JP3988277B2

JP3988277B2 - POWER OUTPUT DEVICE, HYBRID VEHICLE HAVING SAME, AND METHOD FOR CONTROLLING POWER OUTPUT DEVICE

Info

Publication number: JP3988277B2
Application number: JP28874798A
Authority: JP
Inventors: 秋広木村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-09-25
Filing date: 1998-09-25
Publication date: 2007-10-10
Anticipated expiration: 2018-09-25
Also published as: JP2000102109A

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent generation of lack of driving torque without decreasing driving torque outputted from a driving shaft, while the number of revolution of a prime mover increases, when demand power to the prime mover rapidly increases. SOLUTION: When demand power to an engine as a prime mover increases rapidly, a target number of revolution ngtag to a motor MG1 is larger than the actual number of revolution ng of the motor MG1 (S108), and the number of revolution (ng) or the motor MG1 is increasing (S114), a control unit clears torque-up demand of the engine to an EFIECU 170 (S118). The control unit so controls the motor MG1 that torque tg of the motor MG1 becomes equal to the torque of precedent revolution (S120). As a result, the torque tg of the motor MG1 is kept almost constant while the number of revolution (ne) of the engine increases.

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド車両などに用いられる動力出力装置に関し、詳しくは、プラネタリギヤなどの３軸式動力入出力手段を備えた動力出力装置、およびそれを搭載したハイブリッド車両並びに動力出力装置の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、エンジンと電動機とを動力源とするハイブリッド車両が提案されており、そのハイブリッド車両の一種としていわゆるパラレルハイブリッド車両がある。パラレルハイブリッド車両では、原動機であるエンジンから出力された動力の一部は動力調整装置により駆動軸に伝達される。残余の動力は動力調整装置によって電力に変換される。この電力はバッテリに蓄電されたり、エンジン以外の動力源としての電動機を駆動するのに用いられる。かかる構成により、パラレルハイブリッド車両はエンジンから出力された動力を任意の回転数およびトルクで駆動軸に出力することができる。エンジンは運転効率の高い運転ポイントを選択して運転することができるため、ハイブリッド車両はエンジンのみを駆動源とする従来の車両に比べて省資源性および排気浄化性に優れている。
【０００３】
なお、動力調整装置としては、例えば、回転軸を有する電動発電機と、駆動軸とエンジンの出力軸と電動発電機の回転軸とにそれぞれ結合された３軸を有する３軸式動力入出力手段であるプラネタリギヤと、を用いた機械分配型動力調整装置や、エンジンの出力軸に結合されたロータと駆動軸に結合されたロータとを備える対ロータ電動機を用いた電気分配型動力調整装置などを適用することができる。
【０００４】
このうち、機械分配型動力調整装置の場合、プラネタリギヤは、周知の通り、３軸のうち２軸の回転数およびトルクが決まると残余の回転軸の回転数およびトルクが決まる性質を有している。かかる性質に基づき、例えば、エンジンの出力軸に結合された第１の軸から入力された機械的な動力の一部を駆動軸に結合された第３の軸に出力しつつ、残る第２の軸に結合された電動発電機によって残余の動力を電力として取り出すことができる。また、第３の軸または第１の軸に別の電動発電機を設けて、この電動発電機に電力を供給することにより、エンジンから出力された動力を増大して駆動軸に伝達することも可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
さて、このような機械分配型動力調整装置を用いたパラレルハイブリッド車両においては、例えば、車両走行中に運転者がアクセルペダルを踏み込んで急加速を要求した場合、車両の駆動軸に出力すべき要求動力が増大するため、エンジンに対する要求動力も急増する。このとき、従来においては、第２の軸に結合された電動発電機のトルクを増加させることにより、エンジンの回転数を上昇させて、エンジンから出力される動力を増加させ、その動力が上記した要求動力と等しくなるように、制御していた。
【０００６】
しかしながら、このように、従来においては、急加速が要求されたときに、エンジンの回転数を上昇させるために、第２の軸に結合された電動発電機のトルクを増加させていたため、そのトルクの増加分だけ、駆動軸から出力されるトルク（即ち、駆動トルク）が減少し、駆動トルクが不足してしまうという問題があった。
【０００７】
従って、本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解決し、原動機に対する要求動力が急増した場合に、原動機の回転数が上昇している間、駆動軸から出力される駆動トルクを減少させることなく、駆動トルクの不足を生じさせない動力出力装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記した目的の少なくとも一部を達成するために、本発明の動力出力装置は、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
第１ないし第３の軸を有し、前記第３の軸に前記駆動軸が結合されると共に、前記第１ないし第３の軸のうちいずれか２軸に対し動力が入出力されたときに、その入出力された動力に基づいて定まる動力を残余の１軸に対し入出力する３軸式動力入出力手段と、
前記第１の軸にその回転軸が結合し、前記第１の軸に動力を出力することが可能な原動機と、
前記第２の軸にその回転軸が結合し、前記第２の軸に対し動力を入出力することが可能な第１の電動発電機と、
前記第３の軸または第１の軸にその回転軸が結合し、前記第３の軸または第１の軸に対し動力を入出力することが可能な第２の電動発電機と、
前記原動機に対する要求動力を、所定のパラメータに基づいて求める要求動力導出手段と、
求められた前記要求動力に基づいて、前記原動機から出力される動力が前記要求動力とほぼ等しくなるよう、少なくとも前記第１の電動発電機を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、求められた前記要求動力の増加時において、前記第１の電動発電機の回転数または前記原動機の回転数が上昇中である場合に、前記第１の電動発電機のトルクをほぽ維持するよう、前記第１の電動発電機を制御することを要旨とする。
【０００９】
また、本発明の動力出力装置の制御方法は、第１ないし第３の軸を有し、前記第３の軸に前記駆動軸が結合されると共に、前記第１ないし第３の軸のうちいずれか２軸に対し動力が入出力されたときに、その入出力された動力に基づいて定まる動力を残余の１軸に対し入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第１の軸にその回転軸が結合し、前記第１の軸に動力を出力することが可能な原動機と、前記第２の軸にその回転軸が結合し、前記第２の軸に対し動力を入出力することが可能な第１の電動発電機と、前記第３の軸または第１の軸にその回転軸が結合し、前記第３の軸または第１の軸に対し動力を入出力することが可能な第２の電動発電機と、を備えた動力出力装置を制御する方法であって、
（ａ）前記原動機に対する要求動力を、所定のパラメータに基づいて求める工程と、
（ｂ）求められた前記要求動力に基づいて、前記原動機から出力される動力が前記要求動力とほぼ等しくなるよう、少なくとも前記第１の電動発電機を制御する工程と、
を備え、
前記工程（ｂ）は、
求められた前記要求動力が増加した時に、前記第１の電動発電機の回転数または前記原動機の回転数が上昇中である場合に、前記第１の電動発電機のトルクをほぽ維持するよう、前記第１の電動発電機を制御する工程を含むことを要旨とする。
【００１０】
このように、本発明の動力出力装置またはその制御方法では、原動機に対する要求動力が増加した時に、前記第１の電動発電機の回転数または前記原動機の回転数が上昇中である場合に、前記第１の電動発電機のトルクをほぽ維持するよう、前記第１の電動発電機を制御する。なお、前記第１の電動発電機の回転数と前記原動機の回転数との間には３軸式動力入出力手段によって所定の相関関係があり、駆動軸の回転数がほぼ一定の場合、一方が上昇すれば他方も上昇するという関係にある。
【００１１】
従って、本発明の動力出力装置またはその制御方法によれば、原動機に対する要求動力が増加した時に、原動機の回転数が上昇している間、第１の電動発電機のトルクをほぼ維持するよう制御しているため、駆動軸から出力される駆動トルクが減少することがなく、駆動トルクの不足を生じることがない。
【００１２】
また、本発明の動力出力装置において、
前記制御手段は、求められた前記要求動力の増加時において、前記第１の電動発電機の回転数または前記原動機の回転数が上昇中でない場合には、前記原動機のトルクを増やすよう、前記原動機を制御することが望ましい。
【００１３】
このような制御を行なうことによって、原動機の回転数が上昇中でない場合でも、原動機の回転数を確実に上昇させることができる。
【００１４】
また、本発明の動力出力装置において、
前記制御手段は、前記原動機のトルクを増やすよう、前記原動機を制御する場合に、前記第１の電動発電機の回転数を上昇させるように、前記第１の電動発電機のトルクを制御することが望ましい。
【００１５】
このような制御を行なうことによって、さらに確実に、原動機の回転数を上昇させることができる。
【００１６】
また、本発明の動力出力装置において、
前記原動機がエンジンからなる場合に、前記動作点制御手段は、前記エンジンのスロットルバルブの開度または吸気弁の開閉タイミングを調整することにより、前記原動機のトルクを増やすことが好ましい。
【００１７】
このように、スロットルバルブの開度または吸気弁の開閉タイミングを調整することによって、原動機（エンジン）のトルクを所望のトルクまで素早く増やすことができる。
【００１８】
本発明のハイブリッド車両は、上記した動力出力装置を搭載したハイブリッド車両であって、
前記駆動軸に出力される動力によって車輪を駆動することを要旨とする。
【００１９】
本発明のハイブリッド車両によれば、例えば、車両走行中に運転者がアクセルペダルを踏み込んで急加速を要求した場合でも、駆動トルクを減少させることなく、原動機の回転数を増加させて、原動機から要求動力とほぼ等しい動力を引き出せるので、駆動トルクの不足を生じることなく、運転者の要求通りに車両を急加速させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（Ａ）実施例の構成
はじめに、本発明の一実施例の構成について図１を用いて説明する。図１は本発明の一実施例としての動力出力装置を搭載したハイブリッド車両の概略構成を示す構成図である。このハイブリッド車両は、いわゆる機械分配型動力調整装置を用いたパラレルハイブリッド車両である。
【００２１】
このハイブリッド車両の構成は大きくは、駆動力を発生する動力系統と、その制御系統と、駆動源からの駆動力を駆動輪１１６、１１８に伝達する動力伝達系統と、運転操作部等とからなっている。
【００２２】
また、上記動力系統は原動機であるエンジン１５０を含む系統と電動発電機であるモータＭＧ１，ＭＧ２を含む系統とからなっており、制御系統は、エンジン１５０の運転を主に制御するための電子制御ユニット（以下、ＥＦＩＥＣＵと呼ぶ）１７０と、モータＭＧ１，ＭＧ２の運転を主に制御する制御ユニット１９０と、ＥＦＩＥＣＵ１７０および制御ユニット１９０に必要な信号を検出し入出力する種々のセンサ部とからなっている。
【００２３】
なお、ＥＦＩＥＣＵ１７０および制御ユニット１９０の内部構成は具体的には図示していないが、これらはそれぞれ内部にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するワンチップ・マイクロコンピュータであり、ＣＰＵがＲＯＭに記録されたプログラムに従い、以下に示す種々の制御処理を行なうよう構成されている。
【００２４】
ＥＦＩＥＣＵ１７０および制御ユニット１９０による制御によって、エンジン１５０からの動力を受け、更に、３軸式動力入出力手段であるプラネタリギヤ１２０により、このエンジン１５０の動力に対して、モータＭＧ１，ＭＧ２の動力あるいは発電により調整された動力を駆動軸１１２に出力する構成を、以下では、動力出力装置１１０と呼ぶ。
【００２５】
動力出力装置１１０におけるエンジン１５０は、スロットルバルブ２６１を介して吸入口２００から空気を吸入すると共に、燃料噴射弁１５１からガソリンを噴射し、吸入した空気と噴射したガソリンとで混合気を生成する。このとき、スロットルバルブ２６１は、スロットルアクチュエータ２６２によって開閉駆動される。エンジン１５０は、生成した混合気を吸気弁１５３を介して燃焼室１５２に吸入し、この混合気の爆発により押し下げられるピストン１５４の運動をクランクシャフト１５６の回転運動に変換する。この爆発は、イグナイタ１５８からディストリビュータ１６０を介して導かれた高電圧によって点火プラグ１６２が形成した電気火花によって混合気が点火され燃焼することで生じる。燃焼により生じた排気は、排気口２０２を通って大気中に排出される。
【００２６】
また、エンジン１５０は、吸気弁１５３の開閉タイミングを変更する機構、いわゆる連続可変バルブタイミング機構（以下、ＶＶＴという）１５７を備える。このＶＶＴ１５７は、吸気弁１５３を開閉駆動する吸気カムシャフト（図示せず）のクランク角に対する位相を進角または遅角することにより、吸気弁１５３の開閉タイミングを調整する。
【００２７】
一方、エンジン１５０の運転は、ＥＦＩＥＣＵ１７０により制御されている。例えば、スロットルバルブ２６１は、その開度（ポジション）を検出するスロットルバルブポジションセンサ２６３によって得られる検出信号に基づき、ＥＦＩＥＣＵ１７０によりスロットルアクチュエータ２６２を用いて、所望の開度となるようにフィードバック制御されている。また、上記したＶＶＴ１５７における吸気カムシャフトの位相の進角および遅角も、吸気カムシャフトのポジションを検出するカムシャフトポジションセンサ２６４により得られる検出信号に基づいて、ＥＦＩＥＣＵ１７０により目標の位相となるようフィードバック制御がなされる。その他には、エンジン１５０の回転数に応じた点火プラグ１６２の点火時期制御や、吸入空気量に応じた燃料噴射量制御などがある。
【００２８】
また、エンジン１５０のこのような制御を可能とするために、ＥＦＩＥＣＵ１７０には、上記したスロットルバルブポジションセンサ２６３やカムシャフトポジションセンサ２６４の他にも、エンジン１５０の運転状態を示す種々のセンサが接続されている。例えば、クランクシャフト１５６の回転数と回転角度を検出するためにディストリビュータ１６０に設けられた回転数センサ１７６及び回転角度センサ１７８や、イグニッションキーの状態を検出するスタータスイッチ１７９などが、接続されている。なお、その他のセンサ，スイッチなどの図示は省略した。
【００２９】
次に、図１に示すモータＭＧ１，ＭＧ２の概略構成について説明する。モータＭＧ１は、同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータ１３２と、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータ１３３とを備える。ステータ１３３は、無方向性電磁鋼板の薄板を積層して形成されており、ケース１１９に固定されている。このモータＭＧ１は、ロータ１３２に備えられた永久磁石による磁界とステータ１３３に備えられた三相コイルによって形成される磁界との相互作用によりロータ１３２を回転駆動する電動機として動作し、場合によってはこれらの相互作用によりステータ１３３に備えられた三相コイルの両端に起電力を生じさせる発電機としても動作する。
【００３０】
モータＭＧ２も、モータＭＧ１と同様に同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータ１４２と、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータ１４３とを備える。モータＭＧ２のステータ１４３も無方向性電磁鋼板の薄板を積層して形成されており、ケース１１９に固定されている。このモータＭＧ２もモータＭＧ１と同様に、電動機あるいは発電機として動作する。
【００３１】
これらのモータＭＧ１，ＭＧ２は、スイッチングを行なうトランジスタ（図示せず）を各々６個ずつ内蔵した第１および第２の駆動回路１９１，１９２を介して、バッテリ１９４および制御ユニット１９０に電気的に接続されている。制御ユニット１９０からは、第１および第２の駆動回路１９１，１９２内のトランジスタを駆動する制御信号が出力されている。各駆動回路１９１，１９２内の６個のトランジスタは、ソース側とシンク側となるよう２個ずつペアで配置されることによりトランジスタインバータを構成している。制御ユニット１９０によりソース側とシンク側のトランジスタのオン時間の割合を制御信号により順次制御し、三相コイルの各相に流れる電流を、ＰＷＭ制御によって擬似的な正弦波にすると、三相コイルにより、回転磁界が形成され、これらのモータＭＧ１，ＭＧ２が駆動される。
【００３２】
モータＭＧ１，ＭＧ２の制御を含むハイブリッド車両の運転状態の制御を可能とするために、制御ユニット１９０には、この他各種のセンサおよびスイッチが電気的に接続されている。制御ユニット１９０に接続されているセンサおよびスイッチとしては、アクセルペダルポジションセンサ１６４ａ、ブレーキペダルポジションセンサ１６５ａ、シフトポジションセンサ１８４、水温センサ１７４、バッテリ１９４の残容量検出器１９９などがある。
【００３３】
制御ユニット１９０は、これらのセンサを通じて運転操作部からの種々の信号やバッテリ１９４の残容量等を入力し、また、エンジン１５０を制御するＥＦＩＥＣＵ１７０との間で種々の情報を、通信によってやりとりしている。
【００３４】
運転操作部からの種々の信号として、具体的には、アクセルペダルポジションセンサ１６４ａからのアクセルペダルポジション（アクセルペダル１６４の踏込量）、ブレーキペダルポジションセンサ１６５ａからのブレーキペダルポジション（ブレーキペダル１６５の踏込量）、シフトポジションセンサ１８４からのシフトポジション（シフトレバー１８２の位置）がある。また、バッテリ１９４の残容量は残容量検出器１９９で検出される。
【００３５】
駆動源からの駆動力を駆動輪１１６、１１８に伝達する動力伝達系統の構成は次の通りである。エンジン１５０の動力を伝達するためのクランクシャフト１５６はダンパ１３０を介してプラネタリキャリア軸１２７に結合され、このプラネタリキャリア軸１２７と、モータＭＧ１，モータＭＧ２の回転を伝達するサンギヤ軸１２５、リングギヤ軸１２６とは、後述するプラネタリギヤ１２０に機械的に結合されている。ダンパ１３０は、このエンジン１５０のクランクシャフト１５６とプラネタリキャリア軸１２７とを接続し、クランクシャフト１５６のねじり振動の振幅を抑制する目的で設けられているものである。
【００３６】
リングギヤ１２２には、動力取り出し用の動力取出ギヤ１２８が、リングギヤ１２２とモータＭＧ１との間の位置で結合されている。この動力取出ギヤ１２８は、チェーンベルト１２９により動力受取ギヤ１１３に接続されており、動力取出ギヤ１２８と動力受取ギヤ１１３との間で動力の伝達がなされる。この動力受取ギヤ１１３は駆動軸１１２を介して動力伝達ギヤ１１１に結合されており、この動力伝達ギヤ１１１はさらにディファレンシャルギヤ１１４を介して左右の駆動輪１１６、１１８に結合されていて、これらに動力を伝達できるようになっている。
【００３７】
ここで、プラネタリギヤ１２０の構成と併せてクランクシャフト１５６、プラネタリキャリア軸１２７、モータＭＧ１の回転軸であるサンギヤ軸１２５、モータＭＧ２の回転軸であるリングギヤ軸１２６の結合について説明する。プラネタリギヤ１２０は、サンギヤ１２１、リングギヤ１２２なる同軸の２つのギヤと、サンギヤ１２１とリングギヤ１２２との間に配置されサンギヤ１２１の外周を自転しながら公転する複数のプラネタリピニオンギヤ１２３の３つから構成される。サンギヤ１２１はプラネタリキャリア軸１２７に軸中心を貫通された中空のサンギヤ軸１２５を介してモータＭＧ１のロータ１３２に結合され、リングギヤ１２２はリングギヤ軸１２６を介してモータＭＧ２のロータ１４２に結合されている。また、プラネタリピニオンギヤ１２３は、その回転軸を軸支するプラネタリキャリア１２４を介してプラネタリキャリア軸１２７に結合され、プラネタリキャリア軸１２７はクランクシャフト１５６に結合されている。機構学上周知のことであるが、プラネタリギヤ１２０は上述のサンギヤ軸１２５、リングギヤ軸１２６およびプラネタリキャリア軸１２７の３軸のうちいずれか２軸の回転数およびこれらの軸に入出力されるトルクが決定されると、残余の１軸の回転数およびその回転軸に入出力されるトルクが決定されるという性質を有している。
【００３８】
（Ｂ）一般的動作
次に、図１に示すハイブリッド車両の一般的な動作について簡単に説明する。前述した構成を有するハイブリッド車両は走行時において、駆動軸１１２に出力すべき要求動力に相当する動力をエンジン１５０から出力し、出力された動力を以下の通りトルク変換して駆動軸１１２に伝達している。トルク変換は、例えば駆動軸１１２から出力すべき要求回転数および要求トルクに対し、エンジン１５０のクランクシャフト１５６が高回転数かつ低トルクで回転している場合には、エンジン１５０の出力している動力の一部をモータＭＧ１により電力として回収し、その電力によりモータＭＧ２を駆動する。
【００３９】
具体的には、まずエンジン１５０から出力された動力が、プラネタリギヤ１２０においてサンギヤ軸１２５に結合されたモータＭＧ１に伝達される動力と、リングギヤ軸１２６を介して駆動軸１１２に伝達される動力とに分配される。この動力分配は、リングギヤ軸１２６の回転数が要求回転数に一致するような条件下で行なわれる。サンギヤ軸１２５に伝達された動力は、モータＭＧ１により電力として回生される。一方、この電力を用いてリングギヤ軸１２６に結合されたモータＭＧ２を駆動することにより、リングギヤ軸１２６にはトルクが付加される。このトルク付加は駆動軸１１２に要求トルクが出力されるように行なわれる。こうしてモータＭＧ１およびＭＧ２を介して電力の形でやりとりされる動力を調整することにより、エンジン１５０から出力された動力を所望の回転数およびトルクとして駆動軸１１２から出力することができるのである。
【００４０】
逆に、駆動軸１１２から出力すべき要求回転数および要求トルクに対し、エンジン１５０のクランクシャフト１５６が低回転数かつ高トルクで回転している場合には、エンジン１５０の出力している動力の一部をモータＭＧ２により電力を回収し、その電力によりモータＭＧ１を駆動する。
【００４１】
なお、モータＭＧ１またはＭＧ２によって回収された電力の一部は、バッテリ１９４に蓄積するが可能である。また、バッテリ１９４に蓄積された電力を用いて、モータＭＧ１またはＭＧ２を駆動することも可能である。
【００４２】
かかる動作原理に基づき、定常走行時には、例えば、エンジン１５０を主駆動源としつつ、モータＭＧ２の動力も用いて走行する。このように、エンジン１５０とモータＭＧ２の双方を駆動源として走行することにより、必要なトルクおよびモータＭＧ２で発生し得るトルクに応じて、エンジン１５０を運転効率の高い動作点にて運転できるため、エンジン１５０のみを駆動源とする車両に比べて省資源性および排気浄化性に優れている。一方、クランクシャフト１５６の回転を、プラネタリキャリア軸１２７およびサンギヤ軸１２５を介してモータＭＧ１に伝達することができるため、エンジン１５０の運転によりモータＭＧ１で発電しつつ走行することも可能である。
【００４３】
なお、上記トルク変換において用いられるプラネタリギヤ１２０の回転数には、次のような関係が知られている。即ち、プラネタリギヤ１２０について、サンギヤ１２１とリングギヤ１２２のギヤ比（サンギヤの歯数／リングギヤの歯数）をρとすれば、サンギヤ軸１２５の回転数Ｎｓ、プラネタリキャリア軸１２７の回転数Ｎｃ、リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒの間には、一般に次式（１）の関係が成立する。
【００４４】
Ｎｓ＝Ｎｃ＋（Ｎｃ−Ｎｒ）／ρ …（１）
【００４５】
本実施例の場合、サンギヤ軸１２５の回転数ＮｓはモータＭＧ１の回転数ｎｇと等価なパラメータであり、リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒは車速またはモータＭＧ２の回転数ｎｍと等価なパラメータであり、プラネタリキャリア軸１２７の回転数Ｎｃはエンジン１５０の回転数ｎｅと等価なパラメータである。
【００４６】
従って、エンジン１５０の回転数ｎｅとモータＭＧ１の回転数ｎｇとモータＭＧ２の回転数ｎｍとの間には、式（１）から次の関係が成立する。
【００４７】
ｎｅ＝ρ・ｎｇ／（１＋ρ）＋ｎｍ／（１＋ρ） …（２）
【００４８】
（Ｃ）モータＭＧ１，ＭＧ２およびエンジン１５０に対する制御処理
次に、本実施例におけるモータＭＧ１，ＭＧ２およびエンジン１５０に対する制御処理について説明する。まず、図２を用いてモータＭＧ１に対する制御処理について説明する。
【００４９】
図２はモータＭＧ１に対する制御ユニット１９０による制御処理ルーチンの流れを示すフローチャートである。このルーチンは制御ユニット１９０のＣＰＵ（図示せず）により実行される処理であり、所定の時間間隔で繰り返し実行されている。
【００５０】
図２に示した制御処理ルーチンが開始されると、まず、制御ユニット１９０は、エンジン１５０に対する要求動力ｓｐｖを算出する処理を行なう（ステップＳ１００）。この要求動力ｓｐｖは、次の式（３）により計算される。
【００５１】
ｓｐｖ＝ｓｐａｃｃ＋ｓｐｃｈｇ＋ｓｐＡＣ …（３）
ここで、式（３）の右辺各項は、次の通りである。
【００５２】
・ｓｐａｃｃ：車両を走行させる駆動トルクを全てエンジン１５０の出力により賄う場合のパワー（発電量に換算した値）。アクセルペダル１６４の踏込量と車速とをパラメータとするマップから求める。なお、制御ユニット１９０は、前述したように、アクセルペダル１６４の踏込量を、アクセルペダルポジションセンサ１６４ａから得、車速を、リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒを検出するセンサ（図示せず）から得るようにしている。
【００５３】
・ｓｐｃｈｇ：バッテリ１９４の充放電の要求パワー。バッテリ１９４の残容量から求められる。一般に、残容量が低い場合には、充電の要求が高く、残容量が約６０［％］で充放電の要求は０、それ以上では放電要求となる。
【００５４】
・ｓｐＡＣ：図示しないエアコンが駆動される場合の補正量である。エアコンは、電力の消費量が大きいので、他の補機類とは別に、その使用電力を補正するのである。
【００５５】
こうしてエンジン１５０に対する要求動力ｓｐｖを算出した後、制御ユニット１９０は、算出した要求動力ｓｐｖを用いて、予め設定されている定常走行時動作線から、エンジン１５０に対する目標回転数ｎｅｔａｇを求める（ステップＳ１０２）。
【００５６】
図３は本実施例において用いられるエンジン１５０に対する定常走行時動作線を示す特性図である。図３において、縦軸はエンジン１５０のトルクｔｅを、横軸はエンジン１５０の回転数ｎｅを、それぞれ示している。また、曲線Ｌｌは本実施例で用いられる定常走行時動作線であり、曲線Ｌｈはエンジン１５０の最大トルク線である。ここで、最大トルク線Ｌｈとは、エンジン１５０回転数ｎｅとトルクｔｅとの関係において、各回転数ｎｅ毎の最大トルクｔｅｍａｘをプロットして得られる曲線である。
【００５７】
一方、エンジン１５０から出力される動力Ｐｅは、周知のように、エンジン１５０の回転数ｎｅとトルクｔｅの積（ｎｅ×ｔｅ）として表されるので、エンジン１５０からの動力Ｐｅが一定となる、いわゆる等出力線を図３上にプロットすると、例えば、Ｐｅ１，Ｐｅ２の如くになる。
【００５８】
従って、例えば、ステップＳ１００で算出したエンジン１５０に対する要求動力ｓｐｖがＰｅ１であるとすると、図３において、その等出力線Ｐｅ１と定常走行時動作線Ｌｌとの交点ｄ１を求めれば、その点ｄ１での回転数が、求めるべきエンジン１５０に対する目標回転数ｎｅｔａｇとなる。
【００５９】
なお、実際には、エンジン１５０からの動力Ｐｅ毎に、定常走行時動作線Ｌｌに基づきエンジン１５０の回転数ｎｅをそれぞれ予め求めて、それらを制御ユニット１９０の内部にあるＲＯＭ（図示せず）内に、マップとして記憶しておき、得られたエンジン１５０に対する要求動力ｓｐｖに対して、そのマップからエンジン１５０に対する目標回転数ｎｅｔａｇを求めるようにしている。
【００６０】
次に、制御ユニット１９０は、先に求めたエンジン１５０に対する目標回転数ｎｅｔａｇから、モータＭＧ１の目標回転数ｎｇｔｇａを算出する（ステップＳ１０４）。即ち、前述したように、エンジン１５０の回転数ｎｅとモータＭＧ１の回転数ｎｇとの間には式（２）に示すような関係があり、しかも、式（２）において、モータＭＧ２の回転数ｎｍは既にステップＳ１００において、車速として、リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒを検出するセンサ（図示せず）から得ているので、式（２）を用いれば、エンジン１５０に対する目標回転数ｎｅｔａｇから、モータＭＧ１の目標回転数ｎｇｔａｇを容易に求めることができる。
【００６１】
次に、制御ユニット１９０は、モータＭＧ１の実際の回転数ｎｇを、サンギヤ軸１２５の回転数Ｎｓを検出するセンサ（図示せず）から取得する（ステップＳ１０６）。
【００６２】
続いて、制御ユニット１９０は、先に求めた目標回転数ｎｇｔａｇがその取得した回転数ｎｇより高いか否かを判断する（ステップＳ１０８）。そして、目標回転数ｎｇｔａｇがモータＭＧ１の実際の回転数ｎｇ以下である場合には、制御ユニット１９０は、次のような処理を行なう。即ち、既に、ＥＦＩＥＣＵ１７０に対して後述するようなエンジン１５０のトルクアップ要求をセットしている場合には、それをクリアした上で（ステップＳ１１０）、制御ユニット１９０は、モータＭＧ１の回転数ｎｇが目標回転数ｎｇｔａｇになるように、モータＭＧ１のトルクｔｇを制御する（ステップＳ１１２）。具体的には、この制御はいわゆる比例積分制御（ＰＩ制御）によって行なわれる。即ち、モータＭＧ１の目標回転数ｎｇｔａｇと実際の回転数ｎｇとの偏差に所定の比例定数をかけて得られる比例項と、上記偏差の時間積分値に所定の比例定数をかけて得られる積分項と、の和から、モータＭＧ１に対する目標トルクｔｇｔａｇを求めて、モータＭＧ１のトルクｔｇが目標トルクｔｇｔａｇになるように制御するのである。
【００６３】
こうして、モータＭＧ１の回転数ｎｇがモータＭＧ１に対する目標回転数ｎｇｔａｇになるように、モータＭＧ１のトルクｔｇを制御することによって、エンジン１５０の実際の回転数ｎｅも、エンジン１５０に対する目標回転数ｎｅｔａｇに近づくように動作する。何故なら、定常走行中は、車速がほぼ一定であると仮定できるので、式（２）から、モータＭＧ１の回転数ｎｇがモータＭＧ１に対する目標回転数ｎｇｔａｇに近づけば、必然的に、エンジン１５０の回転数ｎｅはエンジン１５０に対する目標回転数ｎｅｔａｇに近づくからである。
【００６４】
一方、ステップＳ１０８において、モータＭＧ１に対する目標回転数ｎｇｔａｇがモータＭＧ１の実際の回転数ｎｇより高い場合には、制御ユニット１９０は、さらに、モータＭＧ１の回転数ｎｇが上昇中であるかどうかを判断する（ステップＳ１１４）。そして、上昇中でない場合、即ち、モータＭＧ１の回転数ｎｇが一定であるか下降中である場合には、制御ユニット１９０は、ＥＦＩＥＣＵ１７０に対して、エンジン１５０のトルクアップ要求をセットする（ステップＳ１１６）。なお、この要求は前述した通信によって制御ユニット１９０からＥＦＩＥＣＵ１７０に伝達される。
【００６５】
即ち、前述した如く、定常走行中は車速がほぼ一定であると仮定できるので、式（２）から明らかなように、モータＭＧ１に対する目標回転数ｎｇｔａｇがモータＭＧ１の実際の回転数ｎｇより高いということは、エンジン１５０に対する目標回転数ｎｅｔａｇもエンジン１５０の実際の回転数ｎｅより高いということを意味する。また、同様に、モータＭＧ１の回転数ｎｇが一定であるか下降中であるということは、エンジン１５０の回転数ｎｅも一定であるか下降中であることを意味する。従って、一定または下降中であるエンジン１５０の回転数ｎｅを、それよりも高い目標回転数ｎｅｔａｇまで上昇させるために、エンジン１５０のトルクアップ要求をセットして、エンジン１５０のトルクｔｅを一時的に急上昇させることにより、エンジン１５０の回転数ｎｅの上昇のきっかけを与えるのである。
【００６６】
その上で、制御ユニット１９０は、モータＭＧ１の回転数ｎｇがモータＭＧ１に対する目標回転数ｎｇｔａｇになるように、モータＭＧ１のトルクｔｇを制御する（ステップＳ１１２）。これにより、エンジン１５０の回転数ｎｅもエンジン１５０に対する目標回転数ｎｅｔａｇに近づくように動作するため、エンジン１５０の回転数ｎｅは上昇し始める。
【００６７】
一方、ステップＳ１１４において、モータＭＧ１の回転数ｎｇが上昇中である場合には、制御ユニット１９０は、次のような処理を行なう。即ち、前述したと同様に、式（２）から、モータＭＧ１の回転数ｎｇが上昇中である場合には、エンジン１５０の回転数ｎｅも上昇中であるので、既に、ＥＦＩＥＣＵ１７０に対してエンジン１５０のトルクアップ要求をセットしている場合には、制御ユニット１９０は、それをまずクリアする（ステップＳ１１８）。
【００６８】
その上で、制御ユニット１９０は、モータＭＧ１のトルクｔｇが前周回のトルクとほぼ等しくなるように、モータＭＧ１のトルクｔｇを制御する（ステップＳ１２０）。この結果、エンジン１５０の回転数ｎｅが上昇している間、モータＭＧ１のトルクｔｇは変化することなく、一定値に維持されることになる。なお、前述したように、図２の制御処理ルーチンは所定の時間間隔で繰り返し実行されており、従って、ステップＳ１２０で用いられるモータＭＧ１の前周回のトルクとは、この繰り返し実行される制御処理ルーチンにおける前周回でのモータＭＧ１のトルクｔｇを指している。
【００６９】
次に、モータＭＧ２に対する制御処理について簡単に説明する。一般に、モータＭＧ１及びＭＧ２に入出力される動力（即ち、電力）の和は、バッテリ１９４に入出力される動力（即ち、電力）によって、次のように制限されている。即ち、モータＭＧ１，ＭＧ２に入力される動力は、周知のように、それぞれ、モータＭＧ１の回転数ｎｇとトルクｔｇとの積（ｎｇ×ｔｇ）、モータＭＧ２の回転数ｎｍとトルクｔｍとの積（ｎｍ×ｔｍ）として表されるので、バッテリ１９４から持ち出し得る電力の限界値をＢｈ、バッテリ１９４へ持ち込み得る電力の限界値をＢｌとすると、次の式（４）のように表される。
【００７０】
Ｂｌ≦ｎｇ・ｔｇ＋ｎｍ・ｔｍ≦Ｂｈ …（４）
但し、バッテリ１９４から電力が持ち出される方向（放電方向）を正、バッテリ１９４へ電力が持ち込まれる方向（蓄電方向）を負としている。
【００７１】
制御ユニット１９０は、このモータＭＧ１及びＭＧ２に入出力される動力の和が、式（４）の制限範囲内において所定の値Ｂｏとなるように、モータＭＧ２を制御する。
【００７２】
具体的には、モータＭＧ１の回転数ｎｇは図２のステップＳ１０６で得ており、モータＭＧ１のトルクｔｇはステップＳ１１２またはＳ１２０より得られ、また、モータＭＧ２の回転数ｎｍは、ステップＳ１００でリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒを検出するセンサ（図示せず）から得ているので、これらの値に基づいて、モータＭＧ１及びＭＧ２の動力の和が次式（５）の如く所定の値Ｂｏとなるように、モータＭＧ２のトルクｔｍを制御する。
【００７３】
ｎｇ・ｔｇ＋ｎｍ・ｔｍ＝Ｂｏ …（５）
【００７４】
例えば、定常走行時であれば、バッテリ１９４から持ち出される（即ち、出力される）電力及びバッテリ１９４に持ち込まれる（即ち、入力される）電力が共にゼロとなるように、上記所定の値Ｂｏをほぼゼロとして（即ち、Ｂｏ≒０）、モータＭＧ２のトルクｔｍを制御する。
【００７５】
従って、前述したように、バッテリ１９４から電力が持ち出される方向を正としているので、Ｂｏは、バッテリ１９４から出力される（持ち出される）電力の値であると言える。
【００７６】
次に、図４を用いてエンジン１５０に対する制御処理について説明する。図４はエンジン１５０に対するＥＦＩＥＣＵ１７０による制御処理ルーチンの流れを示すフローチャートである。このルーチンはＥＦＩＥＣＵ１７０のＣＰＵ（図示せず）により実行される処理であり、所定の時間間隔で繰り返し実行されている。
【００７７】
図４に示した制御処理ルーチンが開始されると、まず、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、エンジン１５０の実際の回転数ｎｅを、クランクシャフト１５６の回転数を検出するセンサ（図示せず）から得る（ステップＳ１３０）。なお、ディストリビュータ１６０に設けられた回転数センサ１７６から直接得るようにしても良い。
【００７８】
次に、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、制御ユニット１９０によって、エンジン１５０のトルクアップ要求がセットされているかどうかを判断する（ステップＳ１３２）。この結果、エンジン１５０のトルクアップ要求がセットされておらず、クリアされている場合には、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、検出されエンジン１５０の回転数ｎｅに基づいて、エンジン１５０の動作点が前述した定常走行時動作線Ｌｌ上にくるように、ＶＶＴ１５７による吸気弁１５３の目標開閉タイミングＶＴｔａｇと、スロットルアクチュエータ２６２によるスロットルバルブ２６１の目標開度ＳＶＰｔａｇをそれぞれ求める。そして、求めた吸気弁１５３の目標開閉タイミングＶＴｔａｇに基づいて、吸気弁１５３の実際の開閉タイミングＶＴがその目標開閉タイミングＶＴｔａｇになるように、ＶＶＴ１５７を制御し、求めたスロットルバルブ２６１の目標開度ＳＶＰｔａｇに基づいて、スロットルバルブ２６１の実際の開度ＳＶＰが目標開度ＳＶＰｔａｇになるように、スロットルアクチュエータ２６２を制御する（ステップＳ１３４）。
【００７９】
一般に、ＶＶＴ１５７において、吸気弁１５３の開閉タイミングとして、吸気カムシャフトの位相を進角側に制御すると、その分、燃焼室１５２に吸入された混合気を圧縮する行程が長くなるためエンジン１５０から出力されるトルクｔｅが増大することが知られている。また、スロットルバルブ２６１では、スロットルアクチュエータ２６２によってスロットルバルブ２６１の開度ＳＶＰを大きくすると、エンジン１５０から出力されるトルクｔｅが増大することも、良く知られている。
【００８０】
従って、ＶＶＴ１５７によって吸気弁１５３の開閉タイミングＶＴを、スロットルアクチュエータ２６２によってスロットルバルブ２６１の開度ＳＶＰを、それぞれ変化させることによって、エンジン１５０から出力されるトルクｔｅを、直接的に変化させることができる。なお、吸気弁１５３の開閉タイミングＶＴに基づくトルクｔｅの変化範囲は、スロットルバルブ２６１の開度ＳＶＰに基づくトルクｔｅの変化範囲に比べて、比較的狭くなっている。
【００８１】
そこで、吸気弁１５３の目標開閉タイミングＶＴｔａｇとスロットルバルブ２６１の目標開度ＳＶＰｔａｇは、エンジン１５０の実際の回転数ｎｅと定常走行時動作線Ｌｌとから、それぞれ、次のようにして求めることができる。即ち、エンジン１５０の回転数がｎｅである時の定常走行時動作線Ｌｌ上の点を導き出し、その点でのエンジン１５０のトルクｔｅをエンジン１５０の目標トルクとしてｔｅｔａｇとして求める。そして、その目標トルクｔｅｔａｇをエンジン１５０から実際に出力させる際に必要な吸気弁１５３の開閉タイミングＶＴを求める。そして、吸気弁１５３の開閉タイミングＶＴを変化させるだけでは、エンジン１５０から出力されるトルクが上記目標トルクｔｅｔａｇに足りない場合は、足りない分のトルクをエンジン１５０から出力させる際に必要なスロットルバルブ２６１の開度ＳＶＰを求める。こうして求めた吸気弁１５３の開閉タイミングＶＴとスロットルバルブ２６１の開度ＳＶＰをそれぞれ目標開閉タイミングＶＴｔａｇと目標開度ＳＶＰｔａｇとする。
【００８２】
なお、実際には、定常走行時動作線Ｌｌを用いながら、エンジン１５０の各回転数について、それぞれ、所望の吸気弁１５３の開閉タイミングと所望のスロットルバルブ２６１の開度を予め求めて、それらをＥＦＩＥＣＵ１７０の内部にあるＲＯＭ（図示せず）内に、目標開閉タイミング算出用のマップと目標開度算出用のマップとして各々記憶しておき、得られたエンジン１５０の回転数ｎｅに対して、これらのマップから目標開閉タイミングＶＴｔａｇと目標開度ＳＶＰｔａｇをそれぞれ求めるようにしている。
【００８３】
なお、ステップＳ１３４での処理では、吸気弁１５３の開閉タイミングＶＴを変化させるだけで、エンジン１５０から出力されるトルクが上記目標トルクｔｅｔａｇに足りている場合には、スロットルバルブ２６１の開度ＳＶＰをそのまま維持する制御となる。
【００８４】
一方、ステップＳ１３２において、エンジン１５０のトルクアップ要求がセットされている場合には、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、検出されエンジン１５０の回転数ｎｅに基づいて、エンジン１５０の動作点が前述した最大トルク線Ｌｈ上にくるように、吸気弁１５３の目標開閉タイミングＶＴｔａｇとスロットルバルブ２６１の目標開度ＳＶＰｔａｇをそれぞれ求め、求めた吸気弁１５３の目標開閉タイミングＶＴｔａｇに基づいて、吸気弁１５３の実際の開閉タイミングＶＴがその目標開閉タイミングＶＴｔａｇになるように、ＶＶＴ１５７を制御すると共に、求めたスロットルバルブ２６１の目標開度ＳＶＰｔａｇに基づいて、スロットルバルブ２６１の実際の開度ＳＶＰが目標開度ＳＶＰｔａｇになるように、スロットルアクチュエータ２６２を制御する（ステップＳ１３６）。
【００８５】
なお、エンジン１５０の実際の回転数ｎｅと最大トルク線Ｌｈとから、吸気弁１５３の目標開閉タイミングＶＴｔａｇとスロットルバルブ２６１の目標開度ＳＶＰｔａｇを導き出す方法は、ステップＳ１３４の場合と同様であるので、説明は省略する。
【００８６】
従って、以上のような制御処理ルーチンを実行することによって、エンジン１５０のトルクアップ要求がセットされている場合は、エンジン１５０の動作点が最大トルク線Ｌｈ上にくるように、エンジン１５０のトルクｔｅが急増して、エンジン１５０の回転数ｎｅの上昇のきっかけを与える。また、トルクアップ要求がクリアされている場合は、エンジン１５０の動作点が定常走行時動作線Ｌｌ上を沿って移動するようになる。
【００８７】
なお、本実施例においては、エンジン１５０のトルクアップ要求がセットされている場合、エンジン１５０の回転数ｎｅの上昇を確実に実行させるために、エンジン１５０の動作点を最大トルク線Ｌｈ上まで移動させているが、エンジン１５０の回転数ｎｅの上昇のきっかけを与えることさえできれば、エンジン１５０の動作点を最大トルク線Ｌｈ上まで移動させる必要は必ずしもない。即ち、例えば、最大トルク線Ｌｈよりもトルクが低く定常走行時動作線Ｌｌよりもトルクが高い動作線を予め設定し、その動作線まで移動させるようにしても良い。
【００８８】
ところで、今、駆動軸１１２から出力されるトルク（即ち、駆動トルク）をｔｏとすると、モータＭＧ１のトルクｔｇとモータＭＧ２のトルクｔｍを用いて、その駆動トルクｔｏは、次の式（６）のように表すことができる。
【００８９】
ｔｏ＝ｔｍ−ｔｇ／ρ …（６）
【００９０】
従って、この式（６）を変形すると、次のような式が導き出される。
【００９１】
ｔｍ＝（１／ρ）・ｔｇ＋ｔｏ …（７）
【００９２】
そこで、駆動トルクｔｏをパラメータとして、モータＭＧ１のトルクｔｇとモータＭＧ２のトルクｔｍとの関係を式（７）に従ってプロットすると、図５に示す如くになる。
【００９３】
図５は等駆動トルク線を示すグラフである。図５において、縦軸はモータＭＧ２のトルクｔｍを、横軸はモータＭＧ１のトルクｔｇを、それぞれ表している。図５に破線で表した各直線は、駆動トルクｔｏを一定とした等駆動トルク線である。これら等駆動トルク線の傾きθｔは、式（７）から明らかなように、１／ρであり、各々、一定となっている。
【００９４】
また、各等駆動トルク線の切片は、式（７）から明らかなように、ｔｏである。従って、各等駆動トルク線は左上方向に向かうほど、駆動トルクｔｏが大きくなり、右下方向に向かうほど駆動トルクｔｏが小さくなる。
【００９５】
一方、前述したように、モータＭＧ１及びＭＧ２に入出力される動力の和は式（５）に示す如く表されるので、この式（５）を変形すると、次のような式が導き出される。
【００９６】
ｔｍ＝−（ｎｇ／ｎｍ）・ｔｇ＋（１／ｎｍ）・Ｂｏ …（８）
【００９７】
そこで、バッテリ１９４から出力される電力Ｂｏをパラメータとして、モータＭＧ１のトルクｔｇとモータＭＧ２のトルクｔｍとの関係を式（８）に従ってプロットすると、図６または図７に示す如くになる。
【００９８】
図６および図７はそれぞれ等バッテリ出力線を示すグラフである。これらのうち、図６はモータＭＧ２のトルクｎｍが正（ｎｍ＞０）で、モータＭＧ１のトルクｔｇが負（ｔｇ＜０）である場合を示し、図７はモータＭＧ２のトルクｎｍが正（ｎｍ＞０）で、モータＭＧ１のトルクｔｇも正（ｔｇ＞０）である場合を示している。図６および図７において、縦軸は図５と同様にモータＭＧ２のトルクｔｍを、横軸はモータＭＧ１のトルクｔｇを、それぞれ表している。
【００９９】
図６および図７に実線で表した各直線は、バッテリ１９４から出力される電力Ｂｏを一定とした等バッテリ出力線である。
【０１００】
これら等バッテリ出力線の傾きθＢは、式（８）から明らかなように、−（ｎｇ／ｎｍ）である。このうち、定常走行中は車速がほぼ一定であると仮定できるので、駆動軸１１２に結合されるモータＭＧ２の回転数ｎｍはほぼ一定である仮定すると、モータＭＧ１の回転数ｎｇが上昇するのに伴って、等バッテリ出力線の傾きθＢは小さくなるため、各等バッテリ出力線は、それぞれ、縦軸との交点（ｔｇ，ｔｍ）＝（０，Ｂｏ／ｎｍ）を中心として時計回りに回転し、例えば、図６の状態から図７の状態に移行する。
【０１０１】
また、各等バッテリ出力線の切片は、式（８）から明らかなように、Ｂｏ／ｎｍである。従って、各等駆動トルク線は上方向に向かうほど、バッテリ１９４の出力電力Ｂｏが大きくなり、下方向に向かうほどバッテリ１９４の出力電力Ｂｏが小さくなる。しかしながら、バッテリ１９４から出力される電力Ｂｏは、式（４）に従って、その上限が限界値Ｂｈに、その下限が限界値Ｂｌにそれぞれ制限されているので、各等バッテリ出力線は、例えば、図６および図７に示すように、その上限はＢｏ＝Ｂｈまでしかない。このＢｏ＝Ｂｈの等バッテリ出力線を、以下、バッテリ出力制限線と呼ぶ。
【０１０２】
さて、図５に示した等駆動トルク線の傾きθｔと図６に示した等バッテリ出力線の傾きθＢとを比較すると、等駆動トルク線の傾きθｔの方が、等バッテリ出力線の傾きθＢよりも常に大きい。何故なら、エンジン１５０の回転数ｎｅは常に正であるため（ｎｅ＞０）、前述した式（２）より、次の関係が導き出されるからである。
【０１０３】
ｎｅ＝ρ・ｎｇ／（１＋ρ）＋ｎｍ／（１＋ρ）＞０
ρ・ｎｇ＋ｎｍ＞０
ρ・ｎｇ＞−ｎｍ
−（ｎｇ／ｎｍ）＜１／ρ
∴θＢ＜θｔ …（９）
【０１０４】
従って、例えば、図５と図６とを同一の座標系で重ね合わせると、後述する図８に示す如く、等駆動トルク線の傾きθｔが、等バッテリ出力線の傾きθＢより大きくなるように描かれることになる。
【０１０５】
それでは、以上のことを踏まえた上で、定常走行中にエンジン１５０に対する要求動力ｓｐｖが急増した場合に、モータＭＧ１，ＭＧ２およびエンジン１５０がどのように動作するかについて、従来技術の場合と本実施例の場合とを比較しながら説明する。
【０１０６】
今、定常走行中であって、エンジン１５０から実際に出力されている動力Ｐｅが値Ｐｅ１であるとすると、エンジン１５０の動作点は、前述した図３において等出力線Ｐｅ１と定常走行時動作線Ｌｌとの交点ｄ１に存在する。このとき、エンジン１５０の回転数ｎｅは、ほぼ一定になっている。その後、運転者がアクセルペダル１６４を踏み込んで急加速を要求した場合、式（３）から明らかなようにｓｐａｃｃが増大するため、エンジン１５０に対する要求動力ｓｐｖも急増し、その要求動力ｓｐｖが値Ｐｅ２であるとすると、エンジン１５０の動作点は図３において等出力線Ｐｅ１上の交点ｄ１から、等出力線Ｐｅ２と定常走行時動作線Ｌｌとの交点ｄ２まで移動する必要がある。
【０１０７】
一方、定常走行中はバッテリ１９４への電力の入出力はないものとすると、バッテリ１９４から出力される電力Ｂｏはゼロ（Ｂｏ＝０）となっている。
【０１０８】
図８は従来技術におけるモータＭＧ１，ＭＧ２のトルクの動作点の変化を示す説明図である。この図８は先に示した図５と図６とを同じ座標系に描いたものである。但し、一部変更して描いてある。
【０１０９】
従って、定常走行中においては、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルクの動作点は、図８に示すようにＢｏ＝０の等バッテリ出力線上にある。
【０１１０】
そこで、運転者がアクセルペダル１６４を踏み込んで急加速を要求した場合、制御ユニット１９０は、直ちに、バッテリ１９４から持ち出し得る電力の限界値Ｂｈを使って、モータＭＧ２のトルクｔｍを上昇させる。これにより、動作点は、図８において点線矢印で示すように、Ｂｏ＝０の等バッテリ出力線上からＢｏ＝Ｂｈの等バッテリ出力線上、即ち、バッテリ出力制限線まで、即座に移動する。このとき、エンジン１５０の回転数ｎｅは一定のまま維持されている。
【０１１１】
その上で、制御ユニット１９０は、バッテリ１９４から持ち出し得る電力の限界値Ｂｈを使いながら、エンジン１５０の回転数ｎｅを上昇させるために、モータＭＧ１のトルクｔｇを上昇させる。これによって、動作点は、図８において実線矢印で示すように、バッテリ出力制限線上を移動する。この結果、エンジン１５０の回転数ｎｅは徐々に上昇することになる。
【０１１２】
このように、動作点がバッテリ出力制限線上を移動すると、その動作点は図８において破線で示された等駆動トルク線を順次横切ることになり、しかも、その方向は駆動トルクｔｏが小さくなる方向に横切ることになる。
【０１１３】
従って、従来技術においては、エンジン１５０に対する要求動力ｓｐｖが急増した場合に、エンジン１５０の回転数ｎｅを上昇させるために、モータＭＧ１のトルクｔｇを増加させていたため、その分、駆動トルクｔｏが減少するという問題があった。
【０１１４】
なお、従来技術において、エンジン１５０の動作点は、前述した図３において一点鎖線矢印Ｋ２で示すように、定常走行時動作線Ｌｌに沿って交点ｄ１から、等出力線Ｐｅ２と定常走行時動作線Ｌｌとの交点ｄ２まで移動する。
【０１１５】
以上のような従来技術に対し、本実施例においては、前述したモータＭＧ１，ＭＧ２およびエンジン１５０に対する制御処理によって、次のような動作をする。
【０１１６】
図９は本実施例におけるモータＭＧ１，ＭＧ２のトルクの動作点の変化を示す説明図である。この図９も先に示した図５と図６，図７とを同じ座標系に描いたものである。但し、一部変更して描いてある。
【０１１７】
定常走行中は、従来技術の場合と同様に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルクの動作点は、図９に示す如く、Ｂｏ＝０の等バッテリ出力線上にある。
【０１１８】
このように、定常走行中にある場合、エンジン１５０に対する要求動力ｓｐｖは増加していないので、前述した図２に示すモータＭＧ１に対する制御処理においても、エンジン１５０やモータＭＧ１に対する目標回転数ｎｅｔａｇ，ｎｇｔａｇは増えていない。従って、図２のステップＳ１０８においては、モータＭＧ１の目標回転数ｎｇｔａｇはモータＭＧ１の実際の回転数ｎｇより大きくはなっていないため、図２に示す制御処理ルーチンの周回毎に、ステップＳ１１０，Ｓ１１２の処理を繰り返すことになる。
【０１１９】
そのような定常走行中に、運転者がアクセルペダル１６４を踏み込んで急加速を要求した場合、制御ユニット１９０は、まず、バッテリ１９４から出力される電圧の値Ｂｏとして、バッテリ１９４から持ち出し得る電力の限界値Ｂｈを設定した上で、モータＭＧ１およびＭＧ２に入出力される動力の和がその限界値Ｂｈとなるように、モータＭＧ２を制御する。具体的には、モータＭＧ２のトルクｔｍを増加させるように制御する。これにより、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルクの動作点は、図９において点線矢印で示すように、Ｂｏ＝０の等バッテリ出力線上からＢｏ＝Ｂｈの等バッテリ出力線（即ち、バッテリ出力制限線）まで、即座に移動する。このとき、エンジン１５０の回転数ｎｅは、まだ、一定のまま維持されている。
【０１２０】
また、運転者がアクセルペダル１６４を踏み込んだことにより、エンジン１５０に対する要求動力ｓｐｖが急増するため、図２に示したモータＭＧ１に対する制御処理においても、エンジン１５０やモータＭＧ１に対する目標回転数ｎｅｔａｇ，ｎｇｔａｇが増加する。この結果、図２のステップＳ１０８においては、モータＭＧ１の目標回転数ｎｇｔａｇはモータＭＧ１の実際の回転数ｎｇより大きくなるため、ステップＳ１１０，Ｓ１１２の処理から脱して、ステップＳ１１４の処理に移る。ステップＳ１１４においては、前述したとおり、エンジン１５０の回転数ｎｅはほぼ一定に維持されているため、モータＭＧ１の回転数ｎｇも一定に維持されている。従って、モータＭＧ１の回転数ｎｇ（言い換えれば、エンジン１５０の回転数ｎｅ）が上昇するまでは、図２に示す制御処理ルーチンの周回毎に、ステップＳ１１６，Ｓ１１２の処理を繰り返すことになる。
【０１２１】
即ち、制御ユニット１９０は、まず、図２のステップＳ１１６において、ＥＦＩＥＣＵ１７０対してエンジン１５０のトルクアップ要求をセットする。これによって、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、前述した図４に示すエンジン１５０に対する制御処理において、ステップＳ１３６の処理を行なうことになる。即ち、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、ＶＶＴ１５７およびスロットルアクチュエータ２６２を制御して、前述した図３において太線矢印Ｋ１で示すように、エンジン１５０のトルクｔｅを増加させ、エンジン１５０の動作点を、定常走行時動作線Ｌｌ上の交点ｄ１から、最大トルク線Ｌｈ上に移行させる。
【０１２２】
このように、エンジン１５０のトルクｔｅを一時的に急上昇させ、エンジン１５０の動作点を最大トルク線Ｌｈ上に持っていくことにより、エンジン１５０の回転数ｎｅ上昇のきっかけが与えられる。
【０１２３】
その上で、制御ユニット１９０が、図２のステップＳ１１２において、モータＭＧ１の回転数ｎｇが目標回転数ｎｇｔａｇになるように、モータＭＧ１のトルクｔｇを制御することによって、エンジン１５０の実際の回転数ｎｅも、エンジン１５０に対する目標回転数ｎｅｔａｇに近づくように動作するため、エンジン１５０の回転数ｎｅはモータＭＧ１の回転数ｎｇと共に上昇し始める。
【０１２４】
このように、モータＭＧ１の回転数ｎｇが上昇し始めると、図９において、等バッテリ出力線の傾きθＢが小さくなるため、バッテリ出力制限線を含む等バッテリ出力線は、それぞれ、縦軸との交点（ｔｇ，ｔｍ）＝（０，Ｂｏ／ｎｍ）を中心として時計回りに回転し始める。
【０１２５】
また、モータＭＧ１の回転数ｎｇが上昇し始めると、図２のステップＳ１１４においては、モータＭＧ１の回転数ｎｇは上昇中となって、制御ユニット１９０は、ステップＳ１１６，Ｓ１１２の処理から脱して、ステップＳ１１８，Ｓ１２０の処理に移行し、その後、図２に示す制御処理ルーチンの周回毎に、それらの処理を繰り返すことになる。
【０１２６】
即ち、制御ユニット１９０は、まず、図２のステップＳ１１８において、ＥＦＩＥＣＵ１７０対してセットしていたエンジン１５０のトルクアップ要求をクリアする。これによって、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、図４に示すエンジン１５０に対する制御処理において、ステップＳ１３４の処理を行なうことになる。即ち、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、ＶＶＴ１５７およびスロットルアクチュエータ２６２を制御して、図３において太線矢印Ｋ１で示すように、エンジン１５０の動作点を、最大トルク線Ｌｈ上から定常走行時動作線Ｌｌ上に移行させる。そして、その後は、エンジン１５０の回転数ｎｅの上昇に伴い、エンジン１５０の動作点を、定常走行時動作線Ｌｌに沿って、等出力線Ｐｅ２と定常走行時動作線Ｌｌとの交点ｄ２まで移動させる。
【０１２７】
また、制御ユニット１９０は、図２のステップＳ１２０において、モータＭＧ１のトルクｔｇが前周回でのトルクとほぼ等しくなるように、モータＭＧ１のトルクｔｇを制御する。
【０１２８】
この結果、モータＭＧ１のトルクｔｇは変化することなく、一定値に維持されることになる。従って、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルクの動作点は、図９において実線矢印で示すように、モータＭＧ１のトルクｔｇを一定値に維持したまま、縦軸と平行に上方向に向かって移動する。
【０１２９】
また、このとき、制御ユニット１９０のモータＭＧ２に対する制御処理は、そのまま維持されているため（即ち、モータＭＧ１およびＭＧ２に入出力される動力の和が限界値Ｂｈとなるように、モータＭＧ２を制御する）、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルクの動作点は、縦軸と平行に上方向に向かって移動している間も、モータＭＧ１の回転数ｎｇの上昇に伴って回転するバッテリ出力制限線（Ｂｏ＝Ｂｈ）上に、常に位置することになる。
【０１３０】
このように、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルクの動作点が、モータＭＧ１のトルクｔｇを一定値に維持したまま、縦軸と平行に上方向に向かって移動すると、その動作点は、図９において破線で示された等駆動トルク線を順次横切ることになるが、その方向は従来技術の場合とは逆に駆動トルクｔｏが大きくなる方向に横切ることになる。
【０１３１】
従って、本実施例においては、エンジン１５０の回転数ｎｅが上昇している間、モータＭＧ１のトルクｔｇをほぼ維持するよう制御することにより、駆動トルクｔｏは減少することがない。しかも、モータＭＧ２のトルクｔｍの増加に伴って、駆動トルクｔｏは徐々に増加する。
【０１３２】
なお、図９において、駆動トルクｔｏを増加させるために、モータＭＧ１のトルクｔｇを減少するように制御することも可能である。しかしながら、モータＭＧ１のトルクｔｇを余り小さくしすぎると、エンジン１５０の回転数ｎｅが下降してしまい、エンジンストールを生じる可能性がある。従って、仮に、モータＭＧ１のトルクｔｇを減少させるよう制御する場合には、エンジンストールを生じない程度に止める必要がある。
【０１３３】
さて、次に、以上説明したモータＭＧ１，ＭＧ２およびエンジン１５０に対する制御処理によって、モータＭＧ２，ＭＧ１の各トルクｔｍ，ｔｇ、駆動軸１１２から出力される駆動トルクｔｏおよびエンジン１５０の回転数ｎｅが時間とともに、どのように変化するかについて、従来技術と本実施例とを比較しながら、図１０を用いて説明する。
【０１３４】
図１０はモータＭＧ２，ＭＧ１の各トルクｔｍ，ｔｇ、駆動トルクｔｏおよびエンジン１５０の回転数ｎｅが時間経過に伴ってどのように変化するかを従来技術と本発明とで比較して示したタイミングチャートである。図１０において、各横軸はそれぞれ時間であり、従って、（ａ）はモータＭＧ２のトルクｔｍの時間的変化を、（ｂ）はモータＭＧ１のトルクｔｇの時間的変化を、（ｃ）は駆動トルクｔｏの時間的変化を、（ｄ）はエンジン１５０の回転数ｎｅの時間的変化を、それぞれ示している。また、図１０（ａ）〜（ｄ）において、実線が本実施例の場合を表し、一点鎖線が従来技術の場合を表している。なお、図１０（ａ）において示す矢印Ａが、運転者がアクセルペダル１６４を踏み込んだことにより、エンジン１５０に対する要求動力ｓｐｖが急増したタイミングである。
【０１３５】
従来技術の場合は、エンジン１５０に対する要求動力ｓｐｖが急増したとき、図１０（ｂ）に示すように、モータＭＧ１のトルクｔｇを増加させることによって、図１０（ｄ）に示すように、エンジン１５０の回転数ｎｅを上昇させている。従って、モータＭＧ１のトルクｔｇが増加している間は、トルクｔｇが増加した分だけ、図１０（ｃ）に示すように、駆動トルクｔｏが減少し、駆動トルクｔｏの不足を生じている。
【０１３６】
これに対し、本実施例の場合は、エンジン１５０に対する要求動力ｓｐｖが急増したとき、図１０（ｂ）に示すように、モータＭＧ１のトルクｔｇを増加させることなく、図３に示したように、ＶＶＴ１５７やスロットルアクチュエータ２６２の制御によって、エンジン１５０のトルクｔｅを急増させることにより、エンジン１５０の回転数ｎｅの上昇のきっかけを与えている。そして、図１０（ｄ）に示すようにエンジン１５０の回転数ｎｅが上昇している間も、図１０（ｂ）に示すように、モータＭＧ１のトルクｔｇをほぼ一定値に維持しているため、図１０（ｃ）に示すように、駆動トルクｔｏの不足を生じさせることが無く、図１０（ａ）に示すモータＭＧ２のトルクｔｍの増加に伴って、駆動トルクｔｏは徐々に増加する。
【０１３７】
よって、以上説明したように、本実施例によれば、エンジン１５０に対する要求動力ｓｐｖが増加した時に、エンジン１５０の回転数ｎｅが上昇している間、モータＭＧ１のトルクｔｇをほぼ維持するよう制御しているため、駆動軸１１２から出力される駆動トルクｔｏが減少することがなく、駆動トルクｔｏの不足を生じることがない。
【０１３８】
なお、本発明を適用する動力出力装置の構成としては、図１に示した構成の他、種々の構成が可能である。図１では、モータＭＧ２がリングギヤ軸１２６に結合されているが、モータＭＧ２が、エンジン１５０のクランクシャフト１５６に直結したプラネタリキャリア軸１２７に結合された構成をとることもできる。第１の変形例としての構成を図１１に示す。図１１では、エンジン１５０，モータＭＧ１，ＭＧ２のプラネタリギヤ１２０に対する結合状態が図１の実施例と相違する。プラネタリギヤ１２０に関わるサンギヤ軸１２５にモータＭＧ１が結合され、プラネタリキャリア軸１２７にエンジン１５０のクランクシャフト１５６が結合されている点では図１と同じである。図１１では、モータＭＧ２がリングギヤ軸１２６ではなく、プラネタリキャリア軸１２７に結合されている点で図１の実施例と相違する。
【０１３９】
かかる構成においても、例えば、モータＭＧ１により回生された電力を用いて、プラネタリキャリア軸１２７に結合されたモータＭＧ２を駆動することにより、クランクシャフト１５６に直結したプラネタリキャリア軸１２７にはさらなるトルクを付加することができ、このトルク付加は、駆動軸１１２に要求トルクが出力されるように行なわれる。従って、図１の実施例と同様に、モータＭＧ１およびＭＧ２を介して電力の形でやりとりされる動力を調整することにより、エンジン１５０から出力された動力を所望の回転数およびトルクとして駆動軸１１２から出力することができる。
【０１４０】
従って、このような構成においても、エンジン１５０に対する要求動力が増加したときに、エンジン１５０の回転数ｎｅを上昇させるために、モータＭＧ１のトルクｔｇを増加させると、駆動軸１１２に出力される駆動トルクｔｏは減少してしまい、上記した従来技術と同様の問題が生じるので、このような構成に本発明を適用し、エンジン１５０の回転数ｎｅが上昇している間、モータＭＧ１のトルクｔｇを一定値に維持するよう制御することにより、その問題を解決することは可能である。
【０１４１】
なお、本発明は上記した実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様にて実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例としての動力出力装置を搭載したハイブリッド車両の概略構成を示す構成図である。
【図２】モータＭＧ１に対する制御ユニット１９０による制御処理ルーチンの流れを示すフローチャートである。
【図３】図１の実施例において用いられるエンジン１５０に対する定常走行時動作線を示す特性図である。
【図４】エンジン１５０に対するＥＦＩＥＣＵ１７０による制御処理ルーチンの流れを示すフローチャートである。
【図５】等駆動トルク線を示すグラフである。
【図６】モータＭＧ２のトルクｎｍが正でモータＭＧ１のトルクｔｇが負である場合の等バッテリ出力線を示すグラフである。
【図７】モータＭＧ２のトルクｎｍが正でモータＭＧ１のトルクｔｇも正である場合の等バッテリ出力線を示すグラフである。
【図８】従来技術におけるモータＭＧ１，ＭＧ２のトルクの動作点の変化を示す説明図である。
【図９】図１の実施例におけるモータＭＧ１，ＭＧ２のトルクの動作点の変化を示す説明図である。
【図１０】モータＭＧ２，ＭＧ１の各トルクｔｍ，ｔｇ、駆動トルクｔｏおよびエンジン１５０の回転数ｎｅが時間経過に伴ってどのように変化するかを従来技術と本発明とで比較して示したタイミングチャートである。
【図１１】本発明の変形例としての動力出力装置を搭載したハイブリッド車両の概略構成を示す構成図である。
【符号の説明】
１１０…動力出力装置
１１１…動力伝達ギヤ
１１２…駆動軸
１１３…動力受取ギヤ
１１４…ディファレンシャルギヤ
１１６…駆動輪
１１９…ケース
１２０…プラネタリギヤ
１２１…サンギヤ
１２２…リングギヤ
１２３…プラネタリピニオンギヤ
１２４…プラネタリキャリア
１２５…サンギヤ軸
１２６…リングギヤ軸
１２７…プラネタリキャリア軸
１２８…動力取出ギヤ
１２９…チェーンベルト
１３０…ダンパ
１３２…ロータ
１３３…ステータ
１４２…ロータ
１４３…ステータ
１５０…エンジン
１５１…燃料噴射弁
１５２…燃焼室
１５３…吸気弁
１５４…ピストン
１５６…クランクシャフト
１５７…ＶＶＴ
１５８…イグナイタ
１６０…ディストリビュータ
１６２…点火プラグ
１６４…アクセルペダル
１６４ａ…アクセルペダルポジションセンサ
１６５…ブレーキペダル
１６５ａ…ブレーキペダルポジションセンサ
１７０…ＥＦＩＥＣＵ
１７４…水温センサ
１７６…回転数センサ
１７８…回転角度センサ
１７９…スタータスイッチ
１８２…シフトレバー
１８４…シフトポジションセンサ
１９０…制御ユニット
１９１，１９２…駆動回路
１９４…バッテリ
１９９…残容量検出器
２００…吸入口
２０２…排気口
２６１…スロットルバルブ
２６２…スロットルアクチュエータ
２６３…スロットルバルブポジションセンサ
２６４…カムシャフトポジションセンサ
Ｌｈ…最大トルク線
Ｌｌ…定常走行時動作線
ＭＧ１…モータ
ＭＧ２…モータ
Ｐｅ１…等出力線
Ｐｅ２…等出力線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power output device used for a hybrid vehicle and the like, and more particularly to a power output device including a three-axis power input / output means such as a planetary gear, a hybrid vehicle equipped with the power output device, and a control method for the power output device. Is.
[0002]
[Prior art]
In recent years, hybrid vehicles using an engine and an electric motor as power sources have been proposed, and a so-called parallel hybrid vehicle is one type of hybrid vehicle. In the parallel hybrid vehicle, part of the power output from the engine that is the prime mover is transmitted to the drive shaft by the power adjustment device. The remaining power is converted into electric power by the power adjustment device. This electric power is stored in a battery or used to drive an electric motor as a power source other than the engine. With this configuration, the parallel hybrid vehicle can output the power output from the engine to the drive shaft at an arbitrary rotational speed and torque. Since the engine can be operated by selecting a driving point with high driving efficiency, the hybrid vehicle is excellent in resource saving and exhaust purification compared to a conventional vehicle using only the engine as a driving source.
[0003]
The power adjusting device includes, for example, a motor generator having a rotating shaft, and a three-shaft power input / output means having three shafts respectively coupled to a drive shaft, an engine output shaft, and a motor generator rotating shaft. A mechanical distribution type power adjustment device using a planetary gear, and an electric distribution type power adjustment device using a counter-rotor motor including a rotor coupled to an output shaft of an engine and a rotor coupled to a drive shaft. Can be applied.
[0004]
Among these, in the case of the mechanical distribution type power adjustment device, the planetary gear has a property that, as is well known, when the rotation speed and torque of two of the three axes are determined, the rotation speed and torque of the remaining rotation shaft are determined. . Based on such a property, for example, a part of the mechanical power input from the first shaft coupled to the output shaft of the engine is output to the third shaft coupled to the drive shaft while remaining second The remaining power can be taken out as electric power by a motor generator coupled to the shaft. Further, by providing another motor generator on the third shaft or the first shaft and supplying electric power to this motor generator, the power output from the engine can be increased and transmitted to the drive shaft. Is possible.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Now, in a parallel hybrid vehicle using such a mechanical distribution type power adjustment device, for example, when the driver depresses the accelerator pedal and requests rapid acceleration while the vehicle is running, a request to be output to the drive shaft of the vehicle As the power increases, the required power for the engine also increases rapidly. At this time, conventionally, by increasing the torque of the motor generator coupled to the second shaft, the number of revolutions of the engine is increased, and the power output from the engine is increased. It was controlled to be equal to the required power.
[0006]
However, as described above, conventionally, when the rapid acceleration is required, the torque of the motor generator coupled to the second shaft is increased in order to increase the rotational speed of the engine. The torque output from the drive shaft (that is, the drive torque) is reduced by the increase in the drive torque, and the drive torque becomes insufficient.
[0007]
Accordingly, the object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and to reduce the drive torque output from the drive shaft while the rotational speed of the prime mover is increasing when the required power for the prime mover increases rapidly. Therefore, an object of the present invention is to provide a power output device that does not cause a shortage of drive torque.
[0008]
[Means for solving the problems and their functions and effects]
In order to achieve at least a part of the above object, a power output apparatus of the present invention is a power output apparatus that outputs power to a drive shaft,
When the driving shaft is coupled to the third shaft and power is input / output to / from any two of the first to third shafts. Three-axis power input / output means for inputting / outputting power determined based on the input / output power to / from the remaining one axis;
A prime mover capable of outputting power to the first shaft, the rotary shaft being coupled to the first shaft;
A first motor generator having a rotary shaft coupled to the second shaft and capable of inputting / outputting power to / from the second shaft;
A second motor / generator having a rotary shaft coupled to the third shaft or the first shaft and capable of inputting / outputting power to / from the third shaft or the first shaft;
Required power deriving means for determining the required power for the prime mover based on a predetermined parameter;
Control means for controlling at least the first motor generator so that the power output from the prime mover is substantially equal to the required power based on the determined required power;
With
The control means is configured to increase the torque of the first motor generator when the rotation speed of the first motor generator or the rotation speed of the prime mover is increasing when the required power required is increased. The gist of the invention is to control the first motor generator so as to maintain a small gap.
[0009]
The power output apparatus control method according to the present invention includes first to third shafts, the drive shaft is coupled to the third shaft, and any of the first to third shafts. Three-axis power input / output means for inputting / outputting power determined based on the input / output power to / from the remaining one axis when power is input / output to / from the two axes; A prime mover capable of outputting power to the first shaft coupled to the rotary shaft, and a rotary shaft coupled to the second shaft to input / output power to the second shaft. The first motor generator capable of rotating and the third shaft or the first shaft have a rotating shaft coupled thereto, and power can be input / output to / from the third shaft or the first shaft. A method for controlling a power output device comprising: a second motor generator;
(A) obtaining a required power for the prime mover based on a predetermined parameter;
(B) controlling at least the first motor generator based on the determined required power so that the power output from the prime mover is substantially equal to the required power;
With
The step (b)
When the calculated required power increases, the torque of the first motor generator is maintained at a low level when the rotation speed of the first motor generator or the rotation speed of the prime mover is increasing. The present invention includes a step of controlling the first motor generator.
[0010]
Thus, in the power output device or the control method thereof according to the present invention, when the required power for the prime mover increases, the rotational speed of the first motor generator or the rotational speed of the prime mover is increasing. The first motor generator is controlled so as to maintain a little torque of the first motor generator. There is a predetermined correlation between the rotational speed of the first motor generator and the rotational speed of the prime mover by the three-shaft power input / output means, and when the rotational speed of the drive shaft is substantially constant, It is in a relationship that if one rises, the other rises.
[0011]
Therefore, according to the power output apparatus or the control method thereof of the present invention, when the required power for the prime mover increases, control is performed so that the torque of the first motor generator is substantially maintained while the rotational speed of the prime mover is increasing. Therefore, the drive torque output from the drive shaft does not decrease, and the drive torque is not deficient.
[0012]
In the power output device of the present invention,
The controller is configured to increase the torque of the prime mover if the rotational speed of the first motor generator or the rotational speed of the prime mover is not increasing when the required power required is increased. It is desirable to control.
[0013]
By performing such control, the rotational speed of the prime mover can be reliably increased even when the rotational speed of the prime mover is not increasing.
[0014]
In the power output device of the present invention,
The control means controls the torque of the first motor generator so as to increase the rotational speed of the first motor generator when the motor is controlled to increase the torque of the motor. Is desirable.
[0015]
By performing such control, the rotational speed of the prime mover can be increased more reliably.
[0016]
In the power output device of the present invention,
When the prime mover is an engine, the operating point control means preferably increases the torque of the prime mover by adjusting the opening degree of the throttle valve of the engine or the opening / closing timing of the intake valve.
[0017]
Thus, by adjusting the opening degree of the throttle valve or the opening / closing timing of the intake valve, the torque of the prime mover (engine) can be quickly increased to a desired torque.
[0018]
The hybrid vehicle of the present invention is a hybrid vehicle equipped with the power output device described above,
The gist is to drive the wheels by the power output to the drive shaft.
[0019]
According to the hybrid vehicle of the present invention, for example, even when the driver depresses the accelerator pedal and requests rapid acceleration while the vehicle is running, the number of revolutions of the prime mover is increased without decreasing the drive torque. Since power almost equal to the required power can be extracted, the vehicle can be accelerated rapidly as required by the driver without causing a shortage of driving torque.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(A) Configuration of the example
First, the configuration of an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a hybrid vehicle equipped with a power output apparatus as an embodiment of the present invention. This hybrid vehicle is a parallel hybrid vehicle using a so-called mechanical distribution type power adjustment device.
[0021]
This hybrid vehicle mainly includes a power system that generates a driving force, a control system thereof, a power transmission system that transmits the driving force from the driving source to the driving wheels 116 and 118, a driving operation unit, and the like. ing.
[0022]
The power system is composed of a system including an engine 150 as a prime mover and a system including motors MG1 and MG2 as motor generators. The control system is an electronic control for mainly controlling the operation of the engine 150. A unit (hereinafter referred to as EFIECU) 170, a control unit 190 that mainly controls the operation of the motors MG1 and MG2, and various sensor units that detect and input / output signals necessary for the EFIECU 170 and the control unit 190. Yes.
[0023]
The internal configurations of the EFIECU 170 and the control unit 190 are not specifically shown, but these are one-chip microcomputers each having a CPU, ROM, RAM, etc., and a program in which the CPU is recorded in the ROM. Accordingly, the following various control processes are performed.
[0024]
The power from the engine 150 is received by the control by the EFIECU 170 and the control unit 190, and the planetary gear 120, which is a three-axis power input / output means, is used for the power of the engine 150 by the power of the motors MG1 and MG2 or power generation. Hereinafter, the configuration for outputting the adjusted power to the drive shaft 112 is referred to as a power output device 110.
[0025]
The engine 150 in the motive power output device 110 sucks air from the suction port 200 through the throttle valve 261, and injects gasoline from the fuel injection valve 151, and generates an air-fuel mixture from the sucked air and the injected gasoline. At this time, the throttle valve 261 is driven to open and close by the throttle actuator 262. The engine 150 sucks the generated air-fuel mixture into the combustion chamber 152 via the intake valve 153, and converts the motion of the piston 154 pushed down by the explosion of the air-fuel mixture into the rotational motion of the crankshaft 156. This explosion occurs when the air-fuel mixture is ignited and burned by the electric spark formed by the spark plug 162 by the high voltage guided from the igniter 158 via the distributor 160. Exhaust generated by the combustion is discharged into the atmosphere through the exhaust port 202.
[0026]
The engine 150 also includes a mechanism for changing the opening / closing timing of the intake valve 153, a so-called continuously variable valve timing mechanism (hereinafter referred to as VVT) 157. The VVT 157 adjusts the opening / closing timing of the intake valve 153 by advancing or retarding the phase with respect to the crank angle of an intake camshaft (not shown) that drives the intake valve 153 to open and close.
[0027]
On the other hand, the operation of engine 150 is controlled by EFIECU 170. For example, the throttle valve 261 is feedback-controlled by the EFIECU 170 using the throttle actuator 262 based on a detection signal obtained by a throttle valve position sensor 263 that detects its opening (position) so as to have a desired opening. Yes. In addition, the advance angle and the retard angle of the intake camshaft phase in the VVT 157 are also fed back by the EFIECU 170 so as to have a target phase based on a detection signal obtained by the camshaft position sensor 264 that detects the position of the intake camshaft. Control is made. In addition, there are ignition timing control of the spark plug 162 according to the rotational speed of the engine 150, fuel injection amount control according to the intake air amount, and the like.
[0028]
In addition to the throttle valve position sensor 263 and the camshaft position sensor 264 described above, various sensors that indicate the operating state of the engine 150 are connected to the EFIECU 170 in order to enable such control of the engine 150. Has been. For example, a rotational speed sensor 176 and a rotational angle sensor 178 provided in the distributor 160 for detecting the rotational speed and rotational angle of the crankshaft 156, a starter switch 179 for detecting the state of the ignition key, and the like are connected. . The illustration of other sensors, switches, etc. is omitted.
[0029]
Next, the schematic configuration of the motors MG1 and MG2 shown in FIG. 1 will be described. The motor MG1 is configured as a synchronous motor generator, and includes a rotor 132 having a plurality of permanent magnets on the outer peripheral surface, and a stator 133 around which a three-phase coil that forms a rotating magnetic field is wound. The stator 133 is formed by laminating thin plates of non-oriented electrical steel plates, and is fixed to the case 119. The motor MG1 operates as an electric motor that rotationally drives the rotor 132 by an interaction between a magnetic field generated by a permanent magnet provided in the rotor 132 and a magnetic field formed by a three-phase coil provided in the stator 133. It operates also as a generator which produces electromotive force in the both ends of the three-phase coil with which the stator 133 was equipped by interaction of these.
[0030]
Similarly to the motor MG1, the motor MG2 is configured as a synchronous motor generator, and includes a rotor 142 having a plurality of permanent magnets on the outer peripheral surface, and a stator 143 wound with a three-phase coil that forms a rotating magnetic field. The stator 143 of the motor MG2 is also formed by laminating thin plates of non-oriented electrical steel sheets, and is fixed to the case 119. This motor MG2 also operates as an electric motor or a generator like the motor MG1.
[0031]
These motors MG1 and MG2 are electrically connected to the battery 194 and the control unit 190 via first and second drive circuits 191 and 192 each including six transistors (not shown) for switching. Has been. The control unit 190 outputs a control signal for driving the transistors in the first and second drive circuits 191 and 192. Six transistors in each of the drive circuits 191 and 192 are arranged in pairs so as to be on the source side and the sink side to constitute a transistor inverter. When the control unit 190 sequentially controls the ratio of the on-time of the source side and sink side transistors by the control signal, and the current flowing in each phase of the three-phase coil is changed to a pseudo sine wave by PWM control, the three-phase coil A rotating magnetic field is formed, and these motors MG1 and MG2 are driven.
[0032]
Various other sensors and switches are electrically connected to the control unit 190 in order to enable control of the driving state of the hybrid vehicle including control of the motors MG1 and MG2. Sensors and switches connected to the control unit 190 include an accelerator pedal position sensor 164a, a brake pedal position sensor 165a, a shift position sensor 184, a water temperature sensor 174, a remaining capacity detector 199 of the battery 194, and the like.
[0033]
The control unit 190 inputs various signals from the driving operation unit, the remaining capacity of the battery 194, and the like through these sensors, and exchanges various information by communication with the EFIECU 170 that controls the engine 150. Yes.
[0034]
As various signals from the driving operation unit, specifically, the accelerator pedal position (depressed amount of the accelerator pedal 164) from the accelerator pedal position sensor 164a, and the brake pedal position (depressed of the brake pedal 165) from the brake pedal position sensor 165a. Amount), the shift position from the shift position sensor 184 (the position of the shift lever 182). Further, the remaining capacity of the battery 194 is detected by a remaining capacity detector 199.
[0035]
The configuration of the power transmission system that transmits the driving force from the driving source to the driving wheels 116 and 118 is as follows. A crankshaft 156 for transmitting the power of the engine 150 is coupled to the planetary carrier shaft 127 via the damper 130. The planetary carrier shaft 127, the sun gear shaft 125 that transmits the rotation of the motor MG1 and the motor MG2, and the ring gear shaft 126. Is mechanically coupled to a planetary gear 120 described later. The damper 130 connects the crankshaft 156 of the engine 150 and the planetary carrier shaft 127, and is provided for the purpose of suppressing the amplitude of torsional vibration of the crankshaft 156.
[0036]
A power take-out gear 128 for taking out power is coupled to ring gear 122 at a position between ring gear 122 and motor MG1. The power take-out gear 128 is connected to the power receiving gear 113 by a chain belt 129, and power is transmitted between the power take-out gear 128 and the power receiving gear 113. The power receiving gear 113 is coupled to a power transmission gear 111 via a drive shaft 112. The power transmission gear 111 is further coupled to left and right driving wheels 116, 118 via a differential gear 114, and Power can be transmitted.
[0037]
Here, together with the configuration of the planetary gear 120, the coupling of the crankshaft 156, the planetary carrier shaft 127, the sun gear shaft 125 that is the rotating shaft of the motor MG1, and the ring gear shaft 126 that is the rotating shaft of the motor MG2 will be described. The planetary gear 120 includes three coaxial gears, a sun gear 121 and a ring gear 122, and a plurality of planetary pinion gears 123 that are arranged between the sun gear 121 and the ring gear 122 and revolve while rotating on the outer periphery of the sun gear 121. . The sun gear 121 is coupled to the rotor 132 of the motor MG1 via a hollow sun gear shaft 125 penetrating the planetary carrier shaft 127 through the center of the shaft, and the ring gear 122 is coupled to the rotor 142 of the motor MG2 via the ring gear shaft 126. . The planetary pinion gear 123 is coupled to the planetary carrier shaft 127 via a planetary carrier 124 that supports the rotation shaft thereof, and the planetary carrier shaft 127 is coupled to the crankshaft 156. As is well known in terms of mechanics, the planetary gear 120 has a rotational speed of any two of the above-described three shafts of the sun gear shaft 125, the ring gear shaft 126, and the planetary carrier shaft 127, and torque input to and output from these shafts. Once determined, the remaining number of rotations of one shaft and the torque input / output to / from the rotation shaft are determined.
[0038]
(B) General operation
Next, a general operation of the hybrid vehicle shown in FIG. 1 will be briefly described. When the hybrid vehicle having the above-described configuration travels, the power corresponding to the required power to be output to the drive shaft 112 is output from the engine 150, and the output power is converted to torque and transmitted to the drive shaft 112 as follows. ing. Torque conversion is output from the engine 150 when the crankshaft 156 of the engine 150 rotates at a high rotational speed and a low torque with respect to the required rotational speed and the required torque to be output from the drive shaft 112, for example. A part of the power is recovered as electric power by the motor MG1, and the motor MG2 is driven by the electric power.
[0039]
Specifically, first, the power output from the engine 150 is transmitted to the motor MG1 coupled to the sun gear shaft 125 in the planetary gear 120 and to the power transmitted to the drive shaft 112 via the ring gear shaft 126. Distributed. This power distribution is performed under conditions such that the rotational speed of the ring gear shaft 126 matches the required rotational speed. The power transmitted to the sun gear shaft 125 is regenerated as electric power by the motor MG1. On the other hand, torque is applied to ring gear shaft 126 by driving motor MG2 coupled to ring gear shaft 126 using this electric power. This torque addition is performed so that the required torque is output to the drive shaft 112. Thus, by adjusting the power exchanged in the form of electric power through the motors MG1 and MG2, the power output from the engine 150 can be output from the drive shaft 112 as a desired rotational speed and torque.
[0040]
Conversely, when the crankshaft 156 of the engine 150 is rotating at a low rotational speed and a high torque with respect to the required rotational speed and the required torque to be output from the drive shaft 112, the power output from the engine 150 is reduced. A part of the electric power is collected by the motor MG2, and the motor MG1 is driven by the electric power.
[0041]
A part of the electric power recovered by the motor MG1 or MG2 can be stored in the battery 194. It is also possible to drive motor MG1 or MG2 using the electric power stored in battery 194.
[0042]
Based on such an operating principle, during steady running, for example, the engine 150 is used as a main drive source, and the vehicle is also driven using the power of the motor MG2. As described above, by running using both the engine 150 and the motor MG2 as drive sources, the engine 150 can be operated at an operating point with high operating efficiency according to the required torque and the torque that can be generated by the motor MG2. Compared to a vehicle using only the engine 150 as a drive source, it is excellent in resource saving and exhaust purification. On the other hand, since the rotation of the crankshaft 156 can be transmitted to the motor MG1 via the planetary carrier shaft 127 and the sun gear shaft 125, it is possible to travel while generating power with the motor MG1 by the operation of the engine 150.
[0043]
The following relationship is known for the rotational speed of the planetary gear 120 used in the torque conversion. That is, for the planetary gear 120, if the gear ratio between the sun gear 121 and the ring gear 122 (the number of teeth of the sun gear / the number of teeth of the ring gear) is ρ, the rotational speed Ns of the sun gear shaft 125, the rotational speed Nc of the planetary carrier shaft 127, the ring gear shaft In general, the relationship of the following equation (1) is established between the rotational speed Nr of 126.
[0044]
Ns = Nc + (Nc−Nr) / ρ (1)
[0045]
In the present embodiment, the rotational speed Ns of the sun gear shaft 125 is a parameter equivalent to the rotational speed ng of the motor MG1, and the rotational speed Nr of the ring gear shaft 126 is a parameter equivalent to the vehicle speed or the rotational speed nm of the motor MG2. The rotational speed Nc of the planetary carrier shaft 127 is a parameter equivalent to the rotational speed ne of the engine 150.
[0046]
Therefore, the following relationship is established from the equation (1) between the rotational speed ne of the engine 150, the rotational speed ng of the motor MG1, and the rotational speed nm of the motor MG2.
[0047]
ne = ρ · ng / (1 + ρ) + nm / (1 + ρ) (2)
[0048]
(C) Control processing for motors MG1, MG2 and engine 150
Next, control processing for the motors MG1 and MG2 and the engine 150 in the present embodiment will be described. First, the control process for the motor MG1 will be described with reference to FIG.
[0049]
FIG. 2 is a flowchart showing a flow of a control processing routine by the control unit 190 for the motor MG1. This routine is a process executed by a CPU (not shown) of the control unit 190, and is repeatedly executed at predetermined time intervals.
[0050]
When the control processing routine shown in FIG. 2 is started, first, the control unit 190 performs a process of calculating the required power spv for the engine 150 (step S100). This required power spv is calculated by the following equation (3).
[0051]
spv = spac + spchg + spAC (3)
Here, each term on the right side of Equation (3) is as follows.
[0052]
Spacc: Power when driving torque for driving the vehicle is all covered by the output of the engine 150 (value converted to power generation amount). It is obtained from a map using the amount of depression of the accelerator pedal 164 and the vehicle speed as parameters. As described above, the control unit 190 obtains the depression amount of the accelerator pedal 164 from the accelerator pedal position sensor 164a, and obtains the vehicle speed from a sensor (not shown) that detects the rotational speed Nr of the ring gear shaft 126. I have to.
[0053]
Spchg: required power for charging / discharging of the battery 194 It is obtained from the remaining capacity of the battery 194. Generally, when the remaining capacity is low, the request for charging is high. When the remaining capacity is about 60%, the request for charging / discharging is 0, and when the remaining capacity is higher, the request is for discharging.
[0054]
SpAC: a correction amount when an air conditioner (not shown) is driven. Since the air conditioner consumes a large amount of power, the power consumption is corrected separately from other auxiliary machines.
[0055]
After calculating the required power spv for the engine 150 in this way, the control unit 190 uses the calculated required power spv to determine the target rotational speed nettag for the engine 150 from a preset steady-time operating line (step S102). ).
[0056]
FIG. 3 is a characteristic diagram showing an operating line during steady running for the engine 150 used in this embodiment. 3, the vertical axis represents the torque te of the engine 150, and the horizontal axis represents the rotational speed ne of the engine 150. Further, the curve Ll is an operation line during steady running used in this embodiment, and the curve Lh is a maximum torque line of the engine 150. Here, the maximum torque line Lh is a curve obtained by plotting the maximum torque temax for each rotation speed ne in the relationship between the engine 150 rotation speed ne and the torque te.
[0057]
On the other hand, as is well known, the power Pe output from the engine 150 is expressed as the product (ne × te) of the rotational speed ne of the engine 150 and the torque te, so the power Pe from the engine 150 is constant. When so-called iso-output lines are plotted on FIG. 3, for example, Pe1 and Pe2 are obtained.
[0058]
Therefore, for example, if the required power spv for the engine 150 calculated in step S100 is Pe1, in FIG. 3, if the intersection d1 between the iso-output line Pe1 and the steady running operation line Ll is obtained, the point d1 is obtained. Is the target engine speed nettag for the engine 150 to be obtained.
[0059]
Actually, for each power Pe from the engine 150, the rotational speed ne of the engine 150 is obtained in advance based on the steady running operation line L1, and these are stored in a ROM (not shown) inside the control unit 190. The target rotational speed netag for the engine 150 is obtained from the map for the required power spv for the engine 150 obtained as a map.
[0060]
Next, the control unit 190 calculates the target rotational speed ngtga of the motor MG1 from the previously obtained target rotational speed nettag for the engine 150 (step S104). That is, as described above, there is a relationship as shown in Expression (2) between the rotational speed ne of the engine 150 and the rotational speed ng of the motor MG1, and in addition, the rotational speed of the motor MG2 in Expression (2). Since nm is already obtained as a vehicle speed from a sensor (not shown) for detecting the rotational speed Nr of the ring gear shaft 126 in step S100, using equation (2), from the target rotational speed nettag for the engine 150, the motor The target rotational speed ngtag of MG1 can be easily obtained.
[0061]
Next, the control unit 190 acquires the actual rotational speed ng of the motor MG1 from a sensor (not shown) that detects the rotational speed Ns of the sun gear shaft 125 (step S106).
[0062]
Subsequently, the control unit 190 determines whether or not the previously obtained target rotational speed ngtag is higher than the acquired rotational speed ng (step S108). When the target rotation speed ngtag is equal to or less than the actual rotation speed ng of the motor MG1, the control unit 190 performs the following process. That is, if a torque increase request for the engine 150, which will be described later, has already been set to the EFIECU 170, after clearing it (step S110), the control unit 190 determines that the rotational speed ng of the motor MG1 is The torque tg of the motor MG1 is controlled so that the target rotational speed ngtag is reached (step S112). Specifically, this control is performed by so-called proportional integration control (PI control). That is, a proportional term obtained by multiplying the deviation between the target rotational speed ngtag of the motor MG1 and the actual rotational speed ng by a predetermined proportional constant, and an integral term obtained by multiplying the time integral value of the deviation by a predetermined proportional constant. The target torque tgtag for the motor MG1 is obtained from the sum of the above and control is performed so that the torque tg of the motor MG1 becomes the target torque tgtag.
[0063]
Thus, by controlling the torque tg of the motor MG1 so that the rotational speed ng of the motor MG1 becomes the target rotational speed ngtag for the motor MG1, the actual rotational speed ne of the engine 150 also becomes the target rotational speed nettag for the engine 150. It works to get closer. This is because it can be assumed that the vehicle speed is substantially constant during steady running. Therefore, if the rotational speed ng of the motor MG1 is close to the target rotational speed ngtag for the motor MG1, from the equation (2), the engine 150 inevitably becomes necessary. This is because the rotational speed ne approaches the target rotational speed nettag for the engine 150.
[0064]
On the other hand, if the target rotational speed ngtag for the motor MG1 is higher than the actual rotational speed ng of the motor MG1 in step S108, the control unit 190 further determines whether the rotational speed ng of the motor MG1 is increasing. (Step S114). If the engine MG1 is not increasing, that is, if the rotational speed ng of the motor MG1 is constant or decreasing, the control unit 190 sets a torque-up request for the engine 150 to the EFIECU 170 (step S116). ). This request is transmitted from the control unit 190 to the EFIECU 170 by the communication described above.
[0065]
That is, as described above, since the vehicle speed can be assumed to be substantially constant during steady running, the target rotational speed ngtag for the motor MG1 is higher than the actual rotational speed ng of the motor MG1 as is apparent from the equation (2). This means that the target rotational speed nettag for the engine 150 is also higher than the actual rotational speed ne of the engine 150. Similarly, the fact that the rotational speed ng of the motor MG1 is constant or descending means that the rotational speed ne of the engine 150 is also constant or descending. Therefore, in order to increase the engine speed ne, which is constant or descending, to the target engine speed netag higher than that, a torque-up request for the engine 150 is set, and the torque te of the engine 150 is temporarily set. The sudden increase causes the engine 150 to rotate at the speed ne.
[0066]
Then, the control unit 190 controls the torque tg of the motor MG1 so that the rotational speed ng of the motor MG1 becomes the target rotational speed ngtag for the motor MG1 (step S112). As a result, the rotational speed ne of the engine 150 operates so as to approach the target rotational speed nettag for the engine 150, and thus the rotational speed ne of the engine 150 starts to increase.
[0067]
On the other hand, if the rotational speed ng of the motor MG1 is increasing in step S114, the control unit 190 performs the following process. That is, as described above, from equation (2), when the rotational speed ng of the motor MG1 is increasing, the rotational speed ne of the engine 150 is also increasing. If the torque increase request is set, the control unit 190 first clears it (step S118).
[0068]
Then, the control unit 190 controls the torque tg of the motor MG1 so that the torque tg of the motor MG1 becomes substantially equal to the torque of the previous revolution (step S120). As a result, while the rotational speed ne of the engine 150 is increasing, the torque tg of the motor MG1 is maintained at a constant value without changing. As described above, the control processing routine of FIG. 2 is repeatedly executed at a predetermined time interval. Therefore, the torque of the previous revolution of the motor MG1 used in step S120 is the control processing routine that is repeatedly executed. Is the torque tg of the motor MG1 in the previous round.
[0069]
Next, a control process for the motor MG2 will be briefly described. In general, the sum of power (ie, power) input / output to / from motors MG 1 and MG 2 is limited as follows by power (ie, power) input / output to / from battery 194. That is, the power input to the motors MG1 and MG2 is, as is well known, the product of the rotational speed ng and the torque tg of the motor MG1 (ng × tg) and the product of the rotational speed nm and the torque tm of the motor MG2, respectively. Since the limit value of power that can be taken out from the battery 194 is Bh and the limit value of power that can be brought into the battery 194 is B1, it is expressed as the following equation (4).
[0070]
Bl ≦ ng · tg + nm · tm ≦ Bh (4)
However, the direction in which power is taken out from the battery 194 (discharge direction) is positive, and the direction in which power is brought into the battery 194 (power storage direction) is negative.
[0071]
The control unit 190 controls the motor MG2 so that the sum of the power input and output to the motors MG1 and MG2 becomes a predetermined value Bo within the limit range of the equation (4).
[0072]
Specifically, the rotational speed ng of the motor MG1 is obtained in step S106 of FIG. 2, the torque tg of the motor MG1 is obtained from step S112 or S120, and the rotational speed nm of the motor MG2 is determined in step S100. Since it is obtained from a sensor (not shown) that detects the rotational speed Nr of the shaft 126, based on these values, the sum of the powers of the motors MG1 and MG2 becomes a predetermined value Bo as shown in the following equation (5). Thus, the torque tm of the motor MG2 is controlled.
[0073]
ng · tg + nm · tm = Bo (5)
[0074]
For example, during steady running, the predetermined value Bo is set so that both the electric power taken out (ie, output) from the battery 194 and the electric power brought into (ie, inputted) into the battery 194 are both zero. The torque tm of the motor MG2 is controlled with substantially zero (that is, Bo≈0).
[0075]
Therefore, as described above, since the direction in which power is taken out from the battery 194 is positive, it can be said that Bo is the value of the power outputted (taken out) from the battery 194.
[0076]
Next, a control process for the engine 150 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart showing the flow of a control processing routine by the EFIECU 170 for the engine 150. This routine is a process executed by a CPU (not shown) of the EFIECU 170, and is repeatedly executed at predetermined time intervals.
[0077]
When the control processing routine shown in FIG. 4 is started, first, the EFIECU 170 obtains the actual rotational speed ne of the engine 150 from a sensor (not shown) that detects the rotational speed of the crankshaft 156 (step S130). . It may be obtained directly from the rotation speed sensor 176 provided in the distributor 160.
[0078]
Next, EFIECU 170 determines whether a torque-up request for engine 150 is set by control unit 190 (step S132). As a result, if the torque increase request of engine 150 is not set and cleared, EFIECU 170 detects the operating point of engine 150 based on the detected engine speed ne and the above-mentioned steady-state running time. The target opening / closing timing VTtag of the intake valve 153 by the VVT 157 and the target opening degree SVPtag of the throttle valve 261 by the throttle actuator 262 are obtained so as to be on the operation line Ll. Then, based on the obtained target opening / closing timing VTtag of the intake valve 153, the VVT 157 is controlled so that the actual opening / closing timing VT of the intake valve 153 becomes the target opening / closing timing VTtag, and the obtained target opening of the throttle valve 261 is determined. Based on the SVPtag, the throttle actuator 262 is controlled so that the actual opening SVP of the throttle valve 261 becomes the target opening SVPtag (step S134).
[0079]
In general, in VVT 157, when the intake camshaft phase is controlled to the advance side as the opening / closing timing of intake valve 153, the stroke for compressing the air-fuel mixture sucked into combustion chamber 152 becomes longer, and the output from engine 150 is increased accordingly. It is known that the torque te to be increased. It is also well known that in the throttle valve 261, when the opening degree SVP of the throttle valve 261 is increased by the throttle actuator 262, the torque te output from the engine 150 increases.
[0080]
Therefore, the torque te output from the engine 150 can be directly changed by changing the opening / closing timing VT of the intake valve 153 by the VVT 157 and the opening SVP of the throttle valve 261 by the throttle actuator 262, respectively. . Note that the change range of the torque te based on the opening / closing timing VT of the intake valve 153 is relatively narrower than the change range of the torque te based on the opening degree SVP of the throttle valve 261.
[0081]
Therefore, the target opening / closing timing VTtag of the intake valve 153 and the target opening degree SVPtag of the throttle valve 261 can be obtained from the actual rotational speed ne of the engine 150 and the operation line L1 during steady running as follows. . That is, a point on the steady running operation line Ll when the engine 150 has a rotational speed of ne is derived, and the torque te of the engine 150 at that point is obtained as a target torque of the engine 150 as a tagtag. Then, an opening / closing timing VT of the intake valve 153 necessary for actually outputting the target torque tetag from the engine 150 is obtained. If the torque output from the engine 150 is insufficient for the target torque tetag simply by changing the opening / closing timing VT of the intake valve 153, the throttle valve required for outputting the insufficient torque from the engine 150. The opening degree SVP of 261 is obtained. The opening / closing timing VT of the intake valve 153 and the opening degree SVP of the throttle valve 261 thus obtained are set as a target opening / closing timing VTtag and a target opening degree SVPtag, respectively.
[0082]
Actually, the desired opening / closing timing of the intake valve 153 and the desired opening of the throttle valve 261 are obtained in advance for each rotation speed of the engine 150 while using the steady running operation line Ll. In a ROM (not shown) in the EFIECU 170, a map for calculating a target opening / closing timing and a map for calculating a target opening degree are stored respectively. From this map, the target opening / closing timing VTtag and the target opening degree SVPtag are obtained respectively.
[0083]
In the process in step S134, when the opening / closing timing VT of the intake valve 153 is merely changed and the torque output from the engine 150 is sufficient for the target torque tetag, the opening degree SVP of the throttle valve 261 is set. The control is maintained as it is.
[0084]
On the other hand, if a torque-up request for engine 150 is set in step S132, EFIECU 170 detects the operating point of engine 150 on the aforementioned maximum torque line Lh based on the detected rotational speed ne of engine 150. Thus, the target opening / closing timing VTtag of the intake valve 153 and the target opening degree SVPtag of the throttle valve 261 are respectively obtained, and the actual opening / closing timing VT of the intake valve 153 is calculated based on the obtained target opening / closing timing VTtag of the intake valve 153. The throttle actuator is controlled so that the target opening / closing timing VTtag is reached, and the actual opening SVP of the throttle valve 261 becomes the target opening SVPtag based on the obtained target opening SVPtag of the throttle valve 261. 62 for controlling the (step S136).
[0085]
Note that the method of deriving the target opening / closing timing VTtag of the intake valve 153 and the target opening SVPtag of the throttle valve 261 from the actual engine speed ne and the maximum torque line Lh is the same as in step S134. Description is omitted.
[0086]
Therefore, by executing the control processing routine as described above, when the torque increase request of the engine 150 is set, the torque te of the engine 150 is set so that the operating point of the engine 150 is on the maximum torque line Lh. Increases rapidly, and gives an opportunity to increase the rotational speed ne of the engine 150. Further, when the torque increase request is cleared, the operating point of the engine 150 moves along the operation line Ll during steady running.
[0087]
In this embodiment, when the torque increase request of the engine 150 is set, the operating point of the engine 150 is moved to the maximum torque line Lh in order to surely increase the rotational speed ne of the engine 150. However, it is not always necessary to move the operating point of the engine 150 to the maximum torque line Lh as long as it is possible to give an increase in the rotational speed ne of the engine 150. That is, for example, an operation line that is lower in torque than the maximum torque line Lh and higher in torque than the steady running operation line Ll may be set in advance and moved to that operation line.
[0088]
Now, assuming that the torque output from the drive shaft 112 (that is, the drive torque) is to, the drive torque to using the torque tg of the motor MG1 and the torque tm of the motor MG2 is given by the following equation (6). It can be expressed as
[0089]
to = tm−tg / ρ (6)
[0090]
Therefore, when this equation (6) is transformed, the following equation is derived.
[0091]
tm = (1 / ρ) · tg + to (7)
[0092]
Therefore, when the relationship between the torque tg of the motor MG1 and the torque tm of the motor MG2 is plotted according to the equation (7) using the drive torque to as a parameter, it is as shown in FIG.
[0093]
FIG. 5 is a graph showing equal driving torque lines. In FIG. 5, the vertical axis represents the torque tm of the motor MG2, and the horizontal axis represents the torque tg of the motor MG1. Each straight line represented by a broken line in FIG. 5 is an equal driving torque line with a constant driving torque to. As is clear from the equation (7), the inclinations θt of these equal drive torque lines are 1 / ρ and are constant.
[0094]
Further, the intercept of each equal driving torque line is to, as is apparent from the equation (7). Accordingly, each equal driving torque line increases in the upper left direction, and the driving torque to increases, and the driving torque to decreases in the lower right direction.
[0095]
On the other hand, as described above, the sum of the powers inputted to and outputted from the motors MG1 and MG2 is expressed as shown in Expression (5). Therefore, when Expression (5) is modified, the following expression is derived.
[0096]
tm = − (ng / nm) · tg + (1 / nm) · Bo (8)
[0097]
Therefore, when the electric power Bo output from the battery 194 is used as a parameter, the relationship between the torque tg of the motor MG1 and the torque tm of the motor MG2 is plotted according to the equation (8), as shown in FIG. 6 or FIG.
[0098]
6 and 7 are graphs showing the equal battery output lines, respectively. 6 shows a case where the torque nm of the motor MG2 is positive (nm> 0) and the torque tg of the motor MG1 is negative (tg <0), and FIG. 7 shows that the torque nm of the motor MG2 is positive ( nm> 0) and the torque tg of the motor MG1 is also positive (tg> 0). 6 and 7, the vertical axis represents the torque tm of the motor MG2 as in FIG. 5, and the horizontal axis represents the torque tg of the motor MG1.
[0099]
Each straight line represented by a solid line in FIGS. 6 and 7 is an equal battery output line in which the electric power Bo output from the battery 194 is constant.
[0100]
The slope θB of these equal battery output lines is − (ng / nm), as is clear from the equation (8). Of these, since the vehicle speed can be assumed to be substantially constant during steady running, assuming that the rotational speed nm of the motor MG2 coupled to the drive shaft 112 is substantially constant, the rotational speed ng of the motor MG1 increases. Along with this, the slope θB of the equal battery output line decreases, so that each equal battery output line rotates clockwise around the intersection (tg, tm) = (0, Bo / nm) with the vertical axis. For example, the state of FIG. 6 shifts to the state of FIG.
[0101]
Moreover, the intercept of each equal battery output line is Bo / nm, as is clear from the equation (8). Accordingly, the output power Bo of the battery 194 increases as each equal driving torque line goes upward, and the output power Bo of the battery 194 decreases as going downward. However, the electric power Bo output from the battery 194 has its upper limit limited to the limit value Bh and its lower limit limited to the limit value Bl according to the equation (4). 6 and FIG. 7, the upper limit is only up to Bo = Bh. This equal battery output line of Bo = Bh is hereinafter referred to as a battery output limit line.
[0102]
Now, comparing the inclination θt of the equal drive torque line shown in FIG. 5 with the inclination θB of the equal battery output line shown in FIG. 6, the inclination θt of the equal drive torque line is greater than the inclination θB of the equal battery output line. Always bigger than. This is because the rotational speed ne of the engine 150 is always positive (ne> 0), and the following relationship is derived from the above-described equation (2).
[0103]
ne = ρ · ng / (1 + ρ) + nm / (1 + ρ)> 0
ρ · ng + nm> 0
ρ · ng> −nm
− (Ng / nm) <1 / ρ
∴θB <θt (9)
[0104]
Therefore, for example, when FIG. 5 and FIG. 6 are overlapped in the same coordinate system, the inclination θt of the equal drive torque line is drawn so as to be larger than the inclination θB of the equal battery output line as shown in FIG. Will be.
[0105]
Then, based on the above, when the required power spv for the engine 150 suddenly increases during steady running, how the motors MG1 and MG2 and the engine 150 operate is the same as in the case of the prior art and this implementation. A description will be given while comparing with the example.
[0106]
If the power Pe actually being output from the engine 150 is the value Pe1, the operating point of the engine 150 is the same as the output line Pe1 in FIG. Present at the intersection d1 with Ll. At this time, the rotational speed ne of the engine 150 is substantially constant. Thereafter, when the driver depresses the accelerator pedal 164 to request a rapid acceleration, the spacc increases as is apparent from the equation (3). Therefore, the required power spv for the engine 150 also increases rapidly, and the required power spv is a value Pe2. 3, the operating point of the engine 150 needs to move from the intersection d1 on the equal output line Pe1 in FIG. 3 to the intersection d2 between the equal output line Pe2 and the steady running operation line Ll.
[0107]
On the other hand, if there is no input / output of power to the battery 194 during steady running, the power Bo output from the battery 194 is zero (Bo = 0).
[0108]
FIG. 8 is an explanatory diagram showing changes in operating points of torque of the motors MG1 and MG2 in the prior art. FIG. 8 is a diagram in which FIGS. 5 and 6 shown above are drawn in the same coordinate system. However, it is drawn with some changes.
[0109]
Therefore, during steady running, the operating point of torque of the motors MG1 and MG2 is on an equal battery output line with Bo = 0 as shown in FIG.
[0110]
Therefore, when the driver depresses the accelerator pedal 164 and requests rapid acceleration, the control unit 190 immediately increases the torque tm of the motor MG2 using the limit value Bh of the electric power that can be taken out from the battery 194. As a result, the operating point immediately moves from the equal battery output line at Bo = 0 to the equal battery output line at Bo = Bh, that is, from the battery output limit line, as indicated by a dotted arrow in FIG. At this time, the rotational speed ne of the engine 150 is maintained constant.
[0111]
Then, the control unit 190 increases the torque tg of the motor MG1 in order to increase the rotational speed ne of the engine 150 while using the electric power limit value Bh that can be taken out from the battery 194. As a result, the operating point moves on the battery output limit line as shown by the solid line arrow in FIG. As a result, the rotational speed ne of the engine 150 gradually increases.
[0112]
As described above, when the operating point moves on the battery output limit line, the operating point sequentially crosses the equal driving torque line indicated by the broken line in FIG. 8, and the direction is a direction in which the driving torque to decrease. Will cross.
[0113]
Therefore, in the prior art, when the required power spv for the engine 150 increases rapidly, the torque tg of the motor MG1 is increased in order to increase the rotational speed ne of the engine 150. Therefore, the drive torque to decreases accordingly. There was a problem to do.
[0114]
In the prior art, the operating point of the engine 150 is, as indicated by the alternate long and short dash line arrow K2 in FIG. 3 described above, from the intersection d1 along the steady travel time operation line Ll and the equal output line Pe2 and the steady travel time operation line. Move to intersection d2 with Ll.
[0115]
In contrast to the conventional technology as described above, in the present embodiment, the following operation is performed by the control processing for the motors MG1 and MG2 and the engine 150 described above.
[0116]
FIG. 9 is an explanatory diagram showing changes in the operating points of the torques of the motors MG1, MG2 in the present embodiment. FIG. 9 also shows the above-described FIG. 5, FIG. 6 and FIG. 7 in the same coordinate system. However, it is drawn with some changes.
[0117]
During steady running, as in the case of the prior art, the operating points of the torques of the motors MG1 and MG2 are on the equal battery output line of Bo = 0 as shown in FIG.
[0118]
Thus, since the required power spv for the engine 150 does not increase during the steady running, the target rotational speeds nettag, ngtag for the engine 150 and the motor MG1 in the control process for the motor MG1 shown in FIG. Has not increased. Therefore, in step S108 of FIG. 2, the target rotational speed ngtag of the motor MG1 is not larger than the actual rotational speed ng of the motor MG1, so that the steps S110 and S112 are performed every round of the control processing routine shown in FIG. Will be repeated.
[0119]
When the driver depresses the accelerator pedal 164 and requests rapid acceleration during such steady running, the control unit 190 first sets the voltage Bo that is output from the battery 194 as the voltage Bo that can be taken from the battery 194. After setting the limit value Bh, the motor MG2 is controlled so that the sum of the powers inputted to and outputted from the motors MG1 and MG2 becomes the limit value Bh. Specifically, control is performed so as to increase the torque tm of the motor MG2. Thereby, the operating point of the torque of the motors MG1 and MG2 is from the equal battery output line of Bo = 0 to the equal battery output line of Bo = Bh (that is, the battery output limit line) as shown by the dotted arrow in FIG. Move instantly. At this time, the rotational speed ne of the engine 150 is still maintained constant.
[0120]
Further, because the driver depresses the accelerator pedal 164, the required power spv for the engine 150 increases rapidly. Therefore, in the control process for the motor MG1 shown in FIG. 2, the target engine speeds nettag, Will increase. As a result, in step S108 in FIG. 2, the target rotational speed ngtag of the motor MG1 becomes larger than the actual rotational speed ng of the motor MG1, so that the process moves from the process of steps S110 and S112 to the process of step S114. In step S114, as described above, since the rotational speed ne of the engine 150 is maintained substantially constant, the rotational speed ng of the motor MG1 is also maintained constant. Therefore, until the rotation speed ng of the motor MG1 (in other words, the rotation speed ne of the engine 150) increases, the processes of steps S116 and S112 are repeated for each rotation of the control processing routine shown in FIG.
[0121]
That is, the control unit 190 first sets a torque-up request for the engine 150 to the EFIECU 170 in step S116 of FIG. Thereby, EFIECU 170 performs the process of step S136 in the control process for engine 150 shown in FIG. 4 described above. That is, the EFIECU 170 controls the VVT 157 and the throttle actuator 262 to increase the torque te of the engine 150 as indicated by the thick arrow K1 in FIG. The upper intersection point d1 is shifted to the maximum torque line Lh.
[0122]
In this way, the torque te of the engine 150 is temporarily increased rapidly, and the operating point of the engine 150 is brought on the maximum torque line Lh, thereby giving an opportunity to increase the rotational speed ne of the engine 150.
[0123]
Then, in step S112 of FIG. 2, the control unit 190 controls the torque tg of the motor MG1 so that the rotational speed ng of the motor MG1 becomes the target rotational speed ngtag, thereby causing the actual rotational speed of the engine 150 to be increased. Since ne also operates so as to approach the target rotational speed netag for the engine 150, the rotational speed ne of the engine 150 starts to increase with the rotational speed ng of the motor MG1.
[0124]
As described above, when the rotational speed ng of the motor MG1 starts to increase, the slope θB of the equal battery output line in FIG. 9 decreases, so that the equal battery output line including the battery output limit line is It starts to rotate clockwise around the intersection (tg, tm) = (0, Bo / nm).
[0125]
When the rotational speed ng of the motor MG1 starts to increase, the rotational speed ng of the motor MG1 is increasing in step S114 of FIG. 2, and the control unit 190 goes out of the processing of steps S116 and S112, The process proceeds to steps S118 and S120, and thereafter, the processes are repeated for each round of the control process routine shown in FIG.
[0126]
That is, the control unit 190 first clears the torque-up request for the engine 150 set for the EFIECU 170 in step S118 of FIG. Thereby, EFIECU 170 performs the process of step S134 in the control process for engine 150 shown in FIG. That is, the EFIECU 170 controls the VVT 157 and the throttle actuator 262 to shift the operating point of the engine 150 from the maximum torque line Lh to the steady running operation line Ll as indicated by a thick arrow K1 in FIG. Thereafter, as the rotational speed ne of the engine 150 increases, the operating point of the engine 150 is moved to the intersection d2 between the iso-output line Pe2 and the steady running operation line Ll along the steady running operation line Ll. Let
[0127]
Further, in step S120 of FIG. 2, the control unit 190 controls the torque tg of the motor MG1 so that the torque tg of the motor MG1 becomes substantially equal to the torque in the previous revolution.
[0128]
As a result, the torque tg of the motor MG1 is maintained at a constant value without changing. Therefore, the operating point of the torque of the motors MG1 and MG2 moves upward in parallel with the vertical axis while maintaining the torque tg of the motor MG1 at a constant value, as indicated by the solid line arrow in FIG.
[0129]
At this time, since the control process for the motor MG2 of the control unit 190 is maintained as it is (that is, the motor MG2 is controlled so that the sum of the powers input to and output from the motors MG1 and MG2 becomes the limit value Bh). The operating point of the torque of the motors MG1 and MG2 is the battery output limit line (Bo) that rotates as the rotational speed ng of the motor MG1 increases while moving upward in parallel with the vertical axis. = Bh) is always located.
[0130]
As described above, when the operating point of the torque of the motors MG1 and MG2 moves upward in parallel with the vertical axis while maintaining the torque tg of the motor MG1 at a constant value, the operating point is indicated by a broken line in FIG. However, the direction crosses the direction in which the drive torque to increases, contrary to the case of the prior art.
[0131]
Therefore, in the present embodiment, the drive torque to does not decrease by controlling so as to substantially maintain the torque tg of the motor MG1 while the rotational speed ne of the engine 150 is increasing. In addition, the drive torque to gradually increases as the torque tm of the motor MG2 increases.
[0132]
In FIG. 9, it is also possible to control the torque tg of the motor MG1 to be decreased in order to increase the drive torque to. However, if the torque tg of the motor MG1 is too small, the rotational speed ne of the engine 150 is lowered, and engine stall may occur. Therefore, if the control is performed so as to decrease the torque tg of the motor MG1, it is necessary to stop the engine MG1 so as not to cause an engine stall.
[0133]
Next, the torques tm and tg of the motors MG2 and MG1, the drive torque to output from the drive shaft 112, and the rotational speed ne of the engine 150 are timed by the control processing for the motors MG1 and MG2 and the engine 150 described above. At the same time, how it changes will be described with reference to FIG. 10 while comparing the prior art with the present embodiment.
[0134]
FIG. 10 is a timing diagram showing how the torques tm and tg of the motors MG2 and MG1, the driving torque to, and the rotational speed ne of the engine 150 change with the passage of time in the prior art and the present invention. It is a chart. In FIG. 10, each horizontal axis represents time. Therefore, (a) shows a temporal change in the torque tm of the motor MG2, (b) shows a temporal change in the torque tg of the motor MG1, and (c) shows a drive. (D) shows the time change of the rotational speed ne of the engine 150, respectively. 10A to 10D, the solid line represents the case of this example, and the alternate long and short dash line represents the case of the prior art. Note that an arrow A shown in FIG. 10A is a timing at which the required power spv for the engine 150 increases rapidly as the driver depresses the accelerator pedal 164.
[0135]
In the case of the prior art, when the required power spv for the engine 150 increases rapidly, as shown in FIG. 10 (b), the torque tg of the motor MG1 is increased, as shown in FIG. 10 (d). The number of revolutions ne is increased. Therefore, while the torque tg of the motor MG1 is increasing, as shown in FIG. 10C, the driving torque to is decreased and the driving torque to is insufficient due to the increased torque tg.
[0136]
On the other hand, in the case of this embodiment, when the required power spv for the engine 150 increases rapidly, as shown in FIG. 10B, the torque tg of the motor MG1 is not increased as shown in FIG. The torque te of the engine 150 is rapidly increased by the control of the VVT 157 and the throttle actuator 262, thereby giving an opportunity to increase the rotational speed ne of the engine 150. As shown in FIG. 10 (b), the torque tg of the motor MG1 is maintained at a substantially constant value as shown in FIG. 10 (b) while the rotational speed ne of the engine 150 is increasing as shown in FIG. 10 (d). As shown in FIG. 10 (c), the drive torque to does not become insufficient, and the drive torque to gradually increases as the torque tm of the motor MG2 shown in FIG. 10 (a) increases.
[0137]
Therefore, as described above, according to the present embodiment, when the required power spv for the engine 150 is increased, the torque tg of the motor MG1 is substantially maintained while the rotational speed ne of the engine 150 is increasing. Therefore, the drive torque to output from the drive shaft 112 does not decrease, and the drive torque to does not become insufficient.
[0138]
In addition, as a structure of the power output device to which this invention is applied, various structures other than the structure shown in FIG. 1 are possible. In FIG. 1, the motor MG2 is coupled to the ring gear shaft 126, but the motor MG2 may be coupled to the planetary carrier shaft 127 that is directly coupled to the crankshaft 156 of the engine 150. FIG. 11 shows a configuration as a first modification. In FIG. 11, the coupling state of the engine 150 and the motors MG1, MG2 to the planetary gear 120 is different from the embodiment of FIG. The motor MG1 is coupled to the sun gear shaft 125 related to the planetary gear 120, and the crankshaft 156 of the engine 150 is coupled to the planetary carrier shaft 127, which is the same as FIG. 11 is different from the embodiment of FIG. 1 in that the motor MG2 is coupled to the planetary carrier shaft 127 instead of the ring gear shaft 126.
[0139]
Even in such a configuration, for example, by driving the motor MG2 coupled to the planetary carrier shaft 127 using the electric power regenerated by the motor MG1, further torque is applied to the planetary carrier shaft 127 directly connected to the crankshaft 156. This torque addition is performed so that the required torque is output to the drive shaft 112. Accordingly, as in the embodiment of FIG. 1, by adjusting the power exchanged in the form of electric power through the motors MG1 and MG2, the power output from the engine 150 is converted into the desired rotational speed and torque as the drive shaft 112. Can be output from.
[0140]
Accordingly, even in such a configuration, if the torque tg of the motor MG1 is increased in order to increase the rotational speed ne of the engine 150 when the required power for the engine 150 increases, the drive output to the drive shaft 112 is increased. Since the torque to decreases and the same problem as the above-described conventional technology occurs, the present invention is applied to such a configuration, and the torque tg of the motor MG1 is increased while the rotational speed ne of the engine 150 is increasing. By controlling to maintain a constant value, it is possible to solve the problem.
[0141]
The present invention is not limited to the above-described examples and embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the scope of the invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a hybrid vehicle equipped with a power output apparatus as an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a flow of a control processing routine by a control unit 190 for a motor MG1.
FIG. 3 is a characteristic diagram showing an operating line during steady running for the engine 150 used in the embodiment of FIG. 1;
FIG. 4 is a flowchart showing a flow of a control processing routine by an EFIECU 170 for an engine 150.
FIG. 5 is a graph showing an equal driving torque line.
FIG. 6 is a graph showing an equal battery output line when the torque nm of the motor MG2 is positive and the torque tg of the motor MG1 is negative.
FIG. 7 is a graph showing an equal battery output line when the torque nm of the motor MG2 is positive and the torque tg of the motor MG1 is also positive.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing changes in operating points of torque of motors MG1 and MG2 in the prior art.
9 is an explanatory diagram showing changes in operating points of torque of motors MG1, MG2 in the embodiment of FIG. 1; FIG.
FIG. 10 shows how the torques tm and tg of the motors MG2 and MG1, the driving torque to, and the rotational speed ne of the engine 150 change with the passage of time between the prior art and the present invention. It is a timing chart.
FIG. 11 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a hybrid vehicle equipped with a power output apparatus as a modification of the present invention.
[Explanation of symbols]
110 ... Power output device
111 ... Power transmission gear
112 ... Drive shaft
113 ... Power receiving gear
114 ... Differential gear
116: Driving wheel
119 ... Case
120 ... Planetary Gear
121 ... Sungear
122 ... Ring gear
123 ... Planetary pinion gear
124 ... Planetary Carrier
125 ... Sun gear shaft
126 ... Ring gear shaft
127 ... Planetary carrier shaft
128 ... Power take-off gear
129 ... Chain belt
130 ... Damper
132 ... Rotor
133 ... Stator
142 ... Rotor
143 ... Stator
150 ... Engine
151 ... Fuel injection valve
152 ... Combustion chamber
153 ... Intake valve
154 ... Piston
156 ... Crankshaft
157 ... VVT
158 ... igniter
160 ... Distributor
162 ... Spark plug
164 ... Accelerator pedal
164a ... accelerator pedal position sensor
165 ... Brake pedal
165a ... Brake pedal position sensor
170 ... EFIECU
174 ... Water temperature sensor
176 ... Rotational speed sensor
178 ... Rotation angle sensor
179 ... Starter switch
182 ... Shift lever
184: Shift position sensor
190 ... Control unit
191 192 Drive circuit
194 ... Battery
199 ... Remaining capacity detector
200 ... inlet
202 ... Exhaust port
261 ... Throttle valve
262 ... Throttle actuator
263 ... Throttle valve position sensor
264 ... Camshaft position sensor
Lh: Maximum torque line
Ll ... Operation line during steady driving
MG1 ... motor
MG2 ... motor
Pe1 ... iso-output line
Pe2 ... iso-output line

Claims

A power output device that outputs power to a drive shaft,
When the driving shaft is coupled to the third shaft and power is input / output to / from any two of the first to third shafts. Three-axis power input / output means for inputting / outputting power determined based on the input / output power to / from the remaining one axis;
A prime mover capable of outputting power to the first shaft, the rotary shaft being coupled to the first shaft;
A first motor generator having a rotary shaft coupled to the second shaft and capable of inputting / outputting power to / from the second shaft;
A second motor / generator having a rotary shaft coupled to the third shaft or the first shaft and capable of inputting / outputting power to / from the third shaft or the first shaft;
Required power deriving means for determining the required power for the prime mover based on a predetermined parameter;
Control means for controlling at least the first motor generator so that the power output from the prime mover is substantially equal to the required power based on the determined required power;
With
The control means is configured to increase the torque of the first motor generator when the rotation speed of the first motor generator or the rotation speed of the prime mover is increasing when the required power required is increased. Controlling the first motor generator so as to substantially maintain the motor to increase the torque of the motor when the rotational speed of the first motor generator or the rotational speed of the motor is not increasing. The power output device characterized by controlling .

The power output apparatus according to claim 1, further comprising:
It is possible to store a part of the electric power recovered by the first or second motor generator, and drive the first or second motor generator using the stored electric power. Equipped with a battery that can
The control means includes the first and second motor generators when the number of rotations of the first motor generator or the number of rotations of the prime mover is increasing when the required power required is increased. The power output device is characterized in that the second motor generator is controlled so that the sum of the power inputted to and outputted from the battery becomes equal to a limit value of electric power that can be taken out from the battery.

The power output apparatus according to claim 1, wherein
The control means increases the torque of the prime mover until the number of revolutions of the first motor generator or the number of revolutions of the prime mover increases when the required power required is increased. A power output apparatus that shifts an operating point onto a maximum torque line in the prime mover.

The power output apparatus according to claim 1 , wherein
The control means controls the torque of the first motor generator so as to increase the rotational speed of the first motor generator when the motor is controlled to increase the torque of the motor. A power output device characterized by.

In the power output device according to claim 1 or 4 ,
When the prime mover comprises an engine, the control means increases the torque of the prime mover by adjusting the opening of a throttle valve of the engine or the opening / closing timing of an intake valve.

A hybrid vehicle equipped with the power output device according to any one of claims 1 to 5 ,
A hybrid vehicle, wherein the wheels are driven by power output to the drive shaft.

When the driving shaft is coupled to the third shaft and power is input / output to / from any two of the first to third shafts. , A three-axis power input / output means for inputting / outputting power determined based on the input / output power to / from the remaining one shaft, and a rotary shaft coupled to the first shaft; A prime mover capable of outputting power, a first motor generator having a rotary shaft coupled to the second shaft and capable of inputting / outputting power to / from the second shaft; And a second motor generator capable of inputting / outputting power to / from the third shaft or the first shaft. A method for controlling an apparatus, comprising:
(A) obtaining a required power for the prime mover based on a predetermined parameter;
(B) controlling at least the first motor generator based on the determined required power so that the power output from the prime mover is substantially equal to the required power;
With
The step (b)
When the required power required is increased, when the rotational speed of the first motor generator or the rotational speed of the prime mover is increasing, the torque of the first motor generator is substantially maintained. Controlling the first motor generator and controlling the prime mover to increase the torque of the prime mover when the rotational speed of the first motor generator or the rotational speed of the prime mover is not increasing. And a method for controlling the power output apparatus.

When the driving shaft is coupled to the third shaft and power is input / output to / from any two of the first to third shafts. , A three-axis power input / output means for inputting / outputting power determined based on the input / output power to / from the remaining one shaft, and a rotary shaft coupled to the first shaft; A prime mover capable of outputting power, a first motor generator having a rotary shaft coupled to the second shaft and capable of inputting / outputting power to / from the second shaft; A second motor / generator having a rotary shaft coupled to the third shaft or the first shaft and capable of inputting / outputting power to / from the third shaft or the first shaft; It is possible to store a part of the electric power recovered by the motor generator of No. 2, and using the stored electric power, Or a method of controlling a battery capable of driving the second motor generator, the power output apparatus equipped with,
(A) obtaining a required power for the prime mover based on a predetermined parameter;
(B) controlling at least the first motor generator based on the determined required power so that the power output from the prime mover is substantially equal to the required power;
With
The step (b)
When the required power required is increased, when the rotational speed of the first motor generator or the rotational speed of the prime mover is increasing, the torque of the first motor generator is substantially maintained. Controlling the first motor generator;
When the calculated required power is increased, when the rotational speed of the first motor generator or the rotational speed of the prime mover is increasing, input / output is performed to the first and second motor generators. Controlling the second motor generator so that the sum of power is equal to a limit value of power that can be taken out of the battery;
A control method for a power output apparatus comprising:

When the driving shaft is coupled to the third shaft and power is input / output to / from any two of the first to third shafts. , A three-axis power input / output means for inputting / outputting power determined based on the input / output power to / from the remaining one shaft, and a rotary shaft coupled to the first shaft; A prime mover capable of outputting power, a first motor generator having a rotary shaft coupled to the second shaft and capable of inputting / outputting power to / from the second shaft; And a second motor generator capable of inputting / outputting power to / from the third shaft or the first shaft. A method for controlling an apparatus, comprising:
(A) obtaining a required power for the prime mover based on a predetermined parameter;
(B) controlling at least the first motor generator based on the determined required power so that the power output from the prime mover is substantially equal to the required power;
With
The step (b)
At the time when the required power thus obtained is increased, the torque of the prime mover is increased until the rotational speed of the first motor generator or the rotational speed of the prime mover increases, and the operating point of the prime mover is A process of shifting to the maximum torque line in the prime mover;
When the required power required is increased, when the rotational speed of the first motor generator or the rotational speed of the prime mover is increasing, the torque of the first motor generator is substantially maintained. Controlling the first motor generator;
A control method for a power output apparatus comprising: