JP4267410B2 - Power output device and automobile equipped with the same - Google Patents

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JP4267410B2 JP2003314570A JP2003314570A JP4267410B2 JP 4267410 B2 JP4267410 B2 JP 4267410B2 JP 2003314570 A JP2003314570 A JP 2003314570A JP 2003314570 A JP2003314570 A JP 2003314570A JP 4267410 B2 JP4267410 B2 JP 4267410B2
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve energy efficiency by outputting power to a drive shaft rotating reversely using power from an internal combustion engine and applying large torque to the drive shaft rotating at a low speed or stopping in rotation. <P>SOLUTION: A motor MG1 is connected to a sun gear 31 of a first planetary gear P1 of a a power distribution integration mechanism 30, a motor MG2 is connected to a ring gear 32 of the first planetary gear P1 and a ring gear 37 of a second planetary gear P2, the drive shaft 65 connected to drive wheels 69a, 69b is connected to a carrier 34 of the first planetary gear P1, a crank shaft 26 of an engine 22 is connected to a sun gear 36 of the second planetary gear P2, and a brake B1 is connected to a carrier 39 of the second planetary gear P2. A rotary shaft of the motor MG1 and the crank shaft 26 of the engine 22 are connected by a clutch C1. Reverse travel is performed or larger torque is applied at low speed by power from the engine 22 by switching the clutch C1 and the brake B1. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&amp;NCIPI

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し、詳しくは、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すると共に駆動軸に車軸が機械的に連結されてなる自動車に関する。   The present invention relates to a power output device and a vehicle on which the power output device is mounted, and more particularly to a power output device that outputs power to a drive shaft and a vehicle on which the power shaft is mounted and the axle is mechanically connected to the drive shaft.

従来、この種の動力出力装置としては、自動車に搭載された装置であって、プラネタリギヤのサンギヤに第1モータ、リングギヤに第2モータ、キャリアに駆動輪に連結された駆動軸をそれぞれ接続し、第2モータの回転軸にワンウェイクラッチを介してエンジンの出力軸を接続する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、ワンウェイクラッチがフリーになることにより、エンジンの運転を停止した状態で第1モータからの動力と第2モータからの動力とを駆動軸に出力することができる。
特開平7−135701号公報(図33、第8頁)
Conventionally, as this type of power output device, it is a device mounted on an automobile, wherein a first motor is connected to a sun gear of a planetary gear, a second motor is connected to a ring gear, and a drive shaft connected to a drive wheel is connected to a carrier. There has been proposed one in which an output shaft of an engine is connected to a rotation shaft of a second motor via a one-way clutch (for example, see Patent Document 1). In this device, since the one-way clutch is free, the power from the first motor and the power from the second motor can be output to the drive shaft while the operation of the engine is stopped.
JP-A-7-135701 (FIG. 33, page 8)

しかしながら、こうした動力出力装置では、駆動軸を逆回転させて自動車を後進させるときには、第1モータからの動力と第2モータからの動力とによって行なう必要があり、エンジンからの動力を用いることができない。また、エンジンや第1モータや第2モータから出力するトルクはプラネタリギヤの各回転要素の回転数のバランスをとる必要から、低回転または回転停止している駆動軸に出力できるトルクは、単純にエンジンから出力可能なトルクと第1モータから出力可能なトルクと第2モータから出力可能なトルクとの和とすることができず、その和より小さなものとなってしまう。   However, in such a power output device, when the vehicle is driven backward by rotating the drive shaft in the reverse direction, it is necessary to use the power from the first motor and the power from the second motor, and the power from the engine cannot be used. . Further, since the torque output from the engine, the first motor, and the second motor needs to balance the rotation speed of each rotating element of the planetary gear, the torque that can be output to the drive shaft that is rotating at low speed or stopped is simply the engine. Therefore, the sum of the torque that can be output from the first motor, the torque that can be output from the first motor, and the torque that can be output from the second motor cannot be obtained.

本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車は、内燃機関からの動力を用いて逆回転する駆動軸に動力を出力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自動車は、低回転または回転停止している駆動軸に大きなトルクを作用させることを目的の一つとする。更に、本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車は、エネルギ効率の向上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 output power to a drive shaft that rotates in reverse using power from an internal combustion engine. Another object of the power output apparatus of the present invention and a vehicle equipped with the power output apparatus is to apply a large torque to a drive shaft that is rotating at low speed or stopped. Furthermore, the power output apparatus of the present invention and the automobile on which the power output apparatus is mounted have an object of improving energy efficiency.

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する動力出力装置であって、
内燃機関と、
発電可能な第1の電動機と、
発電可能な第2の電動機と、
前記駆動軸に連結された第1軸と前記第1の電動機の回転軸に連結された第2軸と前記第2の電動機の回転軸に連結された第3軸と前記内燃機関の出力軸に接続された第4軸と第5軸とを含む複数軸を有し、前記複数軸に入出力される動力の収支をもって前記駆動軸に動力を出力可能な多軸式動力入出力手段と、
前記第2軸と前記第4軸との連結および該連結の解除を行なう連結解除手段と、
前記第5軸の回転の停止および該停止の解除を行なう停止解除手段と、
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;
A first electric motor capable of generating electricity;
A second electric motor capable of generating electricity;
A first shaft connected to the drive shaft, a second shaft connected to the rotation shaft of the first motor, a third shaft connected to the rotation shaft of the second motor, and an output shaft of the internal combustion engine. A multi-axis power input / output means having a plurality of axes including a fourth axis and a fifth axis connected, and capable of outputting power to the drive shaft with a balance of power input / output to / from the plurality of axes;
Connection releasing means for connecting and releasing the connection between the second shaft and the fourth shaft;
Stop releasing means for stopping rotation of the fifth shaft and releasing the stop;
It is a summary to provide.

この本発明の動力出力装置では、駆動軸に連結された第1軸と第1の電動機の回転軸に連結された第2軸と第2の電動機の回転軸に連結された第3軸と内燃機関の出力軸に接続された第4軸と第5軸とを含む複数軸を有し複数軸に入出力される動力の収支をもって駆動軸に動力を出力可能な多軸式動力入出力手段の第2軸と第4軸とを連結解除手段により連結したりその連結を解除すると共に停止解除手段により第5軸の回転を停止させたりその回転停止を解除する。即ち、内燃機関の出力軸と第1の電動機の回転軸とを接続したりその接続を解除するから、内燃機関からの動力を軸を変えて出力することができる。また、第5軸の回転を停止させたりその回転停止を解除することにより、駆動軸への動力の出力形態を変えることができる。このように多軸式動力入出力手段における接続関係を多様に変更することができるから、内燃機関からの動力を用いて逆回転する駆動軸に動力を出力したり、低回転または回転停止している駆動軸に内燃機関からの動力や第1の電動機あるいは第2の電動機からの動力を作用させたりすることもできる。また、この多様な接続関係を必要に応じて変更することにより、装置全体のエネルギ効率の向上を図ることもできる。   In the power output apparatus according to the present invention, the first shaft connected to the drive shaft, the second shaft connected to the rotation shaft of the first motor, the third shaft connected to the rotation shaft of the second motor, and the internal combustion engine. A multi-shaft power input / output means having a plurality of shafts including a fourth shaft and a fifth shaft connected to an engine output shaft and capable of outputting power to a drive shaft with a balance of power input / output to / from the plurality of shafts. The second shaft and the fourth shaft are connected or released by the connection release means, and the rotation of the fifth axis is stopped or the rotation stop is released by the stop release means. That is, since the output shaft of the internal combustion engine and the rotary shaft of the first electric motor are connected or disconnected, the power from the internal combustion engine can be output by changing the shaft. Moreover, the output form of power to the drive shaft can be changed by stopping the rotation of the fifth shaft or releasing the rotation stop. In this way, the connection relationship in the multi-axis power input / output means can be variously changed, so that power is output to the drive shaft that rotates in reverse using the power from the internal combustion engine, or the rotation is stopped or stopped at low speed. Power from the internal combustion engine or power from the first electric motor or the second electric motor can be applied to the drive shaft. Further, the energy efficiency of the entire apparatus can be improved by changing these various connection relationships as necessary.

こうした本発明の動力出力装置において、前記多軸式動力入出力手段は、前記第1軸と前記第2軸と前記第3軸の3軸のうちのいずれか2軸の回転数に基づいて残余の軸を回転させると共に前記第3軸と前記第4軸と前記第5軸の3軸のうちのいずれか2軸の回転数に基づいて残余の軸を回転させる手段であるものとすることもできる。また、前記多軸式動力入出力手段は、前記第1軸と前記第2軸と前記第3軸の3軸うちのいずれか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第1の3軸式動力入出力手段と、前記第4軸と前記第5軸と前記第3軸に接続された第6軸の3軸うちのいずれか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第2の3軸式動力入出力手段と、を備える手段であるものとすることもできる。   In such a power output device of the present invention, the multi-axis power input / output means is configured to perform a residual operation based on the rotational speed of any one of the three axes of the first shaft, the second shaft, and the third shaft. And a means for rotating the remaining shaft based on the number of rotations of any one of the three axes of the third axis, the fourth axis, and the fifth axis. it can. The multi-axis power input / output means supplies power to the remaining shafts based on power input / output to any two of the first shaft, the second shaft, and the third shaft. Input / output is performed on any two of the three axes of the first three-axis power input / output means for inputting / outputting, the fourth axis, the fifth axis, and the sixth axis connected to the third axis. It can also be a means provided with a second three-axis power input / output means for inputting / outputting power to / from the remaining shaft based on the power.

また、本発明の動力出力装置において、前記駆動軸に要求される要求動力に基づいて前記連結解除手段による前記第2軸と前記第4軸との連結および該連結の解除の切り替えと前記停止解除手段による前記第5軸の回転の停止および該停止の解除の切り替えとを行なう切替制御手段を備えるものとすることもできる。こうすれば、駆動軸に要求される要求動力に応じて、内燃機関の出力軸と第1の電動機の回転軸とを接続したりその接続を解除すると共に第5軸の回転を停止させたりその回転停止を解除することができる。   Further, in the power output apparatus of the present invention, switching between the connection between the second shaft and the fourth shaft by the connection release means and the release of the connection and the stop release based on the required power required for the drive shaft. It is possible to provide switching control means for stopping the rotation of the fifth shaft by the means and switching the cancellation of the stop. In this way, depending on the required power required for the drive shaft, the output shaft of the internal combustion engine and the rotation shaft of the first electric motor are connected, the connection is released, and the rotation of the fifth shaft is stopped. The rotation stop can be released.

この切替制御手段を備える態様の本発明の動力出力装置において、前記切替制御手段は、通常時として前記第2軸と前記第4軸とが連結されると共に前記第5軸の回転停止が解除されるよう前記連結解除手段と前記停止解除手段とを駆動制御する手段であるものとすることもできる。この場合、前記切替制御手段は、前記要求動力が所定の低回転高トルク範囲の動力であると共に第1の所定の出力条件が成立したときには前記第2軸と前記第4軸とが連結されると共に前記第5軸が回転停止するよう前記連結解除手段と前記停止解除手段とを駆動制御する手段であるものとしたり、前記切替制御手段は、前記要求動力が前記駆動軸を逆回転させる動力であると共に第2の所定の出力条件が成立したときには前記第2軸と前記第4軸との連結が解除されると共に前記第5軸が回転停止するよう前記連結解除手段と前記停止解除手段とを駆動制御する手段であるものとしたり、前記切替制御手段は、前記要求動力が所定の動力範囲内であると共に第3の所定の出力条件が成立したときには前記第2軸と前記第4軸との連結が解除されると共に前記第5軸の回転停止が解除されるよう前記連結解除手段と前記停止解除手段とを駆動制御する手段であるものとすることもできる。これらのように切り替えることにより、駆動軸に要求される要求動力に見合う動力を効率よく出力することができる。なお、第1の所定の出力条件や第2の所定の出力条件,第3の所定の出力条件は、例えば、装置が備える蓄電装置の残容量に基づいて設定するなど、要求動力以外の要素に基づいて設定されるものなどが考えられる。   In the power output apparatus according to the aspect of the invention including the switching control means, the switching control means normally connects the second shaft and the fourth shaft and releases the rotation stop of the fifth shaft. The connection release means and the stop release means may be drive controlled. In this case, the switching control means connects the second shaft and the fourth shaft when the required power is a power in a predetermined low rotation high torque range and a first predetermined output condition is satisfied. At the same time, the connection release means and the stop release means are drive-controlled so that the fifth shaft stops rotating, or the switching control means is a power that reversely rotates the drive shaft. When the second predetermined output condition is satisfied, the connection releasing means and the stop releasing means are arranged so that the connection between the second shaft and the fourth shaft is released and the fifth shaft stops rotating. The switching control means is configured to control the driving between the second axis and the fourth axis when the required power is within a predetermined power range and a third predetermined output condition is satisfied. Unlink Can be as rotation stop of the fifth axis is a means for controlling driving and the stop release means and the connection release means to be released together with the. By switching as described above, it is possible to efficiently output power that matches the required power required for the drive shaft. The first predetermined output condition, the second predetermined output condition, and the third predetermined output condition are set based on factors other than the required power, for example, set based on the remaining capacity of the power storage device included in the apparatus. It can be set based on this.

本発明の動力出力装置において、操作者の操作に基づいて前記駆動軸に出力すべき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、該設定された目標動力が前記内燃機関から出力されると共に前記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第1の電動機と前記第2の電動機とを駆動制御する駆動制御手段と、を備えるものとすることもできる。こうすれば、操作者に操作に基づく動力を内燃機関から出力して駆動軸に出力することができる。   In the power output apparatus of the present invention, a required power setting means for setting a required power to be output to the drive shaft based on an operation of an operator, and a target to be output from the internal combustion engine based on the set required power Target power setting means for setting power, the internal combustion engine and the first electric motor so that the set target power is output from the internal combustion engine and power based on the required power is output to the drive shaft. Drive control means for driving and controlling the second electric motor. In this way, the power based on the operation can be output from the internal combustion engine to the operator and output to the drive shaft.

この駆動制御手段を備える態様の本発明の動力出力装置において、前記第1の電動機および前記第2の電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、該蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段を充放電すべき要求電力を設定する要求電力設定手段と、を備え、前記目標動力設定手段は、前記設定された要求動力と前記設定された要求電力とに基づいて前記目標動力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、蓄電手段を効率よく用いることにより装置のエネルギ効率を更に向上させることができる。   In the power output apparatus according to the aspect of the invention including the drive control unit, the power storage unit capable of exchanging power with the first motor and the second motor, and the power storage unit based on the state of the power storage unit. Request power setting means for setting required power to be charged / discharged, and the target power setting means is means for setting the target power based on the set required power and the set required power. There can be. In this way, the energy efficiency of the device can be further improved by using the power storage means efficiently.

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、発電可能な第1の電動機と、発電可能な第2の電動機と、前記駆動軸に連結された第1軸と前記第1の電動機の回転軸に連結された第2軸と前記第2の電動機の回転軸に連結された第3軸と前記内燃機関の出力軸に接続された第4軸と第5軸とを含む複数軸を有し前記複数軸に入出力される動力の収支をもって前記駆動軸に動力を出力可能な多軸式動力入出力手段と、前記第2軸と前記第4軸との連結および該連結の解除を行なう連結解除手段と、前記第5軸の回転の停止および該停止の解除を行なう停止解除手段と、を備える動力出力装置を搭載し、前記駆動軸に車軸が機械的に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 is capable of generating power with an internal combustion engine. An electric motor, a second electric motor capable of generating electricity, a first shaft connected to the drive shaft, a second shaft connected to the rotary shaft of the first motor, and a rotary shaft of the second motor A plurality of shafts including a third shaft and a fourth shaft and a fifth shaft connected to the output shaft of the internal combustion engine, and output power to the drive shaft with a balance of power input to and output from the plurality of shafts Possible multi-axis power input / output means, connection release means for connecting and releasing the second shaft and the fourth shaft, and stopping and releasing the stop of the fifth shaft A power output device comprising stop release means, and an axle is mechanically coupled to the drive shaft. It made it to the gist.

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、内燃機関の出力軸と第1の電動機の回転軸とを接続したりその接続を解除することに基づく内燃機関からの動力を軸を変えて出力することができる効果や第5軸の回転を停止させたりその回転停止を解除することに基づく駆動軸への動力の出力形態を変えることができる効果、多軸式動力入出力手段における接続関係を多様に変更することができることに基づく内燃機関からの動力を用いて逆回転する駆動軸に動力を出力したり低回転または回転停止している駆動軸に内燃機関からの動力や第1の電動機あるいは第2の電動機からの動力を作用させたりすることができる効果、多様な接続関係を必要に応じて変更することに基づくエネルギ効率の向上を図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 of the present invention, the power output device of the present invention according to any one of the above-described aspects is mounted. Therefore, the effects exerted by the power output device of the present invention, for example, the output shaft of the internal combustion engine and the rotating shaft of the first electric motor. The drive shaft based on the effect that the power from the internal combustion engine based on the connection or release of the connection can be output by changing the shaft, or the rotation of the fifth shaft is stopped or the rotation stop is released The power output to the drive shaft that rotates in reverse using the power from the internal combustion engine based on the effect that the power output form can be changed and the connection relationship in the multi-shaft power input / output means can be changed in various ways The power from the internal combustion engine, the power from the first electric motor or the second electric motor can be applied to the drive shaft that is rotating at low speed or stopped, and various connection relationships as needed. And the effect that it is possible to improve the energy efficiency based on changing Te and can provide the same effect.

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のクランクシャフト26にダンパ28を介して接続されると共に駆動輪69a,69bにデファレンシャルギヤ68とギヤ機構66とを介して接続された動力分配統合機構30と、この動力分配統合機構30に接続された発電可能なモータMG1と、同じく動力分配統合機構30に接続された発電可能なモータ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 hybrid vehicle 20 equipped with a power output apparatus as an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the hybrid vehicle 20 of the embodiment is connected to an engine 22 and a crankshaft 26 of the engine 22 via a damper 28, and to drive wheels 69a and 69b via a differential gear 68 and a gear mechanism 66. The power distribution / integration mechanism 30 connected, the motor MG1 capable of generating power connected to the power distribution / integration mechanism 30, the motor MG2 capable of generating power also connected to the power distribution / integration mechanism 30, and the entire power output device are controlled. The hybrid electronic control unit 70 is provided.

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 engine 22 is an internal combustion engine that outputs power using a hydrocarbon-based fuel such as gasoline or light oil, and an engine electronic control unit (hereinafter referred to as an engine ECU) that receives signals from various sensors that detect the operating state of the engine 22. ) 24 is subjected to operation control such as fuel injection control, ignition control, intake air amount adjustment control and the like. The engine ECU 24 is in communication with the hybrid electronic control unit 70, controls the operation of the engine 22 by a control signal from the hybrid electronic control unit 70, and, if necessary, transmits data related to the operating state of the engine 22 to the hybrid electronic control. Output to unit 70.

動力分配統合機構30は、2つのプラネタリギヤP1,P2とクラッチC1とブレーキB1とにより構成されている。第1プラネタリギヤP1のサンギヤ31にはモータMG1の回転軸が、リングギヤ32にはモータMG2の回転軸が、ピニオンギヤ33を連結するキャリア34にはギヤ機構66がそれぞれ接続されている。第1プラネタリギヤP1のキャリア34は、上述したようにギヤ機構66に接続され、最終的には駆動輪69a,69bに接続されているから、その回転軸を説明の都合上、「駆動軸」65と呼ぶことにする。第2プラネタリギヤP2のサンギヤ36にはエンジン22のクランクシャフト26が接続されていると共にクラッチC1を介して第1プラネタリギヤP1のサンギヤ31に接続されている。したがって、クラッチC1をオンとすることによりエンジン22のクランクシャフト26を第1プラネタリギヤP1のサンギヤ31、即ちモータMG1の回転軸に接続することができる。第2プラネタリギヤP2のリングギヤ37には、モータMG2の回転軸が接続されている。また、第2プラネタリギヤP2のピニオンギヤ38を連結するキャリア39は、ブレーキB1を介してケースに接続されている。   The power distribution and integration mechanism 30 includes two planetary gears P1 and P2, a clutch C1, and a brake B1. A rotation shaft of the motor MG1 is connected to the sun gear 31 of the first planetary gear P1, a rotation shaft of the motor MG2 is connected to the ring gear 32, and a gear mechanism 66 is connected to the carrier 34 connecting the pinion gear 33. Since the carrier 34 of the first planetary gear P1 is connected to the gear mechanism 66 as described above, and finally connected to the drive wheels 69a and 69b, the rotation shaft is referred to as a “drive shaft” 65 for convenience of explanation. I will call it. A crankshaft 26 of the engine 22 is connected to the sun gear 36 of the second planetary gear P2, and is also connected to the sun gear 31 of the first planetary gear P1 via the clutch C1. Therefore, by turning on the clutch C1, the crankshaft 26 of the engine 22 can be connected to the sun gear 31 of the first planetary gear P1, that is, the rotation shaft of the motor MG1. The rotation shaft of the motor MG2 is connected to the ring gear 37 of the second planetary gear P2. Further, the carrier 39 that couples the pinion gear 38 of the second planetary gear P2 is connected to the case via the brake B1.

こうして構成された動力分配統合機構30は、クラッチC1とブレーキB1とを共にオフとすることにより、エンジン22を切り離すことができる。クラッチC1とブレーキB1とを共にオフとした状態で駆動軸65に動力を出力している際の動力分配統合機構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の一例を図2に示す。図中、左のR1,R2軸はモータMG2の回転数Nm2である第1プラネタリギヤP1のリングギヤ32の回転数および第2プラネタリギヤP2のリングギヤ37の回転数を示し、C1軸は駆動軸65の回転数Ndである第1プラネタリギヤP1のキャリア34の回転数を示し、S1軸はモータMG1の回転数Nm1である第1プラネタリギヤP1のサンギヤ31の回転数を示す。C2軸は第2プラネタリギヤP2のキャリア39の回転数を示し、S2軸はエンジン22のクランクシャフト26の回転数Ne(以下、エンジン22の回転数Neという)である第2プラネタリギヤP2のサンギヤ36の回転数を示す。前述したように、クラッチC1をオンとすることにより第2プラネタリギヤP2のサンギヤ31(エンジン22のクランクシャフト26)を第1プラネタリギヤP1のサンギヤ31(モータMG1の回転軸)に接続することができるから、図2の共線図では、S1軸とS2軸とが重なるように示した。図中、R1,R2軸上の矢印はモータMG2から出力しているトルクTm2を示し、C1軸上の矢印は駆動軸65に作用しているトルクTdを示し、 S1軸上の矢印はモータMG1から出力しているトルクTm1を示す。ここで、駆動軸65に作用しているトルクTdは実際には回転方向に作用するが、釣り合いを考える際の容易のために下向きに作用させて示した。また、S2軸上の黒丸はエンジン22の回転数Neが値0であること、即ちエンジン22が停止しているのを示している。したがって、3つの矢印が作用している斜線が第1プラネタリギヤP1の共線であり、エンジン22の回転数NeとモータMG1のトルクTm2が作用している斜線が第2プラネタリギヤP2の共線である。この共線図では、各回転要素(各軸)に作用するトルクを共線を梁に見立てたときにこの梁に作用する力と同一視することができるものである。したがって、各軸に作用するトルク或いは作用させるべきトルクを、同様の力が作用している梁の釣り合いを解くことにより計算することができる。なお、図中、ρ1は第1プラネタリギヤP1のギヤ比(サンギヤ31の歯数/リングギヤ32の歯数)であり、ρ2は第2プラネタリギヤP2のギヤ比(サンギヤ36の歯数/リングギヤ37の歯数)である。このように、エンジン22の運転を停止した状態でモータMG1とモータMG2とからの動力により駆動軸65に動力を出力して走行することができる。   The power distribution and integration mechanism 30 thus configured can disconnect the engine 22 by turning off both the clutch C1 and the brake B1. A collinear diagram showing the dynamic relationship between the rotational speed and torque in the rotating elements of the power distribution and integration mechanism 30 when power is output to the drive shaft 65 with both the clutch C1 and the brake B1 turned off. An example is shown in FIG. In the figure, the left R1 and R2 axes indicate the rotation speed of the ring gear 32 of the first planetary gear P1 and the rotation speed of the ring gear 37 of the second planetary gear P2 which are the rotation speed Nm2 of the motor MG2, and the C1 axis is the rotation of the drive shaft 65. The number of rotations of the carrier 34 of the first planetary gear P1 that is a number Nd is shown, and the S1 axis shows the number of rotations of the sun gear 31 of the first planetary gear P1 that is the number of rotations Nm1 of the motor MG1. The C2 axis indicates the rotation speed of the carrier 39 of the second planetary gear P2, and the S2 axis indicates the rotation speed Ne of the crankshaft 26 of the engine 22 (hereinafter referred to as the rotation speed Ne of the engine 22) of the sun gear 36 of the second planetary gear P2. Indicates the rotation speed. As described above, by turning on the clutch C1, the sun gear 31 of the second planetary gear P2 (the crankshaft 26 of the engine 22) can be connected to the sun gear 31 of the first planetary gear P1 (the rotation shaft of the motor MG1). In the collinear diagram of FIG. 2, the S1 axis and the S2 axis are shown to overlap. In the figure, the arrows on the R1 and R2 axes indicate the torque Tm2 output from the motor MG2, the arrow on the C1 axis indicates the torque Td acting on the drive shaft 65, and the arrow on the S1 axis indicates the motor MG1. The torque Tm1 output from is shown. Here, although the torque Td acting on the drive shaft 65 actually acts in the rotational direction, it is shown acting downward for ease in considering the balance. A black circle on the S2 axis indicates that the rotational speed Ne of the engine 22 is 0, that is, the engine 22 is stopped. Therefore, the diagonal line in which the three arrows act is the collinear line of the first planetary gear P1, and the diagonal line in which the rotational speed Ne of the engine 22 and the torque Tm2 of the motor MG1 act is the collinear line of the second planetary gear P2. . In this collinear diagram, the torque acting on each rotating element (each axis) can be equated with the force acting on this beam when the collinear is regarded as a beam. Therefore, the torque acting on each axis or the torque to be acted on can be calculated by solving the balance of beams on which similar forces are acting. In the figure, ρ1 is the gear ratio of the first planetary gear P1 (the number of teeth of the sun gear 31 / the number of teeth of the ring gear 32), and ρ2 is the gear ratio of the second planetary gear P2 (the number of teeth of the sun gear 36 / the teeth of the ring gear 37). Number). Thus, the engine 22 can travel by outputting power to the drive shaft 65 by the power from the motor MG1 and the motor MG2 while the operation of the engine 22 is stopped.

また、動力分配統合機構30は、クラッチC1をオンとすると共にブレーキB1をオフとすることにより、第1プラネタリギヤP1のサンギヤ31,リングギヤ32,キャリア34の3個の回転要素にモータMG1およびエンジン22,モータMG2,駆動軸65を接続したいわゆる3要素タイプの動力分配統合機構として機能させることができる。この状態の動力分配統合機構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の一例を図3に示す。クラッチC1によりエンジン22のクランクシャフト26は第1プラネタリギヤP1のサンギヤ31に接続されているから、二つの共線は一致し、S1,S2軸にモータMG1のトルクTm1とエンジン22のトルクTeとを作用させることができる。   In addition, the power distribution and integration mechanism 30 turns on the clutch C1 and turns off the brake B1, thereby adding the motor MG1 and the engine 22 to the three rotating elements of the sun gear 31, the ring gear 32, and the carrier 34 of the first planetary gear P1. , The motor MG2 and the drive shaft 65 can be made to function as a so-called three-element type power distribution and integration mechanism. FIG. 3 shows an example of a collinear diagram showing the dynamic relationship between the rotational speed and torque in the rotating elements of the power distribution and integration mechanism 30 in this state. Since the crankshaft 26 of the engine 22 is connected to the sun gear 31 of the first planetary gear P1 by the clutch C1, the two collinear lines coincide with each other, and the torque Tm1 of the motor MG1 and the torque Te of the engine 22 are applied to the S1 and S2 axes. Can act.

さらに、動力分配統合機構30は、クラッチC1をオフとすると共にブレーキB1をオンとすることにより、エンジン22からの動力を回転方向を変転させて駆動軸65に作用させることができる。エンジン22からの動力により後進している際の動力分配統合機構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の一例を図4に示す。図中、破線矢印はエンジン22からトルクTeを出力することに基づいてモータMG2の回転軸(R1,R2軸)に作用するトルクを示す。このように、ブレーキB1をオンとしてエンジン22から動力を出力すると、その動力はモータMG2の回転軸(R1,R2軸)を逆回転方向に回転させる動力として作用する。このとき、モータMG1からも逆回転方向にトルクを作用させれば、駆動軸65には逆回転方向のトルクが作用するから、駆動軸65は逆回転する。即ち、エンジン22からの動力によりハイブリッド自動車20を後進走行させることができるのである。   Furthermore, the power distribution and integration mechanism 30 can turn the power from the engine 22 on the drive shaft 65 by changing the rotation direction by turning off the clutch C1 and turning on the brake B1. FIG. 4 shows an example of a collinear diagram showing the dynamic relationship between the rotational speed and torque in the rotating elements of the power distribution and integration mechanism 30 when the vehicle is moving backward with the power from the engine 22. In the figure, broken line arrows indicate torques acting on the rotation shafts (R1, R2 axes) of the motor MG2 based on the output of the torque Te from the engine 22. Thus, when the brake B1 is turned on and power is output from the engine 22, the power acts as power for rotating the rotation shaft (R1, R2 shaft) of the motor MG2 in the reverse rotation direction. At this time, if torque is applied from the motor MG1 in the reverse rotation direction, torque in the reverse rotation direction is applied to the drive shaft 65, so the drive shaft 65 rotates in the reverse direction. That is, the hybrid vehicle 20 can be driven backward by the power from the engine 22.

加えて、動力分配統合機構30は、クラッチC1とブレーキB1とを共にオンとすることにより、低回転数で駆動している又は停止している駆動軸65に高トルクの動力を作用させることができる。この状態の動力分配統合機構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の一例を図5に示す。駆動軸65が回転していないときには、エンジン22を運転することはできないが、モータMG1とモータMG2とからの動力を減速して駆動軸65に出力することができる。駆動軸65が回転し始めてエンジン22を運転できるようになると、モータMG1とモータMG2とからの動力にエンジン22からの動力を加えて減速して駆動軸65に出力することができる。ここで、エンジン22のトルクTeとモータMG1のトルクTm1に対しては、エンジン22やモータMG1の回転数Ne,Nm1と駆動軸65の回転数Ndの比を共線図(図5)の下段に示すようにα1:α2とすると、エンジン22のトルクTeとモータMG1のトルクTm1との和に減速比α(α=α1/α2)を乗じた値のトルクとして駆動軸65に作用させることができる。モータMG2のトルクTm2に対しては、モータMG2の回転数Nm2と駆動軸65の回転数Ndの比を共線図(図5)の下段に示すようにβ1:β2とすると、モータMG2のトルクTm2に減速比β(β=β1/β2)を乗じた値のトルクとして駆動軸65に作用させることができる。なお、上述したクラッチC1やブレーキB1のオンオフ制御は、ハイブリッド用電子制御ユニット70により行なわれる。   In addition, the power distribution and integration mechanism 30 can cause high-torque power to act on the drive shaft 65 driven or stopped at a low rotational speed by turning on both the clutch C1 and the brake B1. it can. FIG. 5 shows an example of a collinear diagram showing the dynamic relationship between the rotational speed and torque in the rotating elements of the power distribution and integration mechanism 30 in this state. When the drive shaft 65 is not rotating, the engine 22 cannot be operated, but the power from the motor MG1 and the motor MG2 can be decelerated and output to the drive shaft 65. When the drive shaft 65 begins to rotate and the engine 22 can be operated, the power from the motor 22 is added to the power from the motor MG1 and the motor MG2 to decelerate and output to the drive shaft 65. Here, for the torque Te of the engine 22 and the torque Tm1 of the motor MG1, the ratio of the rotational speed Ne, Nm1 of the engine 22 or the motor MG1 and the rotational speed Nd of the drive shaft 65 is a collinear chart (FIG. 5). As shown in FIG. 2, when α1: α2, when the sum of the torque Te of the engine 22 and the torque Tm1 of the motor MG1 is multiplied by the reduction ratio α (α = α1 / α2), the torque is applied to the drive shaft 65. it can. For the torque Tm2 of the motor MG2, if the ratio of the rotational speed Nm2 of the motor MG2 and the rotational speed Nd of the drive shaft 65 is β1: β2 as shown in the lower part of the nomogram (FIG. 5), the torque of the motor MG2 The torque can be applied to the drive shaft 65 as a torque obtained by multiplying Tm2 by the reduction ratio β (β = β1 / β2). The on / off control of the clutch C1 and the brake B1 described above is performed by the hybrid electronic control unit 70.

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51,52を介してバッテリ60と電力のやりとりを行なう。インバータ51,52とバッテリ60とを接続する電力ライン64は、各インバータ51,52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60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60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)50により駆動制御されている。モータECU50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53,54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ECU50からは、インバータ51,52へのスイッチング制御信号が出力されている。モータECU50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。   Both motor MG1 and motor MG2 are configured as well-known synchronous generator motors that can be driven as generators and can be driven as motors, and exchange power with battery 60 via inverters 51 and 52. The power line 64 connecting the inverters 51 and 52 and the battery 60 is configured as a positive electrode bus and a negative electrode bus shared by the inverters 51 and 52, and the electric power generated by one of the motors MG1 and MG2 It can be consumed by a motor. Therefore, the battery 60 is charged / discharged by electric power generated from one of the motors MG1 and MG2 or insufficient electric power. If the balance of electric power is balanced by the motors MG1 and MG2, the battery 60 is not charged / discharged. The motors MG1, MG2 are both driven and controlled by a motor electronic control unit (hereinafter referred to as a motor ECU) 50. The motor ECU 50 detects signals necessary for driving and controlling the motors MG1 and MG2, such as signals from rotational position detection sensors 53 and 54 that detect the rotational positions of the rotors of the motors MG1 and MG2, and current sensors (not shown). The phase currents applied to the motors MG1 and MG2 are input, and the motor ECU 50 outputs switching control signals to the inverters 51 and 52. The motor ECU 50 communicates with the hybrid electronic control unit 70, controls the driving of the motors MG1 and MG2 according to the control signal from the hybrid electronic control unit 70, and stores data on the operating state of the motors MG1 and MG2 as necessary. Output to the hybrid electronic control unit 70.

バッテリ60は、バッテリ用電子制御ユニット(以下、バッテリECUという)62によって管理されている。バッテリECU62には、バッテリ60を管理するのに必要な信号、例えば,バッテリ60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60の出力端子に接続された電力ライン64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60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60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ECU62では、バッテリ60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く残容量(SOC)やこの残容量(SOC)と電池温度とに基づく入出力制限Win,Woutなども演算または設定している。   The battery 60 is managed by a battery electronic control unit (hereinafter referred to as a battery ECU) 62. The battery ECU 62 receives signals necessary for managing the battery 60, for example, a voltage between terminals from a voltage sensor (not shown) installed between terminals of the battery 60, and a power line 64 connected to the output terminal of the battery 60. The charging / discharging current from the attached current sensor (not shown), the battery temperature from the temperature sensor (not shown) attached to the battery 60, and the like are input. Output to the control unit 70. In the battery ECU 62, the remaining capacity (SOC) based on the integrated value of the charge / discharge current detected by the current sensor for managing the battery 60, the input / output limit Win based on the remaining capacity (SOC) and the battery temperature, Wout and the like are also calculated or set.

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C1への駆動信号やブレーキB1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。更に、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ECU50,バッテリECU62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ECU50,バッテリECU62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 electronic control unit 70 is configured as a microprocessor centered on the CPU 72. In addition to the CPU 72, a ROM 74 that stores processing programs, a RAM 76 that temporarily stores data, an input / output port and communication (not shown), and the like. And a port. The hybrid electronic control unit 70 includes an ignition signal from an ignition switch 80, a shift position SP from a shift position sensor 82 that detects the operation position of the shift lever 81, and an accelerator pedal position sensor 84 that detects the amount of depression of the accelerator pedal 83. The accelerator opening Acc from the vehicle, the brake pedal position BP from the brake pedal position sensor 86 for detecting the depression amount of the brake pedal 85, the vehicle speed V from the vehicle speed sensor 88, and the like are input via the input port. In addition, the hybrid electronic control unit 70 outputs a drive signal to the clutch C1, a drive signal to the brake B1, and the like through an output port. Further, as described above, the hybrid electronic control unit 70 is connected to the engine ECU 24, the motor ECU 50, and the battery ECU 62 via the communication port, and exchanges various control signals and data with the engine ECU 24, the motor ECU 50, and the battery ECU 62. Is doing.

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65に出力すべき駆動要求トルクTd*を計算し、この駆動要求トルクTd*に対応する要求動力が駆動軸65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駆動軸65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60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60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駆動軸65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から要求動力に見合う動力を駆動軸65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。なお、トルク変換運転モードと充放電運転モードはバッテリ60の充放電を行なうか否かの差があるだけで実質的な制御における差違はない。   The hybrid vehicle 20 of the embodiment configured in this way calculates the drive request torque Td * to be output to the drive shaft 65 based on the accelerator opening Acc and the vehicle speed V corresponding to the depression amount of the accelerator pedal 83 by the driver. The engine 22, the motor MG1, and the motor MG2 are controlled so that the required power corresponding to the drive request torque Td * is output to the drive shaft 65. As operation control of the engine 22, the motor MG1, and the motor MG2, the operation of the engine 22 is controlled so that power corresponding to the required power is output from the engine 22, and all of the power output from the engine 22 is the power distribution and integration mechanism 30. Torque conversion operation mode for driving and controlling the motor MG1 and the motor MG2 so that the torque is converted by the motor MG1 and the motor MG2 and output to the drive shaft 65, and the power required for charging and discharging the battery 60. The engine 22 is operated and controlled so that suitable power is output from the engine 22, and all or part of the power output from the engine 22 with charging / discharging of the battery 60 is the power distribution and integration mechanism 30, the motor MG1, and the motor. The required power is output to the drive shaft 65 with torque conversion by MG2. Charge-discharge drive mode for driving and controlling the motors MG1 and MG2, there is a motor operation mode in which operation control to output a power commensurate with the required power from the motor MG2 to stop the operation of the engine 22 to the drive shaft 65. The torque conversion operation mode and the charge / discharge operation mode have only a difference in whether the battery 60 is charged or discharged, and there is no substantial difference in control.

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の動作について前進時の動作と後進時の動作とに分けて説明する。図6は、運転者がシフトレバー81をドライブ(Dレンジ)に操作した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 hybrid vehicle 20 of the embodiment configured as described above will be described separately for the forward operation and the reverse operation. FIG. 6 is a flowchart showing an example of a drive control routine executed by the hybrid electronic control unit 70 when the driver operates the shift lever 81 to the drive (D range). This routine is repeatedly executed every predetermined time (for example, every 8 msec).

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60を充放電するための要求充放電パワーPb*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53,54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ECU50から通信により入力するものとした。さらに、バッテリ60を充放電するため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ECU62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 CPU 72 of the hybrid electronic control unit 70 first determines the accelerator opening Acc from the accelerator pedal position sensor 84, the vehicle speed V from the vehicle speed sensor 88, the rotational speed Ne of the engine 22, the motor MG1. , MG2 rotation speeds Nm1, Nm2, required charging / discharging power Pb * for charging / discharging the battery 60, and the like are input (step S100). Here, the rotational speed Ne of the engine 22 is calculated based on the rotational position of the crankshaft 26 detected by a crank position sensor (not shown) and is input from the engine ECU 24 by communication. Further, the rotational speeds Nm1 and Nm2 of the motors MG1 and MG2 are input from the motor ECU 50 by communication from those calculated based on the rotational positions of the rotors of the motors MG1 and MG2 detected by the rotational position detection sensors 53 and 54. It was supposed to be. Further, the required charging / discharging power Pb * for charging / discharging the battery 60 is set based on the remaining capacity (SOC) and input from the battery ECU 62 by communication.

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65に出力すべき駆動要求トルクTd*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Td*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Td*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7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Td*に駆動軸65の回転数Ndを乗じたものとバッテリ60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、駆動軸65の回転数Nd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 Td * to be output to the drive shaft 65 as the torque required for the vehicle based on the input accelerator opening Acc and the vehicle speed V, and the vehicle request power P * required for the vehicle, Is set (step S110). In the embodiment, the drive request torque Td * is determined in advance by storing the relationship between the accelerator opening Acc, the vehicle speed V, and the drive request torque Td * in the ROM 74 as a required torque setting map, and the accelerator opening Acc and the vehicle speed. When V is given, the corresponding required torque Tr * is derived and set from the stored map. FIG. 7 shows an example of the required torque setting map. The required vehicle power P * can be calculated as the sum of the required charge / discharge power Pb * required by the battery 60 and the loss Loss obtained by multiplying the set required drive torque Td * by the rotational speed Nd of the drive shaft 65. . The rotational speed Nd of the drive shaft 65 can be obtained by multiplying the vehicle speed V by the conversion factor k.

駆動要求トルクTd*と車両要求パワーP*とを設定すると、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。続いて、設定したエンジン要求パワーPe*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S130)。この設定は、エンジン22を効率よく動作させる動作ラインとエンジン要求パワーPe*とに基づいて目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する。エンジン22の動作ラインの一例と目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する様子を図8に示す。図示するように、目標回転数Ne*と目標トルクTe*は、動作ラインとエンジン要求パワー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。   When the drive request torque Td * and the vehicle request power P * are set, the engine request power Pe * to be output from the engine 22 is set based on the set vehicle request power P * (step S120). The required engine power Pe * is set this time with the engine required power Pe * set by executing this routine so far because the response of the engine 22 is slower than the motors MG1, MG2, etc. The engine required power Pe * is set using a smoothing process or a rate process in which the vehicle required power P * is eventually set as the engine required power Pe * using the vehicle required power P *. Subsequently, the target rotational speed Ne * and the target torque Te * of the engine 22 are set based on the set engine required power Pe * (step S130). In this setting, the target rotational speed Ne * and the target torque Te * are set based on the operation line for operating the engine 22 efficiently and the engine required power Pe *. FIG. 8 shows an example of the operation line of the engine 22 and how the target rotational speed Ne * and the target torque Te * are set. As shown in the figure, the target rotational speed Ne * and the target torque Te * can be obtained by the intersection of the operating line and a curve with a constant engine required power Pe * (Ne * × Te *).

次に、車速Vを閾値Vrefと比較すると共に駆動要求トルクTd*を閾値Trefと比較する(ステップS140,S150)。ここで、閾値Vrefや閾値Trefは、クラッチC1やブレーキB2のオンオフの切り替えを行なうために設定されるものである。車速Vが閾値Vref未満で駆動要求トルクTd*が閾値Tref未満のとき、即ち停車しているか比較的低速で走行しているときに比較的低トルクが要求されたときには、図2の共線図の状態としてエンジン22を停止して走行するようクラッチC1とブレーキB1とを共にオフとし(ステップS160)、エンジン22の運転を停止するためにエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とに値0を設定すると共に(ステップS170)、駆動要求トルクTd*と第1プラネタリギヤP1のギヤ比ρ1とを用いた第1プラネタリギヤP1の共線における釣り合いの関係式から得られる次式(1)および式(2)によりモータMG1のトルク指令Tm1*とモータMG2のトルク指令Tm2*とを求めて設定し(ステップS180)、設定したエンジン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に送信すると共にモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU40に送信して(ステップS260)、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ECU50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51,52のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。なお、目標回転数Ne*と目標トルクTe*とには値0が設定されているから、エンジンECU24は、エンジン22が運転されているときには燃料噴射制御や点火制御などの制御を停止してエンジン22の運転を停止し、エンジン22が停止しているときにその状態(停止状態)を保持する。   Next, the vehicle speed V is compared with the threshold value Vref, and the drive request torque Td * is compared with the threshold value Tref (steps S140 and S150). Here, the threshold value Vref and the threshold value Tref are set in order to switch the clutch C1 and the brake B2 on and off. When the vehicle speed V is less than the threshold value Vref and the drive request torque Td * is less than the threshold value Tref, that is, when the vehicle is stopped or traveling at a relatively low speed, a relatively low torque is requested, the alignment chart of FIG. In this state, both the clutch C1 and the brake B1 are turned off so as to run with the engine 22 stopped (step S160), and in order to stop the operation of the engine 22, the target rotational speed Ne * and the target torque Te * Is set to 0 (step S170), and the following equation (1) obtained from the relational expression of the balance in the collinear line of the first planetary gear P1 using the drive request torque Td * and the gear ratio ρ1 of the first planetary gear P1. And the torque command Tm1 * of the motor MG1 and the torque command Tm2 * of the motor MG2 are obtained and set by the equation (2) (step S180). The set target rotational speed Ne * and target torque Te * of the engine 22 are transmitted to the engine ECU 24, and the torque commands Tm1 * and Tm2 * of the motors MG1 and MG2 are transmitted to the motor ECU 40 (step S260) for driving. The control routine ends. The engine ECU 24 that has received the target rotational speed Ne * and the target torque Te * performs fuel injection control in the engine 22 such that the engine 22 is operated at an operating point indicated by the target rotational speed Ne * and the target torque Te *. Controls such as ignition control. The motor ECU 50 that receives the torque commands Tm1 * and Tm2 * switches the switching elements of the inverters 51 and 52 so that the motor MG1 is driven by the torque command Tm1 * and the motor MG2 is driven by the torque command Tm2 *. To do. Since the value 0 is set for the target rotational speed Ne * and the target torque Te *, the engine ECU 24 stops control such as fuel injection control and ignition control when the engine 22 is in operation. When the engine 22 is stopped, the state (stopped state) is maintained.

車速Vが閾値Vref未満で駆動要求トルクTd*が閾値Tref以上のとき、即ち停車しているか比較的低速で走行しているときに比較的高トルクが要求されたときには、図5の共線図の状態としてモータMG1とモータMG2からの動力に加えてエンジン22からの動力も用いて走行するようクラッチC1とブレーキB2とを共にオンとし(ステップS190)、車速Vと第1プラネタリギヤP1のギヤ比ρ1と第2プラネタリギヤP2のギヤ比ρ2とを用いてエンジン22の回転数Neを計算してこれを目標回転数Ne*とし(ステップS200)、目標回転数Ne*と前述したエンジン22の動作ライン(図8参照)とにより対応する目標トルクTe*を設定する(ステップS210)。そして、次式(3)の関係式を保持するようモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定し、設定したエンジン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に送信すると共にモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU40に送信して(ステップS260)、駆動制御ルーチンを終了する。   When the vehicle speed V is less than the threshold value Vref and the drive request torque Td * is greater than or equal to the threshold value Tref, that is, when a relatively high torque is requested when the vehicle is stopped or traveling at a relatively low speed, the alignment chart of FIG. In this state, both the clutch C1 and the brake B2 are turned on so as to travel using the power from the engine 22 in addition to the power from the motors MG1 and MG2 (step S190), and the vehicle speed V and the gear ratio of the first planetary gear P1. The rotational speed Ne of the engine 22 is calculated using ρ1 and the gear ratio ρ2 of the second planetary gear P2, and this is set as the target rotational speed Ne * (step S200). The target rotational speed Ne * and the operation line of the engine 22 described above are calculated. The corresponding target torque Te * is set according to (see FIG. 8) (step S210). Then, torque commands Tm1 * and Tm2 * of the motors MG1 and MG2 are set so as to hold the relational expression of the following expression (3), and the set target rotational speed Ne * and target torque Te * of the engine 22 are sent to the engine ECU 24. The torque commands Tm1 * and Tm2 * for the motors MG1 and MG2 are transmitted to the motor ECU 40 (step S260), and the drive control routine is terminated.

車速Vが閾値Vref以上のときには、図3の共線図に示すように動力分配統合機構30が3要素タイプの動力分配統合機構として機能するようクラッチC1をオンとすると共にブレーキB1をオフとし(ステップS230)、モータMG1のトルク指令Tm1*を次式(4)により計算して設定すると共に(ステップS240)、モータMG2のトルク指令Tm2*を式(5)により計算して設定し(ステップS250)、設定したエンジン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に送信すると共にモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU40に送信して(ステップS260)、駆動制御ルーチンを終了する。ここで、式(4)は、モータMG1を目標回転数Nm1*であるエンジン22の目標回転数Ne*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(4)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。式(5)は、図3の共線図における釣り合いから容易に導くことができる。   When the vehicle speed V is equal to or higher than the threshold value Vref, as shown in the nomograph of FIG. 3, the clutch C1 is turned on and the brake B1 is turned off so that the power distribution and integration mechanism 30 functions as a three-element type power distribution and integration mechanism ( In step S230, the torque command Tm1 * of the motor MG1 is calculated and set by the following equation (4) (step S240), and the torque command Tm2 * of the motor MG2 is calculated and set by the equation (5) (step S250). The set target rotational speed Ne * and target torque Te * of the engine 22 are transmitted to the engine ECU 24, and the torque commands Tm1 * and Tm2 * of the motors MG1 and MG2 are transmitted to the motor ECU 40 (step S260). The drive control routine ends. Here, Expression (4) is a relational expression in feedback control for rotating the motor MG1 at the target rotational speed Ne * of the engine 22 that is the target rotational speed Nm1 *, and the second term on the right side in Expression (4). “K1” is a gain of the proportional term, and “k2” of the third term on the right side is a gain of the integral term. Equation (5) can be easily derived from the balance in the nomogram of FIG.

次に、後進時の動作について説明する。図9は、運転者がシフトレバー81をリバース(Rレンジ)に操作したときにハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される後進時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 during reverse travel will be described. FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of a reverse control routine executed by the hybrid electronic control unit 70 when the driver operates the shift lever 81 in the reverse (R range). This routine is repeatedly executed every predetermined time (for example, every 8 msec).

後進時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、図6に例示した駆動制御ルーチンのステップS100〜S130の処理と同様の処理であるステップS300〜S330の処理を実行する。即ち、制御に必要なデータを入力し(ステップS300)、入力したアクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動要求トルクTd*と車両要求パワーP*とを設定し(ステップS310)、設定した車両要求パワーP*に基づいてエンジン要求パワーPe*を設定し(ステップS320)、このエンジン要求パワーPe*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S330)。ここで、これらの処理では、車速Vについて後進方向を正として扱うことにより、前進方向に対する処理を後進方向に対する処理として適用させることができる。したがって、以下、駆動要求トルクTd*も後進方向を正として扱うと共にこれに伴ってモータMG1やモータMG2のトルクも逆回転方向を正として扱う。   When the reverse control routine is executed, the CPU 72 of the hybrid electronic control unit 70 first performs steps S300 to S330, which are the same as the steps S100 to S130 of the drive control routine illustrated in FIG. Execute. That is, data necessary for control is input (step S300), and the required drive torque Td * and the required vehicle power P * are set based on the input accelerator opening Acc and the vehicle speed V (step S310). The engine required power Pe * is set based on the vehicle required power P * (step S320), and the target rotational speed Ne * and the target torque Te * of the engine 22 are set based on the engine required power Pe * (step S330). ). Here, in these processes, by treating the vehicle speed V as the reverse direction as positive, the process for the forward direction can be applied as the process for the reverse direction. Therefore, hereinafter, the drive request torque Td * also treats the reverse direction as positive, and accordingly, the torques of the motors MG1 and MG2 also treat the reverse rotation direction as positive.

続いて、駆動要求トルクTd*を閾値Trefと比較する(ステップS340)。ここで、閾値Trefは、クラッチC1やブレーキB2のオンオフの切り替えを行なうために設定されるものである。駆動要求トルクTd*が閾値Tref未満のとき、即ち比較的低トルクが要求されたときには、図2の共線図と同様の状態としてエンジン22を停止して走行するようクラッチC1とブレーキB1とを共にオフとし(ステップS350)、エンジン22の運転を停止するためにエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とに値0を設定すると共に(ステップS360)、駆動要求トルクTd*と第1プラネタリギヤP1のギヤ比ρ1とを用いた第1プラネタリギヤP1の共線における釣り合いの関係式から得られる上述した式(1)および式(2)によりモータMG1のトルク指令Tm1*とモータMG2のトルク指令Tm2*と求めて設定し(ステップS370)、設定したエンジン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に送信すると共にモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU40に送信して(ステップS410)、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ECU50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51,52のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。なお、目標回転数Ne*と目標トルクTe*とには値0が設定されているから、エンジンECU24は、エンジン22が運転されているときには燃料噴射制御や点火制御などの制御を停止してエンジン22の運転を停止し、エンジン22が停止しているときにその状態(停止状態)を保持する。   Subsequently, the drive request torque Td * is compared with a threshold value Tref (step S340). Here, the threshold value Tref is set in order to switch the clutch C1 and the brake B2 on and off. When the drive request torque Td * is less than the threshold value Tref, that is, when a relatively low torque is required, the clutch C1 and the brake B1 are set so that the engine 22 is stopped and traveled in the same state as the alignment chart of FIG. Both are turned off (step S350), and the target rotational speed Ne * and target torque Te * of the engine 22 are set to 0 (step S360) to stop the operation of the engine 22 (step S360). The torque command Tm1 * of the motor MG1 and the torque of the motor MG2 are obtained from the above-described formula (1) and formula (2) obtained from the relational expression of the balance in the collinear line of the first planetary gear P1 using the gear ratio ρ1 of the one planetary gear P1. The command Tm2 * is obtained and set (step S370), and the set target engine speed Ne * and target torque Te * of the engine 22 are set. For the torque command Tm1 * of the motor MG1, MG2 and transmits to the engine ECU 24, and transmitted to the motor ECU40 for Tm2 * (step S410), and terminates the drive control routine. The engine ECU 24 that has received the target rotational speed Ne * and the target torque Te * performs fuel injection control in the engine 22 such that the engine 22 is operated at an operating point indicated by the target rotational speed Ne * and the target torque Te *. Controls such as ignition control. The motor ECU 50 that receives the torque commands Tm1 * and Tm2 * switches the switching elements of the inverters 51 and 52 so that the motor MG1 is driven by the torque command Tm1 * and the motor MG2 is driven by the torque command Tm2 *. To do. Since the value 0 is set for the target rotational speed Ne * and the target torque Te *, the engine ECU 24 stops control such as fuel injection control and ignition control when the engine 22 is in operation. When the engine 22 is stopped, the state (stopped state) is maintained.

駆動要求トルクTd*が閾値Tref以上のとき、即ち比較的高トルクが要求されたときには、図4の共線図の状態としてモータMG1とモータMG2からの動力に加えてエンジン22からの動力も用いて後進走行するようクラッチC1をオフとすると共にブレーキB1をオンとし(ステップS380)、モータMG2のトルク指令Tm2*を次式(6)により計算して設定すると共に(ステップS390)、モータMG1のトルク指令Tm1*を式(7)により計算して設定し(ステップS400)、設定したエンジン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に送信すると共にモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU40に送信して(ステップS410)、駆動制御ルーチンを終了する。ここで、式(6)は、エンジン22を目標回転数Ne*で回転させるためにモータMG2に作用させるトルクを求めるフィードバック制御における関係式であり、式(6)中、右辺第2項の「k3」は比例項のゲインであり、右辺第3項の「k4」は積分項のゲインである。式(7)は、図4の共線図における釣り合いから容易に導くことができる。   When the drive request torque Td * is equal to or greater than the threshold value Tref, that is, when a relatively high torque is required, the power from the engine 22 is used in addition to the power from the motors MG1 and MG2 as the collinear diagram in FIG. Then, the clutch C1 is turned off and the brake B1 is turned on so as to travel backward (step S380), the torque command Tm2 * of the motor MG2 is calculated and set by the following equation (6) (step S390), and the motor MG1 Torque command Tm1 * is calculated and set by equation (7) (step S400), and the set target engine speed Ne * and target torque Te * of engine 22 are transmitted to engine ECU 24 and torque commands of motors MG1 and MG2 are set. Tm1 * and Tm2 * are transmitted to the motor ECU 40 (step S410), and drive control is performed. To end the routine. Here, Expression (6) is a relational expression in feedback control for obtaining torque to be applied to the motor MG2 in order to rotate the engine 22 at the target rotational speed Ne *. In Expression (6), “2” in the second term on the right side. “k3” is the gain of the proportional term, and “k4” of the third term on the right side is the gain of the integral term. Equation (7) can be easily derived from the balance in the nomogram of FIG.

以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、前進走行時には、クラッチC1とブレーキB1とを共にオフとすることによりエンジン22の運転を停止した状態でモータMG1とモータMG2とからの動力を駆動軸65に出力して走行することができる。また、クラッチC1をオンとすると共にブレーキB1をオフとすることにより動力分配統合機構30をいわゆる3要素タイプの動力分配統合機構として機能させてエンジン22からの動力をバッテリ60への充放電なしに或いは充放電を伴ってトルク変換して駆動軸65に出力して走行することができる。更に、クラッチC1とブレーキB1とを共にオンとすることにより、駆動軸65が回転していないときにはモータMG1とモータMG2とからの動力を減速して駆動軸65に出力して走行し、駆動軸65が回転しているときにはモータMG1とモータMG2とからの動力にエンジン22からの動力を加えて減速して駆動軸65に出力して走行することができる。このように、クラッチC1とブレーキB1を切り替えて動力を出力することができるから、車両の状態と運転者からの要求に応じて適当にクラッチC1とブレーキB1とを切り替えることにより、これらの切り替えを行なうことができないものに比して、車両全体のエネルギ効率を向上させることができる。   According to the hybrid vehicle 20 of the embodiment described above, during forward running, the power from the motor MG1 and the motor MG2 is driven in a state where the operation of the engine 22 is stopped by turning off both the clutch C1 and the brake B1. It is possible to travel by outputting to the shaft 65. Further, by turning on the clutch C1 and turning off the brake B1, the power distribution and integration mechanism 30 functions as a so-called three-element type power distribution and integration mechanism, so that the power from the engine 22 is not charged or discharged to the battery 60. Alternatively, torque can be converted with charging / discharging and output to the drive shaft 65 to travel. Further, by turning on both the clutch C1 and the brake B1, when the drive shaft 65 is not rotating, the power from the motor MG1 and the motor MG2 is decelerated and output to the drive shaft 65 to travel. When the motor 65 is rotating, the power from the engine 22 can be added to the power from the motors MG1 and MG2 to decelerate and output to the drive shaft 65 to travel. As described above, since the power can be output by switching the clutch C1 and the brake B1, the switching can be performed by appropriately switching the clutch C1 and the brake B1 according to the state of the vehicle and the request from the driver. The energy efficiency of the entire vehicle can be improved compared to what cannot be done.

実施例のハイブリッド自動車20によれば、後進走行時には、クラッチC1とブレーキB1とを共にオフとすることによりエンジン22の運転を停止した状態でモータMG1とモータMG2とからの動力を駆動軸65に出力して後進走行することができる。また、クラッチC1をオフとすると共にブレーキB1をオンとすることにより、エンジン22からの動力によりハイブリッド自動車20を後進走行させることができる。このように、クラッチC1とブレーキB1を切り替えて動力を出力して後進することができるから、車両の状態と運転者からの要求に応じて適当にクラッチC1とブレーキB1とを切り替えることにより、これらの切り替えを行なうことができないものに比して、車両全体のエネルギ効率を向上させることができる。   According to the hybrid vehicle 20 of the embodiment, during reverse travel, the power from the motors MG1 and MG2 is applied to the drive shaft 65 while the operation of the engine 22 is stopped by turning off both the clutch C1 and the brake B1. It can output and drive backwards. Further, by turning off the clutch C1 and turning on the brake B1, the hybrid vehicle 20 can be driven backward by the power from the engine 22. In this way, the clutch C1 and the brake B1 can be switched to output the power and the vehicle can move backward, so that the clutch C1 and the brake B1 can be switched appropriately according to the state of the vehicle and the request from the driver. The energy efficiency of the entire vehicle can be improved as compared with the case where the switching cannot be performed.

もとより、実施例のハイブリッド自動車20によれば、運転者のアクセルペダル83の踏み込み量に応じて設定される駆動要求トルクTd*を駆動軸65に出力して前進方向にも後進方向にも走行することができる。   Of course, according to the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the drive request torque Td * set according to the depression amount of the accelerator pedal 83 of the driver is output to the drive shaft 65 and travels in the forward direction and the reverse direction. be able to.

実施例のハイブリッド自動車20では、第1プラネタリギヤP1のサンギヤ31にモータMG1を接続し、第1プラネタリギヤP1のリングギヤ32と第2プラネタリギヤP2のリングギヤ37にモータMG2を接続し、第1プラネタリギヤP1のキャリア34に駆動軸65を接続し、第2プラネタリギヤP2のサンギヤ36にエンジン22のクランクシャフト26を接続し、第2プラネタリギヤP2のキャリア39にブレーキB1を接続したが、接続関係はこれに限定されるものではなく、例えば、第1プラネタリギヤP1のサンギヤ31の接続関係とリングギヤ32の接続関係とを入れ替えるものとしたり、第2プラネタリギヤP2のサンギヤ36の接続関係とリングギヤ37の接続関係とを入れ替えるものとするなど種々の接続としてもよい。   In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the motor MG1 is connected to the sun gear 31 of the first planetary gear P1, the motor MG2 is connected to the ring gear 32 of the first planetary gear P1 and the ring gear 37 of the second planetary gear P2, and the carrier of the first planetary gear P1. The drive shaft 65 is connected to 34, the crankshaft 26 of the engine 22 is connected to the sun gear 36 of the second planetary gear P2, and the brake B1 is connected to the carrier 39 of the second planetary gear P2. However, the connection relationship is limited to this. For example, the connection relationship of the sun gear 31 of the first planetary gear P1 and the connection relationship of the ring gear 32 are interchanged, or the connection relationship of the sun gear 36 of the second planetary gear P2 and the connection relationship of the ring gear 37 are interchanged. As various connections Good.

上述した各実施例やその変形例では、エンジン22とモータMG1とモータMG2と動力分配統合機構30,130,230とを備え駆動軸65,165,265に動力を出力する動力出力装置を自動車に搭載するものとしたが、こうした動力出力装置を自動車以外の列車などの車両や船舶,航空機などの移動体に搭載するものとしてもよいし、建設機器などの移動しない設備の動力源として用いるものとしてもよい。   In each of the above-described embodiments and modifications thereof, a power output device that includes the engine 22, the motor MG1, the motor MG2, and the power distribution and integration mechanisms 30, 130, and 230 and outputs power to the drive shafts 65, 165, and 265 is provided in the vehicle. The power output device may be mounted on a vehicle such as a train other than an automobile, a moving body such as a ship or an aircraft, or used as a power source for non-moving equipment such as construction equipment. Also good.

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。1 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a hybrid vehicle 20 equipped with a power output apparatus as an embodiment of the present invention. モータ走行している際の動力分配統合機構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の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the alignment chart which shows the dynamic relationship between the rotation speed and torque in the rotation element of the power distribution integration mechanism 30 at the time of motor running. 3要素タイプとして機能させた際の動力分配統合機構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の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the collinear diagram which shows the dynamic relationship of the rotation speed and torque in the rotation element of the power distribution integration mechanism 30 at the time of making it function as a 3 element type. エンジン22からの動力により後進している際の動力分配統合機構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の一例を示す説明図である。3 is an explanatory diagram showing an example of a collinear diagram showing a dynamic relationship between the number of rotations and torque in a rotating element of the power distribution and integration mechanism 30 when the vehicle is moving backward by power from an engine 22. FIG. 低回転数で駆動している駆動軸65に高トルクの動力を作用させる際の動力分配統合機構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の一例を示す説明図である。Explanation showing an example of a collinear diagram showing a dynamic relationship between the rotational speed and the torque in the rotating elements of the power distribution and integration mechanism 30 when high torque power is applied to the drive shaft 65 driven at a low rotational speed. FIG. 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。4 is a flowchart showing an example of a drive control routine executed by a hybrid electronic control unit 70. 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the map for request | requirement torque setting. エンジン22の動作ラインの一例と目標回転数Ne*および目標トルクTe*を設定する様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a mode that an example of the operating line of the engine 22, and target rotational speed Ne * and target torque Te * are set. ハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される後進時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。7 is a flowchart showing an example of a reverse control routine executed by the hybrid electronic control unit 70;

符号の説明Explanation of symbols

20 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、31,36 サンギヤ、32,37 リングギヤ、33,38 ピニオンギヤ、34,39 キャリア、50 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、51,52 インバータ、53,54 回転位置検出センサ、60 バッテリ、62 バッテリ用電子制御ユニット(バッテリECU)、64 電力ライン、65 駆動軸、66 ギヤ機構、68 デファレンシャルギヤ、69a,69b 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、P1,P2 プラネタリギヤ、MG1,MG2 モータ、C1 クラッチ、B1 ブレーキ。   20 Hybrid Vehicle, 22 Engine, 24 Electronic Control Unit for Engine (Engine ECU), 26 Crankshaft, 28 Damper, 30 Power Distribution Integration Mechanism, 31, 36 Sun Gear, 32, 37 Ring Gear, 33, 38 Pinion Gear, 34, 39 Carrier 50, electronic control unit for motor (motor ECU), 51, 52 inverter, 53, 54 rotational position detection sensor, 60 battery, 62 electronic control unit for battery (battery ECU), 64 power line, 65 drive shaft, 66 gear mechanism , 68 Differential gear, 69a, 69b Drive wheel, 70 Hybrid electronic control unit, 72 CPU, 74 ROM, 76 RAM, 80 Ignition switch, 81 Shift lever, 82 Shift position sensor, 8 An accelerator pedal, 84 an accelerator pedal position sensor, 85 brake pedal, 86 a brake pedal position sensor, 88 vehicle speed sensor, P1, P2 planetary gear, MG1, MG2 motor, C1 clutch, B1 brake.

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、
発電可能な第1の電動機と、
発電可能な第2の電動機と、
前記駆動軸に連結された第1軸と前記第1の電動機の回転軸に連結された第2軸と前記第2の電動機の回転軸に連結された第3軸と前記内燃機関の出力軸に接続された第4軸と第5軸とを含む複数軸を有し、前記複数軸に入出力される動力の収支をもって前記駆動軸に動力を出力可能な多軸式動力入出力手段と、
前記第2軸と前記第4軸との連結および該連結の解除を行なう連結解除手段と、
前記第5軸の回転の停止および該停止の解除を行なう停止解除手段と、
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;
A first electric motor capable of generating electricity;
A second electric motor capable of generating electricity;
A first shaft connected to the drive shaft, a second shaft connected to the rotation shaft of the first motor, a third shaft connected to the rotation shaft of the second motor, and an output shaft of the internal combustion engine. A multi-axis power input / output means having a plurality of axes including a fourth axis and a fifth axis connected, and capable of outputting power to the drive shaft with a balance of power input / output to / from the plurality of axes;
Connection releasing means for connecting and releasing the connection between the second shaft and the fourth shaft;
Stop releasing means for stopping rotation of the fifth shaft and releasing the stop;
A power output device comprising:
前記多軸式動力入出力手段は、前記第1軸と前記第2軸と前記第3軸の3軸のうちのいずれか2軸の回転数に基づいて残余の軸を回転させると共に前記第3軸と前記第4軸と前記第5軸の3軸のうちのいずれか2軸の回転数に基づいて残余の軸を回転させる手段である請求項1記載の動力出力装置。   The multi-axis power input / output means rotates the remaining shaft based on the rotational speed of any two of the first shaft, the second shaft, and the third shaft, and the third shaft. 2. The power output apparatus according to claim 1, wherein the power output device is a means for rotating the remaining shaft based on the rotational speed of any two of the three shafts of the shaft, the fourth shaft, and the fifth shaft. 前記多軸式動力入出力手段は、前記第1軸と前記第2軸と前記第3軸の3軸うちのいずれか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第1の3軸式動力入出力手段と、前記第4軸と前記第5軸と前記第3軸に接続された第6軸の3軸うちのいずれか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第2の3軸式動力入出力手段と、を備える手段である請求項1または2記載の動力出力装置。   The multi-axis power input / output means inputs / outputs power to / from the remaining shafts based on power input / output to / from any one of the three shafts of the first shaft, the second shaft, and the third shaft. The first three-axis power input / output means, the fourth shaft, the fifth shaft, and the sixth shaft connected to the third shaft. The power output apparatus according to claim 1 or 2, further comprising: a second three-axis power input / output means for inputting / outputting power to / from the remaining shaft. 前記駆動軸に要求される要求動力に基づいて前記連結解除手段による前記第2軸と前記第4軸との連結および該連結の解除の切り替えと前記停止解除手段による前記第5軸の回転の停止および該停止の解除の切り替えとを行なう切替制御手段を備える請求項1ないし3いずれか記載の動力出力装置。   Based on the required power required for the drive shaft, the connection releasing means connects the second shaft and the fourth shaft, switches the connection release, and stops the fifth shaft rotation by the stop releasing means. 4. A power output apparatus according to claim 1, further comprising switching control means for switching the cancellation of the stop. 前記切替制御手段は、通常時として前記第2軸と前記第4軸とが連結されると共に前記第5軸の回転停止が解除されるよう前記連結解除手段と前記停止解除手段とを駆動制御する手段である請求項4記載の動力出力装置。   The switching control means drives and controls the connection release means and the stop release means so that the second shaft and the fourth shaft are connected as usual and the rotation stop of the fifth shaft is released. The power output apparatus according to claim 4, which is a means. 前記切替制御手段は、前記要求動力が所定の低回転高トルク範囲の動力であると共に第1の所定の出力条件が成立したときには前記第2軸と前記第4軸とが連結されると共に前記第5軸が回転停止するよう前記連結解除手段と前記停止解除手段とを駆動制御する手段である請求項5記載の動力出力装置。   The switching control means connects the second shaft and the fourth shaft and connects the second shaft and the fourth shaft when the requested power is a power in a predetermined low rotation high torque range and a first predetermined output condition is satisfied. 6. The power output apparatus according to claim 5, wherein said power release device is means for drivingly controlling said connection release means and said stop release means so that the five axes stop rotating. 前記切替制御手段は、前記要求動力が前記駆動軸を逆回転させる動力であると共に第2の所定の出力条件が成立したときには前記第2軸と前記第4軸との連結が解除されると共に前記第5軸が回転停止するよう前記連結解除手段と前記停止解除手段とを駆動制御する手段である請求項5または6記載の動力出力装置。   The switching control unit is configured to release the connection between the second shaft and the fourth shaft when the requested power is power for rotating the drive shaft in the reverse direction and a second predetermined output condition is satisfied. The power output apparatus according to claim 5 or 6, wherein the power output device is means for drivingly controlling the connection release means and the stop release means so that the fifth shaft stops rotating. 前記切替制御手段は、前記要求動力が所定の動力範囲内であると共に第3の所定の出力条件が成立したときには前記第2軸と前記第4軸との連結が解除されると共に前記第5軸の回転停止が解除されるよう前記連結解除手段と前記停止解除手段とを駆動制御する手段である請求項5ないし7いずれか記載の動力出力装置。   The switching control means releases the connection between the second shaft and the fourth shaft and releases the fifth shaft when the requested power is within a predetermined power range and a third predetermined output condition is satisfied. The power output apparatus according to any one of claims 5 to 7, which is means for drivingly controlling the connection release means and the stop release means so that the rotation stop of the motor is released. 請求項1ないし8いずれか記載の動力出力装置であって、
操作者の操作に基づいて前記駆動軸に出力すべき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、
該設定された目標動力が前記内燃機関から出力されると共に前記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第1の電動機と前記第2の電動機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。
The power output device according to any one of claims 1 to 8,
Requested power setting means for setting required power to be output to the drive shaft based on an operation of an operator;
Target power setting means for setting target power to be output from the internal combustion engine based on the set required power;
Drive control of the internal combustion engine, the first electric motor, and the second electric motor is performed so that the set target power is output from the internal combustion engine and power based on the required power is output to the drive shaft. Drive control means;
A power output device comprising:
請求項9記載の動力出力装置であって、
前記第1の電動機および前記第2の電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、
該蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段を充放電すべき要求電力を設定する要求電力設定手段と、
を備え、
前記目標動力設定手段は、前記設定された要求動力と前記設定された要求電力とに基づいて前記目標動力を設定する手段である
動力出力装置。
The power output device according to claim 9, wherein
Power storage means capable of exchanging electric power with the first motor and the second motor;
Required power setting means for setting required power to charge / discharge the power storage means based on the state of the power storage means;
With
The target power setting means is means for setting the target power based on the set required power and the set required power.
請求項1ないし10いずれか記載の動力出力装置を搭載し、前記駆動軸に車軸が機械的に連結されてなる自動車。   An automobile comprising the power output device according to claim 1 and having an axle mechanically coupled to the drive shaft.
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