JP4135681B2 - 動力出力装置およびこれを搭載するハイブリッド車並びにこれらの制御方法 - Google Patents
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Description
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、
該内燃機関からの動力の少なくとも一部を電力に変換可能な電力変換手段と、
該電力変換手段からの電力を用いて前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
前記電力変換手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
前記駆動軸の回転数を検出する回転数検出手段と、
該検出された駆動軸の回転数に基づいて前記内燃機関をアイドル運転する際の目標アイドル回転数を設定する目標アイドル回転数設定手段と、
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、
該設定された要求動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき目標動力を設定する目標動力設定手段と、
前記設定された目標動力に基づいて前記内燃機関をアイドル運転するときには該内燃機関が前記設定された目標アイドル回転数で運転されると共に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変換手段と前記電動機とを制御し、前記設定された目標動力に基づいて前記内燃機関をアイドル運転しないときには該内燃機関から該目標動力が出力されると共に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変換手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
と共に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変換手段と前記電動機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連結されてなることを要旨とする。
内燃機関と、該内燃機関からの動力の少なくとも一部を電力に変換可能な電力変換手段と、該電力変換手段からの電力を用いて駆動軸に動力を出力可能な電動機と、前記電力変換手段および前記電動機と電力のやりと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に基づいて前記内燃機関から出力すべき目標動力を設定し、
前記設定した目標動力に基づいて前記内燃機関をアイドル運転するときには、前記駆動軸の回転数に基づいて前記内燃機関をアイドル運転する際の目標アイドル回転数を設定し、該設定した目標アイドル回転数で前記内燃機関が運転されると共に前記設定し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変換手段と前記電動機とを制御し、前記設定した目標動力に基づいて前記内燃機関をアイドル運転しないときには、該内燃機関から該目標動力が出力されると共に前記設定し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変換手段と前記電動機とを制御する
ことを要旨とする。
内燃機関と、該内燃機関からの動力の少なくとも一部を電力に変換可能な電力変換手段と、該電力変換手段からの電力を用いて駆動軸に動力を出力可能な電動機と、前記電力変
換手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
車軸に要求される要求動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき目標動力を設定し、
前記設定した目標動力に基づいて前記内燃機関をアイドル運転するときには、車速に基づいて前記内燃機関をアイドル運転する際の目標アイドル回転数を設定し、該設定した目標アイドル回転数で前記内燃機関が運転されると共に前記設定した要求動力に基づく動力が前記車軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力変換手段と前記電動機とを制御し、前記設定した目標動力に基づいて前記内燃機関をアイドル運転しないときには、該内燃機関から該目標動力が出力されると共に前記設定した要求動力に基づく動力が前記車軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力変換手段と前記電動機とを制御する
ことを要旨とする。
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。
軸32aに出力すべき要求トルクTr*と車両に要求される要求パワーP*とを設定する(ステップS110)。要求トルクTr*は、実施例では、アクセル開度AccやブレーキペダルポジションBPと車速Vと要求トルクTr*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Tr*を導出して設定するものとした。図5に要求トルク設定用マップの一例を示す。要求パワーP*は、設定した要求トルクTr*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が要求する充放電要求パワー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たり、モータMG2の回転数Nm2を減速ギヤ35のギヤ比Grで割ることによって求めることができる。
Tm1*=前回Tm1*+k1(Nm1*−Nm1)+k2∫(Nm1*−Nm1)dt …(2)
仮モータトルクTm2tmpを式(5)により計算し(ステップS210)、計算したトルク制限Tmin,Tmaxの範囲内で仮モータトルクTm2tmpを制限してモータMG2のトルク指令Tm2*を設定する(ステップS220)。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の出力制限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7の共線図から容易に導き出すことができる。
Tmax=(Wout−Tm1*・Nm1)/Nm2 …(4)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr …(5)
力を駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力するためにモータMG2から出力され、バッテリ50からの充放電電力が大きくなる。バッテリ50は、その入出力制限Win,Woutの範囲内であっても頻繁に充放電されると、その劣化が促進される場合が生じる。こうしたバッテリ50の劣化は、充放電電力の大きさが大きくなるほど及び充放電の回数が多くなるほど促進されると考えられる。したがって、バッテリ50の劣化を抑制するためには、要求トルクTr*の急変に伴う要求パワーP*の急激な増減に対してできる限りエンジン22からの出力の増減により追従することが必要となる。要求トルクTr*の急変に伴う要求パワーP*の増減量は、要求パワーP*が基本的には要求トルクTr*とリングギヤ軸32aの回転数Nr(車速V×換算係数k)との積で計算されることから、車速Vが大きいほど大きくなる。一方、エンジン22から出力されるパワーは回転数NeとトルクTeとの積として表わされ、パワーの増減は回転数Neの増減とトルクTeの増減の一方または双方によって行なうことができる。このとき、トルクTeを増減するのに要する時間は、吸入空気量と燃料噴射量とを増減するのに要する時間として考えることができ、回転数Neを増減するのに要する時間に比して短い。したがって、要求トルクTr*の急変に伴う要求パワーP*の増減量に対してエンジン22からの出力としてはトルクTeの増減によって対応する方が回転数の増減によって対応するより迅速なものとなる。前述したように、要求トルクTr*の急変に伴う要求パワーP*の増減量は車速Vが大きいほど大きくなるから、こうした要求パワーP*の増減に対応するためにはエンジン22の回転数Neも大きい方が望ましいことになる。これが、車速Vが大きいほど大きな値となるようにアイドル回転数Nidlを設定する理由である。即ち、車速Vが大きいほど大きな値となるようにアイドル回転数Nidlを設定してエンジン22をアイドル回転数Nidlで運転することにより、運転者の急なアクセルペダル83の踏み込みに基づくバッテリ50の比較的大きな電力による放電を抑制することができる。また、バッテリ50は、その電池温度Tbが高いときには内部抵抗も大きくなっている可能性があり、こうしたときに大きな電力により充放電されると、その劣化も促進される。このため、バッテリ50の電池温度Tbが高いほどアイドル回転数Nidlを高くしてエンジン22の応答性を高める必要がある。これが、電池温度Tbが高いほど大きな値となるようにアイドル回転数Nidlを設定する理由である。なお、実施例では、アイドル回転数Nidlと車速Vと電池温度Tbとの関係を予め設定してアイドル回転数設定用マップとしてROM74に記憶しておき、車速Vと電池温度Tbとが与えられるとマップから対応するアイドル回転数Nidlを導出することにより設定するものとした。
きく踏み込んで戻したときの要求パワーP*とエンジン22から出力されるパワーとバッテリ50の充放電電力の時間変化である。図示するように、実施例では、要求パワーP*の増減に対するエンジン22の追従性が高いため、バッテリ50の充放電電力も充放電量も小さく押さえることができる。一方、比較例では、要求パワーP*の増減に対するエンジン22の追従性が低いため、バッテリ50の充放電電力も充放電量も大きくなってしまう。
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。
Claims (11)
- 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、
該内燃機関からの動力の少なくとも一部を電力に変換可能な電力変換手段と、
該電力変換手段からの電力を用いて前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
前記電力変換手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
前記駆動軸の回転数を検出する回転数検出手段と、
負荷運転している前記内燃機関をアイドル運転するときには前記検出された駆動軸の回転数が大きいほど大きくなる傾向に前記内燃機関をアイドル運転する際の目標アイドル回転数を設定する目標アイドル回転数設定手段と、
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、
該設定された要求動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき目標動力を設定する目標動力設定手段と、
前記設定された目標動力に基づいて負荷運転している前記内燃機関をアイドル運転するときには該内燃機関が前記設定された目標アイドル回転数で運転されると共に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変換手段と前記電動機とを制御し、前記設定された目標動力に基づいて前記内燃機関をアイドル運転しないときには該内燃機関から該目標動力が出力されると共に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変換手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備える動力出力装置。 - 請求項1記載の動力出力装置であって、
前記蓄電手段の温度を検出する温度検出手段を備え、
前記目標アイドル回転数設定手段は、前記検出された蓄電手段の温度に基づいて目標アイドル回転数を設定する手段である
動力出力装置。 - 前記目標アイドル回転数設定手段は、前記蓄電手段の温度が高いほど大きくなる傾向に
目標アイドル回転数を設定する手段である請求項2記載の動力出力装置。 - 前記電力変換手段は、前記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前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な手段である請求項1ないし3いずれか記載の動力出力装置。
- 前記電力変換手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸の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請求項4記載の動力出力装置。
- 前記電力変換手段は、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請求項4記載の動力出力装置。
- 請求項1ないし6いずれか記載の動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなるハイブリッド車。
- 請求項7記載のハイブリッド車であって、
前記回転数検出手段に代えて車速を検出する車速検出手段を備え、
前記目標アイドル回転数設定手段は、前記車速検出手段に検出された車速に基づいて目標アイドル回転数を設定する手段である
ハイブリッド車。 - 前記目標アイドル回転数設定手段は、車速が大きいほど大きくなる傾向に目標アイドル回転数を設定する手段である請求項8記載のハイブリッド車。
- 内燃機関と、該内燃機関からの動力の少なくとも一部を電力に変換可能な電力変換手段と、該電力変換手段からの電力を用いて駆動軸に動力を出力可能な電動機と、前記電力変換手段および前記電動機と電力のやりと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に基づいて前記内燃機関から出力すべき目標動力を設定し、
前記設定した目標動力に基づいて負荷運転している前記内燃機関をアイドル運転するときには、前記駆動軸の回転数が大きいほど大きくなる傾向に前記内燃機関をアイドル運転する際の目標アイドル回転数を設定し、該設定した目標アイドル回転数で前記内燃機関が運転されると共に前記設定し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変換手段と前記電動機とを制御し、前記設定した目標動力に基づいて前記内燃機関をアイドル運転しないときには、該内燃機関から該目標動力が出力されると共に前記設定し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変換手段と前記電動機とを制御する
動力出力装置の制御方法。 - 内燃機関と、該内燃機関からの動力の少なくとも一部を電力に変換可能な電力変換手段と、該電力変換手段からの電力を用いて駆動軸に動力を出力可能な電動機と、前記電力変換手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
車軸に要求される要求動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき目標動力を設定し、
前記設定した目標動力に基づいて負荷運転している前記内燃機関をアイドル運転するときには、車速が大きいほど大きくなる傾向に前記内燃機関をアイドル運転する際の目標アイドル回転数を設定し、該設定した目標アイドル回転数で前記内燃機関が運転されると共に前記設定した要求動力に基づく動力が前記車軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力変換手段と前記電動機とを制御し、前記設定した目標動力に基づいて前記内燃機関をアイドル運転しないときには、該内燃機関から該目標動力が出力されると共に前記設定した要求動力に基づく動力が前記車軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力変換手段と前記電動機とを制御する
ハイブリッド車の制御方法。
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