JP2015101239A - Vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両に関し、特に、第1および第2の回転電機を備える車両に関する。 The present invention relates to a vehicle, and more particularly to a vehicle including first and second rotating electrical machines.
エンジンと、第1および第2のモータジェネレータ(回転電機)とを駆動システムとして搭載するハイブリッド車が知られている。このようなハイブリッド車では、駆動システムが故障した場合に、その故障箇所によっては退避走行制御が実行されることがある。退避走行制御とは、直ちに車両を停止させるのではなく、一時的に走行を継続させる制御である。これにより、運転手は車両を安全な場所に退避させたり、車両を修理工場まで移動させたりすることができる。 There is known a hybrid vehicle in which an engine and first and second motor generators (rotary electric machines) are mounted as a drive system. In such a hybrid vehicle, when the drive system fails, evacuation travel control may be executed depending on the failure location. The retreat travel control is a control for temporarily continuing the travel rather than immediately stopping the vehicle. Thereby, the driver can evacuate the vehicle to a safe place or move the vehicle to a repair shop.
特開2006−320068号公報(特許文献1)は、退避走行のための回転方向切替手段を備えるハイブリッド車両を開示する。この回転方向切替手段は、第2のモータジェネレータの故障時に、第1のモータジェネレータが順回転しており、かつ、バッテリの蓄電量が所定量よりも大きいと判断される場合には、第1のモータジェネレータの回転方向を順回転から逆回転へと切替える。 Japanese Patent Laying-Open No. 2006-320068 (Patent Document 1) discloses a hybrid vehicle including a rotation direction switching unit for retreat travel. The rotation direction switching means is provided when the first motor generator is rotating forward and the battery charge amount is determined to be greater than a predetermined amount when the second motor generator fails. The rotation direction of the motor generator is switched from forward rotation to reverse rotation.
上記駆動システムを備えるハイブリッド車は、第2のモータジェネレータが故障した場合に、直行走行を行なうことができる。直行走行とは、第2のモータジェネレータ故障時に、モータジェネレータMG1で発電しながら、直達トルク(エンジンから動力分割機構を介して駆動軸に直接伝達されるトルク)だけで行なう走行である。 The hybrid vehicle including the drive system can travel straight when the second motor generator fails. The direct travel is travel performed only by direct torque (torque transmitted directly from the engine to the drive shaft via the power split mechanism) while the power is generated by the motor generator MG1 when the second motor generator fails.
直行走行時には、第1のモータジェネレータは負トルクを出力する。そのため、第1のモータジェネレータの回転速度が正である場合、バッテリが充電される。充電が継続されると、バッテリは過充電状態に至る可能性がある。一方、第1のモータジェネレータの回転速度が負である場合、バッテリは放電される。放電が継続されると、バッテリは過放電状態に至る可能性がある。バッテリが過充電状態あるいは過放電状態に至った場合、車両は走行することができなくなる。したがって、直行走行時にはバッテリのSOC(State Of Charge)が適切な範囲内に維持されるように、第1のモータジェネレータの回転速度を制御する必要がある。 During straight running, the first motor generator outputs negative torque. Therefore, when the rotation speed of the first motor generator is positive, the battery is charged. If charging continues, the battery may reach an overcharged state. On the other hand, when the rotation speed of the first motor generator is negative, the battery is discharged. If discharging continues, the battery may reach an overdischarged state. When the battery reaches an overcharged state or an overdischarged state, the vehicle cannot travel. Therefore, it is necessary to control the rotation speed of the first motor generator so that the SOC (State Of Charge) of the battery is maintained within an appropriate range during straight traveling.
ハイブリッド車のエンジン回転速度は、一般に、燃費が良好な状態となるように決められる。一方で、上述のようにバッテリを保護するために、第1のモータジェネレータの回転方向を切替える必要がある。特許文献1に開示されたハイブリッド車両では、第1のモータジェネレータの回転方向の切替は、エンジン回転速度の変更によって行なわれる。しかしながら、燃費が良好な状態でエンジンが運転されている場合に、バッテリ保護のためにエンジン回転速度を変更すると、燃費が悪化するおそれがある。その結果、退避走行距離が短くなってしまう。
The engine speed of a hybrid vehicle is generally determined so that the fuel efficiency is good. On the other hand, in order to protect the battery as described above, it is necessary to switch the rotation direction of the first motor generator. In the hybrid vehicle disclosed in
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ハイブリッド車の退避走行において、燃費を向上することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to improve fuel efficiency in retreat travel of a hybrid vehicle.
本発明のある局面に従う車両は、内燃機関と、第1および第2の回転電機と、内燃機関の出力軸、ならびに第1および第2の回転電機の回転軸にそれぞれ連結される第1〜第3の回転要素を含む動力分割機構と、駆動軸と、第2の回転電機と駆動軸との間に設けられた変速機と、第1の回転電機の回転に応じて充放電が実行される蓄電装置と、変速機を制御する制御部とを備える。制御部は、制御部は、蓄電装置のSOCに応じて、第1の回転電機の回転方向が順方向と逆方向との間で切り替わるように変速機を制御する。 A vehicle according to an aspect of the present invention includes a first to a first engine coupled to an internal combustion engine, first and second rotating electrical machines, an output shaft of the internal combustion engine, and rotating shafts of the first and second rotating electrical machines, respectively. Charging / discharging is executed according to the rotation of the first rotating electrical machine, the power split mechanism including three rotating elements, the drive shaft, the transmission provided between the second rotating electrical machine and the drive shaft, and the first rotating electrical machine. A power storage device and a control unit that controls the transmission are provided. The control unit controls the transmission such that the rotation direction of the first rotating electrical machine is switched between the forward direction and the reverse direction according to the SOC of the power storage device.
上記構成によれば、第2の回転電機が故障した場合に、内燃機関に代えて変速機を制御することによって、第1の回転電機の回転速度を変更することができる。つまり、第1の回転電機の回転方向を切替える際に、内燃機関の回転速度を変更する必要がない。したがって、内燃機関を燃費が良好な状態に保つことができる。 According to the above configuration, when the second rotating electrical machine fails, the rotational speed of the first rotating electrical machine can be changed by controlling the transmission instead of the internal combustion engine. That is, it is not necessary to change the rotation speed of the internal combustion engine when switching the rotation direction of the first rotating electrical machine. Therefore, the internal combustion engine can be kept in a good fuel economy state.
好ましくは、制御部は、SOCが第1の値よりも高い場合には、蓄電装置から放電が行なわれるように第1の回転電機の回転方向を決定する。制御部は、SOCが第1の値よりも小さい第2の値よりも低い場合には、蓄電装置に充電が行なわれるように第1の回転電機の回転方向を決定する。 Preferably, when the SOC is higher than the first value, the control unit determines the rotation direction of the first rotating electric machine so that the electric storage device is discharged. When the SOC is lower than a second value smaller than the first value, the control unit determines the rotation direction of the first rotating electrical machine so that the power storage device is charged.
上記構成によれば、蓄電装置のSOCを第1の値と第2の値との間に維持することができる。したがって、蓄電装置が過充電状態または過放電状態に至ることを防止することができる。 According to the above configuration, the SOC of the power storage device can be maintained between the first value and the second value. Therefore, the power storage device can be prevented from reaching an overcharge state or an overdischarge state.
好ましくは、制御部は、第2の回転電機が故障した場合に、内燃機関の回転速度が一定となるように内燃機関を制御する。 Preferably, the control unit controls the internal combustion engine so that the rotation speed of the internal combustion engine becomes constant when the second rotating electrical machine fails.
上記構成によれば、内燃機関の回転速度を、燃費が良好である回転速度において一定に維持することができる。 According to the above configuration, the rotational speed of the internal combustion engine can be kept constant at a rotational speed at which fuel efficiency is good.
好ましくは、変速機は、複数の変速段を有する有段式変速機である。制御部は、第2の回転電機が故障した場合に、複数の変速段のうちの2以上の変速段の各々について、当該変速段に切替えたときに想定される蓄電装置の充電電力または放電電力を算出し、算出された充電電力または放電電力に基づいて、切替先の変速段を決定する。 Preferably, the transmission is a stepped transmission having a plurality of shift stages. The control unit is configured to charge or discharge power of the power storage device that is assumed when each of the two or more shift stages among the plurality of shift stages is switched to the corresponding shift stage when the second rotating electrical machine fails. Is calculated, and the shift stage to be switched is determined based on the calculated charging power or discharging power.
上記構成によれば、有段式変速機を備える車両において、変速段の切替に先立って充電電力または放電電力の予測値を算出することにより、蓄電装置のSOCの制御精度を向上することができる。 According to the above configuration, in a vehicle equipped with a stepped transmission, the control accuracy of the SOC of the power storage device can be improved by calculating a predicted value of charging power or discharging power prior to switching of the shift speed. .
好ましくは、制御部は、複数の変速段のうち、第1の回転電機の回転速度の絶対値が上限値未満となり、かつ、第1の回転電機のトルクが下限値以上となる変速段を選択するように変速機を制御する。 Preferably, the control unit selects a shift stage in which the absolute value of the rotation speed of the first rotating electrical machine is less than the upper limit value and the torque of the first rotating electrical machine is greater than or equal to the lower limit value among the plurality of shift stages. To control the transmission.
上記構成によれば、第1の回転電機が過回転になることを防止することができる。また、第1の回転電機のトルクについて、退避走行に必要最低限のトルクを確保することができる。 According to the above configuration, the first rotating electrical machine can be prevented from over-rotating. In addition, with respect to the torque of the first rotating electrical machine, it is possible to ensure the minimum torque necessary for the retreat travel.
好ましくは、蓄電装置の温度を検出する温度検出部をさらに備える。制御部は、第2の回転電機が故障した場合に、温度が上限値よりも高いとき、第1の回転電機の回転速度の絶対値が減少するように変速機を制御する。 Preferably, a temperature detection unit that detects the temperature of the power storage device is further provided. The control unit controls the transmission so that the absolute value of the rotation speed of the first rotating electrical machine decreases when the temperature is higher than the upper limit value when the second rotating electrical machine fails.
蓄電装置の充電速度または放電速度が大きいと、蓄電装置の温度は上昇する。蓄電装置が高温になると、車両は走行することができない。上記構成によれば、蓄電装置の温度が上限値よりも高いとき、第1の回転電機の回転速度の絶対値を減少させる。その結果、蓄電装置の充電速度または放電速度は小さくなる。そのため、蓄電装置のさらなる温度上昇を抑制することができる。 When the charging speed or discharging speed of the power storage device is large, the temperature of the power storage device increases. When the power storage device reaches a high temperature, the vehicle cannot travel. According to the above configuration, when the temperature of the power storage device is higher than the upper limit value, the absolute value of the rotation speed of the first rotating electrical machine is decreased. As a result, the charging speed or discharging speed of the power storage device is reduced. Therefore, further temperature increase of the power storage device can be suppressed.
本発明によれば、ハイブリッド車の退避走行において、燃費を向上することができる。 According to the present invention, the fuel efficiency can be improved in the retreat travel of the hybrid vehicle.
以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
図1は、実施の形態に係る車両全体の構成を概略的に示すブロック図である。図1を参照して、車両1は、エンジン(E/G)100と、モータジェネレータMG1,MG2と、動力分割機構300と、自動変速機(A/T)500と、インバータ(INV)610,620と、バッテリ(BAT)700と、電子制御装置(ECU:Electronic Control Unit)1000とを備える。
FIG. 1 is a block diagram schematically showing the overall configuration of the vehicle according to the embodiment. Referring to FIG. 1,
エンジン100は、ECU1000からの制御信号CSEに基づいて、駆動輪80を回転させるためのパワーを発生する。エンジン100が発生したパワーは動力分割機構300に出力される。
動力分割機構300は、エンジン100から受けたパワーを、駆動輪80に伝達されるパワーと、モータジェネレータMG1に伝達されるパワーとに分割する。動力分割機構300は、遊星歯車機構であって、サンギヤSと、リングギヤRと、キャリアCAと、ピニオンギヤPとを含む。
Power split
サンギヤSは、モータジェネレータMG1のロータ410(回転軸)に連結される。リングギヤRは、モータジェネレータMG2の回転軸415に連結される。ピニオンギヤPは、サンギヤSとリングギヤRとに噛合する。キャリアCAは、ピニオンギヤPを自転かつ公転自在に保持する。キャリアCAは、エンジン100のクランクシャフト110(出力軸)に連結される。なお、キャリアCA、サンギヤS、およびリングギヤRは、「第1〜第3の回転要素」にそれぞれ相当する。
Sun gear S is coupled to rotor 410 (rotating shaft) of motor generator MG1. Ring gear R is coupled to
モータジェネレータMG1,MG2(第1および第2の回転電機)の各々は、交流の回転電機であって、モータとしてもジェネレータとしても機能し得る。ただし、モータジェネレータMG1は主にジェネレータとして機能する。一方、モータジェネレータMG2は主にモータとして機能する。 Each of motor generators MG1 and MG2 (first and second rotating electric machines) is an AC rotating electric machine, and can function as both a motor and a generator. However, motor generator MG1 mainly functions as a generator. On the other hand, motor generator MG2 mainly functions as a motor.
自動変速機500は、本実施の形態において、複数の変速段を有する有段式変速機である。自動変速機500は、モータジェネレータMG2とプロペラシャフト430との間に設けられる。より具体的には、動力分割機構300のリングギヤRと自動変速機500の入力軸のギヤの回転軸(以後、入力軸440と称する)(図2参照)とを連結する駆動軸420に、モータジェネレータMG2のロータが接続される。なお、自動変速機500は無段式変速機であってもよい。
In this embodiment,
図2は、図1に示す自動変速機500の構成を詳細に示す図である。図1では自動変速機500を概略的に示すが、図2により自動変速機500の入力軸と出力軸と間の連結関係を詳細に説明する。
FIG. 2 is a diagram showing in detail the configuration of
図2を参照して、自動変速機500は、シングルピニオン型のプラネタリギヤ510,520と、クラッチC1,C2と、ブレーキB1,B2と、ワンウェイクラッチF1とを含む。プラネタリギヤ510は、サンギヤS1と、リングギヤR1と、キャリアCA1と、ピニオンギヤP1とを有する。プラネタリギヤ520は、サンギヤS2と、リングギヤR2と、キャリアCA2と、ピニオンギヤP2とを有する。
Referring to FIG. 2,
クラッチC1,C2およびブレーキB1,B2の各々は、油圧により作動する摩擦係合装置である。クラッチC1が係合すると、サンギヤS2は、動力分割機構300のリングギヤRに連結される。これにより、サンギヤS2はリングギヤRと同じ速度で回転する。
Each of the clutches C1 and C2 and the brakes B1 and B2 is a friction engagement device that is operated by hydraulic pressure. When the clutch C1 is engaged, the sun gear S2 is connected to the ring gear R of the
プラネタリギヤ510のキャリアCA1と、プラネタリギヤ520のリングギヤR2とは、互いに連結されている。そのため、クラッチC2が係合すると、キャリアCA1およびリングギヤR2は、いずれも動力分割機構300のリングギヤRに連結される。これにより、キャリアCA1およびリングギヤR2は、リングギヤRと同じ速度で回転する。
The carrier CA1 of the
ブレーキB1が係合すると、サンギヤS1の回転が停止する。ブレーキB2が係合すると、キャリアCA1およびリングギヤR2の回転が停止する。ワンウェイクラッチF1は、キャリアCA1およびリングギヤR2を一方向に回転可能とし、かつ、他方向に回転不能に支持する。 When the brake B1 is engaged, the rotation of the sun gear S1 is stopped. When the brake B2 is engaged, the rotation of the carrier CA1 and the ring gear R2 is stopped. The one-way clutch F1 supports the carrier CA1 and the ring gear R2 so as to be rotatable in one direction and not rotatable in the other direction.
自動変速機500は、各摩擦係合装置(クラッチC1,C2およびブレーキB1,B2)の係合状態が変更されることによって、係合状態、スリップ状態、および解放状態のいずれかの状態に切替えられる。係合状態では、自動変速機500の入力軸440のトルクの全部が自動変速機500の出力軸450に伝達される。スリップ状態では、自動変速機500の入力軸440のトルクの一部が出力軸450に伝達される。解放状態では、自動変速機500の入力軸440と出力軸450との間でのトルクの伝達が遮断される。
The
自動変速機500は、ECU1000からの制御信号CSAに基づいて、変速比(出力軸450の回転速度に対する入力軸440の回転速度の比)を切替可能である。
The
図3は、図2に示す自動変速機500の係合作動表を示す図である。図3を参照して、「○」は係合状態であることを示し、「(○)」はエンジンブレーキ時に係合されることを示し、空欄は解放状態であることを示す。
FIG. 3 is a diagram showing an engagement operation table of the
自動変速機500では、各摩擦係合装置が係合作動表に従って係合されることにより、4段の前進ギヤ段(1速ギヤ段〜4速ギヤ段(1st〜4thで示す))と、後進ギヤ段(Rで示す)とが択一的に形成される。また、全ての摩擦係合装置を解放状態にすることにより、ニュートラル状態(Nで示す)が形成される。なお、図2に示す自動変速機の構成および図3に示す係合作動表は一例であって、これらに限定されるものではない。
In the
図1を再び参照して、バッテリ700(蓄電装置)は、モータジェネレータMG1,MG2を駆動するための直流電力を蓄える。バッテリ700には、たとえばニッケル水素電池、リチウムイオン電池、またはキャパシタを採用することができる。
Referring to FIG. 1 again, battery 700 (power storage device) stores DC power for driving motor generators MG1, MG2. As the
インバータ610,620は、バッテリ700に対して互いに並列に接続される。インバータ610,620は、それぞれECU1000からの制御信号PWI1,PWI2に基づいて、バッテリ700からの直流電力を交流電力に変換する。インバータ610,620で変換された交流電力は、モータジェネレータMG1,MG2にそれぞれ供給される。
車両1は、レゾルバ91,92と、エンジン回転速度センサ93と、車速センサ94と、監視センサ95と、過電流センサ96,97とをさらに備える。レゾルバ91は、モータジェネレータMG1の回転速度(MG1回転速度Ng)を検出する。レゾルバ92は、モータジェネレータMG2の回転速度(MG2回転速度Nm)を検出する。エンジン回転速度センサ93は、エンジン100の回転速度(エンジン回転速度Ne)を検出する。車速センサ94は、プロペラシャフト430の回転速度(プロペラシャフト回転速度Np)を検出する。監視センサ95は、バッテリ700の状態(バッテリ電圧Vb、バッテリ電流Ib、バッテリ温度Tb)を検出する。過電流センサ96は、モータジェネレータMG1の過電流(電流I1)を検出する。過電流センサ97は、モータジェネレータMG2の過電流(電流I2)を検出する。各センサは検出結果をECU1000に出力する。なお、監視センサ95は「温度検出部」に相当する。
The
ECU1000は、CPU(Central Processing Unit)およびメモリ(いずれも図示せず)を内蔵する。メモリには、たとえば後述する変速線図(図4参照)が記憶されている。ECU1000は、メモリに記憶された情報および各センサからの情報に基づいて、所定の演算処理を実行する。ECU1000は、演算処理の結果に基づいて各機器を制御する。
図4は、図2に示す自動変速機500の変速制御に用いられる変速線図である。図4を参照して、横軸は車速を表し、縦軸はアクセル開度を表す。
FIG. 4 is a shift diagram used for shift control of
自動変速機500は、上述のように、1速ギヤ段〜4速ギヤ段のいずれかを形成可能に構成されている。変速線図では、変速の種類(変速前のギヤ段と変速後のギヤ段との組合せ)毎にアップシフト線(実線で示す)とダウンシフト線(破線で示す)とが設定されている。
As described above, the
ECU1000は、アップシフト線で規定された車速以上になるまで車速が増加すると、アップシフトするように自動変速機500を制御する。一方、ECU1000は、ダウンシフト線で規定された車速よりも小さくなるまで車速が減少すると、ダウンシフトするように自動変速機500を制御する。
また、ECU1000は、アップシフト線で規定されたアクセル開度よりも小さくなるまでアクセル開度が減少すると、アップシフトするように自動変速機500を制御する。一方、ECU1000は、ダウンシフト線で規定されたアクセル開度以上になるまでアクセル開度が増加すると、ダウンシフトするように自動変速機500を制御する。
Further,
モータジェネレータMG2は故障する場合がある。ECU1000は、レゾルバ92、監視センサ95、あるいは過電流センサ97からの検出結果が異常値を示す場合に、モータジェネレータMG2の故障と判断することができる。なお、モータジェネレータMG2の故障には、モータジェネレータMG2の状態を検出するための上記各センサ自体の故障を含む。
Motor generator MG2 may fail.
図5は、モータジェネレータMG2が故障した場合に、バッテリ700の放電に用いられる変速制御を説明するための動力分割機構300の共線図である。図5を参照して、動力分割機構300が上述のように構成されることにより、サンギヤSの回転速度(MG1回転速度Ng)、キャリアCAの回転速度(エンジン回転速度Ne)、およびリングギヤRの回転速度(MG2回転速度Nm)は、共線図上において直線で結ばれる関係を有する。つまり、いずれか2つの回転要素の回転速度が決まれば、残りの回転要素の回転速度も決まる。
FIG. 5 is a collinear diagram of
図5には、ある時刻において、自動変速機500で2速ギヤ段〜4速ギヤ段が形成された場合の各回転要素の回転速度間の関係が示されている。2速ギヤ段に対応する直線を点線で示し、3速ギヤ段に対応する直線を実線で示し、4速ギヤ段に対応する直線を1点鎖線で示す。
FIG. 5 shows the relationship between the rotational speeds of the rotating elements when the
本実施の形態において、直結段は3速ギヤ段である。つまり、3速ギヤ段の変速比(出力軸回転速度に対する入力軸回転速度の比)は1である。そのため、3速ギヤ段において、MG2回転速度Nmはプロペラシャフト回転速度Npと等しい。2速ギヤ段において、MG2回転速度Nmはプロペラシャフト回転速度Npよりも大きい。4速ギヤ段において、MG2回転速度Nmはプロペラシャフト回転速度Npよりも小さい。したがって、ECU1000は、モータジェネレータMG2が故障した場合に、ギヤ段を切替えるように自動変速機500を制御することにより、MG2回転速度Ngを変更することができる。
In the present embodiment, the direct coupling stage is a third speed gear stage. That is, the gear ratio of the third gear (the ratio of the input shaft rotation speed to the output shaft rotation speed) is 1. Therefore, in the third gear, the MG2 rotational speed Nm is equal to the propeller shaft rotational speed Np. In the second gear, the MG2 rotational speed Nm is larger than the propeller shaft rotational speed Np. In the fourth gear, the MG2 rotational speed Nm is smaller than the propeller shaft rotational speed Np. Therefore,
エンジン回転速度Neは一定速度に固定される(図5では黒丸で示す)。言い換えると、ECU1000は、エンジン回転速度Neが一定となるようにエンジン100を制御する。一方、プロペラシャフト回転速度Npは、各時刻における車速に応じて増減し得る(図5では上下の矢印で示す)。MG1回転速度Ngは、各時刻におけるプロペラシャフト回転速度Npおよび選択されたギヤ段に応じて定まる。
The engine rotation speed Ne is fixed at a constant speed (indicated by black circles in FIG. 5). In other words,
MG1回転速度Ngは、エンジン回転速度NeおよびMG2回転速度Nmが定まると、共線図上で各回転要素の回転速度が直線上に並ぶように定まる。MG1回転速度Ngの正負(すなわちモータジェネレータMG1の回転方向)に応じて、バッテリ700の充電と放電とが切替わる。
The MG1 rotational speed Ng is determined so that the rotational speeds of the respective rotating elements are aligned on the alignment chart when the engine rotational speed Ne and the MG2 rotational speed Nm are determined. Depending on whether the MG1 rotational speed Ng is positive or negative (that is, the rotational direction of the motor generator MG1), charging and discharging of the
図5に示す例では、4速ギヤ段におけるMG1回転速度Ngは正である。MG1回転速度Ngが正である場合(モータジェネレータMG1の回転方向が順方向である場合)、モータジェネレータMG1は発電する。したがって、4速ギヤ段が選択された場合、バッテリ700は充電される。バッテリ700の充電が長期間継続すると、バッテリ700は過充電状態に至る可能性がある。そのため、バッテリ700が過充電状態に至らないように、バッテリ700を放電する必要がある。
In the example shown in FIG. 5, the MG1 rotational speed Ng in the fourth gear is positive. When MG1 rotation speed Ng is positive (when the rotation direction of motor generator MG1 is the forward direction), motor generator MG1 generates power. Therefore, when the fourth gear is selected,
一方、2速ギヤ段および3速ギヤ段におけるMG1回転速度Ngは、いずれも負である。MG1回転速度Ngが負である場合(モータジェネレータMG1の回転方向が逆方向である場合)、モータジェネレータMG1はバッテリ700に蓄えられた電力を消費する。したがって、ECU1000は、4速ギヤ段から2速ギヤ段または3速ギヤ段にダウンシフトするように自動変速機500を制御することにより、バッテリ700を放電することができる。
On the other hand, the MG1 rotational speed Ng in the second gear and the third gear is both negative. When MG1 rotation speed Ng is negative (when the rotation direction of motor generator MG1 is the reverse direction), motor generator MG1 consumes the electric power stored in
バッテリ700からの放電速度(単位時間当たりの放電量)は、MG1回転速度Ngの絶対値が大きくなるに従って大きくなる。図5に示す例では、2速ギヤ段におけるMG1回転速度Ngの絶対値は、3速ギヤ段におけるMG1回転速度Ngの絶対値よりも大きい。そのため、2速ギヤ段における放電速度は、3速ギヤ段における放電速度よりも大きい。したがって、バッテリ700を急速に放電する必要がある場合、ECU1000は、4速ギヤ段から2速ギヤ段に2段ダウンシフトするように自動変速機500を制御する。
The discharge speed (discharge amount per unit time) from
なお、4速ギヤ段から1速ギヤ段(図示せず)に3段ダウンシフトすることも考えられる。しかしながら、ECU1000は、モータジェネレータMG1が過回転とならないように、ダウンシフト先のギヤ段を選択することが好ましい。1速ギヤ段が選択された場合、MG1回転速度Ngが使用可能な回転速度の絶対値が上限値Ngmaxを上回る可能性がある。ECU1000は、MG1回転速度Ngの絶対値が上限値Ngmax未満となるダウンシフト先のギヤ段を選択するように自動変速機500を制御することが好ましい。
It is also conceivable to downshift from the fourth gear to the first gear (not shown). However, it is preferable that
また、ECU1000は、モータジェネレータMG1が発生させるトルクTgが車両1の走行に必要なトルクの下限値Tmin以上となるダウンシフト先のギヤ段を選択するように自動変速機500を制御することが好ましい。
このように、バッテリ700を急速に放電する必要がある場合、ECU1000は、モータジェネレータMG1が過回転とならず、かつモータジェネレータMG1が発生させるトルクTgが下限値Tmin以上となるギヤ段のうち、放電速度が最大となるギヤ段を選択するように自動変速機500を制御する。
Thus, when it is necessary to discharge
一方、バッテリ700を急速に放電する必要性が上述の場合ほど高くない場合、ECU1000は、4速ギヤ段から3速ギヤ段に1段ダウンシフトするように自動変速機500を制御する。つまり、バッテリ700を急速に放電する必要性が高くない場合、ECU1000は、放電速度が最大となるギヤ段よりも変速比が低いギヤ段を選択するように自動変速機500を制御する。なお、この変速制御においても、ECU1000は、モータジェネレータMG1が過回転とならず、かつモータジェネレータMG1が発生させるトルクTgが下限値Tmin以上となるギヤ段を選択することが好ましい。
On the other hand, when the necessity for rapidly discharging
このように、バッテリ700の放電が必要である場合、ECU1000は、その時刻における共線図(より具体的には共線図上のエンジン回転速度Neおよびプロペラシャフト回転速度Np)に基づいて、ダウンシフトするように自動変速機500を制御する。これにより、バッテリ700を放電することができる。また、ダウンシフト先のギヤ段の選択により、放電速度を調整することができる。
As described above, when the
図6は、モータジェネレータMG2が故障した場合に、バッテリ700の充電に用いられる変速制御を説明するための動力分割機構300の共線図である。図6は図5と対比される。
FIG. 6 is a collinear diagram of
図6に示す例では、2速ギヤ段におけるMG1回転速度Ngは負である。したがって、2速ギヤ段が選択された場合、バッテリ700は放電される。バッテリ700の放電が長期間継続すると、バッテリ700は過放電状態に至る可能性がある。そのため、バッテリ700が過放電状態に至らないように、バッテリ700を充電する必要がある。
In the example shown in FIG. 6, the MG1 rotational speed Ng in the second gear is negative. Therefore, when the second gear is selected,
一方、3速ギヤ段および4速ギヤ段におけるMG1回転速度Ngは、いずれも正である。したがって、ECU1000は、2速ギヤ段から3速ギヤ段または4速ギヤ段にアップシフトするように自動変速機500を制御することにより、バッテリ700を充電することができる。
On the other hand, the MG1 rotational speed Ng in the third gear and the fourth gear is both positive. Therefore,
ECU1000は、バッテリ700を急速に充電する必要がある場合、充電速度(単位時間当たりの充電量)が最大となるギヤ段を選択するように、自動変速機500を制御する。本実施の形態では、バッテリ700を急速に放電する必要がある場合、ECU1000は、2速ギヤ段から4速ギヤ段に2段アップシフトするように自動変速機500を制御する。
When it is necessary to charge
一方、ECU1000は、バッテリ700を急速に充電する必要性が上述の場合ほど高くない場合、充電速度が最大となるギヤ段よりも変速比が高いギヤ段を選択するように自動変速機500を制御する。本実施の形態では、バッテリ700を急速に充電する必要性が高くない場合、ECU1000は、2速ギヤ段から3速ギヤ段に1段アップシフトするように自動変速機500を制御する。
On the other hand, when the need for rapidly charging
このように、バッテリ700の充電が必要である場合には、ECU1000は、その時刻における共線図(より具体的には共線図上のエンジン回転速度Neおよびプロペラシャフト回転速度Np)に基づいて、アップシフトするように自動変速機500を制御する。これにより、バッテリ700を充電することができる。また、アップシフト先のギヤ段の選択により、充電速度を調整することができる。
Thus, when charging of
なお、アップシフト先のギヤ段の選択において、モータジェネレータMG1が過回転とならず、かつモータジェネレータMG1が発生させるトルクTgが下限値Tmin以上であることが好ましいのは、図5のダウンシフト先の選択の場合と同様である。したがって、ここでは詳細な説明を繰り返さない。 In the selection of the upshift destination gear stage, it is preferable that motor generator MG1 does not over-rotate and torque Tg generated by motor generator MG1 is equal to or greater than lower limit value Tmin. It is the same as in the case of selection. Therefore, detailed description will not be repeated here.
以上、図5および図6で説明したように、ECU1000は、バッテリ700のSOCに応じて、モータジェネレータMG1の回転方向が順方向と逆方向との間で切り替わるように自動変速機500を制御する。
As described above with reference to FIGS. 5 and 6,
ここで、特許文献1に開示されているように、エンジン回転速度Neを変更することによって、モータジェネレータMG1の回転方向を切替えることも考えられる。しかしながら、すでに燃費が良好な状態でエンジンが運転している場合(たとえばエンジン回転速度を示す動作点が最適燃費線上にある場合)、エンジン回転速度を変更すると燃費が悪化するおそれがある。その結果、退避走行距離が短くなってしまう可能性がある。
Here, as disclosed in
本実施の形態によれば、エンジン回転速度Neは一定に維持される。この場合のエンジン回転速度Neは、低速度(たとえば1000rpm(rotation per minute)以下)であることが好ましい。さらに、エンジン回転速度Neを示す動作点が最適燃費線上にあることがより好ましい。これにより、燃費を向上することができる。 According to the present embodiment, the engine rotation speed Ne is maintained constant. In this case, the engine rotation speed Ne is preferably a low speed (for example, 1000 rpm (rotation per minute or less)). Furthermore, it is more preferable that the operating point indicating the engine speed Ne is on the optimum fuel consumption line. Thereby, fuel consumption can be improved.
また、エンジン回転速度Neを変更すると、エンジン100の騒音および振動(NV:Noise Vibration)が変化する。このようなNVの変化は、使用者の意図した操作(たとえばアクセル操作)によるものではないことから、使用者に違和感を与えるおそれがある。本実施の形態によれば、エンジン回転速度Neが一定に維持されているため、NVは変化しない。したがって、使用者に違和感を与えることを防止することができる。
Further, when the engine speed Ne is changed, the noise and vibration (NV: Noise Vibration) of the
図7は、ECU1000による自動変速機500の制御を示すフローチャートである。図7を参照して、このフローチャートに示す処理は、たとえば所定の期間毎または所定の条件が成立する毎に実行される。
FIG. 7 is a flowchart showing control of the
このフローチャートでは、バッテリ700のSOCが5つの範囲(30%未満、30%以上40%未満、40%以上70%未満、70%以上80%未満、80%以上)に分けられている。SOCの範囲毎に異なる処理が実行される。ただし、SOCの具体的な数値は、バッテリ700の特性等に合わせて適宜変更することができる。また、SOCの区分も5つに限定されるものではない。なお、70%は「第1の値」に相当し、40%は「第2の値」に相当する。
In this flowchart, the SOC of the
さらに、バッテリ700の環境の温度が高い場合、あるいはバッテリ電流Ibが大きい場合、バッテリ温度Tbは上昇する。バッテリ温度Tbが高温になった場合、車両1を走行させることができない。したがって、バッテリ700のSOCに加えて、バッテリ温度Tbに基づく処理が実行される。
Further, when the environmental temperature of
ステップS10において、ECU1000は、モータジェネレータMG2が故障しているか否かを判断する。モータジェネレータMG2が故障している場合(ステップS10においてYES)、処理はステップS20に進む。一方、モータジェネレータMG2が故障していない場合(ステップS10においてNO)、処理はステップS120に進む。
In step S10,
ステップS20において、ECU1000は、バッテリ700のSOCが70%以上であるか否かを判断する。SOCが70%以上である場合(ステップS20においてYES)、処理はステップS30に進む。一方、SOCが70%未満である場合(ステップS20においてNO)、処理はステップS70に進む。
In step S20,
ステップS30において、ECU1000は、モータジェネレータMG2が故障した場合に、複数のギヤ段のうち2以上のギヤ段(図5に示す例では2速ギヤ段および3速ギヤ段)の各々について、当該ギヤ段に切替えたときに想定されるバッテリ700の充電電力または放電電力を算出し、算出された充電電力または放電電力に基づいて、アップシフト先またはダウンシフト先のギヤ段を決定する。より具体的には、放電電力の予測値は、モータジェネレータMG1のトルク指令値とMG1回転速度Ngとの積に、放電時に生じるであろう損失を加えたものにより表される。MG1回転速度Ngは、エンジン回転速度NeおよびMG2回転速度Nmに基づいて、共線図から求めることができる。ECU1000は、たとえばモータジェネレータMG1のトルク指令値と、MG1回転速度Ngと、その場合に生じるであろう損失との間の関係を示すマップを予めメモリに記憶しておくことができる。このように、ギヤ段の切替に先立って放電電力の予測値を算出することにより、バッテリ700のSOCの制御精度を向上することができる。その後、処理はステップS40に進む。
In step S30, when motor generator MG2 fails,
ステップS40において、ECU1000は、SOCが80%以上であり、かつ、バッテリ温度Tbが所定の上限値Tc以下であるか否かを判断する。SOCが80%以上であり、かつ、バッテリ温度Tbが上限値Tc以下である場合(ステップS40においてYES)、処理はステップS50に進む。一方、SOCが80%未満(すなわちSOCが70%以上80%未満)であるか、あるいはバッテリ温度Tbが上限値Tcよりも高い場合(ステップS40においてNO)、処理はステップS60に進む。
In step S40,
ステップS50において、ECU1000は、2段ダウンシフトするように自動変速機500を制御する。その後、処理はメインルーチンに戻り、図7に示す一連の処理が繰り返される。
In step S50,
ステップS60において、ECU1000は、1段ダウンシフトするように自動変速機500を制御する。ステップS50,S60に示すように、ECU1000は、SOCが70%よりも高い場合には、バッテリ700から放電が行なわれるようにモータジェネレータMG1の回転方向を決定する。その後、処理はメインルーチンに戻り、図7に示す一連の処理が繰り返される。
In step S60,
ステップS70において、ECU1000は、バッテリ700のSOCが40%未満であるか否かを判断する。SOCが40%未満である場合(ステップS70においてYES)、処理はステップS80に進む。一方、SOCが40%以上である場合、すなわちSOCが40%以上70%未満である場合(ステップS70においてNO)、処理はステップS120に進む。
In step S70,
ステップS80において、ECU1000は、モータジェネレータMG2が故障した場合に、複数のギヤ段のうち2以上のギヤ段(図6に示す例では3速ギヤ段および4速ギヤ段)の各々について、バッテリ700の充電電力の予測値を算出する。充電電力の予測値の算出方法は、放電電力の予測値の算出方法(ステップ30参照)と同等であるため、説明を繰り返さない。その後、処理はステップS90に進む。
In step S80, when motor generator MG2 fails,
ステップS90において、ECU1000は、SOCが30%未満であり、かつ、バッテリ温度Tbが上限値Tc以下であるか否かを判断する。SOCが30%未満であり、かつ、バッテリ温度Tbが上限値Tc以下である場合(ステップS90においてYES)、処理はステップS100に進む。一方、SOCが30%以上(すなわちSOCが30%以上40%未満)であるか、あるいはバッテリ温度Tbが上限値Tcよりも高い場合(ステップS90においてNO)、処理はステップS110に進む。
In step S90,
ステップS100において、ECU1000は、2段アップシフトするように自動変速機500を制御する。その後、処理はメインルーチンに戻り、図7に示す一連の処理が繰り返される。
In step S100,
ステップS110において、ECU1000は、1段アップシフトするように自動変速機500を制御する。ステップS100,S110に示すように、ECU1000は、SOCが40%よりも低い場合には、バッテリ700から充電が行なわれるようにモータジェネレータMG1の回転方向を決定する。その後、処理はメインルーチンに戻り、図7に示す一連の処理が繰り返される。
In step S110,
ステップS120において、ECU1000は、A/T成り行き変速制御を実行するように自動変速機500を制御する。A/T成り行き変速制御とは、モータジェネレータMG2の正常動作時における変速制御である。つまり、A/T成り行き変速制御時には、図4に示す変速線図に従い、車速およびアクセル開度に基づくシフトチェンジが行なわれる。
In step S120,
A/T成り行き変速制御を行なう理由について説明すると、退避走行を行なう場合であっても、低車速時にはある程度大きな直行トルクが得られることが好ましい。また、ある程度の高車速を出せることが好ましい。したがって、バッテリ700のSOCが適切な範囲内(図7に示す例では40%〜70%)である場合には、単にSOCに基づいてギヤ段を選択するのではなく、低車速時には変速比が高いギヤ段を用いる一方で、高車速時には変速比が低いギヤ段を用いる。
The reason why the A / T sequential shift control is performed will be described. It is preferable that a certain degree of direct torque is obtained even at a low vehicle speed, even in the case of retreat travel. Moreover, it is preferable that a certain high vehicle speed can be obtained. Therefore, when the SOC of the
最後に、図1を再び参照して、本実施の形態について総括する。車両1は、エンジン100と、モータジェネレータMG1,MG2と、エンジン100のクランクシャフト110、モータジェネレータMG1のロータ410、およびモータジェネレータMG2の回転軸415にそれぞれ連結されるキャリアCA、サンギヤS、リングギヤRを含む動力分割機構300と、プロペラシャフト430と、モータジェネレータMG2とプロペラシャフト430との間に設けられた自動変速機500と、モータジェネレータMG1の回転に応じて充放電が実行されるバッテリ700と、自動変速機500を制御するECU1000とを備える。ECU1000は、バッテリ700のSOCに応じて、モータジェネレータMG1の回転方向が順方向と逆方向との間で切り替わるように自動変速機500を制御する。
Finally, referring to FIG. 1 again, the present embodiment will be summarized.
好ましくは、ECU1000は、SOCが70%(第1の値)よりも高い場合には、バッテリ700から放電が行なわれるようにモータジェネレータMG1の回転方向を決定する。ECU1000は、SOCが70%よりも小さい40%(第2の値)よりも低い場合には、バッテリ700から充電が行なわれるようにモータジェネレータMG1の回転方向を決定する。
Preferably,
好ましくは、ECU1000は、モータジェネレータMG2が故障した場合に、エンジン回転速度Neが一定となるようにエンジン100を制御する。
Preferably,
好ましくは、自動変速機500は、複数のギヤ段を有する有段式変速機である。ECU1000は、モータジェネレータMG2が故障した場合に、複数のギヤ段のうちの2以上のギヤ段の各々について、当該ギヤ段に切替えたときに想定されるバッテリ700の充電電力または放電電力を算出し、算出された充電電力または放電電力に基づいて、アップシフト先またはダウンシフト先のギヤ段を決定する。
Preferably,
好ましくは、ECU1000は、複数のギヤ段のうち、MG1回転速度Ngの絶対値が上限値Ngmax未満となり、かつ、モータジェネレータMG1のトルクTgが下限値Tmin以上となるギヤ段を選択するように自動変速機500を制御する。
Preferably,
好ましくは、バッテリ温度Tbを検出する監視センサ95をさらに備える。ECU1000は、モータジェネレータMG2が故障した場合に、バッテリ温度Tbが上限値Tcよりも高いとき、MG1回転速度Ngの絶対値が減少するように自動変速機500を制御する。
Preferably, a
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内で全ての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 車両、80 駆動輪、91,92 レゾルバ、93 エンジン回転速度センサ、94 車速センサ、95 監視センサ、96,97 過電流センサ、100 エンジン、300 動力分割機構、110 クランクシャフト、410 ロータ、415 回転軸、420 駆動軸、430 プロペラシャフト、440 入力軸、450 出力軸、500 自動変速機、510,520 プラネタリギヤ、610,620 インバータ、700 バッテリ、1000 ECU、MG1,MG2 モータジェネレータ、C1,C2 クラッチ、B1,B2 ブレーキ、F1 ワンウェイクラッチ、S,S1,S2 サンギヤ、R,R1,R2 リングギヤ、CA,CA1,CA2 キャリア、P,P1,P2 ピニオンギヤ。 1 vehicle, 80 drive wheels, 91,92 resolver, 93 engine rotation speed sensor, 94 vehicle speed sensor, 95 monitoring sensor, 96,97 overcurrent sensor, 100 engine, 300 power split mechanism, 110 crankshaft, 410 rotor, 415 rotation Shaft, 420 drive shaft, 430 propeller shaft, 440 input shaft, 450 output shaft, 500 automatic transmission, 510,520 planetary gear, 610,620 inverter, 700 battery, 1000 ECU, MG1, MG2 motor generator, C1, C2 clutch, B1, B2 brake, F1 one-way clutch, S, S1, S2 sun gear, R, R1, R2 ring gear, CA, CA1, CA2 carrier, P, P1, P2 pinion gear.
Claims (6)
第1および第2の回転電機と、
前記内燃機関の出力軸、ならびに前記第1および第2の回転電機の回転軸にそれぞれ連結される第1〜第3の回転要素を含む動力分割機構と、
駆動軸と、
前記第2の回転電機と前記駆動軸との間に設けられた変速機と、
前記第1の回転電機の回転に応じて充放電が実行される蓄電装置と、
前記変速機を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記第2の回転電機が故障した場合に、前記蓄電装置のSOCに応じて、前記第1の回転電機の回転方向が順方向と逆方向との間で切り替わるように前記変速機を制御する、車両。 An internal combustion engine;
First and second rotating electrical machines;
A power split mechanism including first to third rotating elements respectively connected to an output shaft of the internal combustion engine and rotating shafts of the first and second rotating electrical machines;
A drive shaft;
A transmission provided between the second rotating electric machine and the drive shaft;
A power storage device that is charged and discharged according to the rotation of the first rotating electrical machine;
A control unit for controlling the transmission,
When the second rotating electrical machine fails, the control unit shifts the shift so that the rotation direction of the first rotating electrical machine is switched between the forward direction and the reverse direction according to the SOC of the power storage device. A vehicle that controls the machine.
前記制御部は、前記第2の回転電機が故障した場合に、前記複数の変速段のうちの2以上の変速段の各々について、当該変速段に切替えたときに想定される前記蓄電装置の充電電力または放電電力を算出し、算出された充電電力または放電電力に基づいて、切替先の変速段を決定する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の車両。 The transmission is a stepped transmission having a plurality of shift stages,
The control unit is configured to charge the power storage device that is assumed when each of the two or more shift stages among the plurality of shift stages is switched to the shift stage when the second rotating electrical machine fails. The vehicle according to any one of claims 1 to 3, wherein power or discharge power is calculated, and a shift destination gear stage is determined based on the calculated charge power or discharge power.
前記制御部は、前記第2の回転電機が故障した場合に、前記温度が上限値よりも高いとき、前記第1の回転電機の前記回転速度の絶対値が減少するように前記変速機を制御する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の車両。 A temperature detection unit for detecting the temperature of the power storage device;
The control unit controls the transmission so that the absolute value of the rotational speed of the first rotating electrical machine decreases when the temperature is higher than an upper limit when the second rotating electrical machine fails. The vehicle according to any one of claims 1 to 3.
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JP2015164564A (en) * | 2010-03-17 | 2015-09-17 | ザ ボード オブ トラスティーズ オブ ザ ユニヴァーシティー オブ イリノイ | Implantable biomedical devices on bioresorbable substrates |
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2013
- 2013-11-26 JP JP2013243972A patent/JP2015101239A/en active Pending
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