JP4337290B2

JP4337290B2 - Power output apparatus and hybrid vehicle equipped with the same

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Publication number: JP4337290B2
Application number: JP2001285498A
Authority: JP
Inventors: 和晃新郷
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-09-19
Filing date: 2001-09-19
Publication date: 2009-09-30
Anticipated expiration: 2021-09-19
Also published as: JP2003097310A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力出力装置およびこれを備えるハイブリッド自動車に関し、詳しくは、動力を駆動軸に出力する動力出力装置およびこれを備えるハイブリッド自動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の動力出力装置としては、内燃機関の動力を駆動軸に伝達するトルクコンバータと自動変速機の間に電動機を配置したものが提案されている（例えば、特開平５−２４４４７号公報など）この装置では、発進時や加速時に電動機を作動して駆動系のトルク増幅を図ることにより、装置の燃費や排ガス特性の向上を図っている。
【０００３】
また、他の動力出力装置としては、内燃機関と電動機とからの動力を駆動軸に出力するものであって、電動機の温度が高いときには、電動機電流を小さくして内燃機関からの動力の配分を大きくすることにより、電動機の運転を停止することなく電動機の温度を降下させるものが提案されている（例えば、特開平１−１２６１０４号公報など）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの動力出力装置では、装置全体の効率が低くなる。内燃機関などの原動機の動力を機械的に伝達する自動変速機などの機械的伝達機構は、その温度により伝達効率が異なるから、機械的伝達機構の温度が低いときでも通常時と同様に原動機や電動機を運転制御すれば、機械的伝達機構の伝達効率が低いために、装置全体の効率も低くなってしまう。
【０００５】
本発明の動力出力装置およびこれを備えるハイブリッド自動車は、機械的伝達機構の暖機を促進して装置全体の効率を向上させることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の動力出力装置およびこれを備えるハイブリッド自動車は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の動力出力装置は、
動力を駆動軸に出力する動力出力装置であって、
原動機と、
該原動機からの動力の少なくとも一部を機械的な機構により前記駆動軸に伝達可能な機械的伝達手段と、
該機械的伝達手段に熱伝達可能に配置され前記駆動軸に直接的または間接的に動力を出力可能な電動機と、
前記機械的伝達手段の温度を検出する温度検出手段と、
該検出された温度が第１の所定温度未満のとき、要求動力を前記駆動軸に出力すると共に前記機械的伝達手段の暖機が促進される暖機促進モードとなるよう前記原動機または前記電動機または前記機械的伝達手段を運転制御する運転制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明の動力出力装置では、原動機からの動力の少なくとも一部を機械的な機構により駆動軸に伝達可能な機械的伝達手段の温度が第１の所定温度未満のときには、要求動力を駆動軸に出力すると共に機械的伝達手段の暖機が促進される暖機促進モードとなるよう原動機または機械的伝達手段に熱伝達可能に配置され駆動軸に直接的または間接的に動力を出力可能な電動機または機械的伝達手段を運転制御するから、機械的伝達手段の暖機を早期に行ない、これにより装置全体の効率を向上させることができる。
【０００９】
こうした本発明の動力出力装置において、前記運転制御手段は、前記検出された温度が前記第１の所定温度以上のときには、前記原動機が効率のよい運転領域で運転されると共に前記要求動力が前記駆動軸に出力される原動機効率運転モードとなるよう前記原動機または前記電動機または機械的伝達手段を運転制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、機械的伝達手段の温度が第１の所定温度以上のときには、要求動力を駆動軸に出力すると共に原動機を効率の良い運転領域で運転することができる。
【００１０】
この暖機促進モードと原動機効率運転モードとによる運転制御を行なう態様の本発明の動力出力装置において、前記運転制御手段は、前記暖機促進モードのときには、前記電動機が前記原動機効率運転モードのときより大きなトルクを出力するよう運転制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、暖機促進モードのときの電動機に流れる電流が原動機効率運転モードのときより大きくなって電動機の発熱量が大きくなるから、電動機からの熱伝達により機械的伝達手段の暖機を促進することができる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記運転制御手段は、前記暖機促進モードのときには、前記検出された温度が低いほど前記電動機から出力するトルクの配分が大きくなる傾向で運転制御する手段であるものとすることもできる。
【００１１】
また、暖機促進モードと原動機効率運転モードとによる運転制御を行なう態様の本発明の動力出力装置において、前記運転制御手段は、前記検出された温度が前記第１の所定温度より大きな第２の所定温度以上のときには、前記電動機の発熱が抑制されると共に前記要求動力が前記駆動軸に出力される発熱抑制モードとなるよう運転制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、電動機の過熱を防止することができる。
【００１２】
この発熱抑制モードにより運転制御を行なう態様の本発明の動力出力装置において、前記運転制御手段は、前記発熱抑制モードのときには、前記電動機が前記原動機効率運転モードのときより小さなトルクを出力するよう運転制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、電動機の負荷を小さくすることができるから、電動機の発熱量を抑え、電動機が過熱するのを防止することができる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記運転制御手段は、前記発熱抑制モードのときには、前記検出された温度が高いほど前記電動機から出力するトルクの配分が小さくなる傾向で運転制御する手段であるものとすることもできる。
【００１３】
本発明の動力出力装置において、前記温度検出手段は、前記機械的伝達手段の潤滑剤の温度を検出することにより前記機械的伝達手段の温度を間接的に検出する手段であるものとすることもできる。こうすれば機械的伝達手段の潤滑剤の温度に基づいて機械的伝達手段や電動機の温度制御を行なうことができる。
【００１４】
本発明のハイブリッド自動車は、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、動力を駆動軸に出力する動力出力装置であって、原動機と、該原動機からの動力の少なくとも一部を機械的な機構により前記駆動軸に伝達可能な機械的伝達手段と、該機械的伝達手段に熱伝達可能に配置され前記駆動軸に直接的または間接的に動力を出力可能な電動機と、前記機械的伝達手段の温度を検出する温度検出手段と、該検出された温度が第１の所定温度未満のとき、要求動力を前記駆動軸に出力すると共に前記機械的伝達手段の暖機が促進される暖機促進モードとなるよう前記原動機または前記電動機または前記機械的伝達手段を運転制御する運転制御手段と、を備える動力出力装置を備えることを要旨とする。
【００１５】
この本発明のハイブリッド自動車では、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置を備えるから、基本的に、本発明の動力出力装置が奏する効果、例えば、原動機からの動力の少なくとも一部を機械的な機構により駆動軸に伝達可能な機械的伝達手段の暖機を早期に行なうことにより装置全体の効率を向上させることができる効果などを奏することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である動力出力装置を搭載したハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、同じく動力分配統合機構３０に接続されたモータＭＧ２と、動力分配統合機構３０などの機械部分に潤滑油を供給するオイルポンプ６０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。
【００１７】
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。
【００１８】
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にはモータＭＧ２がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２に出力する。リングギヤ３２は、ベルト３６，ギヤ機構３７，デファレンシャルギヤ３８を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに機械的に接続されている。したがって、リングギヤ３２に出力された動力は、ベルト３６，ギヤ機構３７，デファレンシャルギヤ３８を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに出力されることになる。なお、動力出力装置として見たときの動力分配統合機構３０に接続される３軸は、キャリア３４に接続されたエンジン２２の出力軸であるクランクシャフト２６，サンギヤ３１に接続されモータＭＧ１の回転軸となるサンギヤ軸３１ａおよびリングギヤ３２に接続されると共に駆動輪３９ａ，３９ｂに機械的に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａとなる。
【００１９】
モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、共に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の一方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とモータＭＧ２と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、共に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，ＭＧ３の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば，バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度などが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、バッテリＥＣＵ５２では、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）も演算している。
【００２０】
オイルポンプ６０は、クランクシャフト２６により駆動する内歯歯車ポンプとして構成されており、オイルパン６２に貯められた潤滑油を動力分配統合機構３０などの機械部分に供給する。
【００２１】
動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２は、単一の図示しないケースに熱伝導可能なようにコンパクトに収納されており、オイルポンプ６０からの潤滑油により潤滑されると共に冷却されるようにもなっている。
【００２２】
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、経過時間を計測するタイマ７８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、モータＭＧ１およびＭＧ２に取り付けられた温度センサ４５，４６からのモータ温度やオイルパン６２に取り付けられた温度センサ６４からのオイル温度，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ＡＰ，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。
【００２３】
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作について説明する。図２は、実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるトルク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。
【００２４】
トルク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９４からのアクセル開度ＡＰや車速センサ８８からの車速Ｖ，温度センサ６４からのオイル温度Ｔｏ，エンジン２２の回転数Ｎｅ，リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｐなどを読み込む処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、エンジン２２の回転数ＮｅはエンジンＥＣＵ２４に図示しない回転数センサから入力される回転数Ｎｅを通信により入力することができ、リングギヤ軸３２ａの回転数ＮｐはモータＥＣＵ４０に入力される回転位置検出センサにより検出された回転子の位置に基づいて計算した回転数Ｎｐを通信により入力することができる。そして、読み込んだアクセル開度ＡＰと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求される要求トルクＴｐと要求パワーＰｐとを計算する（ステップＳ１０２）。実施例では、要求トルクＴｐは、アクセル開度ＡＰと車速Ｖと要求トルクＴｐとの関係を設定してマップとして予めＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度ＡＰ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Ｔｐを導出するものとした。アクセル開度ＡＰと車速Ｖと要求トルクＴｐとの関係を示すマップの一例を図３に示す。要求パワーＰｐは、こうして導出した要求トルクＴｐにリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｐを乗じることにより計算する。
【００２５】
続いて、バッテリ５００の充放電量Ｐｂを設定すると共に（ステップＳ１０４）、エンジン２２の目標出力Ｐｅ＊を要求パワーＰｐにモータＭＧ１やモータＭＧ２による損失（ＬＭ）と充放電量Ｐｂとを加えたもの（Ｐｅ＊＝Ｐｐ＋ＬＭ＋Ｐｂ）として計算する（ステップＳ１０６）。ここで、バッテリ５０の充放電量Ｐｂの設定は、実施例ではバッテリＥＣＵ５２から通信により入力したＳＯＣなどに基づいて図示しない充放電量設定処理により設定されるものを読み込むものとした。
【００２６】
次に、オイル温度Ｔｏを閾値ＴＬと閾値ＴＨとにより設定される通常温度運転領域内にあるか否か調べる（ステップＳ１０８）。ここで、閾値ＴＬは、動力分配統合機構３０などの暖機がほぼ完了したと判定できる温度として設定されており、動力分配統合機構３０や潤滑油の特性によって定めることができる。また、閾値ＴＨは、モータＭＧ１やモータＭＧ２の許容可能な温度の上限より低い温度として設定されている。モータＭＧ１やモータＭＧ２の特性よって定めることができる。したがって、閾値ＴＬと閾値ＴＨとにより設定される通常温度運転領域は、その領域内であれば良好に運転できる温度領域として範囲となる。
【００２７】
オイル温度Ｔｏが通常温度運転領域内のときには、計算した目標出力Ｐｅ＊を出力可能なエンジン２２の運転ポイントのうち効率のよい運転ポイントの回転数とトルクをエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊として設定する（ステップＳ１１０）。エンジン２２の効率のよい運転ポイントを目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊として設定する際の様子を図４に示す。図中、曲線Ａは出力を変えたときにエンジン２２が効率よく運転できる運転ポイントを結んだエンジン最適動作ラインであり、曲線Ｂはエンジン２２から目標出力Ｐｅ＊を出力可能な運転ポイントを結んだ出力一定曲線である。図示する目標出力Ｐｅ＊の出力一定曲線とエンジン最適動作ラインとの交点である運転ポイントＤ１でエンジン２２を運転すれば、エンジン２２から目標出力Ｐｅ＊を効率よく出力することができる。したがって、ステップＳ１１０の処理は、この運転ポイントＤ１の回転数とトルクを目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊として設定する処理となる。実施例では、実験などにより目標出力Ｐｅ＊とエンジン最適動作ラインの交点における運転ポイントの回転数とトルクとを求めてマップとして予めＲＯＭ７４に記憶しておき、目標出力Ｐｅ＊が与えられると記憶したマップから対応する回転数とトルクとを導出して目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とした。
【００２８】
エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を設定すると、次式（１）および式（２）によりモータＭＧ１およびモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１，Ｔｍ２を設定する（ステップＳ１１６）。ここで、式（１）中、ｋｐは比例制御係数であり、ｋｉは積分制御係数である。また、式（２）中、ρは動力分配統合機構３０のギヤ比（サンギヤの歯数／リングギヤの歯数）である。
【００２９】
【数１】
Ｔｍ１＝（Ｎｅ＊−Ｎｅ）・ｋｐ＋（Ｎｅ＊−Ｎｅ）・ｋｉ（１）
Ｔｍ２＝Ｔｐ−Ｔｅ＊／（１＋ρ）（２）
【００３０】
式（１）から解るように、モータＭＧ１は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊で運転するように回転数制御される。動力分配統合機構３０における各回転要素（サンギヤ３１，リングギヤ３２，キャリア３４）の回転数とトルクとの関係を共線図として図５に示す。共線図中では、各回転要素の回転数は共線の各軸（Ｓ：サンギヤ，Ｃ：キャリア，Ｒ：リングギヤ）における高さにより表わされ、トルクは共線を剛体とみなして力として作用させたものとして計算することができる。キャリア３４にエンジン２２から目標トルクＴｅ＊を作用させたときを考えれば、この目標トルクＴｅ＊に基づいてリングギヤ３２にはＴｅ＊／（１＋ρ）で計算されるトルクが作用する。リングギヤ軸３２ａには要求トルクＴｐを作用させたいから、モータＭＧ２から要求トルクＴｐとＴｅ＊／（１＋ρ）との偏差、即ち上述の式（２）で計算されるトルク指令Ｔｍ２のトルクを出力すればよい。
【００３１】
こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１，モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２を設定すると、設定した目標値や指令値をエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に出力し、この目標値でエンジン２２を運転制御すると共に指令値でモータＭＧ１，モータＭＧ２を駆動制御して（ステップＳ１１８）、本ルーチンを終了する。こうしたトルク制御によりバッテリ５０の充放電量Ｐｂによる充放電を伴ってリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｐを出力することができる。
【００３２】
ステップＳ１０８でオイル温度Ｔｏが閾値ＴＬ未満のときには、動力分配統合機構３０の暖機が完了していないと判断し、目標出力Ｐｅ＊の出力一定曲線上でエンジン最適動作ラインよりトルクが小さい運転ポイントの回転数とトルクとをエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊として設定し（ステップＳ１１２）、上述の式（１）および式（２）によってモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１とモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２とを計算し（ステップＳ１１６）、これらの設定値を用いてエンジン２２とモータＭＧ１およびモータＭＧ２を運転制御して（ステップＳ１１８）、本ルーチンを終了する。
【００３３】
オイル温度Ｔｏが閾値ＴＬ未満のときにエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を図６に示す。図中、曲線Ａはエンジン最適動作ラインであり、曲線Ｂは目標出力Ｐｅ＊における出力一定曲線である。オイル温度Ｔｏが閾値ＴＬと閾値ＴＨとにより設定される通常温度運転領域内のときには、目標出力Ｐｅ＊における出力一定曲線とエンジン最適動作ラインとの交点である運転ポイントＤ１の回転数Ｎｅ１とトルクＴｅ１とを目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊として設定した。オイル温度Ｔｏが閾値ＴＬ未満のときには、目標出力Ｐｅ＊における出力一定曲線上でこの運転ポイントＤ１よりトルクが小さい運転ポイントＤ２の回転数Ｎｅ２およびトルクＴｅ２や運転ポイントＤ３の回転数Ｎｅ３およびトルクＴｅ３を目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊として設定するのである。このように、目標トルクＴｅ＊を設定すると、式（２）で示すように、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２が大きな値として設定されるから、この指令値を用いてモータＭＧ２を駆動制御することによりモータＭＧ２における発熱量は大きくなる。この結果、動力分配統合機構３０と熱伝達可能に配置されたモータＭＧ２の発熱量の熱伝達による動力分配統合機構３０の暖機を行なうことができる。なお、実施例では、オイル温度Ｔｏが閾値ＴＬ未満のときには、図７のオイル温度Ｔｏとエンジン回転数Ｎｅとの関係の一例に示すように、オイル温度Ｔｏを閾値ＴＬより小さな閾値ＴＬ１と比較して閾値ＴＬ１未満のときには、運転ポイントＤ３の回転数Ｎｅ３とトルクＴｅ３とを目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊として設定し、オイル温度Ｔｏが閾値ＴＬ１以上（閾値ＴＬ未満の範囲内）のときには、運転ポイントＤ１と運転ポイントＤ３の間でオイル温度Ｔｏに応じて徐変する運転ポイントＤ２の回転数Ｎｅ２とトルクＴｅ２とを目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊として設定するものとし、オイル温度Ｔｏが低いほど目標トルクＴｅ＊が小さくなるように目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定してモータＭＧ２の発熱量を大きくし、動力分配統合機構３０の暖機の促進を図るものとした。
【００３４】
ステップＳ１０８でオイル温度Ｔｏが閾値ＴＨより大きいときには、モータＭＧ１またはモータＭＧ２の温度が高すぎると判断し、目標出力Ｐｅ＊の出力一定曲線上でエンジン最適動作ラインよりトルクが大きい運転ポイントの回転数とトルクとをエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊として設定し（ステップＳ１１４）、上述の式（１）および式（２）によってモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１とモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２とを計算し（ステップＳ１１６）、これらの設定値を用いてエンジン２２とモータＭＧ１およびモータＭＧ２を運転制御して（ステップＳ１１８）、本ルーチンを終了する。
【００３５】
オイル温度Ｔｏが閾値ＴＨより大きいときにエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を図８に示す。図中、曲線Ａはエンジン最適動作ラインであり、曲線Ｂは目標出力Ｐｅ＊における出力一定曲線である。オイル温度Ｔｏが閾値ＴＨより大きいときには、目標出力Ｐｅ＊における出力一定曲線上でエンジン最適動作ラインとの交点である運転ポイントＤ１よりトルクが大きい運転ポイントＤ４の回転数Ｎｅ４およびトルクＴｅ４や運転ポイントＤ５の回転数Ｎｅ５およびトルクＴｅ５を目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊として設定するのである。このように、目標トルクＴｅ＊を設定すると、式（２）で示すように、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２が小さな値として設定されるから、この指令値を用いてモータＭＧ２を駆動制御することによりモータＭＧ２における発熱量は小さくなる。この結果、モータＭＧ２の発熱を抑制することができ、モータＭＧ２の過熱を防止することができる。しかも、バッテリ５０の充放電量Ｐｂによる充放電を伴ってリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｐを出力することができる。なお、実施例では、オイル温度Ｔｏが閾値ＴＨより大きいときには、図９のオイル温度Ｔｏとエンジン回転数Ｎｅとの関係の一例に示すように、オイル温度Ｔｏを閾値ＴＨより大きな閾値ＴＨ１と比較して閾値ＴＨ１以上のときには運転ポイントＤ５の回転数Ｎｅ５とトルクＴｅ５とを目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊として設定し、オイル温度Ｔｏが閾値ＴＨ１未満（閾値ＴＨ以上の範囲内）のときには運転ポイントＤ１と運転ポイントＤ５の間でオイル温度Ｔｏに応じて徐変する運転ポイントＤ４の回転数Ｎｅ４とトルクＴｅ４とを目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊として設定するものとし、オイル温度Ｔｏが高いほど目標トルクＴｅ＊が大きくなるように目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定してモータＭＧ２の発熱量を小さくし、モータＭＧ２の過熱を効果的に防止している。
【００３６】
以上説明した実施例の動力出力装置を備えるハイブリッド自動車２０によれば、動力分配統合機構３０やモータＭＧ１，モータＭＧ２などを潤滑および冷却する潤滑油の温度Ｔｏが通常温度運転領域を下回るときには、目標出力Ｐｅ＊の出力一定曲線上でエンジン最適動作ラインよりトルクが小さい運転ポイントの回転数とトルクとをエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊として設定することにより、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２を大きくしてその発熱量を増加し、この発熱量の増加により動力分配統合機構３０の暖機の促進を図ることができる。しかも、オイル温度Ｔｏが低いほど目標トルクＴｅ＊を小さく設定してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２を大きくしその発熱量を増加させるから、動力分配統合機構３０の暖機をより促進することができる。この結果、動力分配統合機構３０の暖機が迅速に完了し、動力分配統合機構３０の効率を向上させることができ、装置全体の効率を向上させることができる。もとより、バッテリ５０の充放電量Ｐｂによる充放電を伴いながら要求トルクＴｐをリングギヤ軸３２ａに出力することができる。
【００３７】
また、実施例の動力出力装置を備えるハイブリッド自動車２０によれば、潤滑油の温度Ｔｏが通常温度運転領域を上回るときには、目標出力Ｐｅ＊の出力一定曲線上でエンジン最適動作ラインよりトルクが大きい運転ポイントの回転数とトルクとをエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊として設定することにより、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２を小さくしてその発熱量を減少させ、モータＭＧ２の過熱を防止することができる。しかも、オイル温度Ｔｏが高いほど目標トルクＴｅ＊を大きく設定してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２を小さくしその発熱量を減少させるから、モータＭＧ２を駆動停止することなくその過熱をより効果的に防止することができる。この場合でも、バッテリ５０の充放電量Ｐｂによる充放電を伴いながら要求トルクＴｐをリングギヤ軸３２ａに出力することができる。
【００３８】
実施例の動力出力装置では、オイル温度Ｔｏに基づいて動力分配統合機構３０の暖機の促進を図るものとしたが、動力分配統合機構３０の温度を直接用いて同様にして動力分配統合機構３０の暖機の促進を図るものとしてもよい。また、オイル温度Ｔｏに基づいてモータＭＧ２の過熱を防止するものとしたが、モータＭＧ２に取り付けられた温度センサ４６によって検出される温度を直接用いて同様にしてモータＭＧ２の過熱を防止するものとしてもよい。
【００３９】
実施例の動力出力装置では、オイル温度Ｔｏが通常温度運転領域を下回るときには、オイル温度Ｔｏを閾値ＴＬ１と比較し、オイル温度Ｔｏが閾値ＴＬ１以上で閾値ＴＬ未満のときにはオイル温度Ｔｏが低くなるほど目標出力Ｐｅ＊における出力一定曲線上でトルクがエンジン最適動作ラインより小さくなるよう目標トルクＴｅ＊を設定すると共にモータＭＧ２のトルクが大きくなるよう設定したが、運転ポイントＤ１と運転ポイントＤ２との間の所定の運転ポイントで固定して運転するものとしてもよい。この場合、所定の運転ポイントとして２段階以上の運転ポイントを設定するものとしてもよい。
【００４０】
実施例の動力出力装置では、オイル温度Ｔｏが通常温度運転領域を上回るときには、オイル温度Ｔｏを閾値ＴＨ１と比較し、オイル温度Ｔｏが閾値ＴＨ以上で閾値ＴＨ１未満のときにはオイル温度Ｔｏが高くなるほど目標出力Ｐｅ＊における出力一定曲線上でトルクがエンジン最適動作ラインより大きくなるよう目標トルクＴｅ＊を設定すると共にモータＭＧ２のトルクが小さくなるよう設定したが、運転ポイントＤ１と運転ポイントＤ５との間の所定の運転ポイントで固定して運転するものとしてもよい。この場合、所定の運転ポイントとして２段階以上の運転ポイントを設定するものとしてもよい。
【００４１】
実施例の動力出力装置では、エンジン２２からの動力を駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力可能な動力分配統合機構３０と熱伝達可能に配置されリングギヤ軸３２ａに出力可能なモータＭＧ２とを備える構成とし、動力分配統合機構３０やモータＭＧ２を潤滑および冷却する潤滑油の温度Ｔｏに基づいてモータＭＧ２のトルクを大きくしたり小さくすることにより動力分配統合機構３０の暖機の促進を図ったりモータＭＧ２の過熱を防止するものとしたが、エンジン２２からの動力を駆動軸に出力可能な機構とこの機構に熱伝達可能に配置され駆動軸に出力可能な電動機を備える構成であれば如何なる構成としてもよい。
【００４２】
実施例では、動力出力装置を搭載するハイブリッド自動車２０として説明したが、動力出力装置は自動車以外の車両や船舶，航空機などの如何なる移動体に搭載されるものとしてもよく、建設機械などのように移動しない機器の動力源として設置されるものとしてもよい。
【００４３】
以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である動力出力装置を搭載したハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるトルク制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】アクセル開度ＡＰと車速Ｖと要求トルクＴｐとの関係を示すマップの一例を示す説明図である。
【図４】エンジン２２の効率のよい運転ポイントを目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊として設定する際の様子を説明する説明図である。
【図５】動力分配統合機構３０における各回転要素（サンギヤ３１，リングギヤ３２，キャリア３４）の回転数とトルクとの関係を説明する共線図である。
【図６】オイル温度Ｔｏが閾値ＴＬ未満のときにエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を示す説明図である。
【図７】オイル温度Ｔｏが閾値ＴＬ未満のときのオイル温度Ｔｏとエンジン回転数Ｎｅとの関係の一例を示す説明図である。
【図８】オイル温度Ｔｏが閾値ＴＨより大きいときにエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を示す説明図である。
【図９】オイル温度Ｔｏが閾値ＴＨより大きいときのオイル温度Ｔｏとエンジン回転数Ｎｅとの関係の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
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）、２５水温センサ、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、３１ａサンギヤ軸、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、３６ベルト、３７ギヤ機構、３８デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ駆動輪、４０モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２インバータ、４３，４４回転位置検出センサ、４５，４６温度センサ、５０バッテリ、５２バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４電力ライン、６０オイルポンプ、６２オイルパン、６４温度センサ、７０ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ＣＰＵ、７４ＲＯＭ、７６ＲＡＭ、７８タイマ、８０イグニッションスイッチ、８１シフトレバー、８２シフトポジションセンサ、８３アクセルペダル、８４アクセルペダルポジションセンサ、８５ブレーキペダル、８６ブレーキペダルポジションセンサ、８８車速センサ、ＭＧ１，ＭＧ２モータ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power output device and a hybrid vehicle including the same, and more particularly to a power output device that outputs power to a drive shaft and a hybrid vehicle including the same.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as this type of power output apparatus, an apparatus in which an electric motor is disposed between a torque converter that transmits power of an internal combustion engine to a drive shaft and an automatic transmission has been proposed (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-24447). In this device, the motor is operated during start-up or acceleration to increase the torque of the drive system, thereby improving the fuel efficiency and exhaust gas characteristics of the device.
[0003]
As another power output device, the power from the internal combustion engine and the motor is output to the drive shaft. When the temperature of the motor is high, the motor current is reduced to distribute the power from the internal combustion engine. There has been proposed an apparatus that lowers the temperature of the motor without stopping the operation of the motor by increasing the size (for example, JP-A-1-126104).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in these power output devices, the efficiency of the entire device is lowered. A mechanical transmission mechanism such as an automatic transmission that mechanically transmits the power of a prime mover such as an internal combustion engine has different transmission efficiency depending on its temperature, so even when the temperature of the mechanical transmission mechanism is low, the prime mover or If the operation of the electric motor is controlled, the transmission efficiency of the mechanical transmission mechanism is low, so that the efficiency of the entire apparatus is also reduced.
[0005]
The power output device of the present invention and a hybrid vehicle equipped with the power output device are intended to promote warm-up of a mechanical transmission mechanism and improve the efficiency of the entire device.
[0006]
[Means for solving the problems and their functions and effects]
The power output apparatus of the present invention and the hybrid vehicle equipped with the power output apparatus employ the following means in order to achieve the above-described object.
[0007]
The power output apparatus of the present invention is
A power output device that outputs power to a drive shaft,
Prime mover,
Mechanical transmission means capable of transmitting at least part of the power from the prime mover to the drive shaft by a mechanical mechanism;
An electric motor arranged to be able to transfer heat to the mechanical transmission means and capable of outputting power directly or indirectly to the drive shaft;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the mechanical transmission means;
When the detected temperature is lower than a first predetermined temperature, the motor or the electric motor or the electric motor or the electric motor or the electric motor Operation control means for controlling the operation of the mechanical transmission means;
It is a summary to provide.
[0008]
In the power output apparatus of the present invention, when the temperature of the mechanical transmission means capable of transmitting at least part of the power from the prime mover to the drive shaft by a mechanical mechanism is lower than the first predetermined temperature, the required power is transmitted to the drive shaft. Motor that can output heat directly to the drive shaft and is arranged to be able to transfer heat to the prime mover or the mechanical transmission means so as to be in a warm-up acceleration mode in which the warm-up of the mechanical transmission means is promoted. Alternatively, since the operation of the mechanical transmission means is controlled, the mechanical transmission means can be warmed up early, thereby improving the efficiency of the entire apparatus.
[0009]
In such a power output apparatus of the present invention, when the detected temperature is equal to or higher than the first predetermined temperature, the operation control means is configured to operate the prime mover in an efficient operation region and to drive the required power to the drive. The motor or the electric motor or the mechanical transmission means may be operated and controlled so as to be in the motor efficient operation mode output to the shaft. In this way, when the temperature of the mechanical transmission means is equal to or higher than the first predetermined temperature, the required power can be output to the drive shaft and the prime mover can be operated in an efficient operating region.
[0010]
In the power output apparatus according to the present invention in which the operation control is performed in the warm-up promotion mode and the prime mover efficiency operation mode, the operation control means is configured so that the motor is in the prime mover efficiency operation mode in the warm-up promotion mode. It may be a means for controlling the operation so as to output a larger torque. In this way, the current flowing to the motor in the warm-up promotion mode is larger than that in the prime mover efficiency operation mode, and the amount of heat generated by the motor is increased, so that the warm-up of the mechanical transmission means is promoted by heat transfer from the motor. can do. In the power output apparatus of this aspect of the present invention, the operation control means controls the operation so that the distribution of the torque output from the electric motor tends to increase as the detected temperature decreases in the warm-up promotion mode. It can also be assumed.
[0011]
Further, in the power output apparatus of the present invention in which the operation control is performed in the warm-up promotion mode and the prime mover efficiency operation mode, the operation control means includes a second temperature at which the detected temperature is greater than the first predetermined temperature. When the temperature is equal to or higher than a predetermined temperature, the heat generation of the electric motor is suppressed, and the operation control may be performed so that the heat generation suppression mode in which the required power is output to the drive shaft is set. In this way, overheating of the electric motor can be prevented.
[0012]
In the power output apparatus of the present invention in which the operation control is performed in the heat generation suppression mode, the operation control means is operated so as to output a smaller torque when the motor is in the heat generation suppression mode than when the motor is in the prime mover efficiency operation mode. It can also be a means for controlling. In this way, since the load on the motor can be reduced, the amount of heat generated by the motor can be suppressed, and the motor can be prevented from overheating. In the power output apparatus of this aspect of the present invention, the operation control means is means for controlling the operation so that the distribution of torque output from the motor tends to be smaller as the detected temperature is higher in the heat generation suppression mode. It can also be.
[0013]
In the power output apparatus of the present invention, the temperature detection means may be means for indirectly detecting the temperature of the mechanical transmission means by detecting the temperature of the lubricant of the mechanical transmission means. it can. In this way, the temperature of the mechanical transmission means and the electric motor can be controlled based on the temperature of the lubricant in the mechanical transmission means.
[0014]
The hybrid vehicle of the present invention is a power output apparatus of the present invention according to any one of the above-described aspects, that is, basically a power output apparatus that outputs power to a drive shaft, and includes a prime mover and power from the prime mover. A mechanical transmission means capable of transmitting at least a part of the drive shaft to the drive shaft by a mechanical mechanism, and arranged to be able to transfer heat to the mechanical transmission means so that power can be directly or indirectly output to the drive shaft. When the detected temperature is lower than a first predetermined temperature, the required power is output to the drive shaft and the mechanical transmission means is warmed. The present invention includes a power output device that includes an operation control unit that performs operation control of the prime mover, the electric motor, or the mechanical transmission unit so that a warm-up promotion mode in which the machine is accelerated is set.
[0015]
Since the hybrid vehicle of the present invention includes the power output apparatus of the present invention according to any one of the above-described aspects, basically, the effect exerted by the power output apparatus of the present invention, for example, at least a part of the power from the prime mover is obtained. By performing warm-up of the mechanical transmission means that can be transmitted to the drive shaft by a mechanical mechanism at an early stage, an effect of improving the efficiency of the entire apparatus can be achieved.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described using examples. FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a hybrid vehicle 20 equipped with a power output apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the hybrid vehicle 20 of the embodiment includes an engine 22, a three-shaft power distribution / integration mechanism 30 connected to a crankshaft 26 as an output shaft of the engine 22 via a damper 28, and power distribution / integration. A motor MG1 capable of generating electricity connected to the mechanism 30, a motor MG2 also connected to the power distribution and integration mechanism 30, an oil pump 60 for supplying lubricating oil to mechanical parts such as the power distribution and integration mechanism 30, and a power output device And a hybrid electronic control unit 70 for overall control.
[0017]
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 under operation control such as fuel injection control, ignition control, intake air amount adjustment control. 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.
[0018]
The power distribution and integration mechanism 30 includes an external gear sun gear 31, an internal gear ring gear 32 disposed concentrically with the sun gear 31, a plurality of pinion gears 33 that mesh with the sun gear 31 and mesh with the ring gear 32, A planetary gear mechanism is provided that includes a carrier 34 that holds a plurality of pinion gears 33 so as to rotate and revolve, and that performs differential action using the sun gear 31, the ring gear 32, and the carrier 34 as rotational elements. In the power distribution and integration mechanism 30, the crankshaft 26 of the engine 22 is connected to the carrier 34, the motor MG1 is connected to the sun gear 31, and the motor MG2 is connected to the ring gear 32. When the motor MG1 functions as a generator, the carrier The power from the engine 22 input from the engine 34 is distributed to the sun gear 31 side and the ring gear 32 side according to the gear ratio, and the power from the engine 22 input from the carrier 34 and the sun gear 31 when the motor MG1 functions as an electric motor. The power from the motor MG <b> 1 input from is integrated and output to the ring gear 32. The ring gear 32 is mechanically connected to drive wheels 39a and 39b via a belt 36, a gear mechanism 37, and a differential gear 38. Therefore, the power output to the ring gear 32 is output to the drive wheels 39a and 39b via the belt 36, the gear mechanism 37, and the differential gear 38. The three shafts connected to the power distribution and integration mechanism 30 when viewed as a power output device are connected to the crankshaft 26 and the sun gear 31 that are output shafts of the engine 22 connected to the carrier 34, and the rotation shaft of the motor MG1. A ring gear shaft 32a as a drive shaft is connected to the sun gear shaft 31a and the ring gear 32 and mechanically connected to the drive wheels 39a and 39b.
[0019]
Both the motor MG1 and the 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 the battery 50 via inverters 41 and 42. The power line 54 connecting the inverters 41 and 42 and the battery 50 is configured as a positive and negative bus shared by the inverters 41 and 42, and the electric power generated by one of the motors MG 1 and MG 2 is supplied to another motor. It can be consumed at. Therefore, battery 50 is charged / discharged by electric power generated from motors MG1 and MG2 or insufficient electric power. Note that the battery 50 is not charged / discharged if the electric power balance is balanced by the motor MG1 and the motor MG2. The motors MG1 and MG2 are both driven and controlled by a motor electronic control unit (hereinafter referred to as a motor ECU) 40. The motor ECU 40 includes signals necessary for driving and controlling the motors MG1, MG2, such as signals from rotational position detection sensors 43, 44 for detecting the rotational positions of the rotors of the motors MG1, MG2, MG3, and current sensors (not shown). The phase current applied to the motors MG1 and MG2 detected by the above is input, and a switching control signal to the inverters 41 and 42 is output from the motor ECU 40. The motor ECU 40 is in communication with the hybrid electronic control unit 70, controls the driving of the motors MG1 and MG2 by a control signal from the hybrid electronic control unit 70, and, if necessary, data on the operating state of the motors MG1 and MG2. Output to the hybrid electronic control unit 70. The battery 50 is managed by a battery electronic control unit (hereinafter referred to as a battery ECU) 52. The battery ECU 52 receives signals necessary for managing the battery 50, for example, a voltage between terminals from a voltage sensor (not shown) installed between the terminals of the battery 50, and a power line 54 connected to the output terminal of the battery 50. The charging / discharging current from the attached current sensor (not shown), the battery temperature from the temperature sensor (not shown) attached to the battery 50, and the like are input. Output to the control unit 70. The battery ECU 52 also calculates the remaining capacity (SOC) based on the integrated value of the charge / discharge current detected by the current sensor in order to manage the battery 50.
[0020]
The oil pump 60 is configured as an internal gear pump that is driven by the crankshaft 26, and supplies the lubricating oil stored in the oil pan 62 to mechanical parts such as the power distribution and integration mechanism 30.
[0021]
The power distribution and integration mechanism 30, the motor MG1, and the motor MG2 are housed compactly so that heat can be conducted in a single case (not shown), and are lubricated and cooled by the lubricating oil from the oil pump 60. It is also.
[0022]
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 a processing program, a RAM 76 that temporarily stores data, and a timer 78 that measures elapsed time. And an input / output port and a communication port (not shown). The hybrid electronic control unit 70 includes a motor temperature from the temperature sensors 45 and 46 attached to the motors MG1 and MG2, an oil temperature from the temperature sensor 64 attached to the oil pan 62, an ignition signal from the ignition switch 80, A shift position SP from the shift position sensor 82 that detects the operation position of the shift lever 81, an accelerator opening AP from the accelerator pedal position sensor 84 that detects the depression amount of the accelerator pedal 83, and a brake that detects the depression amount of the brake pedal 85 The brake pedal position BP from the pedal position sensor 86, the vehicle speed V from the vehicle speed sensor 88, and the like are input via the input port. As described above, the hybrid electronic control unit 70 is connected to the engine ECU 24, the motor ECU 40, and the battery ECU 52 via the communication port, and exchanges various control signals and data with the engine ECU 24, the motor ECU 40, and the battery ECU 52. ing.
[0023]
Next, the operation of the thus configured hybrid vehicle 20 of the embodiment will be described. FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of a torque control routine executed by the hybrid electronic control unit 70 according to the embodiment. This routine is repeatedly executed every predetermined time (for example, every 8 msec).
[0024]
When the torque control routine is executed, the CPU 72 of the hybrid electronic control unit 70 firstly, the accelerator pedal opening AP from the accelerator pedal position sensor 94, the vehicle speed V from the vehicle speed sensor 88, the oil temperature To from the temperature sensor 64, Processing for reading the rotational speed Ne of the engine 22, the rotational speed Np of the ring gear shaft 32a, etc. is executed (step S100). Here, the rotational speed Ne of the engine 22 can be input to the engine ECU 24 from a rotational speed sensor (not shown) by communication, and the rotational speed Np of the ring gear shaft 32a is a rotational position input to the motor ECU 40. The rotational speed Np calculated based on the position of the rotor detected by the detection sensor can be input by communication. Based on the accelerator opening AP and the vehicle speed V that have been read, the required torque Tp and the required power Pp required for the ring gear shaft 32a as the drive shaft are calculated (step S102). In the embodiment, the required torque Tp is stored in advance in the ROM 74 as a map by setting the relationship between the accelerator opening AP, the vehicle speed V, and the required torque Tp, and given the accelerator opening AP and the vehicle speed V, The corresponding required torque Tp is derived from the stored map. An example of a map showing the relationship among the accelerator opening AP, the vehicle speed V, and the required torque Tp is shown in FIG. The required power Pp is calculated by multiplying the required torque Tp thus derived by the rotational speed Np of the ring gear shaft 32a.
[0025]
Subsequently, the charge / discharge amount Pb of the battery 500 is set (step S104), and the target output Pe * of the engine 22 is added to the required power Pp by the loss (LM) due to the motor MG1 or the motor MG2 and the charge / discharge amount Pb. Calculated as a thing (Pe * = Pp + LM + Pb) (step S106). Here, the setting of the charge / discharge amount Pb of the battery 50 reads the value set by the charge / discharge amount setting process (not shown) based on the SOC or the like input by communication from the battery ECU 52 in the embodiment.
[0026]
Next, it is checked whether or not the oil temperature To is within the normal temperature operation region set by the threshold value TL and the threshold value TH (step S108). Here, the threshold value TL is set as a temperature at which it is possible to determine that the warm-up of the power distribution / integration mechanism 30 or the like is almost completed, and can be determined by the characteristics of the power distribution / integration mechanism 30 and the lubricating oil. The threshold value TH is set as a temperature lower than the upper limit of the allowable temperature of the motor MG1 or the motor MG2. It can be determined by the characteristics of the motor MG1 and the motor MG2. Therefore, the normal temperature operation region set by the threshold value TL and the threshold value TH is a temperature region that can be operated satisfactorily within the region.
[0027]
When the oil temperature To is within the normal temperature operating range, the engine speed and torque of the engine 22 that are efficient among the operating points of the engine 22 that can output the calculated target output Pe * are set to the target engine speed Ne * and the target. The torque Te * is set (step S110). FIG. 4 shows a state in which efficient operating points of the engine 22 are set as the target rotational speed Ne * and the target torque Te *. In the figure, curve A is an engine optimal operation line that connects operating points at which the engine 22 can be operated efficiently when the output is changed, and curve B connects operating points that can output the target output Pe * from the engine 22. This is a constant output curve. If the engine 22 is operated at the operation point D1 that is the intersection of the output constant curve of the target output Pe * and the engine optimum operation line, the target output Pe * can be efficiently output from the engine 22. Therefore, the process of step S110 is a process of setting the rotation speed and torque of the operation point D1 as the target rotation speed Ne * and the target torque Te *. In the embodiment, the rotational speed and torque of the operation point at the intersection of the target output Pe * and the engine optimum operation line are obtained by experiment and stored in advance in the ROM 74 as a map, and stored when the target output Pe * is given. Corresponding rotation speed and torque were derived from the map to obtain target rotation speed Ne * and target torque Te *.
[0028]
When the target rotational speed Ne * and the target torque Te * of the engine 22 are set, torque commands Tm1 and Tm2 for the motor MG1 and the motor MG2 are set by the following equations (1) and (2) (step S116). Here, in Expression (1), kp is a proportional control coefficient, and ki is an integral control coefficient. In the formula (2), ρ is a gear ratio of the power distribution and integration mechanism 30 (the number of teeth of the sun gear / the number of teeth of the ring gear).
[0029]
[Expression 1]
Tm1 = (Ne * −Ne) · kp + (Ne * −Ne) · ki (1)
Tm2 = Tp−Te * / (1 + ρ) (2)
[0030]
As understood from the equation (1), the rotation speed of the motor MG1 is controlled so that the engine 22 operates at the target rotation speed Ne *. FIG. 5 shows the relationship between the rotational speed and torque of each rotating element (sun gear 31, ring gear 32, carrier 34) in the power distribution and integration mechanism 30 as a collinear diagram. In the collinear diagram, the rotational speed of each rotating element is represented by the height of each axis of the collinear line (S: sun gear, C: carrier, R: ring gear), and the torque is regarded as a force by regarding the collinear as a rigid body. It can be calculated as an action. Considering when the target torque Te * is applied to the carrier 34 from the engine 22, the torque calculated by Te * / (1 + ρ) is applied to the ring gear 32 based on the target torque Te *. Since it is desired to apply the required torque Tp to the ring gear shaft 32a, the motor MG2 outputs the difference between the required torque Tp and Te * / (1 + ρ), that is, the torque command Tm2 calculated by the above equation (2). That's fine.
[0031]
Thus, when the target rotational speed Ne * and target torque Te * of the engine 22, the torque command Tm1 of the motor MG1, and the torque command Tm2 of the motor MG2 are set, the set target value and command value are output to the engine ECU 24 and the motor ECU 40. The operation of the engine 22 is controlled with the target value, and the motors MG1 and MG2 are driven with the command value (step S118), and this routine is finished. By such torque control, the required torque Tp can be output to the ring gear shaft 32a with charging / discharging by the charging / discharging amount Pb of the battery 50.
[0032]
When the oil temperature To is less than the threshold value TL in step S108, it is determined that the power distribution and integration mechanism 30 has not been warmed up, and the operating point has a torque smaller than the engine optimum operating line on the constant output curve of the target output Pe *. Are set as the target engine speed Ne * and the target torque Te * of the engine 22 (step S112), and the torque command Tm1 of the motor MG1 and the motor MG2 are set according to the above formulas (1) and (2). Torque command Tm2 is calculated (step S116), and the engine 22, motor MG1 and motor MG2 are controlled using these set values (step S118), and this routine is terminated.
[0033]
FIG. 6 shows how the target rotational speed Ne * and the target torque Te * of the engine 22 are set when the oil temperature To is lower than the threshold TL. In the figure, the curve A is the engine optimum operation line, and the curve B is a constant output curve at the target output Pe *. When the oil temperature To is within the normal temperature operation range set by the threshold value TL and the threshold value TH, the rotational speed Ne1 and the torque Te1 at the operation point D1, which is the intersection of the constant output curve at the target output Pe * and the engine optimum operation line. Were set as the target rotational speed Ne * and the target torque Te *. When the oil temperature To is lower than the threshold value TL, the rotational speed Ne2 and torque Te2 of the operating point D2 and the operating point D3 whose torque is smaller than the operating point D1 on the constant output curve at the target output Pe *, and the rotational speed Ne3 and torque Te3 of the operating point D3. The target rotational speed Ne * and the target torque Te * are set. As described above, when the target torque Te * is set, the torque command Tm2 of the motor MG2 is set as a large value as shown in the equation (2). By driving and controlling the motor MG2 using this command value, The amount of heat generated in motor MG2 increases. As a result, the power distribution and integration mechanism 30 can be warmed up by heat transfer of the heat generation amount of the motor MG2 arranged so as to be able to transfer heat with the power distribution and integration mechanism 30. In the embodiment, when the oil temperature To is lower than the threshold value TL, the oil temperature To is compared with a threshold value TL1 smaller than the threshold value TL as shown in an example of the relationship between the oil temperature To and the engine speed Ne in FIG. When the oil temperature To is less than the threshold TL1, the rotational speed Ne3 and the torque Te3 of the operating point D3 are set as the target rotational speed Ne * and the target torque Te *, and the oil temperature To is equal to or higher than the threshold TL1 (within the range below the threshold TL). The rotation speed Ne2 and the torque Te2 of the operation point D2 that gradually change according to the oil temperature To between the operation point D1 and the operation point D3 are set as the target rotation speed Ne * and the target torque Te *. The target rotational speed Ne * and the target torque Te * are set so that the target torque Te * decreases as the To decreases, and the motor MG2 generates heat. It was large, and that promote the warm-up of the power distribution integration mechanism 30.
[0034]
When the oil temperature To is greater than the threshold value TH in step S108, it is determined that the temperature of the motor MG1 or the motor MG2 is too high, and the rotational speed of the operating point where the torque is larger than the engine optimum operation line on the constant output curve of the target output Pe *. And the torque are set as the target rotational speed Ne * and the target torque Te * of the engine 22 (step S114), and the torque command Tm1 of the motor MG1 and the torque command Tm2 of the motor MG2 according to the above-described equations (1) and (2). (Step S116), the engine 22, motor MG1 and motor MG2 are controlled to operate using these set values (step S118), and this routine is terminated.
[0035]
FIG. 8 shows how the target rotational speed Ne * and the target torque Te * of the engine 22 are set when the oil temperature To is higher than the threshold value TH. In the figure, the curve A is the engine optimum operation line, and the curve B is a constant output curve at the target output Pe *. When the oil temperature To is higher than the threshold value TH, the rotational speed Ne4 and the torque Te4 and the operating point D5 of the operating point D4 having a torque larger than the operating point D1 which is the intersection with the engine optimum operating line on the output constant curve at the target output Pe *. The rotation speed Ne5 and the torque Te5 are set as the target rotation speed Ne * and the target torque Te *. Thus, when the target torque Te * is set, the torque command Tm2 of the motor MG2 is set as a small value as shown in the equation (2), so that the motor MG2 is driven and controlled using this command value. The amount of heat generated in motor MG2 is reduced. As a result, the heat generation of the motor MG2 can be suppressed, and the overheating of the motor MG2 can be prevented. In addition, the required torque Tp can be output to the ring gear shaft 32a with charge / discharge by the charge / discharge amount Pb of the battery 50. In the embodiment, when the oil temperature To is larger than the threshold value TH, the oil temperature To is compared with a threshold value TH1 larger than the threshold value TH as shown in an example of the relationship between the oil temperature To and the engine speed Ne in FIG. The engine speed Ne5 and the torque Te5 at the operation point D5 are set as the target engine speed Ne * and the target torque Te * when the oil temperature To is less than the threshold TH1 (within the threshold TH or more). The rotation speed Ne4 and the torque Te4 of the operation point D4 that gradually change according to the oil temperature To between the point D1 and the operation point D5 are set as the target rotation speed Ne * and the target torque Te *, and the oil temperature To is The target rotational speed Ne * and the target torque Te * are set so that the higher the higher, the higher the target torque Te *, and the motor MG2 generates heat. It was small, and effectively prevent overheating of the motor MG2.
[0036]
According to the hybrid vehicle 20 including the power output apparatus of the embodiment described above, when the temperature To of the lubricating oil that lubricates and cools the power distribution and integration mechanism 30, the motor MG1, the motor MG2, and the like is below the normal temperature operation region, the target A torque command for the motor MG2 is set by setting the rotational speed and torque of the operating point whose torque is smaller than the engine optimum operating line on the output constant curve of the output Pe * as the target rotational speed Ne * and the target torque Te * of the engine 22. The heat generation amount can be increased by increasing Tm2, and the warming-up of the power distribution and integration mechanism 30 can be promoted by the increase in the heat generation amount. In addition, the lower the oil temperature To, the smaller the target torque Te * is set and the torque command Tm2 of the motor MG2 is increased to increase the amount of heat generated. Therefore, the warm-up of the power distribution and integration mechanism 30 can be further promoted. As a result, the warming-up of the power distribution and integration mechanism 30 is completed quickly, the efficiency of the power distribution and integration mechanism 30 can be improved, and the efficiency of the entire apparatus can be improved. Of course, the required torque Tp can be output to the ring gear shaft 32a while being charged / discharged by the charge / discharge amount Pb of the battery 50.
[0037]
Further, according to the hybrid vehicle 20 including the power output apparatus of the embodiment, when the lubricating oil temperature To exceeds the normal temperature operation region, an operation with a torque larger than the engine optimum operation line on the constant output curve of the target output Pe *. By setting the rotational speed and torque of the point as the target rotational speed Ne * and the target torque Te * of the engine 22, the torque command Tm2 of the motor MG2 is reduced to reduce the amount of heat generated and prevent the motor MG2 from overheating. can do. In addition, the higher the oil temperature To, the larger the target torque Te * is set and the torque command Tm2 of the motor MG2 is reduced to reduce the amount of heat generated. Therefore, the motor MG2 is prevented from overheating without stopping the driving. can do. Even in this case, the required torque Tp can be output to the ring gear shaft 32a while being charged and discharged by the charge / discharge amount Pb of the battery 50.
[0038]
In the power output apparatus of the embodiment, the warming-up of the power distribution and integration mechanism 30 is promoted based on the oil temperature To. However, the power distribution and integration mechanism 30 is similarly used by directly using the temperature of the power distribution and integration mechanism 30. It is good also as what aims at promotion of warm-up of. Although the motor MG2 is prevented from being overheated based on the oil temperature To, the temperature detected by the temperature sensor 46 attached to the motor MG2 is directly used to prevent overheating of the motor MG2. Also good.
[0039]
In the power output apparatus of the embodiment, when the oil temperature To falls below the normal temperature operating range, the oil temperature To is compared with the threshold value TL1, and when the oil temperature To is equal to or higher than the threshold value TL1 and lower than the threshold value TL, the target is such that the oil temperature To decreases. The target torque Te * is set so that the torque is smaller than the engine optimum operation line on the output constant curve at the output Pe *, and the torque of the motor MG2 is set to be large, but between the operation point D1 and the operation point D2 It is good also as what fixes and drive | operates at a predetermined driving | running point. In this case, two or more operation points may be set as the predetermined operation points.
[0040]
In the power output apparatus of the embodiment, when the oil temperature To exceeds the normal temperature operation range, the oil temperature To is compared with the threshold value TH1, and when the oil temperature To is equal to or higher than the threshold value TH and lower than the threshold value TH1, the target is higher as the oil temperature To becomes higher. The target torque Te * is set so that the torque is larger than the engine optimum operation line on the output constant curve at the output Pe *, and the torque of the motor MG2 is set to be small. However, between the operation point D1 and the operation point D5, It is good also as what fixes and drive | operates at a predetermined driving | running point. In this case, two or more operation points may be set as the predetermined operation points.
[0041]
The power output apparatus of the embodiment includes a power distribution and integration mechanism 30 that can output power from the engine 22 to a ring gear shaft 32a as a drive shaft, and a motor MG2 that is arranged so as to be able to transfer heat and can be output to the ring gear shaft 32a. Based on the temperature To of the lubricating oil that lubricates and cools the power distribution and integration mechanism 30 and the motor MG2, the motor MG2 can be warmed up by increasing or decreasing the torque of the motor MG2 or the motor MG2. However, any configuration can be used as long as it has a mechanism that can output power from the engine 22 to the drive shaft and an electric motor that is arranged to be able to transfer heat to the mechanism and output to the drive shaft. Good.
[0042]
In the embodiment, the hybrid vehicle 20 equipped with the power output device has been described. However, the power output device may be mounted on any moving body such as a vehicle other than the vehicle, a ship, and an aircraft, such as a construction machine. It is good also as what is installed as a motive power source of the apparatus which does not move.
[0043]
The embodiments of the present invention have been described using the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and can be implemented in various forms without departing from the gist of the present invention. Of course you get.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a hybrid vehicle 20 equipped with a power output apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of a torque control routine executed by the hybrid electronic control unit 70 of the embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of a map showing a relationship among an accelerator opening AP, a vehicle speed V, and a required torque Tp.
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a state when an efficient operation point of the engine 22 is set as the target rotational speed Ne * and the target torque Te *.
5 is a collinear diagram illustrating the relationship between the rotational speed and torque of each rotary element (sun gear 31, ring gear 32, carrier 34) in the power distribution and integration mechanism 30. FIG.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing how the target rotational speed Ne * and the target torque Te * of the engine 22 are set when the oil temperature To is lower than the threshold value TL.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of a relationship between an oil temperature To and an engine speed Ne when the oil temperature To is less than a threshold value TL.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing how the target rotational speed Ne * and the target torque Te * of the engine 22 are set when the oil temperature To is higher than a threshold value TH.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing an example of the relationship between the oil temperature To and the engine speed Ne when the oil temperature To is greater than a threshold value TH.
[Explanation of symbols]
20 hybrid vehicle, 22 engine, 24 engine electronic control unit (engine ECU), 25 water temperature sensor, 26 crankshaft, 28 damper, 30 power distribution and integration mechanism, 31 sun gear, 31a sun gear shaft, 32 ring gear, 32a ring gear shaft, 33 Pinion gear, 34 carrier, 36 belt, 37 gear mechanism, 38 differential gear, 39a, 39b drive wheel, 40 motor electronic control unit (motor ECU), 41, 42 inverter, 43, 44 rotational position detection sensor, 45, 46 temperature Sensor, 50 battery, 52 Battery electronic control unit (battery ECU), 54 Power line, 60 Oil pump, 62 Oil pan, 64 Temperature sensor, 70 Hybrid electronic control unit, 72 CPU, 74 ROM, 76 RAM, 78 timer, 80 ignition switch, 81 shift lever, 82 shift position sensor, 83 accelerator pedal, 84 accelerator pedal position sensor, 85 brake pedal, 86 brake pedal position sensor, 88 vehicle speed sensor, MG1, MG2 motor.

Claims

A power output device that outputs power to a drive shaft,
Prime mover,
Mechanical transmission means capable of transmitting at least part of the power from the prime mover to the drive shaft by a mechanical mechanism;
An electric motor arranged to be able to transfer heat to the mechanical transmission means and capable of outputting power directly or indirectly to the drive shaft;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the mechanical transmission means;
When the detected temperature is equal to or higher than a first predetermined temperature, the prime mover is operated on an operation line as an operation point composed of a rotation speed and torque at which the prime mover can be efficiently operated, and the required power is transmitted to the drive shaft. The motor, the motor, and the mechanical transmission means are controlled to be in a motor efficiency operation mode that is output to the motor, and when the detected temperature is less than the first predetermined temperature, the motor operates in the motor efficiency operation mode. The motor, the motor, and the mechanical transmission are set in a warm-up acceleration mode in which the required power is output to the drive shaft while outputting a larger torque than in the mode and the warm-up of the mechanical transmission means is promoted. An operation control means for controlling the operation of the means;
A power output device comprising:

It said operation control means, when the warm-up promotion mode, the detected temperature is the power output apparatus according to claim 1, wherein the means for operation control in tendency allocation of torque increases output from low that the electric motor.

When the detected temperature is equal to or higher than a second predetermined temperature higher than the first predetermined temperature, the operation control means suppresses heat generation of the electric motor and generates the required power to the drive shaft. The power output apparatus according to claim 1 , wherein the power output apparatus is a means for controlling operation so as to be in a suppression mode.

4. The power output apparatus according to claim 3 , wherein the operation control means is means for performing operation control so that the motor outputs a smaller torque in the heat generation suppression mode than in the prime mover efficiency operation mode.

5. The power output apparatus according to claim 4 , wherein, in the heat generation suppression mode, the operation control unit is a unit that performs operation control such that a distribution of torque output from the electric motor tends to be smaller as the detected temperature is higher.

6. The power output apparatus according to claim 1, wherein the temperature detecting means is means for indirectly detecting the temperature of the mechanical transmission means by detecting the temperature of the lubricant of the mechanical transmission means.

The mechanical transmission means includes a planetary gear mechanism in which three rotary elements are connected to a second electric motor capable of inputting and outputting power, an output shaft of the prime mover, the drive shaft, and a rotary shaft of the second motor. A power output apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the power output apparatus comprises:

A hybrid vehicle comprising the power output apparatus according to claim 1 .