、実施例のハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される電動走行優先モード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、所定時間毎(例えば、数msec毎)に繰り返し実行される。   Next, the operation when the hybrid vehicle 20 of the embodiment is traveling in the electric travel priority mode, in particular, not only the power from the motor MG2 but also the power from the engine 22 during traveling in the electric travel priority mode. The operation when traveling using the vehicle will be described. FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of an electric travel priority mode drive control routine executed by the hybrid electronic control unit 70 according to the embodiment. This routine is repeatedly executed every predetermined time (for example, every several msec).

電動走行優先モード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,モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2,バッテリ50の蓄電割合SOC,バッテリ50の入出力制限Win,Woutなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する(ステップS300)。ここで、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。また、バッテリ50の蓄電割合SOCは、電流センサ51bにより検出されたバッテリ50の充放電電流Ibの積算値に基づいて演算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。さらに、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の蓄電割合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。   When the electric travel priority mode drive control routine is executed, the CPU 72 of the hybrid electronic control unit 70 first sets the accelerator opening Acc from the accelerator pedal position sensor 84, the vehicle speed V from the vehicle speed sensor 88, and the motors MG1 and MG2. A process of inputting data necessary for control, such as the rotational speeds Nm1, Nm2, the storage ratio SOC of the battery 50, the input / output limits Win, Wout of the battery 50, is executed (step S300). Here, 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. To do. Further, the storage rate SOC of the battery 50 is calculated from the integrated value of the charge / discharge current Ib of the battery 50 detected by the current sensor 51b, and is input from the battery ECU 52 by 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 storage ratio SOC of the battery 50 and are input from the battery ECU 52 by communication.

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*と走行のために車両に要求される走行用パワーPdrv*とを設定すると共に(ステップS310)、電力を駆動系のパワーに換算する換算係数kwをバッテリ50の出力制限Woutに乗じて得られる値をエンジン22を始動するための閾値Pstartに設定する(ステップS320)。要求トルクTr*は、実施例では、アクセル開度Accと車速Vと要求トルクTr*との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてROM74に記憶しておき、アクセル開度Accと車速Vとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクTr*を導出して設定するものとした。図4に要求トルク設定用マップの一例を示す。走行用パワーPdrv*は、設定した要求トルクTr*にリングギヤ軸32aの回転数Nrを乗じたものと損失としてのロスLossとの和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 travel power Pdrv * required for the vehicle for travel (step S310), and a value obtained by multiplying the output limit Wout of the battery 50 by the conversion coefficient kw for converting the power to the drive system power Is set to a threshold value Pstart for starting the engine 22 (step S320). 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. 4 shows an example of the required torque setting map. The travel power Pdrv * can be calculated as the sum of the set required torque Tr * multiplied by the rotational speed Nr of the ring gear shaft 32a and the loss Loss as a 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が運転中であるか或いは運転停止中であるかを判定し(ステップS330)、エンジン22が運転停止中であるときには、設定した走行用パワーPdrv*が閾値Pstart以下であるか否かを判定し(ステップS340)、走行用パワーPdrv*が閾値Pstart以下であるときには、電動走行を継続可能と判断し、モータMG1のトルク指令Tm1*に値0を設定すると共に(ステップS350)、要求トルクTr*を減速ギヤ35のギヤ比Grで除したものをモータMG2から出力すべきトルク指令Tm2*として設定し(ステップS360)、設定したトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU40に送信して(ステップS370)、本ルーチンを終了する。トルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータECU40は、トルク指令Tm1*,Tm2*のトルクがモータMG1,MG2から出力されるようインバータ41,42の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御する。こうした制御により、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。   Subsequently, it is determined whether the engine 22 is operating or stopped (step S330). When the engine 22 is stopped, is the set traveling power Pdrv * equal to or less than the threshold value Pstart? (Step S340), when the traveling power Pdrv * is equal to or less than the threshold value Pstart, it is determined that the electric traveling can be continued, and a value 0 is set to the torque command Tm1 * of the motor MG1 (step S350). Then, the value obtained by dividing the required torque Tr * by the gear ratio Gr of the reduction gear 35 is set as a torque command Tm2 * to be output from the motor MG2 (step S360), and the set torque commands Tm1 * and Tm2 * are transmitted to the motor ECU 40. (Step S370), and this routine is finished. The motor ECU 40 that receives the torque commands Tm1 * and Tm2 * performs switching control of switching elements (not shown) of the inverters 41 and 42 so that the torques of the torque commands Tm1 * and Tm2 * are output from the motors MG1 and MG2. By such control, 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.

ステップS340で走行用パワーPdrv*が閾値Pstartより大きいと判定されると、エンジン22を始動する(ステップS390)。ここで、エンジン22の始動は、モータMG1からトルクを出力すると共にこのトルクの出力に伴って駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力されるトルクをモータMG2によりキャンセルするトルクを出力することによりエンジン22をクランキングし、エンジン22の回転数Neが所定回転数(例えば1000rpm)に至ったときに燃料噴射制御や点火制御などを開始することにより行なわれる。なお、このエンジン22の始動の最中も要求トルクTr*がリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG2の駆動制御が行なわれる。即ち、モータMG2から出力すべきトルクは、要求トルクTr*をリングギヤ軸32aに出力するためのトルクとエンジン22をクランキングする際にリングギヤ軸32aに作用するトルクをキャンセルするためのトルクとの和のトルクとなる。   If it is determined in step S340 that the traveling power Pdrv * is greater than the threshold value Pstart, the engine 22 is started (step S390). Here, the engine 22 is started by outputting torque from the motor MG1 and outputting torque that causes the motor MG2 to cancel torque output to the ring gear shaft 32a as a drive shaft in accordance with the output of this torque. Is performed, and fuel injection control and ignition control are started when the rotational speed Ne of the engine 22 reaches a predetermined rotational speed (for example, 1000 rpm). During the start of the engine 22, the drive control of the motor MG2 is performed so that the required torque Tr * is output to the ring gear shaft 32a. That is, the torque to be output from the motor MG2 is the sum of the torque for outputting the required torque Tr * to the ring gear shaft 32a and the torque for canceling the torque acting on the ring gear shaft 32a when the engine 22 is cranked. Torque.

エンジン22を始動すると、走行用パワーPdrv*から閾値Pstartを減じたパワーをエンジン22から出力すべき要求パワーPe*とすると共に要求パワーPe*とエンジン22を効率よく動作させる動作ラインと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S400)。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5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 engine 22 is started, the power obtained by subtracting the threshold value Pstart from the traveling power Pdrv * is set as the required power Pe * to be output from the engine 22, and based on the required power Pe * and the operation line for operating the engine 22 efficiently. A target rotational speed Ne * and a target torque Te * are set as operating points for operating the engine 22 (step S400). FIG. 5 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 *).

続いて、エンジン22の目標回転数Ne*とモータMG2の回転数Nm2と動力分配統合機構30のギヤ比(サンギヤの歯数/リングギヤの歯数)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*と入力したモータMG1の回転数Nm1とに基づいて式(2)によりモータMG1から出力すべきトルク指令Tm1*を計算する(ステップS410)。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。ここで、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。   Subsequently, using the target rotational speed Ne * of the engine 22, the rotational speed Nm2 of the motor MG2, and the gear ratio of the power distribution and integration mechanism 30 (the number of teeth of the sun gear / the number of teeth of the ring gear) ρ, A target rotation speed Nm1 * of MG1 is calculated, and a torque command Tm1 * to be output from the motor MG1 is calculated by Expression (2) based on the calculated target rotation speed Nm1 * and the input rotation speed Nm1 of the motor MG1 ( Step S410). Here, Expression (1) is a dynamic relational expression for the rotating element of the power distribution and integration mechanism 30. Here, 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. Yes, “k2” in the third term on the right side is the gain of the integral term.

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

そして、バッテリ50の出力制限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限としてのトルク制限Tlimを次式(3)により計算すると共に(ステップS420)、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としての仮モータトルクTm2tmpを式(4)により計算し(ステップS430)、計算したトルク制限Tlimで仮モータトルク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S440)。このようにモータMG2のトルク指令Tm2*を設定することにより、駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力する要求トルクTr*を、バッテリ50の出力制限Woutで制限したトルクとして設定することができる。そして、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(ステップS450)、本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*とからなる運転ポイント(目標運転ポイント)で運転されるようエンジン22の燃料噴射制御や点火制御,吸入空気量調節制御などを行い、トルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータECU40は、トルク指令Tm1*,Tm2*のトルクがモータMG1,MG2から出力されるようインバータ41,42の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御する。ここで、エンジン22が目標回転数Ne*と目標トルクTe*とからなる運転ポイントで運転されている場合を考えると、エンジン22から走行用パワーPdrv*から閾値Pstartを減じたパワーを出力すると共にバッテリ50から閾値Pstartのパワーを出力して、即ち、エンジン22から走行用パワーPdrv*からバッテリ50の出力制限Woutに相当するパワーを出力すると共にバッテリ50の出力制限Woutに相当するパワーを出力して走行することになる。   The deviation between the power limit (generated power) of the motor MG1 obtained by multiplying the output limit Wout of the battery 50 and the calculated torque command Tm1 * of the motor MG1 by the current rotational speed Nm1 of the motor MG1 is the rotational speed of the motor MG2. The torque limit Tlim as the upper limit of the torque that may be output from the motor MG2 by dividing by Nm2 is calculated by the following equation (3) (step S420), the required torque Tr *, the torque command Tm1 *, and the power distribution integration mechanism The temporary motor torque Tm2tmp as the torque to be output from the motor MG2 is calculated by the equation (4) using the gear ratio ρ of 30 (step S430), and the motor is set as a value obtained by limiting the temporary motor torque Tm2tmp with the calculated torque limit Tlim. A torque command Tm2 * for MG2 is set (step S440). By setting the torque command Tm2 * of the motor MG2 in this way, the required torque Tr * output to the ring gear shaft 32a as the drive shaft can be set as a torque limited by the output limit Wout of the battery 50. Then, the target rotational speed Ne * and the target torque Te * of the engine 22 are transmitted to the engine ECU 24, and the torque commands Tm1 * and Tm2 * of the motors MG1 and MG2 are transmitted to the motor ECU 40 (step S450), and this routine is terminated. To do. The engine ECU 24 that has received the target rotational speed Ne * and the target torque Te * performs fuel injection of the engine 22 so that the engine 22 is operated at an operating point (target operating point) composed of the target rotational speed Ne * and the target torque Te *. The motor ECU 40 that has received the torque commands Tm1 *, Tm2 * by performing control, ignition control, intake air amount adjustment control, etc., receives an inverter 41, so that the torque commands Tm1 *, Tm2 * are output from the motors MG1, MG2. 42 performs switching control of a switching element (not shown). Here, considering the case where the engine 22 is operated at an operation point consisting of the target rotational speed Ne * and the target torque Te *, the engine 22 outputs power obtained by subtracting the threshold value Pstart from the traveling power Pdrv *. The power of the threshold value Pstart is output from the battery 50, that is, the power corresponding to the output limit Wout of the battery 50 is output from the driving power Pdrv * from the engine 22 and the power corresponding to the output limit Wout of the battery 50 is output. Will run.

Tlim=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (3)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (4)
Tlim = (Wout-Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (3)
Tm2tmp = (Tr * + Tm1 * / ρ) / Gr (4)

こうしてエンジン22からの動力を用いての走行を開始すると、次回このルーチンが実行されたときにはステップS330でエンジン22は運転中であると判定されるから、走行用パワーPdrv*を閾値Pstartからマージンとしての所定パワーαを減じた値と比較する(ステップS380)。ここで、所定パワーαは、走行用パワーPdrv*が閾値Pstart近傍のときにエンジン22の始動と停止とが頻繁に生じないようにヒステリシスを持たせるためのものであり、適宜設定することができる。走行用パワーPdrv*が閾値Pstartから所定パワーαを減じた値以上のときには、エンジン22の運転を継続すべきと判断し、エンジン22から走行用パワーPdrv*からバッテリ50の出力制限Woutに相当するパワーを出力すると共にバッテリ50の出力制限Woutに相当するパワーを出力して走行するようエンジン22の目標回転数Ne*,目標トルクTe*,モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定してエンジンECU24やモータECU40に送信する処理を実行して(ステップS400〜S450)、本ルーチンを終了する。走行用パワーPdrv*が閾値Pstartから所定パワーαを減じた値未満のときには、エンジン22の運転を停止し(ステップS460)、電動走行するようモータMG1のトルク指令Tm1*に値0を設定すると共に要求トルクTr*を減速ギヤ35のギヤ比Grで除したものをモータMG2のトルク指令Tm2*に設定し、設定したトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU40に送信して(ステップS350〜S370)、本ルーチンを終了する。   When traveling using the power from the engine 22 is started in this way, the next time this routine is executed, it is determined in step S330 that the engine 22 is in operation, so the traveling power Pdrv * is set as a margin from the threshold value Pstart. Is compared with a value obtained by subtracting the predetermined power α (step S380). Here, the predetermined power α is for providing hysteresis so that the engine 22 is not frequently started and stopped when the traveling power Pdrv * is in the vicinity of the threshold value Pstart, and can be set as appropriate. . When the traveling power Pdrv * is equal to or greater than a value obtained by subtracting the predetermined power α from the threshold value Pstart, it is determined that the operation of the engine 22 should be continued, and corresponds to the output limit Wout of the battery 50 from the traveling power Pdrv * from the engine 22. The target speed Ne *, the target torque Te *, and the torque commands Tm1 * and Tm2 * of the motors MG1 and MG2 are set so as to output the power and output the power corresponding to the output limit Wout of the battery 50. Then, processing to be transmitted to the engine ECU 24 and the motor ECU 40 is executed (steps S400 to S450), and this routine is finished. When the traveling power Pdrv * is less than the value obtained by subtracting the predetermined power α from the threshold value Pstart, the operation of the engine 22 is stopped (step S460), and a value 0 is set in the torque command Tm1 * of the motor MG1 so as to perform electric traveling. A value obtained by dividing the required torque Tr * by the gear ratio Gr of the reduction gear 35 is set as the torque command Tm2 * of the motor MG2, and the set torque commands Tm1 * and Tm2 * are transmitted to the motor ECU 40 (steps S350 to S370). This routine is terminated.

図6に実施例における走行用パワーPdrv*とバッテリ50からのパワーとエンジン22からのパワーとの関係を示す。実施例のハイブリッド自動車20は、図示するように、電動走行優先モードが設定されているときには、走行用パワーPdrv*がバッテリ50の出力制限Woutに相当するパワー(閾値Pstart)以下のときにはバッテリ50からのパワーだけで走行(電動走行)し、走行用パワーPdrv*がバッテリ50の出力制限Woutに相当するパワー(閾値Pstart)を超えるときにはバッテリ50から出力制限Woutに相当するパワーを出力すると共に不足するパワー(走行用パワーPdrv*−閾値Pstart)についてはエンジン22からパワーを出力して走行する。   FIG. 6 shows a relationship among the traveling power Pdrv *, the power from the battery 50 and the power from the engine 22 in the embodiment. As shown in the figure, the hybrid vehicle 20 according to the embodiment, when the electric travel priority mode is set, from the battery 50 when the travel power Pdrv * is equal to or lower than the power (threshold value Pstart) corresponding to the output limit Wout of the battery 50. When the travel power Pdrv * exceeds the power (threshold value Pstart) corresponding to the output limit Wout of the battery 50, the battery 50 outputs the power corresponding to the output limit Wout and is insufficient. With respect to power (travel power Pdrv * −threshold value Pstart), the engine 22 outputs power and travels.

以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、電動走行優先モードが設定されているときには、走行用パワーPdrv*がバッテリ50の出力制限Woutに相当するパワー以下のときにはバッテリ50からのパワーだけで走行し、走行用パワーPdrv*がバッテリ50の出力制限Woutに相当するパワーを超えるときにはバッテリ50から出力制限Woutに相当するパワーを出力すると共に不足するパワーについてはエンジン22からパワーを出力して走行するから、電動走行優先モードが設定されているときの燃料消費量を抑制することができると共にバッテリ50の蓄電割合SOCを小さくすることができる。即ち、システム停止されるまでの燃料消費量を抑制すると共にシステム停止されるまでにバッテリ50の蓄電割合SOCを小さくすることができる。   According to the hybrid vehicle 20 of the embodiment described above, when the electric travel priority mode is set, when the travel power Pdrv * is equal to or less than the power corresponding to the output limit Wout of the battery 50, only the power from the battery 50 is used. When the vehicle travels and the traveling power Pdrv * exceeds the power corresponding to the output limit Wout of the battery 50, the power corresponding to the output limit Wout is output from the battery 50 and the insufficient power is output from the engine 22 to travel. Therefore, the fuel consumption amount when the electric travel priority mode is set can be suppressed, and the storage ratio SOC of the battery 50 can be reduced. That is, the amount of fuel consumed until the system is stopped can be suppressed, and the storage ratio SOC of the battery 50 can be reduced before the system is stopped.

実施例では、本発明の好適な実施形態として、エンジン22と二つのモータMG1,MG2と動力分配統合機構30とバッテリ50とを備えるハイブリッド自動車20の構成を用いたが、走行用の動力を出力可能な内燃機関と、走行用の動力を入出力可能な電動機と、電動機と電力のやりとりが可能な二次電池と、電動機から入出力される動力だけを用いて走行する電動走行と内燃機関から出力される動力と電動機から入出力される動力とを用いて走行するハイブリッド走行とが可能なハイブリッド自動車であれば如何なる構成のハイブリッド自動車を用いるものとしてもよい。   In the embodiment, the configuration of the hybrid vehicle 20 including the engine 22, the two motors MG1 and MG2, the power distribution and integration mechanism 30, and the battery 50 is used as a preferred embodiment of the present invention. An internal combustion engine capable of driving and inputting / outputting power for traveling, a secondary battery capable of exchanging electric power with the motor, and an electric traveling and an internal combustion engine that travel using only the power input and output from the motor A hybrid vehicle having any configuration may be used as long as the hybrid vehicle can travel using the output power and the power input / output from the electric motor.

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン22が「内燃機関」に相当し、モータMG2が「電動機」に相当し、バッテリ50が「二次電池」に相当し、充電器90が「充電器」に相当し、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39a,39bに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクTr*を設定すると共に設定した要求トルクTr*にリングギヤ軸32aの回転数Nrを乗じたものと損失としてのロスLossとの和として走行のために車両に要求される走行用パワーPdrv*とを設定する図3の電動走行優先モード駆動制御ルーチンのステップS310の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット70が「走行用パワー設定手段」に相当し、電流センサ51bにより検出された充放電電流Ibの積算値に基づいてバッテリ50から放電可能な蓄電量の全容量に対する割合としての蓄電割合SOCを演算するバッテリECU52が「蓄電割合演算手段」に相当し、蓄電割合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を演算するバッテリECU52が「出力制限設定手段」に相当し、システム起動したときのバッテリ50の蓄電割合SOCが閾値Shv1以上のときに蓄電割合SOCが閾値Shv2に至るまでは電動走行を優先して走行する電動走行優先モードを設定し、システム起動したときのバッテリ50の蓄電割合SOCが閾値Shv1未満のときやシステム起動したときのバッテリ50の蓄電割合SOCが閾値Shv1以上であってもその後にバッテリ50の蓄電割合SOCが閾値Shv2に至った以降はハイブリッド走行を優先して走行するハイブリッド走行優先モードを設定する図2の走行モード設定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が「モード設定手段」に相当し、電動走行優先モードが設定されている最中に走行用パワーPdrv*がバッテリ50の出力制限Woutに相当するパワー(閾値Pstart)を超えているときには、バッテリ50から出力制限Woutに相当するパワーを出力すると共に不足するパワーについてはエンジン22からパワーを出力して走行するようエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定すると共にモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定し、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に送信すると共にモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU40に送信する図3の電動走行優先モード駆動制御ルーチンのステップS380〜S450の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット70と、エンジン22を始動したりその運転を停止したり、目標回転数Ne*と目標トルクTe*とに基づいてエンジン22を制御するエンジンECU24と、トルク指令Tm1*,Tm2*に基づいてモータMG1,MG2を制御するモータECU40と、が「制御手段」に相当する。   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 the “internal combustion engine”, the motor MG2 corresponds to the “motor”, the battery 50 corresponds to the “secondary battery”, the charger 90 corresponds to the “charger”, the accelerator Based on the opening degree Acc and the vehicle speed V, the required torque Tr * to be output to the ring gear shaft 32a as the drive shaft connected to the drive wheels 39a and 39b as the torque required for the vehicle is set and the set required torque Tr The electric travel priority mode drive control of FIG. 3 for setting the travel power Pdrv * required for the vehicle to travel as the sum of * multiplied by the rotational speed Nr of the ring gear shaft 32a and the loss Loss as a loss The hybrid electronic control unit 70 that executes the process of step S310 of the routine corresponds to the “driving power setting means” and is detected by the current sensor 51b. A battery ECU 52 that calculates a power storage ratio SOC as a ratio of the total amount of charge that can be discharged from the battery 50 based on the integrated value of the charge / discharge current Ib corresponds to “power storage ratio calculation means”, and the power storage ratio SOC and the battery temperature The battery ECU 52 that calculates the input / output limits Win and Wout, which are the maximum allowable power that may charge and discharge the battery 50 based on Tb, corresponds to “output limit setting means”, and the battery 50 is stored when the system is started. When the rate SOC is equal to or greater than the threshold value Shv1, an electric travel priority mode is set in which electric travel is given priority until the power storage rate SOC reaches the threshold value Shv2, and the power storage rate SOC of the battery 50 when the system is activated is less than the threshold value Shv1. Even when the power storage ratio SOC of the battery 50 at the time of system startup is equal to or greater than the threshold value Shv1 After the storage ratio SOC of the battery 50 reaches the threshold value Shv2, the hybrid electronic control unit 70 that executes the travel mode setting routine of FIG. When the electric power driving priority mode is set and the driving power Pdrv * exceeds the power corresponding to the output limit Wout of the battery 50 (threshold value Pstart), the output is limited from the battery 50. For the power that is output corresponding to Wout and for the insufficient power, the target rotational speed Ne * and the target torque Te * of the engine 22 are set so that the engine 22 can output the power and run, and torque commands of the motors MG1 and MG2 are set. Tm1 * and Tm2 * are set and the target rotation of the engine 22 is set. The number Ne * and the target torque Te * are transmitted to the engine ECU 24, and the torque commands Tm1 * and Tm2 * of the motors MG1 and MG2 are transmitted to the motor ECU 40. Steps S380 to S450 of the electric travel priority mode drive control routine of FIG. A hybrid electronic control unit 70 that executes the process, an engine ECU 24 that starts and stops the engine 22, controls the engine 22 based on the target rotational speed Ne * and the target torque Te *, and torque The motor ECU 40 that controls the motors MG1 and MG2 based on the commands Tm1 * and Tm2 * corresponds to “control means”.

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。   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. Therefore, the elements of the invention described in the column of means for solving the problems are not limited. 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。   As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated using the Example, this invention is not limited at all to such an Example, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it is with various forms. Of course, it can be implemented.

本発明は、ハイブリッド自動車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 hybrid vehicles.

20 ハイブリッド自動車、22 エンジン、24 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、26 クランクシャフト、28 ダンパ、30 動力分配統合機構、31 サンギヤ、32 リングギヤ、32a リングギヤ軸、33 ピニオンギヤ、34 キャリア、35 減速ギヤ、37 ギヤ機構、38 デファレンシャルギヤ、39a,39b 駆動輪、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,42 インバータ、43,44 回転位置検出センサ、50 バッテリ、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 高電圧系電力ライン、55 昇圧回路、56 システムメインリレー、57,58 コンデンサ、57a,58a 電圧センサ、59 低電圧系電力ライン、70 ハイブリッド用電子制御ユニット、72 CPU、74 ROM、76 RAM、80 イグニッションスイッチ、81 シフトレバー、82 シフトポジションセンサ、83 アクセルペダル、84 アクセルペダルポジションセンサ、85 ブレーキペダル、86 ブレーキペダルポジションセンサ、88 車速センサ、90 充電器、92 車両側コネクタ、100 外部電源、102 外部電源側コネクタ、MG1,MG2 モータ。   20 hybrid vehicle, 22 engine, 24 engine electronic control unit (engine ECU), 26 crankshaft, 28 damper, 30 power distribution and integration mechanism, 31 sun gear, 32 ring gear, 32a ring gear shaft, 33 pinion gear, 34 carrier, 35 reduction gear , 37 gear mechanism, 38 differential gear, 39a, 39b drive wheel, 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 High voltage system power line, 55 Boost circuit, 56 System main relay, 57, 58 Capacitor, 57a, 58a Voltage sensor 59 low voltage system power line, 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, 90 Battery charger, 92 Vehicle side connector, 100 External power supply, 102 External power supply side connector, MG1, MG2 Motor.

Claims (1)

走行用の動力を出力可能な内燃機関と、走行用の動力を入出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能な二次電池と、前記電動機から入出力される動力だけを用いて走行する電動走行と前記内燃機関から出力される動力と前記電動機から入出力される動力とを用いて走行するハイブリッド走行とが可能なハイブリッド自動車であって、
システムオフの状態で外部電源に接続されて該外部電源からの電力を用いて前記二次電池を充電する充電器と、
走行に要求される走行用パワーを設定する走行用パワー設定手段と、
前記二次電池の状態に基づいて該二次電池に蓄えられた蓄電量の全容量に対する割合である蓄電割合を演算する蓄電割合演算手段と、
前記二次電池の状態に基づいて該二次電池から出力可能な最大電力としての出力制限を設定する出力制限設定手段と、
システムオンされたときに少なくとも前記演算された蓄電割合が第1の所定割合以上のときには走行に伴って前記演算される蓄電割合が前記第1の所定割合より小さい第2の所定割合未満に至るまでは前記電動走行を優先して走行する電動走行優先モードを設定し、前記電動走行優先モードが設定されないときには前記ハイブリッド走行を優先して走行するハイブリッド走行優先モードを設定するモード設定手段と、
前記電動走行優先モードが設定されている最中に前記設定された走行用パワーが前記設定された出力制限に相当するパワーを超えているときには、前記設定された走行用パワーから前記設定された出力制限に相当するパワーを減じて得られるパワーが前記内燃機関から出力されると共に前記二次電池から出力制限に相当するパワーが出力されて走行するよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えるハイブリッド自動車。
Using only an internal combustion engine capable of outputting driving power, an electric motor capable of inputting / outputting driving power, a secondary battery capable of exchanging electric power with the motor, and power input / output from the electric motor A hybrid vehicle capable of traveling using an electric traveling to travel, a hybrid traveling to travel using power output from the internal combustion engine and power input / output from the electric motor,
A charger that is connected to an external power source in a system-off state and charges the secondary battery using power from the external power source;
Traveling power setting means for setting traveling power required for traveling;
A power storage ratio calculating means for calculating a power storage ratio, which is a ratio of the amount of power stored in the secondary battery to the total capacity based on the state of the secondary battery;
Output limit setting means for setting an output limit as the maximum power that can be output from the secondary battery based on the state of the secondary battery;
When the calculated power storage ratio is greater than or equal to a first predetermined ratio when the system is turned on, the calculated power storage ratio is less than a second predetermined ratio that is smaller than the first predetermined ratio as the vehicle travels. Mode setting means for setting an electric travel priority mode for prioritizing the electric travel and setting a hybrid travel priority mode for prioritizing the hybrid travel when the electric travel priority mode is not set;
When the set driving power exceeds the power corresponding to the set output limit while the electric driving priority mode is set, the set output from the set driving power. Control means for controlling the internal combustion engine and the motor so that the power obtained by reducing the power corresponding to the limit is output from the internal combustion engine and the power corresponding to the output limit is output from the secondary battery. When,
A hybrid car with
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014189236A (en) * 2013-03-28 2014-10-06 Toyota Motor Corp Hybrid vehicle

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