JP5136205B2 - POWER OUTPUT DEVICE, ITS CONTROL METHOD, AND VEHICLE - Google Patents
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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に関する。 The present invention relates to a power output apparatus, a control method therefor, and a vehicle.
従来、この種の動力出力装置としては、動力分割機構を介して駆動軸に動力を出力するエンジンおよび第1モータジェネレータと、駆動軸に動力を出力する第2モータジェネレータとを備える車載されたものであって、三相交流モータとしての第2モータジェネレータを駆動するインバータのスイッチング素子が短絡故障したときに、これに対処するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、インバータのフェールセーフ装置として、同期モータを駆動するインバータのスイッチング素子がオフし続けるオフ故障が生じたときに、オフ故障した素子をオンする組み合わせのPWM信号の出力を停止し、それ以外のPWM信号の出力を継続するものが提案されている(例えば、特許文献2参照)。
上述の動力出力装置では、第2モータジェネレータを駆動するインバータの一部のスイッチング素子にオフ故障が生じているときに、第1モータジェネレータによりエンジンをクランキングして始動しようとすると、駆動軸が回転し、エンジンを適正に始動することができない場合がある。この場合、第2モータジェネレータを駆動して駆動軸をロックすることが考えられるが、第2モータジェネレータのロータの回転位置によっては第2モータジェネレータを正常に駆動できず、エンジンを始動することができない。 In the power output apparatus described above, when an off-failure has occurred in some switching elements of the inverter that drives the second motor generator, if the engine is cranked and started by the first motor generator, the drive shaft is It may rotate and the engine cannot be started properly. In this case, it is conceivable to drive the second motor generator to lock the drive shaft. However, depending on the rotational position of the rotor of the second motor generator, the second motor generator cannot be driven normally and the engine can be started. Can not.
本発明の動力出力装置およびその制御方法並びに車両は、電動機用インバータ回路にオフ異常が生じたときに内燃機関をより適正に始動することを主目的とする。 The main object of the power output apparatus, the control method thereof, and the vehicle according to the present invention is to start the internal combustion engine more appropriately when an OFF abnormality occurs in the inverter circuit for 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は、少なくとも上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The power output device, the control method thereof, and the vehicle of the present invention employ the following means in order to achieve at least the above-described main 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、
前記駆動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軸のうちのいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、
前記駆動軸に動力を入出力可能で多相交流電力により駆動する電動機と、
前記発電機を駆動する発電機用インバータ回路と、
前記電動機を駆動する電動機用インバータ回路と、
前記発電機および前記電動機と前記発電機用インバータ回路および前記電動機用インバータ回路を介して電力のやり取りが可能な蓄電手段と、
前記電動機用インバータ回路の一部のスイッチング素子がオフの状態で作動しなくなるオフ異常が生じている最中に前記内燃機関を始動するときには、前記発電機により前記内燃機関がクランキングされるよう前記発電機用インバータ回路を制御すると共に前記発電機による前記内燃機関のクランキングにより前記駆動軸に作用するトルクを前記電動機を正常に駆動できる電気角の範囲である正常電気角範囲内における前記電動機の駆動によるトルクによりキャンセルするよう前記電動機用インバータ回路を制御し、前記内燃機関を始動するよう前記内燃機関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;
It is connected to three shafts of the drive shaft, the output shaft of the internal combustion engine, and the rotating shaft of the generator, and power is supplied to the remaining shaft based on power input / output to / from any two of the three shafts. 3-axis power input / output means for input / output;
An electric motor capable of inputting and outputting power to the drive shaft and driven by multiphase AC power;
An inverter circuit for a generator that drives the generator;
An inverter circuit for an electric motor that drives the electric motor;
Electric storage means capable of exchanging electric power through the generator and the electric motor, the inverter circuit for the electric generator and the inverter circuit for the electric motor,
When the internal combustion engine is started during an off abnormality in which some switching elements of the inverter circuit for the motor do not operate in an off state, the internal combustion engine is cranked by the generator. Control of the inverter circuit for the generator and the torque applied to the drive shaft by the cranking of the internal combustion engine by the generator within the normal electrical angle range in which the motor can be driven normally. Control means for controlling the inverter circuit for the motor so as to be canceled by torque due to driving, and controlling the internal combustion engine so as to start the internal combustion engine;
It is a summary to provide.
この本発明の動力出力装置では、電動機用インバータ回路の一部のスイッチング素子がオフの状態で作動しなくなるオフ異常が生じている最中に内燃機関を始動するときには、発電機により内燃機関がクランキングされるよう発電機用インバータ回路を制御すると共に発電機による内燃機関のクランキングにより駆動軸に作用するトルクを電動機を正常に駆動できる電気角の範囲である正常電気角範囲内における電動機の駆動によるトルクによりキャンセルするよう電動機用インバータ回路を制御し、内燃機関を始動するよう内燃機関を制御する。これにより、電動機用インバータ回路にオフ異常が生じたときであっても内燃機関を始動することができる。ここで、「3軸式動力入出力手段」は、シングルピニオン式やダブルピニオン式の遊星歯車機構であるものとすることもできるし、デファレンシャルギヤであるものとすることもできる。 In this power output apparatus of the present invention, when the internal combustion engine is started during an off abnormality that does not work when some of the switching elements of the inverter circuit for the motor are off, the internal combustion engine is shut down by the generator. Control of the inverter circuit for the generator to be ranked and drive the motor within the normal electrical angle range, which is the range of electrical angles that can drive the motor normally with the torque acting on the drive shaft by the cranking of the internal combustion engine by the generator The inverter circuit for the motor is controlled so as to be canceled by the torque generated by the engine, and the internal combustion engine is controlled so as to start the internal combustion engine. As a result, the internal combustion engine can be started even when an off abnormality occurs in the inverter circuit for the motor. Here, the “three-axis power input / output means” may be a single pinion type or double pinion type planetary gear mechanism, or may be a differential gear.
こうした本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記オフ異常が生じている最中に前記内燃機関を始動するとき、前記電動機の回転子の回転位置に基づいて算出される前記電動機の電気角が前記正常電気角範囲外のときには前記発電機からのトルクにより前記駆動軸を回転させて前記電動機の電気角が前記正常電気角範囲内となるよう前記発電機用インバータ回路を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、電動機を正常に駆動できる電気角の範囲外のときに内燃機関を始動することができる。この場合、前記制御手段は、前記オフ異常が生じている最中に前記内燃機関を始動するとき、前記電動機の電気角が前記正常電気角範囲外のときには前記発電機の駆動により前記電動機の電気角が前記正常電気角範囲の略中心の電気角となるよう前記発電機用インバータ回路を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関をより確実に始動することができる。 In such a power output apparatus of the present invention, when the internal combustion engine is started while the OFF abnormality is occurring, the control means calculates the electric power of the motor calculated based on the rotational position of the rotor of the motor. Means for controlling the generator inverter circuit such that when the angle is outside the normal electrical angle range, the drive shaft is rotated by torque from the generator so that the electrical angle of the motor is within the normal electrical angle range; It can also be. In this way, the internal combustion engine can be started when the electric angle is outside the range of the electrical angle at which the electric motor can be driven normally. In this case, when the internal combustion engine is started while the off abnormality is occurring, the control means drives the generator to drive the electric power of the motor when the electric angle of the motor is outside the normal electric angle range. It can also be a means for controlling the inverter circuit for a generator so that the angle becomes an electrical angle substantially in the center of the normal electrical angle range. In this way, the internal combustion engine can be started more reliably.
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、前記駆動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軸のうちのいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能で多相交流電力により駆動する電動機と、前記発電機を駆動する発電機用インバータ回路と、前記電動機を駆動する電動機用インバータ回路と、前記発電機および前記電動機と前記発電機用インバータ回路および前記電動機用インバータ回路を介して電力のやり取りが可能な蓄電手段と、前記電動機用インバータ回路の一部のスイッチング素子がオフの状態で作動しなくなるオフ異常が生じている最中に前記内燃機関を始動するときには、前記発電機により前記内燃機関がクランキングされるよう前記発電機用インバータ回路を制御すると共に前記発電機による前記内燃機関のクランキングにより前記駆動軸に作用するトルクを前記電動機を正常に駆動できる電気角の範囲である正常電気角範囲内における前記電動機の駆動によるトルクによりキャンセルするよう前記電動機用インバータ回路を制御し、前記内燃機関を始動するよう前記内燃機関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, a drive shaft, an output shaft of the internal combustion engine, and a rotary shaft of the generator. Three-axis power input / output means for inputting / outputting power to / from the shaft, an electric motor capable of inputting / outputting power to / from the drive shaft and driven by polyphase AC power, an inverter circuit for a generator for driving the generator, A motor inverter circuit for driving the motor; a power storage means capable of exchanging power via the generator and the motor and the inverter circuit for the generator and the inverter circuit for the motor; and an inverter circuit for the motor Switch When the internal combustion engine is started during an off abnormality that does not operate when the switching element is off, the generator inverter circuit is controlled so that the internal combustion engine is cranked by the generator. The electric motor so as to cancel the torque acting on the drive shaft by cranking of the internal combustion engine by the generator by the torque generated by driving the electric motor within a normal electric angle range in which the electric motor can be normally driven. And a control means for controlling the internal combustion engine so as to start the internal combustion engine. The power output device 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、電動機用インバータ回路にオフ異常が生じたときであっても内燃機関を始動することができる効果や電動機を正常に駆動できる電気角の範囲外のときに内燃機関を始動することができる効果などと同様の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 exhibited by the power output device of the present invention, for example, when an off abnormality occurs in the inverter circuit for an electric motor. However, the same effects as the effect of starting the internal combustion engine and the effect of starting the internal combustion engine when it is outside the range of the electrical angle at which the electric motor can be normally driven can be obtained.
こうした本発明の車両において、車両に制動力を付与可能な制動力付与手段を備え、 前記制御手段は、前記内燃機関の運転を停止して前記電動機からの動力のみにより走行している最中に前記オフ異常が生じたときには、前記内燃機関,前記発電機,前記電動機からの動力が走行用の駆動力として出力されないよう前記内燃機関と前記発電機用インバータ回路と前記電動機用インバータ回路とを制御し、ブレーキ操作により要求される要求制動力を調整した制動力が前記制動力付与手段から付与されて前記電動機の電気角が前記正常電気角範囲内となった状態で停車するよう前記制動力付与手段を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、電動機を正常に駆動できる電気角の範囲内で停車することができる。 In such a vehicle of the present invention, the vehicle is provided with a braking force applying means capable of applying a braking force to the vehicle, and the control means stops the operation of the internal combustion engine and travels only by the power from the electric motor. When the off abnormality occurs, the internal combustion engine, the generator inverter circuit, and the motor inverter circuit are controlled so that power from the internal combustion engine, the generator, and the motor is not output as driving force for traveling. The braking force is applied so that the vehicle is stopped in a state where the braking force applied by adjusting the required braking force required by the brake operation is applied from the braking force applying means and the electrical angle of the motor is within the normal electrical angle range. It can also be a means for controlling the means. If it carries out like this, it can stop within the range of the electrical angle which can drive a motor normally.
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、駆動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軸のうちのいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能で多相交流電力により駆動する電動機と、前記発電機を駆動する発電機用インバータ回路と、前記電動機を駆動する電動機用インバータ回路と、前記発電機および前記電動機と前記発電機用インバータ回路および前記電動機用インバータ回路を介して電力のやり取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、
前記電動機用インバータ回路の一部のスイッチング素子がオフの状態で作動しなくなるオフ異常が生じている最中に前記内燃機関を始動するときには、前記発電機により前記内燃機関がクランキングされるよう前記発電機用インバータ回路を制御すると共に前記発電機による前記内燃機関のクランキングにより前記駆動軸に作用するトルクを前記電動機を正常に駆動できる電気角の範囲である正常電気角範囲内における前記電動機の駆動によるトルクによりキャンセルするよう前記電動機用インバータ回路を制御し、前記内燃機関を始動するよう前記内燃機関を制御する、
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 drive shaft, an output shaft of the internal combustion engine, and a rotating shaft of the generator are connected to three shafts and input / output to any two of the three shafts A three-axis power input / output means for inputting / outputting power to / from the remaining shaft based on the generated power, an electric motor capable of inputting / outputting power to / from the drive shaft and driven by multiphase AC power, and driving the generator An inverter circuit for a generator, an inverter circuit for an electric motor that drives the electric motor, an electric storage means capable of exchanging electric power through the generator and the electric motor, the inverter circuit for the electric generator, and the inverter circuit for the electric motor, A method for controlling a power output device comprising:
When the internal combustion engine is started during an off abnormality in which some switching elements of the inverter circuit for the motor do not operate in an off state, the internal combustion engine is cranked by the generator. Control of the inverter circuit for the generator and the torque applied to the drive shaft by the cranking of the internal combustion engine by the generator within the normal electrical angle range in which the motor can be driven normally. Controlling the inverter circuit for the motor so as to be canceled by torque by driving, and controlling the internal combustion engine to start the internal combustion engine;
It is characterized by that.
この本発明の動力出力装置の制御方法では、電動機用インバータ回路の一部のスイッチング素子がオフの状態で作動しなくなるオフ異常が生じている最中に内燃機関を始動するときには、発電機により内燃機関がクランキングされるよう発電機用インバータ回路を制御すると共に発電機による内燃機関のクランキングにより駆動軸に作用するトルクを電動機を正常に駆動できる電気角の範囲である正常電気角範囲内における電動機の駆動によるトルクによりキャンセルするよう電動機用インバータ回路を制御し、内燃機関を始動するよう内燃機関を制御する。これにより、電動機用インバータ回路にオフ異常が生じたときであっても内燃機関を始動することができる。ここで、「3軸式動力入出力手段」は、シングルピニオン式やダブルピニオン式の遊星歯車機構であるものとすることもできるし、デファレンシャルギヤであるものとすることもできる。 In this method of controlling a power output apparatus of the present invention, when the internal combustion engine is started during an off abnormality in which some switching elements of the inverter circuit for the motor do not operate in the off state, the internal combustion engine is started by the generator. The inverter circuit for the generator is controlled so that the engine is cranked, and the torque acting on the drive shaft due to the cranking of the internal combustion engine by the generator is within the normal electrical angle range that can drive the motor normally. The inverter circuit for the motor is controlled so as to be canceled by the torque generated by driving the motor, and the internal combustion engine is controlled so as to start the internal combustion engine. As a result, the internal combustion engine can be started even when an off abnormality occurs in the inverter circuit for the motor. Here, the “three-axis power input / output means” may be a single pinion type or double pinion type planetary gear mechanism, or may be a differential gear.
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described using examples.
図1は、本発明の一実施例である動力出力装置を搭載したハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車20は、図示するように、エンジン22と、エンジン22の出力軸としてのクランクシャフト26にダンパ28を介して接続された3軸式の動力分配統合機構30と、動力分配統合機構30に接続された発電可能なモータMG1と、動力分配統合機構30に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに取り付けられた減速ギヤ35と、この減速ギヤ35に接続されたモータMG2と、駆動輪63a,63bや図示しない従動輪のブレーキを制御するためのブレーキアクチュエータ92と、動力出力装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット70とを備える。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a
エンジン22は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内
燃機関であり、エンジン22の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット(以下、エンジンECUという)24により燃料噴射制御や点火制御,吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンECU24は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によりエンジン22を運転制御すると共に必要に応じてエンジン22の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。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
動力分配統合機構30は、外歯歯車のサンギヤ31と、このサンギヤ31と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ32と、サンギヤ31に噛合すると共にリングギヤ32に噛合する複数のピニオンギヤ33と、複数のピニオンギヤ33を自転かつ公転自在に保持するキャリア34とを備え、サンギヤ31とリングギヤ32とキャリア34とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構30は、キャリア34にはエンジン22のクランクシャフト26が、サンギヤ31にはモータMG1が、リングギヤ32にはリングギヤ軸32aを介して減速ギヤ35がそれぞれ連結されており、モータMG1が発電機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力をサンギヤ31側とリングギヤ32側にそのギヤ比に応じて分配し、モータMG1が電動機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力とサンギヤ31から入力されるモータMG1からの動力を統合してリングギヤ32側に出力する。リングギヤ32に出力された動力は、リングギヤ軸32aからギヤ機構60およびデファレンシャルギヤ62を介して、最終的には車両の駆動輪63a,63bに出力される。
The power distribution and
図2は、モータMG1,MG2やバッテリ50を中心とした電気駆動系の構成の概略を示す構成図である。モータMG1,MG2は、図1および図2に示すように、いずれも永久磁石が埋め込まれたロータ45,46と三相コイルが巻回されたステータ47,48とを有し、発電機として駆動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は、いずれも6個のトランジスタT1〜T6,T7〜T12とトランジスタT1〜T6,T7〜T12に逆並列接続された6個のダイオードD1〜D6,D7〜D12とにより構成されている。各6個のトランジスタT1〜T6,T7〜T12は、バッテリ50の正極が接続された正極母線とバッテリ50の負極が接続された負極母線とに対してソース側とシンク側とになるよう2個ずつペアで配置され、その接続点にモータMG1,MG2の三相コイル(U相,V相,W相)の各々が接続されている。したがって、対をなすトランジスタT1〜T6,T7〜T12のオン時間の割合を調節することにより三相コイルが巻回されたステータ47,48に回転磁界を形成でき、モータMG1,MG2を回転駆動することができる。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から構成されており、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のロータ45,46の回転位置を検出するレゾルバなどにより構成される回転位置検出センサ43,44からのロータ45,46の回転位置θm1,θm2や、モータMG1,MG2の三相コイルのU相,V相に流れる相電流を検出する電流センサ45U,45V,46U,46Vからの相電流Iu1,Iv1,Iu2,Iv2などが入力されており、モータECU40からは、インバータ41,42のトランジスタT1〜T6,T7〜T12へのスイッチング制御信号が出力されている。モータECU40は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によってモータMG1,MG2を駆動制御すると共に必要に応じてモータMG1,MG2の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。なお、モータECU40は、回転位置検出センサ43,44からのロータ45,46の回転位置θm1,θm2に基づいてモータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2も演算している。
FIG. 2 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of the electric drive system centered on the motors MG1 and MG2 and the
バッテリ50は、バッテリ用電子制御ユニット(以下、バッテリECUという)52によって管理されている。バッテリECU52には、バッテリ50を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ50の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧,バッテリ50の出力端子に接続された電力ライン54に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流,バッテリ50に取り付けられた温度センサ51からの電池温度Tbなどが入力されており、必要に応じてバッテリ50の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。また、バッテリECU52は、バッテリ50を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量(SOC)を演算したり、演算した残容量(SOC)と電池温度Tbとに基づいてバッテリ50を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Win,Woutを演算している。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。
The
ブレーキアクチュエータ92は、ブレーキペダル85の踏み込みに応じて生じるブレーキマスターシリンダ90の圧力(ブレーキ圧)と車速Vとにより車両に作用させる制動力におけるブレーキの分担分に応じた制動トルクが駆動輪63a,63bや図示しない従動輪に作用するようブレーキホイールシリンダ96a〜96dの油圧を調整したり、ブレーキペダル85の踏み込みに無関係に、駆動輪63a,63bや従動輪に制動トルクが作用するようブレーキホイールシリンダ96a〜96dの油圧を調整したりすることができるように構成されている。ブレーキアクチュエータ92は、ブレーキ用電子制御ユニット(以下、ブレーキECUという)94により制御されている。ブレーキECU94は、駆動輪63a,63bや従動輪に取り付けられた車輪速センサ98a〜98dからの車輪速や図示しない操舵角センサからの操舵角などの信号を入力して、運転者がブレーキペダル85を踏み込んだときに駆動輪63a,63bや従動輪のいずれかがロックによりスリップするのを防止するアンチロックブレーキシステム機能(ABS)や運転者がアクセルペダル83を踏み込んだときに駆動輪63a,63bのいずれかが空転によりスリップするのを防止するトラクションコントロール(TRC),車両が旋回走行しているときに姿勢を保持する姿勢保持制御(VSC)なども行なう。ブレーキECU94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ブレーキアクチュエータ92を駆動制御したり、必要に応じてブレーキアクチュエータ92の状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。
The
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、計時指令に応じて計時処理を実行するタイマ78と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット70には、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号,シフトレバー81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP,アクセルペダル83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Acc,ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBP,車速センサ88からの車速Vなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット70は、前述したように、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52,ブレーキECU94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,ブレーキECU94と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
The hybrid
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20は、運転者によるアクセルペダル83の踏み込み量に対応するアクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるように、エンジン22とモータMG1とモータMG2とが運転制御される。エンジン22とモータMG1とモータMG2の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にエンジン22から出力される動力のすべてが動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによってトルク変換されてリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ50の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にバッテリ50の充放電を伴ってエンジン22から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御する充放電運転モード、エンジン22の運転を停止してモータMG2からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸32aに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。
The
次に、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、特にモータMG2を駆動するインバータ42の異常時にエンジン22を始動する際の動作について説明する。図3はハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される異常時始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、停車中に、インバータ42のトランジスタT7〜T12のうち1つのトランジスタがオフの状態で作動しなくなるオフ故障が生じている状態でブレーキオフされたときに実行される。ブレーキオフされると駆動軸としてのリングギヤ軸32aは回転可能な状態となる。以下、オフ故障時にオフの状態で作動しなくなったトランジスタを「オフ故障したトランジスタ」ともいう。
Next, the operation of the
異常時始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、モータMG2のロータ46の回転位置θm2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)。回転位置θm2は、回転位置検出センサ44により検出されたものをモータECU40から通信により入力するものとした。
When the abnormal start control routine is executed, the
こうしてデータを入力すると、入力したモータMG2のロータ46の回転位置θm2に極対数pを乗じることによりモータMG2の電気角θe2を計算し(ステップS110)、インバータ42のトランジスタT7〜T12のうちオフ故障したトランジスタに基づいてモータMG2を正常に駆動できる電気角の範囲である正常電気角範囲θepと正常電気角範囲θepの中心である正常電気角中心θepcとを設定し(ステップS120)、計算した電気角θe2が設定した正常電気角範囲θepの範囲外か否かを判定する(ステップS130)。ここで、正常電気角範囲θepと正常電気角中心θepcは、実施例では、インバータ42のトランジスタT7〜T12のうちオフ故障したトランジスタと正常電気角範囲θepおよび正常電気角中心θepcとの関係を予め定めて正常電気角範囲設定用テーブルとしてROM74に記憶しておき、オフ故障したトランジスタが与えられると記憶したテーブルから対応する正常電気角範囲θepおよび正常電気角中心θepcを導出して設定するものとした。図4に正常電気角範囲設定用テーブルの一例を示す。このテーブルは、オフ故障したトランジスタをオンすることなくPWM信号を出力してインバータ42のスイッチング制御が可能な電気角の範囲およびその中心としてインバータ42の特性等により定めることができる。図5に、モータMG2の電気角に対し、インバータ42においてオフ故障したトランジスタT7をオンすることなくPWM信号を出力可能な範囲における三相の電圧指令値を実線で示し、オフ故障したトランジスタT7をオンすることができないためにPWM信号を出力できない範囲におけるU相の電圧指令値を破線で示す。図5に示すトランジスタT7が故障した例では、正常電気角範囲θepが値π〜値2πの範囲となることが示されている。
When the data is input in this way, the electrical angle θe2 of the motor MG2 is calculated by multiplying the input rotational position θm2 of the
モータMG2の電気角θe2が正常電気角範囲θepの範囲内のときには、エンジン22の始動を開始できると判断し、タイマ78による計時を開始すると共に(ステップS180)、エンジン22の回転数Neを入力し(ステップS190)、始動時のトルクマップにタイマ78による計時時間tを与えてモータMG1のトルク指令Tm1*を設定する(ステップS200)。エンジン22の始動時にモータMG1のトルク指令Tm1*に設定するエンジン22のクランキング用のトルクマップの一例とエンジン22の回転数Neの変化の様子の一例とを図6に示す。実施例のトルクマップは、エンジン22の始動を開始した時刻t11の直後からレート処理を用いて比較的大きなトルクをトルク指令Tm1*に設定してエンジン22の回転数Neを迅速に増加させる。エンジン22の回転数Neが共振回転数帯を通過したか共振回転数帯を通過するのに必要な時間以降の時刻t12にレート処理を用いてエンジン22を安定して所定回転数Nref以上でモータリングすることができるトルクをトルク指令Tm1*に設定し、電力消費や駆動軸としてのリングギヤ軸32aにおける反力を小さくする。そして、エンジン22の回転数Neが所定回転数Nrefに至った時刻t13からレート処理を用いてトルク指令Tm1*を値0とし、エンジン22の完爆が判定される時刻t14までトルク指令Tm1*を値0に設定する。ここで、所定回転数Nrefは、エンジン22の燃料噴射制御や点火制御を開始する回転数(例えば900rpmや1000rpmなど)である。
When the electrical angle θe2 of the motor MG2 is within the normal electrical angle range θep, it is determined that the
続いて、設定したモータMG1のトルク指令Tm1*を動力分配統合機構30のギヤ比ρで除して更に減速ギヤ35のギヤ比Grで除したものをモータMG2のトルク指令Tm2*として式(1)により設定し(ステップS210)、設定したモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU40に送信する(ステップS220)。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のトランジスタT1〜T6,T7〜T12のスイッチング制御を行なう。図7に、停車中にリングギヤ軸32aが回転可能な状態でエンジン22を始動しているときの動力分配統合機構30の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を示す。図中、左のS軸はモータMG1の回転数Nm1であるサンギヤ31の回転数を示し、C軸はエンジン22の回転数Neであるキャリア34の回転数を示し、R軸はモータMG2の回転数Nm2を減速ギヤ35のギヤ比Grで除したリングギヤ32の回転数Nrを示す。R軸上の2つの太線矢印は、モータMG1から出力されたトルクTm1がリングギヤ軸32aに作用するトルクと、モータMG2から出力されるトルクTm2が減速ギヤ35を介してリングギヤ軸32aに作用するトルクとを示す。停車中に駆動軸としてのリングギヤ軸32aが回転可能な状態でエンジン22を始動しようとすると、モータMG1からリングギヤ軸32aの逆転方向に作用するトルクにより車両が後進するなどしてエンジン22を始動することができない。このため、モータMG2の電気角θe2が正常電気角範囲θepの範囲内のときには、モータMG2をトルク指令Tm2*で駆動してモータMG1からのトルクをキャンセルするトルク(Tm1/ρ)をリングギヤ軸32aに作用させて、エンジン22を始動するのである。
Subsequently, the torque command Tm1 * of the set motor MG1 divided by the gear ratio ρ of the power distribution and
Tm2*=(Tm1*/ρ)/Gr (1) Tm2 * = (Tm1 * / ρ) / Gr (1)
そして、エンジン22の回転数Neが前述した所定回転数Nref以上に至っているか否かを判定し(ステップS230)、回転数Neが所定回転数Nref未満のときにはステップS190に戻り、回転数Neが所定回転数Nref以上に至ったときには燃料噴射制御と点火制御とが開始されるよう制御信号をエンジンECU24に送信し(ステップS240)、エンジン22の完爆が判定されるまでステップS200以降の処理を繰り返し実行して(ステップS250)、異常時始動制御ルーチンを終了する。燃料噴射制御と点火制御とを開始する制御信号を受信したエンジンECU24は、エンジン22の燃料噴射制御と点火制御とを開始する。こうした制御により、モータMG2の電気角θe2が正常電気角範囲θepの範囲内ではエンジン22を始動することができる。
Then, it is determined whether or not the rotational speed Ne of the
ステップS130でモータMG2の電気角θe2が正常電気角範囲θepの範囲外のときには、エンジン22の始動を開始できないと判断し、モータMG1のトルク指令Tm1*に所定トルクTm1refを設定し(ステップS140)、設定したトルク指令Tm1*をモータECU40に送信すると処理と(ステップS150)、モータMG2のロータ46の回転位置θm2を入力してモータMG2の電気角θe2を計算する処理とを(ステップS160)、計算した電気角θe2が正常電気角中心θepcになるまで繰り返し行なって(ステップS170)、タイマ78による計時を開始するステップS180以降の処理を実行する。ここで、所定トルクTm1refは、実施例では、停車中にリングギヤ軸32aが回転可能な状態でエンジン22の始動を開始する前に、停止しているエンジン22のフリクションや慣性を用いてリングギヤ軸32aを正転方向に回転させるようモータMG1から出力する負のトルクであり、本ルーチンの実行間隔の時間に亘ってモータMG1から出力したときにモータMG2の電気角θe2が正常電気角中心θepcを超えない程度の大きさのトルクとして、モータMG1,MG2や車両の特性に応じて実験や解析などにより予め定められてROM74に記憶されたものを用いるものとした。こうしてトルク指令Tm1*を受信したモータECU40によりインバータ41のスイッチング制御が行なわれると、モータMG2の電気角θe2は正常電気角中心θepcとなるから、エンジン22の始動を開始することができる。なお、実施例では、ブレーキオフされたときにエンジン22を始動するものとしたから、モータMG2の電気角θe2が正常電気角範囲θepの範囲外のときに駆動軸としてのリングギヤ軸32aが正転方向に回転し、車両が多少前進したとしても、本ルーチンの終了後の駆動制御によりクリープトルクの出力やアクセルオンにより車両は前進方向に発進するから、運転者に違和感を与えることはない。
If the electrical angle θe2 of the motor MG2 is outside the normal electrical angle range θep in step S130, it is determined that the
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、停車中にモータMG2を駆動するインバータ42のトランジスタT7〜T12のうち1つのトランジスタがオフの状態で作動しなくなるオフ故障が生じているときに、駆動軸としてのリングギヤ軸32aが回転可能な状態でエンジン22を始動するときには、モータMG2の電気角θe2がモータMG2を正常に駆動できる正常電気角範囲θepの範囲内のときにはモータMG1によるエンジン22のクランキングによりリングギヤ軸32aに作用するトルクをキャンセルするトルクをモータMG2から出力するから、エンジン22を始動することができる。また、モータMG2の電気角θe2が正常電気角範囲θepの範囲外のときには、始動開始前にモータMG1からのトルクによりリングギヤ軸32aを正転方向に回転させてモータMG2の電気角θe2を正常電気角範囲θepの中心にするから、エンジン22を始動することができる。
According to the
実施例のハイブリッド自動車20では、インバータ42のトランジスタT7〜T12のうち、1つのトランジスタがオフの状態で作動しなくなるオフ故障が生じているときの処理として説明したが、2つのトランジスタがオフの状態で作動しなくなる故障が生じているときに適用するものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、ブレーキオフされてリングギヤ軸32aが回転可能な状態のときの処理として説明したが、駆動軸としてのリングギヤ軸32aと駆動輪63a,63bとの接続および接続の解除が可能な変速機やクラッチを備える車両において、こうした変速機やクラッチによる接続をすることができない故障が生じてリングギヤ軸32aが回転可能な状態のときの処理に適用するものとしてもよい。この場合、駆動輪63a,63bに動力を出力して走行することはできないが、モータMG1により発電してバッテリ50を充電することができ、駆動輪63a,63bに接続された車軸とは異なる車軸に動力を出力可能なモータを更に備える車両ではバッテリ50からの電力を用いてこのモータに動力を出力し走行することができる。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG2の電気角θe2が正常電気角範囲θepの範囲外のときには、モータMG1からのトルクによりリングギヤ軸32aを回転させて、電気角θe2を正常電気角中心θepcにするものとしたが、電気角θe2を正常電気角範囲θepの範囲内であって正常電気角中心θepcを含む所定の電気角範囲内にするものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG2の電気角θe2が正常電気角範囲θepの範囲外のときには、モータMG1からのトルクによりリングギヤ軸32aを回転させて電気角θe2を正常電気角中心θepcにするものとしたが、エンジン22を始動しないものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG2の電気角θe2が正常電気角範囲θepの範囲外のときには、モータMG1からのトルクによりリングギヤ軸32aを回転させて電気角θe2を正常電気角範囲θepの範囲内にするものとしたが、走行中にインバータ42にオフ故障が生じたことにより減速し停車する際に電気角θe2を正常電気角範囲θepの範囲内に調整するものとしてもよい。この場合、図8の異常時走行停止制御ルーチンを実行するものとすればよい。以下、変形例の異常時走行停止制御について説明する。
In the
図8の異常時走行停止制御ルーチンは、エンジン22の運転を停止してモータ運転モードで走行中に、インバータ42のトランジスタT7〜T12のうち1つのトランジスタがオフの状態で作動しなくなるオフ故障が生じてインバータ42のゲート遮断を行なったときに実行される。このとき、エンジンECU24によるエンジン22の燃料噴射制御や点火制御などの制御は停止されている。この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、ブレーキペダルポジションセンサ84からのブレーキペダルポジションBPや車速センサ88からの車速V,モータMG2のロータ46の回転位置θm2,モータMG2の回転数Nm2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S300)。ここで、モータMG2の回転数Nm2は、回転位置検出センサ44により検出されたモータMG2の回転子46の回転位置θm2に基づいて演算されたものをモータECU40から通信により入力するものとした。
The abnormal-time travel stop control routine of FIG. 8 is an off-failure in which one of the transistors T7 to T12 of the
こうしてデータを入力すると、入力した車速Vが所定車速Vref未満か否かを判定し(ステップS310)、車速Vが所定車速Vref以上のときには、エンジン22を始動すると共に駆動制御を行なう図示しない他の制御ルーチンを実行して(ステップS320)、本ルーチンを終了する。ここで、所定車速Vrefは、走行による車両の運動エネルギーを用いて車両の減速を許容しながらエンジン22を始動することができる車速の下限値として実験や解析などにより予め定められたものなどを用いることができる。
When the data is input in this manner, it is determined whether or not the input vehicle speed V is less than the predetermined vehicle speed Vref (step S310). When the vehicle speed V is equal to or higher than the predetermined vehicle speed Vref, the
車速Vが所定車速Vref未満のときには、入力したブレーキペダルポジションBPと車速Vとに基づいて車両に要求される制動側のトルクとして駆動輪63a,63bに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに作用させるべき要求制動トルクTr*を設定し(ステップS330)、入力したモータMG2のロータ46の回転位置θm2を用いてモータMG2の電気角θe2を計算し(ステップS340)、オフ故障したトランジスタに基づいてモータMG2の正常電気角範囲θepと正常電気角中心θepcとを設定する(ステップS350)。ここで、要求制動トルクTr*は、本変形例では、ブレーキペダルポジションBPと車速Vと要求制動トルクTr*との関係を予め定めて要求制動トルク設定用マップとしてROM74に記憶しておき、ブレーキペダルポジションBP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制動トルクTr*を導出して設定するものとした。図9に要求制動トルク設定用マップの一例を示す。また、モータMG2の電気角θe2の計算や、正常電気角範囲θepと正常電気角中心θepcの設定は、前述した実施例と同様に行なうことができる。
When the vehicle speed V is less than the predetermined vehicle speed Vref, the
続いて、入力したモータMG2の回転数Nm2が停車直前の状態を示す閾値Nref以下か否かを判定し(ステップS360)、回転数Nm2が閾値Nref以下に至るまでは、ブレーキ操作による要求制動トルクTr*を調整するためのブレーキ調整トルクTbaに値0を設定し(ステップS370)、回転数Nm2が閾値Nref以下に至ったときには、モータMG2の目標回転電気角θe*を計算し(ステップS380)、ブレーキペダルポジションBPと目標回転電気角θe*とに基づいてブレーキ調整トルクTbaを設定する(ステップS390)。ここで、閾値Nrefは、図9のマップによりブレーキペダルポジションBPに応じて要求制動トルクTr*に所定の制動トルクが設定される低車速域にあるモータMG2の回転数Nm2に対応する値であり、且つ、ブレーキペダルポジションBPの基準値(本変形例では50%)による要求制動トルクTr*を駆動軸としてのリングギヤ軸32aに作用させて車両を停止させるまでにモータMG2の電気角θe2が値2πの整数N倍だけ変位する値として予め実験や解析などにより定められた値である。整数Nは、油圧ブレーキの応答性などを考慮して定められる。また、目標回転電気角θe*は、ブレーキペダルポジションBPの基準値に対応する要求制動トルクTr*により車両が停止するまでに電気角θe2を正常電気角中心θepcまで変位させる程度としての目標値であり、本変形例では、正常電気角中心θepcから電気角θe2を減じたものが値0を含む正の値のときにはその値(θepc−θe2)を計算結果とし、正常電気角中心θepcから電気角θe2を減じたものが負の値のときにはその値に値2πを加えた値(θepc−θe2+2π)を計算結果として得るものとした。さらに、ブレーキ調整トルクTbaの設定は、本変形例では、ブレーキペダルポジションBPと目標回転電気角θe*とブレーキ調整トルクTbaとの関係を予め実験や解析などにより定めてブレーキ調整トルク設定用マップとしてROM74に記憶しておき、ブレーキペダルポジションBPと目標回転電気角θe*とが与えられると記憶したマップから対応するブレーキ調整トルクTbaを導出して設定するものとした。図10にブレーキ調整トルク設定用マップの一例を示す。図示するように、ブレーキペダルポジションBPの基準値(本変形例では50%)のときに、目標回転電気角θe*が値0のときにはブレーキ調整トルクTbaに値0が設定され、目標回転電気角θe*が値0より大きいほど(制動側のトルクが小さくなるように)大きな値がブレーキ調整トルクTbaに設定される。これは、目標回転電気角θe*が大きいほど車両が停止するまでの時間を長くするためである。また、図中、ブレーキペダルポジションBPが大きいほどブレーキ調整トルクTbaが大きくなるものとした。これは、ブレーキペダルポジションBPが大きいほど車両が停止するまでの時間を長くするためである。
Subsequently, it is determined whether or not the input rotation speed Nm2 of the motor MG2 is equal to or less than a threshold value Nref indicating a state immediately before stopping (step S360). Until the rotation speed Nm2 reaches the threshold value Nref or less, the required braking torque by the brake operation is determined. A
こうしてブレーキ調整トルクTbaを設定すると、モータMG1からトルクが出力されないようモータMG1のトルク指令Tm1*に値0を設定し(ステップS400)、要求制動トルクTr*にブレーキ調整トルクTbaを加えてブレーキトルク指令Tb*を設定し(ステップS410)、設定したトルク指令Tm1*をモータECU40に送信すると共に設定したブレーキトルク指令Tb*をブレーキECU94に送信し(ステップS420)、モータMG2の回転数Nm2が値0に至るまでステップS300以降の処理を繰り返し実行して、異常時走行停止制御ルーチンを終了する。値0のトルク指令Tm1*を受信したモータECU40は、モータMG1からトルクが出力されないようインバータ41を制御する。また、ブレーキトルク指令Tb*を受信したブレーキECU94は、リングギヤ軸32aの制動トルクに換算したときにブレーキトルク指令Tb*に対応する制動トルクがリングギヤ軸32aに作用するようブレーキアクチュエータ92を駆動制御する。こうした制御により、モータMG2の電気角θe2を正常電気角範囲θepの範囲内として停車することができる。この結果、エンジン22を始動することができる。
When the brake adjustment torque Tba is set in this way, a
この変形例のハイブリッド自動車20では、車速Vが所定車速Vref以上のときには図示しない他の制御ルーチンを実行するものとしたが、車速Vが所定車速Vref以上のときでも所定車速Vref未満のときと同様の処理を実行するものとしてもよい。また、この変形例のハイブリッド自動車20では、モータMG2の回転数Nm2が閾値Nref以下に至ったときには、電気角θe2を正常電気角中心θepcまで変位させて停車するようブレーキ調整トルクTbaを設定してブレーキトルク指令Tb*と合わせてリングギヤ軸32aに作用させるものとしたが、電気角θe2を正常電気角中心θepcまで変位させて停車するようモータMG1のトルク指令Tm1*を設定してトルク指令Tm1*でモータMG1を制御するものとしてもよいし、電気角θe2を正常電気角中心θepcまで変位させて停車するよう正常電気角範囲θepの範囲内ではインバータ42をゲート遮断することなくモータMG2のトルク指令Tm2*を設定してトルク指令Tm2*でモータMG2を制御するものとしてもよい。
In the
また、こうしたハイブリッド自動車に適用するものに限定されるものではなく、自動車以外の列車などの車両や船舶,航空機などの移動体に搭載される動力出力装置の形態や建設設備などの移動しない設備に組み込まれた動力出力装置の形態としても構わない。さらに、こうした動力出力装置の制御方法の形態としてもよい。 Also, the present invention is not limited to those applied to such hybrid vehicles, but is applicable to non-moving equipment such as forms of power output devices mounted on vehicles such as trains other than automobiles, moving bodies such as ships and aircraft, and construction equipment. It does not matter as a form of a built-in power output device. Furthermore, it is good also as a form of the control method of such a power output device.
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、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、インバータ41が「発電機用インバータ回路」に相当し、インバータ42が「電動機用インバータ回路」に相当し、バッテリ50が「蓄電手段」に相当し、インバータ42の異常時にモータMG2の電気角θe2が正常電気角範囲θepの範囲内ではエンジン22のクランキング用のトルクをモータMG1のトルク指令Tm1*に設定すると共にモータMG1からリングギヤ軸32aに作用するトルクをキャンセルするトルクをモータMG2のトルク指令Tm2*に設定してモータECU40に送信したりエンジン22の燃料噴射制御や点火制御を開始する信号をエンジンECU24に送信する図3の異常時始動制御ルーチンを実行するハイブリッド用電子制御ユニット70とトルク指令Tm1*,Tm2*でモータMG1,MG2が駆動されるようインバータ41,42をスイッチング制御するモータECU40とエンジン22の燃料噴射制御や点火制御を行なうエンジンECU24とが「制御手段」に相当する。また、ブレーキマスターシリンダ90とブレーキアクチュエータ92とブレーキホイールシリンダ96a〜96dとにより構成されるものが「制動力付与手段」に相当する。
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
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、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。「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差動作用を有するものなど、駆動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軸のうちのいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力するものであれば如何なるものとしても構わない。「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータMG2に限定されるものではなく、誘導電動機など、駆動軸に動力を入出力可能で多相交流電力により駆動する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。「発電機用インバータ回路」としては、インバータ41に限定されるものではなく、発電機を駆動するインバータ回路であれば如何なるものであっても構わない。「電動機用インバータ回路」としては、インバータ42に限定されるものではなく、電動機を駆動するインバータ回路であれば如何なるもの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、発電機および電動機と発電機用インバータ回路および電動機用インバータ回路を介して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。「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、インバータ42の異常時にモータMG2の電気角θe2が正常電気角範囲θepの範囲内ではエンジン22のクランキング用のトルクをモータMG1のトルク指令Tm1*に設定すると共にモータMG1からリングギヤ軸32aに作用するトルクをキャンセルするトルクをモータMG2のトルク指令Tm2*に設定してトルク指令Tm1*,Tm2*でインバータ41,42をスイッチング制御したりエンジン22の燃料噴射制御や点火制御を行なうものに限定されるものではなく、電動機用インバータ回路の一部のスイッチング素子がオフの状態で作動しなくなるオフ異常が生じている最中に内燃機関を始動するときには、発電機により内燃機関がクランキングされるよう発電機用インバータ回路を制御すると共に発電機による内燃機関のクランキングにより駆動軸に作用するトルクを電動機を正常に駆動できる電気角の範囲である正常電気角範囲内における電動機の駆動によるトルクによりキャンセルするよう電動機用インバータ回路を制御し、内燃機関を始動するよう内燃機関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。「制動力付与手段」としては、ブレーキマスターシリンダ90とブレーキアクチュエータ92とブレーキホイールシリンダ96a〜96dとにより構成されるものに限定されるものではなく、車両に制動力を付与可能なものであれば如何なるものとしても構わない。
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 motor as long as it can input and output power, such as an induction motor. The “three-axis power input / output means” is not limited to the power distribution /
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。 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の製造産業などに利用可能である。 The present invention can be used in the power output apparatus and the vehicle manufacturing industry.
20 ハイブリッド自動車、22 エンジン、24 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、24a CPU、24b ROM、24c RAM、26 クランクシャフト、28 ダンパ、30 動力分配統合機構、31 サンギヤ、32 リングギヤ、32a リングギヤ軸、33 ピニオンギヤ、34 キャリア、35 減速ギヤ、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,42 インバータ、43,44 回転位置検出センサ、45,46 ロータ、47,48 ステータ、50 バッテリ、51 温度センサ、52 バッテリ用電子制御ユニット(バッテリECU)、54 電力ライン、60 ギヤ機構、62 デファレンシャルギヤ、63a,63b 駆動輪、70 ハイブリッド用電子制御ユニット、72 CPU、74 ROM、76 RAM、78 タイマ、80 イグニッションスイッチ、81 シフトレバー、82 シフトポジションセンサ、83 アクセルペダル、84 アクセルペダルポジションセンサ、85 ブレーキペダル、86 ブレーキペダルポジションセンサ、88 車速センサ、90 ブレーキマスターシリンダ、92 ブレーキアクチュエータ、94 ブレーキ用電子制御ユニット(ブレーキECU)、96a〜96d ブレーキホイールシリンダ、98a〜98d 車輪速センサ、MG1,MG2 モータ。 20 hybrid vehicle, 22 engine, 24 engine electronic control unit (engine ECU), 24a CPU, 24b ROM, 24c RAM, 26 crankshaft, 28 damper, 30 power distribution and integration mechanism, 31 sun gear, 32 ring gear, 32a ring gear shaft, 33 pinion gear, 34 carrier, 35 reduction gear, 40 motor electronic control unit (motor ECU), 41, 42 inverter, 43, 44 rotational position detection sensor, 45, 46 rotor, 47, 48 stator, 50 battery, 51 temperature sensor , 52 battery electronic control unit (battery ECU), 54 power line, 60 gear mechanism, 62 differential gear, 63a, 63b driving wheel, 70 hybrid electronic control unit, 72 CPU, 74 ROM, 76 RAM, 78 timer, 80 ignition switch, 81 shift lever, 82 shift position sensor, 83 accelerator pedal, 84 accelerator pedal position sensor, 85 brake pedal, 86 brake pedal position sensor, 88 vehicle speed sensor, 90 brake master cylinder, 92 Brake actuator, 94 Brake electronic control unit (brake ECU), 96a to 96d Brake wheel cylinder, 98a to 98d Wheel speed sensor, MG1, MG2 motor.
Claims (5)
内燃機関と、
動力を入出力可能な発電機と、
前記駆動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軸のうちのいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、
前記駆動軸に動力を入出力可能で多相交流電力により駆動する電動機と、
前記発電機を駆動する発電機用インバータ回路と、
前記電動機を駆動する電動機用インバータ回路と、
前記発電機および前記電動機と前記発電機用インバータ回路および前記電動機用インバータ回路を介して電力のやり取りが可能な蓄電手段と、
前記電動機用インバータ回路の一部のスイッチング素子がオフの状態で作動しなくなるオフ異常が生じている最中に前記内燃機関を始動するときには、前記発電機により前記内燃機関がクランキングされるよう前記発電機用インバータ回路を制御すると共に前記発電機による前記内燃機関のクランキングにより前記駆動軸に作用するトルクを前記電動機を正常に駆動できる電気角の範囲である正常電気角範囲内における前記電動機の駆動によるトルクによりキャンセルするよう前記電動機用インバータ回路を制御し、前記内燃機関を始動するよう前記内燃機関を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記オフ異常が生じている最中に前記内燃機関を始動するとき、前記電動機の回転子の回転位置に基づいて算出される前記電動機の電気角が前記正常電気角範囲外のときには前記発電機からのトルクにより前記駆動軸を回転させて前記電動機の電気角が前記正常電気角範囲内となるよう前記発電機用インバータ回路を制御する手段である、
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;
It is connected to three shafts of the drive shaft, the output shaft of the internal combustion engine, and the rotating shaft of the generator, and power is supplied to the remaining shaft based on power input / output to / from any two of the three shafts. 3-axis power input / output means for input / output;
An electric motor capable of inputting and outputting power to the drive shaft and driven by multiphase AC power;
An inverter circuit for a generator that drives the generator;
An inverter circuit for an electric motor that drives the electric motor;
Electric storage means capable of exchanging electric power through the generator and the electric motor, the inverter circuit for the electric generator and the inverter circuit for the electric motor,
When the internal combustion engine is started during an off abnormality in which some switching elements of the inverter circuit for the motor do not operate in an off state, the internal combustion engine is cranked by the generator. Control of the inverter circuit for the generator and the torque applied to the drive shaft by the cranking of the internal combustion engine by the generator within the normal electrical angle range in which the motor can be driven normally. Control means for controlling the inverter circuit for the motor so as to be canceled by torque due to driving, and controlling the internal combustion engine so as to start the internal combustion engine;
Equipped with a,
When the control means starts the internal combustion engine while the off abnormality is occurring, the electrical angle of the motor calculated based on the rotational position of the rotor of the motor is outside the normal electrical angle range. Sometimes it is means for controlling the generator inverter circuit so that the electric angle of the electric motor is within the normal electric angle range by rotating the drive shaft by the torque from the electric generator.
Power output device.
車両に制動力を付与可能な制動力付与手段を備え、
前記制御手段は、前記内燃機関の運転を停止して前記電動機からの動力のみにより走行している最中に前記オフ異常が生じたときには、前記内燃機関,前記発電機,前記電動機からの動力が走行用の駆動力として出力されないよう前記内燃機関と前記発電機用インバータ回路と前記電動機用インバータ回路とを制御し、ブレーキ操作により要求される要求制動力を調整した制動力が前記制動力付与手段から付与されて前記電動機の電気角が前記正常電気角範囲内となった状態で停車するよう前記制動力付与手段を制御する手段である、
車両。 The vehicle according to claim 3 ,
A braking force applying means capable of applying a braking force to the vehicle;
The control means stops the operation of the internal combustion engine, and when the off abnormality occurs during traveling only by the power from the electric motor, the power from the internal combustion engine, the generator, and the electric motor is The internal combustion engine, the generator inverter circuit, and the electric motor inverter circuit are controlled so as not to be output as driving force for traveling, and the braking force applied by adjusting the required braking force required by the brake operation is the braking force applying means. Is a means for controlling the braking force applying means to stop in a state where the electric angle of the electric motor is within the normal electric angle range.
vehicle.
前記電動機用インバータ回路の一部のスイッチング素子がオフの状態で作動しなくなるオフ異常が生じている最中に前記内燃機関を始動するときには、前記発電機により前記内燃機関がクランキングされるよう前記発電機用インバータ回路を制御すると共に前記発電機による前記内燃機関のクランキングにより前記駆動軸に作用するトルクを前記電動機を正常に駆動できる電気角の範囲である正常電気角範囲内における前記電動機の駆動によるトルクによりキャンセルするよう前記電動機用インバータ回路を制御し、前記内燃機関を始動するよう前記内燃機関を制御する、ことを特徴とし、
さらに、前記オフ異常が生じている最中に前記内燃機関を始動するとき、前記電動機の回転子の回転位置に基づいて算出される前記電動機の電気角が前記正常電気角範囲外のときには前記発電機からのトルクにより前記駆動軸を回転させて前記電動機の電気角が前記正常電気角範囲内となるよう前記発電機用インバータ回路を制御する、
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 drive shaft, an output shaft of the internal combustion engine, and a rotating shaft of the generator are connected to three shafts and input / output to any two of the three shafts A three-axis power input / output means for inputting / outputting power to / from the remaining shaft based on the generated power, an electric motor capable of inputting / outputting power to / from the drive shaft and driven by multiphase AC power, and driving the generator An inverter circuit for a generator, an inverter circuit for an electric motor that drives the electric motor, an electric storage means capable of exchanging electric power through the generator and the electric motor, the inverter circuit for the electric generator, and the inverter circuit for the electric motor, A method for controlling a power output device comprising:
When the internal combustion engine is started during an off abnormality in which some switching elements of the inverter circuit for the motor do not operate in an off state, the internal combustion engine is cranked by the generator. Control of the inverter circuit for the generator and the torque applied to the drive shaft by the cranking of the internal combustion engine by the generator within the normal electrical angle range in which the motor can be driven normally. Controlling the inverter circuit for the electric motor to cancel by torque due to driving, and controlling the internal combustion engine to start the internal combustion engine ,
Furthermore, when the internal combustion engine is started while the off abnormality is occurring, the power generation is performed when the electric angle of the electric motor calculated based on the rotational position of the rotor of the electric motor is outside the normal electric angle range. Controlling the inverter circuit for the generator so that the electric angle of the electric motor is within the normal electric angle range by rotating the drive shaft by torque from the machine;
A control method for a power output apparatus.
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