JP2014218197A - Hybrid vehicle controller - Google Patents
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- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
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- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
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- F02D29/00—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto
- F02D29/02—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto peculiar to engines driving vehicles; peculiar to engines driving variable pitch propellers
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Abstract
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
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.
(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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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,
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
(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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
5 Drive
13 Winding rotor (first rotor)
15
MG1 1st motor generator MG2 2nd motor generator
Claims (6)
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.
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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