JP4086014B2 - POWER OUTPUT DEVICE, AUTOMOBILE, AND CONTROL METHOD FOR POWER OUTPUT DEVICE - Google Patents
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Description
本発明は、動力出力装置および自動車並びに動力出力装置の制御方法に関し、詳しくは、電力と動力の入出力を伴って内燃機関からの動力の少なくとも一部を駆動軸に出力する電力動力入出力手段を備えた動力出力装置および自動車並びに動力出力装置の制御方法に関する。 The present invention relates to a power output device, an automobile, and a control method for the power output device, and more specifically, power power input / output means for outputting at least part of power from an internal combustion engine to a drive shaft with input / output of power and power. The present invention relates to a power output device including a vehicle, an automobile, and a method for controlling the power output device.
従来、この種の動力出力装置としては、エンジンと、エンジンの出力軸に接続されたロータと駆動軸に接続されたロータからなるクラッチモータと、駆動軸に接続されたロータとこのロータを回転可能なステータからなるアシストモータと、エンジンの運転に伴なう振動が駆動装置または動力出力装置の有する共振周波数の範囲外となるようエンジンとクラッチモータとアシストモータとを制御する制御装置を備えたものが提案されている(例えば、特許文献1)。この装置によれば、駆動装置や駆動装置が備える動力出力装置や他の機器のエンジンの運転に伴なう共振を防止することができる、とされている。
このように、エンジンの運転に伴う共振などの不都合、例えばこもり音の発生などの不都合を防止することは装置の耐久性の向上や操作者に違和感を与えないという観点から重要な課題の一つとされている。こうした共振現象やこもり音の発生は、エンジンの運転状態だけでなく、エンジンの出力軸や駆動軸に連結されて動力を入出力するクラッチモータやアシストモータの運転状態によっても生じ得ると考えられるから、これらのモータの運転状態も考慮する必要がある。 In this way, preventing inconvenience such as resonance associated with engine operation, for example, inconvenience such as generation of a booming noise, is one of the important issues from the viewpoint of improving the durability of the apparatus and not causing the operator to feel uncomfortable. Has been. It is thought that the occurrence of such a resonance phenomenon and a booming noise can be caused not only by the operating state of the engine, but also by the operating state of a clutch motor or assist motor that is connected to the engine output shaft or drive shaft and inputs / outputs power. It is also necessary to consider the operating state of these motors.
本発明の動力出力装置および自動車並びに動力出力装置の制御方法は、内燃機関の運転に伴なうこもり音の発生を抑制す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自動車並びに動力出力装置の制御方法は、装置等のエネルギ効率の向上を図ることを目的の一つとする。 The power output apparatus, the automobile, and the control method for the power output apparatus according to the present invention have an object to suppress the generation of a humming sound accompanying the operation of the internal combustion engine. Another object of the power output apparatus, the automobile, and the power output apparatus control method of the present invention is to improve the energy efficiency of the apparatus.
本発明の動力出力装置および自動車並びに動力出力装置の制御方法は、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。 The power output apparatus, the automobile, and the control method for the power output apparatus of the present invention employ the following means in order to achieve at least a part of the above-described object.
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、
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、電力と動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電力動力入出力手段と、
前記電力動力入出力手段と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、
前記駆動軸に要求される要求動力を設定する要求動力設定手段と、
前記電力動力入出力手段の運転状態に基づいて前記内燃機関を運転したときにこもり音が生じないよう前記内燃機関の運転ポイントを移動させる動作ラインを設定する動作ライン設定手段と、
該設定された動作ラインと前記設定された要求動力とに基づいて前記内燃機関と前記電力動力入出力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 that outputs power to a drive shaft,
An internal combustion engine;
Power power input / output means connected to the output shaft of the internal combustion engine and the drive shaft, and outputting at least part of the power from the internal combustion engine to the drive shaft with input and output of power and power;
Power storage means capable of exchanging power with the power drive input / output means;
Required power setting means for setting required power required for the drive shaft;
An operation line setting means for setting an operation line for moving an operating point of the internal combustion engine so that a booming noise is not generated when the internal combustion engine is operated based on an operating state of the power drive input / output means;
Control means for controlling the internal combustion engine and the power drive input / output means based on the set operation line and the set required power;
It is a summary to provide.
この本発明の動力出力装置では、電力動力入出力手段の運転状態に基づいて内燃機関を運転したときにこもり音が生じないよう内燃機関の運転ポイントを移動させる動作ラインを設定し、この動作ラインと要求動力とに基づいて内燃機関と電力動力入出力手段とを制御する。この結果、動力入出力手段と内燃機関を運転したときに発生するこもり音を抑制することができる。 In the power output apparatus of the present invention, an operation line for moving the operating point of the internal combustion engine is set so that no muffler noise is generated when the internal combustion engine is operated based on the operating state of the power power input / output means. And the internal combustion engine and the power drive input / output means are controlled based on the required power. As a result, it is possible to suppress the humming noise that occurs when the power input / output means and the internal combustion engine are operated.
こうした本発明の動力出力装置において、前記動作ライン設定手段は、前記電力動力入出力手段の電力の入出力状態に基づいて前記動作ラインを設定する手段であるものとすることもできる。この場合、前記動作ライン設定手段は、前記電力動力入出力手段により入出力される電力が大きいほど前記内燃機関を運転したときにこもり音が生じるこもり音領域が大きくなるものとして該こもり音領域を回避するよう動作ラインを設定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入出力される電力が大きいときにはこもり音領域も大きくなるものとして動作ラインを設定することができる。 In such a power output apparatus of the present invention, the operation line setting means may be means for setting the operation line based on the power input / output state of the power power input / output means. In this case, the operation line setting means determines that the booming sound area is larger when the power inputted / outputted by the power / power input / output means is larger and a louder noise area is generated when the internal combustion engine is operated. It may be a means for setting an operation line to avoid it. In this way, it is possible to set the operation line so that the muffled sound area becomes large when the power input / output by the power power input / output means is large.
また、本発明の動力出力装置において、前記動作ライン設定手段は、前記電力動力入出力手段からのトルクに基づいて前記動作ラインを設定する手段であるものとすることもできる。この場合、前記動作ライン設定手段は、前記電力動力入出力手段のトルクの絶対値が大きいほど前記内燃機関を運転したときにこもり音が生じるこもり音領域が大きくなるものとして該こもり音領域を回避するよう動作ラインを設定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のトルクの絶対値が大きいときにはこもり音領域が大きくなるものとして動作ラインを設定することができる。 In the power output apparatus of the present invention, the operation line setting means may be means for setting the operation line based on torque from the power power input / output means. In this case, the operation line setting means avoids the booming sound area because it is assumed that the larger the absolute value of the torque of the power / power input / output means, the larger the booming noise area that is generated when the internal combustion engine is operated. It may be a means for setting an operation line to do so. In this way, when the absolute value of the torque of the power drive input / output means is large, it is possible to set the operation line so that the muffled sound area becomes large.
さらに、本発明の動力出力装置において、前記動作ライン設定手段は、複数の動作ラインから一つの動作ラインを選択することにより設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、こもり音領域の大きさに応じた動作ラインを選択することができる。また、前記動作ライン設定手段は、前記内燃機関の効率が高くなるよう前記動作ラインを設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関を効率よく運転することができる。 Further, in the power output apparatus of the present invention, the operation line setting means may be means for setting by selecting one operation line from a plurality of operation lines. In this way, an operation line corresponding to the size of the booming sound area can be selected. Further, the operation line setting means may be means for setting the operation line so as to increase the efficiency of the internal combustion engine. In this way, the internal combustion engine can be operated efficiently.
あるいは、本発明の動力出力装置において、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機を備え、前記制御手段は、前記設定された要求動力に基づく動力が前記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電動機とを制御する手段であるものとすることもできる。 Alternatively, in the power output apparatus according to the present invention, the drive shaft may include an electric motor capable of inputting / outputting power, and the control means may output the power based on the set required power to the drive shaft. And means for controlling the electric power drive input / output means and the electric motor.
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回転軸との3軸に接続され該3軸のうちのいずれか2軸に入出力される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、前記回転軸に動力を入出力可能な発電機とを備える手段であるものとすることもできるし、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に接続された第1の回転子と前記駆動軸に接続された第2の回転子とを有し、該第1の回転子と該第2の回転子との相対的な回転により回転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 of the internal combustion engine, the drive shaft, and the rotary shaft, and is input / output to any two of the three shafts. It is also possible to provide a means comprising three-axis power input / output means for inputting / outputting power to / from the remaining shaft based on the power to be output, and a generator capable of inputting / outputting power to / from the rotating shaft, The electric power drive input / output means has a first rotor connected to the output shaft of the internal combustion engine and a second rotor connected to the drive shaft, and the first rotor and the second rotor. It is also possible to use a counter-rotor motor that rotates by relative rotation with the other 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する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、電力と動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電力動力入出力手段と、前記電力動力入出力手段と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、前記駆動軸に要求される要求動力を設定する要求動力設定手段と、前記電力動力入出力手段の運転状態に基づいて前記内燃機関を運転したときにこもり音が生じないよう前記内燃機関の運転ポイントを移動させる動作ラインを設定する動作ライン設定手段と、該設定された動作ラインと前記設定された要求動力とに基づいて前記内燃機関と前記電力動力入出力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、前記駆動軸に車軸が連結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 that outputs power to a drive shaft, and includes an internal combustion engine and an output of the internal combustion engine. An electric power input / output means connected to the shaft and the drive shaft and outputting at least a part of the power from the internal combustion engine to the drive shaft with input and output of electric power and power; and the electric power input / output means; Power storage means capable of exchanging electric power, required power setting means for setting required power required for the drive shaft, and a booming noise when the internal combustion engine is operated based on the operating state of the power power input / output means An operation line setting means for setting an operation line for moving the operation point of the internal combustion engine so that the occurrence of the engine is not generated, and the internal combustion engine and the power power input / output based on the set operation line and the set required power hand Equipped with a power output apparatus and a control means for controlling the bets, axle to the drive shaft to the gist to become linked.
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、こもり音の発生を抑制することができる効果などと同様の効果を奏することができる。 In this automobile of the present invention, since the power output device of the present invention according to any one of the above aspects is mounted, the effect of the power output device of the present invention, for example, the effect of suppressing the generation of a booming noise, etc. Similar effects can be achieved.
本発明のハイブリッド車の制御方法は、
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、電力と動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電力動力入出力手段と、前記電力動力入出力手段と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
前記駆動軸に要求される要求動力を設定し、
前記電力動力入出力手段の運転状態に基づいて前記内燃機関を運転したときにこもり音が生じないよう前記内燃機関の運転ポイントを移動させる動作ラインを設定し、
前記設定した動作ラインと前記設定した要求動力とに基づいて前記内燃機関と前記電力動力入出力手段とを制御する
ことを要旨とする。
The hybrid vehicle control method of the present invention includes:
An internal combustion engine, and an electric power / power input / output means connected to the output shaft of the internal combustion engine and the drive shaft and outputting at least a part of the power from the internal combustion engine to the drive shaft with input / output of electric power and power And a power output device control method comprising:
Set the required power required for the drive shaft,
Setting an operation line for moving the operating point of the internal combustion engine so that no humming noise is generated when the internal combustion engine is operated based on the operating state of the power power input / output means;
The gist is to control the internal combustion engine and the power power input / output means based on the set operation line and the set required power.
この本発明のハイブリッド車の制御方法によれば、電力動力入出力手段の運転状態に基づいて内燃機関を運転したときにこもり音が生じないよう内燃機関の運転ポイントを移動させる動作ラインを設定し、設定した動作ラインと設定した要求動力とに基づいて内燃機関と電力動力入出力手段とを制御するから、電力動力入出力手段と内燃機関とを運転したときに生じ得るこもり音の発生を抑制することができる。 According to this hybrid vehicle control method of the present invention, an operation line for moving the operating point of the internal combustion engine is set so that no humming noise is generated when the internal combustion engine is operated based on the operating state of the electric power input / output means. Since the internal combustion engine and the electric power input / output means are controlled based on the set operation line and the set required power, the generation of a booming noise that can occur when the electric power input / output means and the internal combustion engine are operated is suppressed. can do.
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、本発明の一実施形態としての動力出力装置を搭載した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 the 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。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、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の動作について説明する。図2は、ハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎(例えば8msec毎)に繰り返し実行される。
Next, the operation of the thus configured
駆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、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や車速センサ88からの車速V,エンジン22の回転数Ne,モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2,バッテリ50を充放電するための要求充放電パワーPb*,バッテリ50の入出力制限Win,Woutなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する(ステップS100)。ここで、エンジン22の回転数Neは、図示しないクランクポジションセンサにより検出されたクランクシャフト26の回転位置に基づいて計算されたものをエンジンECU24から通信により入力するものとした。また、モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2は、回転位置検出センサ43,44により検出されるモータMG1,MG2の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータECU40から通信により入力するものとした。また、バッテリ50の要求充放電パワーPb*は、残容量(SOC)に基づいて設定されたものをバッテリECU52から通信により入力するものとした。バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、バッテリ50の電池温度Tbと残容量(SOC)とに基づいて設定されたものをバッテリECU52から通信により入力するものとした。
When the drive control routine is executed, first, the
こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Accと車速Vとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき駆動要求トルクT*と車両に要求される車両要求パワーP*とを設定する(ステップS110)。駆動要求トルクT*は、実施例では、アクセル開度Accと車速Vと駆動要求トルクT*との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてROM74に記憶しておき、アクセル開度Accと車速Vとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクT*を導出して設定するものとした。図3に要求トルク設定用マップの一例を示す。車両要求パワーP*は、設定した駆動要求トルクT*にリングギヤ軸32aの回転数Nrを乗じたものとバッテリ50が要求する要求充放電パワーPb*とロスLossとの和として計算することができる。なお、リングギヤ軸32aの回転数Nrは、車速Vに換算係数kを乗じることによって求めることができる。
When the data is input in this way, the drive request torque T * to be output to the
続いて、設定した車両要求パワーP*に基づいてエンジン22から出力すべきエンジン要求パワーPe*を設定する(ステップS120)。エンジン要求パワーPe*の設定は、エンジン22の応答性がモータMG1,MG2などに比して遅いことから、いままでにこのルーチンが実行されて設定されたエンジン要求パワーPe*と今回設定された車両要求パワーP*とを用いて車両要求パワーP*がいずれエンジン要求パワーPe*として設定されるようなまし処理やレート処理を用いてエンジン要求パワーPe*を設定する。
Subsequently, the engine required power Pe * to be output from the
次に、前回このルーチンが実行されたときに設定されたモータMG1のトルク指令Tm1*にモータMG1の回転数Nm1を乗じてモータMG1の発電量Pchgを計算する(ステップS130)。ここで、発電量Pchgについては、本質的には今回このルーチンで設定されるモータMG1のトルク指令Tm1*を用いて計算するのが好ましいが、なまし処理やレート処理を用いてエンジン要求パワーPe*を設定することからエンジン22の運転ポイントが急変しないことや、このルーチンの起動間隔が所定時間(8msec)と短いことから、前回このルーチンが実行されたときに設定されたトルク指令Tm1*を用いて計算しても不都合は生じない。
Next, the power generation amount Pchg of the motor MG1 is calculated by multiplying the torque command Tm1 * of the motor MG1 set when the routine was executed last time by the rotational speed Nm1 of the motor MG1 (step S130). Here, it is preferable that the power generation amount Pchg is essentially calculated using the torque command Tm1 * of the motor MG1 set in this routine this time, but the engine required power Pe using the annealing process or the rate process. Since * is set, the operating point of the
モータMG1による発電量Pchgを算出すると、算出した発電量Pchgに基づいてこもり音を回避するようエンジン22の動作ラインを設定する(ステップS140)。実施例では、モータMG1の最大発電量Pmaxを4等分した4つの区分(0〜Pmax/4, Pmax/4〜Pmax/2,Pmax/2〜3Pmax/4, 3Pmax/4〜Pmax)に対応するこもり音を回避するための動作ラインDL1〜Dl4を定めて予めROM74に記憶しておき、発電量Pchgが与えられると対応する動作ラインを導出して設定するものとした。実施例の動作ラインDL1〜DL4の一例を図4ないし図7に示す。動作ラインDL1〜DL4は、図4ないし図7に示すように、モータMG1の発電量Pchgが大きくなるほどこもり音が発生するこもり音領域が大きくなるものとしてこもり音領域を回避するよう設定されている。ここで、動作ラインDL1は、エンジン22を効率よく運転することができる動作ラインとして設定されている。したがって、他の動作ラインDL2〜DL4は、この動作ラインDL1をベースとして作成されているものと考えることもできるから、動作ラインDL1〜DL4は、こもり音が生じないようにすると共にできる限りエンジン22を効率よく運転するものとして設定されていることになる。
When the power generation amount Pchg by the motor MG1 is calculated, an operation line of the
続いて、設定した目標パワーPe*と設定した動作ラインとに基づいてエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する(ステップS150)。ここで、図7には動作ラインDL4を設定したときに目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する様子をも示した。図示するように、目標回転数Ne*と目標トルクTe*は、こもり音領域を回避するように設定された動作ラインと目標パワーPe*(Ne*×Te*)が一定の曲線との交点により求めることができる。
Subsequently, the target rotational speed Ne * and the target torque Te * of the
次に、設定した目標回転数Ne*とリングギヤ軸32aの回転数Nr(Nm2/Gr)と動力分配統合機構30のギヤ比ρとを用いて次式(1)によりモータMG1の目標回転数Nm1*を計算すると共に計算した目標回転数Nm1*と現在の回転数Nm1とに基づいて式(2)によりモータMG1のトルク指令Tm1*を計算する(ステップS160)。ここで、式(1)は、動力分配統合機構30の回転要素に対する力学的な関係式である。動力分配統合機構30の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図8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軸はモータMG2の回転数Nm2に減速ギヤ35のギヤ比Grを乗じたリングギヤ32の回転数Nrを示す。式(1)は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。なお、R軸上の2つの太線矢印は、エンジン22を目標回転数Ne*および目標トルクTe*の運転ポイントで定常運転したときにエンジン22から出力されるトルクTe*がリングギヤ軸32aに伝達されるトルクと、モータMG2から出力されるトルクTm2*が減速ギヤ35を介してリングギヤ軸32aに作用するトルクとを示す。また、式(2)は、モータMG1を目標回転数Nm1*で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式(2)中、右辺第2項の「k1」は比例項のゲインであり、右辺第3項の「k2」は積分項のゲインである。
Next, using the set target rotational speed Ne *, the rotational speed Nr (Nm2 / Gr) of the
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ−Nm2/(Gr・ρ) …(1)
Tm1*=前回Tm1*+k1(Nm1*−Nm1)+k2∫(Nm1*−Nm1)dt …(2)
Nm1 * = Ne * ・ (1 + ρ) / ρ−Nm2 / (Gr ・ ρ) (1)
Tm1 * = previous Tm1 * + k1 (Nm1 * −Nm1) + k2∫ (Nm1 * −Nm1) dt (2)
こうしてモータMG1の目標回転数Nm1*とトルク指令Tm1*とを計算すると、バッテリ50の入出力制限Win,Woutと計算したモータMG1のトルク指令Tm1*に現在のモータMG1の回転数Nm1を乗じて得られるモータMG1の消費電力(発電電力)との偏差をモータMG2の回転数Nm2で割ることによりモータMG2から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Tmin,Tmaxを次式(3),(4)により計算すると共に(ステップS170)、要求トルクTr*とトルク指令Tm1*と動力分配統合機構30のギヤ比ρを用いてモータMG2から出力すべきトルクとしての仮モータトルクTm2tmpを式(5)により計算し(ステップS180)、計算したトルク制限Tmin,Tmaxで仮モータトルクTm2tmpを制限した値としてモータMG2のトルク指令Tm2*を設定する(ステップS190)。このようにモータMG2のトルク指令Tm2*を設定することにより、駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力する要求トルクTr*を、バッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で制限したトルクとして設定することができる。なお、式(5)は、前述した図8の共線図から容易に導き出すことができる。
When the target rotational speed Nm1 * and the torque command Tm1 * of the motor MG1 are thus calculated, the input / output limits Win and Wout of the
Tmin=(Win−Tm1*・Nm1)/Nm2 …(3)
Tmax=(Wout−Tm1*・Nm1)/Nm2 …(4)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr …(5)
Tmin = (Win−Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (3)
Tmax = (Wout−Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (4)
Tm2tmp = (Tr * + Tm1 * / ρ) / Gr (5)
こうしてエンジン22の目標回転数Ne*や目標トルクTe*,モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定すると、エンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*についてはエンジンECU24に、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU40にそれぞれ送信して(ステップS200)、駆動制御ルーチンを終了する。目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを受信したエンジンECU24は、エンジン22が目標回転数Ne*と目標トルクTe*とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン22における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なう。また、トルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータECU40は、トルク指令Tm1*でモータMG1が駆動されると共にトルク指令Tm2*でモータMG2が駆動されるようインバータ41,42のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
Thus, when the target engine speed Ne *, the target torque Te *, and the torque commands Tm1 *, Tm2 * of the motors MG1, MG2 are set, the target engine speed Ne * and the target torque Te * of the
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、モータMG1の発電量Pchgに基づいてこもり音を回避する動作ラインを設定すると共にこの設定した動作ラインを用いてエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定してエンジン22やモータMG1,MG2を制御するから、こもり音の発生を抑制することができる。また、設定される動作ラインDL1〜DL4は、基本的にはエンジン22を効率よく運転する動作ラインDL1をベースとして作成されているから、こもり音の発生を抑制しながらエンジン22を効率よく運転することができる。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。もとより、運転者の要求する要求トルクTr*に基づくトルク(動力)を出力して走行することができる。
According to the
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG1の発電量Pchgの4つの領域に対応する動作ラインDL1〜DL4を予め設定しておき、モータMG1の発電量Pchgに基づいて4つの動作ラインDL1〜DL4から対応する動作ラインを選択するものとしたが、こうした動作ラインは4つに限定されるものではなく3つ以下や5つ以上のいかなる数としてもかまわない。また、モータMG1の発電量Pchgに基づいて、その都度、こもり音が生じない動作ラインを作成するものとしてもかまわない。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG1の発電量Pchgに基づいてこもり音が生じないよう動作ラインを設定するものとしたが、モータMG1のトルクに基づいてこもり音が生じないよう動作ラインを設定するものとしてもよい。これは、モータMG1の発電量PchgがモータMG1のトルクと回転数との積として表わされることや、こもり音の発生は回転数よりトルクに影響されると考えられるからである。また、実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG1の発電量Pchgに基づいてこもり音が生じないよう動作ラインを設定するものとしたが、モータMG1の発電量Pchgに加えてモータMG2の消費電力量やトルクに基づいてこもり音が生じないよう動作ラインを設定するものとしてもよい。この場合、モータMG2の消費電力量やトルクが大きいほどこもり音が発生する領域が大きくなるものとして動作ラインを設定するのが好ましい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、前回このルーチンが実行されたときに設定されたモータMG1のトルク指令Tm1*を用いて発電量Pchgを計算し、この計算した発電量Pchgに基づいてこもり音が生じないよう動作ラインを設定し、この設定した動作ラインに基づいてエンジン22やモータMG1,MG2を制御するものとしたが、こうした動作ラインに基づいて設定されるモータMG1のトルク指令Tm1*を用いて再びモータMG1の発電量Pchgを計算し、この再計算した発電量Pchgを用いて設定した動作ラインを用いるべきか否かを判定し、用いるべきと判定されたときにはその動作ラインに基づいてエンジン22やモータMG1,MG2を制御し、用いるべきでないと判定されたときには再計算した発電量Pchgに対応する動作ラインを設定すると共にこの設定した動作ラインに基づいてエンジン22やモータMG1,MG2を制御す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、モータMG2の動力を減速ギヤ35により変速してリングギヤ軸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120に例示するように、モータMG2の動力をリングギヤ軸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9における車輪64a,64bに接続された車軸)に接続す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、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10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。
In the
以上、本発明の実施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 embodiments of the present invention have been described using the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and can be implemented in various forms without departing from the gist of the present invention. Of course you get.
20,120,220 ハイブリッド自動車、22 エンジン、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 駆動輪、64a,64b 車輪,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。
20, 120, 220 Hybrid vehicle, 22 engine, 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
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、電力と動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電力動力入出力手段と、
前記電力動力入出力手段と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、
前記駆動軸に要求される要求動力を設定する要求動力設定手段と、
前記電力動力入出力手段により入出力される電力が大きいほど前記内燃機関を運転したときにこもり音が生じるこもり音領域が大きくなるものとして該こもり音領域を回避してこもり音が生じないよう前記内燃機関の運転ポイントを移動させる動作ラインを設定する動作ライン設定手段と、
該設定された動作ラインと前記設定された要求動力とに基づいて前記内燃機関と前記電力動力入出力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 that outputs power to a drive shaft,
An internal combustion engine;
Power power input / output means connected to the output shaft of the internal combustion engine and the drive shaft, and outputting at least part of the power from the internal combustion engine to the drive shaft with input and output of power and power;
Power storage means capable of exchanging power with the power drive input / output means;
Required power setting means for setting required power required for the drive shaft;
As the electric power input / output by the electric power drive input / output means is larger, the muffler sound region where the muffler sound is generated when the internal combustion engine is operated becomes larger, so that the muffler sound region is avoided and the muffler noise is not generated. An operation line setting means for setting an operation line for moving the operating point of the internal combustion engine;
Control means for controlling the internal combustion engine and the power drive input / output means based on the set operation line and the set required power;
A power output device comprising:
前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機を備え、
前記制御手段は、前記設定された要求動力に基づく動力が前記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電動機とを制御する手段である
動力出力装置。 The power output device according to any one of claims 1 to 3 ,
An electric motor capable of inputting and outputting power to the drive shaft;
The said control means is a means which controls the said internal combustion engine, the said electric power power input / output means, and the said electric motor so that the motive power based on the set demanded power may be output to the said drive shaft. Power output device.
回転により回転する対回転子電動機である請求項1ないし4いずれか記載の動力出力装置。 The power drive input / output means has a first rotor connected to the output shaft of the internal combustion engine and a second rotor connected to the drive shaft, and the first rotor and the first rotor The power output device according to any one of claims 1 to 4 , wherein the power output device is a counter-rotor motor that rotates by relative rotation with the two rotors.
前記駆動軸に要求される要求動力を設定し、
前記電力動力入出力手段により入出力される電力が大きいほど前記内燃機関を運転したときにこもり音が生じるこもり音領域が大きくなるものとして該こもり音領域を回避してこもり音が生じないよう前記内燃機関の運転ポイントを移動させる動作ラインを設定し、
前記設定した動作ラインと前記設定した要求動力とに基づいて前記内燃機関と前記電力動力入出力手段とを制御する
動力出力装置の制御方法。
An internal combustion engine, and an electric power / power input / output means connected to the output shaft and the drive shaft of the internal combustion engine and outputting at least a part of the power from the internal combustion engine to the drive shaft with input / output of electric power and power A power output device control method comprising: a power storage means capable of exchanging power with the power power input / output means;
Set the required power required for the drive shaft,
As the electric power input / output by the electric power drive input / output means is larger, the muffler sound region where the muffler sound is generated when the internal combustion engine is operated becomes larger, so that the muffler sound region is avoided and the muffler noise is not generated. Set the operating line to move the operating point of the internal combustion engine,
A control method for a power output apparatus, wherein the internal combustion engine and the power power input / output means are controlled based on the set operation line and the set required power.
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