JP2021123309A - Hybrid vehicle control device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、エンジンと、駆動輪に連結されたモータとを駆動力源として備えた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 a control device for a hybrid vehicle including an engine and a motor connected to drive wheels as a driving force source.
特許文献1および特許文献2には、エンジンと、第1モータと、エンジン、第1モータ、および出力部材が差動回転可能に連結された動力分割機構と、その出力部材と駆動輪との間のトルクの伝達経路に連結された第2モータと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。特許文献1に記載されたハイブリッド車両は、第1モータの出力軸を固定するブレーキ機構を更に備えている。そして、特許文献1に記載された制御装置は、エンジン回転数を所定の回転数に維持するように第1モータを制御した場合に、第1モータが力行制御され、かつ第2モータが回生制御される、いわゆる動力循環が生じるときには、第1モータを停止させた状態を維持できるようにブレーキ機構によって第1モータを停止させ、エンジンの動力のみで走行する固定段モードを設定するように構成されている。
Patent Document 1 and
特許文献2に記載されたハイブリッド車両は、車両を前進させる駆動トルクを第2モータが出力した場合に、そのトルクを駆動輪に伝達することができるワンウェイクラッチと、第2モータと駆動輪との間のトルクの伝達を選択的に遮断でき、かつワンウェイクラッチと並列に設けられた制御クラッチとを、第2モータと駆動輪との間のトルクの伝達経路に更に備えている。そして、特許文献2に記載された制御装置は、車速が極低車速または高車速でない場合に、上記制御クラッチを解放して第2モータを停止させることにより、第2モータを連れ回すことによる引き摺り損や機械損を抑制するように構成されている。
The hybrid vehicle described in
特許文献1に記載されたハイブリッド車両は、第2モータと駆動輪とが常時連結され、また、特許文献2に記載されたハイブリッド車両は、高車速時に制御クラッチを係合することにより第2モータと駆動輪とが連結される。しかしながら、モータは、回転数の増加に伴って逆起電力が増加するため、第2モータの回転数が高回転数になると、印加する電圧以上に誘起電圧が増加して、第2モータから駆動トルクを出力できなくなり、または、インバータなどの第2モータの電力を制御する装置や蓄電装置に負荷が生じて、それらの装置の耐久性が低下する可能性がある。もしくは、第2モータが、ロータに磁石を設けた同期モータの場合には、インバータのスイッチング素子の制御限界速度を超えてしまい、第2モータのトルク制御を行うことができなくなる可能性がある。すなわち、走行可能な最高車速が低下する可能性がある。
In the hybrid vehicle described in Patent Document 1, the second motor and the drive wheels are always connected, and in the hybrid vehicle described in
また、上記のような高車速時における第2モータのトルク制御を可能にするために、第2モータと駆動輪との間に、第2モータの回転数が駆動輪の回転数に対して低回転数となるような増速機を設けた場合には、低車速時における第2モータから駆動輪に伝達する要求トルクを充足できなくなる可能性がある。 Further, in order to enable torque control of the second motor at a high vehicle speed as described above, the rotation speed of the second motor is lower than the rotation speed of the drive wheels between the second motor and the drive wheels. If a speed-increasing machine is provided so as to have a number of revolutions, it may not be possible to satisfy the required torque transmitted from the second motor to the drive wheels at a low vehicle speed.
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、低車速時における駆動力の低下を抑制しつつ、最高車速が低下することを抑制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 provides a control device for a hybrid vehicle capable of suppressing a decrease in a maximum vehicle speed while suppressing a decrease in a driving force at a low vehicle speed. Is the purpose.
上記の目的を達成するために、この発明は、エンジンと、第1モータと、駆動輪に連結された出力部材と、前記エンジン、前記第1モータ、および前記出力部材が差動回転可能に連結された差動機構と、少なくとも二つの所定の回転部材を係合することにより前記差動機構による差動作用を制限する係合機構と、前記駆動輪、または前記駆動輪とは異なる他の駆動輪にトルク伝達可能に連結された第2モータとを備え、前記係合機構を解放状態とすることにより前記差動機構による差動作用を許容し、前記第1モータから反力トルクを出力することにより前記エンジンの出力トルクを前記出力部材に伝達する無段変速モードと、前記係合機構を係合状態とすることにより前記差動機構による差動作用を制限し、前記第1モータから反力トルクを出力することなく前記エンジンの出力トルクを前記出力部材に伝達できる固定段モードとの少なくとも二つの走行モードを選択的に設定できるように構成されたハイブリッド車両の制御装置において、前記走行モードを設定するコントローラを備え、前記コントローラは、前記第2モータの出力トルクを制御できる最大回転数に相当する車速よりも低車速の予め定められた所定車速以上の車速で走行する場合に、前記固定段モードを設定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 relates to an engine, a first motor, an output member connected to a drive wheel, the engine, the first motor, and the output member in a differentially rotatable manner. An engaging mechanism that limits the differential action of the differential mechanism by engaging at least two predetermined rotating members with the differential mechanism, and the drive wheel or another drive different from the drive wheel. It is equipped with a second motor that is connected to the wheel so that torque can be transmitted, and by releasing the engaging mechanism, the differential action by the differential mechanism is allowed, and the reaction force torque is output from the first motor. As a result, the stepless speed change mode in which the output torque of the engine is transmitted to the output member and the differential action by the differential mechanism are restricted by setting the engaging mechanism in the engaged state, and the first motor is countered. In a hybrid vehicle control device configured to selectively set at least two driving modes, a fixed stage mode capable of transmitting the output torque of the engine to the output member without outputting force torque, the driving mode. The controller is provided, and the controller is fixed when traveling at a vehicle speed equal to or higher than a predetermined vehicle speed, which is lower than the vehicle speed corresponding to the maximum rotation speed at which the output torque of the second motor can be controlled. It is characterized in that it is configured to set the stage mode.
この発明によれば、エンジンと第1モータと出力部材とが連結された差動機構を備え、その差動機構の差動作用を許容した無段変速モードと、係合機構を係合することにより差動機構の差動作用を制限した固定段モードとを設定することができる。そして、駆動輪または他の駆動輪に連結された第2モータの出力トルクを制御できる最大回転数に相当する車速よりも低車速である所定車速以上の車速で走行する場合には、固定段モードを設定するように構成されている。したがって、第2モータからトルクを出力できない車速領域であっても、第1モータから反力トルクを出力することによる蓄電装置や第1モータを制御するインバータなどの温度が過剰に増加することを抑制しつつ、エンジントルクを駆動輪に伝達することができる。また、第2モータが所定車速以上の高車速域でトルクを出力しないことにより、第2モータと駆動輪との間のギヤ比をロー側に設定することができ、その結果、低車速領域の駆動力を増加させることができる。 According to the present invention, the engaging mechanism is engaged with a continuously variable transmission mode in which a differential mechanism in which an engine, a first motor, and an output member are connected is provided and the differential action of the differential mechanism is allowed. This makes it possible to set a fixed stage mode in which the differential action of the differential mechanism is limited. Then, when traveling at a vehicle speed equal to or higher than a predetermined vehicle speed, which is lower than the vehicle speed corresponding to the maximum rotation speed at which the output torque of the second motor connected to the drive wheels or other drive wheels can be controlled, the fixed stage mode is used. Is configured to set. Therefore, even in the vehicle speed range where torque cannot be output from the second motor, it is possible to prevent the temperature of the power storage device and the inverter that controls the first motor from increasing excessively due to the reaction force torque output from the first motor. While doing so, the engine torque can be transmitted to the drive wheels. Further, since the second motor does not output torque in a high vehicle speed range equal to or higher than a predetermined vehicle speed, the gear ratio between the second motor and the drive wheels can be set to the low side, and as a result, in the low vehicle speed region. The driving force can be increased.
この発明の実施形態におけるハイブリッド車両の一例を説明するためのスケルトン図を図1に示してある。図1に示すハイブリッド車両Veは、駆動力源としてエンジン1、および二つのモータ2,3を備えている。このエンジン1は、従来知られているエンジンと同様に、空気と燃料との混合気を燃焼することにより動力を発生させるものであって、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの種々のエンジンを採用することができる。
A skeleton diagram for explaining an example of a hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention is shown in FIG. The hybrid vehicle Ve shown in FIG. 1 includes an engine 1 and two
各モータ2,3は、従来知られているハイブリッド車両や電気自動車に設けられた駆動力源としてのモータと同様に、電力が供給されることにより出力軸の回転数を増加させるように駆動トルクを出力するモータとしての機能に加え、出力軸の回転数を低下させる回生トルクを出力することにより出力軸の動力の一部を電力に変換する発電機としての機能を備えている。このモータ2,3の一例としては、永久磁石をロータに設けた永久磁石式の同期モータや、誘導モータなどである。
Each of the
エンジン1の出力軸4には、エンジン1の動力を第1モータ2と、駆動輪5に連結された出力部材とに分割して伝達するための動力分割機構6が連結されている。この動力分割機構6は、少なくとも三つの回転要素が差動回転するように構成されていて、その一つの回転要素にエンジン1が連結され、他の一つの回転要素に第1モータ2が連結され、さらに他の一つの回転要素に駆動輪5がトルク伝達可能に連結されている。
A power dividing mechanism 6 for dividing and transmitting the power of the engine 1 to the
図1に示す動力分割機構6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。すなわち、サンギヤ7と、そのサンギヤ7と同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ8と、サンギヤ7およびリングギヤ8に噛み合うピニオンギヤ9を自転可能に保持するとともに、サンギヤ7の回転中心軸線を中心として公転可能に保持するキャリヤ10とによって構成されている。そして、キャリヤ10にエンジン1が連結され、サンギヤ7に第1モータ2が連結されている。すなわち、キャリヤ10が入力要素として機能し、サンギヤ7が反力要素として機能し、リングギヤ8が出力要素として機能するように構成されている。なお、エンジン1とキャリヤ10とは、ダンパ機構やギヤ対などを介して連結されていてもよく、同様に第1モータ2とサンギヤ7とは、ギヤ対などの他の機構を介して連結されていてもよい。
The power split mechanism 6 shown in FIG. 1 is composed of a single pinion type planetary gear mechanism. That is, the
また、動力分割機構6には、クラッチ機構CLが設けられている。このクラッチ機構CLは、少なくとも二つの回転要素を連結することにより動力分割機構6による差動作用を制限するためのものであって、摩擦式のクラッチ機構や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、キャリヤ10とリングギヤ8とを連結するように構成されているが、サンギヤ7とキャリヤ10とを連結するように構成してもよく、または、サンギヤ7とリングギヤ8とを連結するように構成してもよい。
Further, the power split mechanism 6 is provided with a clutch mechanism CL. The clutch mechanism CL is for limiting the differential action by the power split mechanism 6 by connecting at least two rotating elements, and may be configured by a friction type clutch mechanism or a meshing type clutch mechanism. can. In the example shown in FIG. 1, the
上記のリングギヤ8には、動力分割機構6の出力部材として機能する外歯(出力ギヤ11)が形成されている。その出力ギヤ11に、ドリブンギヤ12が噛み合っている。このドリブンギヤ12は、エンジン1の出力軸4と平行に配置されたカウンタシャフト13の一方の端部に一体化されており、そのカウンタシャフト13の他方の端部には、ドライブギヤ14が一体化されている。このドライブギヤ14が、デファレンシャルギヤユニット15を構成するリングギヤ16に噛み合っており、そのデファレンシャルギヤユニット15、およびドライブシャフト17を介して駆動輪5にトルクが伝達されるように構成されている。
The
また、第2モータ3は、その出力軸18が、エンジン1の出力軸4やカウンタシャフト13と平行になるように配置されており、その出力軸18の端部にドリブンギヤ12に噛み合うリダクションギヤ19が連結されている。すなわち、第2モータ3は、駆動輪5にトルク伝達可能に連結されている。
Further, the
上述した第1モータ2と第2モータ3とは、一方のモータ2(3)で発電した電力を他方のモータ3(2)に供給することができるように電気的に接続されるとともに、それぞれのモータ2,3に電力を供給し、またはそれぞれのモータ2,3が発電した電力を充電することができるように、各モータ2,3が蓄電装置20に接続されている。なお、蓄電装置20と第1モータ2との間には、第1モータ2に通電する電流の周波数などを制御する図示しないインバータが設けられ、また蓄電装置20と第2モータ3との間には、第2モータ3に通電する電流の周波数などを制御する図示しない他のインバータが設けられている。
The
上述したエンジン1、各モータ2,3を制御するための電子制御装置(以下、ECUと記す)21が設けられている。このECU21は、従来知られているECUと同様に、マイクロコンピュータを主体としたものであって、入力される信号や、予め記憶されているマップ、演算式、フローチャートなどに基づいてエンジン1、各モータ2,3の出力トルクや回転数を定め、その定められた出力トルクや回転数に応じた信号をエンジン1や各モータ2,3に出力するように構成されている。
An electronic control device (hereinafter referred to as an ECU) 21 for controlling the engine 1 and the
ECU21に入力される信号は、例えば、アクセル開度を検出するセンサの信号、車速を検出するセンサの信号、エンジン回転数を検出するセンサの信号、第1モータ2の回転数を検出するセンサの信号、第2モータ3の回転数を検出するセンサの信号、第1モータ2の温度を検出するセンサの信号、第2モータ3の温度を検出するセンサの信号、蓄電装置20の充電残量(以下、SOCと記す)や出力電圧を検出するセンサの信号、蓄電装置20の温度を検出するセンサの信号などである。
The signals input to the
上述した車両Veは、運転者のアクセル操作に応じた動力の少なくとも一部をエンジン1から出力して走行するHV走行モードと、運転者のアクセル操作に応じた動力を第2モータ3から出力して走行するEV走行モードとを少なくとも設定することができるように構成されている。
The vehicle Ve described above outputs at least a part of the power according to the accelerator operation of the driver from the engine 1 to travel in the HV driving mode, and outputs the power according to the accelerator operation of the driver from the
また、HV走行モードとして、更に、エンジン回転数と駆動輪5の回転数との比を連続的に変更可能な無段変速モードと、エンジン回転数と駆動輪5の回転数との比が一定となる固定段モードとを設定することができる。
Further, as the HV driving mode, the continuously variable transmission mode in which the ratio between the engine speed and the rotation speed of the
無段変速モードは、クラッチ機構CL1を解放することにより動力分割機構6を構成する各回転要素の差動回転を許容するモードである。この無段変速モードは、エンジン1から出力されたトルクを駆動輪5に伝達するために第1モータ2が反力トルクを出力する。また、エンジン1に要求される動力やエンジン1の燃費などを考慮してエンジン1の目標回転数を定め、そのエンジン1の目標回転数と車速とに基づいて第1モータ2の回転数が制御される。その第1モータ2の回転数は連続的に変更できるため、エンジン1の回転数も連続的、つまり無段階に変更できる。
The continuously variable transmission mode is a mode that allows differential rotation of each rotating element constituting the power split mechanism 6 by releasing the clutch mechanism CL1. In this continuously variable transmission mode, the
この無段変速モードでは、エンジントルクは、第1モータ2側と駆動輪5側とに分割される。動力分割機構6の出力側に分割されるトルクは、エンジントルクをTeとすると、(1/(1+ρ))Teとなる。したがって、エンジン1から出力ギヤ11には、エンジントルクが低下されて伝達される。なお、ρは、サンギヤ7の歯数とリングギヤ8の歯数との比であり、1よりも小さな値である。
In this continuously variable transmission mode, the engine torque is divided into the
一方、第1モータ2が反力トルクを出力する場合には、第1モータ2の回転方向に応じて第1モータ2が発電機として機能する場合と、電動機として機能する場合とがあり、第1モータ2が発電機として機能する場合には、その発電された電力を蓄電装置20に充電し、または第2モータ3に通電する。
On the other hand, when the
そして、第1モータ2が発電機として機能する場合には、エンジン1の動力の一部が電力に変換されるため、アクセル開度と車速とに基づく車両Veに要求される動力をエンジン1から出力している場合には、第1モータ2によって発電された電力を、第2モータ3に通電することにより、ドリブンギヤ12の部分で、第2モータ3から出力された動力を加える。それとは反対に、第1モータ2が電動機として機能する場合には、エンジン1の動力に第1モータ2の動力が加算されるため、車両Veに要求される動力をエンジン1から出力している場合には、第2モータ3を発電機として機能させて、第1モータ2によって加えられた余剰の動力を電力に変換する。
Then, when the
固定段モードは、クラッチ機構CL1を係合することにより動力分割機構6を構成する各回転要素の差動回転を禁止するモードである。この固定段モードは、クラッチ機構CL1を係合することにより動力分割機構6を構成する各回転要素が同一の回転数で一体となって回転する。すなわち、動力分割機構6の変速比が「1」となる。また、第1モータ2は、エンジントルクを駆動輪5側に伝達するための反力トルクを出力する必要がない。言い換えると、第1モータ2による発電が行われない。そのため、第1モータ2による発電時のエネルギー損失が生じないため、エンジン1から駆動輪5に伝達するエネルギーの効率が良好になる。
The fixed stage mode is a mode in which differential rotation of each rotating element constituting the power dividing mechanism 6 is prohibited by engaging the clutch mechanism CL1. In this fixed stage mode, by engaging the clutch mechanism CL1, each rotating element constituting the power split mechanism 6 rotates integrally at the same rotation speed. That is, the gear ratio of the power split mechanism 6 is "1". Further, the
上述したように構成された車両Veは、第2モータ3と駆動輪5とが常時連結されているため、第2モータ3から駆動輪5に伝達される動力の伝達効率は、第2モータ3と駆動輪5との間のトルク伝達経路に変速機構を設けた場合と比較して良好になる。一方、第2モータ3の回転数は、図2に実線で示すように車速に応じて増加する。第2モータ3の回転数と出力可能なトルクとの関係は、図3に示すようになっている。具体的には、所定の回転数(基底速度)N1以下の回転数では、最大トルクが一定となり、所定の回転数N1以上では、回転数の増加に伴って最大トルクが低下し、最大回転数N_max以上では、トルクを出力できなくなる。これは、磁石を設けたロータが回転することにより生じる誘起電圧が印加電圧よりも大きくなるためや、第2モータ3に接続されたインバータのスイッチング素子に対する信号の要求スピードが、ECU20から出力する信号のスピード限界よりも早くなるためなどである。なお、図3では、縦軸にモータ回転数を採り、横軸にモータの出力トルクを採ってある。
In the vehicle Ve configured as described above, since the
したがって、第2モータ3の回転数が最大回転数N_maxとなる車速(以下、モータ上限車速と記す)V_max以上になると、第2モータ3からトルクを出力することができなくなる。それに対して、モータ上限車速V_max以上の場合に第2モータ3の回転数が上記最大回転数N_max未満となるように第2モータ3と駆動輪5との間のギヤ比を設定すると、低車速時におけるトルクの増幅率が小さくなるため、低車速時の最大駆動力が低下してしまう。そのため、図1に示す車両Veは、要求される第2モータ3から駆動輪5に伝達するトルクの設計上の要求を充足できるように、第2モータ3と駆動輪5との間のギヤ比を設定している。
Therefore, when the rotation speed of the
また、モータ上限車速V_max以上の車速で走行している時に、第2モータ3が連れ回されて逆起電力が発生すると、蓄電装置20やインバータの温度が増加する可能性があり、また蓄電装置20が過充電となる可能性がある。
Further, if the
さらに、モータ上限車速V_max以上の車速では、エンジン1および第1モータ2の回転数が高回転数となり、第1モータ2による発電電力が過剰となる可能性があり、また、第1モータ2を制御するインバータや蓄電装置20の温度が過剰に増加する可能性がある。
Further, at a vehicle speed equal to or higher than the upper limit vehicle speed of the motor V_max, the rotation speeds of the engine 1 and the
そのため、この発明の実施形態における制御装置は、高車速領域では、第1モータ2および第2モータ3をシャットダウンするとともに、固定段モードを設定するように構成されている。その制御の一例を説明するためのフローチャートを図4に示してある。図4に示す例では、まず、車速が第1車速V1以上であるか否かを判断する(ステップS1)。この第1車速V1は、固定段モードを設定したとした場合におけるエンジン回転数が、車両Veの走行中に設定される可能性のあるアイドル回転数Ne_idleの最低値に相当する車速である。なお、車速は、車速センサの検出値に基づいて求めることができる。
Therefore, the control device according to the embodiment of the present invention is configured to shut down the
車速が第1車速V1未満であることによりステップS1で否定的に判断された場合は、固定段モードを設定すると、エンジン回転数がアイドル回転数Ne_idle以下になる可能性があるため、固定段モードの選択を禁止して(ステップS2)、このルーチンを一旦終了する。 If the vehicle speed is less than the first vehicle speed V1 and is negatively determined in step S1, if the fixed stage mode is set, the engine speed may be less than or equal to the idle speed Ne_idle. Therefore, the fixed stage mode (Step S2) is prohibited, and this routine is temporarily terminated.
それとは反対に車速が第1車速V1以上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、車速が第2車速V2以上またはアクセル開度が所定開度θ1以上であるか否かを判断する(ステップS3)。このステップS3における第2車速V2は、例えば、加速走行時に、無段変速モードから固定段モードに切り替えるために要する期間にモータ上限車速まで到達することがないように定められた車速であって、上述したモータ上限車速よりも低車速であり、かつ上記第1車速V1よりも高車速である。また、ステップS3における所定開度θ1は、無段変速モードを設定して第1車速V1以上の車速で走行した場合に、要求駆動力を充足するようにエンジン1を運転すると、そのエンジントルクに対応した反力トルクを第1モータ2から出力することによる第1モータ2の発熱量が所定温度よりも高くなり、また、第1モータ2により電力に変換される分の動力を第2モータ3から出力した場合の第2モータ3の発熱量が所定温度よりも高くなる可能性がある要求駆動力に相当するアクセル開度である。
On the contrary, if the vehicle speed is positively determined in step S1 because the vehicle speed is the first vehicle speed V1 or more, it is determined whether the vehicle speed is the second vehicle speed V2 or more or the accelerator opening is the predetermined opening θ1 or more. Determine (step S3). The second vehicle speed V2 in step S3 is, for example, a vehicle speed defined so as not to reach the upper limit vehicle speed of the motor during the period required for switching from the continuously variable transmission mode to the fixed speed mode during acceleration traveling. The vehicle speed is lower than the upper limit vehicle speed of the motor described above, and is higher than the first vehicle speed V1 described above. Further, the predetermined opening degree θ1 in step S3 becomes the engine torque when the engine 1 is operated so as to satisfy the required driving force when the vehicle travels at a vehicle speed equal to or higher than the first vehicle speed V1 by setting the stepless speed change mode. The calorific value of the
したがって、アクセル開度が所定開度θ1未満である場合には、要求駆動力に応じてエンジン1、第1モータ2、および第2モータ3を制御した場合であっても、第1モータ2や第2モータ3の温度が過剰に高温になることがない。言い換えると、無段変速モードを選択することで、エンジン1の燃費が良好な運転点でエンジン1を駆動するなどのエンジン1、第1モータ2の動作点を選択する自由度を高くすることができる。そのため、ここに示す例では、車速が第2車速V2未満であり、かつアクセル開度が所定開度θ1未満であることによりステップS3で否定的に判断された場合は、固定段モードを選択することを禁止して(ステップS2)、このルーチンを一旦終了する。それとは反対に、車速が第2車速V2以上であり、またはアクセル開度が所定開度θ1以上であることによりステップS3で肯定的に判断された場合は、固定段モードを選択することを許可する(ステップS4)。すなわち、無段変速モードを設定している場合には、固定段モードに切り替える。
Therefore, when the accelerator opening is less than the predetermined opening θ1, even if the engine 1, the
そのため、固定段モードへの切り替えを行うために、まず、クラッチ機構CLの回転数同期制御を実行する(ステップS5)。このステップS5における回転数同期制御は、クラッチ機構CLにより係合される二つの回転部材の回転数差を、クラッチ機構CLが係合可能な回転数差とするための制御であって、第1モータ2の回転数を制御することにより実行される。具体的には、キャリヤ10とリングギヤ8との回転数差が所定差以下となる第1モータ2の目標回転数を求め、その目標回転数に応じて第1モータ2の回転数を制御する。
Therefore, in order to switch to the fixed stage mode, first, the rotation speed synchronization control of the clutch mechanism CL is executed (step S5). The rotation speed synchronization control in step S5 is a control for making the rotation speed difference between the two rotation members engaged by the clutch mechanism CL into the rotation speed difference that the clutch mechanism CL can engage with, and is the first control. It is executed by controlling the rotation speed of the
ついで、クラッチ機構CLの係合制御を実行する(ステップS6)。このステップS6における係合制御は、クラッチ機構CLが噛み合い式のクラッチ機構である場合には、可動側の部材のストローク量をアクチュエータによって制御することにより、クラッチ機構CLを係合させ、またクラッチ機構CLが摩擦式のクラッチ機構である場合には、二つの回転部材の係合圧をアクチュエータによって制御することにより、クラッチ機構CLを係合させる制御であり、従来知られているクラッチ機構の係合時におけるアクチュエータの制御と同様に行うことができる。 Then, the engagement control of the clutch mechanism CL is executed (step S6). In the engagement control in step S6, when the clutch mechanism CL is a meshing type clutch mechanism, the clutch mechanism CL is engaged by controlling the stroke amount of the movable member by the actuator, and the clutch mechanism is also engaged. When the CL is a friction type clutch mechanism, the engagement pressure of the two rotating members is controlled by an actuator to engage the clutch mechanism CL, which is a conventionally known engagement of the clutch mechanism. It can be performed in the same manner as the control of the actuator at the time.
ステップS6に続いて、第1モータ2と第2モータ3とをシャットダウンして(ステップS7)、このルーチンを一旦終了する。このステップS7は、第1モータ2や第2モータ3が連れ回されることにより生じる逆起電力によって蓄電装置20が強制的に充電され、または各モータ2,3を制御するためのインバータなどに過剰な電流が流れることを抑制するためである。
Following step S6, the
図5には、上述した制御例を実行することにより車両Veで発生できる最大駆動力の大きさを示している。図5における実線は、車両Veの最大駆動力の大きさを示し、破線は、最大駆動力のうち第2モータ3の出力トルクに応じた駆動力の大きさを示している。なお、図5における横軸に車速を採り、縦軸に駆動力を採っている。
FIG. 5 shows the magnitude of the maximum driving force that can be generated in the vehicle Ve by executing the above-mentioned control example. The solid line in FIG. 5 indicates the magnitude of the maximum driving force of the vehicle Ve, and the broken line indicates the magnitude of the driving force of the maximum driving force according to the output torque of the
図5に示すように第1車速V1未満の車速では、第2モータ3の回転数が基底速度以下となり第2モータ3の最大トルクが一定に保たれることにより、最大駆動力も一定に保たれている。第1車速V1以上の領域では、最大駆動力を発生させるために固定段モードが設定され、かつ第2モータ3から駆動トルクを出力している。したがって、第2モータ3の最大トルクが車速の増加に伴って低下することにより、最大駆動力も同様に車速の増加に伴って低下している。そして、第2車速V2以上では、第2モータ3がシャットダウンされることにより、エンジン1の動力のみによって走行する。そのため、第2車速V2未満の領域では、第2モータ3とエンジン1との動力を合成して駆動力を発生させていたのに対して、第2車速V2以上の領域では、エンジン1の動力のみで駆動力を発生させることになるため、最大駆動力が第2車速V2を超えた時点でステップ的に低下している。しかしながら、第2モータ3から駆動トルクを出力することができないモータ上限車速を超えた車速であっても、固定段モードを設定することによりエンジン1の動力を駆動輪5に伝達することができ、したがって、モータ上限車速V_max以上の車速であっても駆動力を発生している。
As shown in FIG. 5, at a vehicle speed lower than the first vehicle speed V1, the rotation speed of the
なお、図5には、上述した制御例を実行したことにより出力可能となった駆動領域にハッチングを付してあり、また、第2モータ3と駆動輪5との間のギヤ比を、低車速側の駆動力を増加させるようにいわゆるロー側に設定したことによる駆動力の増加量を矢印で示してある。
In FIG. 5, the drive region that can be output by executing the above-mentioned control example is hatched, and the gear ratio between the
上述したように第2車速V2よりも高車速の領域で、固定段モードを設定するとともに、第1モータ2および第2モータ3をシャットダウンすることにより、車両Veが駆動力を発生できる車速領域を拡張することができる。言い換えると、第2モータと駆動輪5との間のギヤ比をロー側に設定することができるため、低車速領域の駆動力を増加させることができる。また、第1モータ2や第2モータ3をシャットダウンすることにより、第1モータ2や第2モータ3が連れ回されることによってインバータや蓄電装置20の温度が上昇するなどの事態が発生することを抑制できる。
As described above, by setting the fixed stage mode and shutting down the
なお、この発明の実施形態における差動機構は、上述したようにシングルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されたものに限らず、ダブルピニオン型の遊星歯車機構や、複数の遊星歯車機構を組み合わせて構成された複合遊星歯車機構によって構成してもよい。 The differential mechanism in the embodiment of the present invention is not limited to the one configured by the single pinion type planetary gear mechanism as described above, but the double pinion type planetary gear mechanism or a plurality of planetary gear mechanisms can be combined. It may be configured by the configured compound planetary gear mechanism.
図6には、二つの遊星歯車機構を組み合わせた複合遊星歯車機構を、この発明の実施形態における差動機構として備えた車両Veの一例を示してある。なお、以下の説明では、図1と同様の構成の部材(または装置)には、同一の参照符号を付してその説明を省略する。図6に示す複合遊星歯車機構(以下、動力分割機構と記す)22は、エンジン1が出力したトルクを第1モータ2側と出力側とに分割する機能を主とする分割部23と、そのトルクの分割率を変更する機能を主とする変速部24とにより構成されている。
FIG. 6 shows an example of a vehicle Ve provided with a compound planetary gear mechanism combining two planetary gear mechanisms as a differential mechanism according to the embodiment of the present invention. In the following description, members (or devices) having the same configuration as that of FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. The compound planetary gear mechanism (hereinafter referred to as a power split mechanism) 22 shown in FIG. 6 has a split
分割部23は、サンギヤ25と、サンギヤ25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26と、これらサンギヤ25とリングギヤ26との間に配置されてサンギヤ25とリングギヤ26とに噛み合っているピニオンギヤ27と、ピニオンギヤ27を自転および公転可能に保持するキャリヤ28とを有している。
The dividing
エンジン1が出力したトルクが前記キャリヤ28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1の出力軸4に、動力分割機構22の入力軸29が連結され、その入力軸29がキャリヤ28に連結されている。また、サンギヤ25に第1モータ2が連結されている。なお、キャリヤ28と入力軸29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(図示せず)を介してキャリヤ28と入力軸29とを連結してもよい。また、その出力軸4と入力軸29との間にダンパ機構やトルクコンバータなどの機構(図示せず)を配置してもよい。さらに、第1モータ2とサンギヤ25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(図示せず)を介して第1モータ2とサンギヤ25とを連結してもよい。
The torque output by the engine 1 is configured to be input to the
変速部24は、サンギヤ30と、サンギヤ30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31と、これらサンギヤ30とリングギヤ31との間に配置されてこれらサンギヤ30およびリングギヤ31に噛み合っているピニオンギヤ32と、ピニオンギヤ32を自転および公転可能に保持しているキャリヤ33とを有している。この変速部24におけるサンギヤ30に分割部23におけるリングギヤ26が連結されている。また、変速部24におけるリングギヤ31に、出力ギヤ11が連結されている。
The
上記の分割部23と変速部24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(第1係合機構)CL1が設けられている。第1クラッチ機構CL1は、変速部24におけるキャリヤ33を、分割部23におけるキャリヤ28および入力軸29に選択的に連結するためのものであって、摩擦式のクラッチ機構や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。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23におけるキャリヤ28と変速部24におけるキャリヤ33とが連結されてこれらが入力要素となり、また分割部23におけるサンギヤ25が反力要素となり、さらに変速部24におけるリングギヤ31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 (first engaging mechanism) CL1 is provided so that the divided
さらに、変速部24の全体を一体化させるための第2クラッチ機構(第2係合機構)CL2が設けられている。この第2クラッチ機構CL2は、変速部24におけるキャリヤ33とリングギヤ31もしくはサンギヤ30、あるいはサンギヤ30とリングギヤ31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、第1クラッチ機構CL1と同様に、摩擦式のクラッチ機構や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24におけるキャリヤ33とリングギヤ31とを連結するように構成されている。この第2クラッチ機構CL2を係合させることにより変速部24を構成する各回転要素が一体となって回転する。したがって、分割部23におけるキャリヤ28が入力要素となり、また分割部23におけるサンギヤ25が反力要素となり、さらに変速部24におけるリングギヤ31が出力要素となる。
Further, a second clutch mechanism (second engaging mechanism) CL2 for integrating the
上述した第1クラッチ機構CL1と第2クラッチ機構CL2との少なくともいずれか一方を係合することにより、動力分割機構22を介してエンジン1と出力ギヤ11とがトルク伝達可能に連結される。その出力ギヤ11から前輪5に、図1に示す例と同様に構成されたギヤトレーン部を介してトルクが伝達され、また、そのギヤトレーン部に第2モータ3が連結されている。
By engaging at least one of the first clutch mechanism CL1 and the second clutch mechanism CL2 described above, the engine 1 and the
図6に示すように構成された車両Veも、図1に示す車両Veと同様に、エンジン1から駆動トルクを出力して走行するHV走行モードと、エンジン1から駆動トルクを出力することなく、第2モータ3から駆動トルクを出力して走行するEV走行モードとを設定することが可能である。さらに、図6に示す車両Veは、HV走行モードとして、動力分割機構22によるトルクの分割率が相対的に大きい無段変速モード(HV-Loモード)と、そのトルクの分割率が相対的に小さい無段変速モード(HV-Hiモード)と、エンジン1のトルクを変化させずにそのまま変速部24のリングギヤ31に伝達する固定段モード(直結モード)とを選択して設定することができる。
Similar to the vehicle Ve shown in FIG. 1, the vehicle Ve configured as shown in FIG. 6 also has an HV driving mode in which the driving torque is output from the engine 1 to travel, and the vehicle Ve does not output the driving torque from the engine 1. It is possible to set an EV traveling mode in which the driving torque is output from the
具体的には、第1クラッチ機構CL1を係合しかつ第2クラッチ機構CL2を解放することによりHV-Loモードを設定することができ、第1クラッチ機構CL1を解放しかつ第2クラッチ機構CL2を係合することによりHV-Hiモードを設定することができ、第1クラッチ機構CL1および第2クラッチ機構CL2を係合することにより直結モードを設定することができる。 Specifically, the HV-Lo mode can be set by engaging the first clutch mechanism CL1 and releasing the second clutch mechanism CL2, releasing the first clutch mechanism CL1 and releasing the second clutch mechanism CL2. The HV-Hi mode can be set by engaging the above, and the direct connection mode can be set by engaging the first clutch mechanism CL1 and the second clutch mechanism CL2.
図6に示すように構成された車両Veであっても、図4に示す制御例と同様に制御することにより、車両Veが駆動力を発生できる車速領域を拡張することができ、また、第2モータ3と駆動輪5との間のギヤ比をロー側に設定することができるため、低車速領域の駆動力を増加させることができる。さらに、第1モータ2や第2モータ3をシャットダウンすることにより、第1モータ2や第2モータ3が連れ回されることによってインバータや蓄電装置20の温度が上昇するなどの事態が発生することを抑制できる。
Even if the vehicle Ve is configured as shown in FIG. 6, the vehicle speed range in which the vehicle Ve can generate a driving force can be expanded by controlling the vehicle Ve in the same manner as in the control example shown in FIG. Since the gear ratio between the two
また、この発明の実施形態における固定段モードは、図1や図6に示す固定段モードのように変速比が「1」となるモードに限らず、例えば、ブレーキ機構によって第1モータ2が連結された回転要素を固定することにより変速比が「1」よりも大きい減速段を設定するモードであってもよい。また、第2モータ3は、エンジン1からトルクが伝達される駆動輪5に限らず、例えば、エンジン1から前輪にトルクを伝達し、第2モータ3から後輪にトルクを伝達するように構成されていてもよい。
Further, the fixed stage mode in the embodiment of the present invention is not limited to the mode in which the gear ratio is "1" as in the fixed stage mode shown in FIGS. 1 and 6, for example, the
1 エンジン
2,3 モータ
5 前輪(駆動輪)
6,22 動力分割機構
11 出力ギヤ
20 蓄電装置
21 電子制御装置(ECU)
CL,CL1,CL2 クラッチ機構
Ve ハイブリッド車両
1
6,22
CL, CL1, CL2 Clutch mechanism Ve hybrid vehicle
Claims (1)
前記係合機構を解放状態とすることにより前記差動機構による差動作用を許容し、前記第1モータから反力トルクを出力することにより前記エンジンの出力トルクを前記出力部材に伝達する無段変速モードと、前記係合機構を係合状態とすることにより前記差動機構による差動作用を制限し、前記第1モータから反力トルクを出力することなく前記エンジンの出力トルクを前記出力部材に伝達できる固定段モードとの少なくとも二つの走行モードを選択的に設定できるように構成されたハイブリッド車両の制御装置において、
前記走行モードを設定するコントローラを備え、
前記コントローラは、
前記第2モータの出力トルクを制御できる最大回転数に相当する車速よりも低車速の予め定められた所定車速以上の車速で走行する場合に、前記固定段モードを設定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。 An engine, a first motor, an output member connected to a drive wheel, a differential mechanism in which the engine, the first motor, and the output member are differentially rotatably connected, and at least two predetermined rotations. An engaging mechanism that limits the differential action of the differential mechanism by engaging members, and a second motor that is connected to the drive wheels or other drive wheels that are different from the drive wheels so that torque can be transmitted. With
By releasing the engaging mechanism, the differential action by the differential mechanism is allowed, and by outputting the reaction force torque from the first motor, the output torque of the engine is transmitted to the output member. By setting the shifting mode and the engaging mechanism in the engaged state, the differential action by the differential mechanism is limited, and the output torque of the engine is output to the output member without outputting the reaction torque from the first motor. In a hybrid vehicle control device configured to selectively set at least two driving modes, a fixed-stage mode that can be transmitted to the engine.
A controller for setting the driving mode is provided.
The controller
The fixed stage mode is set when the vehicle travels at a vehicle speed equal to or higher than a predetermined vehicle speed, which is lower than the vehicle speed corresponding to the maximum rotation speed at which the output torque of the second motor can be controlled. A hybrid vehicle control device characterized by the fact that.
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2020
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