JP4033109B2 - Power output device and automobile equipped with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、動力出力装置およびこれを搭載する自動車に関する。 The present invention relates to a power output apparatus and an automobile equipped with the same.
従来、この種の動力出力装置としては、エンジンの出力軸を遊星歯車機構を介して車軸に連結された駆動軸に接続すると共に遊星歯車機構の回転要素に発電機を接続し、駆動軸に変速機を介して電動機を接続した自動車に搭載されたものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この装置では、変速機の変速段を車速に応じて変更することにより電動機からの動力を車速に応じた動力にして駆動軸に出力している。
上述の動力出力装置のようにエンジンからの動力を駆動軸に出力可能な装置では、駆動軸に要求される動力によってはエンジンから出力される動力を発電機や電動機の駆動を極力抑えた状態で駆動軸に出力する運転状態とした方がエネルギ効率がよい場合がある。この場合、上述の装置では、エンジンからの動力を駆動軸に出力するために発電機によって反力をとる必要から、発電機については駆動停止することはできないが、電動機については駆動停止することができる。このとき、変速機や電動機は、連れ回されることになるから、その分だけエネルギ効率が低下する。電動機を駆動軸から切り離すクラッチを設けることも考えられるが、電動機を駆動軸から切り離した状態で駆動軸に制動力を与える際には、車両の運動エネルギを電力として回収しようとする場合、電動機は駆動軸から切り離されているために回生制御することができず、発電機により回収する場合、発電トルクはエンジンの摺動摩擦による仕事やコンプレッション仕事の範囲内しか期待できないことから十分なエネルギを回収することができない。 In a device that can output power from the engine to the drive shaft, such as the power output device described above, depending on the power required for the drive shaft, the power output from the engine can be kept in a state where the drive of the generator or motor is suppressed as much as possible. There are cases where energy efficiency is better when the driving state is output to the drive shaft. In this case, in the above-described apparatus, since it is necessary to take a reaction force by the generator to output the power from the engine to the drive shaft, the generator cannot be stopped, but the motor can be stopped. it can. At this time, since the transmission and the electric motor are rotated, the energy efficiency is lowered accordingly. Although it is conceivable to provide a clutch that disconnects the electric motor from the drive shaft, when applying braking force to the drive shaft in a state where the electric motor is disconnected from the drive shaft, Because it is disconnected from the drive shaft, it cannot be regeneratively controlled, and when it is recovered by a generator, it recovers sufficient energy because the generated torque can only be expected within the range of work due to engine sliding friction and compression work. I can't.
本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車は、電動機を駆動軸から切り離すことにより装置およびこれを搭載する自動車のエネルギ効率を向上させることを目的の一つとする。また、本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車は、電動機を駆動軸から切り離した状態で駆動軸に制動力を与える際でも運動エネルギをより多くの電力として回収することを目的の一つとする。さらに、本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車は、電動機を駆動軸から切り離した状態でトルクショックを生じることなく内燃機関を始動することを目的の一つとする。 The power output device of the present invention and a vehicle equipped with the power output device are intended to improve the energy efficiency of the device and the vehicle equipped with the device by separating the electric motor from the drive shaft. In addition, the power output device of the present invention and a vehicle equipped with the same are one of the purposes to collect kinetic energy as more electric power even when a braking force is applied to the drive shaft in a state where the electric motor is separated from the drive shaft. To do. Furthermore, a power output device of the present invention and a vehicle equipped with the power output device have an object of starting an internal combustion engine without causing a torque shock in a state where the electric motor is disconnected from the drive shaft.
本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。 In order to achieve at least a part of the above-described object, the power output apparatus of the present invention and the automobile equipped with the same have adopted the following means.
本発明の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力可能な動力出力装置であって、
内燃機関と、
該内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力の入出力を伴って該出力軸への動力の入出力と該駆動軸への動力の入出力を行なう電力動力入出力手段と、
前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
該電動機の回転軸と前記駆動軸との接続および接続の解除を行なう接続解除手段と、
前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、
前記内燃機関の出力軸を回転しない状態で固定可能な固定手段と、
所定の駆動指示がなされたとき、前記電動機の回転軸と前記駆動軸との接続が解除された状態となるよう前記接続解除手段を制御すると共に前記駆動軸に要求される要求動力が該駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記固定手段とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
The power output apparatus of the present invention is
A power output device capable of outputting power to a drive shaft,
An internal combustion engine;
An electric power input / output means connected to the output shaft of the internal combustion engine and the drive shaft, for performing input / output of power to the output shaft and input / output of power to the drive shaft together with input / output of electric power;
An electric motor capable of inputting and outputting power to the drive shaft;
A connection release means for connecting and releasing the connection between the rotating shaft of the electric motor and the drive shaft;
A power storage means capable of exchanging power with the electric power drive input / output means and the electric motor;
Fixing means that can be fixed without rotating the output shaft of the internal combustion engine;
When a predetermined drive instruction is given, the connection release means is controlled so that the connection between the rotating shaft of the motor and the drive shaft is released, and the required power required for the drive shaft is supplied to the drive shaft. Control means for controlling the internal combustion engine, the power drive input / output means and the fixing means to be output to
It is a summary to provide.
この本発明の動力出力装置では、所定の駆動指示がなされたときには、駆動軸に動力を入出力可能な電動機の回転軸と駆動軸との接続を解除すると共に駆動軸に要求される要求動力が駆動軸に出力されるよう制御するから、電動機の回転軸と駆動軸との接続を解除せずに電動機を連れ回すものに比して、エネルギ効率を向上させることができる。 In the power output apparatus of the present invention, when a predetermined drive instruction is given, the connection between the rotating shaft of the motor capable of inputting / outputting power to / from the drive shaft and the drive shaft is released and the required power required for the drive shaft is provided. Since the output is controlled to be output to the drive shaft, energy efficiency can be improved as compared with the case where the motor is rotated without releasing the connection between the rotation shaft and the drive shaft of the motor.
こうした本発明の動力出力装置において、前記所定の駆動指示は所定の制動指示を含み、前記制御手段は、前記所定の制動指示がなされたときには前記内燃機関の運転を停止するよう該内燃機関を制御すると共に前記内燃機関の出力軸が回転しない状態となるよう前記固定手段を制御し、前記駆動軸に制動力が作用するよう前記電力動力入出力手段を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、電力動力入出力手段により運動エネルギを電力として回収しようとする際に十分な反力を得ることができるから、運動エネルギをより多くの電力として回収することができる。この結果、装置全体のエネルギ効率を向上させることができる。 In such a power output apparatus of the present invention, the predetermined driving instruction includes a predetermined braking instruction, and the control means controls the internal combustion engine to stop the operation of the internal combustion engine when the predetermined braking instruction is given. In addition, the fixing means may be controlled so that the output shaft of the internal combustion engine does not rotate, and the electric power drive input / output means may be controlled so that a braking force acts on the drive shaft. . In this way, a sufficient reaction force can be obtained when the kinetic energy is collected as electric power by the electric power drive input / output means, so that the kinetic energy can be collected as more electric power. As a result, the energy efficiency of the entire apparatus can be improved.
また、本発明の動力出力装置において、前記内燃機関をクランキング可能なクランキング手段を備え、前記制御手段は、前記接続解除手段により前記電動機の回転軸と前記駆動軸との接続が解除された状態のときに前記内燃機関の始動指示がなされたときには前記内燃機関がクランキングされるよう前記クランキング手段を制御して該内燃機関を始動する手段であるものとすることもできる。こうすれば、駆動軸に反力としてのトルクを出力することなく内燃機関をクランキングして始動することができる。この場合、前記クランキング手段は、前記内燃機関の出力軸を回転しない状態で固定可能な固定手段を兼ねる手段であるものとすることもできる。こうすれば、固定手段とクランキング手段とを別個に設ける必要がなく、装置の小型化を図ることができる。 The power output apparatus of the present invention further includes cranking means capable of cranking the internal combustion engine, and the control means releases the connection between the rotating shaft of the motor and the drive shaft by the connection releasing means. The internal combustion engine may be controlled to start the internal combustion engine by controlling the cranking means so that the internal combustion engine is cranked when the internal combustion engine is instructed to start. In this way, the internal combustion engine can be cranked and started without outputting torque as a reaction force to the drive shaft. In this case, the cranking means can also serve as a fixing means that can be fixed without rotating the output shaft of the internal combustion engine. In this way, it is not necessary to provide the fixing means and the cranking means separately, and the apparatus can be reduced in size.
さらに、本発明の動力出力装置において、前記電動機の回転軸の動力を変速して前記駆動軸に出力可能な変速手段を備え、前記接続解除手段は前記変速手段と前記駆動軸との接続および接続の解除を行なう手段であるものとすることもできる。こうすれば、電動機からの動力を駆動軸の駆動状態に応じた動力として駆動軸に出力することができると共に電動機を切り離した状態の際に変速機が連れ回されるのを回避することができる。この結果、装置全体のエネルギ効率を向上させることができる。 In the power output apparatus of the present invention, the power output device further includes speed change means capable of changing the power of the rotating shaft of the electric motor and outputting it to the drive shaft, and the connection release means connects and connects the speed change means and the drive shaft. It can also be a means for canceling. In this way, the power from the electric motor can be output to the drive shaft as power corresponding to the drive state of the drive shaft, and the transmission can be avoided from being rotated when the motor is disconnected. . As a result, the energy efficiency of the entire apparatus can be improved.
本発明の動力出力装置において、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第3の軸との3軸に接続され該3軸のうちいずれか2軸に入出力した動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、前記第3の軸に動力を入出力する発電機とを備える手段であるものとすることもできる。また、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に取り付けられた第1の回転子と前記駆動軸に取り付けられた第2の回転子とを備え、該第1の回転子と該第2の回転子との電磁作用による電力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する対回転子電動機であるものとすることもできる。 In the power output apparatus of the present invention, the power / power input / output means is connected to three axes of the output shaft, the drive shaft, and the third shaft of the internal combustion engine, and is input / output to any two of the three shafts. Further, it may be a means provided with a three-axis power input / output means for inputting / outputting power to / from the remaining shaft based on the generated power and a generator for inputting / outputting power to / from the third shaft. The power drive input / output means includes a first rotor attached to the output shaft of the internal combustion engine and a second rotor attached to the drive shaft, the first rotor and the It may be a counter-rotor motor that outputs at least part of the power from the internal combustion engine to the drive shaft with input / output of electric power by electromagnetic action with the second rotor.
本発明の自動車は、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置、即ち、基本的には、駆動軸に動力を出力可能な動力出力装置であって、内燃機関と、該内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され電力の入出力を伴って該出力軸への動力の入出力と該駆動軸への動力の入出力を行なう電力動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、該電動機の回転軸と前記駆動軸との接続および接続の解除を行なう接続解除手段と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、前記内燃機関の出力軸を回転しない状態で固定可能な固定手段と、所定の駆動指示がなされたとき、前記電動機の回転軸と前記駆動軸との接続が解除された状態となるよう前記接続解除手段を制御すると共に前記駆動軸に要求される要求動力が該駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記固定手段とを制御する制御手段と、を備える動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に接続されてなることを要旨とする。 The automobile of the present invention is a power output apparatus of the present invention according to any one of the above-described aspects, that is, basically a power output apparatus capable of outputting power to a drive shaft. Power power input / output means connected to the output shaft and the drive shaft to input / output power to / from the output shaft and input / output power to the drive shaft together with power input / output, and power to the drive shaft An electric motor capable of inputting / outputting, a connection release means for connecting and releasing the connection between the rotating shaft of the motor and the drive shaft, an electric power input / output means, and an electric storage means capable of exchanging electric power with the electric motor. The fixing means that can fix the output shaft of the internal combustion engine without rotating, and the connection so that the connection between the rotating shaft of the electric motor and the driving shaft is released when a predetermined driving instruction is given. Controlling the release means and the drive shaft A power output device comprising: a control means for controlling the internal combustion engine, the power power input / output means and the fixing means so that the required required power is output to the drive shaft; The gist is that it is connected to.
この本発明の自動車では、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置を搭載するから、本発明の動力出力装置が奏する効果、例えば、電動機の回転軸と駆動軸との接続を解除せずに電動機を連れ回すものに比してエネルギ効率を向上させることができる効果や運動エネルギをより多くの電力として回収することができる効果、駆動軸に反力としてのトルクを出力することなく内燃機関をクランキングして始動することができる効果などと同様な効果を奏することができる。 In the automobile according to the present invention, the power output device of the present invention according to any one of the above-described aspects is mounted. Therefore, the effect of the power output device of the present invention, for example, the connection between the rotating shaft and the drive shaft of the electric motor is released. An internal combustion engine that does not output torque as a reaction force to the drive shaft, an effect that can improve the energy efficiency compared to the one that rotates the motor without moving, an effect that the kinetic energy can be recovered as more electric power It is possible to achieve the same effects as the effect that the engine can be cranked and started.
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described using examples.
図1は、本発明の一実施例としての動力出力装置を搭載するハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車20は、図示するように、エンジン22と、エンジン22の出力軸としてのクランクシャフト26にダンパ28を介して接続された3軸式の動力分配統合機構30と、動力分配統合機構30に接続された発電可能なモータMG1と、動力分配統合機構30に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aにクラッチCLを介して取り付けられた減速ギヤ35と、この減速ギヤ35に接続されたモータMG2と、動力出力装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット70とを備える。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a
エンジン22は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン22の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット(以下、エンジンECUという)24により燃料噴射制御や点火制御,吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジン22には、クランクシャフト26と噛み合いギヤによって接続されたスタータモータ23が併設されておいる。このスタータモータ23は、その回転子の回転を停止した状態で固定するロック機構23aを備えており、エンジン22をその回転が停止した状態で保持することができるようになっている。スタータモータ23もエンジンECU24により駆動制御を受けている。エンジンECU24は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によりエンジン22を運転制御すると共に必要に応じてエンジン22の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。
The
動力分配統合機構30は、外歯歯車のサンギヤ31と、このサンギヤ31と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ32と、サンギヤ31に噛合すると共にリングギヤ32に噛合する複数のピニオンギヤ33と、複数のピニオンギヤ33を自転かつ公転自在に保持するキャリア34とを備え、サンギヤ31とリングギヤ32とキャリア34とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構30は、キャリア34にはエンジン22のクランクシャフト26が、サンギヤ31にはモータMG1が、リングギヤ32にはリングギヤ軸32aに取り付けられたクラッチCLを介して減速ギヤ35がそれぞれ連結されており、モータMG1が発電機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力をサンギヤ31側とリングギヤ32側にそのギヤ比に応じて分配し、モータMG1が電動機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力とサンギヤ31から入力されるモータMG1からの動力を統合してリングギヤ32側に出力する。リングギヤ32に出力された動力は、リングギヤ軸32aからギヤ機構60およびデファレンシャルギヤ62を介して、最終的には車両の駆動輪63a,63bに出力される。
The power distribution and
モータMG1およびモータMG2は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ41,42を介してバッテリ50と電力のやりとりを行なう。インバータ41,42とバッテリ50とを接続する電力ライン54は、各インバータ41,42が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータMG1,MG2のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ50は、モータMG1,MG2のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータMG1,MG2により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ50は充放電されない。モータMG1,MG2は、いずれもモータ用電子制御ユニット(以下、モータECUという)40により駆動制御されている。モータECU40には、モータMG1,MG2を駆動制御するために必要な信号、例えばモータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ43,44からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータMG1,MG2に印加される相電流などが入力されており、モータECU40からは、インバータ41,42へのスイッチング制御信号が出力されている。モータECU40は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によってモータMG1,MG2を駆動制御すると共に必要に応じてモータMG1,MG2の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。
The motor MG1 and the motor MG2 are both configured as well-known synchronous generator motors that can be driven as generators and can be driven as motors, and exchange power with the
バッテリ50は、バッテリ用電子制御ユニット(以下、バッテリECUという)52によって管理されている。バッテリECU52には、バッテリ50を管理するのに必要な信号、例えば,バッテリ50の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧,バッテリ50の出力端子に接続された電力ライン54に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流,バッテリ50に取り付けられた温度センサ51からの電池温度Tbなどが入力されており、必要に応じてバッテリ50の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。なお、バッテリECU52では、バッテリ50を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量(SOC)も演算している。
The
ハイブリッド用電子制御ユニット70は、CPU72を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU72の他に処理プログラムを記憶するROM74と、データを一時的に記憶するRAM76と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット70には、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号,シフトレバー81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP,アクセルペダル83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Acc,ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBP,車速センサ88からの車速Vなどが入力ポートを介して入力されている。また、ハイブリッド用電子制御ユニット70からはクラッチCLへの駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット70は、前述したように、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と通信ポートを介して接続されており、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
The hybrid
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20は、運転者によるアクセルペダル83の踏み込み量に対応するアクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるように、エンジン22とモータMG1とモータMG2とが運転制御される。エンジン22とモータMG1とモータMG2の運転制御としては、クラッチCLによりモータMG2が接続された状態として、要求動力に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にエンジン22から出力される動力のすべてが動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによってトルク変換されてリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ50の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にバッテリ50の充放電を伴ってエンジン22から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御する充放電運転モード、エンジン22の運転を停止してモータMG2からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸32aに出力するよう運転制御する第1モータ運転モードなどがある。また、クラッチCLによりモータMG2の接続を解除した状態として、エンジン22からの動力をバッテリ50の充放電を伴ってモータMG1により反力を受け止めながらリングギヤ軸32aに出力するエンジン運転モードやスタータモータ23のロック機構23aによりエンジン22の運転を停止した状態でロックすると共にこのロックにより得られる反力を用いてモータMG1により走行または制動する第2モータ運転モードなどがある。
The
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20の動作、特にクラッチCLをオフとしてモータMG2を切り離した状態で運転者がブレーキペダル85を踏み込んだときの動作について説明する。このときにハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される制動制御ルーチンの一例を図2に示す。
Next, the operation of the
制動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット70のCPU72は、まず、エンジン22の運転を停止すると共にスタータモータ23のロック機構23aによりエンジン22が回転できないようロックする処理を実行する(ステップS100)。この処理は、具体的には、ハイブリッド用電子制御ユニット70からエンジン22の運転停止の制御信号とスタータモータ23によるロックの制御信号をエンジンECU24に通信により送信し、エンジンECU24が燃料噴射制御と点火制御を停止することによりエンジン22の運転を停止し、エンジンECU24がスタータモータ23のロック機構23aを図示しないアクチュエータを用いて作動させることによりエンジン22が回転できないようにロックするのである。
When the braking control routine is executed, the
そして、ブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBPや車速センサ88からの車速Vなどを入力し(ステップS110)、入力したブレーキペダルポジションBPと車速Vとに基づいて運転者が要求する駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき制動トルクTr*を設定する(ステップS120)。制動トルクTr*は、実施例では、予めブレーキペダルポジションBPと車速Vと制動トルクTr*との関係を設定して制動トルク設定用マップとしてROM74に記憶しておき、ブレーキペダルポジションBPと車速Vとが与えられたときにマップから対応する制動トルクTr*を導出して設定するものとした。制動トルク設定用マップの一例を図3に示す。
Then, the brake pedal position BP from the brake
こうして制動トルクTr*を設定すると、設定した制動トルクTr*と車速Vとに基づいてモータMG1のトルク指令Tm1*を設定する(ステップS130)。実施例では、車両に制動力を付与する機構としては、モータMG1やモータMG2の他に車輪のホイール内に設置された図示しない油圧ブレーキを備えている。従って、モータMG1から制動トルクを出力する他に油圧ブレーキによっても制動力を出力することができる。実施例では、制動トルクTr*がモータMG1の定格最大トルク(制動トルクとして)以下のときにはモータMG1から制動トルクTr*を出力し、制動トルクTr*がモータMG1の定格最大トルクを超えるときにモータMG1から定格最大トルクを出力すると共に不足する制動力を油圧ブレーキにより出力するのを基本とし、車速Vが値0近傍のときに車速Vが値0に近づくほどモータMG1からの制動トルクの出力を減じて油圧ブレーキから制動力を確保するものとし、この車速Vが値0近傍では制動トルクTr*に車速Vに応じて設定される補正係数を乗じたものをモータMG1のトルク指令Tm1*に設定するものとした。車速Vと補正係数との関係の一例を図4に示す。
When the braking torque Tr * is thus set, a torque command Tm1 * for the motor MG1 is set based on the set braking torque Tr * and the vehicle speed V (step S130). In the embodiment, as a mechanism for applying a braking force to the vehicle, a hydraulic brake (not shown) installed in the wheel of the wheel is provided in addition to the motor MG1 and the motor MG2. Therefore, in addition to outputting the braking torque from the motor MG1, the braking force can also be output by a hydraulic brake. In the embodiment, when the braking torque Tr * is equal to or less than the rated maximum torque (as braking torque) of the motor MG1, the braking torque Tr * is output from the motor MG1, and when the braking torque Tr * exceeds the rated maximum torque of the motor MG1, Basically, the rated maximum torque is output from the MG1 and the insufficient braking force is output by the hydraulic brake. When the vehicle speed V is close to the
こうしてモータMG1のトルク指令Tm1*を設定すると、設定したトルク指令Tm1*をモータECU40に送信する(ステップS140)。トルク指令Tm1*を入力したモータECU40は、モータMG1からトルク指令Tm1*のトルクが出力されるようインバータ41のスイッチング素子をスイッチング制御する。このようにモータMG1からトルク指令Tm1*を出力している際の動力分配統合機構30の回転要素に作用する力学的な関係を示す共線図を図5に示す。図中、左のS軸はモータMG1の回転数Nm1であるサンギヤ31の回転数を示し、C軸はエンジン22の回転数Neであるキャリア34の回転数を示し、R軸はリングギヤ32の回転数Nrを示す。また、図中、「ρ」は動力分配統合機構30のギヤ比(サンギヤ31の歯数/リングギヤ32の歯数)を示す。エンジン22のクランクシャフト26がロック機構23aによりロックされているから、キャリア34は回転を停止した状態でロックされる。従って、モータMG1からトルク指令Tm1*のトルクを出力すれば、そのトルクは−1/ρの比をもってリングギヤ32に出力される。
When torque command Tm1 * for motor MG1 is set in this way, the set torque command Tm1 * is transmitted to motor ECU 40 (step S140). The motor ECU 40 having received the torque command Tm1 * performs switching control of the switching element of the
トルク指令Tm1*をモータECU40に送信すると、制動が終了したか否かを判定し(ステップS150)、制動が終了していないときにはステップS110に戻り、制動が終了しているときには制動制御ルーチンを終了する。制動の終了は、運転者により踏み込んでいたブレーキペダル85が開放されたときやアクセルペダル83が踏み込まれたとき、車速Vが値0となって車両が停車したときなどに判定される。
When the torque command Tm1 * is transmitted to the motor ECU 40, it is determined whether or not the braking is finished (step S150). When the braking is not finished, the process returns to step S110, and when the braking is finished, the braking control routine is finished. To do. The end of braking is determined when the
次に、クラッチCLをオフとしてモータMG2を切り離した状態で運転を停止しているエンジン22を始動するときの動作について説明する。このエンジン22の始動は、例えば、図2の制動制御ルーチンを実行している最中にブレーキペダル85が開放されてアクセルペダル83が踏み込まれたときやエンジン22を停止してロック機構23aによりロックした状態でモータMG1によりモータ走行している際に車速Vの増加したり運転者によってアクセルペダル83が踏み増されたときなどに行なわれる。こうしたエンジン22の始動は、ハイブリッド用電子制御ユニット70からエンジンECU24に対して始動制御信号を通信により送信することにより、エンジンECU24により行なわれる。図6に例示する始動制御ルーチンを実行することにより行なわれる。
Next, the operation when starting the
始動制御ルーチンが実行されると、エンジンECU24は、まず、スタータモータ23のロック機構23aによるロックを解除し(ステップS200)、スタータモータ23によるエンジン22のクランキングを開始する(ステップS210)。そして、エンジン22の回転数Neを入力し(ステップS230)、入力した回転数Neがエンジン22を始動可能な回転数として設定された閾値Nstを超えるのを待って(ステップS240)、燃料噴射制御と点火制御を開始する(ステップS250)。そして、エンジン22が完爆するのを待って(ステップS260)、始動制御ルーチンを終了する。
When the start control routine is executed, the
図7は、エンジン22を始動している最中の動力分配統合機構30の回転要素に作用する力学的な関係を示す共線図の一例である。図示するように、キャリア34に接続されたエンジン22のクランクシャフト26にはクランキングトルクが作用するが、このトルクはエンジン22の摩擦による抗力としてのトルクやコンプレッション仕事によるトルクに対するものとなることやモータMG1によって反力をとる必要がないことから、駆動軸としてのリングギヤ軸32aには出力されない。従って、エンジン22の始動に伴うトルクショックは生じない。
FIG. 7 is an example of a collinear diagram showing the dynamic relationship acting on the rotating elements of the power distribution and
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、スタータモータ23のロック機構23aを作動させてエンジン22が回転しないようロックすることにより、クラッチCLをオフとしてモータMG2を減速ギヤ35と共に駆動系から切り離した状態で制動する際に、車両の運動エネルギをモータMG1によってより多くの電力として回収することができる。この結果、車両のエネルギ効率を向上させることができる。また、実施例のハイブリッド自動車20によれば、クラッチCLをオフとしてモータMG2を減速ギヤ35と共に駆動系から切り離した状態では、スタータモータ23によりエンジン22をクランキングして始動するから、エンジン22を始動する際にトルクショックが生じるのを回避することができる。もとより、クラッチCLをオフとしてモータMG2を減速ギヤ35と共に駆動系から切り離すことができるから、モータMG2や減速ギヤ35を連れ回すものに比して、車両のエネルギ効率を向上させることができる。
According to the
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG2を減速ギヤ35とクラッチCLとを介して駆動軸としてのリングギヤ軸32aに接続するものとしたが、減速ギヤ35を備えないものとしてもよい。また、モータMG2と減速ギヤ35との間にクラッチCLを設けるものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、スタータモータ23がロック機構23aを備え、ロック機構23aによりエンジン22のクランクシャフト26をその回転が停止した状態でロックするものとしたが、エンジン22のクランクシャフト26をその回転が停止した状態でロックすることができれば如何なる機構を用いるものとしてもよい。その場合、ロック機構はスタータモータ23が備えている必要はなく、スタータモータ23とは別個にロック機構を備えるものとしてもよい。さらに、クラッチCLによりモータMG2を駆動系から切り離した状態でのエンジン22の始動を行なわないものとすれば、スタータモータ23を備えず、ロック機構のみを備えるものとしても構わない。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG2を減速ギヤ35とクラッチCLを介してリングギヤ軸32aに接続するものとしたが、図8の変形例のハイブリッド自動車120に例示するように、モータMG2をリングギヤ軸32aが接続された車軸(駆動輪63a,63bが接続された車軸)とは異なる車軸(図Dにおける車輪64a,64bに接続された車軸)にクラッチCLを介して接続するものとしてもよい。この場合、クラッチCLとモータMG1との間やクラッチCLと車軸の間に減速ギヤ35を備えるものとしてもよいし、減速ギヤ35を備えないものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、エンジン22の動力を動力分配統合機構30を介して駆動輪63a,63bに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力するものとしたが、図9の変形例のハイブリッド自動車220に例示するように、エンジン22のクランクシャフト26に接続されたインナーロータ232と駆動輪63a,63bに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ234とを有し、エンジン22の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機230を備えるものとしてもよい。この場合でも、駆動軸にクラッチCLを介してモータMG2が接続されていればよく、クラッチCLとモータMG2の間やクラッチCLと駆動軸の間に減速ギヤ35を備えるものとしてもよいし、減速ギヤ35を備えないものとしてもよい。
In the
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 The best mode for carrying out the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Of course, it can be implemented in the form.
本発明は、自動車産業に利用可能である。 The present invention is applicable to the automobile industry.
20,120,220 ハイブリッド自動車、22 エンジン、23 スタータモータ、23a ロック機構、24 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、26 クランクシャフト、28 ダンパ、30 動力分配統合機構、31 サンギヤ、32 リングギヤ、32a リングギヤ軸、33 ピニオンギヤ、34 キャリア、35 減速ギヤ、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,42 インバータ、43,44 回転位置検出センサ、50 バッテリ、51 温度センサ、52 バッテリ用電子制御ユニット(バッテリECU)、54 電力ライン、60 ギヤ機構、62 デファレンシャルギヤ、63a,63b,64a,64b 駆動輪、70 ハイブリッド用電子制御ユニット、72 CPU、74 ROM、76 RAM、80 イグニッションスイッチ、81 シフトレバー、82 シフトポジションセンサ、83 アクセルペダル、84 アクセルペダルポジションセンサ、85 ブレーキペダル、86 ブレーキペダルポジションセンサ、88 車速センサ、230 対ロータ電動機、232 インナーロータ 234 アウターロータ、MG1,MG2 モータ、CL クラッチ。
20, 120, 220 Hybrid car, 22 engine, 23 starter motor, 23a lock mechanism, 24 engine electronic control unit (engine ECU), 26 crankshaft, 28 damper, 30 power distribution integration mechanism, 31 sun gear, 32 ring gear, 32a Ring gear shaft, 33 pinion gear, 34 carrier, 35 reduction gear, 40 electronic control unit for motor (motor ECU), 41, 42 inverter, 43, 44 rotational position detection sensor, 50 battery, 51 temperature sensor, 52 electronic control unit for battery (Battery ECU), 54 power line, 60 gear mechanism, 62 differential gear, 63a, 63b, 64a, 64b driving wheel, 70 hybrid electronic control unit, 72 CPU, 74 ROM, 76 RAM, 80 i Switch, 81 shift lever, 82 shift position sensor, 83 accelerator pedal, 84 accelerator pedal position sensor, 85 brake pedal, 86 brake pedal position sensor, 88 vehicle speed sensor, 230 rotor motor, 232
Claims (8)
内燃機関と、
該内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力の入出力を伴って該出力軸への動力の入出力と該駆動軸への動力の入出力を行なう電力動力入出力手段と、
前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
該電動機の回転軸と前記駆動軸との接続および接続の解除を行なう接続解除手段と、
前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、
前記内燃機関の出力軸を回転しない状態で固定可能な固定手段と、
所定の駆動指示がなされたとき、前記電動機の回転軸と前記駆動軸との接続が解除された状態となるよう前記接続解除手段を制御すると共に前記駆動軸に要求される要求動力が該駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記固定手段とを制御する制御手段と、
を備える動力出力装置。 A power output device capable of outputting power to a drive shaft,
An internal combustion engine;
An electric power input / output means connected to the output shaft of the internal combustion engine and the drive shaft, for performing input / output of power to the output shaft and input / output of power to the drive shaft together with input / output of electric power;
An electric motor capable of inputting and outputting power to the drive shaft;
A connection release means for connecting and releasing the connection between the rotating shaft of the electric motor and the drive shaft;
A power storage means capable of exchanging power with the electric power drive input / output means and the electric motor;
Fixing means that can be fixed without rotating the output shaft of the internal combustion engine;
When a predetermined drive instruction is given, the connection release means is controlled so that the connection between the rotating shaft of the motor and the drive shaft is released, and the required power required for the drive shaft is supplied to the drive shaft. Control means for controlling the internal combustion engine, the power drive input / output means and the fixing means to be output to
A power output device comprising:
前記所定の駆動指示は、所定の制動指示を含み、
前記制御手段は、前記所定の制動指示がなされたときには前記内燃機関の運転を停止するよう該内燃機関を制御すると共に前記内燃機関の出力軸が回転しない状態となるよう前記固定手段を制御し、前記駆動軸に制動力が作用するよう前記電力動力入出力手段を制御する手段である
動力出力装置。 The power output device according to claim 1,
The predetermined driving instruction includes a predetermined braking instruction,
The control means controls the internal combustion engine to stop the operation of the internal combustion engine when the predetermined braking instruction is given, and controls the fixing means so that the output shaft of the internal combustion engine does not rotate, A power output device, which is means for controlling the power power input / output means so that a braking force acts on the drive shaft.
前記内燃機関をクランキング可能なクランキング手段を備え、
前記制御手段は、前記接続解除手段により前記電動機の回転軸と前記駆動軸との接続が解除された状態のときに前記内燃機関の始動指示がなされたときには前記内燃機関がクランキングされるよう前記クランキング手段を制御して該内燃機関を始動する手段である
動力出力装置。 The power output device according to claim 1 or 2,
Cranking means capable of cranking the internal combustion engine,
The control means is configured to crank the internal combustion engine when an instruction to start the internal combustion engine is issued when the connection between the rotating shaft of the electric motor and the drive shaft is released by the connection release means. A power output device which is means for controlling the cranking means to start the internal combustion engine.
前記電動機の回転軸の動力を変速して前記駆動軸に出力可能な変速手段を備え、
前記接続解除手段は、前記変速手段と前記駆動軸との接続および接続の解除を行なう手段である
動力出力装置。 The power output device according to any one of claims 1 to 4,
A speed change means capable of shifting the power of the rotating shaft of the electric motor and outputting it to the drive shaft;
The connection release means is means for connecting and releasing the connection between the transmission means and the drive shaft.
An automobile comprising the power output device according to any one of claims 1 to 7, wherein an axle is connected to the drive shaft.
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