JP5106869B2 - POWER OUTPUT DEVICE, ITS CONTROL METHOD, VEHICLE, AND DRIVE DEVICE - Google Patents

POWER OUTPUT DEVICE, ITS CONTROL METHOD, VEHICLE, AND DRIVE DEVICE Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve energy efficiency of a device by suppressing heat generation of a generator or a motor without complicating the structure of the device. <P>SOLUTION: When request torque Td* requested for a driving shaft is below a threshold Tref, and the absolute value of the target number of revolutions Nm1* of a motor MG1 is below a threshold Nm1ref, and a difference between the target number of revolutions Ne* of an engine and the input number of revolutions Ne of the engine is below a threshold Neref (S150), the motor MG1 is put in a lock state, and the engine is controlled so that target torque Te* obtained by dividing the value which is obtained by multiplying the request torque Td* to be output to a driving shaft 36 by the number of revolutions Nd of the driving shaft by the number of revolutions Ne of the engine 22 can be output from the engine (S230 to 260). Consequently, it is possible to improve the fuel costs of a vehicle by suppressing the heat generation of the motor MG1 without providing any brake for locking the motor MG1. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、動力出力装置およびその制御方法並びに車両、駆動装置に関し、詳しくは、駆動軸に動力を出力する動力出力装置およびこうした動力出力装置の制御方法並びにこうした動力出力装置を搭載する車両、駆動軸に動力を出力する動力出力装置に内燃機関および蓄電手段と共に組み込まれる駆動装置に関する。   More particularly, the present invention relates to a power output device that outputs power to a drive shaft, a control method for such a power output device, a vehicle equipped with such a power output device, and a drive. The present invention relates to a drive device incorporated in a power output device that outputs power to a shaft together with an internal combustion engine and power storage means.

従来、この種の動力出力装置としては、プラネタリギヤのキャリアにエンジンの出力軸を、サンギヤにモータMG1の回転軸を、リングギヤに変速機を介して駆動軸をそれぞれ接続すると共にサンギヤの回転を固定するブレーキを備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この装置では、駆動軸に出力すべき要求トルクに見合うパワーが効率よく出力されるようエンジンを運転制御し、エンジン側から駆動軸に出力されるトルクが要求トルクの直近下位となるよう変速機の変速段を選択して二つのモータMG1,MG2を駆動制御する。そして、いずれの変速段を選択してもエンジン側から駆動軸に出力されるトルクが要求トルクより大きくなるときには、ブレーキを作動させてモータMG1をロックし、エンジンからの動力により要求トルクが出力されるようエンジンを制御する。これにより、動力の循環を抑止して装置全体のエネルギ効率の向上を図っている。
特開2004−236406号公報
Conventionally, as this type of power output device, the output shaft of the engine is connected to the planetary gear carrier, the rotation shaft of the motor MG1 is connected to the sun gear, the drive shaft is connected to the ring gear via the transmission, and the rotation of the sun gear is fixed. A thing provided with a brake is proposed (for example, refer to patent documents 1). In this device, the operation of the engine is controlled so that power commensurate with the required torque to be output to the drive shaft is efficiently output, and the torque output from the engine side to the drive shaft is immediately below the required torque. The gear stage is selected and the two motors MG1, MG2 are driven and controlled. If the torque output from the engine side to the drive shaft becomes larger than the required torque regardless of which gear stage is selected, the brake is operated to lock the motor MG1, and the required torque is output by the power from the engine. To control the engine. Thereby, the circulation of power is suppressed and the energy efficiency of the whole apparatus is improved.
Japanese Patent Laid-Open No. 2004-236406

しかしながら、上述の動力出力装置では、動力の循環を抑止して装置全体のエネルギ効率を向上させるためにモータMG1をロックするブレーキを備える必要があり、装置が複雑化する。一方、モータを電磁気的にロックさせることも可能だが、単相に電流が流れるため、モータが発熱してしまう。   However, in the power output apparatus described above, it is necessary to include a brake that locks the motor MG1 in order to suppress the circulation of power and improve the energy efficiency of the entire apparatus, which complicates the apparatus. On the other hand, it is possible to lock the motor electromagnetically, but since the current flows in a single phase, the motor generates heat.

本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに車両、駆動装置は、装置を複雑化することなく装置のエネルギ効率を向上させることを目的の一つとする。また、本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに車両、駆動装置は、発電機や電動機の発熱を抑制して装置のエネルギ効率を向上させることを目的の一つとする。   The power output device, the control method thereof, the vehicle, and the drive device of the present invention are intended to improve the energy efficiency of the device without complicating the device. Another object of the power output apparatus, the control method thereof, the vehicle, and the drive apparatus of the present invention is to improve the energy efficiency of the apparatus by suppressing the heat generation of the generator and the electric motor.

本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに車両、駆動装置は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。   The power output apparatus, the control method thereof, the vehicle, and the drive apparatus of the present invention employ the following means in order to achieve at least a part of the above object.

本発明の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
内燃機関と、
動力を入出力可能な発電機と、
入力軸を有し、前記入力軸と前記駆動軸との間で動力を変速して伝達する有段変速手段と、
前記入力軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との3軸に接続され、該3軸のうちいずれか2軸に入出力した動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、
前記入力軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記発電機および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求動力設定手段と、
所定運転条件が成立していないときには前記有段変速手段の変速段の変速を伴って前記設定された要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機と前記有段変速手段とを制御し、前記所定運転条件が成立しているときには前記発電機の回転数を値0で固定した状態で前記有段変速手段の変速段の変速を伴って前記設定された要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機と前記有段変速手段とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
The power output apparatus of the present invention is
A power output device that outputs power to a drive shaft,
An internal combustion engine;
A generator capable of inputting and outputting power;
A stepped transmission means having an input shaft and transmitting power by shifting between the input shaft and the drive shaft;
Connected to the three shafts of the input shaft, the output shaft of the internal combustion engine, and the rotating shaft of the generator, power is input / output to the remaining shaft based on the power input / output to any two of the three shafts Three-axis power input / output means for
An electric motor capable of inputting and outputting power to the input shaft;
Power storage means capable of exchanging electric power with the generator and the motor;
Required power setting means for setting a required driving force required for the drive shaft;
When the predetermined operating condition is not satisfied, the internal combustion engine, the generator, the electric motor, and the electric motor are output so that the set required driving force is output to the driving shaft with the shift of the gear stage of the stepped transmission means. The stepped transmission means is controlled, and when the predetermined operating condition is satisfied, the speed of the generator is fixed at a value of 0, and the setting is performed with a shift of the gear stage of the stepped transmission means. Control means for controlling the internal combustion engine, the generator, the electric motor, and the stepped transmission means so that the required driving force is output to the drive shaft;
It is a summary to provide.

この本発明の動力出力装置では、所定運転条件が成立していないときには有段変速手段の変速段の変速を伴って駆動軸に要求される要求駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と発電機と電動機と有段変速手段とを制御し、所定運転条件が成立しているときには発電機の回転数を値0で固定した状態で有段変速手段の変速段の変速を伴って要求駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と発電機と電動機と有段変速手段とを制御する。ブレーキを用いることなく発電機の回転数を値0で固定した状態で駆動軸に駆動力を出力するから、装置を複雑化することなく装置のエネルギ効率を向上させることができる。また、所定運転条件として発電機の発熱が少ない条件とすれば、発電機の発熱を抑制して装置のエネルギ効率を向上させることができる。   In the power output apparatus of the present invention, when a predetermined operating condition is not satisfied, the internal combustion engine and the internal combustion engine are configured so that the required driving force required for the drive shaft is output to the drive shaft with the shift of the stepped speed change means. The generator, motor and stepped transmission means are controlled, and when a predetermined operating condition is satisfied, the drive speed is requested with the shift of the stepped transmission means with the speed of the generator fixed at 0. The internal combustion engine, the generator, the motor, and the stepped transmission means are controlled so that the force is output to the drive shaft. Since the driving force is output to the drive shaft in a state where the rotation speed of the generator is fixed at 0 without using a brake, the energy efficiency of the apparatus can be improved without complicating the apparatus. Further, if the generator generates less heat as the predetermined operating condition, it is possible to suppress the heat generation of the generator and improve the energy efficiency of the apparatus.

こうした本発明の動力出力装置において、前記所定運転条件は、前記内燃機関が運転されている条件を含むものとすることもできるし、前記設定された要求駆動力が所定駆動力以下である条件を含むものとすることもできるし、前記発電機の回転数の絶対値が所定回転数未満である条件を含むものとすることもできる。これらは、発電機の回転数を値0で固定した状態で駆動軸に要求駆動力を出力することによりエネルギ効率を向上させることができる条件であったり、発電機の回転数を値0で固定するのに必要な発電機のトルクが小さくなる条件であったり、発電機の回転数を値0で固定しやすい条件であったりする。   In such a power output apparatus of the present invention, the predetermined operating condition may include a condition in which the internal combustion engine is operated, or may include a condition in which the set required driving force is equal to or less than a predetermined driving force. It is also possible to include a condition that the absolute value of the rotational speed of the generator is less than a predetermined rotational speed. These are conditions that can improve the energy efficiency by outputting the required driving force to the drive shaft with the generator speed fixed at a value of 0, or the generator speed fixed at a value of 0. This may be a condition for reducing the torque of the generator necessary to do this, or a condition for easily fixing the number of revolutions of the generator at a value of zero.

また、本発明の動力出力装置において、前記内燃機関の回転数である機関回転数を検出する回転数検出手段を備え、前記所定運転条件は、前記内燃機関を所定の制約で運転しながら前記設定された要求駆動力を前記駆動軸に出力するものとして演算される前記内燃機関の回転数である演算回転数と前記検出された機関回転数との回転数差が所定回転数差未満となる条件を含むものとすることもできる。こうすれば、内燃機関の回転数を大きく変更することなく発電機の回転数を値0で固定した状態で駆動軸に駆動力を出力することができる。この場合、前記所定の制約は前記内燃機関を効率よく運転する制約であり、前記所定回転数差は、前記内燃機関を前記演算回転数で運転したときと前記検出された機関回転数で運転したときとの該内燃機関で消費される燃料に対応する損失が前記発電機の回転数を値0で固定しない状態における前記発電機における電気的な損失より小さくなるよう設定されてなる、ものとすることもできる。こうすれば、装置のエネルギ効率を向上させることができる。   The power output apparatus of the present invention further includes a rotation speed detection means for detecting an engine rotation speed that is the rotation speed of the internal combustion engine, and the predetermined operating condition is set while the internal combustion engine is operated with predetermined restrictions. A condition in which the difference in rotational speed between the calculated rotational speed of the internal combustion engine and the detected rotational speed of the internal combustion engine, which is calculated to output the requested drive force to the drive shaft, is less than a predetermined rotational speed difference. Can be included. In this way, it is possible to output the driving force to the drive shaft in a state where the rotational speed of the generator is fixed at the value 0 without greatly changing the rotational speed of the internal combustion engine. In this case, the predetermined constraint is a constraint for efficiently operating the internal combustion engine, and the predetermined rotational speed difference is determined when the internal combustion engine is operated at the calculated rotational speed and at the detected engine rotational speed. And the loss corresponding to the fuel consumed in the internal combustion engine is set to be smaller than the electrical loss in the generator when the rotational speed of the generator is not fixed at a value of 0. You can also. This makes it possible to improve the energy efficiency of the apparatus.

本発明の車両は、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置、即ち、基本的には、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、入力軸を有し、前記入力軸と前記駆動軸との間で動力を変速して伝達する有段変速手段と、前記入力軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との3軸に接続され、該3軸のうちいずれか2軸に入出力した動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、前記入力軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求動力設定手段と、所定運転条件が成立していないときには前記有段変速手段の変速段の変速を伴って前記設定された要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機と前記有段変速手段とを制御し、前記所定運転条件が成立しているときには前記発電機の回転数を値0で固定した状態で前記有段変速手段の変速段の変速を伴って前記設定された要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機と前記有段変速手段とを制御する制御手段と、を備える動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなることを要旨とする。   The vehicle of the present invention is the power output device of the present invention according to any one of the above-described embodiments, that is, basically a power output device that outputs power to the drive shaft, and can input / output power to / from the internal combustion engine. A generator, an input shaft, stepped transmission means for shifting and transmitting power between the input shaft and the drive shaft, the input shaft, the output shaft of the internal combustion engine, and the generator A three-axis power input / output means connected to the three shafts of the rotary shaft and inputting / outputting power to / from the remaining shaft based on the power input / output to / from any two of the three shafts; A predetermined operating condition is established, an electric motor capable of inputting / outputting electric power, a power storage means capable of exchanging electric power with the generator and the electric motor, a required power setting means for setting a required driving force required for the drive shaft. If not, the setting is performed with the shift of the gear stage of the stepped transmission means. The internal combustion engine, the generator, the electric motor, and the stepped transmission means are controlled so that the required driving force is output to the drive shaft, and the rotational speed of the generator is set when the predetermined operating condition is satisfied. The internal combustion engine, the generator, the electric motor, and the stepped gear so that the set required driving force is output to the drive shaft with a shift of the gear stage of the stepped speed change means in a state fixed at a value of zero. A gist is that a power output device including a control means for controlling the speed change means is mounted, and the axle is connected to the drive shaft.

この本発明の車両では、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置を搭載するから、本発明の動力出力装置が奏する効果、例えば、ブレーキを用いることなく発電機の回転数を値0で固定した状態で駆動軸に駆動力を出力するから、装置を複雑化することなく装置のエネルギ効率を向上させることができる効果や、所定運転条件として発電機の発熱が少ない条件とすれば、発電機の発熱を抑制して装置のエネルギ効率を向上させることができる効果、などと同様な効果を奏することができる。   Since the vehicle of the present invention is equipped with the power output device of the present invention according to any one of the above-described aspects, the effect of the power output device of the present invention, for example, the rotation speed of the generator is set to zero without using a brake. Since the driving force is output to the drive shaft in a fixed state, the effect of improving the energy efficiency of the device without complicating the device and the condition that the generator generates less heat as the predetermined operating condition, It is possible to achieve the same effect as the effect of suppressing the heat generation of the generator and improving the energy efficiency of the apparatus.

本発明の駆動装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置に内燃機関および蓄電手段と共に組み込まれる駆動装置であって、
蓄電手段と電力のやりとりが可能で動力を入出力可能な発電機と、
入力軸を有し、前記入力軸と前記駆動軸との間で動力を変速して伝達する有段変速手段と、
前記入力軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との3軸に接続され、該3軸のうちいずれか2軸に入出力した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、
蓄電手段と電力のやりとりが可能で前記入力軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求動力設定手段と、
所定運転条件が成立していないときには前記有段変速手段の変速段の変速を伴って前記設定された要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関の制御と共に前記発電機と前記電動機と前記有段変速手段とを制御し、前記所定運転条件が成立しているときには前記発電機の回転数を値0で固定した状態で前記有段変速手段の変速段の変速を伴って前記設定された要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関の制御と共に前記発電機と前記電動機と前記有段変速手段とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
The drive device of the present invention is
A drive device incorporated in a power output device that outputs power to the drive shaft together with the internal combustion engine and the power storage means,
A generator capable of exchanging power with the storage means and capable of inputting and outputting power;
A stepped transmission means having an input shaft and transmitting power by shifting between the input shaft and the drive shaft;
Connected to the three shafts of the input shaft, the output shaft of the internal combustion engine, and the rotating shaft of the generator, power is input / output to the remaining shaft based on the power input / output to any two of the three shafts Three-axis power input / output means for
An electric motor capable of exchanging electric power with the storage means and capable of inputting and outputting power to the input shaft;
Required power setting means for setting a required driving force required for the drive shaft;
When the predetermined operating condition is not satisfied, the generator and the electric motor are controlled together with the control of the internal combustion engine so that the set required driving force is output to the drive shaft with the shift of the gear stage of the stepped transmission means. And the stepped transmission means, and when the predetermined operating condition is satisfied, the setting is performed with a shift of the gear stage of the stepped transmission means in a state where the rotation speed of the generator is fixed at a value of 0. Control means for controlling the generator, the electric motor and the stepped transmission means together with the control of the internal combustion engine so that the required driving force is output to the drive shaft;
It is a summary to provide.

この本発明の駆動装置では、所定運転条件が成立していないときには有段変速手段の変速段の変速を伴って駆動軸に要求される要求駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関の制御と共に発電機と電動機と有段変速手段とを制御し、所定運転条件が成立しているときには発電機の回転数を値0で固定した状態で有段変速手段の変速段の変速を伴って要求駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関の制御と共に発電機と電動機と有段変速手段とを制御する。ブレーキを用いることなく発電機の回転数を値0で固定した状態で駆動軸に駆動力を出力するから、装置を複雑化することなく装置のエネルギ効率を向上させることができる。また、所定運転条件として発電機の発熱が少ない条件とすれば、発電機の発熱を抑制して装置のエネルギ効率を向上させることができる。   In the drive device according to the present invention, the control of the internal combustion engine is performed so that the required drive force required for the drive shaft is output to the drive shaft with the shift of the stepped speed change means when the predetermined operation condition is not satisfied. In addition, the generator, the motor, and the stepped transmission means are controlled, and when the predetermined operating condition is satisfied, the speed of the generator is fixed with a value of 0 and requested with the shift of the shift stage of the stepped transmission means. The generator, the motor, and the stepped transmission are controlled together with the control of the internal combustion engine so that the driving force is output to the driving shaft. Since the driving force is output to the drive shaft in a state where the rotation speed of the generator is fixed at 0 without using a brake, the energy efficiency of the apparatus can be improved without complicating the apparatus. Further, if the generator generates less heat as the predetermined operating condition, it is possible to suppress the heat generation of the generator and improve the energy efficiency of the apparatus.

本発明の動力出力装置の制御方法は、
内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、入力軸を有し前記入力軸と駆動軸との間で動力を変速して伝達する有段変速手段と、前記入力軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との3軸に接続され該3軸のうちいずれか2軸に入出力した動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、前記入力軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
所定運転条件が成立していないときには前記有段変速手段の変速段の変速を伴って駆動軸に要求される要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機と前記有段変速手段とを制御し、前記所定運転条件が成立しているときには前記発電機の回転数を値0で固定した状態で前記有段変速手段の変速段の変速を伴って前記要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機と前記有段変速手段とを制御する、
ことを特徴とする。
The method for controlling the power output apparatus of the present invention includes:
An internal combustion engine, a generator capable of inputting / outputting power, a stepped transmission means having an input shaft for shifting and transmitting power between the input shaft and the drive shaft, and the input shaft and the internal combustion engine A three-axis power input / output means connected to the three shafts of the output shaft and the rotating shaft of the generator and for inputting / outputting power to / from the remaining shaft based on the power input / output to / from any two of the three shafts; A control method of a power output device comprising: an electric motor capable of inputting / outputting power to / from the input shaft; and an electric storage means capable of exchanging electric power with the generator and the electric motor,
The internal combustion engine, the generator, and the electric motor so that a required driving force required for the drive shaft is output to the drive shaft with a shift of the shift speed of the stepped transmission means when a predetermined operation condition is not satisfied. And the stepped transmission means, and when the predetermined operating condition is satisfied, the request is accompanied by a shift of the gear stage of the stepped transmission means with the rotation speed of the generator fixed at a value of 0. Controlling the internal combustion engine, the generator, the electric motor, and the stepped transmission means so that a driving force is output to the drive shaft;
It is characterized by that.

この本発明の動力出力装置の制御方法では、所定運転条件が成立していないときには有段変速手段の変速段の変速を伴って駆動軸に要求される要求駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関の制御と共に発電機と電動機と有段変速手段とを制御し、所定運転条件が成立しているときには発電機の回転数を値0で固定した状態で有段変速手段の変速段の変速を伴って要求駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関の制御と共に発電機と電動機と有段変速手段とを制御する。ブレーキを用いることなく発電機の回転数を値0で固定した状態で駆動軸に駆動力を出力するから、装置を複雑化することなく装置のエネルギ効率を向上させることができる。また、所定運転条件として発電機の発熱が少ない条件とすれば、発電機の発熱を抑制して装置のエネルギ効率を向上させることができる。   In the control method for the power output apparatus of the present invention, when the predetermined operation condition is not satisfied, the required driving force required for the drive shaft is output to the drive shaft along with the shift of the shift speed of the stepped transmission means. The generator, the motor, and the stepped transmission means are controlled together with the control of the internal combustion engine, and when the predetermined operating condition is satisfied, the speed change of the gear stage of the stepped transmission means is performed with the rotation speed of the generator fixed at 0. As well as controlling the internal combustion engine, the generator, the motor, and the stepped transmission are controlled so that the required driving force is output to the drive shaft. Since the driving force is output to the drive shaft in a state where the rotation speed of the generator is fixed at 0 without using a brake, the energy efficiency of the apparatus can be improved without complicating the apparatus. Further, if the generator generates less heat as the predetermined operating condition, it is possible to suppress the heat generation of the generator and improve the energy efficiency of the apparatus.

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、本発明の一実施例としての動力出力装置を搭載するハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車20は、図示するように、エンジン22と、エンジン22の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に接続された動力軸としてのリングギヤ軸32aに接続されたモータMG2と、リングギヤ軸32aの動力を変速して駆動輪39a,39bに連結された駆動軸36に出力する変速機60と、車両全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット70とを備える。   FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a hybrid vehicle 20 equipped with a power output apparatus as an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the hybrid vehicle 20 of the embodiment 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 connected to a ring gear shaft 32a serving as a power shaft connected to the power distribution and integration mechanism 30, and the driving wheels 39a, A transmission 60 that outputs to a drive shaft 36 connected to 39b, and a hybrid electronic control unit 70 that controls the entire vehicle are provided.

エンジン22は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン22の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット(以下、エンジンECUという)24により燃料噴射制御や点火制御,吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンECU24は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によりエンジン22を運転制御すると共に必要に応じてエンジン22の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。なお、エンジンECU24は、クランクシャフト26に取り付けられた図示しないクランクポジションセンサからの信号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 engine 22 is an internal combustion engine that outputs power using a hydrocarbon-based fuel such as gasoline or light oil, and an engine electronic control unit (hereinafter referred to as an engine ECU) that receives signals from various sensors that detect the operating state of the engine 22. ) 24 is subjected to operation control such as fuel injection control, ignition control, intake air amount adjustment control and the like. The engine ECU 24 is in communication with the hybrid electronic control unit 70, controls the operation of the engine 22 by a control signal from the hybrid electronic control unit 70, and, if necessary, transmits data related to the operating state of the engine 22 to the hybrid electronic control. Output to unit 70. The engine ECU 24 also calculates the rotational speed of the crankshaft 26, that is, the rotational speed Ne of the engine 22 based on a signal from a crank position sensor (not shown) attached to the crankshaft 26.

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には回転軸としてのリングギヤ軸32a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から変速機60,駆動軸36,デファレンシャルギヤ38を介して、最終的には車両の駆動輪39a,39bに出力される。   The power distribution and integration mechanism 30 includes an external gear sun gear 31, an internal gear ring gear 32 arranged 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 MG <b> 1 is connected to the sun gear 31, and the ring gear shaft 32 a as a rotating shaft is connected to the ring gear 32. When the motor MG1 functions as a motor, the power from the engine 22 input from the carrier 34 is distributed according to the gear ratio between the sun gear 31 side and the ring gear 32 side. And the power from the motor MG1 input from the sun gear 31 are integrated and output to the ring gear 32 side. The power output to the ring gear 32 is finally output from the ring gear shaft 32a to the drive wheels 39a and 39b of the vehicle via the transmission 60, the drive shaft 36, and the differential gear 38.

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からのモータMG1,MG2の回転子の回転位置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,MG
2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 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 electrode bus and a negative electrode bus shared by the inverters 41 and 42, and the electric power generated by one of the motors MG1 and MG2 It can be consumed by a motor. Therefore, battery 50 is charged / discharged by electric power generated from one of motors MG1 and MG2 or insufficient electric power. If the balance of electric power is balanced by the motors MG1 and MG2, the battery 50 is not charged / discharged. 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 receives signals necessary for driving and controlling the motors MG1 and MG2, for example, the rotational positions of the rotors of the motors MG1 and MG2 from the rotational position detection sensors 43 and 44 that detect the rotational positions of the rotors of the motors MG1 and MG2. A rotational current and a phase current applied to the motors MG1 and MG2 detected by a current sensor (not shown) are input, and a switching control signal to the inverters 41 and 42 is output from the motor ECU 40. The motor ECU 40 communicates with the hybrid electronic control unit 70, and controls driving of the motors MG1 and MG2 by a control signal from the hybrid electronic control unit 70 and, if necessary, the motors MG1 and MG.
2 is output to the hybrid electronic control unit 70. The motor ECU 40 also calculates the rotational speeds Nm1 and Nm2 of the motors MG1 and MG2 based on signals from the rotational position detection sensors 43 and 44.

変速機60は、動力軸としてのリングギヤ軸32aと駆動軸36との間の変速段の変更を伴う動力の伝達およびリングギヤ軸32aと駆動軸36との接続の解除を行なうことができるように構成されている。変速機60の構成の一例を図2に示す。図示するように、変速機60は、シングルピニオンの遊星歯車機構62,64,66と二つのクラッチC1,C2と三つのブレーキB1,B2,B3とにより構成されている。遊星歯車機構62は、外歯歯車のサンギヤ62sと、このサンギヤ62sと同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ62rと、サンギヤ62sに噛合すると共にリングギヤ62rに噛合する複数のピニオンギヤ62pと、複数のピニオンギヤ62pを自転かつ公転自在に保持するキャリア62cとを備えており、サンギヤ62sはクラッチC2のオンオフによりリングギヤ軸32aに接続または接続の解除ができるようになっていると共にブレーキB1のオンオフによりその回転を停止または自由にできるようになっており、キャリア62cはブレーキB2のオンオフによりその回転を停止または自由にできるようになっている。遊星歯車機構64は、外歯歯車のサンギヤ64sと、このサンギヤ64sと同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ64rと、サンギヤ64sに噛合すると共にリングギヤ64rに噛合する複数のピニオンギヤ64pと、複数のピニオンギヤ64pを自転かつ公転自在に保持するキャリア64cとを備えており、サンギヤ64sは遊星歯車機構62のサンギヤ62sに接続され、リングギヤ64rはクラッチC1のオンオフによりリングギヤ軸32aに接続またはその解除ができるようになっており、キャリア64cは遊星歯車機構62のリングギヤ62rに接続されている。遊星歯車機構66は、外歯歯車のサンギヤ66sと、このサンギヤ66sと同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ66rと、サンギヤ66sに噛合すると共にリングギヤ66rに噛合する複数のピニオンギヤ66pと、複数のピニオンギヤ66pを自転かつ公転自在に保持するキャリア66cとを備えており、サンギヤ66sは遊星歯車機構64のリングギヤ64rに接続され、リングギヤ66rはブレーキB3のオンオフによりその回転を停止または自由にできるようになっており、キャリア66cは遊星歯車機構62のリングギヤ62rと遊星歯車機構64のキャリア64cと駆動軸36とに接続されている。変速機60は、クラッチC1,C2とブレーキB1,B2,B3とを全てオフにすることによりリングギヤ軸32aと駆動軸36とを切り離すことができ、クラッチC1とブレーキB3とをオンとすると共にクラッチC2とブレーキB1,B2とをオフとすることによりリングギヤ軸32aの回転を比較的大きな減速比で減速して駆動軸36に伝達し(以下、この状態を1速の状態という)、クラッチC1とブレーキB2とをオンとすると共にクラッチC2とブレーキB1,B3とをオフとすることによりリングギヤ軸32aの回転を1速より小さな減速比で減速して駆動軸36に伝達し(以下、この状態を2速の状態という)、クラッチC1とクラッチB1とをオンとすると共にクラッチC2とブレーキB2,B3とをオフとすることによりリングギヤ軸32aの回転を2速より小さな減速比で減速して駆動軸36に伝達し(以下、この状態を3速の状態という)、クラッチC1,C2をオンとすると共にクラッチB1,B2,B3をオフとすることによりリングギヤ軸32aの回転をそのまま駆動軸36に伝達する(以下、この状態を4速の状態という)。また、この変速機60は、クラッチC2とブレーキB3とをオンとすると共にクラッチC1とブレーキB1,B2とをオフとすることによりリングギヤ軸32aの回転を反転かつ減速して駆動軸36に伝達する(以下、この状態をリバースの状態という)。   The transmission 60 is configured to be able to transmit power accompanying a change in gear position between the ring gear shaft 32a as the power shaft and the drive shaft 36 and to release the connection between the ring gear shaft 32a and the drive shaft 36. Has been. An example of the configuration of the transmission 60 is shown in FIG. As shown in the figure, the transmission 60 includes a single-pinion planetary gear mechanism 62, 64, 66, two clutches C1, C2, and three brakes B1, B2, B3. The planetary gear mechanism 62 includes an external gear sun gear 62s, an internal gear ring gear 62r arranged concentrically with the sun gear 62s, a plurality of pinion gears 62p that mesh with the sun gear 62s and mesh with the ring gear 62r, and a plurality of pinion gears 62p. The pinion gear 62p rotates and revolves, and the sun gear 62s can be connected to or disconnected from the ring gear shaft 32a by turning on and off the clutch C2, and the brake B1 can be turned on and off. The rotation can be stopped or made free, and the carrier 62c can be stopped or made free by turning on and off the brake B2. The planetary gear mechanism 64 includes an external gear sun gear 64s, an internal gear ring gear 64r disposed concentrically with the sun gear 64s, a plurality of pinion gears 64p that mesh with the sun gear 64s and mesh with the ring gear 64r, and a plurality of pinion gears 64p. The pinion gear 64p rotates and revolves, and the sun gear 64s is connected to the sun gear 62s of the planetary gear mechanism 62, and the ring gear 64r is connected to or released from the ring gear shaft 32a by turning on and off the clutch C1. The carrier 64c is connected to the ring gear 62r of the planetary gear mechanism 62. The planetary gear mechanism 66 includes an external gear sun gear 66s, an internal gear ring gear 66r arranged concentrically with the sun gear 66s, a plurality of pinion gears 66p that mesh with the sun gear 66s and mesh with the ring gear 66r, and a plurality of pinion gears 66p. And a carrier 66c that holds the pinion gear 66p in a rotatable and revolving manner. The sun gear 66s is connected to the ring gear 64r of the planetary gear mechanism 64, and the ring gear 66r can stop or freely rotate by turning on and off the brake B3. The carrier 66c is connected to the ring gear 62r of the planetary gear mechanism 62, the carrier 64c of the planetary gear mechanism 64, and the drive shaft 36. The transmission 60 can disconnect the ring gear shaft 32a and the drive shaft 36 by turning off all of the clutches C1, C2 and the brakes B1, B2, B3, and can turn on the clutch C1 and the brake B3 as well as the clutch. By turning off C2 and brakes B1 and B2, the rotation of the ring gear shaft 32a is decelerated with a relatively large reduction ratio and transmitted to the drive shaft 36 (hereinafter this state is referred to as the first speed state), and the clutch C1 and By turning on the brake B2 and turning off the clutch C2 and the brakes B1 and B3, the rotation of the ring gear shaft 32a is decelerated at a reduction ratio smaller than the first speed and transmitted to the drive shaft 36 (hereinafter, this state is referred to as “the state”). 2nd speed state), by turning on the clutch C1 and the clutch B1 and turning off the clutch C2 and the brakes B2 and B3. The rotation of the ring gear shaft 32a is decelerated at a reduction ratio smaller than the second speed and transmitted to the drive shaft 36 (hereinafter this state is referred to as the third speed state), the clutches C1, C2 are turned on, and the clutches B1, B2, B3 Is turned off, the rotation of the ring gear shaft 32a is transmitted to the drive shaft 36 as it is (hereinafter this state is referred to as the fourth speed state). Further, the transmission 60 turns the clutch C2 and the brake B3 on and turns off the clutch C1 and the brakes B1 and B2, thereby reversing and decelerating the rotation of the ring gear shaft 32a and transmitting it to the drive shaft 36. (Hereafter, this state is called a reverse state).

クラッチC1,C2やブレーキB1,B2,B3のオンオフは、図1に示すように、油圧式のアクチュエータ100の駆動によりクラッチC1,C2やブレーキB1,B2,B3に対して作用させる油圧を調節することより行なわれる。この油圧式のアクチュエータ100は、オイルを圧送するオイルポンプ102と、オイルポンプ102から圧送されたオイルの圧力(ライン圧)をクラッチC1,C2やブレーキB1,B2,B3側に調整可能な圧力をもって個別に供給可能な油圧供給部104と、を備える。   As shown in FIG. 1, the clutches C1, C2 and the brakes B1, B2, B3 are turned on and off by adjusting the hydraulic pressure applied to the clutches C1, C2 and the brakes B1, B2, B3 by driving the hydraulic actuator 100. It is done from that. This hydraulic actuator 100 has an oil pump 102 that pumps oil and a pressure that allows the pressure (line pressure) of the oil pumped from the oil pump 102 to be adjusted to the clutches C1, C2 and the brakes B1, B2, B3. comprising a hydraulic supply unit 104, which can be supplied separately.

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。なお、バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、電池温度Tbに基づいて入出力制限Win,Woutの基本値を設定し、バッテリ50の残容量(SOC)に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Win,Woutの基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。図3に電池温度Tbと入出力制限Win,Woutとの関係の一例を示し、図4にバッテリ50の残容量(SOC)と入出力制限Win,Woutの補正係数との関係の一例を示す。   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 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 Tb from the temperature sensor 51 attached to the battery 50, and the like are input. Output to the control unit 70. Further, the battery ECU 52 calculates the remaining capacity (SOC) based on the integrated value of the charging / discharging current detected by the current sensor in order to manage the battery 50, and calculates the remaining capacity (SOC) and the battery temperature Tb. The input / output limits Win and Wout, which are the maximum allowable power that may charge / discharge the battery 50, are calculated based on the above. The input / output limits Win and Wout of the battery 50 are set to the basic values of the input / output limits Win and Wout based on the battery temperature Tb, and the output limiting correction coefficient and the input are set based on the remaining capacity (SOC) of the battery 50. It can be set by setting a correction coefficient for restriction and multiplying the basic value of the set input / output restrictions Win and Wout by the correction coefficient. FIG. 3 shows an example of the relationship between the battery temperature Tb and the input / output limits Win, Wout, and FIG. 4 shows an example of the relationship between the remaining capacity (SOC) of the battery 50 and the correction coefficients of the input / output limits Win, Wout.

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,アクチュエータ100の油圧供給部104のライン圧を検出する油圧センサ106からの油圧Poil,駆動軸36に取り付けられた回転数センサ37からの駆動軸回転数Nd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からは、変速機60のクラッチC1,C2やブレーキB1,B2,B3の油圧式のアクチュエータ100への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。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 electronic control unit 70 is configured as a microprocessor centered on the CPU 72, and in addition to the CPU 72, a ROM 74 for storing processing programs, a RAM 76 for temporarily storing data, an input / output port and communication not shown. And a port. The hybrid electronic control unit 70 includes an ignition signal from an ignition switch 80, a shift position SP from a shift position sensor 82 that detects the operation position of the shift lever 81, and an accelerator pedal position sensor 84 that detects the amount of depression of the accelerator pedal 83. From the brake pedal position sensor 86 that detects the depression amount of the brake pedal 85, the vehicle speed V from the vehicle speed sensor 88, and the hydraulic pressure that detects the line pressure of the hydraulic pressure supply unit 104 of the actuator 100. The oil pressure Poil from the sensor 106, the drive shaft rotational speed Nd from the rotational speed sensor 37 attached to the drive shaft 36, and the like are input via the input port. The hybrid electronic control unit 70 outputs drive signals to the clutches C1 and C2 of the transmission 60 and the hydraulic actuators 100 of the brakes B1, B2 and B3 via an output 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.

なお、実施例のハイブリッド自動車20では、シフトポジションセンサ82により検出するシフトレバー81のポジションとしては、駐車ポジション(Pポジション)や中立ポジション(Nポジション),ドライブポジション(Dポジション),リバースポジション(Rポジション)などがある。シフトポジションSPがDポジションやRポジションのときには、変速機60は、1速〜4速の状態,リバースの状態となるようクラッチC1,C2やブレーキB1,B2,B3のうち1速〜4速の状態,リバースの状態に対応するクラッチやブレーキを係合するものとし、シフトポジションSPがNポジションやPポジションのときには、変速機60のクラッチC1,C2やブレーキB1,B2,B3は全て開放するものとした。   In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the position of the shift lever 81 detected by the shift position sensor 82 includes a parking position (P position), a neutral position (N position), a drive position (D position), and a reverse position (R Position). When the shift position SP is the D position or the R position, the transmission 60 is in the 1st to 4th speeds of the clutches C1, C2 and the brakes B1, B2, B3 so as to be in the reverse state. It is assumed that the clutch and brake corresponding to the state and the reverse state are engaged, and when the shift position SP is the N position or the P position, the clutches C1, C2 and the brakes B1, B2, B3 of the transmission 60 are all released. It was.

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36に出力すべき要求トルクを計算し、要求トルクTd*と車速Vとに応じた変速段となるよう変速機60が制御され、要求トルクと変速機60の変速段とに応じた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 hybrid vehicle 20 of the embodiment configured in this way calculates the required torque to be output to the drive shaft 36 based on the accelerator opening Acc and the vehicle speed V corresponding to the depression amount of the accelerator pedal 83 by the driver, and the required torque The transmission 60 is controlled so as to achieve a shift speed according to Td * and the vehicle speed V, and the required power corresponding to the torque according to the required torque and the shift speed of the transmission 60 is output to the ring gear shaft 32a. The operation of the engine 22, the motor MG1, and the motor MG2 is controlled. As operation control of the engine 22, the motor MG1, and the motor MG2, the operation of the engine 22 is controlled so that power corresponding to the required power is output from the engine 22, and all of the power output from the engine 22 is the power distribution and integration mechanism 30. Torque conversion operation mode for driving and controlling the motor MG1 and the motor MG2 so that the torque is converted by the motor MG1 and the motor MG2 and output to the ring gear shaft 32a, and the required power and the power required for charging and discharging the battery 50. The engine 22 is operated and controlled so that suitable power is output from the engine 22, and all or part of the power output from the engine 22 with charging / discharging of the battery 50 is the power distribution and integration mechanism 30, the motor MG1, and the motor. The required power is converted to the ring gear shaft 32 with torque conversion by MG2. Charge / discharge operation mode in which the motor MG1 and the motor MG2 are driven and controlled to be output to each other, and a motor operation mode in which the operation of the engine 22 is stopped and the power corresponding to the required power from the motor MG2 is output to the ring gear shaft 32a. and so on.

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、特にエンジン22を運転しているときの動作について説明する。図5は、エンジン22を運転しているときに実施例のハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎(例えば、数msec毎)に実行される。なお、この駆動制御ルーチンが実行されている最中でも、アクセル開度Accと車速Vと変速段との関係を設定した変速マップと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と車速センサ88からの車速Vとに基づいて変速機60の変速段は変速されている。   Next, the operation of the hybrid vehicle 20 of the embodiment configured as described above, particularly the operation when the engine 22 is being operated will be described. FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of a drive control routine executed by the hybrid electronic control unit 70 of the embodiment when the engine 22 is operating. This routine is executed at predetermined time intervals (e.g., every several msec). Even during the execution of this drive control routine, the shift map in which the relationship between the accelerator opening Acc, the vehicle speed V, and the gear position is set, the accelerator opening Acc from the accelerator pedal position sensor 84, and the vehicle speed sensor 88. gears of the transmission 60 based on the vehicle speed V is speed.

駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット70のCPU72は、まず、アクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Accや車速センサ88からの車速V,エンジン22の回転数Ne,モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2,回転数センサ37からの駆動軸回転数Nd,変速機60の変速比G,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、エンジン22の回転数Neは、クランクシャフト26に取り付けられた図示しないクランクポジションセンサからの信号に基づいて演算されたものをエンジンECU24から通信により入力するものとした。また、モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2は、回転位置検出センサ43,44により検出されるモータMG1,MG2の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータECU40から通信により入力するものとした。また、バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、温度センサ51により検出されたバッテリ50の電池温度Tbとバッテリ50の残容量(SOC)とに基づいて設定されたものをバッテリECU52から通信により入力するものとした。なお、変速機60の変速比Gは、変速機60の状態に基づいて得られるものを入力するものとした。   When the drive control routine is executed, first, the CPU 72 of the hybrid electronic control unit 70 first determines the accelerator opening Acc from the accelerator pedal position sensor 84, the vehicle speed V from the vehicle speed sensor 88, the rotational speed Ne of the engine 22, the motor MG1. , MG2 rotational speed Nm1, Nm2, drive shaft rotational speed Nd from rotational speed sensor 37, transmission gear ratio G of transmission 60, input / output limit Win, Wout of battery 50, etc. (Step S100). Here, the rotational speed Ne of the engine 22 is calculated based on a signal from a crank position sensor (not shown) attached to the crankshaft 26 and is input from the engine ECU 24 by communication. Further, the rotational speeds Nm1 and Nm2 of the motors MG1 and MG2 are input from the motor ECU 40 by communication from those calculated based on the rotational positions of the rotors of the motors MG1 and MG2 detected by the rotational position detection sensors 43 and 44. It was supposed to be. The input / output limits Win and Wout of the battery 50 are set based on the battery temperature Tb of the battery 50 detected by the temperature sensor 51 and the remaining capacity (SOC) of the battery 50 from the battery ECU 52 by communication. To do. Note that the gear ratio G of the transmission 60 is input based on the state of the transmission 60.

こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Accと車速Vとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動軸36に出力すべき要求トルクTd*を設定すると共に(ステップS110)、設定した要求トルクTd*に基づいてエンジン22に要求される要求パワーPe*を設定する(ステップS120)。要求トルクTd*は、実施例では、アクセル開度Accと車速Vと要求トルクTd*との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてROM74に記憶しておき、アクセル開度Accと車速Vとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクTd*を導出して設定するものとした。図6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Td*に駆動軸36の回転数Nd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。   When the data is input in this way, the required torque Td * to be output to the drive shaft 36 is set as the torque required for the vehicle based on the input accelerator opening Acc and the vehicle speed V (step S110), and the set required torque Based on Td *, required power Pe * required for engine 22 is set (step S120). In the embodiment, the required torque Td * is determined in advance by storing the relationship between the accelerator opening Acc, the vehicle speed V, and the required torque Td * in the ROM 74 as a required torque setting map, and the accelerator opening Acc, the vehicle speed V, , The corresponding required torque Td * is derived from the stored map and set. FIG. 6 shows an example of the required torque setting map. The required power Pe * can be calculated as the sum of the set required torque Td * multiplied by the rotational speed Nd of the drive shaft 36 and the charge / discharge required power Pb * required by the battery 50 and the loss Loss.

次に、設定した要求パワーPe*に基づいてエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する(ステップS130)。この設定は、エンジン22を効率よく動作させる動作ラインと要求パワー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目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する様子を図7に示す。図示するように、目標回転数Ne*と目標トルクTe*は、動作ラインと要求パワーPe*(Ne*×Te*)が一定の曲線との交点により求めることができる。   Next, the target rotational speed Ne * and the target torque Te * of the engine 22 are set based on the set required power Pe * (step S130). This setting is performed based on the operation line for efficiently operating the engine 22 and the required power Pe *. FIG. 7 shows an example of the operation line of the engine 22 and how the target rotational speed Ne * and the target torque Te * are set. As shown in the figure, the target rotational speed Ne * and the target torque Te * can be obtained from the intersection of the operation line and a curve with a constant required power Pe * (Ne * × Te *).

続いて、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(ステップS140)。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。動力分配統合機構30および変速機60の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を図8に示す。なお、図8は変速機60が2速の状態のときを示している。図中左側は動力分配統合機構30の共線図であり、左の31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、34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、32軸はモータMG2の回転数Nm2であるリングギヤ32(リングギヤ軸32a)の回転数を示す。図中右側は変速機60の共線図であり、64r,66s軸は遊星歯車機構64のリングギヤ64rおよび遊星歯車機構66のサンギヤ66sの回転数を示し、62r,64c,66c軸は駆動軸36の回転数Noである遊星歯車機構62のリングギヤ62rおよび遊星歯車機構64のキャリア64cおよび遊星歯車機構66のキャリア66cの回転数を示し、62c軸は遊星歯車機構62のキャリア62cの回転数を示し、66r軸は遊星歯車機構66のリングギヤ66rの回転数を示し、62s,64s軸は遊星歯車機構62のサンギヤ62sおよび遊星歯車機構64のサンギヤ64sの回転数を示す。図中左右の共線図を結ぶ点線は、シフトポジションSPがDポジションのときに接続される回転要素(32軸と64r,66s軸)を示す。なお、32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とを示し、62r,64c,66c軸の2つの太線矢印は、32軸に出力されるこれらのトルクが変速機60を介して駆動軸36に出力されるトルクを示す。式(1)は、図8の共線図から容易に導くことができる。   Subsequently, the target rotational speed Nm1 * of the motor MG1 is calculated by the following equation (1) using the target rotational speed Ne * of the engine 22, the rotational speed Nm2 of the motor MG2, and the gear ratio ρ of the power distribution and integration mechanism 30 ( Step S140). Here, Expression (1) is a dynamic relational expression for the rotating element of the power distribution and integration mechanism 30. FIG. 8 shows an example of a collinear diagram for dynamically explaining the rotational elements of the power distribution and integration mechanism 30 and the transmission 60. Incidentally, FIG. 8 shows a case transmission 60 of the second speed state. In the drawing, the left side is a collinear diagram of the power distribution and integration mechanism 30, the left 31 axis indicates the rotation speed of the sun gear 31 that is the rotation speed Nm1 of the motor MG1, and the 34 axis is the carrier 34 that is the rotation speed Ne of the engine 22. The rotational speed of the ring gear 32 (ring gear shaft 32a), which is the rotational speed Nm2 of the motor MG2, is indicated by 32 axes. In the drawing, the right side is a collinear diagram of the transmission 60, the 64r and 66s axes indicate the rotational speeds of the ring gear 64r of the planetary gear mechanism 64 and the sun gear 66s of the planetary gear mechanism 66, and the 62r, 64c and 66c axes are the drive shaft 36. The rotational speed of the ring gear 62r of the planetary gear mechanism 62, the carrier 64c of the planetary gear mechanism 64, and the carrier 66c of the planetary gear mechanism 66, which is the rotational speed No. of the planetary gear mechanism 66, and the axis 62c indicates the rotational speed of the carrier 62c of the planetary gear mechanism 62. , 66r axis indicates the rotational speed of the ring gear 66r of the planetary gear mechanism 66, and the 62s and 64s axes indicate the rotational speed of the sun gear 62s of the planetary gear mechanism 62 and the sun gear 64s of the planetary gear mechanism 64. In the figure, the dotted line connecting the left and right collinear charts indicates the rotating elements (32 axes, 64r, 66s axes) connected when the shift position SP is the D position. The two thick arrows on the 32 axes indicate the torque Tm1 output from the motor MG1 acts on the ring gear shaft 32a and the torque Tm2 output from the motor MG2, and the two thick lines on the 62r, 64c, and 66c axes. The arrows indicate the torques output to the drive shaft 36 via the transmission 60 when these torques output to the 32 shafts. Equation (1) can be easily derived from the alignment chart of FIG.

Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/ρ (1)   Nm1 * = Ne * ・ (1 + ρ) / ρ-Nm2 / ρ (1)

こうしてモータMG1の目標回転数Nm1*を設定すると、設定した要求トルクTd*を閾値Trefと、設定したモータMG1の目標回転数Nm1*の絶対値を閾値Nm1refと、設定したエンジン22の目標回転数Ne*と入力したエンジン22の回転数Neとの差の絶対値(回転数差)を閾値Nerefと、それぞれ比較する(ステップS150)。ここで、閾値Trefは、走行に要求される負荷が比較的小さい状態を判定するために用いられるものであり、例えば、許容される最大トルクの30%などのように定めることができ、車両に搭載されるエンジン22の性能やモータMG1,MG2などにより定められる。また、閾値Nm1refは、モータMG1の目標回転数Nm1*が値0近傍であるのを判定するために用いられるものであり、200rpmや300rpm,500rpm,1000rpmなどの値を用いることができる。さらに、閾値Nerefは、燃費を考えたときにエンジン22の運転領域として許容される範囲にあるか否かを判定するために用いられるものであり、200rpmや300rpm,500rpm,1000rpmなどの値を用いることができる。これらの比較は、実施例では、モータMG1を値0の回転数でロックした状態として走行するための条件が成立しているか否かを判定するものとなる。これは、要求トルクTd*が比較的小さな低負荷時には、動力分配統合機構30のギヤ比ρにもよるが、一般的にモータMG1の回転数Nm1は値0近傍か負の値となり、モータMG1をロックした状態とした方が車両全体のエネルギ効率を向上させることができることに基づく。モータMG1の目標回転数Nm1*と閾値Nm1refとの比較やエンジン22の目標回転数Ne*と回転数Neとの回転数差と閾値Nerefとの比較は、要求トルクTd*が比較的小さくても全体としての効率が低くなるときや過渡時などモータMG1をロックした状態としない方がよい場合を考慮するものである。   When the target rotational speed Nm1 * of the motor MG1 is thus set, the set required torque Td * is set to the threshold value Tref, the absolute value of the set target rotational speed Nm1 * of the motor MG1 is set to the threshold value Nm1ref, and the set target rotational speed of the engine 22 is set. The absolute value (rotational speed difference) of the difference between Ne * and the input rotational speed Ne of the engine 22 is compared with the threshold value Neref (step S150). Here, the threshold value Tref is used to determine a state in which the load required for traveling is relatively small, and can be set to 30% of the maximum allowable torque, for example. performance and the motor MG1 of the engine 22 to be mounted, MG2 is determined by such. The threshold value Nm1ref is used to determine whether the target rotational speed Nm1 * of the motor MG1 is near 0, and values such as 200 rpm, 300 rpm, 500 rpm, and 1000 rpm can be used. Further, the threshold value Neref is used to determine whether or not the operating range of the engine 22 is within an allowable range when considering fuel efficiency, and uses values such as 200 rpm, 300 rpm, 500 rpm, and 1000 rpm. be able to. These comparisons determine whether or not the conditions for traveling in the state where the motor MG1 is locked at the rotation speed of 0 are satisfied in the embodiment. This depends on the gear ratio ρ of the power distribution and integration mechanism 30 when the required torque Td * is relatively small, but generally the rotational speed Nm1 of the motor MG1 is near zero or a negative value, and the motor MG1 It is based on the fact that the energy efficiency of the entire vehicle can be improved when the state is locked. The comparison between the target rotational speed Nm1 * of the motor MG1 and the threshold value Nm1ref, or the comparison between the rotational speed difference between the target rotational speed Ne * and the rotational speed Ne of the engine 22 and the threshold value Neref is possible even if the required torque Td * is relatively small. The case where it is better not to set the motor MG1 in a locked state such as when the efficiency as a whole becomes low or during transition is taken into consideration.

要求トルクTd*が閾値Tref以上であったり、モータMG1の目標回転数Nm1*の絶対値が閾値Nm1ref以上であったり、エンジン22の目標回転数Ne*と入力したエンジン22の回転数Neとの回転数差が閾値Neref以上のときには、モータMG1をロックした状態としない方がよいと判断し、計算した目標回転数Nm1*と入力したモータMG1の回転数Nm1とに基づいて次式(2)によりモータMG1のトルクTm1tmpを計算する(ステップS160)。ここで、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。   The required torque Td * is greater than or equal to the threshold Tref, the absolute value of the target rotational speed Nm1 * of the motor MG1 is greater than or equal to the threshold Nm1ref, or the target rotational speed Ne * of the engine 22 and the input rotational speed Ne of the engine 22 When the rotational speed difference is equal to or larger than the threshold value Neref, it is determined that the motor MG1 should not be locked. Based on the calculated target rotational speed Nm1 * and the input rotational speed Nm1 of the motor MG1, the following equation (2) To calculate the torque Tm1tmp of the motor MG1 (step S160). Here, Expression (2) is a relational expression in feedback control for rotating the motor MG1 at the target rotational speed Nm1 *. In Expression (2), “k1” in the second term on the right side is a gain of a proportional term. Yes, “k2” in the third term on the right side is the gain of the integral term.

Tm1tmp=ρ・Te*/(1+ρ)+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2)   Tm1tmp = ρ ・ Te * / (1 + ρ) + k1 (Nm1 * -Nm1) + k2∫ (Nm1 * -Nm1) dt (2)

続いて、要求トルクTd*を変速機60のギヤ比Gで除したものにモータトルクTm1tmp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モータMG2から出力すべきトルクとしてのモータトルクTm2tmpを次式(3)により計算すると共に(ステップS170)、式(4)および式(5)を共に満たすモータトルクTm1tmpの上下限としてのトルク制限Tm1min,Tm1maxを設定する(ステップS180)。ここで、式(3)は、図8の共線図から容易に導くことができる。また、式(4)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Td*を予想ギヤ比Gestで除した値までの範囲内となる関係であり、式(5)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9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, a motor as a torque to be output from the motor MG2 by adding the motor torque Tm1tmp divided by the gear ratio ρ of the power distribution and integration mechanism 30 to the one obtained by dividing the required torque Td * by the gear ratio G of the transmission 60 Torque Tm2tmp is calculated by the following equation (3) (step S170), and torque limits Tm1min and Tm1max are set as upper and lower limits of the motor torque Tm1tmp that satisfies both equations (4) and (5) (step S180). Here, Expression (3) can be easily derived from the alignment chart of FIG. Equation (4) is a relationship in which the total torque output to the ring gear shaft 32a by the motor MG1 or the motor MG2 is within a range from a value 0 to a value obtained by dividing the required torque Td * by the expected gear ratio Gest. Expression (5) is a relationship in which the total sum of electric power input / output by the motor MG1 and the motor MG2 falls within the range of the input / output limits Win and Wout. Torque limit Tm1min, an example of Tm1max shown in FIG. The torque limits Tm1min and Tm1max can be obtained as the maximum value and the minimum value of the torque command Tm1 * in the region indicated by the oblique lines in the figure.

Tm2tmp=Td*/G+Tm1tmp/ρ (3)
0≦−Tm1tmp/ρ+Tm2tmp≦Td*/G (4)
Win≦Tm1tmp・Nm1+Tm2tmp・Nm2≦Wout (5)
Tm2tmp = Td * / G + Tm1tmp / ρ (3)
0 ≦ −Tm1tmp / ρ + Tm2tmp ≦ Td * / G (4)
Win ≦ Tm1tmp ・ Nm1 + Tm2tmp ・ Nm2 ≦ Wout (5)

こうしてトルク制限Tm1min,Tm1maxを設定すると、ステップS160で設定したモータトルクTm1tmpを式(6)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)。そして、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S200)、ステップS170で設定したモータトルク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S210)。   When the torque limits Tm1min and Tm1max are set in this way, the motor torque Tm1tmp set in step S160 is limited by the torque limits Tm1min and Tm1max according to equation (6), and the torque command Tm1 * of the motor MG1 is set (step 190). Then, the deviation from the power consumption (generated power) of the motor MG1 obtained by multiplying the input / output limits Win and Wout of the battery 50 and the set torque command Tm1 * by the current rotational speed Nm1 of the motor MG1 is divided by the rotational speed Nm2. Thus, torque limits Tm2min and Tm2max as upper and lower limits of torque that may be output from the motor MG2 are calculated by the following equations (7) and (8) (step S200), and the motor torque Tm2tmp set in step S170 is calculated. The torque command Tm2 * of the motor MG2 is set by limiting with the torque limits Tm2min and Tm2max according to the equation (9) (step S210).

Tm1*=max(min(Tm1tmp,Tm1max),Tm1min) (6)
Tm2min=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (7)
Tm2max=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (8)
Tm2*=max(min(Tm2tmp,Tm2max),Tm2min) (9)
Tm1 * = max (min (Tm1tmp, Tm1max), Tm1min) (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S220)、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。   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 engine 22 are set in the engine ECU 24. The torque commands Tm1 * and Tm2 * for the motors MG1 and MG2 are transmitted to the motor ECU 40 (step S220), and the drive control routine is terminated. The engine ECU 24 that has received the target rotational speed Ne * and the target torque Te * controls the intake air amount in the engine 22 so that the engine 22 is operated at the operating point indicated by the target rotational speed Ne * and the target torque Te *. Controls such as fuel injection control and ignition control. The motor ECU 40 that has received the torque commands Tm1 * and Tm2 * controls the switching elements of the inverters 41 and 42 so that the motor MG1 is driven by the torque command Tm1 * and the motor MG2 is driven by the torque command Tm2 *. To do.

ステップS150で要求トルクTd*が閾値Tref未満であり、モータMG1の目標回転数Nm1*の絶対値が閾値Nm1ref未満であり、且つ、エンジン22の目標回転数Ne*と入力したエンジン22の回転数Neとの回転数差が閾値Neref未満のときには、モータMG1をロックした状態とした方がよいと判断し、要求トルクTd*に駆動軸36の回転数Ndを乗じたものをエンジン22の回転数Neで除した値をエンジン22の目標トルクTe*として設定し(ステップS230)、設定した目標トルクTe*と動力分配統合機構30のギヤ比ρとを用いて次式(10)によりロックした状態のモータMG1に流す電流によって許容すべきトルクであるロック用トルクTm1rを設定する(ステップS240)。ここで、式(10)の右辺第1項は、エンジン22から目標トルクTe*を出力したときにモータMG1から出力すべきトルクであり、上述した図8の共線図から容易に求めることができる。右辺第2項は、エンジン22のトルク脈動が生じてもモータMG1が回転しないようにするために必要なトルクであり、エンジン22の性能やステップS150の判定における条件などにより定めることができる。   In step S150, the required torque Td * is less than the threshold value Tref, the absolute value of the target rotational speed Nm1 * of the motor MG1 is less than the threshold value Nm1ref, and the target rotational speed Ne * of the engine 22 is input. When the rotational speed difference from Ne is less than the threshold value Neref, it is determined that the motor MG1 should be in a locked state, and the rotational speed of the engine 22 is obtained by multiplying the required torque Td * by the rotational speed Nd of the drive shaft 36. The value divided by Ne is set as the target torque Te * of the engine 22 (step S230), and is locked by the following equation (10) using the set target torque Te * and the gear ratio ρ of the power distribution and integration mechanism 30. The locking torque Tm1r, which is a torque that should be allowed by the current flowing through the motor MG1, is set (step S240). Here, the first term on the right side of the equation (10) is the torque to be output from the motor MG1 when the target torque Te * is output from the engine 22, and can be easily obtained from the collinear diagram of FIG. it can. The second term on the right side is a torque necessary to prevent the motor MG1 from rotating even if torque pulsation of the engine 22 occurs, and can be determined by the performance of the engine 22 or the conditions in the determination in step S150.

Tm1r=ρ・Te*/(1+ρ)+ΔT (10)   Tm1r = ρ ・ Te * / (1 + ρ) + ΔT (10)

そして、モータMG2のトルク指令Tm2*に値0を設定し(ステップS250)、目標トルクTe*についてはエンジンECU24に、ロック用トルクTm1rとトルク指令Tm2*についてはモータECU40に送信して(ステップS260)、駆動制御ルーチンを終了する。目標トルクTe*を受信したエンジンECU24は、エンジン22がそのときの回転数と目標トルクTe*との運転ポイントで運転されるようエンジン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。ロック用トルクTm1rとトルク指令Tm2*とを受信したモータECU40は、モータMG2からはトルクが出力されないようインバータ42のスイッチング素子のスイッチング制御を行ない、モータMG1については回転数Nm1が値0であるときにはロック用トルクTm1rに相当する電流がd軸に流れるようにインバータ41のスイッチング素子をスイッチング制御し、モータMG1の回転数Nm1が値0ではないときには回転数Nm1が値0となるよう制御すると共に回転数Nm1が値0になった以降はロック用トルクTm1rに相当する電流がd軸に流れるようにインバータ41のスイッチング素子をスイッチング制御する。ここで、d軸は、三相交流モータにおける相電流を3相−2相変換(座標変換)する際のd−q座標系におけるd軸であり、モータMG1のロータに貼り付けられた永久磁石により形成される時速の方向である。モータMG1のロック制御は、以下のように行なうことができる。まず、モータMG1のロータの回転位置から電気角を計算すると共にこの計算した電気角を用いて検出した相電流Iu1,Iv1,Iw1を座標変換(3相−2相変換)して電流Id1,Iq1を計算する。続いて、電流指令Id1*にロック用トルクTm1rに相当する電流を設定すると共に電流指令Iq1*に値0を設定し、設定した電流指令Id1*,Iq1*と計算した電流Id1,Iq1とを用いて電圧指令Vd1*,Vq1*を設定し、この設定した電圧指令Vd1*,Vq1*を座標変換(2相−3相変換)してモータMG1の三相コイルU相,V相,W相の電圧指令Vu1*,Vv1*,Vw1*を計算する。そして、計算した電圧指令Vu1*,Vv1*,Vw1*をインバータ41をスイッチングするためのPWM信号に変換し、これに基づいてインバータ41のスイッチング素子をスイッチング制御する。こうした制御により、モータMG1は、ロックした状態となる。   Then, a value 0 is set for the torque command Tm2 * of the motor MG2 (step S250), the target torque Te * is transmitted to the engine ECU 24, and the locking torque Tm1r and the torque command Tm2 * are transmitted to the motor ECU 40 (step S260). ), And finishes the drive control routine. The engine ECU 24 that has received the target torque Te * performs control such as intake air amount control, fuel injection control, and ignition control in the engine 22 so that the engine 22 is operated at an operating point between the engine speed and the target torque Te *. To do. The motor ECU 40 that has received the locking torque Tm1r and the torque command Tm2 * performs switching control of the switching element of the inverter 42 so that no torque is output from the motor MG2, and when the rotational speed Nm1 is 0 for the motor MG1 Switching control of the switching element of the inverter 41 is performed so that a current corresponding to the locking torque Tm1r flows in the d-axis. When the rotational speed Nm1 of the motor MG1 is not a value 0, the rotational speed Nm1 is controlled to be a value 0 and is rotated. After the number Nm1 reaches the value 0, the switching element of the inverter 41 is subjected to switching control so that a current corresponding to the locking torque Tm1r flows in the d-axis. Here, the d-axis is the d-axis in the dq coordinate system when the phase current in the three-phase AC motor is subjected to three-phase to two-phase conversion (coordinate conversion), and is a permanent magnet attached to the rotor of the motor MG1. It is the direction of the speed formed by. Lock control of the motor MG1 can be performed as follows. First, an electrical angle is calculated from the rotational position of the rotor of motor MG1, and phase currents Iu1, Iv1, and Iw1 detected using the calculated electrical angle are subjected to coordinate conversion (three-phase to two-phase conversion) to generate currents Id1, Iq1. Calculate Subsequently, a current corresponding to the locking torque Tm1r is set in the current command Id1 * and a value 0 is set in the current command Iq1 *, and the set current commands Id1 * and Iq1 * and the calculated currents Id1 and Iq1 are used. The voltage commands Vd1 * and Vq1 * are set, and the set voltage commands Vd1 * and Vq1 * are coordinate-converted (2-phase to 3-phase conversion) to change the three-phase coil U phase, V phase, and W phase of the motor MG1. voltage Directive Vu1 *, Vv1 *, to calculate the Vw1 *. Then, the calculated voltage commands Vu1 *, Vv1 *, Vw1 * are converted into PWM signals for switching the inverter 41, and the switching element of the inverter 41 is subjected to switching control based on this. By such control, the motor MG1 is in a locked state.

図10は、モータMG1をロックした状態における動力分配統合機構30および変速機60の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例である。図10中、実線は変速機60が2速の状態のときを示し、破線は変速機60が3速の状態のときを示している。図示するように、モータMG1がロック状態とされることにより、エンジン22から出力したトルクTeが動力分配統合機構30のギヤ比ρと変速機60のギヤ比Gとによって変換されて駆動軸36に出力される。このため、モータMG1をロック状態とするのに必要な電気的な損失が生じるものの、エンジン22から出力された機械的なエネルギは僅かな機械的な損失を生じるのみで駆動軸36に出力される。上述したように、こうしたモータMG1をロック状態とした制御は、要求トルクTd*が閾値Tref未満であり、モータMG1の目標回転数Nm1*の絶対値が閾値Nm1ref未満であり、且つ、エンジン22の目標回転数Ne*と入力したエンジン22の回転数Neとの回転数差が閾値Neref未満のときに実行されるから、モータMG1の回転数Nm1が負の値となることによって生じる動力循環を回避することができると共に比較的効率よくエンジン22を運転して要求トルクTd*を駆動軸36に出力することができる。この結果、車両の燃費を向上させることができる。   FIG. 10 is an example of a collinear diagram for dynamically explaining the rotational elements of the power distribution and integration mechanism 30 and the transmission 60 in a state where the motor MG1 is locked. In FIG. 10, the solid line indicates when the transmission 60 is in the second speed state, and the broken line indicates when the transmission 60 is in the third speed state. As shown in the figure, when the motor MG1 is locked, the torque Te output from the engine 22 is converted by the gear ratio ρ of the power distribution and integration mechanism 30 and the gear ratio G of the transmission 60 to be applied to the drive shaft 36. Is output. For this reason, although an electrical loss necessary to bring the motor MG1 into the locked state occurs, the mechanical energy output from the engine 22 is output to the drive shaft 36 with only a slight mechanical loss. . As described above, in the control in which the motor MG1 is in the locked state, the required torque Td * is less than the threshold value Tref, the absolute value of the target rotational speed Nm1 * of the motor MG1 is less than the threshold value Nm1ref, and the engine 22 Since it is executed when the difference in rotation speed between the target rotation speed Ne * and the input rotation speed Ne of the engine 22 is less than the threshold value Neref, the power circulation caused by the negative rotation speed Nm1 of the motor MG1 is avoided. In addition, the engine 22 can be operated relatively efficiently and the required torque Td * can be output to the drive shaft 36. As a result, the fuel consumption of the vehicle can be improved.

以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、比較的低負荷で全体としての効率が低くならないときや過渡時ではないときに、モータMG1をロック状態とすると共にエンジン22から駆動軸36に出力すべき要求トルクTd*に駆動軸回転数Ndを乗じたものをエンジン22の回転数Neで除して得られる目標トルクTe*が出力されるようエンジン22を制御することにより、モータMG1を固定するブレーキを設けることなく、モータMG1をロック状態にして車両の燃費を向上させることができる。しかも、比較的低負荷のときにだけモータMG1をロック状態とするから、モータMG1の発熱を抑制することができる。さらに、モータMG1をロック状態とするときには、上述した式(10)により必要かつ十分なトルクが生じるだけの電流をモータMG1に流すから、モータMG1の発熱を抑制しながら車両の燃費を向上させることができる。もとより、変速機60の変速段の変速を伴って要求トルクTd*を駆動軸36に出力して走行することができる。   According to the hybrid vehicle 20 of the embodiment described above, the motor MG1 is set in the locked state and output from the engine 22 to the drive shaft 36 when the overall efficiency is not lowered at a relatively low load or when it is not in a transient state. The motor MG1 is fixed by controlling the engine 22 to output a target torque Te * obtained by dividing the required torque Td * to be multiplied by the drive shaft rotational speed Nd by the rotational speed Ne of the engine 22. Without providing a brake to perform, the motor MG1 can be locked to improve the fuel efficiency of the vehicle. In addition, since the motor MG1 is locked only when the load is relatively low, heat generation of the motor MG1 can be suppressed. Further, when the motor MG1 is brought into the locked state, a current sufficient to generate a necessary and sufficient torque is caused to flow to the motor MG1 according to the above-described equation (10), so that the fuel consumption of the vehicle is improved while suppressing the heat generation of the motor MG1. Can do. Needless to say, the required torque Td * can be output to the drive shaft 36 along with the shift of the shift stage of the transmission 60 to travel.

実施例のハイブリッド自動車20では、要求トルクTd*が閾値Tref未満であり、モータMG1の目標回転数Nm1*の絶対値が閾値Nm1ref未満であり、且つ、エンジン22の目標回転数Ne*と入力したエンジン22の回転数Neとの回転数差が閾値Neref未満のときにモータMG1をロック状態としたが、要求トルクTd*が閾値Tref未満であり且つモータMG1の目標回転数Nm1*の絶対値が閾値Nm1ref未満であれば、エンジン22の目標回転数Ne*と入力したエンジン22の回転数Neとの回転数差が閾値Neref以上のときにもモータMG1をロック状態とするものとしてもよく、要求トルクTd*が閾値Tref未満であり且つエンジン22の目標回転数Ne*と入力したエンジン22の回転数Neとの回転数差が閾値Neref未満のときであれば、モータMG1の目標回転数Nm1*の絶対値が閾値Nm1ref以上のときにもモータMG1をロック状態とするものとしてもよく、モータMG1の目標回転数Nm1*の絶対値が閾値Nm1ref未満であり且つエンジン22の目標回転数Ne*と入力したエンジン22の回転数Neとの回転数差が閾値Neref未満であれば、要求トルクTd*が閾値Tref以上であってもモータMG1をロック状態とするものとしてもよい。また、要求トルクTd*が閾値Tref未満であれば、モータMG1の目標回転数Nm1*の絶対値が閾値Nm1ref以上であったりエンジン22の目標回転数Ne*と入力したエンジン22の回転数Neとの回転数差が閾値Neref以上であってもモータMG1をロック状態とするものとしてもよく、モータMG1の目標回転数Nm1*の絶対値が閾値Nm1ref未満であれば、要求トルクTd*が閾値Tref以上であったりエンジン22の目標回転数Ne*と入力したエンジン22の回転数Neとの回転数差が閾値Neref以上であってもモータMG1をロック状態とするものとしてもよく、エンジン22の目標回転数Ne*と入力したエンジン22の回転数Neとの回転数差が閾値Neref未満であれば、要求トルクTd*が閾値Tref以上であったりモータMG1の目標回転数Nm1*の絶対値が閾値Nm1ref以上であってもモータMG1をロック状態とするものとしてもよい。更に、要求トルクTd*が閾値Tref未満である条件やモータMG1の目標回転数Nm1*の絶対値が閾値Nm1ref未満である条件,エンジン22の目標回転数Ne*と入力したエンジン22の回転数Neとの回転数差が閾値Neref未満である条件以外の条件を考慮してモータMG1をロック状態とするものとしてもよい。   In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the required torque Td * is less than the threshold value Tref, the absolute value of the target rotation speed Nm1 * of the motor MG1 is less than the threshold value Nm1ref, and the target rotation speed Ne * of the engine 22 is input. The motor MG1 is set to the locked state when the rotational speed difference from the rotational speed Ne of the engine 22 is less than the threshold value Neref, but the required torque Td * is less than the threshold value Tref and the absolute value of the target rotational speed Nm1 * of the motor MG1 is If it is less than the threshold value Nm1ref, the motor MG1 may be locked even when the rotational speed difference between the target rotational speed Ne * of the engine 22 and the input rotational speed Ne of the engine 22 is greater than or equal to the threshold value Neref. The engine speed when the torque Td * is less than the threshold value Tref and the target engine speed Ne * of the engine 22 is input. If the rotational speed difference from e is less than the threshold value Neref, the motor MG1 may be locked even when the absolute value of the target rotational speed Nm1 * of the motor MG1 is greater than or equal to the threshold value Nm1ref. If the absolute value of the target rotational speed Nm1 * is less than the threshold value Nm1ref and the rotational speed difference between the target rotational speed Ne * of the engine 22 and the input rotational speed Ne of the engine 22 is less than the threshold value Neref, the required torque Td * is The motor MG1 may be locked even if the threshold value is Tref or more. If the required torque Td * is less than the threshold value Tref, the absolute value of the target rotational speed Nm1 * of the motor MG1 is greater than or equal to the threshold value Nm1ref, or the target rotational speed Ne * of the engine 22 and the input rotational speed Ne of the engine 22 The motor MG1 may be in a locked state even if the rotation speed difference is equal to or greater than the threshold value Neref. If the absolute value of the target rotation speed Nm1 * of the motor MG1 is less than the threshold value Nm1ref, the required torque Td * is the threshold value Tref. Even when the difference between the engine speed Ne * and the input engine speed Ne is equal to or greater than the threshold Neref, the motor MG1 may be locked. If the rotational speed difference between the rotational speed Ne * and the input rotational speed Ne of the engine 22 is less than the threshold value Neref, the required torque Td There may be a motor MG1 even target rotation speed Nm1 *. Of absolute value the threshold Nm1ref more even or motor MG1 equal to or greater than the threshold value Tref as a locked state. Further, the condition that the required torque Td * is less than the threshold value Tref, the condition that the absolute value of the target revolution number Nm1 * of the motor MG1 is less than the threshold value Nm1ref, and the target revolution number Ne * of the engine 22 that is input. The motor MG1 may be brought into the locked state in consideration of conditions other than the condition that the difference in rotational speed between the motor and MG is less than the threshold value Neref.

実施例のハイブリッド自動車20では、エンジン22が運転されている状態で要求トルクTd*が閾値Tref未満であり、モータMG1の目標回転数Nm1*の絶対値が閾値Nm1ref未満であり、且つ、エンジン22の目標回転数Ne*と入力したエンジン22の回転数Neとの回転数差が閾値Neref未満のときにモータMG1をロック状態としたが、エンジン22が運転されていない状態のときにもモータMG1をロック状態とするものとしても構わない。   In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the required torque Td * is less than the threshold value Tref while the engine 22 is being operated, the absolute value of the target rotational speed Nm1 * of the motor MG1 is less than the threshold value Nm1ref, and the engine 22 The motor MG1 is set in the locked state when the difference in rotational speed between the target rotational speed Ne * and the input rotational speed Ne of the engine 22 is less than the threshold value Neref, but the motor MG1 is also in a state where the engine 22 is not operated. May be in a locked state.

実施例のハイブリッド自動車20では、上述した式(4),(5)を満たす範囲内でモータトルク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(4),(5)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 hybrid vehicle 20 of the embodiment, torque limits Tm1min and Tm1max for limiting the motor torque Tm1tmp within a range satisfying the above-described formulas (4) and (5) are obtained to set the torque command Tm1 * of the motor MG1 and formula ( 7) and (8) are used to obtain the torque limits Tm2min and Tm2max, and the torque command Tm2 * of the motor MG2 is set. However, the torque limits Tm1min and Tm1max are limited within the range satisfying the expressions (4) and (5). The motor torque Tm1tmp is set as it is as the torque command Tm1 * of the motor MG1, and the torque limit Tm2min and Tm2max are obtained from the equations (7) and (8) using the torque command Tm1 * to obtain the torque command Tm2 * of the motor MG2. It does not matter as a setting. In addition, if the torque command Tm1 *, Tm2 * of the motors MG1, MG2 is set within the range of the input / output limits Win, Wout of the battery 50 using the rotation speed Nm2 of the motor MG2 and the expected motor rotation speed Nm2est. , it may be as using any technique.

実施例のハイブリッド自動車20では、4段の変速段をもって変速可能な変速機60を用いるものとしたが、変速段は4段に限られるものではなく、2段以上の変速段をもって変速可能な変速機であればよい。   In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the transmission 60 capable of shifting with four speeds is used. However, the speed is not limited to four, and the speed can be changed with two or more speeds. Any machine can be used.

実施例のハイブリッド自動車20では、駆動輪39a,39bに連結された駆動軸36に変速機60を介して接続された動力軸としてのリングギヤ軸32aにエンジン22からの動力を動力分配統合機構30を介して出力するものとしたが、図11の変形例のハイブリッド自動車120に例示するように、エンジン22のクランクシャフトに接続されたインナーロータ132と駆動輪39a,39bに動力を出力する駆動軸36に変速機60を介して接続された動力軸32bに接続されたアウターロータ134とを有し、エンジン22の動力の一部を動力軸32b,変速機60,駆動軸36を介して駆動輪39a,39b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130を備えるものとしてもよい。   In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the power distribution and integration mechanism 30 is used to transmit power from the engine 22 to the ring gear shaft 32a as a power shaft connected to the drive shaft 36 connected to the drive wheels 39a and 39b via the transmission 60. The drive shaft 36 outputs power to the inner rotor 132 and the drive wheels 39a and 39b connected to the crankshaft of the engine 22, as illustrated in the hybrid vehicle 120 of the modification of FIG. And an outer rotor 134 connected to a power shaft 32b connected via a transmission 60, and a part of the power of the engine 22 is driven through a power shaft 32b, a transmission 60, and a drive shaft 36 to drive wheels 39a. , 39b and a counter-rotor motor 130 that converts the remaining power into electric power.

実施例では、本発明の最良の形態として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、こうした自動車に搭載されない動力出力装置としてもよい。また、こうした動力出力装置に内燃機関と共に組み込まれる駆動装置の形態としてもよい。さらに、動力出力装置の制御方法の形態としても構わない。   In the embodiment, the hybrid vehicle 20 equipped with the power output device is described as the best mode of the present invention. However, a power output device not mounted on such a vehicle may be used. Moreover, it is good also as a form of the drive device integrated in such a power output device with an internal combustion engine. Furthermore, it may be in the form of a control method of the power output apparatus.

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、モータMG1が「発電機」に相当し、変速機60が「有段変速手段」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、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動軸36に要求される要求トルクTd*を設定する図5の駆動制御ルーチンのステップS110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、要求トルクTd*が閾値Tref以上であったり、モータMG1の目標回転数Nm1*の絶対値が閾値Nm1ref以上であったり、エンジン22の目標回転数Ne*と入力したエンジン22の回転数Neとの回転数差が閾値Neref以上のときには、バッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で変速機60の変速段の変速を伴ってエンジン22を効率よく運転しながら要求トルクTd*が駆動軸36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*,モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定してエンジン22,モータMG1,MG2を制御し、要求トルクTd*が閾値Tref未満であり、モータMG1の目標回転数Nm1*の絶対値が閾値Nm1ref未満であり、且つ、エンジン22の目標回転数Ne*と入力したエンジン22の回転数Neとの回転数差が閾値Neref未満のときには、モータMG1をロック状態とすると共にエンジン22から駆動軸36に出力すべき要求トルクTd*に駆動軸回転数Ndを乗じたものをエンジン22の回転数Neで除して得られる目標トルクTe*が出力されるようエンジン22を制御する図5の駆動制御ルーチンのステップS150〜S260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*とによりエンジン22を制御するエンジンECU24とトルク指令Tm1*,Tm2*とによりモータMG1,MG2を制御するモータECU40と油圧シーケンスにより変速機60の変速段を変速制御するハイブリッド用電子制御ユニット70とが「制御手段」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。「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、入力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発電機であっても構わない。「有段変速手段」としては、4段変速の変速機60に限定されるものではなく、入力軸と駆動軸との間で動力を変速して伝達する有段のものであれば如何なるものとしても構わない。「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、入力軸と内燃機関の出力軸と発電機の回転軸との3軸に接続され3軸のうちいずれか2軸に入出力した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。「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、入力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および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。「要求駆動力設定手段」としては、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動軸36の要求トルクTd*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だけに基づいて駆動軸36の要求トルクTd*を設定するなど、駆動軸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、要求トルクTd*やモータMG1の目標回転数Nm1*の絶対値,エンジン22の目標回転数Ne*と入力したエンジン22の回転数Neとの回転数差の条件に基づいてモータMG1をロック制御するものに限定されるものではなく、所定運転条件が成立していないときには有段変速手段の変速段の変速を伴って設定された要求駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と発電機と電動機と有段変速手段とを制御し、所定運転条件が成立しているときには発電機の回転数を値0で固定した状態で有段変速手段の変速段の変速を伴って設定された要求駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と発電機と電動機と有段変速手段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。駆動軸に動力を出力する動力出力装置に内燃機関と共に組み込まれる駆動装置としたときの「制御手段」としては、動力出力装置としたときの「制御手段」からエンジンECU24を除いたもの、即ち、所定運転条件が成立していないときには有段変速手段の変速段の変速を伴って設定された要求駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と発電機と電動機と有段変速手段とを制御し、所定運転条件が成立しているときには発電機の回転数を値0で固定した状態で有段変速手段の変速段の変速を伴って設定された要求駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と発電機と電動機と有段変速手段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。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 engine 22 corresponds to an “internal combustion engine”, the motor MG1 corresponds to a “generator”, the transmission 60 corresponds to a “stepped transmission unit”, and the power distribution and integration mechanism 30 is a “three-shaft type”. The required torque required for the drive shaft 36 based on the accelerator opening Acc and the vehicle speed V is equivalent to the “power input / output means”, the motor MG2 is equivalent to “electric motor”, the battery 50 is equivalent to “power storage means”. The hybrid electronic control unit 70 that executes step S110 of the drive control routine of FIG. 5 for setting Td * corresponds to “required drive force setting means”, and the required torque Td * is equal to or greater than the threshold value Tref or the motor MG1 The absolute value of the target rotational speed Nm1 * is greater than or equal to the threshold Nm1ref, or the rotational speed difference between the target rotational speed Ne * of the engine 22 and the input rotational speed Ne of the engine 22 is greater than or equal to the threshold Neref. In some cases, the engine 22 is operated so that the required torque Td * is output to the drive shaft 36 while efficiently operating the engine 22 with the shift of the shift stage of the transmission 60 within the range of the input / output limits Win and Wout of the battery 50. The target rotational speed Ne *, target torque Te *, and torque commands Tm1 * and Tm2 * of the motors MG1 and MG2 are set to control the engine 22, the motors MG1 and MG2, and the required torque Td * is less than the threshold Tref. When the absolute value of the target rotational speed Nm1 * of MG1 is less than the threshold value Nm1ref, and the rotational speed difference between the target rotational speed Ne * of the engine 22 and the input rotational speed Ne of the engine 22 is less than the threshold value Neref, the motor MG1 Is locked and the required torque Td * to be output from the engine 22 to the drive shaft 36 is multiplied by the drive shaft rotational speed Nd. The hybrid electronic control unit 70 executes the processing of steps S150 to S260 of the drive control routine of FIG. 5 for controlling the engine 22 so that a target torque Te * obtained by dividing the engine by the rotational speed Ne of the engine 22 is output. The engine ECU 24 that controls the engine 22 based on the target rotational speed Ne * and the target torque Te *, the motor ECU 40 that controls the motors MG1 and MG2 based on the torque commands Tm1 * and Tm2 *, and the gear position of the transmission 60 according to the hydraulic sequence. a hybrid electronic control unit 70 to shift control corresponds to a "control unit". Here, the “internal combustion engine” is not limited to an internal combustion engine that outputs power using a hydrocarbon fuel such as gasoline or light oil, and may be any type of internal combustion engine such as a hydrogen engine. The “generator” is not limited to the motor MG1 configured as a synchronous generator motor, and may be any type of generator such as an induction motor that can input and output power to an input shaft. I do not care. The “stepped transmission means” is not limited to the four-stage transmission 60, but any stepped transmission that transmits power between the input shaft and the drive shaft. It doesn't matter. The “three-axis power input / output means” is not limited to the power distribution / integration mechanism 30 described above, but includes four or more shafts using a double pinion type planetary gear mechanism or a combination of a plurality of planetary gear mechanisms. Any one of the three shafts connected to the three shafts of the input shaft, the output shaft of the internal combustion engine, and the rotating shaft of the generator, such as those connected to the shaft or those having a different operation action from the planetary gear such as a differential gear As long as the power is input / output to / from the remaining shafts based on the power input / output to / from the two shafts, any device may be used. The “motor” is not limited to the motor MG2 configured as a synchronous generator motor, and may be any type of motor, such as an induction motor, as long as it can input and output power to an input shaft. . The “power storage means” is not limited to the battery 50 as a secondary battery, and may be anything as long as it can exchange power with a power drive input / output means and an electric motor such as a capacitor. The “required driving force setting means” is not limited to the one that sets the required torque Td * of the drive shaft 36 based on the accelerator opening Acc and the vehicle speed V, but is driven based only on the accelerator opening Acc. As long as the required driving force required for the drive shaft is set, such as setting the required torque Td * of the shaft 36, any configuration may be used. The “control means” is not limited to the combination of the hybrid electronic control unit 70, the engine ECU 24, and the motor ECU 40, and may be configured by a single electronic control unit. The “control means” includes the required torque Td *, the absolute value of the target rotational speed Nm1 * of the motor MG1, and the condition of the rotational speed difference between the target rotational speed Ne * of the engine 22 and the input rotational speed Ne of the engine 22. Is not limited to the one that lock-controls the motor MG1, and when the predetermined operating condition is not satisfied, the required driving force set with the shift of the shift stage of the stepped transmission means is output to the drive shaft. The internal combustion engine, the generator, the motor, and the stepped transmission means are controlled so that when the predetermined operating condition is satisfied, the speed of the stepped transmission means is fixed with the value of the generator being fixed at zero. Any device may be used as long as it controls the internal combustion engine, the generator, the electric motor, and the stepped transmission means so that the required driving force set with the shift is output to the drive shaft. As the “control means” when the power output device that outputs power to the drive shaft is incorporated with the internal combustion engine, the “control means” is obtained by removing the engine ECU 24 from the “control means” when the power output device is used, that is, Controls the internal combustion engine, the generator, the motor, and the stepped transmission means so that the required driving force set with the shift of the gear stage of the stepped transmission means is output to the drive shaft when the predetermined operating condition is not satisfied. When the predetermined operating condition is satisfied, the required driving force set with the shift of the gear stage of the stepped transmission means is output to the drive shaft while the rotational speed of the generator is fixed at 0. Any device that controls the internal combustion engine, the generator, the electric motor, and the stepped transmission means may be used. 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 problem is the same as that of the embodiment described in the column of means for solving the problem. It is an example for specifically explaining the best mode for doing so, and does not limit the elements of the invention described in the column of means for solving the problem. That is, the interpretation of the invention described in the column of means for solving the problems should be made based on the description of the column, and the examples are those of the invention described in the column of means for solving the problems. It is only a specific example.

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、動力出力装置や車両、駆動装置の製造産業などに利用可能である。   The present invention can be used in the manufacturing industry of power output devices, vehicles, and drive devices.

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。It is a block diagram which shows the outline of a structure of the hybrid vehicle 20 carrying the power output device which is one Example of this invention. 変速機60の構成の概略を示す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a transmission 60. バッテリ50における電池温度Tbと入出力制限Win,Woutとの関係の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the relationship between the battery temperature Tb in the battery 50, and the input / output restrictions Win and Wout. バッテリ50の残容量(SOC)と入出力制限Win,Woutの補正係数との関係の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the relationship between the remaining capacity (SOC) of the battery 50, and the correction coefficient of input / output restrictions Win and Wout. 実施例のハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the drive control routine performed by the electronic control unit for hybrids 70 of an Example. 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。Is an explanatory diagram showing an example of a torque demand setting map. エンジン22の動作ラインの一例と目標回転数Ne*および目標トルクTe*を設定する様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a mode that an example of the operating line of the engine 22, and target rotational speed Ne * and target torque Te * are set. 変速機60が2速の状態のときの動力分配統合機構30および変速機60の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of a collinear diagram for dynamically explaining the power distribution and integration mechanism 30 and the rotational elements of the transmission 60 when the transmission 60 is in the second speed state. トルク制限Tm1min,Tm1maxの一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of torque restrictions Tm1min and Tm1max. モータMG1をロック状態としたときの動力分配統合機構30および変速機60の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the collinear diagram for demonstrating dynamically the rotational element of the power distribution integration mechanism 30 and the transmission 60 when the motor MG1 is made into a locked state. 変形例のハイブリッド自動車120の構成の概略を示す構成図である。Is a block diagram showing the schematic configuration of a hybrid vehicle 120 of the modified example.

符号の説明Explanation of symbols

20,120 ハイブリッド自動車、22 エンジン、24 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、26 クランクシャフト、28 ダンパ、30 動力分配統合機構、31 サンギヤ、32 リングギヤ、32a リングギヤ軸、32b 動力軸、33 ピニオンギヤ、34 キャリア、36 駆動軸、37 回転数センサ、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、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 変速機、62,64,66 遊星歯車機構、62s,64s,66s サンギヤ、62c,64c,66c キャリア、62r,64r,66r リングギヤ、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、100 アクチュエータ、102 オイルポンプ、104 油圧供給部、MG1,MG2 モータ、C1,C2 クラッチ、B1,B2,B3 ブレーキ。   20, 120 Hybrid vehicle, 22 engine, 24 engine electronic control unit (engine ECU), 26 crankshaft, 28 damper, 30 power distribution integration mechanism, 31 sun gear, 32 ring gear, 32a ring gear shaft, 32b power shaft, 33 pinion gear, 34 Carrier, 36 Drive shaft, 37 Rotational speed sensor, 38 Differential gear, 39a, 39b Drive wheel, 40 Motor electronic control unit (motor ECU), 41, 42 Inverter, 43, 44 Rotation position detection sensor, 50 Battery, 51 Temperature sensor, 52 Battery electronic control unit (battery ECU), 54 Electric power line, 60 Transmission, 62, 64, 66 Planetary gear mechanism, 62s, 64s, 66s Sun gear, 62c, 64c, 66c Carrier, 62 , 64r, 66r ring gear, 70 hybrid electronic control unit, 72 CPU, 74 ROM, 76 RAM, 80 ignition switch, 81 shift lever, 82 shift position sensor, 83 accelerator pedal, 84 accelerator pedal position sensor, 85 brake pedal, 86 Brake pedal position sensor, 88 Vehicle speed sensor, 100 Actuator, 102 Oil pump, 104 Oil pressure supply unit, MG1, MG2 motor, C1, C2 clutch, B1, B2, B3 brake.

Claims (4)

駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
内燃機関と、
動力を入出力可能な発電機と、
入力軸を有し、前記入力軸と前記駆動軸との間で動力を変速して伝達する有段変速手段と、
前記入力軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との3軸に接続され、該3軸のうちいずれか2軸に入出力した動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、
前記入力軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記発電機および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
前記内燃機関の回転数である機関回転数を検出する回転数検出手段と、
前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求動力設定手段と、
前記内燃機関が運転されている条件と前記設定された要求駆動力が所定駆動力以下である条件と前記発電機の回転数の絶対値が所定回転数未満である条件と前記内燃機関を所定の制約で運転しながら前記設定された要求駆動力を前記駆動軸に出力するものとして演算される前記内燃機関の回転数である演算回転数と前記検出された機関回転数との回転数差が所定回転数差未満となる条件の4条件のうちの少なくとも一つが成立していないときには前記有段変速手段の変速段の変速を伴って前記設定された要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機と前記有段変速手段とを制御し、前記4条件の全てが成立しているときには前記発電機の回転数が値0となるよう前記発電機を制御すると共に該発電機の制御によって前記発電機の回転数を値0で固定した状態で前記有段変速手段の変速段の変速を伴って前記設定された要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電動機と前記有段変速手段とを制御する制御手段と、
を備える動力出力装置。
A power output device that outputs power to a drive shaft,
An internal combustion engine;
A generator capable of inputting and outputting power;
A stepped transmission means having an input shaft and transmitting power by shifting between the input shaft and the drive shaft;
Connected to the three shafts of the input shaft, the output shaft of the internal combustion engine, and the rotating shaft of the generator, power is input / output to the remaining shaft based on the power input / output to any two of the three shafts Three-axis power input / output means for
An electric motor capable of inputting and outputting power to the input shaft;
Power storage means capable of exchanging electric power with the generator and the motor;
A rotational speed detection means for detecting an engine rotational speed which is the rotational speed of the internal combustion engine;
Required power setting means for setting a required driving force required for the drive shaft;
A condition under which the internal combustion engine is operated, a condition in which the set required driving force is less than or equal to a predetermined driving force, a condition in which the absolute value of the rotational speed of the generator is less than a predetermined rotational speed, and a predetermined internal combustion engine A difference in rotational speed between a calculated rotational speed that is the rotational speed of the internal combustion engine that is calculated to output the set required driving force to the drive shaft while operating under constraints and the detected engine rotational speed is predetermined. When at least one of the four conditions that are less than the rotational speed difference is not satisfied, the set required driving force is output to the drive shaft along with the shift of the gear stage of the stepped transmission means. The internal combustion engine, the generator, the motor, and the stepped transmission means are controlled, and the generator is controlled so that the number of revolutions of the generator becomes 0 when all of the four conditions are satisfied. Together with the generator control And the internal combustion engine and the electric motor so that the set required driving force is output to the drive shaft with a shift of the shift stage of the stepped transmission means in a state where the rotational speed of the generator is fixed at 0. And control means for controlling the stepped transmission means,
A power output device comprising:
請求項1記載の動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなる車両。   A vehicle comprising the power output device according to claim 1 and an axle connected to the drive shaft. 駆動軸に動力を出力する動力出力装置に内燃機関および蓄電手段と共に組み込まれる駆動装置であって、
蓄電手段と電力のやりとりが可能で動力を入出力可能な発電機と、
入力軸を有し、前記入力軸と前記駆動軸との間で動力を変速して伝達する有段変速手段と、
前記入力軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との3軸に接続され、該3軸のうちいずれか2軸に入出力した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、
蓄電手段と電力のやりとりが可能で前記入力軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記内燃機関の回転数である機関回転数を検出する回転数検出手段と、
前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求動力設定手段と、
前記内燃機関が運転されている条件と前記設定された要求駆動力が所定駆動力以下である条件と前記発電機の回転数の絶対値が所定回転数未満である条件と前記内燃機関を所定の制約で運転しながら前記設定された要求駆動力を前記駆動軸に出力するものとして演算される前記内燃機関の回転数である演算回転数と前記検出された機関回転数との回転数差が所定回転数差未満となる条件の4条件のうちの少なくとも一つが成立していないときには前記有段変速手段の変速段の変速を伴って前記設定された要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関の制御と共に前記発電機と前記電動機と前記有段変速手段とを制御し、前記4条件の全てが成立しているときには前記発電機の回転数が値0となるよう前記発電機を制御すると共に該発電機の制御によって前記発電機の回転数を値0で固定した状態で前記有段変速手段の変速段の変速を伴って前記設定された要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関の制御と共に前記電動機と前記有段変速手段とを制御する制御手段と、
を備える駆動装置。
A drive device incorporated in a power output device that outputs power to the drive shaft together with the internal combustion engine and the power storage means,
A generator capable of exchanging power with the storage means and capable of inputting and outputting power;
A stepped transmission means having an input shaft and transmitting power by shifting between the input shaft and the drive shaft;
Connected to the three shafts of the input shaft, the output shaft of the internal combustion engine, and the rotating shaft of the generator, power is input / output to the remaining shaft based on the power input / output to any two of the three shafts Three-axis power input / output means for
An electric motor capable of exchanging electric power with the storage means and capable of inputting and outputting power to the input shaft;
A rotational speed detection means for detecting an engine rotational speed which is the rotational speed of the internal combustion engine;
Required power setting means for setting a required driving force required for the drive shaft;
A condition under which the internal combustion engine is operated, a condition in which the set required driving force is less than or equal to a predetermined driving force, a condition in which the absolute value of the rotational speed of the generator is less than a predetermined rotational speed, and a predetermined internal combustion engine A difference in rotational speed between a calculated rotational speed that is the rotational speed of the internal combustion engine that is calculated to output the set required driving force to the drive shaft while operating under constraints and the detected engine rotational speed is predetermined. When at least one of the four conditions that are less than the rotational speed difference is not satisfied, the set required driving force is output to the drive shaft along with the shift of the gear stage of the stepped transmission means. The generator, the electric motor, and the stepped transmission means are controlled together with the control of the internal combustion engine, and the generator is set so that the number of revolutions of the generator becomes 0 when all of the four conditions are satisfied. Control and the The internal combustion engine so that the set required driving force is output to the drive shaft with a shift of the shift stage of the stepped transmission means in a state where the rotation speed of the generator is fixed at a value of 0 by control of an electric machine. Control means for controlling the electric motor and the stepped transmission means together with the control of
A drive device comprising:
内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、入力軸を有し前記入力軸と駆動軸との間で動力を変速して伝達する有段変速手段と、前記入力軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との3軸に接続され該3軸のうちいずれか2軸に入出力した動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、前記入力軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
前記内燃機関が運転されている条件と駆動軸に要求される要求駆動力が所定駆動力以下である条件と前記発電機の回転数の絶対値が所定回転数未満である条件と前記内燃機関を所定の制約で運転しながら前記要求駆動力を前記駆動軸に出力するものとして演算される前記内燃機関の回転数である演算回転数と前記内燃機関の回転数との回転数差が所定回転数差未満となる条件の4条件のうちの少なくとも一つが成立していないときには前記有段変速手段の変速段の変速を伴って前記要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機と前記有段変速手段とを制御し、前記4条件の全てが成立しているときには前記発電機の回転数が値0となるよう前記発電機を制御すると共に該発電機の制御によって前記発電機の回転数を値0で固定した状態で前記有段変速手段の変速段の変速を伴って前記要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電動機と前記有段変速手段とを制御する、
ことを特徴とする動力出力装置の制御方法。
An internal combustion engine, a generator capable of inputting / outputting power, a stepped transmission means having an input shaft for shifting and transmitting power between the input shaft and the drive shaft, and the input shaft and the internal combustion engine A three-axis power input / output means connected to the three shafts of the output shaft and the rotating shaft of the generator and for inputting / outputting power to / from the remaining shaft based on the power input / output to / from any two of the three shafts; A control method of a power output device comprising: an electric motor capable of inputting / outputting power to / from the input shaft; and an electric storage means capable of exchanging electric power with the generator and the electric motor,
A condition under which the internal combustion engine is operated, a condition in which a required driving force required for the drive shaft is a predetermined driving force or less, a condition in which the absolute value of the rotational speed of the generator is less than a predetermined rotational speed, and the internal combustion engine The difference in rotational speed between the calculated rotational speed of the internal combustion engine and the rotational speed of the internal combustion engine, which is calculated to output the required driving force to the drive shaft while operating under a predetermined constraint, is a predetermined rotational speed. When at least one of the four conditions that are less than the difference is not satisfied, the internal combustion engine and the internal combustion engine are output so that the required driving force is output to the drive shaft with a shift of the shift stage of the stepped transmission means. The generator, the motor, and the stepped transmission means are controlled, and when all of the four conditions are satisfied, the generator is controlled so that the number of revolutions of the generator becomes 0, and the generator Controlled by the generator The internal combustion engine, the electric motor, and the stepped transmission means so that the required driving force is output to the drive shaft with a shift of the gear stage of the stepped transmission means in a state where the rotation speed is fixed at a value of 0. Control,
A control method for a power output apparatus.
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