JP2017128315A - Control device of vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、モータもしくは発電機能のあるモータを含む複数の駆動力源を差動機構に連結し、その差動機構から走行のための駆動力を出力するように構成された車両を制御する装置に関するものである。 The present invention relates to an apparatus for controlling a vehicle configured to connect a plurality of driving force sources including a motor or a motor having a power generation function to a differential mechanism and to output a driving force for traveling from the differential mechanism. It is about.
差動機構は、入力要素と、出力要素と、反力要素との少なくとも三つの回転要素を有し、入力要素と出力要素との回転数あるいはトルクの関係を、反力要素の回転数もしくはトルクによって制御することができる。この種の差動機構の一例が遊星歯車機構であり、車両の変速機などの伝動装置として用いられている。その一例が特許文献1に記載されている。
The differential mechanism has at least three rotation elements, that is, an input element, an output element, and a reaction force element, and the relationship between the rotation speed or torque of the input element and the output element is determined by the rotation speed or torque of the reaction force element. Can be controlled by. An example of this type of differential mechanism is a planetary gear mechanism, which is used as a transmission device such as a vehicle transmission. One example thereof is described in
特許文献1に記載された装置は、エンジンと第1のモータ・ジェネレータと第2のモータ・ジェネレータとを遊星歯車機構からなる動力分割機構に連結し、主として、エンジンが出力した駆動力を第1のモータ・ジェネレータ側と出力要素側(第2のモータ・ジェネレータ側)とに分割するように構成された装置である。第1のモータ・ジェネレータの回転数を制御することによりエンジンの回転数を制御でき、その場合、第1のモータ・ジェネレータが発電機として機能するので、第1のモータ・ジェネレータで発電した電力を第2のモータ・ジェネレータに供給して第2のモータ・ジェネレータが駆動力を出力する。また、各モータ・ジェネレータは蓄電装置の電力によってモータとして駆動することも可能であり、その場合、エンジンの運転を停止するとともにエンジンに連結されている部材(例えば入力軸)の回転をブレーキによって止めるようになっている。
The apparatus described in
特許文献1に記載された装置では、モータ・ジェネレータが出力する駆動力のみで走行する場合、エンジンが連結されている回転要素が固定され、第1のモータ・ジェネレータが連結された回転要素に駆動力が入力される。そして、その駆動力が動力分割機構のギヤ比に応じて増大もしくは減少されて、第2のモータ・ジェネレータが連結されている回転要素から出力される。さらに、第2のモータ・ジェネレータが出力する駆動力が付加され、これら各モータ・ジェネレータが出力する駆動力が合算されて走行のための駆動力となる。このような駆動状態では、エンジンが連結されている回転要素の回転を止めた状態で他の回転要素が回転する。そのため、エンジンの駆動力を動力分割機構に伝達する部材(例えば入力軸)から動力分割機構に潤滑油を供給するように構成されている場合には、各回転要素が相対回転しているもののその動力分割機構に対して潤滑油が十分に供給できなくなる。すなわち、上記の動力分割機構は、エンジンの駆動力を分割する機能だけでなく、エンジンを止めた状態でモータ・ジェネレータの駆動力を伝達する機能も果たすのにも拘わらず、モータ・ジェネレータの駆動力で走行する場合の潤滑を行うようにはなっておらず、この点での改善の余地があった。
In the device described in
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、モータが連結されて多様な駆動状態に制御される動力分割機構の潤滑を十分に行うことを目的とするものである。 The present invention has been made paying attention to the above technical problem, and has an object to sufficiently lubricate a power split mechanism that is connected to a motor and controlled to various driving states.
上記の目的を達成するために、この発明は、少なくとも二つのモータと、前記モータとは異なる駆動力源と、前記モータおよび前記駆動力源が連結されかつ複数の回転要素を有する差動機構とを有し、前記差動機構から出力される駆動力で走行する車両の制御装置において、前記少なくとも二つのモータのいずれか一つ以上のモータが出力する駆動力で走行する場合に、全ての前記回転要素の回転数の絶対値が予め定めた所定回転数以上となるように前記モータを制御するように構成されていることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the present invention includes at least two motors, a driving force source different from the motor, a differential mechanism to which the motor and the driving force source are connected, and a plurality of rotating elements. In the control device for a vehicle that travels with the driving force output from the differential mechanism, when the vehicle travels with the driving force output by any one or more of the at least two motors, all the above The motor is configured to control the motor so that the absolute value of the rotational speed of the rotating element is equal to or greater than a predetermined rotational speed.
この発明においては、モータの駆動力で走行する場合、前記他の駆動力源は駆動力を出力しないことになる。しかしながら、前記他の駆動力源が連結されている回転要素を含む全ての回転要素の回転数が正回転方向もしくは負回転方向に所定の回転数以上の速さで回転させられる。したがって、これらの回転要素に付着もしくは保持され、あるいはこれらの回転要素に連結されている回転部材に付着もしくは保持されている潤滑油が遠心力によって飛散する。その結果、モータの駆動力で走行する場合であっても動力分割機構に潤滑油が積極的に供給され、動力分割機構を十分に潤滑することができる。また、各モータが回転しているので、いずれかのモータが出力する駆動力を増大させる場合に、そのモータにおけるいずれかのコイルに過大な電流が流れたり、それに伴って過熱してしまうなどの事態を未然に防止もしくは抑制することができる。 In the present invention, when traveling with the driving force of the motor, the other driving force source does not output the driving force. However, the rotation speeds of all the rotation elements including the rotation element to which the other driving force source is connected are rotated at a speed equal to or higher than a predetermined rotation speed in the positive rotation direction or the negative rotation direction. Therefore, the lubricating oil that adheres or is held by these rotating elements, or that is attached or held by the rotating member connected to these rotating elements, is scattered by centrifugal force. As a result, even when traveling with the driving force of the motor, lubricating oil is actively supplied to the power split mechanism, and the power split mechanism can be sufficiently lubricated. In addition, since each motor is rotating, when the driving force output by any motor is increased, an excessive current flows through any coil in the motor, or overheating is caused accordingly. The situation can be prevented or suppressed in advance.
この発明を具体例に基づいて説明すると、図1はこの発明の実施形態で対象とする車両の駆動系統を模式的に示しており、ここに示す車両1は、駆動力源として少なくとも二つのモータ(もしくはモータ・ジェネレータ:MG)2,3と、これらのモータ2,3とは異なる他の駆動力源(例えばエンジン(ENG)。以下、エンジンと記す)4を備えている。これらのモータ2,3およびエンジン4は差動機構からなる動力分割機構5に連結されている。そして、この動力分割機構5から駆動輪6に駆動力が出力されるように構成されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will be described based on a specific example. FIG. 1 schematically shows a drive system of a target vehicle in an embodiment of the present invention, and the
より具体的に示すと図2のとおりであって、ここに示す例では、動力分割機構5は遊星歯車機構によって構成されており、反力回転要素となっているサンギヤ5Sに第1モータ2が連結され、出力回転要素となっているリングギヤ5Rに第2モータ3が伝動機構7を介して連結されている。さらに、入力要素となっているキャリヤ5Cにエンジン4が連結されている。伝動機構7は、歯車式の減速機あるいは複数の変速比を設定できる変速機であってよく、伝動機構7における所定の出力部材(図示せず)から駆動輪6に駆動力を出力するようになっている。
More specifically, as shown in FIG. 2, in the example shown here, the
動力分割機構5および第1モータ2ならびにエンジン4は同一の軸線上に並んで配置されており、エンジン4が出力した駆動力をキャリヤ5Cに伝達する入力軸8が前記軸線に沿って配置されている。その入力軸8の外周側にサンギヤ軸9が入力軸8と同心円上に配置され、そのサンギヤ軸9によって第1モータ2とサンギヤ5Sとが連結されている。したがって、入力軸8が最も内周側(回転中心側)に配置されており、その入力軸8に形成された油路(図示せず)を介して動力分割機構5に潤滑油を供給するように構成されている。例えば、入力軸8のうち動力分割機構5の内周側に位置する部分に開口する油孔(図示せず)が前記油路から分岐して形成され、その油路から流出した潤滑油が遠心力によって動力分割機構5に向けて飛散し、動力分割機構5を潤滑するように構成されている。
The
なお、図2に示す例では、第3モータ(もしくはモータ・ジェネレータ:MG)10が設けられており、第3モータ10は前記入力軸8に連結されている。したがって、エンジン4の運転が止まっている場合であっても入力軸8を第3モータ10によって回転させることができるようになっている。
In the example shown in FIG. 2, a third motor (or motor generator: MG) 10 is provided, and the
上記の第1ないし第3のモータ2,3,10は、インバータおよび蓄電装置をを含む電源部11に接続されている。その電源部11を介して各モータ2,3,10のトルクや発電電力などを制御する電子制御装置(ECU)12が設けられている。このECU12はマイクロコンピュータを主体にして構成され、車速やアクセル開度などの入力データと予め記憶しているデータなどを使用して演算を行い、その演算の結果を制御指令信号として各モータ2,3,10に出力するように構成されている。
Said 1st thru | or
上記の車両1は、エンジン4と第1および第2のモータ2,3を使用したハイブリッドモード(HVモード)と、エンジン4を運転せずに少なくとも二つのモータ2,3(10)の駆動力のみで走行する電気自動車モード(EVモード)とが可能である。それぞれの駆動状態を動力分割機構5を構成している遊星歯車機構についての共線図で説明すると以下のとおりである。図3その共線図を示しており、「HV」の符号を付した線がHVモードでの動作状態を示し、「EV」の符号を付した線がEVモードでの動作状態を示している。なお、「EV」の符号を付した線のうち、実線は第3モータ10によって入力軸8に正方向(エンジン4が出力するトルクの方向)のトルクを加えて回転させている状態を示し、破線は入力軸8の回転を止めている状態を示している。
The
HVモードでは、エンジン4が出力したトルクがキャリヤ5Cに正方向のトルクとして作用し、その状態で第1モータ2によって負方向(エンジン4が出力するトルクの方向とは反対の方向)のトルクを作用させると、リングギヤ5Rのトルクは正方向のトルクとなる。第1モータ2は正回転しつつ負方向のトルクを発生するので、第1モータ2は発電機として機能し、その電力が第2モータ3に供給され、第2モータ3が正方向のトルクを出力する。すなわち、エンジン4が出力した駆動力の一部は、動力分割機構5を介して伝動機構7ならびに駆動輪に伝達され、また他の駆動力は第1モータ2によって一旦電力に変換された後に第2モータ3によって駆動力に再変換されて、動力分割機構5から駆動輪6に向けて伝達される駆動力に加えられる。
In the HV mode, the torque output from the
一方、EVモードでは、第1モータ2が電源部11の電力によってモータとして機能し、負方向に回転して負トルクを発生し、かつ第2モータ3が電源部11の電力によってモータとして機能し、正方向に回転して正トルクを発生する。その場合、エンジン4が運転されていないことによる抵抗力と第3モータ10の負トルクとによって入力軸8およびこれに連結されているキャリヤ5Cの回転を止めておく(図3に破線で示す状態)ことにより、第1モータ2の駆動力によって出力回転要素であるリングギヤ5Rが正方向に回転させられる。この駆動力に、第2モータ3が出力する駆動力が加えられて車両1が前進走行する。これとは異なり、EVモードでは、第3モータ10が正トルクを出力して入力軸8およびこれが連結されているキャリヤ5Cを正方向に回転させることができる。その状態を図3に「EV」の符号を付した実線で示してある。
On the other hand, in the EV mode, the
HVモードでは、エンジン4が出力する駆動力を使用して走行するから、EVモードに比較して大きい駆動力で走行することができる。したがって、HVモードとEVモードとの選択は、アクセル開度などの駆動要求量や車速に基づいて行うことができる。例えば、アクセル開度と車速とを変数としてEVモード領域とHVモード領域とをマップなどの形式で予め定めておき、検出されたアクセル開度および車速とそのマップとに基づいて、EVモードあるいはHVモードを選択すればよい。
In the HV mode, the vehicle travels using the driving force output from the
この発明の実施形態における制御装置は、EVモードにおいて、動力分割機構5の各回転要素が回転するようにモータ2,3,10を制御する。図4はその制御の一例を説明するためのフローチャートであって、先ず、EVモードでの力行状態か否かが判断される(ステップS1)。すなわち、少なくとも二つのモータ2,3がモータとして機能し、それぞれが走行のための駆動力を出力する状態か否かが判断される。これは、前述したアクセル開度および車速に基づいて判断することができる。
In the EV mode, the control device according to the embodiment of the present invention controls the
ステップS1で否定的に判断された場合には、特に制御を行うことなくリターンする。これに対してステップS1で肯定的に判断された場合には、各モータ2,3,10が、駆動要求量を充足する駆動力を出力するように制御される(ステップS2)。ついで、動力分割機構5の各回転要素(サンギヤ5S、リングギヤ5R、キャリヤ5C)の回転数の絶対値が、予め定めた第1基準値N1以上か否かが判断される(ステップS3)。この判断は、各モータ2,3,10の回転数に基づいて行うことができる。
If a negative determination is made in step S1, the process returns without performing any particular control. On the other hand, when a positive determination is made in step S1, each of the
このステップS3で肯定的に判断された場合には、リターンする。これに対してステップS3で否定的に判断された場合には、動力分割機構5の各回転要素の回転数の絶対値が第1基準値N1以上になるように各モータ2,3,10の回転数が制御され(ステップS4)、その後、リターンする。その制御は、いずれかのモータの回転数をフィードバック制御し、他のモータを例えばトルク制御して行ってもよい。このようにすれば、前記他のモータの出力トルクが過大になることを回避もしくは抑制することができる。また、回転数制御するモータは、エンジン4に連結されていないモータである第1モータ2とすることが好ましい。第1モータ2は、HVモードにおいてはエンジン回転数の制御のために回転数制御されるから、第1モータ2についての制御を、EVモードおよびHVモードのいずれにおいても回転数制御に統一できる。そのため、制御の繁雑さを回避もしくは抑制することができる。また、HVモードおよびEVモードのいずれにおいても第1モータ2を回転数制御することにより、トルクのフィードバック制御精度を低減でき、それに伴ってインバータ内の電流計などの仕様を簡素化することができる。
If the determination in step S3 is affirmative, the process returns. On the other hand, if a negative determination is made in step S3, the
この発明の実施形態における制御装置によれば、エンジン4を運転しないEVモードにおいても動力分割機構5における全ての回転要素が所定の回転数N1以上の回転数で正方向もしくは負方向に回転する。そのため、それらの回転要素に付着もしくは保持され、あるいはこれらの回転要素に連結されている回転部材に付着もしくは保持されている潤滑油が遠心力によって飛散する。その結果、EVモードにおいても動力分割機構5に潤滑油が積極的に供給され、動力分割機構5を十分に潤滑することができる。
According to the control device in the embodiment of the present invention, even in the EV mode in which the
上述した図4に示す制御における第1基準値N1は、EVモードにおける各回転要素の下限回転数を規定しており、したがって各モータ2,3,10の回転数を上記のステップS4で制御する場合、第1基準値N1を目標回転数とし、あるいは第1基準値N1に所定の補正値を加えた回転数を目標回転数として制御してもよい。しかしながら、三つの回転要素の回転数は互いに異なっているから、一律に目標回転数を定めて制御を行うことに替えて、上限回転数を予め設定して制御を行ってもよい。その例を図5にフローチャートで示してある。
The first reference value N1 in the control shown in FIG. 4 described above defines the lower limit rotational speed of each rotating element in the EV mode, and therefore the rotational speed of each
図5において、先ず、EVモードでの力行状態か否かが判断される(ステップS11)。このステップS11で否定的に判断された場合には、特に制御を行うことなくリターンする。これに対してステップS11で肯定的に判断された場合には、各モータ2,3,10が、駆動要求量を充足する駆動力を出力するように制御される(ステップS12)。これらステップS11およびステップS12は、前述した図4に示すステップS1およびステップS2と同様の制御である。
In FIG. 5, it is first determined whether or not the vehicle is in a power running state in the EV mode (step S11). If a negative determination is made in step S11, the process returns without performing any particular control. On the other hand, when a positive determination is made in step S11, the
ついで、動力分割機構5の出力要素以外の各回転要素(図2に示す例では、サンギヤ5Sおよびキャリヤ5C)の回転数の絶対値が、予め定めた第2基準値N2以下か否かが判断される(ステップS13)。第2基準値N2は前述した第1基準値N1より大きい値(N2>N1)であり、潤滑油を遠心力で飛散させ、必要十分に潤滑を行うことのできる上限回転数として予め実験などに基づいて定めた値である。
Next, it is determined whether or not the absolute value of the rotational speed of each rotary element (in the example shown in FIG. 2, the
このステップS13で肯定的に判断された場合には、リターンする。これに対してステップS13で否定的に判断された場合には、動力分割機構5の出力要素以外の前記各回転要素の回転数の絶対値が第2基準値N2以下になるように各モータ2,3,10の回転数が制御され(ステップS14)、その後、リターンする。このステップS14での制御においても、いずれかのモータの回転数をフィードバック制御し、他のモータを例えばトルク制御することが好ましいこと、また、回転数制御するモータは、エンジン4に連結されていないモータである第1モータ2とすることが好ましいことは、前述した図4に示す制御の場合と同様である。
If the determination in step S13 is affirmative, the process returns. On the other hand, if a negative determination is made in step S13, each
図5に示す制御によれば、潤滑のためにいずれかの回転要素の回転数が過度に高回転数になることが回避もしくは抑制されるので、動力損失の増大や耐久性の低下を防止することができる。 According to the control shown in FIG. 5, it is avoided or suppressed that the rotational speed of any of the rotating elements becomes excessively high for lubrication, thereby preventing an increase in power loss and a decrease in durability. be able to.
なお、上述した図4および図5にそれぞれ示す制御は、動力分割機構5の各回転要素の回転数を所定の範囲内に収めるためにモータ2,3,10の回転数を制御するものであるから、これらの制御を統合して行ってもよい。例えば図4に示す制御におけるステップS3で肯定的に判断された場合に、図5に示すステップS13の判断を行うこととしてもよく、あるいは反対に図5に示す制御におけるステップS13で肯定的に判断された場合に、図4に示すステップS3の判断を行うこととしてもよい。また、この発明で対象とする車両はハイブリッド車に限られないのであり、したがって動力分割機構はハイブリッド車に搭載されたものでなくてもよい。
4 and FIG. 5 described above controls the rotational speeds of the
1…車両、 2,3,10…モータ(モータ・ジェネレータ:MG)、 4…エンジン、 5…動力分割機構、 6…駆動輪、 5S…サンギヤ、 5R…リングギヤ、 7…伝動機構、 5C…キャリヤ、 8…入力軸、 9…サンギヤ軸、 11…電源部、 12…電子制御装置(ECU)。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記少なくとも二つのモータのいずれか一つ以上のモータが出力する駆動力で走行する場合に、全ての前記回転要素の回転数の絶対値が予め定めた所定回転数以上となるように前記モータを制御するように構成されていることを特徴とする車両の制御装置。 A drive having at least two motors, a driving force source different from the motor, and a differential mechanism to which the motor and the driving force source are coupled and having a plurality of rotating elements, and output from the differential mechanism In a control device for a vehicle traveling with force,
When traveling with the driving force output by any one or more of the at least two motors, the motors are controlled so that the absolute values of the rotational speeds of all the rotating elements are equal to or higher than a predetermined rotational speed. A control apparatus for a vehicle, characterized by being configured to control.
Priority Applications (1)
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JP2016011096A JP2017128315A (en) | 2016-01-22 | 2016-01-22 | Control device of vehicle |
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JP2016011096A JP2017128315A (en) | 2016-01-22 | 2016-01-22 | Control device of vehicle |
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