JP4285552B2 - Vehicle and control method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両およびその制御方法に関する。 The present invention relates to a vehicle and a control method thereof.
従来、この種の車両としては、エンジンと、エンジンのクランクシャフトにキャリアが接続されると共に車軸に連結された駆動軸にリングギヤが接続されたプラネタリギヤにより構成された動力分配統合機構と、動力分配統合機構のサンギヤに接続されたモータMG1と、駆動軸に動力を出力するモータMG2とを備え、シフト操作に応じて車速に対するエンジンの回転数を設定するシーケンシャルシフトを用いて走行するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この車両では、シフト操作と車速に応じた回転数でエンジンを運転することにより、運転者に良好な運転フィーリングを与えている。
上述の車両と同様の構成による車両では、車軸に連結された駆動軸に動力を出力するモータが高温になる場合が生じやすい。シーケンシャルシフトでは車速に対するエンジンの下限回転数を設定するから、1速や2速のような低速段を多用すると、エンジンが比較的高回転で運転されることになる。走行に必要なパワーをエンジンから出力して走行する場合を考えると、比較的高回転でエンジンが運転されるからエンジンからの出力トルクは小さくなる。エンジンからの出力トルクはプラネタリギヤを介して駆動軸に出力されるが、出力トルクが小さいときにはプラネタリギヤを介して駆動軸に出力されるトルクも小さくなるから、駆動軸に要求されるトルクを出力するためにはモータから大きなトルクを出力することになる。したがって、エンジンを比較的高回転で運転すると、モータから大きなトルクを出力する頻度が多くなることから、モータが高温になりやすくなる。 In a vehicle having a configuration similar to that of the vehicle described above, a motor that outputs power to a drive shaft connected to an axle tends to be hot. In the sequential shift, the lower limit engine speed is set with respect to the vehicle speed. If a low speed stage such as the first speed or the second speed is frequently used, the engine is operated at a relatively high speed. Considering the case of traveling with the power necessary for traveling output from the engine, the engine is operated at a relatively high speed, so the output torque from the engine becomes small. The output torque from the engine is output to the drive shaft via the planetary gear, but when the output torque is small, the torque output to the drive shaft via the planetary gear is also small, so that the torque required for the drive shaft is output. A large torque is output from the motor. Therefore, when the engine is operated at a relatively high speed, the frequency of outputting a large torque from the motor increases, so that the motor is likely to become high temperature.
本発明の車両およびその制御方法は、上述の車両と同様な構成の車両において、シーケンシャルシフトによる制御がなされていても、モータが高温になるのを抑制することを目的とする。 An object of the vehicle and the control method thereof of the present invention is to suppress the motor from becoming high temperature even in a vehicle having the same configuration as that of the vehicle described above, even if control by sequential shift is performed.
本発明の車両およびその制御方法は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。 The vehicle and the control method thereof according to the present invention employ the following means in order to achieve the above-described object.
本発明の車両は、
内燃機関と、
車軸に連結された駆動軸に接続されると共に該駆動軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力の入出力を伴って前記駆動軸と前記出力軸とに動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、
前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、
前記電動機の温度である電動機温度を検出する電動機温度検出手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
操作者のシフト操作に基づいて車速と内燃機関の下限回転数との関係として予め設定された複数の車速下限回転数関係のうちから一つの関係を実行用車速下限回転数関係として設定する実行用車速下限回転数関係設定手段と、
走行に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記検出された電動機温度が所定温度未満の通常温度時には前記検出された車速と前記設定された実行用車速下限回転数関係とに基づく下限回転数以上の回転数で前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御し、前記検出された電動機温度が前記所定温度以上の高温度時には前記検出された車速と前記設定された実行用車速下限回転数関係とに基づく下限回転数より小さい回転数で前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
The vehicle of the present invention
An internal combustion engine;
Connected to the drive shaft connected to the axle and connected to the output shaft of the internal combustion engine so as to be rotatable independently of the drive shaft, and to the drive shaft and the output shaft with input and output of electric power and power Power power input / output means capable of power input / output;
An electric motor capable of outputting power to the drive shaft;
A power storage means capable of exchanging power with the electric power drive input / output means and the electric motor;
Motor temperature detecting means for detecting a motor temperature which is a temperature of the motor;
Vehicle speed detection means for detecting the vehicle speed;
Execution for setting one relationship as a vehicle speed lower limit rotation speed relationship among a plurality of vehicle speed lower limit rotation speed relationships preset as a relationship between the vehicle speed and the lower limit rotation speed of the internal combustion engine based on the shift operation of the operator Vehicle speed lower limit rotational speed relation setting means,
A required driving force setting means for setting a required driving force required for traveling;
When the detected motor temperature is a normal temperature lower than a predetermined temperature, the internal combustion engine is operated at a rotational speed equal to or higher than a lower limit rotational speed based on the detected vehicle speed and the set execution vehicle speed lower limit rotational speed relationship. The internal combustion engine, the electric power drive input / output means, and the electric motor are controlled to run with a driving force based on the set required driving force, and when the detected electric motor temperature is higher than the predetermined temperature, the detection is performed. The internal combustion engine is operated at a rotational speed smaller than a lower limit rotational speed based on the set vehicle speed and the set execution vehicle speed lower limit rotational speed relationship, and travels with a driving force based on the set required driving force. Control means for controlling the internal combustion engine, the power drive input / output means and the electric motor;
It is a summary to provide.
この本発明の車両では、操作者のシフト操作に基づいて車速と内燃機関の下限回転数との関係として予め設定された複数の車速下限回転数関係のうちから一つの関係を実行用車速下限回転数関係として設定する。そして、電動機の温度が所定温度未満の通常温度時には、車速と設定した実行用車速下限回転数関係とに基づく下限回転数以上の回転数で内燃機関が運転されると共に走行に要求される要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御する。これにより、シフト操作と車速に応じた回転数で内燃機関を運転することができ、操作者に良好な操作フィーリングを与えることができる。また、電動機の温度が所定温度以上の高温度時には、車速と設定した実行用車速下限回転数関係とに基づく下限回転数より小さい回転数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によって走行するよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御する。このように下限回転数より小さな回転数で内燃機関を運転することにより、内燃機関から電力動力入出力手段を介して駆動軸に出力されるトルクを大きくし、電動機からの出力トルクを小さくすることができる。この結果、電動機が高温となるのを抑制することができる。 In the vehicle according to the present invention, one of the plurality of vehicle speed lower limit rotation speed relationships preset as the relationship between the vehicle speed and the lower limit rotation speed of the internal combustion engine based on the shift operation of the operator is executed as the vehicle speed lower limit rotation for execution. Set as a number relationship. When the temperature of the motor is a normal temperature lower than a predetermined temperature, the internal combustion engine is operated at a rotational speed equal to or higher than the lower limit rotational speed based on the vehicle speed and the set execution vehicle speed lower limit rotational speed relationship, and the required drive required for traveling The internal combustion engine, the power drive input / output means, and the electric motor are controlled so as to travel with a driving force based on the force. As a result, the internal combustion engine can be operated at a rotational speed corresponding to the shift operation and the vehicle speed, and a good operation feeling can be given to the operator. In addition, when the temperature of the motor is higher than a predetermined temperature, the internal combustion engine is operated at a rotational speed smaller than the lower limit rotational speed based on the vehicle speed and the set execution vehicle speed lower limit rotational speed relationship, and the driving force based on the required driving force The internal combustion engine, the power drive input / output means, and the electric motor are controlled so as to travel by. By operating the internal combustion engine at a rotational speed smaller than the lower limit rotational speed in this way, the torque output from the internal combustion engine to the drive shaft via the power drive input / output means is increased, and the output torque from the electric motor is reduced. Can do. As a result, it can suppress that an electric motor becomes high temperature.
こうした本発明の車両において、前記制御手段は、前記高温度時には、前記検出された車速と前記設定された実行用車速下限回転数関係とに基づく下限回転数の制約を解除して前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する手段であるものとすることもできる。 In such a vehicle of the present invention, the control means releases the restriction on the lower limit rotational speed based on the detected vehicle speed and the set execution vehicle speed lower limit rotational speed relationship at the time of the high temperature, so that the internal combustion engine It may be a means for controlling the internal combustion engine, the electric power power input / output means, and the electric motor so as to be driven and driven by a driving force based on the set required driving force.
また、本発明の車両において、前記制御手段は、前記高温度時には、操作者のシフト操作に拘わらずに、前記複数の車速下限回転数関係のうちから前記検出された電動機温度に基づいて選択される車速下限回転数関係を前記実行用車速下限回転数関係として設定し、前記検出された車速と該設定された実行用車速下限回転数関係とに基づく下限回転数以上の回転数で前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する手段であるものとすることもできる。この場合、前記制御手段は、前記高温度時には、前記検出された電動機温度が高いほど同一の車速に対する下限回転数が小さくなる傾向に車速下限回転数関係を選択して前記実行用車速下限回転数関係として設定する手段であるものとすることもできる。 In the vehicle of the present invention, the control means is selected based on the detected motor temperature from the plurality of vehicle speed lower limit rotational speed relationships at the high temperature, regardless of the shift operation of the operator. The vehicle speed lower limit rotational speed relationship is set as the execution vehicle speed lower limit rotational speed relationship, and the internal combustion engine has a rotational speed equal to or higher than a lower limit rotational speed based on the detected vehicle speed and the set execution vehicle speed lower limit rotational speed relationship. It is also possible to control the internal combustion engine, the power power input / output unit, and the electric motor so that the vehicle travels with a driving force based on the set required driving force. In this case, at the time of the high temperature, the control means selects the vehicle speed lower limit rotational speed relationship so that the lower limit rotational speed with respect to the same vehicle speed becomes smaller as the detected motor temperature is higher, and the execution vehicle speed lower limit rotational speed is selected. It can also be a means for setting as a relationship.
さらに、本発明の車両において、前記電力動力入出力手段は、動力を入出力する発電機と、前記駆動軸と前記出力軸と前記発電機の回転軸との3軸に接続され該3軸のうちのいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、を備える手段であるものとすることもできる。 Further, in the vehicle of the present invention, the power driving input / output means is connected to three axes of a generator for inputting / outputting power, the drive shaft, the output shaft, and a rotating shaft of the generator, It can also be a means provided with three-axis type power input / output means for inputting / outputting power to / from the remaining shafts based on power input / output to / from any two axes.
本発明の車両の制御方法は、
内燃機関と、車軸に連結された駆動軸に接続されると共に該駆動軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され電力と動力の入出力を伴って前記駆動軸と前記出力軸とに動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、を備える車両の制御方法であって、
(a)操作者のシフト操作に基づいて車速と内燃機関の下限回転数との関係として予め設定された複数の車速下限回転数関係のうちから一つの関係を実行用車速下限回転数関係として設定し、
(b)前記電動機の温度が所定温度未満のときには車速と前記設定した実行用車速下限回転数関係とに基づく下限回転数以上の回転数で前記内燃機関が運転されると共に走行に要求される要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御し、前記電動機の温度が前記所定温度以上のときには車速と前記設定した実行用車速下限回転数関係とに基づく下限回転数より小さい回転数で前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する、
ことを特徴とする。
The vehicle control method of the present invention includes:
Connected to the internal combustion engine and a drive shaft connected to the axle and connected to the output shaft of the internal combustion engine so as to be rotatable independently of the drive shaft, the drive shaft and the output with input and output of electric power and power Power power input / output means capable of inputting / outputting power to / from the shaft, an electric motor capable of outputting power to the drive shaft, and power storage means capable of exchanging electric power with the power power input / output means and the motor. A vehicle control method comprising:
(A) One relationship is set as the execution vehicle speed lower limit rotational speed relationship among a plurality of vehicle speed lower limit rotational speed relationships that are set in advance as the relationship between the vehicle speed and the lower limit rotational speed of the internal combustion engine based on the shift operation of the operator. And
(B) When the temperature of the electric motor is lower than a predetermined temperature, the internal combustion engine is operated at a rotational speed equal to or higher than a lower limit rotational speed based on a vehicle speed and the set execution vehicle speed lower limit rotational speed relationship, and a request required for traveling The internal combustion engine, the power drive input / output means, and the electric motor are controlled so as to travel by the driving force based on the driving force. When the temperature of the electric motor is equal to or higher than the predetermined temperature, the vehicle speed is set to the set execution vehicle speed lower limit rotational speed relationship. Controlling the internal combustion engine, the power power input / output means, and the electric motor so that the internal combustion engine is operated at a rotational speed smaller than a lower limit rotational speed based on the vehicle and travels with a driving force based on the set required driving force.
It is characterized by that.
この本発明の車両の制御方法では、操作者のシフト操作に基づいて車速と内燃機関の下限回転数との関係として予め設定された複数の車速下限回転数関係のうちから一つの関係を実行用車速下限回転数関係として設定する。そして、電動機の温度が所定温度未満の通常温度時には、車速と設定した実行用車速下限回転数関係とに基づく下限回転数以上の回転数で内燃機関が運転されると共に走行に要求される要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御する。これにより、シフト操作と車速に応じた回転数で内燃機関を運転することができ、操作者に良好な操作フィーリングを与えることができる。また、電動機の温度が所定温度以上の高温度時には、車速と設定した実行用車速下限回転数関係とに基づく下限回転数より小さい回転数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によって走行するよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御する。このように下限回転数より小さな回転数で内燃機関を運転することにより、内燃機関から電力動力入出力手段を介して駆動軸に出力されるトルクを大きくし、電動機からの出力トルクを小さくすることができる。この結果、電動機が高温となるのを抑制することができる。 In the vehicle control method of the present invention, one relationship is executed from among a plurality of vehicle speed lower limit rotational speed relationships that are set in advance as the relationship between the vehicle speed and the lower limit rotational speed of the internal combustion engine based on the shift operation of the operator. Set as vehicle speed lower limit rotation speed relation. When the temperature of the motor is a normal temperature lower than a predetermined temperature, the internal combustion engine is operated at a rotational speed equal to or higher than the lower limit rotational speed based on the vehicle speed and the set execution vehicle speed lower limit rotational speed relationship, and the required drive required for traveling The internal combustion engine, the power drive input / output means, and the electric motor are controlled so as to travel with a driving force based on the force. As a result, the internal combustion engine can be operated at a rotational speed corresponding to the shift operation and the vehicle speed, and a good operation feeling can be given to the operator. In addition, when the temperature of the motor is higher than a predetermined temperature, the internal combustion engine is operated at a rotational speed smaller than the lower limit rotational speed based on the vehicle speed and the set execution vehicle speed lower limit rotational speed relationship, and the driving force based on the required driving force The internal combustion engine, the power drive input / output means, and the electric motor are controlled so that the vehicle travels. By operating the internal combustion engine at a rotational speed smaller than the lower limit rotational speed in this way, the torque output from the internal combustion engine to the drive shaft via the power drive input / output means is increased, and the output torque from the electric motor is reduced. Can do. As a result, it can suppress that an electric motor becomes high temperature.
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ハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車20は、図示するように、エンジン22と、エンジン22の出力軸としてのクランクシャフト26にダンパ28を介して接続された3軸式の動力分配統合機構30と、動力分配統合機構30に接続された発電可能なモータMG1と、動力分配統合機構30に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに取り付けられた減速ギヤ35と、この減速ギヤ35に接続されたモータMG2と、動力出力装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット70とを備える。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of a
エンジン22は、例えば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可能な内燃機関として構成されており、図2に示すように、エアクリーナ122により清浄された空気をスロットルバルブ124を介して吸入すると共に燃料噴射弁126からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ128を介して燃料室に吸入し、点火プラグ130による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギにより押し下げられるピストン132の往復運動をクランクシャフト26の回転運動に変換する。エンジン22からの排気は、一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC),窒素酸化物(NOx)の有害成分を浄化する浄化装置(三元触媒)134を介して外気へ排出される。
The
エンジン22は、エンジン用電子制御ユニット(以下、エンジンECUという)24により制御されている。エンジンECU24は、CPU24a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、CPU24aの他に処理プログラムを記憶するROM24bと、データを一時的に記憶するRAM24c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。エンジンECU24には、エンジン22の状態を検出する種々のセンサからの信号、クランクシャフト26の回転位置を検出するクランクポジションセンサ140からのクランクポジションやエンジン22の冷却水の温度を検出する水温センサ142からの冷却水温,燃焼室内に取り付けられた圧力センサ143からの筒内圧力Pin,燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ128や排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ144からのカムポジション,スロットルバルブ124のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ146からのスロットルポジション,吸気管に取り付けられたエアフローメータ148からのエアフローメータ信号AF,同じく吸気管に取り付けられた温度センサ149からの吸気温,空燃比センサ135aからの空燃比AF,酸素センサ135bからの酸素信号などが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンECU24からは、エンジン22を駆動するための種々の制御信号、例えば、燃料噴射弁126への駆動信号や、スロットルバルブ124のポジションを調節するスロットルモータ136への駆動信号、イグナイタと一体化されたイグニッションコイル138への制御信号、吸気バルブ128の開閉タイミングの変更可能な可変バルブタイミング機構150への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、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出力する。なお、エンジンECU24は、クランクポジションセンサ140からのクランクポジションに基づいてクランクシャフト26の回転数、即ちエンジン22の回転数Neも演算している。
The
動力分配統合機構30は、外歯歯車のサンギヤ31と、このサンギヤ31と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ32と、サンギヤ31に噛合すると共にリングギヤ32に噛合する複数のピニオンギヤ33と、複数のピニオンギヤ33を自転かつ公転自在に保持するキャリア34とを備え、サンギヤ31とリングギヤ32とキャリア34とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構30は、キャリア34にはエンジン22のクランクシャフト26が、サンギヤ31にはモータMG1が、リングギヤ32にはリングギヤ軸32aを介して減速ギヤ35がそれぞれ連結されており、モータMG1が発電機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力をサンギヤ31側とリングギヤ32側にそのギヤ比に応じて分配し、モータMG1が電動機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力とサンギヤ31から入力されるモータMG1からの動力を統合してリングギヤ32側に出力する。リングギヤ32に出力された動力は、リングギヤ軸32aからギヤ機構60およびデファレンシャルギヤ62を介して、最終的には車両の駆動輪63a,63bに出力される。
The power distribution and
モータMG1およびモータMG2は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ41,42を介してバッテリ50と電力のやりとりを行なう。インバータ41,42とバッテリ50とを接続する電力ライン54は、各インバータ41,42が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータMG1,MG2のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ50は、モータMG1,MG2のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータMG1,MG2により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ50は充放電されない。モータMG1,MG2は、いずれもモータ用電子制御ユニット(以下、モータECUという)40により駆動制御されている。モータECU40には、モータMG1,MG2を駆動制御するために必要な信号、例えばモータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ43,44からの信号やモータMG2に取り付けられた温度センサ46からのモータ温度Tmg,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。なお、モータECU40は、回転位置検出センサ43,44からの信号に基づいてモータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2も演算している。
The motor MG1 and the motor MG2 are both configured as well-known synchronous generator motors that can be driven as generators and can be driven as motors, and exchange power with the
バッテリ50は、バッテリ用電子制御ユニット(以下、バッテリECUという)52によって管理されている。バッテリECU52には、バッテリ50を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ50の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧,バッテリ50の出力端子に接続された電力ライン54に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流,バッテリ50に取り付けられた温度センサ51からの電池温度Tbなどが入力されており、必要に応じてバッテリ50の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。また、バッテリECU52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)を演算したり、演算した残容量(SOC)と電池温度Tbとに基づいてバッテリ50を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Win,Woutを演算している。
The
ハイブリッド用電子制御ユニット70は、CPU72を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU72の他に処理プログラムを記憶するROM74と、データを一時的に記憶するRAM76と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット70には、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号,シフトレバー81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP,アクセルペダル83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Acc,ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBP,車速センサ88からの車速Vなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット70は、前述したように、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と通信ポートを介して接続されており、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
The hybrid
また、実施例のハイブリッド自動車20では、シフトレバー81のシフトポジションSPとして、駐車時に用いる駐車ポジション(Pポジション)、後進走行用のリバースポジション(Rポジション)、中立のニュートラルポジション(Nポジション)、前進走行用の通常のドライブポジション(Dポジション)の他に、シーケンシャルシフトポジション(Sポジション)、アップシフト指示ポジションおよびダウンシフト指示ポジションが用意されている。シフトポジションSPとしてDポジションを選択すると、実施例のハイブリッド自動車20は、効率よく且つパワーの出力の応答性が比較的良好となるようエンジン22を運転するように駆動制御する。また、シフトポジションSPとしてSポジションを選択すれば、主として減速時に、車速Vに対するエンジン22の回転数の比を例えば6段階(SP1〜SP6)に変更することが可能となる。実施例では、運転者によりシフトレバー81がSポジションにセットされると、シフトポジションSPが5段目のSP5とされ、シフトポジションセンサ82によりシフトポジションSP=SP5である旨が検出される。以後、シフトレバー81がアップシフト指示ポジションにセットされるとシフトポジションSPが1段ずつ上げられる(アップシフトされる)一方、シフトレバー81がダウンシフト指示ポジションにセットされるとシフトポジションSPが1段ずつ下げられ(ダウンシフトされ)、シフトポジションセンサ82は、シフトレバー81の操作に応じて現在のシフトポジションSPを出力する。
Further, in the
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20は、運転者によるアクセルペダル83の踏み込み量に対応するアクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるように、エンジン22とモータMG1とモータMG2とが運転制御される。エンジン22とモータMG1とモータMG2の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にエンジン22から出力される動力のすべてが動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによってトルク変換されてリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ50の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にバッテリ50の充放電を伴ってエンジン22から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御する充放電運転モード、エンジン22の運転を停止してモータMG2からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸32aに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。
The
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20の動作、特にシフトレバー81をシーケンシャルシフトポジション(Sポジション)として走行している最中にモータMG2の温度が高くなったときの動作について説明する。図3はシフトレバー81がシーケンシャルシフトポジション(Sポジション)とされ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,シフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP,モータ温度Tmg,バッテリ50の入出力制限Win,Woutなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する(ステップS100)。ここで、モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2は、回転位置検出センサ43,44により検出されたモータMG1,MG2の回転子の回転位置に基づいて演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、モータ温度Tmgは、温度センサ46により検出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。さらに、バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、バッテリ50の電池温度Tbとバッテリ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63a,63b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(Nr=k・V)によって求めたり、モータMG2の回転数Nm2を減速ギヤ35のギヤ比Grで割ること(Nr=Nm2/Gr)によって求めることができる。
When the data is thus input, the required torque Tr * to be output to the
続いて、設定した要求パワーPe*に基づいてエンジン22を運転すべき運転ポイントとしての仮の値である仮回転数Netmpと仮トルクTetmpとを設定する(ステップS120)。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要求パワーPe*とに基づいて行なわれる。エンジン22の動作ラインの一例と仮回転数Netmpと仮トルクTetmpとを設定する様子を図5に示す。図示するように、仮回転数Netmpと仮トルクTetmpは、動作ラインと要求パワーPe*(Netmp×Tetmp)が一定の曲線との交点により求めることができる。
Subsequently, based on the set required power Pe *, a temporary rotational speed Nettmp and a temporary torque Tentmp which are temporary values as operating points at which the
次に、モータMG2の温度Tmgが閾値Tref以上であるか否かを判定する(ステップS130)。ここで、閾値Trefは、モータMG2から定格最大トルクを出力することができるモータMG2の許容温度範囲の上限より低い温度として設定されるものであり、例えば、許容温度範囲の70%程度の温度を用いることができる。 Next, it is determined whether or not the temperature Tmg of the motor MG2 is equal to or higher than a threshold value Tref (step S130). Here, the threshold value Tref is set as a temperature lower than the upper limit of the allowable temperature range of the motor MG2 that can output the rated maximum torque from the motor MG2, for example, a temperature of about 70% of the allowable temperature range. Can be used.
モータMG2の温度Tmgが閾値Tref未満のときには、モータMG2は十分にその性能を発揮することができる温度状態にあると判断し、シフトポジションSPと車速Vとに基づいてエンジン下限回転数Neminを設定し(ステップS150)、仮回転数Netmpとエンジン下限回転数Neminとのうち小さい方をエンジン22を運転すべき目標回転数Ne*として設定すると共に要求パワーPe*を設定した目標回転数Ne*で除してエンジン22から出力すべき目標トルクTe*を設定する(ステップS160)。ここで、エンジン下限回転数Neminは、シフトポジションSPがSポジションのときには、シフトポジションSPに応じて、即ち、同一の車速Vに対して段数が大きくなるほど小さな値が設定されるものであり、実施例では、シフトポジションSPと車速Vとエンジン下限回転数Neminとの関係を予め設定してエンジン下限回転数設定用マップとしてROM74に記憶しておき、シフトポジションSPと車速Vとが与えられるとマップから対応するエンジン下限回転数Neminを導出して設定するものとした。エンジン下限回転数設定用マップの一例を図6に示す。
When the temperature Tmg of the motor MG2 is less than the threshold value Tref, it is determined that the motor MG2 is in a temperature state that can sufficiently exhibit its performance, and the engine lower limit rotation speed Nemin is set based on the shift position SP and the vehicle speed V. (Step S150), the smaller one of the temporary rotational speed Netmp and the engine lower limit rotational speed Nemin is set as the target rotational speed Ne * at which the
次に、エンジン22の目標回転数Ne*とモータMG2の回転数Nm2と動力分配統合機構30のギヤ比ρとを用いて次式(1)によりモータMG1の目標回転数Nm1*を計算すると共に計算した目標回転数Nm1*と入力したモータMG1の回転数Nm1とに基づいて式(2)によりモータMG1から出力すべきトルクの仮の値である仮トルクTm1tmpを計算する(ステップS170)。ここで、式(1)は、動力分配統合機構30の回転要素に対する力学的な関係式である。エンジン22からパワーを出力している状態で走行しているとき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を図7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を減速ギヤ35のギヤ比Grで除したリングギヤ32の回転数Nrを示す。式(1)は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。なお、R軸上の2つの太線矢印は、モータMG1から出力されたトルクTm1がリングギヤ軸32aに作用するトルクと、モータMG2から出力されるトルクTm2が減速ギヤ35を介してリングギヤ軸32aに作用するトルクとを示す。また、式(2)は、モータMG1を目標回転数Nm1*で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式(2)中、右辺第2項の「k1」は比例項のゲインであり、右辺第3項の「k2」は積分項のゲインである。
Next, the target rotational speed Nm1 * of the motor MG1 is calculated by the following equation (1) using the target rotational speed Ne * of the
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/ρ (1)
Tm1tmp=ρ・Te*/(1+ρ)+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2)
Nm1 * = Ne * ・ (1 + ρ) / ρ-Nm2 / ρ (1)
Tm1tmp = ρ ・ Te * / (1 + ρ) + k1 (Nm1 * -Nm1) + k2∫ (Nm1 * -Nm1) dt (2)
続いて、式(3)および式(4)を共に満たすモータMG1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Tm1min,Tm1maxを設定し(ステップS180)、設定した仮トルクTm1tmpを式(5)によりトルク制限Tm1min,Tm1maxで制限してモータMG1のトルク指令Tm1*を設定する(ステップ190)。ここで、式(3)はモータMG1やモータMG2によりリングギヤ軸32aに出力されるトルクの総和が値0から要求トルクTr*までの範囲内となる関係であり、式(4)はモータMG1とモータMG2とにより入出力される電力の総和が入出力制限Win,Woutの範囲内となる関係である。トルク制限Tm1min,Tm1maxの一例を図8に示す。トルク制限Tm1min,Tm1maxは、図中斜線で示した領域内のトルク指令Tm1*の最大値と最小値として求めることができる。
Subsequently, torque limits Tm1min and Tm1max are set as upper and lower limits of the torque that may be output from the motor MG1 that satisfies both the expressions (3) and (4) (step S180), and the set temporary torque Tm1tmp is expressed by the expression ( The torque command Tm1 * of the motor MG1 is set by limiting with the torque limits Tm1min and Tm1max according to 5) (step 190). Here, Expression (3) is a relationship in which the sum of torques output to the
0≦−Tm1/ρ+Tm2・Gr≦Tr* (3)
Win≦Tm1・Nm1+Tm2・Nm2≦Wout (4)
Tm1*=max(min(Tm1tmp,Tm1max),Tm1min) (5)
0 ≦ −Tm1 / ρ + Tm2, Gr ≦ Tr * (3)
Win ≦ Tm1 / Nm1 + Tm2 / Nm2 ≦ Wout (4)
Tm1 * = max (min (Tm1tmp, Tm1max), Tm1min) (5)
そして、要求トルクTr*に設定したトルク指令Tm1*を動力分配統合機構30のギヤ比ρで除したものを加えて更に減速ギヤ35のギヤ比Grで除してモータMG2から出力すべきトルクの仮の値である仮トルクTm2tmpを次式(6)により計算すると共に(ステップS200)、バッテリ50の入出力制限Win,Woutと設定したトルク指令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Tm2min,Tm2maxを次式(7)および式(8)により計算すると共に(ステップS210)、設定した仮トルクTm2tmpを式(9)によりトルク制限Tm2min,Tm2maxで制限してモータMG2のトルク指令Tm2*を設定する(ステップS220)。ここで、式(6)は、図7の共線図から容易に導くことができる。
Then, the torque command Tm1 * set as the required torque Tr * is divided by the gear ratio ρ of the power distribution and
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (6)
Tm2min=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (7)
Tm2max=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (8)
Tm2*=max(min(Tm2tmp,Tm2max),Tm2min) (9)
Tm2tmp = (Tr * + Tm1 * / ρ) / Gr (6)
Tm2min = (Win-Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (7)
Tm2max = (Wout-Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (8)
Tm2 * = max (min (Tm2tmp, Tm2max), Tm2min) (9)
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(ステップS230)、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における吸入空気量制御や燃料噴射制御,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。こうした制御により、シフトポジションSPと車速Vに応じたエンジン下限回転数Nemin以上の回転数でエンジン22を運転すると共にバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で駆動軸としてのリングギヤ軸32aに要求トルクTr*を出力して走行することができる。
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
一方、ステップS130でモータMG2の温度Tmgが閾値Tref以上と判定されると、モータMG2が高温になる可能性が生じたと判断し、モータMG2の温度Tmgに基づいてシーケンシャルシフトとしてのシフトポジションSPを設定し(ステップS140)、設定したシフトポジションSPと車速Vとに基づいてエンジン下限回転数Neminを設定すると共に(ステップS150)、設定したエンジン下限回転数Neminを用いてエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定し(ステップS160)、設定した目標回転数Ne*でエンジン22が運転されると共にバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で要求トルクTr*が駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定し(ステップS190,S220)、目標回転数Ne*と目標トルクTe*についてはエンジンECU24に、トルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU40にそれぞれ送信し(ステップS230)、駆動制御ルーチンを終了する。ここで、モータMG2の温度TmgによるシフトポジションSPの設定は、モータMG2の温度Tmgが高いほど同一の車速に対応するエンジン下限回転数Neminが低くなるシフトポジションSPを選択することにより行なわれ、実施例では、モータMG2の温度TmgとシフトポジションSPとの関係を予め定めてシフトポジション設定用マップとしてROM74に記憶しておき、モータMG2の温度Tmgが与えられるとマップから対応するシフトポジションSPを導出することにより行なうものとした。シフトポジション設定用マップの一例を図9に示す。図9の例では、閾値Tref以上では、シフトポジションSPは4段のSP4以上として設定される。いま、シフトポジションSPをSP1やSP2で走行している場合を考える。このとき、図6から解るように、エンジン22は比較的高い回転数で運転されることになり、エンジン22からの出力トルクは比較的小さなものとなる。エンジン22から動力分配統合機構30を介してリングギヤ軸32aに出力されるトルク(直達トルク)Terは、エンジン22の出力トルクをTeとすると、定常状態では次式(10)で表わされる。したがって、リングギヤ軸32aに要求トルクTr*を出力しようとすると、モータMG2からは式(11)により計算されるトルクTm2を出力する必要がある。シフトポジションSPをSP1やSP2からSP4に変更すると、エンジン下限回転数Neminが小さくなる結果、エンジン22も低い回転数で運転されることになる。このとき、同一の要求パワーPe*をエンジン22から出力するため、エンジン22からの出力トルクTeは大きくなり、式(11)からモータMG2から出力するトルクTm2は小さくなる。実施例では、モータMG2の温度Tmgが閾値Tref以上のときには、運転者のシフトレバー81の操作に拘わらずに、モータMG2の温度Tmgが高いほど同一の車速に対応するエンジン下限回転数Neminが低くなるシフトポジションSPを選択してエンジン22やモータMG1,MG2を制御することにより、エンジン22を低回転高トルク側で運転し、これにより、モータMG2の出力トルクを小さくしてモータMG2の温度が上昇するのを抑制しているのである。
On the other hand, if it is determined in step S130 that the temperature Tmg of the motor MG2 is equal to or higher than the threshold value Tref, it is determined that there is a possibility that the motor MG2 becomes high temperature, and the shift position SP as a sequential shift is set based on the temperature Tmg of the motor MG2. The engine lower limit speed Nemin is set based on the set shift position SP and the vehicle speed V (step S150), and the target engine speed Ne of the
Ter=Te/(1+ρ) (10)
Tm2=[Tr*-Te(1+ρ)]/Gr (11)
Ter = Te / (1 + ρ) (10)
Tm2 = [Tr * -Te (1 + ρ)] / Gr (11)
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、モータMG2の温度Tmgが閾値Tref以上のときには、運転者のシフトレバー81の操作に拘わらずに、モータMG2の温度Tmgが高いほど同一の車速に対応するエンジン下限回転数Neminが低くなるシフトポジションSPを選択し、選択したシフトポジションSPと車速Vとに基づいて得られるより小さいエンジン下限回転数Nemin以上の回転数でエンジン22を運転すると共にバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で要求トルクTr*が駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力されるようエンジン22やモータMG1,MG2を制御することにより、シーケンシャルシフトポジションで走行していても、要求トルクTr*を駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力しながらモータMG2が高温となるのを抑制することができる。もとより、モータMG2の温度Tmgが閾値Tref未満のときには、シフトポジションSPと車速Vに応じたエンジン下限回転数Nemin以上の回転数でエンジン22を運転すると共にバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で駆動軸としてのリングギヤ軸32aに要求トルクTr*を出力して走行するから、運転者の操作フィーリングを良好なものとすることができる。
According to the
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG2の温度Tmgが閾値Tref以上のときには、運転者のシフトレバー81の操作に拘わらずに、モータMG2の温度Tmgが高いほど同一の車速に対応するエンジン下限回転数Neminが低くなるシフトポジションSPを選択し、選択したシフトポジションSPと車速Vとに基づいて得られるより小さいエンジン下限回転数Nemin以上の回転数でエンジン22を運転するものとしたが、モータMG2の温度Tmgが閾値Tref以上のときには、運転者のシフトレバー81の操作に拘わらずに、シフトポジションSPをSP6として得られるエンジン下限回転数Nemin以上の回転数でエンジン22を運転するものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG2の温度Tmgが閾値Tref以上のときには、運転者のシフトレバー81の操作に拘わらずに、モータMG2の温度Tmgが高いほど同一の車速に対応するエンジン下限回転数Neminが低くなるシフトポジションSPを選択し、選択したシフトポジションSPと車速Vとに基づいて得られるより小さいエンジン下限回転数Nemin以上の回転数でエンジン22を運転するものとしたが、モータMG2の温度Tmgが閾値Tref以上のときには、エンジン22を低回転高トルクの運転領域で運転すればよいから、シーケンシャルシフトポジションを解除すると共に要求パワーPe*をエンジン22から出力できる範囲内で小さい回転数を目標回転数Ne*として設定してエンジン22を運転するものとしても構わない。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、シーケンシャルシフトポジションではSP1〜SP6の6段階のシフトポジションSPとしたが、5段階以下のシフトポジションSPとしたり7段階以上のシフトポジションSPとするものとしても構わない。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、上述した式(3),(4)を満たす範囲内でモータMG1の仮トルクTm1tmpを制限するトルク制限Tm1min,Tm1maxを求めてモータMG1のトルク指令Tm1*を設定すると共に式(7),(8)によりトルク制限Tm2min,Tm2maxを求めてモータMG2のトルク指令Tm2*を設定したが、式(3),(4)を満たす範囲内によるトルク制限Tm1min,Tm1maxの制限を受けることなくモータトルクTm1tmpをそのままモータMG1のトルク指令Tm1*として設定すると共にこのトルク指令Tm1*を用いて式(7),(8)によりトルク制限Tm2min,Tm2maxを求めてモータMG2のトルク指令Tm2*を設定するものとしても構わない。この他、モータMG2の回転数Nm2や予想モータ回転数Nm2estを用いてバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内でモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*Tm2*を設定するものであれば、如何なる手法を用いるものとしても構わない。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、減速ギヤ35を介して駆動軸としてのリングギヤ軸32aにモータMG2を取り付けるものとしたが、リングギヤ軸32aにモータMG2を直接取り付けるものとしてもよいし、減速ギヤ35に代えて2段変速や3段変速,4段変速などの変速機を介してリングギヤ軸32aにモータMG2を取り付けるものとしても構わない。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG2の動力を減速ギヤ35により変速してリングギヤ軸32aに出力するものとしたが、図10の変形例のハイブリッド自動車120に例示するように、モータMG2の動力をリングギヤ軸32aが接続された車軸(駆動輪63a,63bが接続された車軸)とは異なる車軸(図10における車輪64a,64bに接続された車軸)に接続するものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、エンジン22の動力を動力分配統合機構30を介して駆動輪63a,63bに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力するものとしたが、図11の変形例のハイブリッド自動車220に例示するように、エンジン22のクランクシャフト26に接続されたインナーロータ232と駆動輪63a,63bに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ234とを有し、エンジン22の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機230を備えるものとしてもよい。
In the
また、こうしたハイブリッド自動車に適用するものに限定されるものではなく、自動車以外の車両の形態や車両の制御方法の形態としてもよい。 Moreover, it is not limited to what is applied to such a hybrid vehicle, It is good also as a form of vehicles other than a motor vehicle, and the control method of a vehicle.
ここで、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン22が「内燃機関」に相当し、動力分配統合機構30とモータMG1とが「電力動力入出力手段」に相当し、モータMG2が「電動機」に相当し、バッテリ50が「蓄電手段」に相当し、温度センサ46が「電動機温度検出手段」に相当し、車速センサ88が「車速検出手段」に相当し、シフトレバー81の操作に基づいてシフトポジションSPを設定するハイブリッド用電子制御ユニット70が「実行用車速下限回転数関係設定手段」に相当し、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて要求トルクTr*を設定する図3の駆動制御ルーチンのステップS110の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット70が「要求駆動力設定手段」に相当し、モータMG2の温度Tmgが閾値Tref未満のときには、運転者のシフトレバー81の操作に応じたシフトポジションSPと車速Vとに基づいて得られるエンジン下限回転数Nemin以上の回転数でエンジン22が運転されると共にバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で要求トルクTr*が駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力されるようエンジン22の目標回転数Ne*,目標トルクTe*やモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定して送信し、モータMG2の温度Tmgが閾値Tref以上のときには、運転者のシフトレバー81の操作に拘わらずに、モータMG2の温度Tmgが高いほど同一の車速に対応するエンジン下限回転数Neminが低くなるシフトポジションSPを選択し、選択したシフトポジションSPと車速Vとに基づいて得られるより小さいエンジン下限回転数Nemin以上の回転数でエンジン22が運転されると共にバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で要求トルクTr*が駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力されるようエンジン22の目標回転数Ne*,目標トルクTe*やモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定して送信する図3の駆動制御ルーチンのステップS130〜S230の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット70と目標回転数Ne*と目標トルクTe*とに基づいてエンジン22を制御するエンジンECU24とトルク指令Tm1*,Tm2*に基づいてモータMG1,MG2を制御するモータECU40とが「制御手段」に相当する。また、モータMG1が「発電機」に相当し、動力分配統合機構30が「3軸式動力入出力手段」に相当する。また、対ロータ電動機230も「電力動力入出力手段」に相当する。ここで、「内燃機関」としては、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に限定されるものではなく、水素エンジンなど如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「電力動力入出力手段」としては、動力分配統合機構30とモータMG1とを組み合わせたものや対ロータ電動機230に限定されるされるものではなく、車軸に連結された駆動軸に接続されると共に該駆動軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力の入出力を伴って前記駆動軸と前記出力軸とに動力を入出力可能なものであれば如何なるものとしても構わない。「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータMG2に限定されるものではなく、誘導電動機など、駆動軸に動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。「蓄電手段」としては、二次電池としてのバッテリ50に限定されるものではなく、キャパシタなど、電力動力入出力手段とや電動機と電力のやりとりが可能であれば如何なるものとしても構わない。「電動機温度検出手段」としては、モータMG2に直接取り付けられた温度センサ46に限定されるものではなく、モータMG2を冷却する冷却媒体の温度に基づいてモータMG2の温度を推定するものとするなど、電動機の温度である電動機温度を検出するものであれば如何なるものとしても構わない。「車速検出手段」としては、車速センサ88に限定されるものではなく、駆動軸としてのリングギヤ軸32aの回転数に基づいて車速Vを算出するものや駆動輪63a,63bや従動輪に取り付けられた車輪速センサからの信号に基づいて車速Vを演算するものなど、車速を検出するものであれば如何なるものとしても構わない。「実行用車速下限回転数関係設定手段」としては、シフトレバー81の操作に基づいてシフトポジションSPを設定するものに限定されるものではなく、操作者のシフト操作に基づいて車速と内燃機関の下限回転数との関係として予め設定された複数の車速下限回転数関係のうちから一つの関係を実行用車速下限回転数関係として設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「要求駆動力設定手段」としては、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて要求トルクTr*を設定するものに限定されるものではなく、アクセル開度Accだけに基づいて要求トルクを設定するものや走行経路が予め設定されているものにあっては走行経路における走行位置に基づいて要求トルクを設定するものなど、走行に要求される要求駆動力を設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「制御手段」としては、ハイブリッド用電子制御ユニット70とエンジンECU24とモータECU40とからなる組み合わせに限定されるものではなく単一の電子制御ユニットにより構成されるなどとしてもよい。また、「制御手段」としては、モータMG2の温度Tmgが閾値Tref未満のときには、運転者のシフトレバー81の操作に応じたシフトポジションSPと車速Vとに基づいて得られるエンジン下限回転数Nemin以上の回転数でエンジン22が運転されると共にバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で要求トルクTr*が駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力されるようエンジン22やモータMG1,MG2を制御し、モータMG2の温度Tmgが閾値Tref以上のときには、運転者のシフトレバー81の操作に拘わらずに、モータMG2の温度Tmgが高いほど同一の車速に対応するエンジン下限回転数Neminが低くなるシフトポジションSPを選択し、選択したシフトポジションSPと車速Vとに基づいて得られるより小さいエンジン下限回転数Nemin以上の回転数でエンジン22が運転されると共にバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で要求トルクTr*が駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力されるようエンジン22やモータMG1,MG2を制御するものに限定されるものではなく、モータMG2の温度Tmgが閾値Tref以上のときには、運転者のシフトレバー81の操作に拘わらずに、シフトポジションSPをSP6として得られるエンジン下限回転数Nemin以上の回転数でエンジン22を運転するものとしたり、モータMG2の温度Tmgが閾値Tref以上のときには、シーケンシャルシフトポジションを解除すると共に要求パワーPe*をエンジン22から出力できる範囲内で小さい回転数を目標回転数Ne*として設定してエンジン22を運転するものとしたりするなど、電動機の温度が所定温度未満の通常温度時には車速と設定された実行用車速下限回転数関係とに基づく下限回転数以上の回転数で内燃機関が運転されると共に走行に要求される要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御し、電動機の温度が所定温度以上の高温度時には車速と実行用車速下限回転数関係とに基づく下限回転数より小さい回転数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によって走行するよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御するものであれば如何なるものとしても構わない。「発電機」としては、同期発電電動機として構成されたモータMG1に限定されるものではなく、誘導電動機など、動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの発電機としても構わない。「3軸式動力入出力手段」としては、上述の動力分配統合機構30に限定されるものではなく、ダブルピニオン式の遊星歯車機構を用いるものや複数の遊星歯車機構を組み合わせて4以上の軸に接続されるものやデファレンシャルギヤのように遊星歯車とは異なる作動作用を有するものなど、駆動軸と出力軸と発電機の回転軸との3軸に接続され3軸のうちのいずれかに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ものであれば如何なるものとしても構わない。なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
Here, the correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problems will be described. In the embodiment, the
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 The best mode for carrying out the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Of course, it can be implemented in the form.
本発明は、車両の製造産業などに利用可能である。 The present invention can be used in the vehicle manufacturing industry.
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)、24a CPU、24b ROM、24c RAM、26 クランクシャフト、28 ダンパ、30 動力分配統合機構、31 サンギヤ、32 リングギヤ、32a リングギヤ軸、33 ピニオンギヤ、34 キャリア、35 減速ギヤ、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,42 インバータ、43,44 回転位置検出センサ、46 温度センサ、50 バッテリ、51 温度センサ、52 バッテリ用電子制御ユニット(バッテリECU)、54 電力ライン、60 ギヤ機構、62 デファレンシャルギヤ、63a,63b,64a,64b 車輪、70 ハイブリッド用電子制御ユニット、72 CPU、74 ROM、76 RAM、80 イグニッションスイッチ、81 シフトレバー、82 シフトポジションセンサ、83 アクセルペダル、84 アクセルペダルポジションセンサ、85 ブレーキペダル、86 ブレーキペダルポジションセンサ、88 車速センサ、122 エアクリーナ、124 スロットルバルブ、126 燃料噴射弁、128 吸気バルブ、130 点火プラグ、132 ピストン、134 浄化装置、135a 空燃比センサ、135b 酸素センサ、136,スロットルモータ、138 イグニッションコイル、140 クランクポジションセンサ、142 水温センサ、143 圧力センサ、144 カムポジションセンサ、146 スロットルバルブポジションセンサ、148 エアフローメータ、149 温度センサ、150 可変バルブタイミング機構、230 対ロータ電動機、232 インナーロータ、234 アウターロータ、MG1,MG2 モータ。 20, 120, 220 Hybrid vehicle, 22 engine, 24 engine electronic control unit (engine ECU), 24a CPU, 24b ROM, 24c RAM, 26 crankshaft, 28 damper, 30 power distribution integration mechanism, 31 sun gear, 32 ring gear, 32a Ring gear shaft, 33 pinion gear, 34 carrier, 35 reduction gear, 40 electronic control unit for motor (motor ECU), 41, 42 inverter, 43, 44 rotational position detection sensor, 46 temperature sensor, 50 battery, 51 temperature sensor, 52 Battery electronic control unit (battery ECU), 54 power line, 60 gear mechanism, 62 differential gear, 63a, 63b, 64a, 64b wheels, 70 hybrid electronic control unit, 72 CP , 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, 122 air cleaner, 124 throttle valve , 126 Fuel injection valve, 128 Intake valve, 130 Spark plug, 132 Piston, 134 Purification device, 135a Air-fuel ratio sensor, 135b Oxygen sensor, 136, Throttle motor, 138 Ignition coil, 140 Crank position sensor, 142 Water temperature sensor, 143 Pressure Sensor, 144 Cam position sensor, 146 Throttle valve position sensor, 148 Air flow meter, 149 Temperature sensor , 150 variable valve timing mechanism, 230 pair rotor motor, 232 inner rotor, 234 outer rotor, MG1, MG2 motor.
Claims (5)
車軸に連結された駆動軸に接続されると共に該駆動軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力の入出力を伴って前記駆動軸と前記出力軸とに動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、
前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、
前記電動機の温度である電動機温度を検出する電動機温度検出手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
操作者のシフト操作に基づいて車速と内燃機関の下限回転数との関係として予め設定された複数の車速下限回転数関係のうちから一つの関係を実行用車速下限回転数関係として設定する実行用車速下限回転数関係設定手段と、
走行に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記検出された電動機温度が所定温度未満の通常温度時には前記検出された車速と前記設定された実行用車速下限回転数関係とに基づく下限回転数以上の回転数で前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御し、前記検出された電動機温度が前記所定温度以上の高温度時には操作者のシフト操作に拘わらずに前記複数の車速下限回転数関係から前記検出された電動機温度が高いほど同一の車速に対する下限回転数が小さくなる傾向に一つの車速下限回転数関係を選択して実行用車速下限回転数関係として設定すると共に前記検出された車速と該選択して設定した実行用車速下限回転数関係とに基づく下限回転数以上の回転数で前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備える車両。 An internal combustion engine;
Connected to the drive shaft connected to the axle and connected to the output shaft of the internal combustion engine so as to be rotatable independently of the drive shaft, and to the drive shaft and the output shaft with input and output of electric power and power Power power input / output means capable of power input / output;
An electric motor capable of outputting power to the drive shaft;
A power storage means capable of exchanging power with the electric power drive input / output means and the electric motor;
Motor temperature detecting means for detecting a motor temperature which is a temperature of the motor;
Vehicle speed detection means for detecting the vehicle speed;
Execution for setting one relationship as a vehicle speed lower limit rotation speed relationship among a plurality of vehicle speed lower limit rotation speed relationships preset as a relationship between the vehicle speed and the lower limit rotation speed of the internal combustion engine based on the shift operation of the operator Vehicle speed lower limit rotational speed relation setting means,
A required driving force setting means for setting a required driving force required for traveling;
When the detected motor temperature is a normal temperature lower than a predetermined temperature, the internal combustion engine is operated at a rotational speed equal to or higher than a lower limit rotational speed based on the detected vehicle speed and the set execution vehicle speed lower limit rotational speed relationship. The internal combustion engine, the electric power drive input / output means, and the electric motor are controlled to run with a driving force based on the set required driving force, and an operator is operated when the detected electric motor temperature is a high temperature that is equal to or higher than the predetermined temperature. Regardless of the shift operation, the lower limit rotational speed for the same vehicle speed tends to decrease as the detected motor temperature increases from the plurality of vehicle speed lower limit rotational speed relationships, and one vehicle speed lower limit rotational speed relationship is selected for execution. in the rotational speed more than the lower limit engine speed based on said detected vehicle speed and the selected and set the execution speed lower limit engine speed relationship and sets a vehicle speed lower limit engine speed relationship Serial control means for controlling said internal combustion engine and the electric power-mechanical power input output mechanism and the motor to travel by the driving force based on the set required driving force with the internal combustion engine is operated,
A vehicle comprising:
車軸に連結された駆動軸に接続されると共に該駆動軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力の入出力を伴って前記駆動軸と前記出力軸とに動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、
前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、
前記電動機の温度である電動機温度を検出する電動機温度検出手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
操作者のシフト操作に基づいて車速と内燃機関の下限回転数との関係として予め設定された複数の車速下限回転数関係のうちから一つの関係を実行用車速下限回転数関係として設定する実行用車速下限回転数関係設定手段と、
走行に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記検出された電動機温度が所定温度未満の通常温度時には前記検出された車速と前記設定された実行用車速下限回転数関係とに基づく下限回転数以上の回転数で前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御し、前記検出された電動機温度が前記所定温度以上の高温度時には前記検出された車速と前記設定された実行用車速下限回転数関係とに基づく下限回転数の制約を解除して前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備える車両。 An internal combustion engine;
Connected to the drive shaft connected to the axle and connected to the output shaft of the internal combustion engine so as to be rotatable independently of the drive shaft, and to the drive shaft and the output shaft with input and output of electric power and power Power power input / output means capable of power input / output;
An electric motor capable of outputting power to the drive shaft;
A power storage means capable of exchanging power with the electric power drive input / output means and the electric motor;
Motor temperature detecting means for detecting a motor temperature which is a temperature of the motor;
Vehicle speed detection means for detecting the vehicle speed;
Execution for setting one relationship as a vehicle speed lower limit rotation speed relationship among a plurality of vehicle speed lower limit rotation speed relationships preset as a relationship between the vehicle speed and the lower limit rotation speed of the internal combustion engine based on the shift operation of the operator Vehicle speed lower limit rotational speed relation setting means,
A required driving force setting means for setting a required driving force required for traveling;
When the detected motor temperature is a normal temperature lower than a predetermined temperature, the internal combustion engine is operated at a rotational speed equal to or higher than a lower limit rotational speed based on the detected vehicle speed and the set execution vehicle speed lower limit rotational speed relationship. The internal combustion engine, the electric power drive input / output means, and the electric motor are controlled to run with a driving force based on the set required driving force, and when the detected electric motor temperature is higher than the predetermined temperature, the detection is performed. The lower limit rotational speed restriction based on the set vehicle speed and the set execution vehicle speed lower limit rotational speed relation is released, and the internal combustion engine is operated and travels with a driving force based on the set required driving force. Control means for controlling the internal combustion engine, the electric power drive input / output means and the electric motor ;
A vehicle comprising:
(a)操作者のシフト操作に基づいて車速と内燃機関の下限回転数との関係として予め設定された複数の車速下限回転数関係のうちから一つの関係を実行用車速下限回転数関係として設定し、
(b)前記電動機の温度が所定温度未満のときには車速と前記設定した実行用車速下限回転数関係とに基づく下限回転数以上の回転数で前記内燃機関が運転されると共に走行に要求される要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御し、前記電動機の温度が前記所定温度以上のときには操作者のシフト操作に拘わらずに前記複数の車速下限回転数関係から前記電動機の温度が高いほど同一の車速に対する下限回転数が小さくなる傾向に一つの車速下限回転数関係を選択して実行用車速下限回転数関係として設定すると共に車速と該選択して設定した実行用車速下限回転数関係とに基づく下限回転数以上の回転数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によって走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する、
ことを特徴とする車両の制御方法。 Connected to the internal combustion engine and a drive shaft connected to the axle and connected to the output shaft of the internal combustion engine so as to be rotatable independently of the drive shaft, the drive shaft and the output with input and output of electric power and power Power power input / output means capable of inputting / outputting power to / from the shaft, an electric motor capable of outputting power to the drive shaft, and power storage means capable of exchanging electric power with the power power input / output means and the motor. A vehicle control method comprising:
(A) One relationship is set as the execution vehicle speed lower limit rotational speed relationship among a plurality of vehicle speed lower limit rotational speed relationships that are set in advance as the relationship between the vehicle speed and the lower limit rotational speed of the internal combustion engine based on the shift operation of the operator. And
(B) When the temperature of the electric motor is lower than a predetermined temperature, the internal combustion engine is operated at a rotational speed equal to or higher than a lower limit rotational speed based on a vehicle speed and the set execution vehicle speed lower limit rotational speed relationship, and a request required for traveling The internal combustion engine, the power power input / output means, and the electric motor are controlled so as to travel by the driving force based on the driving force, and when the temperature of the electric motor is equal to or higher than the predetermined temperature , the plurality of vehicle speed lower limits From the rotational speed relationship, one lower vehicle speed lower limit rotational speed relationship is selected so that the lower limit rotational speed for the same vehicle speed becomes smaller as the temperature of the electric motor becomes higher, and the vehicle speed and the selected speed are selected. the run by the driving force based on the front Kiyo determined driving force with the internal combustion engine is operated at a rotational speed equal to or higher than the lower limit rotation speed based on the running vehicle speed lower limit engine speed relationship set Te It said controlling the internal combustion engine and the electric power-mechanical power input output mechanism and said electric motor so as to,
A method for controlling a vehicle.
(a)操作者のシフト操作に基づいて車速と内燃機関の下限回転数との関係として予め設定された複数の車速下限回転数関係のうちから一つの関係を実行用車速下限回転数関係として設定し、(A) One relationship is set as the execution vehicle speed lower limit rotational speed relationship among a plurality of vehicle speed lower limit rotational speed relationships that are set in advance as the relationship between the vehicle speed and the lower limit rotational speed of the internal combustion engine based on the shift operation of the operator. And
(b)前記電動機の温度が所定温度未満のときには車速と前記設定した実行用車速下限回転数関係とに基づく下限回転数以上の回転数で前記内燃機関が運転されると共に走行に要求される要求駆動力に基づく駆動力によって走行するよう内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御し、前記電動機の温度が前記所定温度以上のときには車速と前記設定した実行用車速下限回転数関係とに基づく下限回転数の制約を解除して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によって走行するよう前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する、(B) When the temperature of the electric motor is lower than a predetermined temperature, the internal combustion engine is operated at a rotational speed equal to or higher than a lower limit rotational speed based on a vehicle speed and the set execution vehicle speed lower limit rotational speed relationship, and a request required for traveling The internal combustion engine, the power drive input / output means, and the electric motor are controlled so as to travel by the driving force based on the driving force. When the temperature of the electric motor is equal to or higher than the predetermined temperature, the vehicle speed is set to the set execution vehicle speed lower limit rotational speed relationship. Controlling the internal combustion engine, the power power input / output means, and the electric motor so that the internal combustion engine is operated with the driving force based on the required driving force while the restriction on the lower limit rotational speed is released.
ことを特徴とする車両の制御方法。 A method for controlling a vehicle.
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