JP2014218197A - Hybrid vehicle controller - Google Patents

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直志 藤吉
Naoshi Fujiyoshi
直志 藤吉
貴弘 椎名
Takahiro Shiina
貴弘 椎名
村上 新
Arata Murakami
新 村上
渡辺隆男
Takao Watanabe
隆男 渡辺
竜也 宮野
Tatsuya Miyano
竜也 宮野
友博 宮部
Tomohiro Miyabe
友博 宮部
英滋 土屋
Eiji Tsuchiya
英滋 土屋
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hybrid vehicle controller capable of reducing energy loss generated during operation of an internal combustion engine.SOLUTION: A controller applied to a hybrid vehicle 1 comprising a composite motor 11 in which a wiring rotor 13 is connected to an engine 2 and a magnet rotor 14 is connected to a transmission 3, controls an operation state of the engine 2 so that either the battery 7 is charged from the composite motor 11 or the composite motor 11 is discharged from the battery 7 even rotational speed of the engine 2 varies during the operation of the engine 2.

Description

本発明は、コイルを有する第1ロータと、第1ロータの外周に第1ロータに対して相対回転可能に設けられて磁石を有する第2ロータと、第2ロータの外周に設けられてコイルを有するステータとを備えた回転電機が搭載され、第1ロータが内燃機関と接続されるとともに第2ロータが駆動輪に動力を伝達する出力部と接続されたハイブリッド車両に適用される制御装置に関する。   The present invention includes a first rotor having a coil, a second rotor provided on the outer periphery of the first rotor so as to be rotatable relative to the first rotor and having a magnet, and a coil provided on the outer periphery of the second rotor. The present invention relates to a control device applied to a hybrid vehicle in which a rotating electrical machine having a stator is mounted, a first rotor is connected to an internal combustion engine, and a second rotor is connected to an output unit that transmits power to drive wheels.

コイルを有する第1ロータと、第1ロータの外周に第1ロータに対して相対回転可能に設けられて磁石を有する第2ロータと、第2ロータの外周に設けられてコイルを有するステータとを備えた回転電機が知られている。また、このような回転電機が搭載され、第1ロータが内燃機関と接続されるとともに第2ロータが駆動輪と動力伝達可能に接続されたハイブリッド車両が知られている。このようなハイブリッド車両の制御装置として、車両の走行中かつ内燃機関の運転時に第1ロータと第2ロータとを異なる回転数で回転させる差回転制御を行い、これにより内燃機関の回転数を内燃機関が最高効率となる最高効率回転数に近い回転数にするものが知られている(特許文献1参照)。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献2が存在する。   A first rotor having a coil; a second rotor having a magnet provided on the outer periphery of the first rotor so as to be relatively rotatable with respect to the first rotor; and a stator having a coil provided on the outer periphery of the second rotor. A rotating electric machine provided is known. There is also known a hybrid vehicle in which such a rotating electrical machine is mounted, a first rotor is connected to an internal combustion engine, and a second rotor is connected to drive wheels so that power can be transmitted. As a control device for such a hybrid vehicle, differential rotation control is performed in which the first rotor and the second rotor are rotated at different rotational speeds while the vehicle is running and the internal combustion engine is in operation. An engine is known which has a rotational speed close to the maximum efficiency rotational speed at which the maximum efficiency is achieved (see Patent Document 1). In addition, there is Patent Document 2 as a prior art document related to the present invention.

特開2010−208487号公報JP 2010-208487 A 特開2010−208486号公報JP 2010-208486 A

周知のように内燃機関の出力トルク及び回転数は、内燃機関の運転時に周期的に変動する。そのため、第1ロータと第2ロータとを発電機として機能させて発電を行う場合には、発生する電力も変動する。この際に、第2ロータとステータとを電動機として機能させ、この電動機から一定の動力を出力する場合には、第1ロータで発生した電力がステータで使用される電力を上回ったり下回ったりする。この場合、回転電機からバッテリへの充電とバッテリから回転電機への放電とが、内燃機関の出力トルクや回転数の変動に合わせて交互に行われる。そのため、充電と放電とを切り替える制御が複数回発生する、周知のようにこのような制御の切替時には、エネルギ損失が発生する。特許文献1の装置では、このような内燃機関の回転数変動に起因するエネルギ損失が考慮されていない。   As is well known, the output torque and rotation speed of an internal combustion engine periodically change during operation of the internal combustion engine. Therefore, when power is generated by causing the first rotor and the second rotor to function as a generator, the generated electric power also varies. At this time, when the second rotor and the stator are caused to function as an electric motor and constant power is output from the electric motor, the electric power generated by the first rotor exceeds or falls below the electric power used by the stator. In this case, charging from the rotating electrical machine to the battery and discharging from the battery to the rotating electrical machine are alternately performed in accordance with fluctuations in the output torque and the rotational speed of the internal combustion engine. For this reason, control for switching between charging and discharging occurs a plurality of times, and as is well known, energy loss occurs when switching such control. In the device of Patent Document 1, energy loss due to such a rotational speed fluctuation of the internal combustion engine is not taken into consideration.

そこで、本発明は、内燃機関の運転中に生じるエネルギ損失を低減することが可能なハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a control device for a hybrid vehicle that can reduce energy loss that occurs during operation of an internal combustion engine.

本発明の第1の制御装置は、回転軸線回りに回転可能に設けられて複数のコイルを有する第1ロータと、前記第1ロータの外周に前記第1ロータと同軸に配置されるとともに前記第1ロータに対して相対回転可能に設けられ、かつ磁石を有する第2ロータと、前記第2ロータの外周に前記第1ロータ及び前記第2ロータと同軸に設けられて複数のコイルを有するステータと、を含み、前記第1ロータと前記第2ロータとが第1モータ・ジェネレータとして機能するとともに、前記第2ロータと前記ステータとが第2モータ・ジェネレータとして機能し、かつ前記第1ロータ及び前記ステータがバッテリと電気的に接続された回転電機と、内燃機関と、駆動輪に動力を伝達するための出力部と、を備え、前記内燃機関と前記第1ロータとが接続され、前記第2ロータと前記出力部とが接続されたハイブリッド車両に適用される制御装置において、前記内燃機関の運転中に、前記内燃機関の回転数が変動しても前記回転電機から前記バッテリへの充電又は前記バッテリから前記回転電機への放電のうちのいずれか一方が行われるように前記内燃機関の運転状態を制御する機関制御手段を備えている(請求項1)。   A first control device according to the present invention includes a first rotor provided to be rotatable around a rotation axis and having a plurality of coils, an outer periphery of the first rotor arranged coaxially with the first rotor, and the first rotor. A second rotor provided to be rotatable relative to one rotor and having a magnet; a stator having a plurality of coils provided coaxially with the first rotor and the second rotor on an outer periphery of the second rotor; The first rotor and the second rotor function as a first motor generator, and the second rotor and the stator function as a second motor generator, and the first rotor and the A rotating electrical machine having a stator electrically connected to a battery, an internal combustion engine, and an output unit for transmitting power to drive wheels, wherein the internal combustion engine and the first rotor are connected In the control device applied to the hybrid vehicle in which the second rotor and the output unit are connected, even if the rotational speed of the internal combustion engine fluctuates during operation of the internal combustion engine, Engine control means is provided for controlling the operating state of the internal combustion engine so that either one of charging or discharging from the battery to the rotating electrical machine is performed.

本発明の第1の制御装置によれば、内燃機関の回転数が変動してもバッテリへの充電又はバッテリからの放電のいずれか一方が行われるように内燃機関の運転状態が制御されるので、充電と放電の切り替え頻度が低下する。そのため、この切り替え制御に起因するエネルギ損失が抑制される。従って、内燃機関の運転中に発生するエネルギ損失を低減できる。   According to the first control device of the present invention, the operating state of the internal combustion engine is controlled so that either charging of the battery or discharging from the battery is performed even if the rotational speed of the internal combustion engine fluctuates. The frequency of switching between charging and discharging is reduced. Therefore, the energy loss resulting from this switching control is suppressed. Therefore, energy loss that occurs during operation of the internal combustion engine can be reduced.

本発明の第1の制御装置の一形態において、前記機関制御手段は、前記内燃機関の運転中に前記回転電機から前記バッテリへの充電を行う場合、前記内燃機関の回転数が変動しても、前記第1モータ・ジェネレータにおいて発電される電力が、前記第2モータ・ジェネレータにて消費される電力を上回るように、前記内燃機関の回転数を上昇させてもよい(請求項2)。このように内燃機関の回転数を上昇させることにより、バッテリへの充電のみを行うことができる。   In one form of the first control apparatus of the present invention, the engine control means may charge the battery from the rotating electrical machine during operation of the internal combustion engine, even if the rotational speed of the internal combustion engine fluctuates. The rotational speed of the internal combustion engine may be increased so that the electric power generated by the first motor / generator exceeds the electric power consumed by the second motor / generator (Claim 2). Thus, only the battery can be charged by increasing the rotational speed of the internal combustion engine.

本発明の第1の制御装置の一形態において、前記機関制御手段は、前記内燃機関の運転中に前記バッテリから前記回転電機への放電を行う場合、前記内燃機関の回転数が変動しても、前記第2モータ・ジェネレータにて消費される電力が、前記第1モータ・ジェネレータで発電される電力を上回るように、前記内燃機関の回転数を低下させてもよい(請求項3)。このように内燃機関の回転数を低下させることにより、バッテリからの放電のみを行うことができる。   In one form of the first control device of the present invention, when the engine control means performs discharge from the battery to the rotating electrical machine during operation of the internal combustion engine, even if the rotational speed of the internal combustion engine fluctuates. The rotational speed of the internal combustion engine may be reduced so that the power consumed by the second motor / generator exceeds the power generated by the first motor / generator (Claim 3). Thus, only the discharge from the battery can be performed by reducing the rotational speed of the internal combustion engine.

本発明の第1の制御装置の一形態において、前記機関制御手段は、前記バッテリの充電状態に基づいて前記内燃機関の運転中に前記回転電機から前記バッテリへの充電又は前記バッテリから前記回転電機への放電のいずれを行うか決定してもよい(請求項4)。このようにバッテリの充電状態に基づいてバッテリへの充電又はバッテリからの放電のいずれを行うか決定することにより、バッテリが過度に充電されたりバッテリの残量が大きく低下したりすることを防止できる。   In one mode of the first control device of the present invention, the engine control means is configured to charge the battery from the rotating electrical machine or from the battery to the rotating electrical machine during operation of the internal combustion engine based on the state of charge of the battery. It may be determined which of the discharges is performed. Thus, by determining whether to charge the battery or to discharge from the battery based on the state of charge of the battery, it is possible to prevent the battery from being excessively charged or the remaining amount of the battery from being greatly reduced. .

本発明の第1の制御装置の一形態において、前記機関制御手段は、前記内燃機関の運転中に前記回転電機から前記バッテリへの充電を行う場合、前記バッテリの充電状態に基づいて第1モータ・ジェネレータで発電する電力の初期値を設定し、その後前記第1モータ・ジェネレータにおいて発電される電力が、前記第2モータ・ジェネレータにて消費される電力を上回るように、前記初期値と前記第2モータ・ジェネレータにて消費される電力との差に基づいて前記初期値を補正してもよい(請求項5)。このようにバッテリの充電状態に基づいて初期値を設定し、その後初期値と第2モータ・ジェネレータにて消費される電力との差に基づいてその初期値を補正することにより、適切な発電電力を設定できる。   In one form of the first control device of the present invention, the engine control means, when charging the battery from the rotating electrical machine during operation of the internal combustion engine, based on the state of charge of the battery. An initial value of power generated by the generator is set, and then the initial value and the first value are set so that the power generated by the first motor / generator exceeds the power consumed by the second motor / generator. The initial value may be corrected based on the difference from the power consumed by the two-motor generator. As described above, the initial value is set based on the state of charge of the battery, and then the initial value is corrected based on the difference between the initial value and the power consumed by the second motor / generator. Can be set.

本発明の第2の制御装置は、回転軸線回りに回転可能に設けられて複数のコイルを有する第1ロータと、前記第1ロータの外周に前記第1ロータと同軸に配置されるとともに前記第1ロータに対して相対回転可能に設けられ、かつ磁石を有する第2ロータと、前記第2ロータの外周に前記第1ロータ及び前記第2ロータと同軸に設けられて複数のコイルを有するステータと、を含み、前記第1ロータと前記第2ロータとが第1モータ・ジェネレータとして機能するとともに、前記第2ロータと前記ステータとが第2モータ・ジェネレータとして機能し、かつ前記第1ロータ及び前記ステータがバッテリと電気的に接続された回転電機と、内燃機関と、駆動輪に動力を伝達するための出力部と、を備え、前記内燃機関と前記第1ロータとが接続され、前記第2ロータと前記出力部とが接続されたハイブリッド車両に適用される制御装置において、前記内燃機関の運転中に、前記内燃機関の回転数が変動しても、前記第1モータ・ジェネレータにおいて発電される電力が、前記第2モータ・ジェネレータにて消費される電力を上回るように、前記内燃機関の回転数を上昇させる機関制御手段を備えている(請求項6)。   A second control device according to the present invention includes a first rotor that is provided to be rotatable around a rotation axis and has a plurality of coils, and is disposed on the outer periphery of the first rotor coaxially with the first rotor. A second rotor provided to be rotatable relative to one rotor and having a magnet; a stator having a plurality of coils provided coaxially with the first rotor and the second rotor on an outer periphery of the second rotor; The first rotor and the second rotor function as a first motor generator, and the second rotor and the stator function as a second motor generator, and the first rotor and the A rotating electrical machine having a stator electrically connected to a battery, an internal combustion engine, and an output unit for transmitting power to drive wheels, wherein the internal combustion engine and the first rotor are connected In the control device applied to the hybrid vehicle in which the second rotor and the output unit are connected, even if the rotational speed of the internal combustion engine fluctuates during operation of the internal combustion engine, the first motor Engine control means for increasing the rotational speed of the internal combustion engine is provided so that the electric power generated by the generator exceeds the electric power consumed by the second motor / generator (Claim 6).

本発明の第2の制御装置では、内燃機関の運転中はバッテリへの充電のみが行われる。この場合、充電と放電とを切り替える制御が発生しないので、この切り替え制御に起因するエネルギ損失が無くなる。そのため、内燃機関の運転中に発生するエネルギ損失を低減できる。   In the second control device of the present invention, only the battery is charged during operation of the internal combustion engine. In this case, since control for switching between charging and discharging does not occur, energy loss due to this switching control is eliminated. Therefore, energy loss that occurs during operation of the internal combustion engine can be reduced.

以上に説明したように、本発明の制御装置によれば、内燃機関の回転数が変動してもバッテリへの充電又はバッテリからの放電のいずれか一方が行われるので、充電と放電の切り替え頻度が低下する。これにより切り替え制御に起因するエネルギ損失が抑制されるので、内燃機関の運転中に発生するエネルギ損失を低減できる。   As described above, according to the control device of the present invention, even if the rotational speed of the internal combustion engine fluctuates, either charging of the battery or discharging from the battery is performed. Decreases. As a result, the energy loss caused by the switching control is suppressed, so that the energy loss generated during the operation of the internal combustion engine can be reduced.

本発明の第1の形態に係る制御装置が組み込まれたハイブリッド車両を概略的に示す図。The figure which shows roughly the hybrid vehicle incorporating the control apparatus which concerns on the 1st form of this invention. 複合モータを拡大して示す図。The figure which expands and shows a composite motor. エンジンの回転数を上昇させたときのエンジンの回転数、変速機の入力軸の回転数、第1モータ・ジェネレータで発生する電力、第2モータ・ジェネレータで消費される電力、バッテリの消費電力、バッテリで発生する電力損失、エンジンのトルク、第1モータ・ジェネレータのトルク、及び第2モータ・ジェネレータのトルクのそれぞれの時間変化を示す図。When the engine speed is increased, the engine speed, the transmission input shaft speed, the power generated by the first motor / generator, the power consumed by the second motor / generator, the battery power consumption, The figure which shows each time change of the electric power loss which generate | occur | produces in a battery, the torque of an engine, the torque of a 1st motor generator, and the torque of a 2nd motor generator. エンジンの回転数を低下させたときのエンジンの回転数、変速機の入力軸の回転数、第1モータ・ジェネレータで発生する電力、第2モータ・ジェネレータで消費される電力、バッテリの消費電力、エンジンのトルク、第1モータ・ジェネレータのトルク、及び第2モータ・ジェネレータのトルクのそれぞれの時間変化を示す図。Engine speed when the engine speed is reduced, input shaft speed of transmission, power generated by first motor / generator, power consumed by second motor / generator, battery power consumption, The figure which shows each time change of the torque of an engine, the torque of a 1st motor generator, and the torque of a 2nd motor generator. 本発明の第2の形態に係る制御装置において制御装置が実行するエンジン制御パラメータ算出ルーチンを示すフローチャート。The flowchart which shows the engine control parameter calculation routine which a control apparatus performs in the control apparatus which concerns on the 2nd form of this invention. エンジンの回転数及びトルクとエンジンの熱効率との関係の一例を示す図。The figure which shows an example of the rotation speed and torque of an engine, and the relationship between the thermal efficiency of an engine. エンジンの回転数及びトルクと回転数変動幅との関係の一例を示す図。The figure which shows an example of the rotation speed and torque of an engine, and the relationship between a rotation speed fluctuation range. 第1モータ・ジェネレータで発生する電力、第2モータ・ジェネレータで消費される電力、及びバッテリの消費電力のそれぞれの時間変化の一例を示す図。The figure which shows an example of each time change of the electric power which a 1st motor generator generates, the electric power consumed by a 2nd motor generator, and the power consumption of a battery.

(第1の形態)
図1は、本発明の第1の形態に係る制御装置が組み込まれたハイブリッド車両を概略的に示している。車両1には、走行用動力源として内燃機関(以下、エンジンと称することがある。)2が搭載されている。エンジン2は自動車等の車両に搭載される周知の火花点火式の内燃機関であるため、詳細な説明は省略する。また、車両1には変速機3が搭載されている。変速機3は、入力軸3aと出力軸3bとの間の変速比を互いに大きさが異なる複数の変速比に切り替え可能に構成された周知のものである。そのため、詳細な説明は省略する。変速機3の出力軸3bはデファレンシャル機構4を介して左右の駆動輪5と接続されている。この図に示すようにエンジン2と変速機3との間には、動力伝達装置10が設けられている。
(First form)
FIG. 1 schematically shows a hybrid vehicle in which a control device according to a first embodiment of the present invention is incorporated. The vehicle 1 is equipped with an internal combustion engine (hereinafter also referred to as an engine) 2 as a driving power source. Since the engine 2 is a known spark ignition type internal combustion engine mounted on a vehicle such as an automobile, detailed description thereof is omitted. The vehicle 1 is equipped with a transmission 3. The transmission 3 is a known one that is configured to be able to switch the speed ratio between the input shaft 3a and the output shaft 3b to a plurality of speed ratios having different sizes. Therefore, detailed description is omitted. The output shaft 3 b of the transmission 3 is connected to the left and right drive wheels 5 via a differential mechanism 4. As shown in this figure, a power transmission device 10 is provided between the engine 2 and the transmission 3.

動力伝達装置10は、回転電機としての複合モータ11を備えている。図2は、複合モータ11を拡大して示している。この図に示すように複合モータ11は、入力軸12と、第1ロータとしての巻線ロータ13と、第2ロータとしての磁石ロータ14と、ステータ15と、出力軸16とを備えている。巻線ロータ13、磁石ロータ14、及びステータ15は、ケース17内に収容されている。図1に示すように入力軸12はエンジン2の出力軸2aと連結されている。また、出力軸16は変速機3の入力軸3aと連結されている。図2に示すように磁石ロータ14は、回転軸線Axの回りに回転可能なように一対のベアリングB1、B1を介してケース17に支持されている。入力軸12は、軸線Axの回りに回転可能なように一対のベアリングB2、B2を介して磁石ロータ14に支持されている。そのため、入力軸12と磁石ロータ14とは相対回転可能に設けられている。   The power transmission device 10 includes a composite motor 11 as a rotating electric machine. FIG. 2 shows the composite motor 11 in an enlarged manner. As shown in this figure, the composite motor 11 includes an input shaft 12, a winding rotor 13 as a first rotor, a magnet rotor 14 as a second rotor, a stator 15, and an output shaft 16. The winding rotor 13, the magnet rotor 14, and the stator 15 are accommodated in a case 17. As shown in FIG. 1, the input shaft 12 is connected to the output shaft 2 a of the engine 2. The output shaft 16 is connected to the input shaft 3 a of the transmission 3. As shown in FIG. 2, the magnet rotor 14 is supported by the case 17 via a pair of bearings B <b> 1 and B <b> 1 so as to be rotatable around the rotation axis Ax. The input shaft 12 is supported by the magnet rotor 14 via a pair of bearings B2 and B2 so as to be rotatable around the axis Ax. Therefore, the input shaft 12 and the magnet rotor 14 are provided so as to be relatively rotatable.

巻線ロータ13は、内周に空間が形成されるように筒状に構成されている。巻線ロータ13の内径は、入力軸12の外径よりも大きい。巻線ロータ13は、入力軸12と同軸になるように入力軸12の外周に配置されている。入力軸12と巻線ロータ13とは連結部材18によって一体回転するように連結されている。このように巻線ロータ13と入力軸12とが連結されることにより、巻線ロータ13が軸線Axの回りに回転可能に設けられる。また、これにより巻線ロータ13と磁石ロータ14とが相互に相対回転可能になる。巻線ロータ13は複数のコイル13aを備えている。これら複数のコイル13aに所定の順番で電流を流すことにより、周方向に回転する回転磁界が発生する。   The winding rotor 13 is configured in a cylindrical shape so that a space is formed on the inner periphery. The inner diameter of the winding rotor 13 is larger than the outer diameter of the input shaft 12. The winding rotor 13 is disposed on the outer periphery of the input shaft 12 so as to be coaxial with the input shaft 12. The input shaft 12 and the winding rotor 13 are connected by a connecting member 18 so as to rotate integrally. By connecting the winding rotor 13 and the input shaft 12 in this manner, the winding rotor 13 is provided to be rotatable around the axis Ax. This also allows the winding rotor 13 and the magnet rotor 14 to rotate relative to each other. The winding rotor 13 includes a plurality of coils 13a. A rotating magnetic field that rotates in the circumferential direction is generated by passing current through the plurality of coils 13a in a predetermined order.

入力軸12の中心には、軸線方向に延びるオイル供給通路12aが設けられている。また、入力軸12には、オイル供給通路12aから径方向外側に延びて外周面に開口する複数のオイル供給孔12bが設けられている。各オイル供給孔12bは、巻線ロータ13のコイル13aのコイルエンドの径方向内側に位置するように設けられている。オイル供給通路12aには、不図示のオイルポンプからオイルが供給される。オイルは各オイル供給孔12bから排出されてコイル13aのコイルエンドに掛かる。これによりコイル13aがオイルにて冷却される。   In the center of the input shaft 12, an oil supply passage 12a extending in the axial direction is provided. Further, the input shaft 12 is provided with a plurality of oil supply holes 12b that extend radially outward from the oil supply passage 12a and open to the outer peripheral surface. Each oil supply hole 12 b is provided so as to be located on the radially inner side of the coil end of the coil 13 a of the winding rotor 13. Oil is supplied to the oil supply passage 12a from an oil pump (not shown). The oil is discharged from each oil supply hole 12b and is applied to the coil end of the coil 13a. Thereby, the coil 13a is cooled with oil.

ステータ15は円筒状をしている。ステータ15の内径は巻線ロータ13の外径及び磁石ロータ14の外径よりも大きい。ステータ15は、巻線ロータ13の径方向外側に巻線ロータ13と同軸になるように設けられている。ステータ15は、ケース17に回転不能に固定されている。ステータ15は複数のコイル15aを備えている。これら複数のコイル15aに所定の順番で電流を流すことにより、周方向に回転する回転磁界が発生する。   The stator 15 has a cylindrical shape. The inner diameter of the stator 15 is larger than the outer diameter of the winding rotor 13 and the outer diameter of the magnet rotor 14. The stator 15 is provided outside the winding rotor 13 in the radial direction so as to be coaxial with the winding rotor 13. The stator 15 is fixed to the case 17 so as not to rotate. The stator 15 includes a plurality of coils 15a. A rotating magnetic field that rotates in the circumferential direction is generated by passing current through the coils 15a in a predetermined order.

磁石ロータ14は、巻線ロータ13と同様に内周に空間が形成されるように構成されている。磁石ロータ14は、巻線ロータ13の外周かつステータ15の内周に巻線ロータ13及びステータ15と同軸になるように設けられている。また、磁石ロータ14は、巻線ロータ13との間及びステータ15との間にそれぞれ所定の隙間が生じるように設けられている。そのため、巻線ロータ13、磁石ロータ14、及びステータ15は、軸線方向から見た場合に内側から巻線ロータ13、磁石ロータ14、ステータ15の順番で同心円状になるように配置されている。   The magnet rotor 14 is configured such that a space is formed on the inner periphery in the same manner as the winding rotor 13. The magnet rotor 14 is provided on the outer periphery of the winding rotor 13 and the inner periphery of the stator 15 so as to be coaxial with the winding rotor 13 and the stator 15. Further, the magnet rotor 14 is provided such that a predetermined gap is generated between the magnet rotor 14 and the winding rotor 13 and between the stator 15. Therefore, the winding rotor 13, the magnet rotor 14, and the stator 15 are arranged so as to be concentric in the order of the winding rotor 13, the magnet rotor 14, and the stator 15 from the inside when viewed from the axial direction.

磁石ロータ14は、環状のロータコア19と、ロータコア19の両端部にそれぞれ取り付けられたエンドプレート20とを備えている。エンドプレート20は、複数の締結用ボルト21でロータコア19に固定されている。ロータコア19には、複数の永久磁石19a(図1参照)が周方向に所定の間隔で並ぶように設けられている。この図に示すようにエンドプレート20は、その一部がロータコア19から軸線方向に離れている。このロータコア19とエンドプレート20とが離れている部分には、オイル溜まり22が形成される。オイル溜まり22には、磁石ロータ14の内側から外側にオイルを排出するための複数のオイル排出孔22a、22bが設けられている。このオイル溜まり22には、入力軸12のオイル供給孔12bから排出されたオイルが溜まる。このオイルは、オイル排出口22a、22bから排出されてステータ15のコイル15aに掛かる。これによりコイル15aがオイルにて冷却される。   The magnet rotor 14 includes an annular rotor core 19 and end plates 20 attached to both ends of the rotor core 19. The end plate 20 is fixed to the rotor core 19 with a plurality of fastening bolts 21. The rotor core 19 is provided with a plurality of permanent magnets 19a (see FIG. 1) arranged at predetermined intervals in the circumferential direction. As shown in this figure, a part of the end plate 20 is separated from the rotor core 19 in the axial direction. An oil reservoir 22 is formed in a portion where the rotor core 19 and the end plate 20 are separated from each other. The oil reservoir 22 is provided with a plurality of oil discharge holes 22 a and 22 b for discharging oil from the inside to the outside of the magnet rotor 14. In the oil reservoir 22, the oil discharged from the oil supply hole 12b of the input shaft 12 is accumulated. This oil is discharged from the oil discharge ports 22 a and 22 b and is applied to the coil 15 a of the stator 15. Thereby, the coil 15a is cooled with oil.

図1に示すようにステータ15の各コイル15aは、インバータ6を介してバッテリ7と電気的に接続されている。また、巻線ロータ13のロータ13aは、スリップリング機構8及びインバータ6を介してバッテリ7と電気的に接続されている。なお、スリップリング機構8は、回転体に設けられたスリップリングとそのリングと接触するブラシとの間で電気を伝達する周知の機構である。そのため、詳細な説明は省略する。   As shown in FIG. 1, each coil 15 a of the stator 15 is electrically connected to the battery 7 via the inverter 6. The rotor 13 a of the winding rotor 13 is electrically connected to the battery 7 via the slip ring mechanism 8 and the inverter 6. The slip ring mechanism 8 is a well-known mechanism that transmits electricity between a slip ring provided on a rotating body and a brush that contacts the ring. Therefore, detailed description is omitted.

この複合モータ11では、巻線ロータ13及びステータ15の両方にコイルが設けられ、これらの両方で回転磁界を発生させることができる。そして、発生させた回転磁界で磁石ロータ14を回転させることができる。すなわち、複合モータ11は、巻線ロータ13及び磁石ロータ14で構成される第1モータ・ジェネレータMG1と、ステータ15及び磁石ロータ14で構成される第2モータ・ジェネレータMG2とを備えている。複合モータ11は、これら2つのモータ・ジェネレータMG1、MG2を適宜に利用してエンジン2の動力を変速機3に伝達する。例えば、入力軸12がエンジン2によって回転駆動された場合は、巻線ロータ13のコイル13aで電気が発生して磁力が発生する。そのため、巻線ロータ13の回転に伴って磁石ロータ14も回転する。この際、磁石ロータ14は巻線ロータ13と同じ方向に回転する。そして、これにより出力軸16から変速機3に回転が伝達される。また、複合モータ11では、この際にコイル13aで発生した電気をインバータ等を介してステータ15のコイル15aに供給し、コイル15aで回転磁界を発生させることができる。そして、これにより磁石ロータ14を回転駆動することができる。このように複合モータ11では、巻線ロータ13で発生した磁力及び電力の両方を利用して磁石ロータ14を駆動することができる。この場合、磁石ロータ14の駆動トルクを増幅させることができるため、複合モータ11は周知のトルクコンバータと同様に機能する。   In the composite motor 11, coils are provided in both the winding rotor 13 and the stator 15, and a rotating magnetic field can be generated by both of them. The magnet rotor 14 can be rotated by the generated rotating magnetic field. In other words, the composite motor 11 includes a first motor / generator MG1 including a winding rotor 13 and a magnet rotor 14, and a second motor / generator MG2 including a stator 15 and a magnet rotor 14. The composite motor 11 transmits the power of the engine 2 to the transmission 3 using these two motor generators MG1 and MG2 as appropriate. For example, when the input shaft 12 is rotationally driven by the engine 2, electricity is generated by the coil 13 a of the winding rotor 13 and magnetic force is generated. Therefore, the magnet rotor 14 rotates as the winding rotor 13 rotates. At this time, the magnet rotor 14 rotates in the same direction as the winding rotor 13. As a result, rotation is transmitted from the output shaft 16 to the transmission 3. In the composite motor 11, the electricity generated by the coil 13a at this time can be supplied to the coil 15a of the stator 15 via an inverter or the like, and a rotating magnetic field can be generated by the coil 15a. And thereby, the magnet rotor 14 can be rotationally driven. Thus, in the composite motor 11, the magnet rotor 14 can be driven using both the magnetic force and power generated in the winding rotor 13. In this case, since the driving torque of the magnet rotor 14 can be amplified, the composite motor 11 functions in the same manner as a known torque converter.

エンジン2及び複合モータ11の動作は、制御装置30にて制御される。制御装置30は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なRAM、ROM等の周辺機器を含んだコンピュータユニットとして構成されている。制御装置30は、車両1を適切に走行させるための各種制御プログラムを保持している。制御装置30は、これらのプログラムを実行することによりエンジン2及び複合モータ11等の制御対象に対する制御を行っている。なお、制御装置30は、インバータ6を制御することにより複合モータ11の第1モータ・ジェネレータMG1及び第2モータ・ジェネレータMG2を制御する。制御装置30には、車両1に係る情報を取得するための種々のセンサが接続されている。制御装置30には、例えば車両1の速度(車速)に対応した信号を出力する車速センサ31、エンジン2の出力軸2aの回転速度(回転数)に対応した信号を出力するクランク角センサ32、アクセル開度に対応した信号を出力するアクセル開度センサ33及びバッテリ7の充電状態、いわゆる残量に対応した信号を出力するSOCセンサ34等が接続されている。この他にも種々のセンサが接続されているが、それらの図示は省略した。   Operations of the engine 2 and the composite motor 11 are controlled by the control device 30. The control device 30 is configured as a computer unit including a microprocessor and peripheral devices such as RAM and ROM necessary for its operation. The control device 30 holds various control programs for causing the vehicle 1 to travel appropriately. The control device 30 executes control of the control objects such as the engine 2 and the composite motor 11 by executing these programs. The control device 30 controls the first motor / generator MG <b> 1 and the second motor / generator MG <b> 2 of the composite motor 11 by controlling the inverter 6. Various sensors for acquiring information related to the vehicle 1 are connected to the control device 30. The control device 30 includes, for example, a vehicle speed sensor 31 that outputs a signal corresponding to the speed (vehicle speed) of the vehicle 1, a crank angle sensor 32 that outputs a signal corresponding to the rotational speed (rotation speed) of the output shaft 2 a of the engine 2, An accelerator opening sensor 33 that outputs a signal corresponding to the accelerator opening, an SOC sensor 34 that outputs a signal corresponding to the state of charge of the battery 7, that is, a so-called remaining amount, and the like are connected. Various other sensors are also connected, but their illustration is omitted.

次に図3及び図4を参照して制御装置30による複合モータ11の制御について説明する。上述したようにエンジン2の運転時は、第1ロータ13のコイル13aで発生した電力をステータ15のコイル15aに供給し、この電力を用いて第2モータ・ジェネレータMG2を動作させる。そして、第1モータ・ジェネレータMG1で発生する電力が第2モータ・ジェネレータMG2で消費される電力より大きい場合には、余剰分がバッテリ7に充電される。一方、第1モータ・ジェネレータMG1で発生する電力が第2モータ・ジェネレータMG2で消費される電力より小さい場合には、不足分がバッテリ7から供給される。周知のように、エンジン2の運転中にエンジン2から出力されるトルク及びエンジン2の回転数は変動する。そのため、第1モータ・ジェネレータMG1で発電される電力もこのエンジン2の変動に伴って変動する。一方、車両1を安定に走行させるためには、第2モータ・ジェネレータMG2から一定の動力を出力する必要がある。従って、第1モータ・ジェネレータMG1で発生した電力が、周期的に第2モータ・ジェネレータMG2で消費される電力より大きくなったり小さくなったりする場合がある。この場合、バッテリ7への充電とバッテリ7からの放電とを交互に行う必要が生じ、その充電と放電との切替時にエネルギ損失が発生する。   Next, control of the composite motor 11 by the control device 30 will be described with reference to FIGS. 3 and 4. As described above, when the engine 2 is in operation, the power generated by the coil 13a of the first rotor 13 is supplied to the coil 15a of the stator 15, and the second motor / generator MG2 is operated using this power. When the electric power generated by the first motor / generator MG1 is larger than the electric power consumed by the second motor / generator MG2, the surplus is charged in the battery 7. On the other hand, when the electric power generated by the first motor / generator MG1 is smaller than the electric power consumed by the second motor / generator MG2, the shortage is supplied from the battery 7. As is well known, the torque output from the engine 2 and the rotational speed of the engine 2 vary during operation of the engine 2. Therefore, the electric power generated by the first motor / generator MG1 also varies with the variation of the engine 2. On the other hand, in order for the vehicle 1 to travel stably, it is necessary to output a constant power from the second motor / generator MG2. Therefore, the electric power generated by the first motor / generator MG1 may periodically become larger or smaller than the electric power consumed by the second motor / generator MG2. In this case, charging to the battery 7 and discharging from the battery 7 need to be performed alternately, and energy loss occurs when switching between the charging and discharging.

そこで、制御装置30は、このような場合にバッテリ7の充電状態に応じてエンジン2の回転数を上昇させたり低下させたりする。図3は、エンジン2の回転数を上昇させたときのエンジン2の回転数、変速機3の入力軸3aの回転数、第1モータ・ジェネレータMG1で発生する電力、第2モータ・ジェネレータMG2で消費される電力、バッテリ7の消費電力、バッテリ7で発生する電力損失、エンジン2のトルク、第1モータ・ジェネレータMG1のトルク、及び第2モータ・ジェネレータMG2のトルクのそれぞれの時間変化を示している。この図の実線L1がエンジン2の回転数の時間変化を示し、実線L2が変速機3の入力軸3aの回転数の時間変化を示している。実線L3が第1モータ・ジェネレータMG1で発生する電力の時間変化を示し、実線L4が第2モータ・ジェネレータMG2で消費される電力の時間変化を示している。実線L5がバッテリ7の消費電力の時間変化を示し、実線L6がバッテリ7で発生する電力損失の時間変化を示している。実線L7がエンジン2のトルクの時間変化を示し、実線L8が第1モータ・ジェネレータMG1のトルクの時間変化を示し、実線L9が第2モータ・ジェネレータMG2のトルクの時間変化を示している。   Therefore, in such a case, control device 30 increases or decreases the rotational speed of engine 2 according to the state of charge of battery 7. FIG. 3 shows the rotational speed of the engine 2 when the rotational speed of the engine 2 is increased, the rotational speed of the input shaft 3a of the transmission 3, the electric power generated by the first motor / generator MG1, and the second motor / generator MG2. Each time change of consumed electric power, electric power consumption of the battery 7, electric power loss generated in the battery 7, torque of the engine 2, torque of the first motor / generator MG1, and torque of the second motor / generator MG2 is shown. Yes. The solid line L1 in this figure indicates the time change of the rotational speed of the engine 2, and the solid line L2 indicates the time change of the rotational speed of the input shaft 3a of the transmission 3. A solid line L3 indicates a time change of power generated by the first motor / generator MG1, and a solid line L4 indicates a time change of power consumed by the second motor / generator MG2. A solid line L5 indicates a time change in power consumption of the battery 7, and a solid line L6 indicates a time change in power loss generated in the battery 7. The solid line L7 indicates the time change of the torque of the engine 2, the solid line L8 indicates the time change of the torque of the first motor / generator MG1, and the solid line L9 indicates the time change of the torque of the second motor / generator MG2.

この図においてバッテリ7の消費電力は、正側はバッテリ7から放電されることを示し、負側はバッテリ7に充電されることを示している。   In this figure, the power consumption of the battery 7 indicates that the positive side is discharged from the battery 7, and the negative side indicates that the battery 7 is charged.

また、この図には、エンジン2の回転数を上昇させる前のエンジン2の回転数、第1モータ・ジェネレータMG1で発生する電力、及びバッテリ7の消費電力を比較例として示した。なお、破線L1’が比較例のエンジン2の回転数の時間変化を示し、破線L3’が比較例の第1モータ・ジェネレータMG1で発生する電力の時間変化を示し、破線L5’が比較例のバッテリ7の消費電力の時間変化を示している。   Further, in this figure, the rotational speed of the engine 2 before increasing the rotational speed of the engine 2, the power generated by the first motor / generator MG1, and the power consumption of the battery 7 are shown as comparative examples. The broken line L1 ′ indicates the time change of the rotational speed of the engine 2 of the comparative example, the broken line L3 ′ indicates the time change of the electric power generated by the first motor / generator MG1 of the comparative example, and the broken line L5 ′ indicates the comparative example. The time change of the power consumption of the battery 7 is shown.

第1モータ・ジェネレータMG1で発生する電力は、エンジン2のトルク及びエンジン2の回転数に応じて決まる。そのため、エンジン2の回転数を上昇させることにより第1モータ・ジェネレータMG1で発生する電力を増加させることができる。そして、エンジン2の回転数を上昇させる場合には、この図に実線L3、L4で示したように、エンジン1の出力トルクや回転数が変動しても第1モータ・ジェネレータMG1の発電電力が第2モータ・ジェネレータMG2の消費電力よりも常に大きくなるようにエンジン2の回転数を調整する。これにより実線L5で示したように、バッテリ7の消費電力が常に負になる、すなわち常にバッテリ7に充電されるようになる。なお、この図に実線L7〜L9で示したようにエンジン2の回転数を上昇させたとしても、エンジン2のトルク、第1モータ・ジェネレータMG1のトルク、及び第2モータ・ジェネレータMG2のトルクは一定とする。以降、このようにエンジン2の回転数を上昇させる制御を回転数上昇制御と称することがある。   The electric power generated by the first motor / generator MG1 is determined according to the torque of the engine 2 and the rotational speed of the engine 2. Therefore, the electric power generated by the first motor / generator MG1 can be increased by increasing the rotational speed of the engine 2. When increasing the rotational speed of the engine 2, as indicated by solid lines L3 and L4 in this figure, even if the output torque and rotational speed of the engine 1 fluctuate, the generated power of the first motor / generator MG1 is The rotational speed of the engine 2 is adjusted so as to be always larger than the power consumption of the second motor / generator MG2. Thereby, as shown by the solid line L5, the power consumption of the battery 7 is always negative, that is, the battery 7 is always charged. Even if the rotational speed of the engine 2 is increased as indicated by solid lines L7 to L9 in this figure, the torque of the engine 2, the torque of the first motor / generator MG1, and the torque of the second motor / generator MG2 are as follows. Let it be constant. Hereinafter, the control for increasing the rotational speed of the engine 2 in this way may be referred to as rotational speed increase control.

これに対して、図4は、エンジン2の回転数を低下させたときのエンジン2の回転数、変速機3の入力軸3aの回転数、第1モータ・ジェネレータMG1で発生する電力、第2モータ・ジェネレータMG2で消費される電力、バッテリ7の消費電力、エンジン2のトルク、第1モータ・ジェネレータMG1のトルク、及び第2モータ・ジェネレータMG2のトルクのそれぞれの時間変化を示している。なお、図4において図3と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。また、この図でもバッテリ7の消費電力は、正側はバッテリ7から放電されることを示し、負側はバッテリ7に充電されることを示している   On the other hand, FIG. 4 shows the rotational speed of the engine 2 when the rotational speed of the engine 2 is reduced, the rotational speed of the input shaft 3a of the transmission 3, the power generated by the first motor / generator MG1, Each time change of the power consumed by the motor / generator MG2, the power consumption of the battery 7, the torque of the engine 2, the torque of the first motor / generator MG1, and the torque of the second motor / generator MG2 is shown. 4 that are the same as those in FIG. 3 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted. Also in this figure, the power consumption of the battery 7 indicates that the positive side is discharged from the battery 7, and the negative side indicates that the battery 7 is charged.

この図の実線L11がエンジン2の回転数の時間変化を示している。実線L12が第1モータ・ジェネレータMG1で発生する電力の時間変化を示している。実線L13がバッテリ7の消費電力の時間変化を示している。   The solid line L11 in this figure shows the time change of the rotational speed of the engine 2. A solid line L12 indicates a time change of electric power generated by the first motor / generator MG1. A solid line L13 indicates a change over time in power consumption of the battery 7.

また、この図には、エンジン2の回転数を低下させる前のエンジン2の回転数、第1モータ・ジェネレータMG1で発生する電力、及びバッテリ7の消費電力を比較例として示した。なお、破線L11’が比較例のエンジン2の回転数の時間変化を示し、破線L12’が比較例の第1モータ・ジェネレータMG1で発生する電力の時間変化を示し、破線L13’が比較例のバッテリ7の消費電力の時間変化を示している。   Further, in this figure, the rotational speed of the engine 2 before the rotational speed of the engine 2 is reduced, the electric power generated by the first motor / generator MG1, and the power consumption of the battery 7 are shown as comparative examples. The broken line L11 ′ indicates the time change of the rotational speed of the engine 2 of the comparative example, the broken line L12 ′ indicates the time change of the electric power generated in the first motor / generator MG1 of the comparative example, and the broken line L13 ′ indicates the comparative example. The time change of the power consumption of the battery 7 is shown.

エンジン2の回転数を低下させる場合には、この図に実線L12、L4で示したように、エンジン1の出力トルクや回転数が変動しても第1モータ・ジェネレータMG1の発電電力が第2モータ・ジェネレータMG2の消費電力よりも常に小さくなるようにエンジン2の回転数を調整する。これにより実線L13で示したように、バッテリ7の消費電力が常に正になる、すなわち常にバッテリ7から放電されるようになる。なお、このようにエンジン2の回転数を低下させる場合でも、エンジン2のトルク、第1モータ・ジェネレータMG1のトルク、及び第2モータ・ジェネレータMG2のトルクは一定とする。以降、このようにエンジン2の回転数を低下させる制御を回転数低下制御と称することがある。   When the rotational speed of the engine 2 is reduced, as indicated by solid lines L12 and L4 in this figure, the generated power of the first motor / generator MG1 is the second even if the output torque or rotational speed of the engine 1 fluctuates. The rotational speed of the engine 2 is adjusted so as to be always smaller than the power consumption of the motor / generator MG2. As a result, as indicated by the solid line L13, the power consumption of the battery 7 is always positive, that is, the battery 7 is always discharged. Even when the rotational speed of the engine 2 is reduced in this way, the torque of the engine 2, the torque of the first motor / generator MG1, and the torque of the second motor / generator MG2 are constant. Hereinafter, the control for reducing the rotational speed of the engine 2 in this way may be referred to as rotational speed reduction control.

制御装置30は、車両1の走行中かつエンジン2の運転中にこれら回転数増加制御及び回転数低下制御を実行する。なお、制御装置30は、回転数増加制御及び回転数低下制御のうちのいずれの制御を実行するかをバッテリ7の充電状態に基づいて判定する。具体的には、バッテリ7の残量が少なく、バッテリ7に充電を行うことが可能な場合には回転数増加制御を実行する。一方、バッテリ7が所定上限値(例えば、90%)以上まで充電されておりバッテリ7への充電が不可能な場合には、回転数低下制御を実行する。   The control device 30 performs the rotation speed increase control and the rotation speed decrease control while the vehicle 1 is traveling and the engine 2 is in operation. Note that the control device 30 determines which of the rotation speed increase control and the rotation speed decrease control is to be executed based on the state of charge of the battery 7. Specifically, when the remaining amount of the battery 7 is small and the battery 7 can be charged, the rotation speed increase control is executed. On the other hand, when the battery 7 is charged to a predetermined upper limit (for example, 90%) or more and the battery 7 cannot be charged, the rotation speed reduction control is executed.

以上に説明したように、第1の形態では、エンジン2の運転中に回転数増加制御又は回転数低下制御が実行される。そのため、エンジン2の回転数が変動しても、複合モータ11からバッテリ7への充電又はバッテリ7から複合モータ11への放電のいずれか一方のみが行われる。この場合、充電と放電とを切り替える制御が発生しないので、この切り替え制御に起因するエネルギ損失が無くなる。従って、エンジン2の運転中に発生するエネルギ損失を低減することができる。   As described above, in the first embodiment, the rotation speed increase control or the rotation speed decrease control is executed during the operation of the engine 2. Therefore, even if the rotation speed of the engine 2 fluctuates, only one of charging from the composite motor 11 to the battery 7 or discharging from the battery 7 to the composite motor 11 is performed. In this case, since control for switching between charging and discharging does not occur, energy loss due to this switching control is eliminated. Accordingly, energy loss that occurs during operation of the engine 2 can be reduced.

また、バッテリ7への充電が可能な場合には回転数増加制御が実行され、バッテリ7への充電が不可能な場合には回転数低下制御が実行されるので、バッテリ7が過度に充電されたりバッテリ7の残量が大きく低下したりすることを防止できる。   Further, when the battery 7 can be charged, the rotational speed increase control is executed. When the battery 7 cannot be charged, the rotational speed decrease control is executed, so that the battery 7 is excessively charged. Or the remaining amount of the battery 7 can be prevented from greatly decreasing.

なお、上述したようにエンジン2の回転数を制御することにより、制御装置30が本発明の機関制御手段として機能する。変速機3が本発明の出力部に相当する。   Note that the control device 30 functions as the engine control means of the present invention by controlling the rotational speed of the engine 2 as described above. The transmission 3 corresponds to the output unit of the present invention.

(第2の形態)
次に図5〜図8を参照して本発明の第2の形態に係る制御装置について説明する。なお、この形態についても車両1については図1が、複合モータ11については図2がそれぞれ参照される。この形態において、車両1の走行中かつエンジン2の運転中に回転数増加制御及び回転数低下制御が実行される。ただし、この形態では、エンジン2の回転数を変化させてもエンジン2が燃費が良くなる運転状態で運転されるように、エンジン2の回転数とともにエンジン2のトルクも変化させる。
(Second form)
Next, a control device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, FIG. 1 is referred to for the vehicle 1 and FIG. In this embodiment, the rotational speed increase control and the rotational speed decrease control are executed while the vehicle 1 is traveling and the engine 2 is in operation. However, in this embodiment, the torque of the engine 2 is changed together with the rotational speed of the engine 2 so that the engine 2 is operated in an operation state in which the fuel efficiency is improved even if the rotational speed of the engine 2 is changed.

図5は、このようなエンジン2の運転状態を設定するために制御装置30が実行するエンジン制御パラメータ算出ルーチンを示している。このルーチンはエンジン2の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。また、このルーチンは、制御装置30が実行する他のルーチンと並行に実行される。このルーチンでは、回転数増加制御を実行する場合のエンジン2のトルク及び回転数が算出される。   FIG. 5 shows an engine control parameter calculation routine executed by the control device 30 in order to set such an operating state of the engine 2. This routine is repeatedly executed at a predetermined cycle during operation of the engine 2. In addition, this routine is executed in parallel with other routines executed by the control device 30. In this routine, the torque and the rotational speed of the engine 2 when the rotational speed increase control is executed are calculated.

このルーチンにおいて制御装置30は、まずステップS11で車両1の状態を取得する。車両1の状態としては、例えば車速、エンジン2の回転数、アクセル開度、バッテリ7の充電状態等が取得される。また、この処理では、車両1に供給されている駆動パワー(以下、要求駆動パワーと称することがある。)P0も算出される。この要求駆動パワーP0は、車速及びアクセル開度に基づいて周知の算出方法で算出すればよい。そのため、算出方法の詳細な説明は省略する。なお、この処理では、この他にも車両1に関する種々の情報が取得されるが、それらについては説明を省略する。   In this routine, the control device 30 first acquires the state of the vehicle 1 in step S11. As the state of the vehicle 1, for example, the vehicle speed, the rotation speed of the engine 2, the accelerator opening, the state of charge of the battery 7, and the like are acquired. In this process, the driving power supplied to the vehicle 1 (hereinafter also referred to as required driving power) P0 is also calculated. The required drive power P0 may be calculated by a known calculation method based on the vehicle speed and the accelerator opening. Therefore, detailed description of the calculation method is omitted. In addition, in this process, various information regarding the vehicle 1 is acquired in addition to this, and description thereof will be omitted.

次のステップS12において制御装置30は、充電要求電力P’を算出する。この充電要求電力P’は、バッテリ7に充電すべき電力である。充放電要求電力P’の大きさは、バッテリ7の充電状態に基づいて設定される。具体的には、バッテリ7の残量が少ないほど充放電要求電力P’に大きな値が設定される。   In the next step S12, the control device 30 calculates the required charging power P '. This required charging power P ′ is power to be charged in the battery 7. The magnitude of the required charge / discharge power P ′ is set based on the state of charge of the battery 7. Specifically, the smaller the remaining amount of the battery 7, the larger the charging / discharging required power P 'is set.

次のステップS13において制御装置30は、要求駆動パワーP0と充電要求電力P’とを加算してエンジン要求パワーPeを算出する。すなわち、Pe=P0+P’である。次のステップS14において制御装置30は、エンジン2の最適運転点を算出する。この最適運転点はエンジン2の燃費が良くなる運転点である。図6は、エンジン2の回転数及びトルクとエンジン2の熱効率との関係の一例を示している。そして、この図中の実線L21が燃費が良くなる運転点を繋げた最適燃費線を示している。そのため、この最適燃費線の線上の運転点がエンジン2の燃費が良くなる運転点である。そして、この図の破線L22、L23は、エンジン2のパワーが等しくなる運転点を繋げた線を示している。そのため、例えば破線L22が今回算出したエンジン要求パワーPeの線と仮定した場合、この図の運転点P1が最適運転点になる。そして、このように最適運転点が決まると、エンジン2の回転数及びトルクが決まる。なお、図6に示した関係は予め実験や数値計算等により求めて制御装置30のROMにマップとして記憶させておけばよい。   In the next step S13, the control device 30 calculates the engine required power Pe by adding the required drive power P0 and the required charge power P '. That is, Pe = P0 + P ′. In the next step S14, the control device 30 calculates the optimum operating point of the engine 2. This optimum operating point is an operating point at which the fuel efficiency of the engine 2 is improved. FIG. 6 shows an example of the relationship between the rotational speed and torque of the engine 2 and the thermal efficiency of the engine 2. And the solid line L21 in this figure has shown the optimal fuel consumption line which connected the driving point from which a fuel consumption improves. Therefore, the driving point on the line of the optimum fuel consumption line is the driving point at which the fuel consumption of the engine 2 is improved. And the broken lines L22 and L23 of this figure have shown the line which connected the operating point from which the power of the engine 2 becomes equal. Therefore, for example, when it is assumed that the broken line L22 is a line of the engine required power Pe calculated this time, the operating point P1 in this figure is the optimum operating point. When the optimum operating point is determined in this way, the rotational speed and torque of the engine 2 are determined. The relationship shown in FIG. 6 may be obtained in advance by experiments, numerical calculations, etc., and stored in the ROM of the control device 30 as a map.

次のステップS15において制御装置30は、回転数変動幅dNeを算出する。上述したようにエンジン2の運転時は回転数が変動する。この際の変動幅dNeは、エンジン2の回転数及びトルクと関係を有している。図7は、エンジン2の回転数及びトルクと回転数変動幅dNeとの関係の一例を示している。このように回転数変動幅はエンジン2の回転数が小さいほど、またエンジン2のトルクが大きいほど小さくなる。なお、この図に示した関係は予め実験や数値計算等により求めて制御装置30のROMにマップとして記憶させておけばよい。そして、回転数変動幅dNeは、このマップと最適運転点の回転数及びトルクとに基づいて算出すればよい。   In the next step S15, the control device 30 calculates the rotation speed fluctuation range dNe. As described above, the rotational speed fluctuates during operation of the engine 2. The fluctuation range dNe at this time is related to the rotational speed and torque of the engine 2. FIG. 7 shows an example of the relationship between the rotational speed and torque of the engine 2 and the rotational speed fluctuation range dNe. Thus, the rotational speed fluctuation range becomes smaller as the rotational speed of the engine 2 is smaller and as the torque of the engine 2 is larger. The relationship shown in this figure may be obtained in advance by experiments, numerical calculations, etc. and stored in the ROM of the control device 30 as a map. Then, the rotational speed fluctuation range dNe may be calculated based on this map and the rotational speed and torque of the optimum operating point.

次のステップS16において制御装置30は、第1モータ・ジェネレータMG1の発電力の変動幅dP’を算出する。上述したように発電電力はトルクと回転数に基づいて算出できる。より具体的にはトルクと回転数とを掛けることにより算出できる。そこで、発電電力変動幅dP’は、第1モータ・ジェネレータMG1のトルクTに算出した回転数変動幅dNeを掛けることによって算出すればよい。すなわち、dP’=T×dNeである。   In the next step S16, the control device 30 calculates the fluctuation range dP 'of the generated power of the first motor / generator MG1. As described above, the generated power can be calculated based on the torque and the rotational speed. More specifically, it can be calculated by multiplying the torque and the rotational speed. Therefore, the generated power fluctuation range dP ′ may be calculated by multiplying the torque T of the first motor / generator MG1 by the calculated rotation speed fluctuation range dNe. That is, dP ′ = T × dNe.

次のステップS17において制御装置30は、発電電力変動幅dP’が充電要求電力P’より小さいか否か判定する。図8は、第1モータ・ジェネレータMG1で発生する電力、第2モータ・ジェネレータMG2で消費される電力、及びバッテリ7の消費電力のそれぞれの時間変化を示している。この図の実線L31が第1モータ・ジェネレータMG1で発生する電力の時間変化を示し、実線L32が第2モータ・ジェネレータMG2で消費される電力の時間変化を示している。実線L33がバッテリ7の消費電力の時間変化を示している。なお、この図には、発電電力変動幅dP’が充電要求電力P’以上のときの第1モータ・ジェネレータMG1で発生する電力の時間変化及びバッテリ7の消費電力の時間変化を比較例として示した。なお、破線L31’が比較例の第1モータ・ジェネレータMG1で発生する電力の時間変化を示し、破線L33’が比較例のバッテリ7の消費電力の時間変化を示している。   In the next step S <b> 17, the control device 30 determines whether or not the generated power fluctuation range dP ′ is smaller than the charging request power P ′. FIG. 8 shows changes over time in the electric power generated by the first motor / generator MG1, the electric power consumed by the second motor / generator MG2, and the electric power consumed by the battery 7. The solid line L31 in this figure shows the time change of the electric power generated by the first motor / generator MG1, and the solid line L32 shows the time change of the electric power consumed by the second motor / generator MG2. A solid line L33 indicates a change in power consumption of the battery 7 over time. This figure shows, as a comparative example, the time change of the power generated by the first motor / generator MG1 and the time change of the power consumption of the battery 7 when the generated power fluctuation width dP ′ is equal to or greater than the charge request power P ′. It was. The broken line L31 'indicates the time change of the power generated by the first motor / generator MG1 of the comparative example, and the broken line L33' indicates the time change of the power consumption of the battery 7 of the comparative example.

この図に示すように、発電電力変動幅dP’が充電要求電力P’以上の場合には、バッテリ7の消費電力が0より大きくなる期間、すなわちバッテリ7から複合モータ11に電力を供給する期間が発生する。そのため、充電と放電とを切り替える制御が発生する。そこで、発電電力変動幅dP’が充電要求電力P’以上と判定した場合はステップS18に進み、充電要求電力P’を修正する。具体的には、それまでの充電要求電力P’に発電電力変動幅dP’と充電要求電力P’との差ΔP’を加えた値を、新たな充電要求電力P’に設定する。これによりバッテリ7への充電量が増加する。その後、ステップS13に戻る。以降、発電電力変動幅dP’が充電要求電力P’より小さくなるまで、ステップS13〜S18の処理が繰り返し実行される。   As shown in this figure, when the generated power fluctuation width dP ′ is equal to or greater than the charge request power P ′, the period during which the power consumption of the battery 7 is greater than 0, that is, the period during which power is supplied from the battery 7 to the composite motor 11 Will occur. For this reason, control for switching between charging and discharging occurs. Therefore, if it is determined that the generated power fluctuation range dP ′ is equal to or greater than the required charging power P ′, the process proceeds to step S18 to correct the required charging power P ′. Specifically, a value obtained by adding a difference ΔP ′ between the generated power fluctuation width dP ′ and the charge request power P ′ to the charge request power P ′ so far is set as a new charge request power P ′. Thereby, the charge amount to the battery 7 increases. Thereafter, the process returns to step S13. Thereafter, the processes in steps S13 to S18 are repeatedly executed until the generated power fluctuation range dP 'becomes smaller than the required charging power P'.

一方、発電電力変動幅dP’が充電要求電力P’より小さいと判定した場合は、今回のルーチンを終了する。   On the other hand, if it is determined that the generated power fluctuation range dP ′ is smaller than the required charging power P ′, the current routine is terminated.

このように算出されたエンジン2の回転数及びトルクは、制御装置30のRAMに記憶される。そして、回転数増加制御において使用される。   The rotation speed and torque of the engine 2 calculated in this way are stored in the RAM of the control device 30. And it is used in rotation speed increase control.

なお、図5では回転数増加制御の場合について説明したが、回転数低下制御の場合は充電要求電力P’の代わりに負の値である放電要求電力−P’が使用される。また、放電要求電力−P’を修正する際には、放電される電力が大きくなるように放電要求電力−P’が修正される。それ以外は、図5のルーチンと同じである。   Although the case of the rotation speed increase control has been described with reference to FIG. 5, in the case of the rotation speed decrease control, the discharge request power -P 'that is a negative value is used instead of the charge request power P'. Further, when the required discharge power -P 'is corrected, the required discharge power -P' is corrected so that the discharged electric power is increased. The rest is the same as the routine of FIG.

以上に説明したように、第2の形態によれば、回転数増加制御又は回転数低下制御を実行しつつエンジン2を熱効率が良くなる運転状態で運転できる。そのため、エンジン2の運転中に発生するエネルギ損失をさらに低減できる。   As described above, according to the second embodiment, the engine 2 can be operated in an operation state in which the thermal efficiency is improved while performing the rotation speed increase control or the rotation speed decrease control. Therefore, the energy loss generated during the operation of the engine 2 can be further reduced.

本発明は、上述した各形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明が適用される車両の内燃機関は火花点火式の内燃機関に限定されない。ディーゼル式の内燃機関が搭載されたハイブリッド車両に本発明を適用してもよい。   This invention is not limited to each form mentioned above, It can implement with a various form. For example, the internal combustion engine of the vehicle to which the present invention is applied is not limited to a spark ignition type internal combustion engine. The present invention may be applied to a hybrid vehicle equipped with a diesel-type internal combustion engine.

1 ハイブリッド車両
2 内燃機関
3 変速機(出力部)
5 駆動輪
7 バッテリ
11 複合モータ(回転電機)
13 巻線ロータ(第1ロータ)
13a コイル
14 磁石ロータ(第2ロータ)
15 ステータ
15a コイル
19a 永久磁石
30 制御装置(機関制御手段)
MG1 第1モータ・ジェネレータ
MG2 第2モータ・ジェネレータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hybrid vehicle 2 Internal combustion engine 3 Transmission (output part)
5 Drive Wheel 7 Battery 11 Combined Motor (Rotating Electric Machine)
13 Winding rotor (first rotor)
13a Coil 14 Magnet rotor (second rotor)
15 Stator 15a Coil 19a Permanent magnet 30 Control device (engine control means)
MG1 1st motor generator MG2 2nd motor generator

Claims (6)

回転軸線回りに回転可能に設けられて複数のコイルを有する第1ロータと、前記第1ロータの外周に前記第1ロータと同軸に配置されるとともに前記第1ロータに対して相対回転可能に設けられ、かつ磁石を有する第2ロータと、前記第2ロータの外周に前記第1ロータ及び前記第2ロータと同軸に設けられて複数のコイルを有するステータと、を含み、前記第1ロータと前記第2ロータとが第1モータ・ジェネレータとして機能するとともに、前記第2ロータと前記ステータとが第2モータ・ジェネレータとして機能し、かつ前記第1ロータ及び前記ステータがバッテリと電気的に接続された回転電機と、
内燃機関と、
駆動輪に動力を伝達するための出力部と、を備え、
前記内燃機関と前記第1ロータとが接続され、
前記第2ロータと前記出力部とが接続されたハイブリッド車両に適用される制御装置において、
前記内燃機関の運転中に、前記内燃機関の回転数が変動しても前記回転電機から前記バッテリへの充電又は前記バッテリから前記回転電機への放電のうちのいずれか一方が行われるように前記内燃機関の運転状態を制御する機関制御手段を備えている制御装置。
A first rotor having a plurality of coils provided so as to be rotatable around a rotation axis, and arranged on the outer periphery of the first rotor coaxially with the first rotor and provided to be rotatable relative to the first rotor. And a second rotor having a magnet, and a stator having a plurality of coils provided coaxially with the first rotor and the second rotor on an outer periphery of the second rotor, and the first rotor and the The second rotor functions as a first motor / generator, the second rotor and the stator function as a second motor / generator, and the first rotor and the stator are electrically connected to a battery. Rotating electrical machinery,
An internal combustion engine;
An output unit for transmitting power to the drive wheels,
The internal combustion engine and the first rotor are connected;
In a control device applied to a hybrid vehicle in which the second rotor and the output unit are connected,
During operation of the internal combustion engine, even if the rotational speed of the internal combustion engine fluctuates, either the charging from the rotating electrical machine to the battery or the discharging from the battery to the rotating electrical machine is performed. A control device comprising engine control means for controlling the operating state of the internal combustion engine.
前記機関制御手段は、前記内燃機関の運転中に前記回転電機から前記バッテリへの充電を行う場合、前記内燃機関の回転数が変動しても、前記第1モータ・ジェネレータにおいて発電される電力が、前記第2モータ・ジェネレータにて消費される電力を上回るように、前記内燃機関の回転数を上昇させる請求項1に記載の制御装置。   When the engine control unit charges the battery from the rotating electrical machine during operation of the internal combustion engine, the electric power generated in the first motor / generator is generated even if the rotational speed of the internal combustion engine fluctuates. The control device according to claim 1, wherein the rotational speed of the internal combustion engine is increased so as to exceed the electric power consumed by the second motor / generator. 前記機関制御手段は、前記内燃機関の運転中に前記バッテリから前記回転電機への放電を行う場合、前記内燃機関の回転数が変動しても、前記第2モータ・ジェネレータにて消費される電力が、前記第1モータ・ジェネレータで発電される電力を上回るように、前記内燃機関の回転数を低下させる請求項1又は2に記載の制御装置。   When the engine control means discharges the battery from the battery to the rotating electrical machine during operation of the internal combustion engine, even if the rotational speed of the internal combustion engine fluctuates, the power consumed by the second motor / generator 3. The control device according to claim 1, wherein the rotational speed of the internal combustion engine is reduced so as to exceed the electric power generated by the first motor / generator. 前記機関制御手段は、前記バッテリの充電状態に基づいて前記内燃機関の運転中に前記回転電機から前記バッテリへの充電又は前記バッテリから前記回転電機への放電のいずれを行うか決定する請求項1〜3のいずれか一項に記載の制御装置。   The engine control means determines whether to perform charging from the rotating electrical machine to the battery or discharging from the battery to the rotating electrical machine during operation of the internal combustion engine based on a state of charge of the battery. The control apparatus as described in any one of -3. 前記機関制御手段は、前記内燃機関の運転中に前記回転電機から前記バッテリへの充電を行う場合、前記バッテリの充電状態に基づいて第1モータ・ジェネレータで発電する電力の初期値を設定し、その後前記第1モータ・ジェネレータにおいて発電される電力が、前記第2モータ・ジェネレータにて消費される電力を上回るように、前記初期値と前記第2モータ・ジェネレータにて消費される電力との差に基づいて前記初期値を補正する請求項1〜4のいずれか一項に記載の制御装置。   The engine control means sets an initial value of electric power generated by the first motor / generator based on the state of charge of the battery when charging the battery from the rotating electrical machine during operation of the internal combustion engine, Thereafter, the difference between the initial value and the power consumed by the second motor / generator is such that the power generated by the first motor / generator exceeds the power consumed by the second motor / generator. The control device according to any one of claims 1 to 4, wherein the initial value is corrected based on the value. 回転軸線回りに回転可能に設けられて複数のコイルを有する第1ロータと、前記第1ロータの外周に前記第1ロータと同軸に配置されるとともに前記第1ロータに対して相対回転可能に設けられ、かつ磁石を有する第2ロータと、前記第2ロータの外周に前記第1ロータ及び前記第2ロータと同軸に設けられて複数のコイルを有するステータと、を含み、前記第1ロータと前記第2ロータとが第1モータ・ジェネレータとして機能するとともに、前記第2ロータと前記ステータとが第2モータ・ジェネレータとして機能し、かつ前記第1ロータ及び前記ステータがバッテリと電気的に接続された回転電機と、
内燃機関と、
駆動輪に動力を伝達するための出力部と、を備え、
前記内燃機関と前記第1ロータとが接続され、
前記第2ロータと前記出力部とが接続されたハイブリッド車両に適用される制御装置において、
前記内燃機関の運転中に、前記内燃機関の回転数が変動しても、前記第1モータ・ジェネレータにおいて発電される電力が、前記第2モータ・ジェネレータにて消費される電力を上回るように、前記内燃機関の回転数を上昇させる機関制御手段を備えている制御装置。
A first rotor having a plurality of coils provided so as to be rotatable around a rotation axis, and arranged on the outer periphery of the first rotor coaxially with the first rotor and provided to be rotatable relative to the first rotor. And a second rotor having a magnet, and a stator having a plurality of coils provided coaxially with the first rotor and the second rotor on an outer periphery of the second rotor, and the first rotor and the The second rotor functions as a first motor / generator, the second rotor and the stator function as a second motor / generator, and the first rotor and the stator are electrically connected to a battery. Rotating electrical machinery,
An internal combustion engine;
An output unit for transmitting power to the drive wheels,
The internal combustion engine and the first rotor are connected;
In a control device applied to a hybrid vehicle in which the second rotor and the output unit are connected,
Even if the rotational speed of the internal combustion engine fluctuates during operation of the internal combustion engine, the power generated by the first motor / generator exceeds the power consumed by the second motor / generator. A control device comprising engine control means for increasing the rotational speed of the internal combustion engine.
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