JP2020132041A - Control device of hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、出力特性を変更可能なエンジンと、エンジンから駆動輪への差動機構を介したトルクの伝達率が異なる複数の走行モードを設定できるハイブリッド車両の制御装置に関するものである。 The present invention relates to an engine whose output characteristics can be changed and a control device for a hybrid vehicle capable of setting a plurality of traveling modes having different torque transmission rates from the engine to the drive wheels via a differential mechanism.
特許文献1には、エンジンが連結された第1回転要素と、第1モータが連結された第2回転要素と、第3回転要素とを有する第1遊星歯車機構と、駆動輪に連結された第4回転要素と、上記第1遊星歯車機構における第3回転要素に連結された第5回転要素と、第6回転要素とを有する第2遊星歯車機構と、上記第1回転要素と第6回転要素とを選択的に連結する第1クラッチ機構と、第4回転要素と第6回転要素とを選択的に連結する第2クラッチ機構とにより構成された駆動装置を備えたハイブリッド車両の制御装置が記載されている。このハイブリッド車両の制御装置は、第1クラッチ機構を係合しかつ第2クラッチ機構を解放したLoモードと、第1クラッチ機構を解放しかつ前記第2クラッチ機構を係合したHiモードと、第1クラッチ機構と第2クラッチ機構とのそれぞれを係合した固定段モードとを設定することができるように構成されており、HiモードとLoモードとの切り替えは、固定段モードを経由して実行し、または各クラッチ機構が摩擦式のクラッチ機構である場合には、HiモードとLoモードとの切り替えは、いわゆるクラッチツウクラッチ制御によって切り替えるように構成されている。
In
特許文献1に記載されたHiモードとLoモードとは、第1モータから反力トルクを出力することにより、エンジントルクを駆動輪に伝達できる。その際に、エンジンおよび第1モータの回転数を維持してエンジントルクを駆動輪に伝達するために第1モータに要求される反力トルクは、Hiモードの方がLoモードよりも大きくなる。言い換えると、エンジンから高トルクを出力すると、第1モータから充分な反力トルクを出力できずに、エンジン回転数が増大する可能性がある。
In the Hi mode and Lo mode described in
一方、過給機を搭載したエンジンや、運転気筒数を変更可能なエンジンなどの出力特性が異なる出力モードを選択可能なエンジンを採用した場合には、エンジンの出力モードを低出力モードから高出力モードに切り替えると、エンジンの熱効率が良好な運転点が変化する。そのため、Hiモードを設定して走行している時に、エンジンの出力モードを低出力モードから高出力モードに切り替え、エンジンの熱効率が良好な運転転に制御するとすれば、エンジンの出力トルクが増大して、第1モータから充分な反力トルクを出力できなくなる可能性がある。 On the other hand, when an engine equipped with a turbocharger or an engine that can select an output mode with different output characteristics such as an engine that can change the number of operating cylinders is adopted, the output mode of the engine is changed from low output mode to high output. When the mode is switched, the operating point where the thermal efficiency of the engine is good changes. Therefore, if the output mode of the engine is switched from the low output mode to the high output mode and the thermal efficiency of the engine is controlled to a good driving speed while driving with the Hi mode set, the output torque of the engine increases. Therefore, there is a possibility that sufficient reaction torque cannot be output from the first motor.
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り、エンジンの出力モードと駆動装置の走行モードとを要求パワーに応じて適切に選択できる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ものである。 The present invention has been made by paying attention to the above technical problems, and an object of the present invention is to provide a hybrid vehicle control device capable of appropriately selecting an engine output mode and a driving device traveling mode according to a required power. Is to be.
この発明は、上記の目的を達成するために、エンジンと、モータと、前記エンジンが連結された第1回転要素、前記モータが連結された第2回転要素、および駆動輪が連結された第3回転要素との少なくとも三つの回転要素を有する差動機構とを備え、前記エンジンは、熱効率が良好な運転点で運転した場合における所定の回転数での出力トルクが相対的に大きい高出力モードと、前記出力トルクが相対的に小さい低出力モードとの少なくとも二つの運転モードを切り替え可能に構成され、前記差動機構は、前記第1回転要素から前記第3回転要素に伝達されるトルクが相対的に大きいLoモードと、前記第1回転要素から前記第3回転要素に伝達されるトルクが相対的に小さいHiモードとの少なくとも二つの走行モードを設定可能に構成されているハイブリッド車両の制御装置において、前記運転モードと前記走行モードとを制御するコントローラを備え、前記コントローラは、前記Hiモードを設定して走行している場合における前記ハイブリッド車両への要求パワーが第1所定パワー以下の時には、前記低出力モードを設定しかつ前記Hiモードを維持し、前記要求パワーが前記第1所定パワーよりも大きい第2所定パワー以上の時には、前記高出力モードを設定しかつ前記走行モードを前記Hiモードから前記Loモードに切り替え、前記要求パワーが前記第1所定パワーよりも大きくかつ前記第2所定パワー未満の時には、前記低出力モードを設定しかつ前記走行モードを前記Hiモードから前記Loモードに切り替えるように構成されていることを特徴としている。 In the present invention, in order to achieve the above object, an engine, a motor, a first rotating element to which the engine is connected, a second rotating element to which the motor is connected, and a third rotating element to which the drive wheels are connected are connected. The engine is provided with a differential mechanism having at least three rotating elements with a rotating element, and the engine has a high output mode in which the output torque at a predetermined rotation speed is relatively large when operated at an operating point with good thermal efficiency. At least two operation modes, that is, a low output mode in which the output torque is relatively small, can be switched, and the differential mechanism has a relative torque transmitted from the first rotating element to the third rotating element. A control device for a hybrid vehicle configured to be able to set at least two driving modes, a Lo mode having a large size and a Hi mode in which the torque transmitted from the first rotating element to the third rotating element is relatively small. In the above, a controller for controlling the operation mode and the traveling mode is provided, and the controller is used when the required power to the hybrid vehicle is equal to or less than the first predetermined power when traveling with the Hi mode set. When the low output mode is set and the Hi mode is maintained and the required power is equal to or higher than the second predetermined power larger than the first predetermined power, the high output mode is set and the traveling mode is set to the Hi mode. When the required power is larger than the first predetermined power and less than the second predetermined power, the low output mode is set and the traveling mode is switched from the Hi mode to the Lo mode. It is characterized by being configured as follows.
この発明では、前記差動機構は、前記第1回転要素と前記第3回転要素との回転数比が固定比となる固定段モードを更に設定可能に構成され、かつ前記Hiモードから前記固定段モードを経由して前記Loモードを切り替えるように構成され、かつ前記Hiモードを設定して前記エンジンから前記駆動輪にトルクを伝達する場合に前記モータが出力する反力トルクの向きに対して、前記Loモードを設定して前記エンジンから前記駆動輪にトルクを伝達する場合に前記モータが出力する反力トルクの向きが反転するように構成され、前記コントローラは、前記Hiモードおよび前記低出力モードが設定されている状態から前記Loモードおよび前記高出力モードを設定する場合に、前記Hiモードから前記固定段モードに切り替えた時点で前記モータのトルクによる反力トルクの大きさを低下させかつ前記モータのトルクの向きを反転させる反転制御と、前記エンジンの出力モードの切り替え制御とを重複して実行するように構成してよい。 In the present invention, the differential mechanism is configured so that a fixed stage mode in which the rotation speed ratio between the first rotating element and the third rotating element is a fixed ratio can be further set, and the fixed stage is changed from the Hi mode. With respect to the direction of the reaction force torque output by the motor when the Lo mode is switched via the mode and the Hi mode is set to transmit torque from the engine to the drive wheels. When the Lo mode is set and torque is transmitted from the engine to the drive wheels, the direction of the reaction force torque output by the motor is reversed, and the controller has the Hi mode and the low output mode. When the Lo mode and the high output mode are set from the state in which is set, the magnitude of the reaction force torque due to the torque of the motor is reduced at the time of switching from the Hi mode to the fixed stage mode, and the above The reversing control for reversing the direction of the torque of the motor and the switching control for the output mode of the engine may be executed in an overlapping manner.
この発明によれば、Hiモードを設定して走行している場合におけるハイブリッド車両への要求パワーが第1所定パワー以下の時には、エンジンの運転モードを低出力モードに設定しかつHiモードを維持し、要求パワーが第1所定パワーよりも大きい第2所定パワー以上の時には、エンジンの運転モードを高出力モードに設定しかつ走行モードをHiモードからLoモードに切り替え、要求パワーが第1所定パワーよりも大きくかつ第2所定パワー未満の時には、エンジンの運転モードを低出力モードに設定しかつ走行モードをHiモードからLoモードに切り替えるように構成されている。すなわち、エンジンの要求パワーに応じて走行モードおよびエンジンの運転モードを選択して設定する。したがって、エンジンの運転モードが高出力モードに切り替えられる場合に走行モードをHV-Loモードに切り替えることができるため、モータの反力トルクが不足してエンジン回転数が過度に上昇し、または駆動力が不足する事態が生じることを抑制できる。 According to the present invention, when the required power for the hybrid vehicle is equal to or less than the first predetermined power when traveling with the Hi mode set, the operation mode of the engine is set to the low output mode and the Hi mode is maintained. When the required power is larger than the first predetermined power and is equal to or higher than the second predetermined power, the operation mode of the engine is set to the high output mode and the driving mode is switched from the Hi mode to the Lo mode, and the required power is higher than the first predetermined power. When the power is large and less than the second predetermined power, the operation mode of the engine is set to the low output mode and the driving mode is switched from the Hi mode to the Lo mode. That is, the traveling mode and the operating mode of the engine are selected and set according to the required power of the engine. Therefore, when the operation mode of the engine is switched to the high output mode, the driving mode can be switched to the HV-Lo mode, so that the reaction torque of the motor is insufficient and the engine speed increases excessively or the driving force. It is possible to prevent the situation where there is a shortage.
この発明の実施形態で対象とすることができるハイブリッド車両の一例を図1を参照して説明する。図1は、前輪1R,1Lを駆動するための駆動装置2を示している。駆動装置2は、エンジン3と二つのモータ4,5とを駆動力源として備えたいわゆる2モータタイプの駆動装置であって、第1モータ4は発電機能のあるモータ(すなわちモータ・ジェネレータ:MG1)によって構成され、エンジン3の回転数を第1モータ4によって制御するとともに、第1モータ4で発電された電力により第2モータ5を駆動し、その第2モータ5が出力する駆動トルクを、エンジン3から前輪1R,1Lに伝達される駆動トルクに加えるように構成されている。なお、第2モータ5は発電機能のあるモータ(すなわちモータ・ジェネレータ:MG2)によって構成することができる。
An example of a hybrid vehicle that can be a target in the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows a
エンジン3は、従来知られている過給機を備えたエンジンや、運転気筒数を変更可能なエンジンなどの出力特性が異なる運転モードを設定可能なエンジンである。言い換えると、所定の動力(パワー)をエンジン3から出力することが要求されている場合に、熱効率が良好となる運転点が、低回転数でかつ高トルクとなる高出力モードと、高回転数でかつ低トルクとなる低出力モードとを切り替え可能に構成されている。
The
その高出力モードと低出力モードとを具体例を挙げて説明すると、過給機を備えたエンジン3であれば、過給機を作動した運転モードが高出力モードに相当し、過給機を作動していない運転モードが低出力モードに相当する。また、運転気筒数を変更可能なエンジン3であれば、空気と燃料との混合気を全ての気筒に供給して燃焼している運転モード(全気筒運転)が高出力モードに相当し、その混合気を例えば半分の気筒に供給して燃焼している運転モード(減筒運転)が低出力モードに相当する。
Explaining the high output mode and the low output mode with specific examples, if the
そのエンジン3には、この発明の実施形態における「差動機構」に相当する動力分割機構6が連結されている。この動力分割機構6は、エンジン3から出力された動力を、この発明の実施形態における「モータ」に相当する第1モータ4側と出力側とに分割する機能を主とする分割部7と、その動力の分割率を変更する機能を主とする変速部8とにより構成されている。
A power dividing mechanism 6 corresponding to the "differential mechanism" in the embodiment of the present invention is connected to the
分割部7は、三つの回転要素によって差動作用を行う構成であればよく、遊星歯車機構を採用することができる。図1に示す例では、シングルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されている。図1に示す分割部7は、サンギヤ9と、サンギヤ9に対して同心円上に配置された、内歯歯車であるリングギヤ10と、これらサンギヤ9とリングギヤ10との間に配置されてサンギヤ9とリングギヤ10とに噛み合っているピニオンギヤ11と、ピニオンギヤ11を自転および公転可能に保持するキャリヤ12とにより構成されている。そのサンギヤ9が主に反力要素として機能し、リングギヤ10が主に出力要素として機能し、キャリヤ12が主に入力要素として機能する。
The
エンジン3が出力した動力が前記キャリヤ12に入力されるように構成されている。具体的には、エンジン3の出力軸13に、動力分割機構6の入力軸14が連結され、その入力軸14がキャリヤ12に連結されている。なお、キャリヤ12と入力軸14とを直接連結する構成に替えて、歯車機構などの伝動機構を介してキャリヤ12と入力軸14とを連結してもよい。また、その出力軸13と入力軸14との間にダンパ機構やトルクコンバータなどの機構を配置してもよい。
The power output from the
サンギヤ9に第1モータ4が連結されている。図1に示す例では、分割部7および第1モータ4は、エンジン3の回転中心軸線と同一の軸線上に配置され、第1モータ4は分割部7を挟んでエンジン3とは反対側に配置されている。この分割部7とエンジン3との間で、これら分割部7およびエンジン3と同一の軸線上に、その軸線の方向に並んで変速部8が配置されている。
The first motor 4 is connected to the
変速部8は、シングルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されており、サンギヤ15と、サンギヤ15に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ16と、これらサンギヤ15とリングギヤ16との間に配置されてこれらサンギヤ15およびリングギヤ16に噛み合っているピニオンギヤ17と、ピニオンギヤ17を自転および公転可能に保持しているキャリヤ18とを有し、サンギヤ15、リングギヤ16、およびキャリヤ18の三つの回転要素によって差動作用を行う差動機構である。この変速部8におけるサンギヤ15に分割部7におけるリングギヤ10が連結されている。また、変速部8におけるリングギヤ16に、出力ギヤ19が連結されている。
The transmission 8 is composed of a single pinion type planetary gear mechanism, and includes a
上記の分割部7と変速部8とが複合遊星歯車機構を構成するように第1クラッチ機構CL1が設けられている。第1クラッチ機構CL1は、変速部8におけるキャリヤ18を、分割部7におけるキャリヤ12に選択的に連結するように構成されている。この第1クラッチ機構CL1は、湿式多板クラッチなどの摩擦式のクラッチ機構であってもよく、あるいはドグクラッチなどの噛み合い式のクラッチ機構であってもよい。この第1クラッチ機構CL1を係合させることにより分割部7におけるキャリヤ12と変速部8におけるキャリヤ18とが連結されてこれらが入力要素となり、また分割部7におけるサンギヤ9が反力要素となり、さらに変速部8におけるリングギヤ16が出力要素となった複合遊星歯車機構が形成される。
The first clutch mechanism CL1 is provided so that the
さらに、変速部8の全体を一体化させるための第2クラッチ機構CL2が設けられている。この第2クラッチ機構CL2は、変速部8におけるキャリヤ18とリングギヤ16もしくはサンギヤ15、あるいはサンギヤ15とリングギヤ16とを連結するなどの少なくともいずれか二つの回転要素を連結するためのものであって、摩擦式あるいは噛み合い式のクラッチ機構によって構成することができる。図1に示す例では、第2クラッチ機構CL2は、変速部8におけるキャリヤ18とリングギヤ16とを連結するように構成されている。そして、第1クラッチ機構CL1および第2クラッチ機構CL2は、エンジン3および分割部7ならびに変速部8と同一の軸線上に配置され、かつ変速部8を挟んで分割部7とは反対側に配置されている。なお、各クラッチ機構CL1,CL2同士は、図1に示すように、半径方向で内周側と外周側とに並んだ状態に配置されていてもよく、あるいは軸線方向に並んで配置されていてもよい。図1に示すように半径方向に並べて配置した場合には、駆動装置2の全体としての軸長を短くすることができる。また、軸線方向に並べて配置した場合には、各クラッチ機構CL1,CL2の外径の制約が少なくなるので、摩擦式のクラッチ機構を採用した場合には、摩擦板の枚数を少なくすることができる。
Further, a second clutch mechanism CL2 for integrating the entire transmission unit 8 is provided. The second clutch mechanism CL2 is for connecting at least any two rotating elements such as connecting the
上記のエンジン3や分割部7あるいは変速部8の回転中心軸線と平行にカウンタシャフト20が配置されている。前記出力ギヤ19に噛み合っているドリブンギヤ21がこのカウンタシャフト20に取り付けられている。また、カウンタシャフト20にはドライブギヤ22が取り付けられており、このドライブギヤ22が終減速機であるデファレンシャルギヤユニット23におけるリングギヤ24に噛み合っている。さらに、前記ドリブンギヤ21には、第2モータ5におけるロータシャフト25に取り付けられたドライブギヤ26が噛み合っている。したがって、前記出力ギヤ19から出力された動力もしくはトルクに、第2モータ5が出力した動力もしくはトルクを、上記のドリブンギヤ21の部分で加えるように構成されている。このようにして合成された動力もしくはトルクをデファレンシャルギヤユニット23から左右のドライブシャフト27に出力し、その動力やトルクが前輪1R,1Lに伝達されるように構成されている。
The
第1モータ4にインバータやコンバータなどを備えた第1電力制御装置28が連結され、第2モータ5にインバータやコンバータなどを備えた第2電力制御装置29が連結され、それらの各電力制御装置28,29が、リチウムイオン電池やキャパシタなどから構成された蓄電装置30に連結されている。また、上記第1電力制御装置28と第2電力制御装置29とが相互に電力を供給できるように構成されている。具体的には、第1モータ4が反力トルクを出力することに伴って発電機として機能する場合には、第1モータ4で発電された電力を蓄電装置30を介することなく、第2モータ5に供給することができるように構成されている。
A first
上記の各電力制御装置28,29におけるインバータやコンバータ、エンジン3、各クラッチ機構CL1,CL2を制御するための電子制御装置(ECU)31が設けられている。このECU31は、マイクロコンピュータを主体にして構成されている。図2は、ECU31の構成の一例を説明するためのブロック図である。図2に示す例では、統合ECU32、MG-ECU33、エンジンECU34、およびクラッチECU35によりECU31が構成されている。
An electronic control unit (ECU) 31 for controlling the inverter, the converter, the
統合ECU32は、車両に搭載された種々のセンサからデータが入力され、その入力されたデータと、予め記憶されているマップや演算式などとに基づいて、MG-ECU33、エンジンECU34、およびクラッチECU35に指令信号を出力するように構成されている。統合ECU32に入力されるデータの一例を図2に示してあり、車速、アクセル開度、第1モータ(MG1)4の回転数、第2モータ(MG2)5の回転数、エンジン3の出力軸13の回転数(エンジン回転数)、変速部8におけるリングギヤ16またはカウンタシャフト20の回転数である出力回転数、各クラッチ機構CL1,CL2に設けられた各ピストンのストローク量、蓄電装置30の温度、各電力制御装置28,29の温度、第1モータ4の温度、第2モータ5の温度、分割部7や変速部8などを潤滑するオイル(ATF)の温度、蓄電装置30の充電残量(SOC)などのデータが、統合ECU32に入力される。
The
そして、統合ECU32に入力されたデータなどに基づいて第1モータ4の運転状態(出力トルクや回転数)、第2モータ5の運転状態(出力トルクや回転数)を求めて、それらの求められたデータを指令信号としてMG-ECU33に出力する。同様に、統合ECU32に入力されたデータなどに基づいてエンジン3の運転状態(出力トルクや回転数)を求めて、その求められたデータを指令信号としてエンジンECU34に出力する。さらに、統合ECU32に入力されたデータなどに基づいて各クラッチ機構CL1,CL2の伝達トルク容量(「0」を含む)を求めて、それらの求められたデータを指令信号としてクラッチECU35に出力する。
Then, the operating state (output torque and rotation speed) of the first motor 4 and the operating state (output torque and rotation speed) of the
MG-ECU33は、上記のように統合ECU32から入力されたデータに基づいて各モータ4,5に通電するべき電流値を求めて、各モータ4,5に指令信号を出力する。各モータ4,5は、交流式のモータであるから、上記の指令信号は、インバータで生成するべき電流の周波数や、コンバータで昇圧するべき電圧値などが含まれる。
The MG-ECU 33 obtains a current value to be energized in each of the
エンジンECU34は、上記のように統合ECU32から入力されたデータに基づいて電子スロットルバルブの開度を定めるための電流、点火装置で燃料を着火するための電流、EGR(Exhaust Gas Recirculation)バルブの開度を定めるための電流、吸気バルブや排気バルブの開度を定めるための電流値などを求め、それぞれのバルブや装置に指令信号を出力する。すなわち、エンジン3の出力(パワー)や、エンジン3の出力トルク、もしくはエンジン回転数を制御するための指示信号を、エンジンECU34から出力する。なお、エンジン3が過給機を備えている場合には、過給機を作動させるための信号がエンジンECU34から出力される。
The
クラッチECU35は、上記のように統合ECU32から入力されたデータに基づいて各クラッチ機構CL1,CL2の係合圧を定めるアクチュエータに通電するべき電流値を求めて、それぞれのアクチュエータに指令信号を出力する。
The
上記の駆動装置2は、エンジン3で発生させた動力を利用して駆動走行するHV走行モードを設定することが可能である。さらに、HV走行モードは、第1モータ4を低回転数で回転させた場合(「0」回転を含む)に、変速部8におけるリングギヤ16の回転数よりもエンジン3(または入力軸14)の回転数が高回転数となるHV-Loモードと、変速部8におけるリングギヤ16の回転数よりもエンジン3(または入力軸14)の回転数が低回転数となるHV-Hiモードと、変速部8におけるリングギヤ16の回転数とエンジン3(または入力軸14)の回転数が同一である直結モードとを設定することが可能である。HV-LoモードおよびHV-Hiモードでは、走行中に第1モータ4の回転数を変化させることによりエンジン回転数が変化する。すなわち、エンジン回転数とリングギヤ16の回転数(出力回転数)との比率である変速比が変化する。
The above-mentioned
それらの各走行モードは、第1クラッチ機構CL1、第2クラッチ機構CL2を制御することにより設定される。図3に、これらの走行モードと、各走行モード毎における、第1クラッチ機構CL1、第2クラッチ機構CL2の係合および解放の状態を図表として示してある。図中における「○」のシンボルは係合している状態を示し、「−」のシンボルは解放している状態を示している。 Each of these traveling modes is set by controlling the first clutch mechanism CL1 and the second clutch mechanism CL2. FIG. 3 shows these traveling modes and the engaged and disengaged states of the first clutch mechanism CL1 and the second clutch mechanism CL2 in each traveling mode as a chart. In the figure, the "○" symbol indicates the engaged state, and the "-" symbol indicates the released state.
上述したHV-HiモードやHV-Loモードでの動作を図4および図5に示す共線図を用いて説明する。共線図は、動力分割機構6における各回転要素を示す直線をギヤ比の間隔をあけて互いに平行に引き、これらの直線に直交する基線からの距離をそれぞれの回転要素の回転数として示す図である。なお、図4および図5は、同一の車速で走行しかつ同一の回転数でエンジン3を運転している状態を示している。
The operation in the above-mentioned HV-Hi mode and HV-Lo mode will be described with reference to the collinear diagrams shown in FIGS. 4 and 5. The collinear diagram is a diagram in which straight lines showing each rotating element in the power dividing mechanism 6 are drawn in parallel with each other at intervals of gear ratios, and the distance from the baseline orthogonal to these straight lines is shown as the number of rotations of each rotating element. Is. Note that FIGS. 4 and 5 show a state in which the
HV-HiモードやHV-Loモードを設定した駆動走行時には、図4および図5に示すようにエンジン3から駆動トルク(正トルク)を出力し、第1クラッチ機構CL1と第2クラッチ機構CL2とのいずれか一方を係合するとともに、第1モータ4からエンジン回転数の増加を抑制するための反力トルクを出力することにより、エンジン3から出力された駆動トルクに応じたトルクが動力分割機構6から出力される。この動力分割機構6から出力されるトルクは、HV-HiモードとHV-Loモードとで異なる。言い換えると、エンジン3から出力されたトルクのうち動力分割機構6におけるリングギヤ16側に伝達されるトルクの割合が異なる。
When driving with the HV-Hi mode or HV-Lo mode set, the drive torque (positive torque) is output from the
具体的には、エンジン3から出力されたトルクのうち出力ギヤ19に伝達されるトルクの割合は、HV-Loモードでは、「1/(1−(ρ1×ρ2))」となり、HV-Hiモードでは、「1/(ρ1+1)」となる。ここで、「ρ1」は分割部7のギヤ比(リングギヤ10の歯数とサンギヤ9の歯数との比率)であり、「ρ2」は変速部8のギヤ比(リングギヤ16の歯数とサンギヤ15の歯数との比率)である。上記のρ1およびρ2は、「1」よりも小さい値に設定されている。したがって、HV-Loモードが設定されている場合には、HV-Hiモードが設定されている場合と比較して、リングギヤ16に伝達されるトルクの割合が大きくなる。
Specifically, the ratio of the torque transmitted to the
それとは反対に、エンジン3から出力されたトルクのうち第1モータ4に伝達されるトルクの割合は、HV-Loモードでは、「(ρ1×ρ2)/(1−(ρ1×ρ2))」となり、HV-Hiモードでは、「ρ1/(ρ1+1)」となる。すなわち、エンジン3から所定のトルクを出力した場合には、第1モータ4に伝達されるトルクは、HV-Hiモードの方が、HV-Loモードよりも大きくなる。そして、第1モータ4に伝達されるトルクと釣り合うトルクを第1モータ4から出力することにより、各回転要素の回転数が維持されて、上記のトルクが出力ギヤ19に伝達される。
On the contrary, the ratio of the torque transmitted to the first motor 4 out of the torque output from the
ここで、エンジン3で発生させるトルクによりエンジン3の回転数を増大させている場合には、エンジン3で発生させたトルクからエンジン3の回転数を増大させるために要するトルクを減算したトルクが、エンジン3から出力されるトルクとなる。すなわち、エンジン3の出力軸13から実質的に出力されるトルクが、上記エンジン3から出力されるトルクとなる。
Here, when the rotation speed of the
上述したようにエンジン3から駆動トルクを出力し、第1モータ4から反力トルクを出力する場合には、エンジン3の運転点が熱効率が良好な運転点となるエンジン3の目標回転数を求め、エンジン回転数が目標回転数となるように第1モータ4の回転数が制御される。したがって、エンジン3に要求される動力(パワー)からエンジン3の目標回転数を除算した値がエンジン3の出力トルクとなり、その出力トルクと動力分割機構6により第1モータ4側に伝達されるトルクの割合とに応じて第1モータ4から反力トルクを出力する。なお、第1モータ4の回転数は連続的に変化させることができ、その第1モータ4の回転数と車速とに基づいてエンジン回転数が定まる。したがって、動力分割機構6は、無段変速機として機能する。
When the drive torque is output from the
上記のHV-Loモード、HV-Hiモード、および直結モードの走行モードは、原則的に、図6に示すマップに基づいて決定される。なお、図6における横軸に車速を採り、縦軸に要求駆動力を採っており、エンジン3を停止して第2モータ5のみの動力で走行可能な領域にハッチングを付してある。図6に示すように比較的低車速の場合や要求駆動力が比較的大きい場合に、HV-Loモードが選択され、比較的高車速でかつ要求駆動力が比較的小さい場合に、HV-Hiモードが選択され、車両の運転状態がHV-LoモードとHV-Hiモードとを設定する領域の間の運転点(車速と要求駆動力とに基づいた値)の場合に、直結モードが選択されるように構成されている。
The driving modes of the above-mentioned HV-Lo mode, HV-Hi mode, and direct connection mode are determined in principle based on the map shown in FIG. The horizontal axis in FIG. 6 is the vehicle speed, the vertical axis is the required driving force, and the region where the
また、上記のHV-Loモード、直結モード、HV-Hiモードは、図6に示す各ラインを運転点が横切ることにより切り替えるように構成されている。具体的には、図6における「Lo←Fix」のラインを運転点が右側から左側に向けて横切った場合や、下側から上側に向けて横切った場合に、直結モードからHV-Loモードに切り替えるように構成され、「Lo→Fix」のラインを運転点が左側から右側に向けて横切った場合や、上側から下側に向けて横切った場合に、HV-Loモードから直結モードに切り替えるように構成されている。同様に、図6における「Fix←Hi」のラインを運転点が右側から左側に向けて横切った場合や、下側から上側に向けて横切った場合に、HV-Hiモードから直結モードに切り替えるように構成され、「Fix→Hi」のラインを運転点が左側から右側に向けて横切った場合や、上側から下側に向けて横切った場合に、直結モードからHV-Hiモードに切り替えるように構成されている。したがって、HV-LoモードからHV-Hiモードに切り替える場合、およびそれとは反対にHV-HiモードからHV-Loモードに切り替える場合、その切り替え過程で一時的に直結モード(固定モード)を設定する。言い換えれば、HV-LoモードとHV-Hiモードとの間の切り替えは、直結モード(固定モード)を経由して行われる。 Further, the above-mentioned HV-Lo mode, direct connection mode, and HV-Hi mode are configured to be switched by the operating point crossing each line shown in FIG. Specifically, when the operating point crosses the "Lo ← Fix" line in FIG. 6 from the right side to the left side, or when it crosses from the lower side to the upper side, the direct connection mode is changed to the HV-Lo mode. It is configured to switch, and when the driving point crosses the "Lo → Fix" line from the left side to the right side, or when it crosses from the upper side to the lower side, it switches from the HV-Lo mode to the direct connection mode. It is configured in. Similarly, when the operating point crosses the "Fix ← Hi" line in FIG. 6 from the right side to the left side, or when it crosses the line from the lower side to the upper side, the HV-Hi mode is switched to the direct connection mode. It is configured to switch from the direct connection mode to the HV-Hi mode when the driving point crosses the "Fix → Hi" line from the left side to the right side or from the upper side to the lower side. Has been done. Therefore, when switching from HV-Lo mode to HV-Hi mode, and conversely, when switching from HV-Hi mode to HV-Lo mode, the direct connection mode (fixed mode) is temporarily set in the switching process. In other words, switching between the HV-Lo mode and the HV-Hi mode is performed via the direct connection mode (fixed mode).
図6における車速V1は、直結モードを経由することができる下限車速として設定されている。これは、エンジン3の運転点が、HV-Hiモードを設定する領域から車速V1未満の領域まで低下した場合には、直結モードを経由してHV-Loモードに切り替えると、エンジンストールに至る可能性があるためである。
The vehicle speed V1 in FIG. 6 is set as the lower limit vehicle speed capable of passing through the direct connection mode. This means that if the operating point of the
なお、図6に示す走行モードを設定する領域や、HV-HiモードとHV-Loモードとの切り替えを行うためのラインは、駆動装置2を構成する各部材の温度や、蓄電装置30あるいは電力制御装置28,29の温度、もしくは蓄電装置30の充電残量などに応じて変動するように構成してもよい。
The area for setting the traveling mode shown in FIG. 6 and the line for switching between the HV-Hi mode and the HV-Lo mode are the temperature of each member constituting the
一方、上記の走行モードとは独立して、エンジン3に要求されるパワーなどに応じて、エンジン3の運転モードを切り替えるように構成されている。例えば、エンジン3に要求されるパワーが所定パワー以上の場合には、過給機を作動させまたは全気筒運転を実行し、エンジン3に要求されるパワーが所定パワー未満の場合には、過給機を停止しまたは減筒運転を実行するように構成されている。つまり、エンジン3に要求されるパワーなどに応じて高出力モードと低出力モードとが切り替えられる。
On the other hand, it is configured to switch the operation mode of the
この高出力モードを設定した場合における熱効率が良好な運転点と、低出力モードを設定した場合における熱効率が良好な運転点とは異なる。図7は、各運転モードに応じた熱効率が良好な運転点を説明するための図であり、高出力モードを設定した場合の熱効率が良好な運転点を結んだラインを実線で示し、低出力モードを設定した場合の熱効率が良好な運転点を結んだラインを破線で示してある。図7に示すように所定のパワーをエンジン3から出力する場合に選択されるエンジン3の運転点は、高出力モードの方が低出力モードよりも低回転数になる。言い換えると、熱効率が良好な運転点でエンジン3を運転した場合における所定の回転数でのエンジン3の出力トルクは、高出力モードの方が低出力モードよりも大きくなる。
The operating point where the thermal efficiency is good when the high output mode is set is different from the operating point where the thermal efficiency is good when the low output mode is set. FIG. 7 is a diagram for explaining an operating point having good thermal efficiency according to each operation mode, and a solid line shows a line connecting the operating points with good thermal efficiency when the high output mode is set, and the output is low. The line connecting the operating points with good thermal efficiency when the mode is set is shown by the broken line. As shown in FIG. 7, the operating point of the
したがって、例えば、低出力モードが設定されて図7におけるA点でエンジン3が運転している状態から、アクセルペダルが踏み込まれるなどによって要求されるエンジンパワーが所定パワーP1まで増大した場合に、低出力モードを維持するとすれば、エンジン3の運転点はB点となり、高出力モードに切り替えるとすれば、エンジン3の運転点はC点となる。エンジントルクは、エンジンパワーをエンジン回転数で除算することにより求められる値であるから、エンジン回転数が高回転数となるB点でのエンジントルクの方が、C点でのエンジントルクよりも小さくなる。
Therefore, for example, when the low output mode is set and the
上述したように第1モータ4から出力する反力トルクは、エンジントルクに応じて定められるため、図7におけるB点よりもC点でエンジン3を運転した方が、第1モータ4から出力する反力トルクが大きくなる。また、上述したようにHV-Hiモードを設定している場合に、第1モータ4側に伝達されるエンジントルクの割合は、HV-Loモードを設定している場合よりも大きくなる。そのため、HV-Hiモードを設定している状態で、エンジン3に要求されるパワーが増大して、エンジン3の運転モードが高出力モードに切り替えられると、第1モータ4から充分な反力トルクを出力することができず、エンジン3の回転数が意図せずに増加し、また充分な駆動トルクを駆動輪1R,1Lに伝達できなくなる可能性がある。
As described above, the reaction force torque output from the first motor 4 is determined according to the engine torque. Therefore, the
この発明の実施形態における制御装置は、上述した走行モードとエンジン3の運転モードとの切り替えを協調して実行することにより、エンジン3の回転数の意図しない増加や、駆動力の不足が生じることを抑制できるように構成されている。その制御の一例を図8に示してある。図8に示す制御例では、まず、エンジン3を運転中であるか否かを判断する(ステップS1)。このステップS1は、要求駆動力の大きさや車速あるいは蓄電装置30の充電残量などの種々の要因からエンジン3を駆動する要求があるか否かなどから判断することができる。
In the control device according to the embodiment of the present invention, the rotation speed of the
エンジン3を運転中でないことにより、すなわち、第2モータ5のみから動力を出力しているなどによりステップS1で否定的に判断された場合は、そのままこのルーチンを一旦終了する。それとは反対に、エンジン3を運転中であることによりステップS1で肯定的に判断された場合は、エンジン3に要求されるパワーPe_reqを算出する(ステップS2)。具体的には、アクセル開度と車速とから従来知られている図示しない駆動力マップに基づいて要求駆動力を求め、その要求駆動力と車速とから車両に要求される走行パワーを求める。また、蓄電装置30の充電残量などから第1モータ4によって発電するべき電力パワーを求める。そして、それらの求められた走行パワーと電力パワーとを合算した値をエンジン3の要求パワーPe_reqとして算出する。
If it is negatively determined in step S1 because the
ついで、車速に基づいて動力分割機構6の出力回転数、すなわちリングギヤ16の回転数Nrを算出し(ステップS3)、その動力分割機構6の出力回転数Nrに基づいて、HV-Hiモードから直結モードに切り替えるとした場合のエンジン3の切替回転数Ne_thを算出する(ステップS4)。
Then, the output rotation speed of the power split mechanism 6, that is, the rotation speed Nr of the
ステップS4に続けてエンジン3を低出力モードで運転しかつステップS4で算出された切替回転数Ne_thで回転した場合におけるエンジン3の出力パワーPe_th1を求める(ステップS5)。このステップS5は、切替回転数Ne_thと、図7に示すマップとから求めることができる。
Following step S4, the output power Pe_th1 of the
同様に、エンジン3を高出力モードで運転しかつステップS4で算出された切替回転数Ne_thで回転した場合におけるエンジン3の出力パワーPe_th2を求める(ステップS6)。このステップS6は、ステップS5と同様に、切替回転数Ne_thと、図7に示すマップとから求めることができる。
Similarly, the output power Pe_th2 of the
ついで、現在の車速Vが固定段下限車速V1以上であるか否かを判断する(ステップS7)。これは、後述するようにHV-HiモードからHV-Loモードに切り替える場合にエンジン回転数がエンジンストールに至ることを抑制するためである。なお、固定段下限車速V1は、図6に示す車速V1と同一の車速である。 Then, it is determined whether or not the current vehicle speed V is equal to or higher than the fixed stage lower limit vehicle speed V1 (step S7). This is to prevent the engine speed from reaching the engine stall when switching from the HV-Hi mode to the HV-Lo mode as described later. The fixed stage lower limit vehicle speed V1 is the same vehicle speed as the vehicle speed V1 shown in FIG.
現在の車速Vが固定段下限車速V1未満であることによりステップS7で否定的に判断された場合は、走行モードの切り替えができない状況であるため、そのままこのルーチンを一旦終了する。それとは反対に、現在の車速Vが固定段下限車速V1以上であることによりステップS7で肯定的に判断された場合は、現在の走行モードがHV-Hiモードであるか否かを判断する(ステップS8)。このステップS7は、要求駆動力と車速とから定められる走行状態が、図6に示すマップのHV-Hiモードを設定する領域であるか否かによって判断することができる。 If the current vehicle speed V is less than the fixed step lower limit vehicle speed V1 and is negatively determined in step S7, the traveling mode cannot be switched, so this routine is temporarily terminated. On the contrary, if the current vehicle speed V is positively determined in step S7 because the vehicle speed V is equal to or higher than the fixed stage lower limit vehicle speed V1, it is determined whether or not the current driving mode is the HV-Hi mode ( Step S8). This step S7 can be determined by whether or not the traveling state determined from the required driving force and the vehicle speed is in the region where the HV-Hi mode of the map shown in FIG. 6 is set.
HV-HiモードでないことによりステップS8で否定的に判断された場合は、そのままこのルーチンを一旦終了する。それとは反対に、HV-HiモードであることによりステップS8で肯定的に判断された場合は、ステップS2で算出されたエンジン3の要求パワーPe_reqが、ステップS5で算出されたエンジン3の出力パワーPe_th1未満か否かを判断し(ステップS9)、エンジン3の要求パワーPe_reqが、エンジン3の出力パワーPe_th1未満であることにより肯定的に判断された場合は、低出力モードでエンジン3を運転した場合のエンジン3の動作点、すなわち目標エンジンパワーPe_tagと目標エンジン回転数Ne_tagとを設定する(ステップS10)。具体的には、目標エンジンパワーPe_tagは、ステップS2で算出された要求パワーPe_reqと同一の値に定め、その目標エンジンパワーPe_tagと図7に示す低出力モードの最適燃費線とから求められるエンジン回転数を目標エンジン回転数Ne_tagとして設定する。
If it is negatively determined in step S8 because it is not in the HV-Hi mode, this routine is temporarily terminated as it is. On the contrary, when the HV-Hi mode is positively determined in step S8, the required power Pe_req of the
ついで、HV-Hiモードを設定した状態を維持したまま(ステップS11)、現在のエンジン回転数Neが目標エンジン回転数Ne_tag未満か否かを判断する(ステップS12)。現在のエンジン回転数Neが目標エンジン回転数Ne_tag未満であることによりステップS12で肯定的に判断された場合は、エンジン回転数Neを目標回転数Ne_tagに向けて増加させるとともに、エンジンパワーPeを目標エンジンパワーPe_tagに向けて増大させ(ステップS13)、ステップS12にリターンする。それとは反対に、現在のエンジン回転数Neが目標エンジン回転数Ne_tag以上(具体的には、Ne=Ne_tag)であることによりステップS12で否定的に判断された場合は、そのままこのルーチンを一旦終了する。 Then, while maintaining the state in which the HV-Hi mode is set (step S11), it is determined whether or not the current engine speed Ne is less than the target engine speed Ne_tag (step S12). If the current engine speed Ne is less than the target engine speed Ne_tag and is positively determined in step S12, the engine speed Ne is increased toward the target speed Ne_tag and the engine power Pe is targeted. It is increased toward the engine power Pe_tag (step S13) and returns to step S12. On the contrary, if the current engine speed Ne is equal to or higher than the target engine speed Ne_tag (specifically, Ne = Ne_tag) and is negatively determined in step S12, this routine is temporarily terminated. To do.
一方、エンジン3の要求パワーPe_reqが、エンジン3の出力パワーPe_th1以上であることによりステップS9で肯定的に判断された場合は、エンジン3の要求パワーPe_reqが、ステップS6で算出されたエンジン3の出力パワーPe_th2未満か否かを判断する(ステップS14)。エンジン3の要求パワーPe_reqが、エンジン3の出力パワーPe_th2未満であることによりステップS14で肯定的に判断された場合は、低出力モードでエンジン3を運転した場合のエンジン3の動作点、すなわち目標エンジンパワーPe_tagと目標エンジン回転数Ne_tagとを設定する(ステップS15)。このステップS15は、上記ステップS10と同一である。
On the other hand, if the required power Pe_req of the
ついで、現在のエンジン回転数Neが、ステップS4で算出された切替回転数Ne_th未満であるか否かを判断する(ステップS16)。すなわち、走行モードをHV-Hiモードから直結モードを経由してHV-Loモードに切り替えることができないタイミングであるか否かを判断する。したがって、現在のエンジン回転数Neが、切替回転数Ne_th未満であることによりステップS16で肯定的に判断された場合は、HV-Hiモードを維持したまま(ステップS17)、エンジン回転数Neを増加させるとともに、エンジンパワーPeを増大させ(ステップS18)、ステップS16にリターンする。それとは反対に、現在のエンジン回転数Neが切替回転数Ne_th以上(具体的には、Ne=Ne_th)であることによりステップS16で否定的に判断された場合は、図9に示すフローチャートに基づいて走行モードをHV-HiモードからHV-Loモードに切り替える(ステップS19)。 Then, it is determined whether or not the current engine speed Ne is less than the switching speed Ne_th calculated in step S4 (step S16). That is, it is determined whether or not it is the timing at which the driving mode cannot be switched from the HV-Hi mode to the HV-Lo mode via the direct connection mode. Therefore, if the current engine speed Ne is less than the switching speed Ne_th and is positively determined in step S16, the engine speed Ne is increased while maintaining the HV-Hi mode (step S17). At the same time, the engine power Pe is increased (step S18), and the engine returns to step S16. On the contrary, when the current engine speed Ne is negatively determined in step S16 because it is equal to or higher than the switching speed Ne_th (specifically, Ne = Ne_th), it is based on the flowchart shown in FIG. The driving mode is switched from the HV-Hi mode to the HV-Lo mode (step S19).
ここで、図9に示すHV-HiモードからHV-Loモードに切り替える制御例について説明する。図9に示す制御例では、まず、第1クラッチ機構CL1の差回転数Ndが目標差回転数Nd_tag以下であるか否かを判断する(ステップS191)。このステップS191における第1クラッチ機構CL1の差回転数Ndとは、係合対象となるキャリヤ12とキャリヤ18との回転数の差であって、目標差回転数Nd_tagは、第1クラッチ機構CL1を係合した時点でショックが生じないように予め定められた回転数差、または第1クラッチ機構CL1が摩擦式のクラッチ機構の場合であれば、スリップすることによる発熱量などに基づいて定められた回転数差、あるいは第1クラッチ機構CL1が噛み合い式のクラッチ機構の場合であれば、噛み合い歯の耐久性や噛み合い歯をストロークさせる速度などに基づいて定められた回転数差である。なお、第1クラッチ機構CL1の差回転数Ndは、キャリヤ12とキャリヤ18との回転数差を直接検出するセンサを設けて、そのデータに基づいて算出してもよく、エンジン3、第1モータ4、車速Vなどから算出してもよい。
Here, a control example for switching from the HV-Hi mode shown in FIG. 9 to the HV-Lo mode will be described. In the control example shown in FIG. 9, first, it is determined whether or not the difference rotation speed Nd of the first clutch mechanism CL1 is equal to or less than the target difference rotation speed Nd_tag (step S191). The difference rotation speed Nd of the first clutch mechanism CL1 in step S191 is the difference in rotation speed between the
第1クラッチ機構CL1の差回転数Ndが目標差回転数Nd_tagよりも大きいことによりステップS191で否定的に判断された場合は、第1クラッチ機構CL1の差回転数Ndが目標差回転数Nd_tag未満になるまでステップS191を繰り返し実行する。それとは反対に、第1クラッチ機構CL1の差回転数Ndが目標差回転数Nd_tag未満であることによりステップS191で肯定的に判断された場合は、第1クラッチ機構CL1を係合させるとともに(ステップS192)、第1モータ4のトルクを反転させ(ステップS193)、更に第2クラッチ機構CL2を解放させる(ステップS194)。具体的には、エンジン3から第1モータ4に伝達されるトルクと第1モータ4の反力トルクとが釣り合うように第1モータ4のトルクを維持し、その状態で第1クラッチ機構CL1を係合させる。その後、第1モータ4の反力トルクを低下させ、かつ第1モータ4のトルクの向きを反転させる。ついで、反転させられた第1モータ4のトルクとエンジン3から第1モータ4に伝達されるトルクとが釣り合った状態を維持して、第2クラッチ機構CL2を解放させる。
If the difference rotation speed Nd of the first clutch mechanism CL1 is larger than the target difference rotation speed Nd_tag and is negatively determined in step S191, the difference rotation speed Nd of the first clutch mechanism CL1 is less than the target difference rotation speed Nd_tag. Step S191 is repeatedly executed until On the contrary, when the difference rotation speed Nd of the first clutch mechanism CL1 is less than the target difference rotation speed Nd_tag and it is positively determined in step S191, the first clutch mechanism CL1 is engaged (step). S192), the torque of the first motor 4 is reversed (step S193), and the second clutch mechanism CL2 is further released (step S194). Specifically, the torque of the first motor 4 is maintained so that the torque transmitted from the
図9に示す制御例に基づいて切り替えられた後は、第1モータ4に伝達されるトルクの分担率や、エンジン3の回転数を制御するための第1モータ4の回転数がHV-Hiモードと異なるため、ステップS27の後に、走行モードをHV-Loモードとする(ステップS20)。ついで、現在のエンジン回転数NeがステップS15で設定された目標エンジン回転数Ne_tag未満であるか否かを判断する(ステップS21)。現在のエンジン回転数Neが目標エンジン回転数Ne_tag未満であることによりステップS21で肯定的に判断された場合は、エンジン回転数Neを目標回転数Ne_tagに向けて増加させるとともに、エンジンパワーPeを目標エンジンパワーPe_tagに向けて増大させ(ステップS22)、ステップS21にリターンする。それとは反対に、現在のエンジン回転数Neが目標エンジン回転数Ne_tag以上(具体的には、Ne=Ne_tag)であることによりステップS21で否定的に判断された場合は、そのままこのルーチンを一旦終了する。
After switching based on the control example shown in FIG. 9, the share of torque transmitted to the first motor 4 and the rotation speed of the first motor 4 for controlling the rotation speed of the
また、エンジン3の要求パワーPe_reqが、エンジン3の出力パワーPe_th2以上であることによりステップS14で否定的に判断された場合は、高出力モードでエンジン3を運転した場合のエンジン3の動作点、すなわち目標エンジンパワーPe_tagと目標エンジン回転数Ne_tagとを設定する(ステップS23)。具体的には、目標エンジンパワーPe_tagは、ステップS2で算出された要求パワーPe_reqと同一の値に定め、その目標エンジンパワーPe_tagと図7に示す高出力モードの最適燃費線とから求められるエンジン回転数を目標エンジン回転数Ne_tagとして設定する。
If the required power Pe_req of the
ついで、上記ステップS16と同様に、現在のエンジン回転数Neが、ステップS4で算出された切替回転数Ne_th未満であるか否かを判断し(ステップS24)、現在のエンジン回転数Neが、切替回転数Ne_th未満であることによりステップS24で肯定的に判断された場合は、HV-Hiモードを維持したまま(ステップS25)、エンジン回転数Neを増加させるとともに、エンジンパワーPeを増大させ(ステップS26)、ステップS24にリターンする。なお、ステップS24で否定的に判断されるまでの間は、エンジン3の運転モードを低出力モードに維持する。それとは反対に、現在のエンジン回転数Neが切替回転数Ne_th以上(具体的には、Ne=Ne_th)であることによりステップS24で否定的に判断された場合は、図10に示すフローチャートに基づいて走行モードをHV-HiモードからHV-Loモードに切り替える(ステップS27)。
Then, similarly to the above step S16, it is determined whether or not the current engine speed Ne is less than the switching speed Ne_th calculated in step S4 (step S24), and the current engine speed Ne is switched. If it is positively determined in step S24 because the engine speed is less than Ne_th, the engine speed Ne is increased and the engine power Pe is increased while maintaining the HV-Hi mode (step S25). S26), return to step S24. The operation mode of the
ここで、図10に示すHV-HiモードからHV-Loモードに切り替える制御例について説明する。図10に示す制御例では、まず、図9に示す制御例におけるステップS191と同様に、第1クラッチ機構CL1の差回転数Ndが目標差回転数Nd_tag以下であるか否かを判断する(ステップS271)。 Here, a control example for switching from the HV-Hi mode shown in FIG. 10 to the HV-Lo mode will be described. In the control example shown in FIG. 10, first, as in step S191 in the control example shown in FIG. 9, it is determined whether or not the difference rotation speed Nd of the first clutch mechanism CL1 is equal to or less than the target difference rotation speed Nd_tag (step). S271).
第1クラッチ機構CL1の差回転数Ndが目標差回転数Nd_tagよりも大きいことによりステップS271で否定的に判断された場合は、第1クラッチ機構CL1の差回転数Ndが目標差回転数Nd_tag未満になるまでステップS271を繰り返し実行する。それとは反対に、第1クラッチ機構CL1の差回転数Ndが目標差回転数Nd_tag未満であることによりステップS271で肯定的に判断された場合は、上記ステップS192およびステップS193と同様に、第1クラッチ機構CL1を係合させるとともに(ステップS272)、第1モータ4のトルクを反転させる(ステップS273)。 If the difference rotation speed Nd of the first clutch mechanism CL1 is larger than the target difference rotation speed Nd_tag and is negatively determined in step S271, the difference rotation speed Nd of the first clutch mechanism CL1 is less than the target difference rotation speed Nd_tag. Step S271 is repeatedly executed until On the contrary, when it is positively determined in step S271 that the difference rotation speed Nd of the first clutch mechanism CL1 is less than the target difference rotation speed Nd_tag, the first step is the same as in step S192 and step S193. The clutch mechanism CL1 is engaged (step S272), and the torque of the first motor 4 is reversed (step S273).
一方、図10に示す制御例では、走行モードの切り替えとエンジン3の運転モードの切り替えとを行うように構成されており、ステップS273についで、エンジン3の運転モードを低出力モードから高出力モードとに切り替え(ステップS274)、ついでステップS194と同様に第2クラッチ機構CL2を解放する(ステップS275)。
On the other hand, in the control example shown in FIG. 10, the driving mode is switched and the operation mode of the
この場合、第1モータ4の反力トルクを低下させかつ反転させている間に、エンジン3の運転モードが切り替わってエンジン3の出力トルクが増大する。なお、第1モータ4は指令信号が入力されてからトルクが変化するまでの応答時間が、エンジン3の運転モードを切り替えてエンジン3の出力トルクが増大するまでの応答時間よりも早いため、エンジン3の運転モードを切り替える指令信号を、第1モータ4のトルクを低下させまたは反転させる指令信号よりも先に出力してもよい。つまり、図10に示す例では、エンジン3の出力トルクが増加し始める以前に第1モータ4の反力トルクが低下し始めるように構成されていればよい。
In this case, while the reaction torque of the first motor 4 is being reduced and reversed, the operation mode of the
図10に示す制御例に基づいて切り替えられた後は、第1モータ4に伝達されるトルクの分担率や、エンジン3の回転数を制御するための第1モータ4の回転数がHV-Hiモードと異なるため、ステップS27の後に、走行モードをHV-Loモードとする(ステップS28)。ついで、現在のエンジン回転数NeがステップS23で設定された目標エンジン回転数Ne_tag未満であるか否かを判断する(ステップS29)。現在のエンジン回転数Neが目標エンジン回転数Ne_tag未満であることによりステップS29で肯定的に判断された場合は、エンジン回転数Neを目標回転数Ne_tagに向けて増加させるとともに、エンジンパワーPeを目標エンジンパワーPe_tagに向けて増大させ(ステップS30)、ステップS29にリターンする。それとは反対に、現在のエンジン回転数Neが目標エンジン回転数Ne_tag以上(具体的には、Ne=Ne_tag)であることによりステップS29で否定的に判断された場合は、そのままこのルーチンを一旦終了する。
After switching based on the control example shown in FIG. 10, the share of torque transmitted to the first motor 4 and the rotation speed of the first motor 4 for controlling the rotation speed of the
上述した制御例に基づいて走行モードとエンジン3の運転モードとを切り替えた場合における動力分割機構6を構成する各回転要素の回転数、エンジン3、第1モータ4、および第2モータ5の出力トルク、各クラッチ機構CL1,CL2の変化を説明するための図を図11および図12に示してある。
The rotation speed of each rotating element constituting the power dividing mechanism 6 when the traveling mode and the operating mode of the
ここに示す例では、t0時点では、HV-Hiモードが設定されていることにより、第1クラッチ機構CL1が解放され、第2クラッチ機構CL2が係合している。また、車両に要求される走行パワーが比較的小さいことにより、エンジン3の運転モードは低出力モードであって、出力トルクが低い。そのため、第1モータ4による反力トルクも小さい値に定められている。なお、便宜上、第2モータ5から駆動トルクを出力していないものとする。
In the example shown here, at the time of t0, the first clutch mechanism CL1 is released and the second clutch mechanism CL2 is engaged because the HV-Hi mode is set. Further, since the traveling power required for the vehicle is relatively small, the operation mode of the
その状態で次第にエンジン回転数が増大して、図11(b)に示すようにキャリヤ18とリングギヤ16との差回転数が小さくなることにより、t1時点で第1クラッチ機構CL1を係合させ始める、t2時点で第1クラッチ機構CL1が完全に係合する。その状態を図11(c)に示してある。
In that state, the engine speed gradually increases, and as shown in FIG. 11B, the difference speed between the
一方、第1モータ4のトルクは、t3時点まで維持している。つまり、エンジン3から第1モータ4に伝達されるトルクと、第1モータ4のトルクとが釣り合うように第1モータ4のトルクが制御されている。したがって、t2時点からt3時点では、実質的に、第1モータ4によって反力トルクの全てを受け持っている。そして、t3時点で、その反力トルクを低下させることにより、第1クラッチ機構CL1が受け持つトルクが増大する。また、t3時点で駆動トルク(動力分割機構6の出力トルク)を増大させるために第2モータ5の出力トルクが増大させられ、それに伴って駆動トルクが増大している。
On the other hand, the torque of the first motor 4 is maintained until the time t3. That is, the torque of the first motor 4 is controlled so that the torque transmitted from the
そのt3時点の前後にエンジン3の運転モードを切り替えるための信号が出力されて、t4時点でエンジントルクが増大し始めている。そのため、エンジントルクの増大に追従してt3時点から増大させられた第2モータ5のトルクが次第に低下している。また、第1モータ4のトルクは、t3時点から低下させられ、t5時点でトルクの向きが反転するとともに、そのトルクが次第に増大し、t6時点で増大したエンジントルクに対応したトルクまで増大している。
A signal for switching the operation mode of the
上記のように第1モータ4のトルクが増大して、エンジン3から第1モータ4に伝達されるトルクと、第1モータ4のトルクが釣り合うことにより、第2クラッチ機構CL2で受け持つトルクがほぼ「0」となることにより、t7時点で第2クラッチ機構CL2を解放させ始め、t8時点で第2クラッチ機構CL2が完全に解放している。図11(d)には、第2クラッチ機構CL2を解放した状態を示している。
As described above, the torque of the first motor 4 is increased, and the torque transmitted from the
そして、上記のように第2クラッチ機構CL2が解放したことによりHV-Loモードが設定されるので、図11(e)に示すようにエンジン回転数が目標回転数となるように第1モータ4の回転数が低下させられる。 Then, since the HV-Lo mode is set by releasing the second clutch mechanism CL2 as described above, the first motor 4 is set so that the engine speed becomes the target speed as shown in FIG. 11 (e). The number of revolutions of is reduced.
上述したようにエンジン3の要求パワーに応じて走行モードおよびエンジン3の運転モードを選択して設定することにより、エンジン3の運転モードが高出力モードに切り替えられる場合に走行モードをHV-Loモードに切り替えることができるため、第1モータ4の反力トルクが不足してエンジン回転数が過度に上昇し、または駆動力が不足する事態が生じることを抑制できる。
By selecting and setting the driving mode and the operating mode of the
また、図11に示すようにエンジン回転数を増大させつつ走行モードおよびエンジン3の運転モードを切り替えることができるため、要求パワーの増加と運転者が期待または予測するエンジン回転数の挙動の変化の仕方とを一致させることができ、言い換えると、要求パワーが増加するのに対してエンジン回転数が低下することを抑制でき、運転者が違和感を抱くことを抑制できる。
Further, as shown in FIG. 11, since the running mode and the operation mode of the
また、走行モードを切り替えるために第1モータ4の反力トルクを低下させ、かつトルクの向きを反転させる制御と、エンジン3の運転モードを切り替える制御とを同時期に実行することにより、短時間で走行モードと運転モードとを切り替えられるため、エンジン回転数が停滞することを抑制することができ、運転者が違和感を抱くことを抑制できる。さらに、エンジン3の運転モードの切り替えによってエンジントルクが増大するまでの応答遅れを考慮して、第2モータ5からトルクを出力すること、言い換えると、第1モータ4の反力トルクの低下と同時に第2モータ5から駆動トルクを出力することにより、駆動力を迅速にかつ連続的に増大させることができる。
Further, by executing the control of reducing the reaction force torque of the first motor 4 and reversing the direction of the torque in order to switch the traveling mode and the control of switching the operation mode of the
なお、この発明の実施形態におけるハイブリッド車両は、図1に示す構成に限らず、第1モータ4が反力トルクを受け持つことによりエンジントルクが駆動輪に伝達される少なくとも二つの走行モードを切り替え可能で、かつそれらの走行モードに応じて第1モータ4で受け持つ反力トルクの大きさが異なるハイブリッド車両であればよい。そのようなハイブリッド車両の構成を概念的に示すとすれば、『エンジンと、モータ(第1モータ)と、駆動輪とのうちのいずれか一つが連結された第1回転要素と、前記エンジンと、前記モータと、前記駆動輪とのうちの他の一つが連結された第2回転要素と、第3回転要素とを有する第1差動機構と、前記エンジンと、前記モータと、前記駆動輪とのうちの更に他の一つが連結された第4回転要素と、前記第3回転要素に連結された第5回転要素と、第6回転要素とを有する第2差動機構と、前記第1回転要素または前記第2回転要素と前記第6回転要素とを選択的に連結する第1係合機構と、前記第4回転要素と前記第5回転要素と前記第6回転要素とのうちの少なくとも二つの回転要素を選択的に連結する第2係合機構とを備えたハイブリッド車両』である。 The hybrid vehicle according to the embodiment of the present invention is not limited to the configuration shown in FIG. 1, and can switch at least two traveling modes in which the engine torque is transmitted to the drive wheels by the first motor 4 taking charge of the reaction torque. However, it may be a hybrid vehicle in which the magnitude of the reaction force torque handled by the first motor 4 differs depending on the traveling modes. If the configuration of such a hybrid vehicle is conceptually shown, "the engine, the motor (first motor), the first rotating element in which any one of the drive wheels is connected, and the engine , The first differential mechanism having the motor, the second rotating element to which the other one of the driving wheels is connected, and the third rotating element, the engine, the motor, and the driving wheels. A second differential mechanism having a fourth rotating element to which the other one is connected, a fifth rotating element connected to the third rotating element, and a sixth rotating element, and the first At least one of a first engaging mechanism that selectively connects the rotating element or the second rotating element and the sixth rotating element, the fourth rotating element, the fifth rotating element, and the sixth rotating element. It is a hybrid vehicle equipped with a second engaging mechanism that selectively connects two rotating elements. "
1R,1L…前輪(駆動輪)、 2…駆動装置、 3…エンジン、 4,5…モータ、 6…動力分割機構、 7…分割部、 8…変速部、 9,15…サンギヤ、 10,16…リングギヤ、 12,18…キャリヤ、 30…蓄電装置、 31…電子制御装置(ECU)、 CL1,CL2…クラッチ機構。 1R, 1L ... front wheels (driving wheels), 2 ... driving device, 3 ... engine, 4, 5 ... motor, 6 ... power split mechanism, 7 ... split section, 8 ... transmission section, 9, 15 ... sun gear, 10, 16 ... Ring gear, 12, 18 ... Carrier, 30 ... Power storage device, 31 ... Electronic control unit (ECU), CL1, CL2 ... Clutch mechanism.
Claims (2)
前記エンジンは、熱効率が良好な運転点で運転した場合における所定の回転数での出力トルクが相対的に大きい高出力モードと、前記出力トルクが相対的に小さい低出力モードとの少なくとも二つの運転モードを切り替え可能に構成され、
前記差動機構は、前記第1回転要素から前記第3回転要素に伝達されるトルクが相対的に大きいLoモードと、前記第1回転要素から前記第3回転要素に伝達されるトルクが相対的に小さいHiモードとの少なくとも二つの走行モードを設定可能に構成されているハイブリッド車両の制御装置において、
前記運転モードと前記走行モードとを制御するコントローラを備え、
前記コントローラは、
前記Hiモードを設定して走行している場合における前記ハイブリッド車両への要求パワーが第1所定パワー以下の時には、前記低出力モードを設定しかつ前記Hiモードを維持し、前記要求パワーが前記第1所定パワーよりも大きい第2所定パワー以上の時には、前記高出力モードを設定しかつ前記走行モードを前記Hiモードから前記Loモードに切り替え、前記要求パワーが前記第1所定パワーよりも大きくかつ前記第2所定パワー未満の時には、前記低出力モードを設定しかつ前記走行モードを前記Hiモードから前記Loモードに切り替えるように構成されている
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
A differential having at least three rotating elements of an engine, a motor, a first rotating element to which the engine is connected, a second rotating element to which the motor is connected, and a third rotating element to which the drive wheels are connected. Equipped with a mechanism
The engine has at least two operations, a high output mode in which the output torque at a predetermined rotation speed is relatively large and a low output mode in which the output torque is relatively small when the engine is operated at an operating point with good thermal efficiency. It is configured to switch modes,
In the differential mechanism, the torque transmitted from the first rotating element to the third rotating element is relatively large in the Lo mode, and the torque transmitted from the first rotating element to the third rotating element is relative to each other. In a hybrid vehicle control device that is configured to be able to set at least two driving modes with a small Hi mode.
A controller for controlling the operation mode and the driving mode is provided.
The controller
When the required power to the hybrid vehicle is equal to or less than the first predetermined power when traveling with the Hi mode set, the low output mode is set and the Hi mode is maintained, and the required power is the first predetermined power or less. When the second predetermined power is larger than the first predetermined power, the high output mode is set and the traveling mode is switched from the Hi mode to the Lo mode, and the required power is larger than the first predetermined power and the said. A control device for a hybrid vehicle, characterized in that when the power is less than the second predetermined power, the low output mode is set and the traveling mode is switched from the Hi mode to the Lo mode.
前記差動機構は、前記第1回転要素と前記第3回転要素との回転数比が固定比となる固定段モードを更に設定可能に構成され、かつ前記Hiモードから前記固定段モードを経由して前記Loモードを切り替えるように構成され、かつ前記Hiモードを設定して前記エンジンから前記駆動輪にトルクを伝達する場合に前記モータが出力する反力トルクの向きに対して、前記Loモードを設定して前記エンジンから前記駆動輪にトルクを伝達する場合に前記モータが出力する反力トルクの向きが反転するように構成され、
前記コントローラは、
前記Hiモードおよび前記低出力モードが設定されている状態から前記Loモードおよび前記高出力モードを設定する場合に、前記Hiモードから前記固定段モードに切り替えた時点で前記モータのトルクによる反力トルクの大きさを低下させかつ前記モータのトルクの向きを反転させる反転制御と、前記エンジンの出力モードの切り替え制御とを重複して実行するように構成されている
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 In the hybrid vehicle control device according to claim 1,
The differential mechanism is configured so that a fixed stage mode in which the rotation speed ratio between the first rotating element and the third rotating element is a fixed ratio can be further set, and the Hi mode is passed through the fixed stage mode. The Lo mode is set with respect to the direction of the reaction force torque output by the motor when the Hi mode is set to switch the Lo mode and the torque is transmitted from the engine to the drive wheels. It is configured so that the direction of the reaction force torque output by the motor is reversed when the torque is transmitted from the engine to the drive wheels by setting.
The controller
When the Lo mode and the high output mode are set from the state in which the Hi mode and the low output mode are set, the reaction force torque due to the torque of the motor is obtained when the Hi mode is switched to the fixed stage mode. Control of a hybrid vehicle, characterized in that reverse control for reducing the magnitude of the motor and reversing the direction of torque of the motor and control for switching the output mode of the engine are executed in an overlapping manner. apparatus.
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JP2001112115A (en) * | 1999-10-08 | 2001-04-20 | Toyota Motor Corp | Controller for hybrid vehicle |
JP2018187965A (en) * | 2017-04-28 | 2018-11-29 | トヨタ自動車株式会社 | Apparatus for driving hybrid vehicle |
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