JP4227983B2 - POWER OUTPUT DEVICE, VEHICLE MOUNTING THE SAME, DRIVE DEVICE, AND CONTROL METHOD FOR POWER OUTPUT DEVICE - Google Patents
POWER OUTPUT DEVICE, VEHICLE MOUNTING THE SAME, DRIVE DEVICE, AND CONTROL METHOD FOR POWER OUTPUT DEVICE Download PDFInfo
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Abstract
Description
本発明は、駆動軸に動力を出力する動力出力装置およびこれを搭載し車軸が前記駆動軸に接続されて走行する車両並びに内燃機関と共に車両に搭載され車軸に接続された駆動軸を駆動する駆動装置,動力出力装置の制御方法に関する。 The present invention relates to a power output device that outputs power to a drive shaft, a vehicle that is mounted with the power output device and travels while the axle is connected to the drive shaft, and a drive that is mounted on the vehicle together with the internal combustion engine and drives the drive shaft connected to the axle. The present invention relates to a control method for an apparatus and a power output apparatus.
従来、この種の動力出力装置としては、プラネタリギヤのサンギヤ,キャリア,リングギヤにそれぞれ第1モータジェネレータ,エンジン,駆動軸が接続されると共に変速機を介して駆動軸に第2モータジェネレータが接続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、変速機の変速段を切り替える際、第1モータジェネレータでの反力の増大によりエンジンの回転数を低下させてエンジンから駆動軸に出力されるトルクを増大させることにより、変速段を切り替える際に駆動軸に出力されるトルクに落ち込みが生じるのを抑制することができるとしている。
このように、第1モータジェネレータでの反力を増大させてエンジンの回転数を低下させることにより、エンジンのイナーシャトルクを駆動軸に伝達し、変速段を切り替える際のトルクの落ち込みを抑制させることができるが、その際のエンジンの運転ポイント(回転数とトルク)によっては第1モータジェネレータで反力を十分に発生することができない場合も生じるから、変速段の切り替えに備えて予めエンジンの運転ポイントを適切な状態としておくことが望ましい。また、変速段の切り替えに備えてエンジンの運転ポイントを変更しておくと、エンジンが高回転の状態で維持される場合が生じてエンジンへの負担が過大となるから、これに対処することも望まれる。 In this way, by increasing the reaction force at the first motor generator and reducing the engine speed, the inertia torque of the engine is transmitted to the drive shaft, and the drop in torque when switching the gear stage is suppressed. However, depending on the operating point (rotation speed and torque) of the engine at that time, the first motor generator may not be able to generate enough reaction force. It is desirable to keep the point in an appropriate state. In addition, if the engine operating point is changed in preparation for shifting gears, the engine may be maintained at a high rotational speed, and the burden on the engine becomes excessive. desired.
本発明の動力出力装置およびこれを搭載する車両並びに駆動装置,動力出力装置の制御方法は、変速比を変更する際のトルクの落ち込み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これを搭載する車両並びに駆動装置,動力出力装置の制御方法は、変速比を変更した以降に内燃機関の負担が過大となるのを抑制することを目的の一つとする。 The power output apparatus of the present invention, the vehicle on which the power output apparatus is mounted, the drive apparatus, and the control method of the power output apparatus are intended to suppress a drop in torque when changing the gear ratio. Further, the power output apparatus of the present invention, the vehicle on which the power output apparatus is mounted, the drive apparatus, and the control method of the power output apparatus are intended to suppress an excessive burden on the internal combustion engine after changing the gear ratio. I will.
本発明の動力出力装置およびこれを搭載する車両並びに駆動装置,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 of the present invention, a vehicle equipped with the power output apparatus, a drive apparatus, and a control method for the power output apparatus 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、
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により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可能な電力動力入出力手段と、
動力を入出力可能な電動機と、
変更可能な変速比をもって前記電動機の回転軸と前記駆動軸との動力の伝達を行なう変速伝達手段と、
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とりが可能な蓄電手段と、
前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づいて前記内燃機関の目標パワーを設定する目標パワー設定手段と、
前記設定された目標パワーが所定パワー未満のときには該目標パワーと前記内燃機関の運転状態に対して課した第1の制約とに基づいて目標運転ポイントを設定し、前記設定された目標パワーが前記所定パワー以上のときには該目標パワーと前記第1の制約よりも高回転低トルクで運転する第2の制約とに基づいて目標運転ポイントを設定する運転ポイント設定手段と、
前記第2の制約に基づいて前記目標運転ポイントが設定されているときに前記駆動軸の回転数が前記変速伝達手段における変速比を変更するタイミング以降の回転数よりも高い高回転状態に至ったときには前記第2の制約に基づく目標運転ポイントから前記第1の制約に基づく目標運転ポイントに切り替える運転ポイント切替手段と、
通常運転時には前記設定された目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを駆動制御し、前記変速伝達手段における変速比の変更指示がなされたときには該指示された変速比に変更されると共に該変速比の変更に伴って減少する駆動力が前記電力動力入出力手段からの動力の入出力による前記内燃機関の回転数の減少を伴って前記駆動軸に出力される駆動力により補われて前記要求駆動力に基づく駆動力が該駆動軸に出力されるよう該内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記変速伝達手段とを駆動制御する駆動制御手段と
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 capable of outputting at least part of the power from the internal combustion engine to the drive shaft by input and output of electric power and power;
An electric motor that can input and output power;
Shift transmission means for transmitting power between the rotating shaft of the electric motor and the drive shaft with a changeable gear ratio;
A power storage means capable of exchanging power with the electric power drive input / output means and the electric motor;
Target power setting means for setting a target power of the internal combustion engine based on a required driving force required for the drive shaft;
When the set target power is less than a predetermined power, a target operating point is set based on the target power and a first constraint imposed on the operating state of the internal combustion engine, and the set target power is An operation point setting means for setting a target operation point based on the target power and a second constraint that operates at a higher rotational speed and lower torque than the first constraint when the power is equal to or higher than a predetermined power;
When the target operating point is set based on the second constraint, the rotation speed of the drive shaft has reached a high rotation state higher than the rotation speed after the timing of changing the speed ratio in the shift transmission means. Sometimes the operation point switching means for switching from the target operation point based on the second constraint to the target operation point based on the first constraint,
In the normal operation, the internal combustion engine is operated at the set target operating point, and the driving force based on the required driving force is output to the driving shaft. When the transmission ratio change instruction in the transmission transmission means is made, the driving power that is changed to the instructed transmission ratio and decreases with the change in the transmission ratio is supplied from the electric power input / output means. The internal combustion engine is supplemented by the drive force output to the drive shaft with a decrease in the rotational speed of the internal combustion engine due to the input / output of the power of the engine, and the drive force based on the required drive force is output to the drive shaft And a drive control means for drivingly controlling the electric power drive input / output means, the electric motor, and the shift transmission means.
この本発明の動力出力装置では、駆動軸に要求される要求駆動力に基づいて設定される内燃機関の目標パワーが所定パワー未満のときにはこの目標パワーと内燃機関の運転状態に対して課した第1の制約とに基づいて目標運転ポイントを設定し、内燃機関の目標パワーが所定パワー以上のときにはこの目標パワーと第1の制約よりも高回転低トルクで運転する第2の制約とに基づいて目標運転ポイントを設定し、第2の制約に基づいて目標運転ポイントが設定されているときに駆動軸の回転数が変速伝達手段における変速比を変更するタイミング以降の回転数よりも高い高回転状態に至ったときには第2の制約に基づく目標運転ポイントから第1の制約に基づく目標運転ポイントに切り替える。そして、通常運転時には設定された目標運転ポイントで内燃機関が運転されると共に要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを駆動制御し、変速伝達手段における変速比の変更指示がなされたときには指示された変速比に変更されると共に変速比の変更に伴って減少する駆動力が電力動力入出力手段からの動力の入出力による内燃機関の回転数の減少に伴って駆動軸に出力される駆動力により補われて要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機と変速伝達手段とを駆動制御する。したがって、変速伝達手段における変速比を変更する際に内燃機関が高回転低トルクの運転状態から電力動力入出力手段からの動力の入出力により内燃機関の回転数を減少させるから、駆動軸に出力される駆動力に落ち込みが生じるのを抑制することができる。また、変速比が変更された以降に内燃機関が高回転で運転されることによってその負担が過大となるのを抑制することができる。 In the power output apparatus of the present invention, when the target power of the internal combustion engine set based on the required drive force required for the drive shaft is less than a predetermined power, the target power and the operating state of the internal combustion engine are imposed. A target operation point is set based on the first constraint, and when the target power of the internal combustion engine is equal to or higher than a predetermined power, based on the target power and a second constraint that operates at a higher rotational speed and lower torque than the first constraint. When the target operating point is set and the target operating point is set based on the second constraint, the rotational speed of the drive shaft is higher than the rotational speed after the timing of changing the gear ratio in the transmission means. When it reaches, the target operating point based on the second constraint is switched to the target operating point based on the first constraint. Then, during normal operation, the internal combustion engine is operated at the set target operation point, and the internal combustion engine, the electric power drive input / output means and the electric motor are controlled so that the drive force based on the requested drive force is output to the drive shaft, When an instruction to change the speed ratio in the speed change transmission means is made, the driving force that is changed to the instructed speed ratio and decreases with the change of the speed ratio is reduced by the input / output of power from the electric power input / output means. The internal combustion engine, the power drive input / output means, the electric motor, and the transmission transmission means are supplemented by the drive force output to the drive shaft as the rotational speed decreases, so that the drive force based on the required drive force is output to the drive shaft. Drive control. Therefore, when changing the gear ratio in the transmission means, the internal combustion engine reduces the rotational speed of the internal combustion engine from the high rotational speed and low torque operating state by the power input / output from the power power input / output means, so that the output to the drive shaft It is possible to suppress a drop in the driving force applied. Further, it is possible to prevent the burden from becoming excessive when the internal combustion engine is operated at a high speed after the speed ratio is changed.
こうした本発明の動力出力装置において、前記運転ポイント切替手段は、前記内燃機関の回転数を徐々に変化させることにより前記第2の制約に基づく目標運転ポイントから前記第1の制約に基づく目標運転ポイントに切り替える手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関の目標運転ポイントの切り替えの際のショックを抑制することができる。 In such a power output apparatus of the present invention, the operating point switching means gradually changes the rotational speed of the internal combustion engine to change the target operating point based on the first constraint from the target operating point based on the second constraint. It can also be a means to switch to. In this way, it is possible to suppress a shock when switching the target operating point of the internal combustion engine.
また、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の軸の3軸に接続され、該3軸のうちいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の1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, the drive shaft, and the third shaft of the internal combustion engine, and any two of the three shafts are connected. It is a means provided with a three-axis power input / output means for inputting / outputting power to / from the remaining one shaft based on the input / output power and a generator capable of inputting / outputting power to / from the third shaft. The power drive input / output means may include a first rotor connected to the output shaft of the internal combustion engine and a second rotor connected to the drive shaft, It can also be a counter-rotor motor that rotates by relative rotation between the rotor and the second rotor.
本発明の車両は、
上述した各態様のいずれか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、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により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可能な電力動力入出力手段と、動力を入出力可能な電動機と、変更可能な変速比をもって前記電動機の回転軸と前記駆動軸との動力の伝達を行なう変速伝達手段と、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とりが可能な蓄電手段と、前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づいて前記内燃機関の目標パワーを設定する目標パワー設定手段と、前記設定された目標パワーが所定パワー未満のときには該目標パワーと前記内燃機関の運転状態に対して課した第1の制約とに基づいて目標運転ポイントを設定し前記設定された目標パワーが前記所定パワー以上のときには該目標パワーと前記第1の制約よりも高回転低トルクで運転する第2の制約とに基づいて目標運転ポイントを設定する運転ポイント設定手段と、前記第2の制約に基づいて前記目標運転ポイントが設定されているときに前記駆動軸の回転数が前記変速伝達手段における変速比を変更するタイミング以降の回転数よりも高い高回転状態に至ったときには前記第2の制約に基づく目標運転ポイントから前記第1の制約に基づく目標運転ポイントに切り替える運転ポイント切替手段と、通常運転時には前記設定された目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを駆動制御し、前記変速伝達手段における変速比の変更指示がなされたときには該指示された変速比に変更されると共に該変速比の変更に伴って減少する駆動力が前記電力動力入出力手段からの動力の入出力による前記内燃機関の回転数の減少を伴って前記駆動軸に出力される駆動力により補われて前記要求駆動力に基づく駆動力が該駆動軸に出力されるよう該内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記変速伝達手段とを駆動制御する駆動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走行する
ことを要旨とする。
The vehicle of the present invention
The power output apparatus of the present invention according to any one of the above-described aspects, that is, a power output apparatus that basically outputs power to the drive shaft, the internal combustion engine, the output shaft of the internal combustion engine, and the drive shaft Power power input / output means capable of outputting at least part of the power from the internal combustion engine to the drive shaft by input / output of power and power, an electric motor capable of inputting / outputting power, and a changeable gear ratio The transmission transmission means for transmitting power between the rotating shaft of the motor and the drive shaft, the power power input / output means, the power storage means capable of exchanging power with the motor, and the requirements required for the drive shaft A target power setting means for setting a target power of the internal combustion engine based on a driving force; and a first power imposed on the target power and the operating state of the internal combustion engine when the set target power is less than a predetermined power. A target operation point is set based on the constraint, and when the set target power is equal to or greater than the predetermined power, based on the target power and a second constraint that operates at a higher rotation and lower torque than the first constraint. Operation point setting means for setting a target operation point, and after the timing when the rotational speed of the drive shaft changes the speed ratio in the transmission means when the target operation point is set based on the second constraint Operating point switching means for switching from a target operating point based on the second constraint to a target operating point based on the first constraint when a high rotation state higher than the number of revolutions is reached, and the set target during normal operation The internal combustion engine is operated at an operating point and the driving force based on the required driving force is output to the driving shaft. And the electric power drive input / output means and the electric motor are controlled, and when an instruction to change the speed ratio in the speed change transmission means is made, the speed ratio is changed to the instructed speed ratio and decreased with the change of the speed ratio. The driving force based on the required driving force is compensated by the driving force output to the driving shaft with a decrease in the rotational speed of the internal combustion engine due to the input / output of power from the power power input / output means. A power output device comprising a drive control means for drivingly controlling the internal combustion engine, the power power input / output means, the electric motor, and the shift transmission means so as to be output to the drive shaft is mounted, and an axle is the drive shaft. The main point is to drive while connected.
この本発明の車両では、上述した各態様のいずれか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と同様の効果、例えば、変速伝達手段における変速比を変更する際に駆動軸に出力される駆動力に落ち込みが生じるのを抑制することができる効果や変速比が変更された以降に内燃機関が高回転で運転されることによる負担増を抑制することができる効果などを奏することができる。 Since the vehicle of the present invention is equipped with the power output device of the present invention according to any one of the above-described aspects, the same effect as the effect of the power output device of the present invention, for example, the gear ratio in the speed change transmission means is changed. The effect of suppressing the drop in the driving force output to the drive shaft when the engine is operated, and the increase in the burden due to the internal combustion engine being operated at a high speed after the gear ratio is changed can be suppressed. An effect that can be achieved.
本発明の駆動装置は、
内燃機関および充放電可能な蓄電手段と共に車両に搭載され、車軸に接続された駆動軸を駆動する駆動装置であって、
前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、前記蓄電手段と電力のやりとりが可能で、電力と動力の入出力により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可能な電力動力入出力手段と、
前記蓄電手段と電力のやりとりが可能で、動力を入出力可能な電動機と、
変更可能な変速比をもって前記電動機の回転軸と前記駆動軸との動力の伝達を行なう変速伝達手段と、
前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づいて前記内燃機関の目標パワーを設定する目標パワー設定手段と、
前記設定された目標パワーが所定パワー未満のときには該目標パワーと前記内燃機関の運転状態に対して課した第1の制約とに基づいて目標運転ポイントを設定し、前記設定された目標パワーが前記所定パワー以上のときには該目標パワーと前記第1の制約よりも高回転低トルクで運転する第2の制約とに基づいて目標運転ポイントを設定する運転ポイント設定手段と、
前記第2の制約に基づいて前記目標運転ポイントが設定されているときに前記駆動軸の回転数が前記変速伝達手段における変速比を変更するタイミング以降の回転数よりも高い高回転状態に至ったときには前記第2の制約に基づく目標運転ポイントから前記第1の制約に基づく目標運転ポイントに切り替える運転ポイント切替手段と、
通常運転時には前記設定された目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを駆動制御し、前記変速伝達手段における変速比の変更指示がなされたときには該指示された変速比に変更されると共に該変速比の変更に伴って減少する駆動力が前記電力動力入出力手段からの動力の入出力による前記内燃機関の回転数の減少を伴って前記駆動軸に出力される駆動力により補われて前記要求駆動力に基づく駆動力が該駆動軸に出力されるよう該内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記変速伝達手段とを駆動制御する駆動制御手段と
を備えることを要旨とする。
The drive device of the present invention is
A drive device mounted on a vehicle together with an internal combustion engine and chargeable / dischargeable power storage means and driving a drive shaft connected to an axle,
Connected to the output shaft and the drive shaft of the internal combustion engine, can exchange power with the power storage means, and can output at least part of the power from the internal combustion engine to the drive shaft by input and output of power and power Power input / output means,
An electric motor capable of exchanging electric power with the power storage means and capable of inputting and outputting power;
Shift transmission means for transmitting power between the rotating shaft of the electric motor and the drive shaft with a changeable gear ratio;
Target power setting means for setting a target power of the internal combustion engine based on a required driving force required for the drive shaft;
When the set target power is less than a predetermined power, a target operating point is set based on the target power and a first constraint imposed on the operating state of the internal combustion engine, and the set target power is An operation point setting means for setting a target operation point based on the target power and a second constraint that operates at a higher rotational speed and lower torque than the first constraint when the power is equal to or higher than a predetermined power;
When the target operating point is set based on the second constraint, the rotation speed of the drive shaft has reached a high rotation state higher than the rotation speed after the timing of changing the speed ratio in the shift transmission means. Sometimes the operation point switching means for switching from the target operation point based on the second constraint to the target operation point based on the first constraint,
In the normal operation, the internal combustion engine is operated at the set target operating point, and the driving force based on the required driving force is output to the driving shaft. When the transmission ratio change instruction in the transmission transmission means is made, the driving power that is changed to the instructed transmission ratio and decreases with the change in the transmission ratio is supplied from the electric power input / output means. The internal combustion engine is supplemented by the drive force output to the drive shaft with a decrease in the rotational speed of the internal combustion engine due to the input / output of the power of the engine, and the drive force based on the required drive force is output to the drive shaft And a drive control means for drivingly controlling the electric power drive input / output means, the electric motor, and the shift transmission means.
この本発明の駆動装置では、駆動軸に要求される要求駆動力に基づいて設定される内燃機関の目標パワーが所定パワー未満のときにはこの目標パワーと内燃機関の運転状態に対して課した第1の制約とに基づいて目標運転ポイントを設定し、内燃機関の目標パワーが所定パワー以上のときにはこの目標パワーと第1の制約よりも高回転低トルクで運転する第2の制約とに基づいて目標運転ポイントを設定し、第2の制約に基づいて目標運転ポイントが設定されているときに駆動軸の回転数が変速伝達手段における変速比を変更するタイミング以降の回転数よりも高い高回転状態に至ったときには第2の制約に基づく目標運転ポイントから第1の制約に基づく目標運転ポイントに切り替える。そして、通常運転時には設定された目標運転ポイントで内燃機関が運転されると共に要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを駆動制御し、変速伝達手段における変速比の変更指示がなされたときには指示された変速比に変更されると共に変速比の変更に伴って減少する駆動力が電力動力入出力手段からの動力の入出力による内燃機関の回転数の減少に伴って駆動軸に出力される駆動力により補われて要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機と変速伝達手段とを駆動制御する。したがって、変速伝達手段における変速比を変更する際に内燃機関が高回転低トルクの運転状態から電力動力入出力手段からの動力の入出力により内燃機関の回転数を減少させるから、駆動軸に出力される駆動力に落ち込みが生じるのを抑制することができる。また、変速比が変更された以降に内燃機関が高回転で運転されることによってその負担が過大となるのを抑制することができる。 In the drive device of the present invention, when the target power of the internal combustion engine set based on the required drive force required for the drive shaft is less than a predetermined power, the first power imposed on the target power and the operating state of the internal combustion engine. When the target power of the internal combustion engine is equal to or higher than a predetermined power, the target power point is set based on the target power and the second power limit driving at a higher rotational speed and lower torque than the first constraint. When the operating point is set and the target operating point is set based on the second constraint, the rotational speed of the drive shaft is higher than the rotational speed after the timing of changing the speed ratio in the transmission means. When it arrives, the target operating point based on the second constraint is switched to the target operating point based on the first constraint. Then, during normal operation, the internal combustion engine is operated at the set target operation point, and the internal combustion engine, the electric power drive input / output means and the electric motor are controlled so that the drive force based on the requested drive force is output to the drive shaft, When an instruction to change the speed ratio in the speed change transmission means is made, the driving force that is changed to the instructed speed ratio and decreases with the change of the speed ratio is reduced by the input / output of power from the electric power input / output means. The internal combustion engine, the power drive input / output means, the electric motor, and the transmission transmission means are supplemented by the drive force output to the drive shaft as the rotational speed decreases, so that the drive force based on the required drive force is output to the drive shaft. Drive control. Therefore, when changing the gear ratio in the transmission means, the internal combustion engine reduces the rotational speed of the internal combustion engine from the high rotational speed and low torque operating state by the power input / output from the power power input / output means, so that the output to the drive shaft It is possible to suppress a drop in the driving force applied. Further, it is possible to prevent the burden from becoming excessive when the internal combustion engine is operated at a high speed after the speed ratio is changed.
本発明の動力出力装置の制御方法は、
内燃機関と、前記内燃機関の出力軸と駆動軸とに接続され電力と動力の入出力により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可能な電力動力入出力手段と、動力を入出力可能な電動機と、変更可能な変速比をもって前記電動機の回転軸と前記駆動軸との動力の伝達を行なう変速伝達手段と、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、
(a)前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づいて前記内燃機関の目標パワーを設定し、
(b)前記設定された目標パワーが所定パワー未満のときには該目標パワーと前記内燃機関の運転状態に対して課した第1の制約とに基づいて目標運転ポイントを設定し、前記設定された目標パワーが前記所定パワー以上のときには該目標パワーと前記第1の制約よりも高回転低トルクで運転する第2の制約とに基づいて目標運転ポイントを設定し、
(c)前記第2の制約に基づいて前記目標運転ポイントが設定されているときに前記駆動軸の回転数が前記変速伝達手段における変速比を変更するタイミング以降の回転数よりも高い高回転状態に至ったときには前記第2の制約に基づく目標運転ポイントから前記第1の制約に基づく目標運転ポイントに切り替え、
(d)通常運転時には前記設定された目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを駆動制御し、前記変速伝達手段における変速比の変更指示がなされたときには該指示された変速比に変更されると共に該変速比の変更に伴って減少する駆動力が前記電力動力入出力手段からの動力の入出力による前記内燃機関の回転数の減少を伴って前記駆動軸に出力される駆動力により補われて前記要求駆動力に基づく駆動力が該駆動軸に出力されるよう該内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記変速伝達手段とを駆動制御する
ことを要旨とする。
The method for controlling the power output apparatus of the present invention includes:
An internal combustion engine, electric power input / output means connected to the output shaft and drive shaft of the internal combustion engine and capable of outputting at least part of the power from the internal combustion engine to the drive shaft by input and output of electric power and power; Can transmit / receive power, transmission transmission means for transmitting power between the rotating shaft of the motor and the drive shaft with a changeable gear ratio, and exchange of power with the power power input / output means and the motor. A power output device comprising a power storage means,
(A) setting a target power of the internal combustion engine based on a required driving force required for the driving shaft;
(B) When the set target power is less than a predetermined power, a target operating point is set based on the target power and the first constraint imposed on the operating state of the internal combustion engine, and the set target power When the power is greater than or equal to the predetermined power, a target operating point is set based on the target power and a second constraint that operates at a higher rotational speed and lower torque than the first constraint,
(C) When the target operating point is set based on the second constraint, the rotation speed of the drive shaft is higher than the rotation speed after the timing of changing the transmission gear ratio in the transmission transmission means. Switch to the target operating point based on the first constraint from the target operating point based on the second constraint,
(D) In normal operation, the internal combustion engine is operated at the set target operation point, and the internal combustion engine and the power power input / output means are configured so that a driving force based on the required driving force is output to the driving shaft. When the transmission ratio of the transmission is controlled by the transmission transmission means, a driving force that is changed to the instructed transmission ratio and that decreases with the change of the transmission ratio is input to the electric power. The driving force based on the required driving force is output to the driving shaft by being supplemented by the driving force output to the driving shaft with a decrease in the rotational speed of the internal combustion engine due to input / output of power from the output means. The gist is to drive-control the internal combustion engine, the power drive input / output means, the electric motor, and the shift transmission means.
この本発明の動力出力装置の制御方法によれば、駆動軸に要求される要求駆動力に基づいて設定される内燃機関の目標パワーが所定パワー未満のときにはこの目標パワーと内燃機関の運転状態に対して課した第1の制約とに基づいて目標運転ポイントを設定し、内燃機関の目標パワーが所定パワー以上のときにはこの目標パワーと第1の制約よりも高回転低トルクで運転する第2の制約とに基づいて目標運転ポイントを設定し、第2の制約に基づいて目標運転ポイントが設定されているときに駆動軸の回転数が変速伝達手段における変速比を変更するタイミング以降の回転数よりも高い高回転状態に至ったときには第2の制約に基づく目標運転ポイントから第1の制約に基づく目標運転ポイントに切り替える。そして、通常運転時には設定された目標運転ポイントで内燃機関が運転されると共に要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを駆動制御し、変速伝達手段における変速比の変更指示がなされたときには指示された変速比に変更されると共に変速比の変更に伴って減少する駆動力が電力動力入出力手段からの動力の入出力による内燃機関の回転数の減少に伴って駆動軸に出力される駆動力により補われて要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機と変速伝達手段とを駆動制御する。したがって、変速伝達手段における変速比を変更する際に内燃機関が高回転低トルクの運転状態から電力動力入出力手段からの動力の入出力により内燃機関の回転数を減少させるから、駆動軸に出力される駆動力に落ち込みが生じるのを抑制することができる。また、変速比が変更された以降に内燃機関が高回転で運転されることによってその負担が過大となるのを抑制することができる。 According to the control method of the power output apparatus of the present invention, when the target power of the internal combustion engine set based on the required driving force required for the drive shaft is less than the predetermined power, the target power and the operating state of the internal combustion engine are set. A target operating point is set based on the first constraint imposed on the second engine. When the target power of the internal combustion engine is equal to or higher than a predetermined power, the second power is operated at a higher rotational speed and lower torque than the target power. The target operating point is set based on the constraint, and when the target operating point is set based on the second constraint, the rotational speed of the drive shaft is greater than the rotational speed after the timing of changing the speed ratio in the transmission transmission means. When the high rotation state is reached, the target operating point based on the second constraint is switched to the target operating point based on the first constraint. Then, during normal operation, the internal combustion engine is operated at the set target operation point, and the internal combustion engine, the electric power drive input / output means and the electric motor are controlled so that the drive force based on the requested drive force is output to the drive shaft, When an instruction to change the speed ratio in the speed change transmission means is made, the driving force that is changed to the instructed speed ratio and decreases with the change of the speed ratio is reduced by the input / output of power from the electric power input / output means. The internal combustion engine, the power drive input / output means, the electric motor, and the transmission transmission means are supplemented by the drive force output to the drive shaft as the rotational speed decreases, so that the drive force based on the required drive force is output to the drive shaft. Drive control. Therefore, when changing the gear ratio in the transmission means, the internal combustion engine reduces the rotational speed of the internal combustion engine from the high rotational speed and low torque operating state by the power input / output from the power power input / output means, so that the output to the drive shaft It is possible to suppress a drop in the driving force applied. Further, it is possible to prevent the burden from becoming excessive when the internal combustion engine is operated at a high speed after the speed ratio is changed.
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、本発明の一実施例である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、変速機60を介して動力分配統合機構30に接続されたモータMG2と、車両の駆動系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には変速機60を介してモータMG2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からの動力とを統合してリングギヤ32に出力する。リングギヤ32は、ギヤ機構37,デファレンシャルギヤ38を介して駆動輪39a,39bに機械的に接続されている。したがって、リングギヤ32に出力された動力は、ギヤ機構37,デファレンシャルギヤ38を介して駆動輪39a,39bに出力されることになる。
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
変速機60は、モータMG2の回転軸48とリングギヤ軸32aとの接続および接続の解除を行なうと共に両軸の接続をモータMG2の回転軸48の回転数を2段に減速してリングギヤ軸32aに伝達可能に構成されている。変速機60の構成の一例を図2に示す。この図2に示す変速機60は、ダブルピニオンの遊星歯車機構60aとシングルピニオンの遊星歯車機構60bと二つのブレーキB1,B2とにより構成されている。ダブルピニオンの遊星歯車機構60aは、外歯歯車のサンギヤ61と、このサンギヤ61と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ62と、サンギヤ61に噛合する複数の第1ピニオンギヤ63aと、この第1ピニオンギヤ63aに噛合すると共にリングギヤ62に噛合する複数の第2ピニオンギヤ63bと、複数の第1ピニオンギヤ63aおよび複数の第2ピニオンギヤ63bを連結して自転かつ公転自在に保持するキャリア64とを備えており、サンギヤ61はブレーキB1のオンオフによりその回転を自由にまたは停止できるようになっている。シングルピニオンの遊星歯車機構60bは、外歯歯車のサンギヤ65と、このサンギヤ65と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ66と、サンギヤ65に噛合すると共にリングギヤ66に噛合する複数のピニオンギヤ67と、複数のピニオンギヤ67を自転かつ公転自在に保持するキャリア68とを備えており、サンギヤ65はモータMG2の回転軸48に、キャリア68はリングギヤ軸32aにそれぞれ連結されていると共にリングギヤ66はブレーキB2のオンオフによりその回転が自由にまたは停止できるようになっている。ダブルピニオンの遊星歯車機構60aとシングルピニオンの遊星歯車機構60bとは、リングギヤ62とリングギヤ66、キャリア64とキャリア68とによりそれぞれ連結されている。変速機60は、ブレーキB1,B2を共にオフとすることによりモータMG2の回転軸48をリングギヤ軸32aから切り離すことができ、ブレーキB1をオフとすると共にブレーキB2をオンとしてモータMG2の回転軸48の回転を比較的大きな減速比で減速してリングギヤ軸32aに伝達し(以下、この状態をLoギヤの状態という)、ブレーキB1をオンとすると共にブレーキB2をオフ状態としてモータMG2の回転軸48の回転を比較的小さな減速比で減速してリングギヤ軸32aに伝達する(以下、この状態をHiギヤの状態という)。なお、ブレーキB1,B2を共にオンとする状態は回転軸48やリングギヤ軸32aの回転を禁止するものとなる。
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に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度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、変速機60のブレーキB1,B2の図示しないアクチュエータへの駆動信号などが出力されている。なお、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、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3は、実施例の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(例えば数msec毎)に繰り返し実行される。
Next, the operation of the
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,モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2,バッテリ50の充放電要求パワーPb*,バッテリ50の入出力制限Win,Woutなどの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、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、充放電要求パワーPb*は、バッテリ50の残容量(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。さらに、バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、温度センサ51により検出されたバッテリ50の電池温度Tbとバッテリ50の残容量(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輪39a,39bに連結された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Tr*とエンジン22に要求される要求パワーPe*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4に要求トルク設定用マップの一例を示す。要求パワーPe*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を変速機60の現在のギヤ比Grで割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 required torque Tr * to be output to the
続いて、設定したエンジン22の要求パワーPe*に基づいてエンジン22の仮目標回転数Netmp1,Netmp2を設定する(ステップS120)。ここで、仮目標回転数Netmp1は、実施例では、要求パワーPe*が所定パワーPeref未満のときにはエンジン22の運転ポイントを設定する際の制約としてエンジン22を効率よく動作させる制約である燃費用動作ラインを、要求パワーPe*が所定パワーPeref以上のときにはエンジン22の運転ポイントを設定する際の制約として変速機60をLoギヤの状態からHiギヤの状態に切り替える際の準備としてエンジン22を燃費用動作ラインよりも高回転低トルクで動作させる制約である変速用動作ラインを要求パワーPe*と仮目標回転数Netmp1との関係として予め求めてマップとしてROM74に記憶しておき、要求パワーPe*が与えられるとマップから対応する仮目標回転数Netmp1を導出して設定するものとした。このマップの一例を図5に示す。また、仮目標回転数Netmp2は、実施例では、エンジン22の運転ポイントを設定する際の制約として要求パワーPe*に拘わらず上述した燃費用動作ラインを要求パワーPe*と仮目標回転数Netmp2との関係として予め求めてマップとしてROM74に記憶しておき、要求パワーPe*が与えられるとマップから対応する仮目標回転数Netmp2を導出して設定するものとした。このマップの一例を図6に示す。
Subsequently, the temporary target rotational speeds Netmp1, Netmp2 of the
そして、入力した車速Vと所定車速V1とを比較すると共に(ステップS130)、車速Vと所定車速V2とを比較する(ステップS140)。ここで、所定車速V1,V2は、変速機60をLoギヤの状態からHiギヤの状態に切り替える際のタイミングとしての車速よりも大きな車速として所定車速V2が所定車速V1よりも大きな値となるよう設定されており、モータMG2の性能などに基づいて例えば所定車速V1を時速110kmに所定車速V2を時速120kmなどのように定めることができる。車速Vが所定車速V1以下と判定されると、上述した仮目標回転数Netmp1をエンジン22の目標回転数Ne*に設定し(ステップS150)、車速Vが所定車速V2以上と判定されると、上述した仮目標回転数Netmp2をエンジン22の目標回転数Ne*に設定し(ステップS160)、車速Vが所定車速V1よりも大きく所定車速V2よりも小さいと判定されると、車速Vに基づいて補間係数αを設定すると共に(ステップS170)、設定した補間係数αと仮目標回転数Netmp1,Netmp2とに基づいて次式(1)により計算したものをエンジン22の目標回転数Ne*に設定する(ステップS180)。ここで、補間係数αは、実施例では、車速Vと補間係数αとの関係を予め求めて補間係数設定用マップとしてROM74に記憶しておき、車速Vが与えられると記憶しているマップから対応する補間係数αを導出して設定するものとした。図7に補間係数設定用マップの一例を示す。このように、変速機60がLoギヤの状態からHiギヤの状態に切り替えられるまではその切り替えの準備を行なうために要求パワーPe*が所定パワーPeref以上のときに仮目標回転数Netmp2よりも大きな値の仮目標回転数Netmp1をエンジン22の目標回転数Ne*に設定するが、変速機60がLoギヤの状態からHiギヤの状態に切り替えられた以降には仮目標回転数Netmp1よりも小さな値の仮目標回転数Netmp2をエンジン22の目標回転数Ne*に設定することにより、エンジン22の回転数Neが大きな回転数で長時間に亘って維持されるのを抑制しているのである。したがって、変速機60のギヤの状態の切り替えを適正に行ないつつエンジン22の回転数Neが大きな回転数で維持されることによる不都合たとえばエンジン22が過熱するなどの不都合を抑止することができる。なお、車速Vが所定車速V1よりも大きく所定車速V2よりも小さいときに補間係数αをもって仮目標回転数Netmp1と仮目標回転数Netmp2との間の回転数を補間しているのは、エンジン22の回転数Neの急変によるショックの発生を抑制するためである。こうしてエンジン22の目標回転数Ne*を設定すると、設定した目標回転数Ne*でエンジン22の要求パワーPe*を除したものをエンジン22から出力すべき目標トルクTe*に設定する(ステップS190)。
Then, the input vehicle speed V and the predetermined vehicle speed V1 are compared (step S130), and the vehicle speed V and the predetermined vehicle speed V2 are compared (step S140). Here, the predetermined vehicle speeds V1 and V2 are such that the predetermined vehicle speed V2 is larger than the predetermined vehicle speed V1 as a vehicle speed that is higher than the vehicle speed as a timing when the
Ne* =(1-α)・Netmp1+α・Netmp2 (1) Ne * = (1-α) ・ Netmp1 + α ・ Netmp2 (1)
次に、変速機60のギヤの状態を切り替えている最中であるか否かを判定し(ステップS200)、ギヤの状態を切り替えている最中にないと判定されると、要求トルクTr*と車速Vとに基づいて変速機60のギヤの状態を切り替えを行なうか否かを判定する(ステップS210)。この判定は、現在のギヤの状態と変速機60のギヤの状態を切り替えるための変速マップとに基づいて行なわれる。この変速マップの一例を図8に示す。図8の例では、変速機60がLoギヤの状態で車速VがLo→Hi変速線Vhiを上回ったときに変速機60をLoギヤの状態からHiギヤの状態に切り替え、変速機60がHiギヤの状態で車速VがHi→Lo変速線Vloを下回ったときに変速機60をHiギヤの状態からLoギヤの状態に切り替える。なお、Lo→Hi変速線Vhiは、上述した所定車速V1,V2よりも小さな値に定められている。
Next, it is determined whether or not the gear state of the
変速機60のギヤの状態の切り替えを行なわないと判定したときには(ステップS220)、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(2)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(3)によりモータMG1のトルク指令Tm1*を計算する(ステップS260)。ここで、式(2)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9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を変速機60のギヤ比Grで除したリングギヤ32の回転数Nrを示す。式(2)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*が変速機60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(3)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(3)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。
When it is determined not to change the gear state of the transmission 60 (step S220), the set target rotational speed Ne *, the rotational speed Nr (Nm2 / Gr) of the
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) (2)
Tm1*=前回Tm1*+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (3)
Nm1 * = Ne * ・ (1 + ρ) / ρ-Nm2 / (Gr ・ ρ) (2)
Tm1 * = previous Tm1 * + k1 (Nm1 * -Nm1) + k2∫ (Nm1 * -Nm1) dt (3)
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(4)および式(5)により計算すると共に(ステップS270)、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(6)により計算し(ステップS280)、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S290)。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(6)は、前述した図9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 (4)
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (5)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (6)
Tmin = (Win-Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (4)
Tmax = (Wout-Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (5)
Tm2tmp = (Tr * + Tm1 * / ρ) / Gr (6)
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S300)、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
ステップS220で変速機60のギヤの状態を切り替える判定がなされると、変速機60のギヤの状態を切り替える処理を開始する(ステップS230)。この処理は、変速機60をLoギヤの状態からHiギヤの状態に切り替えるときには、ブレーキB1がブレーキB1がオフでブレーキB2がオンの状態からブレーキB1がオンでブレーキB2がオフの状態へ切り替える処理となり、変速機60をHiギヤの状態からLoギヤの状態に切り替えるときには、ブレーキB1がオンでブレーキB2がオフの状態からブレーキB1がオフでブレーキB2がオンの状態に切り替える処理となる。図10に変速機60をLoギヤの状態からHiギヤの状態に切り替える際の変速機60の共線図の一例を示す。図中、S1軸はダブルピニオンの遊星歯車機構60aのサンギヤ61の回転数を示し、R1,R2軸はダブルピニオンの遊星歯車機構60aおよびシングルピニオンの遊星歯車機構60bのリングギヤ62,66の回転数を示し、C1,C2軸はリングギヤ軸32aの回転数であるダブルピニオンの遊星歯車機構60aおよびシングルピニオンの遊星歯車機構60bのキャリア64,68の回転数を示し、S2軸はモータMG2の回転数であるシングルピニオンの遊星歯車機構60bのサンギヤ65の回転数を示す。図示するように、変速機60のLoギヤの状態からHiギヤの状態への切り替えはブレーキB1がオフでブレーキB2がオンの状態からブレーキB2がオフでブレーキB1をフリクション係合の状態とするつかみ替えを行なった後、ブレーキB1の係合力を徐々に大きくしていくことにより行なわれる。
When it is determined in step S220 that the gear state of the
変速機60のギヤの状態を切り替える処理が開始されたり、ステップS200で変速機60のギヤの状態が切り替えられている最中と判定されると、トルク補償要求がなされているか否かを判定する(ステップS240)。ここで、トルク補償要求は、変速機60のギヤの状態の切り替えに伴って発生するモータMG2からリングギヤ軸32aに伝達されるトルクの落ち込みを補償するための要求である。上述した図10に示すように、変速機60をLoギヤの状態からHiギヤの状態への切り替えは、ブレーキB1がオフでブレーキB2がオンの状態からブレーキB2がオフでブレーキB1をフリクション係合の状態とするつかみ替えを行なった後、ブレーキB1の係合力を徐々に大きくしていくことにより行なわれ、このブレーキB1,B2のつかみ替えの際にリングギヤ軸32aに出力されるトルクに落ち込みが生じる。実施例では、変速機60をLoギヤの状態からHiギヤの状態に切り替えに伴ってブレーキB2からブレーキB1へのつかみ替えを行なうタイミングでトルク補償要求を発するものとした。トルク補償要求がなされていないと判定されると、上述したステップS260以降の処理を行なって本ルーチンを終了する。
If the process of switching the gear state of the
一方、トルク補償要求がなされていると判定されると、ステップS150,S160,S180のいずれかで設定されたエンジン22の目標回転数Ne*から補正用回転数ΔNeを減じたものを新たなエンジン22の目標回転数Ne*に再設定すると共に再設定した目標回転数Ne*でエンジン22の要求パワーPe*を除したものを新たな目標トルクTe*に再設定する(ステップS250)。そして、再設定したエンジン22の目標回転数Ne*に基づいて前述した式(2)によりモータMG1の目標回転数Nm1*を設定すると共に設定した目標回転数Nm1*と現在の回転数Nm1とに基づいて前述した式(3)によりモータMG1のトルク指令Tm1*を設定し(ステップS260)、ステップS270以降の処理を行なって本ルーチンを終了する。補正用回転数ΔNeだけ減少補正した目標回転数Ne*でモータMG1のトルク指令Tm1*を設定することにより、トルク指令Tm1*でモータMG1を駆動制御してエンジン22の回転数Neを低下(変化)させることにより生じるエンジン22のイナーシャトルクをリングギヤ軸32aに作用させることができる。これにより、変速機60をLoギヤの状態からHiギヤの状態に切り替える際にリングギヤ軸32aに出力されるトルクに落ち込みが生じるのを抑制することができる。実施例では、変速機60がLoギヤの状態からHiギヤの状態に切り替えられるのに先だってその準備として変速用動作ライン(高回転低トルク)を用いてエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定するから、エンジン22から同じパワーを出力する際にエンジン22の目標トルクTe*を小さくすることができ、モータMG1として定格トルクの小さなものを用いるものとしても、より容易にモータMG1によりエンジン22の回転数Neを減少させることができ、十分なエンジン22のイナーシャトルクをリングギヤ軸32aに作用させることができる。
On the other hand, if it is determined that a torque compensation request has been made, a new engine obtained by subtracting the correction rotational speed ΔNe from the target rotational speed Ne * 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、エンジン22から出力すべき要求パワーPe*が所定パワーPeref未満のときにはエンジン22の運転ポイント(目標回転数Ne*と目標トルクTe*)を設定する際の制約としてエンジン22を効率よく動作させる制約である燃費用動作ラインを用いてエンジン22の運転ポイントを設定し、要求パワーPe*が所定パワーPeref以上のときには変速機60のギヤの状態を切り替える際の準備として高回転低トルクで動作させる変速用動作ラインを用いてエンジン22の運転ポイントを設定し、変速機60のギヤの状態を切り替える際には変速用動作ラインにより高回転低トルクでエンジン22を運転している状態から補正用回転数ΔNeにより目標回転数Ne*を減少補正することによりモータMG1によりエンジン22の回転数Neを低下させるから、これに伴ってエンジン22のイナーシャトルクをリングギヤ軸32aに出力することができ、変速機60のギヤの状態を切り替える際のトルクの落ち込みを効果的に抑制することができる。また、車速Vが変速機60のギヤの状態が切り替えられた以降の所定車速V2を越えたときには、変速用動作ラインから燃費用動作ラインに切り替えてエンジン22を運転ポイントを設定するから、エンジン22が高回転の状態で維持されることによる不都合、たとえば過熱するなどの不都合を抑止することができる。しかも、車速Vが所定車速V1よりも大きく所定車速V2よりも小さいときにエンジン22の目標回転数Ne*を徐々に変化させながら変速用動作ラインと燃費用動作ラインとを切り替えるから、動作ラインの切り替えに伴うショックの発生を抑制することができる。
According to the
実施例のハイブリッド自動車20では、変速機60としてLoギヤとHiギヤとを切り替え可能な2段変速の変速機を用いるものとしたが、3段以上の変速が可能な変速機を用いるものとしてもよい。この場合、車速Vが変速機を最上段に切り替える際の車速よりも大きな車速を越えるときにエンジン22の目標回転数Ne*を仮目標回転数Netmp1から仮目標回転数Netmp2に切り替えるものとすればよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG2の動力を変速機60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11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39a,39bが接続された車軸)とは異なる車軸(図11における車輪39c,39d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39a,39b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12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39a,39b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.
本発明は、動力出力装置や駆動装置の製造産業に利用可能である。 The present invention is applicable to the manufacturing industry of power output devices and drive devices.
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、37 ギヤ機構、38 デファレンシャルギヤ、39a,39b 駆動輪、39c,39d 車輪、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、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 変速機、60a ダブルピニオンの遊星歯車機構、60b シングルピニオンの遊星歯車機構、61 サンギヤ、62 リングギヤ、63a 第1ピニオンギヤ、63b 第2ピニオンギヤ、64 キャリア、65 サンギヤ、66 リングギヤ、67 ピニオンギヤ、68 キャリア、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、MG1,MG2 モータ、B1,B2 ブレーキ。
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 carrier , 37 gear mechanism, 38 differential gear, 39a, 39b drive wheel, 39c, 39d wheel, 40 electronic control unit for motor (motor ECU), 41, 42 inverter, 43, 44 rotational position detection sensor, 50 battery, 52 for battery Electronic control unit (battery ECU), 54 power line, 60 transmission, 60a planetary gear mechanism of double pinion, 60b planetary gear mechanism of single pinion, 61 sun gear, 62 ring gear, 63a first pinion gear, 63b 2nd pinion gear, 64 carrier, 65 sun gear, 66 ring gear, 67 pinion gear, 68 carrier, 70 electronic control unit for hybrid, 72 CPU, 74 ROM, 76 RAM, 80 ignition 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, MG1, MG2 motor, B1, B2 brake.
Claims (6)
内燃機関と、
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により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可能な電力動力入出力手段と、
動力を入出力可能な電動機と、
変更可能な変速比をもって前記電動機の回転軸と前記駆動軸との動力の伝達を行なう変速伝達手段と、
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とりが可能な蓄電手段と、
前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づいて前記内燃機関の目標パワーを設定する目標パワー設定手段と、
前記設定された目標パワーが所定パワー未満のときには該目標パワーと前記内燃機関の運転状態に対して課した第1の制約とに基づいて目標運転ポイントを設定し、前記設定された目標パワーが前記所定パワー以上のときには該目標パワーと前記第1の制約よりも高回転低トルクで運転する第2の制約とに基づいて目標運転ポイントを設定する運転ポイント設定手段と、
前記第2の制約に基づいて前記目標運転ポイントが設定されているときに前記駆動軸の回転数が前記変速伝達手段における変速比を変更するタイミングの回転数よりも高い高回転状態に至ったときには前記第2の制約に基づく目標運転ポイントから前記第1の制約に基づく目標運転ポイントに切り替える運転ポイント切替手段と、
通常運転時には前記設定された目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを駆動制御し、前記変速伝達手段における変速比の変更指示がなされたときには該指示された変速比に変更されると共に該変速比の変更に伴って減少する駆動力が前記電力動力入出力手段からの動力の入出力による前記内燃機関の回転数の減少を伴って前記駆動軸に出力される駆動力により補われて前記要求駆動力に基づく駆動力が該駆動軸に出力されるよう該内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記変速伝達手段とを駆動制御する駆動制御手段と
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 capable of outputting at least part of the power from the internal combustion engine to the drive shaft by input and output of electric power and power;
An electric motor that can input and output power;
Shift transmission means for transmitting power between the rotating shaft of the electric motor and the drive shaft with a changeable gear ratio;
A power storage means capable of exchanging power with the electric power drive input / output means and the electric motor;
Target power setting means for setting a target power of the internal combustion engine based on a required driving force required for the drive shaft;
When the set target power is less than a predetermined power, a target operating point is set based on the target power and a first constraint imposed on the operating state of the internal combustion engine, and the set target power is An operation point setting means for setting a target operation point based on the target power and a second constraint that operates at a higher rotational speed and lower torque than the first constraint when the power is equal to or higher than a predetermined power;
Rotational speed of the drive shaft has reached the high rotation state higher than the rotational speed of the timing to change the gear ratio in the transmission mechanism when the target operating point based on the second constraint is set Sometimes the operation point switching means for switching from the target operation point based on the second constraint to the target operation point based on the first constraint,
In the normal operation, the internal combustion engine is operated at the set target operating point, and the driving force based on the required driving force is output to the driving shaft. When the transmission ratio change instruction in the transmission transmission means is made, the driving power that is changed to the instructed transmission ratio and decreases with the change in the transmission ratio is supplied from the electric power input / output means. The internal combustion engine is supplemented by the drive force output to the drive shaft with a decrease in the rotational speed of the internal combustion engine due to the input / output of the power of the engine, and the drive force based on the required drive force is output to the drive shaft And a drive control means for drivingly controlling the electric power drive input / output means, the electric motor, and the shift transmission means.
前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、前記蓄電手段と電力のやりとりが可
能で、電力と動力の入出力により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可能な電力動力入出力手段と、
前記蓄電手段と電力のやりとりが可能で、動力を入出力可能な電動機と、
変更可能な変速比をもって前記電動機の回転軸と前記駆動軸との動力の伝達を行なう変速伝達手段と、
前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づいて前記内燃機関の目標パワーを設定する目標パワー設定手段と、
前記設定された目標パワーが所定パワー未満のときには該目標パワーと前記内燃機関の運転状態に対して課した第1の制約とに基づいて目標運転ポイントを設定し、前記設定された目標パワーが前記所定パワー以上のときには該目標パワーと前記第1の制約よりも高回転低トルクで運転する第2の制約とに基づいて目標運転ポイントを設定する運転ポイント設定手段と、
前記第2の制約に基づいて前記目標運転ポイントが設定されているときに前記駆動軸の回転数が前記変速伝達手段における変速比を変更するタイミングの回転数よりも高い高回転状態に至ったときには前記第2の制約に基づく目標運転ポイントから前記第1の制約に基づく目標運転ポイントに切り替える運転ポイント切替手段と、
通常運転時には前記設定された目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう該内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを駆動制御し、前記変速伝達手段における変速比の変更指示がなされたときには該指示された変速比に変更されると共に該変速比の変更に伴って減少する駆動力が前記電力動力入出力手段からの動力の入出力による前記内燃機関の回転数の減少を伴って前記駆動軸に出力される駆動力により補われて前記要求駆動力に基づく駆動力が該駆動軸に出力されるよう該内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機と前記変速伝達手段とを駆動制御する駆動制御手段と
を備える駆動装置。 A drive device mounted on a vehicle together with an internal combustion engine and chargeable / dischargeable power storage means and driving a drive shaft connected to an axle,
Connected to the output shaft and the drive shaft of the internal combustion engine, can exchange power with the power storage means, and can output at least part of the power from the internal combustion engine to the drive shaft by input and output of power and power Power input / output means,
An electric motor capable of exchanging electric power with the power storage means and capable of inputting and outputting power;
Shift transmission means for transmitting power between the rotating shaft of the electric motor and the drive shaft with a changeable gear ratio;
Target power setting means for setting a target power of the internal combustion engine based on a required driving force required for the drive shaft;
When the set target power is less than a predetermined power, a target operating point is set based on the target power and a first constraint imposed on the operating state of the internal combustion engine, and the set target power is An operation point setting means for setting a target operation point based on the target power and a second constraint that operates at a higher rotational speed and lower torque than the first constraint when the power is equal to or higher than a predetermined power;
Rotational speed of the drive shaft has reached the high rotation state higher than the rotational speed of the timing to change the gear ratio in the transmission mechanism when the target operating point based on the second constraint is set Sometimes the operation point switching means for switching from the target operation point based on the second constraint to the target operation point based on the first constraint,
In the normal operation, the internal combustion engine is operated at the set target operating point, and the driving force based on the required driving force is output to the driving shaft. When the transmission ratio change instruction in the transmission transmission means is made, the driving power that is changed to the instructed transmission ratio and decreases with the change in the transmission ratio is supplied from the electric power input / output means. The internal combustion engine is supplemented by the drive force output to the drive shaft with a decrease in the rotational speed of the internal combustion engine due to the input / output of the power of the engine, and the drive force based on the required drive force is output to the drive shaft And a drive control means for drivingly controlling the electric power drive input / output means, the electric motor, and the shift transmission means.
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