JP5299097B2 - Power supply device, control method therefor, power output device, and hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電源装置およびその制御方法並びに動力出力装置、ハイブリッド自動車に関する。 The present invention relates to a power supply device, a control method therefor, a power output device, and a hybrid vehicle.
従来、この種の電源装置としては、第1の蓄電装置と、第2の蓄電装置と、第1の蓄電装置と2つのモータジェネレータを各々に駆動する2つのインバータが接続された主正母線および主負母線との間で電圧変換を行なう第1のコンバータと、第2の蓄電装置と主正母線および主負母線との間で電圧変換を行なう第2のコンバータと、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、許容放電電力が制限されるSOCまでの残存電力量を各蓄電装置について算出し、算出した各蓄電装置の残存電力量の比率に応じて放電電力分配率を算出し、算出した放電電力分配率に応じて各コンバータを制御することにより、いずれかの蓄電装置において他の蓄電装置よりも早く放電限界に達してしまうケースを抑制している。 Conventionally, as this type of power supply device, a first positive power storage device, a second power storage device, a main positive bus connected to two inverters that respectively drive the first power storage device and two motor generators, and A first converter that performs voltage conversion between the main negative bus and a second converter that performs voltage conversion between the second power storage device, the main positive bus and the main negative bus is proposed. (For example, refer to Patent Document 1). In this device, the remaining power amount up to the SOC at which the allowable discharge power is limited is calculated for each power storage device, the discharge power distribution ratio is calculated according to the calculated ratio of the remaining power amount of each power storage device, and the calculated discharge By controlling each converter in accordance with the power distribution ratio, the case where any one of the power storage devices reaches the discharge limit earlier than the other power storage devices is suppressed.
こうした電源装置では、第1の蓄電装置や第2の蓄電装置から過大な電力が出力されるのを抑制してこれらの蓄電装置の劣化を抑制することが重要な課題の一つとされている。このため、第1の蓄電装置と2つのモータジェネレータとの間でやりとりされる電力や第2の蓄電装置と2つのモータジェネレータとの間でやりとりされる電力の調整をより適正に行なうことが望まれる。 In such a power supply device, it is an important issue to suppress the output of excessive power from the first power storage device or the second power storage device to suppress deterioration of these power storage devices. For this reason, it is desirable to more appropriately adjust the power exchanged between the first power storage device and the two motor generators and the power exchanged between the second power storage device and the two motor generators. It is.
本発明の電源装置およびその制御方法並びに動力出力装置、ハイブリッド自動車は、電池装置の複数の二次電池の劣化を抑制することを主目的とする。 The main object of the power supply device, the control method thereof, the power output device, and the hybrid vehicle of the present invention is to suppress deterioration of a plurality of secondary batteries of the battery device.
本発明の電源装置およびその制御方法並びに動力出力装置、ハイブリッド自動車は、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 supply device, control method thereof, power output device, and hybrid vehicle of the present invention employ the following means in order to achieve the main object described above.
本発明の電源装置は、
少なくとも一つの二次電池を有する第1電池部と少なくとも一つの二次電池を有する第2電池部とを有する電池装置と、前記第1電池部の二次電池の電動機側の高電圧系への接続および接続の解除を行なう第1接続解除手段と、前記第2電池部の二次電池の前記高電圧系への接続および接続の解除を行なう第2接続解除手段と、前記第1電池部の二次電池に接続された第1電池電圧系と前記高電圧系との間で電圧の調整を伴って電力のやりとりを行なう第1昇降圧回路と、前記第2電池部の二次電池に接続された第2電池電圧系と前記高電圧系との間で電圧の調整を伴って電力のやりとりを行なう第2昇降圧回路と、を備える電源装置であって、
前記第1電池部の少なくとも一つの二次電池および前記第2電池部の少なくとも一つの二次電池が前記電動機側に接続されているとき、前記高電圧系の消費電力として想定される想定消費電力が前記第1電池部の出力制限である第1電池部出力制限と前記第2電池部の出力制限である第2電池部出力制限との和以下のときには前記高電圧系の電圧が調整され且つ前記第1電池部出力制限以下の電力が前記第1電池部の二次電池と前記高電圧系との間でやりとりされると共に前記第2電池部出力制限以下の電力が前記第2電池部の二次電池と前記高電圧系との間でやりとりされるよう前記第1昇降圧回路と前記第2昇降圧回路とを制御し、前記想定消費電力が前記第1電池部出力制限と前記第2電池部出力制限との和より大きいときには前記高電圧系の電圧が調整され且つ前記想定消費電力の前記第1電池部出力制限と前記第2電池部出力制限との和に対する超過電力の一部と前記第1電池部出力制限との和の電力が前記第1電池部の二次電池と前記高電圧系との間でやりとりされ且つ前記超過電力の残余と前記第2電池部出力制限との和の電力が前記第2電池部の二次電池と前記高電圧系との間でやりとりされるよう前記第1昇降圧回路と前記第2昇降圧回路とを制御する制御手段、
を備えることを特徴とする。
The power supply device of the present invention is
A battery device having a first battery part having at least one secondary battery and a second battery part having at least one secondary battery; and a high-voltage system on the motor side of the secondary battery of the first battery part. First connection release means for connecting and releasing connection, second connection release means for connecting and releasing the secondary battery of the second battery part to the high voltage system, and the first battery part A first step-up / step-down circuit that exchanges electric power with voltage adjustment between the first battery voltage system connected to the secondary battery and the high voltage system, and connected to the secondary battery of the second battery unit A second step-up / step-down circuit that exchanges electric power with voltage adjustment between the second battery voltage system and the high voltage system,
Assumed power consumption assumed as power consumption of the high-voltage system when at least one secondary battery of the first battery unit and at least one secondary battery of the second battery unit are connected to the motor side Is less than the sum of the first battery unit output limit which is the output limit of the first battery unit and the second battery unit output limit which is the output limit of the second battery unit, the voltage of the high voltage system is adjusted and The electric power below the first battery unit output limit is exchanged between the secondary battery of the first battery unit and the high voltage system, and the electric power below the second battery unit output limit is from the second battery unit. The first step-up / step-down circuit and the second step-up / step-down circuit are controlled so as to be exchanged between a secondary battery and the high-voltage system, and the assumed power consumption is the first battery unit output limit and the second step. When the sum is larger than the sum of the battery unit output limit, The power of the sum of the part of the excess power and the first battery unit output limit with respect to the sum of the first battery unit output limit and the second battery unit output limit of the assumed power consumption is adjusted. Is exchanged between the secondary battery of the first battery part and the high voltage system, and the sum of the remaining excess power and the output limit of the second battery part is the secondary battery of the second battery part Control means for controlling the first step-up / step-down circuit and the second step-up / step-down circuit to be exchanged between the high-voltage system and the first step-up / step-down circuit;
It is characterized by providing.
この本発明の電源装置では、第1電池部の少なくとも一つの二次電池および第2電池部の少なくとも一つの二次電池が電動機側に接続されているとき、高電圧系の消費電力として想定される想定消費電力が第1電池部の出力制限である第1電池部出力制限と第2電池部の出力制限である第2電池部出力制限との和以下のときには高電圧系の電圧が調整され且つ第1電池部出力制限以下の電力が第1電池部の二次電池と高電圧系との間でやりとりされると共に第2電池部出力制限以下の電力が第2電池部の二次電池と高電圧系との間でやりとりされるよう第1昇降圧回路と第2昇降圧回路とを制御し、想定消費電力が第1電池部出力制限と第2電池部出力制限との和より大きいときには高電圧系の電圧が調整され且つ想定消費電力の第1電池部出力制限と第2電池部出力制限との和に対する超過電力の一部と第1電池部出力制限との和の電力が第1電池部の二次電池と高電圧系との間でやりとりされ且つ超過電力の残余と第2電池部出力制限との和の電力が第2電池部の二次電池と高電圧系との間でやりとりされるよう第1昇降圧回路と第2昇降圧回路とを制御する。これにより、想定消費電力が第1電池部出力制限と第2電池部出力制限との和より大きいときに、第1電池部の二次電池と第2電池部の二次電池とのうち一方からだけで超過電力を賄うものに比して、第1電池部の二次電池と高電圧系との間でやりとりされる電力の第1電池部出力制限に対する超過分や、第2電池部の二次電池と高電圧系との間でやりとりされる電力の第2電池部出力制限に対する超過分が大きくなるのを抑制することができ、第1電池部の二次電池や第2電池部の二次電池の劣化を抑制することができる。 In the power supply device of the present invention, when at least one secondary battery of the first battery unit and at least one secondary battery of the second battery unit are connected to the motor side, it is assumed as power consumption of a high voltage system. When the assumed power consumption is less than the sum of the first battery unit output limit, which is the output limit of the first battery unit, and the second battery unit output limit, which is the output limit of the second battery unit, the voltage of the high voltage system is adjusted. And the electric power below the 1st battery part output restriction is exchanged between the secondary battery of the 1st battery part and the high voltage system, and the electric power below the 2nd battery part output restriction is with the secondary battery of the 2nd battery part When the first buck-boost circuit and the second buck-boost circuit are controlled to communicate with the high voltage system, and the assumed power consumption is greater than the sum of the first battery part output limit and the second battery part output limit First battery unit with high-voltage voltage adjusted and assumed power consumption A sum of a part of the excess power with respect to the sum of the power limit and the second battery unit output limit and the first battery unit output limit is exchanged between the secondary battery of the first battery unit and the high voltage system; The first step-up / step-down circuit and the second step-up / step-down circuit are connected so that the sum of the excess power and the second battery unit output limit is exchanged between the secondary battery of the second battery unit and the high voltage system. Control. As a result, when the assumed power consumption is greater than the sum of the first battery unit output limit and the second battery unit output limit, from one of the secondary battery of the first battery unit and the secondary battery of the second battery unit Compared to the case where only the excess power is covered, the excess of the power exchanged between the secondary battery of the first battery unit and the high voltage system with respect to the output limit of the first battery unit or the second battery unit It is possible to suppress an excessive amount of power exchanged between the secondary battery and the high voltage system from exceeding the second battery unit output limit, and the secondary battery of the first battery unit and the second battery unit Degradation of the secondary battery can be suppressed.
こうした本発明の電源装置において、前記制御手段は、前記想定消費電力が前記第1電池部出力制限と前記第2電池部出力制限との和より大きいときには、前記高電圧系の電圧が調整され且つ前記超過電力の半分と前記第1電池部出力制限との和の電力が前記第1電池部の二次電池と前記高電圧系との間でやりとりされ且つ前記超過電力の残余と前記第2電池部出力制限との和の電力が前記第2電池部の二次電池と前記高電圧系との間でやりとりされるよう前記第1昇降圧回路と前記第2昇降圧回路とを制御する手段である、ものとすることもできる。 In such a power supply device of the present invention, when the assumed power consumption is larger than the sum of the first battery unit output limit and the second battery unit output limit, the voltage of the high voltage system is adjusted and The sum of the half of the excess power and the first battery unit output limit is exchanged between the secondary battery of the first battery unit and the high voltage system, and the remainder of the excess power and the second battery Means for controlling the first step-up / step-down circuit and the second step-up / step-down circuit so that the sum of electric power with the part output limit is exchanged between the secondary battery of the second battery unit and the high voltage system. There can be.
また、本発明の電源装置において、前記電池装置は、前記第1電池部の二次電池としての一つのメイン二次電池と、前記第2電池部の二次電池としての複数の補助用二次電池と、を有する装置であり、前記制御手段は、前記メイン二次電池が前記高電圧系に接続されるよう前記第1接続解除手段を制御すると共に前記複数の補助用二次電池が一つずつ順に切り替えられて前記高電圧系に接続されるよう前記第2接続解除手段を制御する手段である、ものとすることもできる。 In the power supply device of the present invention, the battery device includes one main secondary battery as a secondary battery of the first battery part and a plurality of auxiliary secondary batteries as secondary batteries of the second battery part. And the control means controls the first disconnection means so that the main secondary battery is connected to the high voltage system, and one auxiliary secondary battery is provided. The second connection release means may be controlled so as to be sequentially switched and connected to the high voltage system.
本発明の動力出力装置は、
内燃機関と、該内燃機関をモータリング可能な第1電動機と、駆動軸に動力を出力可能な第2電動機と、少なくとも一つの二次電池を有する第1電池部と少なくとも一つの二次電池を有する第2電池部とを有する電池装置と、前記第1電池部の二次電池の前記第1電動機および前記第2電動機側の高電圧系への接続および接続の解除を行なう第1接続解除手段と、前記第2電池部の二次電池の前記高電圧系への接続および接続の解除を行なう第2接続解除手段と、前記第1電池部の二次電池に接続された第1電池電圧系と前記高電圧系との間で電圧の調整を伴って電力のやりとりを行なう第1昇降圧回路と、前記第2電池部の二次電池に接続された第2電池電圧系と前記高電圧系との間で電圧の調整を伴って電力のやりとりを行なう第2昇降圧回路と、前記内燃機関を制御すると共に通信により受信した前記第1電動機および前記第2電動機の回転数を用いて該第1電動機および該第2電動機の目標トルクを設定する主制御手段と、前記第1電動機および前記第2電動機の回転数を検出して前記主制御手段に通信により送信すると共に前記主制御手段から通信により受信した前記第1電動機および前記第2電動機の目標トルクに基づいて前記第1電動機と前記第2電動機とを制御し且つ前記第1昇降圧回路と前記第2昇降圧回路とを制御する電動機制御手段と、を備える動力出力装置であって、
前記主制御手段は、前記第1電池部の少なくとも一つの二次電池および前記第2電池部の少なくとも一つの二次電池が前記電動機側に接続されているとき、前記電動機制御手段から受信した第1電動機および第2電動機の回転数を用いて想定される前記高電圧系の消費電力である主制御部想定消費電力が前記第1電池部の出力制限である第1電池部出力制限と前記第2電池部の出力制限である第2電池部出力制限との和以下になる範囲で前記第1電動機および前記第2電動機の目標トルクを設定し、前記第1電動機の回転数と前記第2電動機の回転数とのうち少なくとも一方の急変が想定される急変想定時でないときには前記第1電池部出力制限と前記第2電池部出力制限との和を制御用出力制限として設定し、前記急変想定時には前記第1電池部出力制限と前記第2電池部出力制限との和に所定のマージンを加えたものを前記制御用出力制限として設定し、前記第1電池部出力制限と前記第2電池部出力制限と前記設定した第1電動機および第2電動機の目標トルクと前記設定した制御用出力制限とを前記電動機制御手段に送信する手段であり、
前記電動機制御手段は、前記検出した第1電動機および第2電動機の回転数を用いて想定される前記高電圧系の消費電力である電動機制御部想定消費電力が前記主制御手段から受信した制御用出力制限以下になる範囲で前記主制御手段から受信した第1電動機および第2電動機の目標トルクに基づいて前記第1電動機と前記第2電動機とを制御し、前記第1電池部の少なくとも一つの二次電池および前記第2電池部の少なくとも一つの二次電池が前記電動機側に接続されているとき、前記電動機制御部想定消費電力が前記主制御手段から受信した第1電池部出力制限と前記主制御手段から受信した第2電池部出力制限との和以下のときには前記高電圧系の電圧が調整され且つ前記主制御手段から受信した第1電池部出力制限以下の電力が前記第1電池部の二次電池と前記高電圧系との間でやりとりされると共に前記主制御手段から受信した第2電池部出力制限以下の電力が前記第2電池部の二次電池と前記高電圧系との間でやりとりされるよう前記第1昇降圧回路と前記第2昇降圧回路とを制御し、前記電動機制御部想定消費電力が前記主制御手段から受信した第1電池部出力制限と前記主制御手段から受信した第2電池部出力制限との和より大きいときには前記高電圧系の電圧が調整され且つ前記電動機制御部想定消費電力の前記主制御手段から受信した第1電池部出力制限と前記主制御手段から受信した第2電池部出力制限との和に対する超過電力の一部と前記主制御手段から受信した第1電池部出力制限との和の電力が前記第1電池部の二次電池と前記高電圧系との間でやりとりされ且つ前記超過電力の残余と前記主制御手段から受信した第2電池部出力制限との和の電力が前記第2電池部の二次電池と前記高電圧系との間でやりとりされるよう前記第1昇降圧回路と前記第2昇降圧回路とを制御する手段である、
ことを要旨とする。
The power output apparatus of the present invention is
An internal combustion engine, a first electric motor capable of motoring the internal combustion engine, a second electric motor capable of outputting power to a drive shaft, a first battery unit having at least one secondary battery, and at least one secondary battery. A battery device having a second battery part, and a first connection release means for connecting and releasing the secondary battery of the first battery part to the first motor and the high voltage system on the second motor side. A second connection release means for connecting and releasing the secondary battery of the second battery part to the high voltage system, and a first battery voltage system connected to the secondary battery of the first battery part A first step-up / step-down circuit for exchanging electric power with voltage adjustment between the first battery and the high voltage system; a second battery voltage system connected to a secondary battery of the second battery unit; and the high voltage system 2nd lift that exchanges power with voltage adjustment A main control means for setting a target torque of the first electric motor and the second electric motor by using a circuit, and the rotational speeds of the first electric motor and the second electric motor received by communication while controlling the internal combustion engine; Based on the target torques of the first motor and the second motor received from the main control means by communication while detecting the rotation speeds of the first motor and the second motor and transmitting to the main control means by communication. A power output device comprising: motor control means for controlling the first motor and the second motor and controlling the first step-up / step-down circuit and the second step-up / step-down circuit;
The main control unit receives the first control unit received from the motor control unit when at least one secondary battery of the first battery unit and at least one secondary battery of the second battery unit are connected to the motor side. The first battery unit output limit in which the main control unit assumed power consumption, which is the power consumption of the high voltage system assumed using the rotation speeds of the first motor and the second motor, is the output limit of the first battery unit, and the first A target torque of the first motor and the second motor is set within a range equal to or less than a sum of the second battery unit output limit, which is an output limit of the two battery units, and the rotational speed of the first motor and the second motor are set The sum of the first battery unit output limit and the second battery unit output limit is set as a control output limit when at least one sudden change is not expected at the time of sudden change, and when the sudden change is assumed The first The sum of the pond part output limit and the second battery part output limit plus a predetermined margin is set as the control output limit, and the first battery part output limit, the second battery part output limit, and the setting Means for transmitting the target torque of the first motor and the second motor and the set output limit for control to the motor control means,
The motor control means is for controlling the motor controller assumed power consumption, which is the power consumption of the high voltage system estimated using the detected rotation speeds of the first motor and the second motor, from the main control means. The first motor and the second motor are controlled based on the target torque of the first motor and the second motor received from the main control means within a range that is less than or equal to the output limit, and at least one of the first battery units When at least one secondary battery of the secondary battery and the second battery unit is connected to the motor side, the first battery unit output limit received from the main control unit when the motor control unit assumed power consumption is When the voltage is less than the sum of the second battery unit output limit received from the main control means, the voltage of the high voltage system is adjusted, and the power less than the first battery unit output limit received from the main control means is The secondary battery of the second battery unit and the high voltage are exchanged between the secondary battery of one battery unit and the high voltage system, and the power below the second battery unit output limit received from the main control means. Controlling the first step-up / step-down circuit and the second step-up / step-down circuit to communicate with the system, and the first battery unit output limit received by the motor control unit assumed power consumption from the main control unit; The first battery unit output limit received from the main control unit when the voltage of the high-voltage system is adjusted and the estimated electric power consumption of the motor control unit is greater than the sum of the second battery unit output limit received from the main control unit; The power of the sum of the part of excess power with respect to the sum of the second battery unit output limit received from the main control unit and the first battery unit output limit received from the main control unit is the secondary of the first battery unit. Between the battery and the high-voltage system. And the sum of the remaining excess power and the second battery unit output limit received from the main control unit is exchanged between the secondary battery of the second battery unit and the high voltage system. Means for controlling the first buck-boost circuit and the second buck-boost circuit;
This is the gist.
この本発明の動力出力装置では、主制御手段は、第1電池部の少なくとも一つの二次電池および第2電池部の少なくとも一つの二次電池が電動機側に接続されているとき、電動機制御手段から受信した第1電動機および第2電動機の回転数を用いて想定される高電圧系の消費電力である主制御部想定消費電力が第1電池部の出力制限である第1電池部出力制限と第2電池部の出力制限である第2電池部出力制限との和以下になる範囲で第1電動機および第2電動機の目標トルクを設定し、第1電動機の回転数と第2電動機の回転数とのうち少なくとも一方の急変が想定される急変想定時でないときには第1電池部出力制限と第2電池部出力制限との和を制御用出力制限として設定し、急変想定時には第1電池部出力制限と第2電池部出力制限との和に所定のマージンを加えたものを制御用出力制限として設定し、第1電池部出力制限と第2電池部出力制限と設定した第1電動機および第2電動機の目標トルクと設定した制御用出力制限とを電動機制御手段に送信する。そして、電動機制御手段は、検出した第1電動機および第2電動機の回転数を用いて想定される高電圧系の消費電力である電動機制御部想定消費電力が主制御手段から受信した制御用出力制限以下になる範囲で主制御手段から受信した第1電動機および第2電動機の目標トルクに基づいて第1電動機と第2電動機とを制御する。急変想定時には、主制御手段により設定した目標トルクをそのまま用いて電動機制御手段により第1電動機と第2電動機とを制御すると、主制御手段と電動機制御手段との間の通信遅れなどにより、電動機制御手段により検出される第1電動機および第2電動機の回転数や実際の第1電動機および第2電動機の回転数と主制御手段で用いられる第1電動機および第2電動機の回転数とが乖離して主制御部想定消費電力と電動機制御部想定消費電力とが乖離することがある。これに対して、本発明の動力出力装置では、電動機制御手段において、急変想定時には、電動機制御部想定消費電力が第1電池部出力制限と第2電池部出力制限との和に所定のマージンを加えた制御用出力制限以下になる範囲で第1電動機と第2電動機とを制御することにより、電動機制御部想定消費電力が第1電池部出力制限と第2電池部出力制限との和以下になる範囲で第1電動機と第2電動機とを制御するものに比して電池装置の複数の二次電池の性能をより発揮させることができる。しかも、電動機制御部想定消費電力が制御用出力制限以下になる範囲で第1電動機と第2電動機とを制御することにより、電動機制御部想定消費電力が過度に大きくなるのを抑制することができる。また、電動機制御手段は、第1電池部の少なくとも一つの二次電池および第2電池部の少なくとも一つの二次電池が電動機側に接続されているとき、電動機制御部想定消費電力が主制御手段から受信した第1電池部出力制限と主制御手段から受信した第2電池部出力制限との和以下のときには高電圧系の電圧が調整され且つ主制御手段から受信した第1電池部出力制限以下の電力が第1電池部の二次電池と高電圧系との間でやりとりされると共に主制御手段から受信した第2電池部出力制限以下の電力が第2電池部の二次電池と高電圧系との間でやりとりされるよう第1昇降圧回路と第2昇降圧回路とを制御し、電動機制御部想定消費電力が主制御手段から受信した第1電池部出力制限と主制御手段から受信した第2電池部出力制限との和より大きいときには高電圧系の電圧が調整され且つ電動機制御部想定消費電力の主制御手段から受信した第1電池部出力制限と主制御手段から受信した第2電池部出力制限との和に対する超過電力の一部と主制御手段から受信した第1電池部出力制限との和の電力が第1電池部の二次電池と高電圧系との間でやりとりされ且つ超過電力の残余と主制御手段から受信した第2電池部出力制限との和の電力が第2電池部の二次電池と高電圧系との間でやりとりされるよう第1昇降圧回路と第2昇降圧回路とを制御する。これにより、電動機制御部想定消費電力が第1電池部出力制限と第2電池部出力制限との和より大きいときに、第1電池部の二次電池と第2電池部の二次電池とのうち一方からだけで超過電力を賄うものに比して、第1電池部の二次電池と高電圧系との間でやりとりされる電力の第1電池部出力制限に対する超過分や、第2電池部の二次電池と高電圧系との間でやりとりされる電力の第2電池部出力制限に対する超過分が大きくなるのを抑制することができ、第1電池部の二次電池や第2電池部の二次電池の劣化を抑制することができる。ここで、「急変想定時」としては、内燃機関の始動時などがある。 In the power output apparatus of the present invention, the main control means is configured to control the motor when at least one secondary battery of the first battery unit and at least one secondary battery of the second battery part are connected to the motor side. A first battery unit output limit in which the main control unit assumed power consumption, which is the power consumption of the high voltage system estimated using the rotation speeds of the first motor and the second motor received from the first battery unit, is the output limit of the first battery unit; The target torques of the first motor and the second motor are set within a range that is equal to or less than the sum of the second battery unit output limit that is the output limit of the second battery unit, and the rotation speeds of the first motor and the second motor are set. When the sudden change is not expected at least one of the above, the sum of the first battery unit output limit and the second battery unit output limit is set as the control output limit, and when the sudden change is assumed, the first battery unit output limit is set. And second battery unit output limit Is obtained by adding a predetermined margin to the sum of the two as a control output limit, and setting the first battery unit output limit and the second battery unit output limit as the set target torques of the first motor and the second motor. The output limit is transmitted to the motor control means. Then, the motor control means controls the output limit for control received from the main control means by the assumed power consumption of the motor control unit, which is the power consumption of the high voltage system estimated using the detected rotation speeds of the first motor and the second motor. The first motor and the second motor are controlled based on the target torques of the first motor and the second motor received from the main control means within the following range. When sudden change is assumed, if the first motor and the second motor are controlled by the motor control means using the target torque set by the main control means as it is, the motor control is performed due to a communication delay between the main control means and the motor control means. The rotational speeds of the first motor and the second motor detected by the means and the actual rotational speeds of the first motor and the second motor are different from the rotational speeds of the first motor and the second motor used in the main control means. There may be a difference between the assumed power consumption of the main control unit and the assumed power consumption of the motor control unit. On the other hand, in the power output device of the present invention, when the motor control means assumes a sudden change, the motor controller assumed power consumption adds a predetermined margin to the sum of the first battery part output limit and the second battery part output limit. By controlling the first motor and the second motor within a range that is less than or equal to the added control output limit, the estimated power consumption of the motor control unit is less than or equal to the sum of the first battery unit output limit and the second battery unit output limit. In this range, the performance of the secondary batteries of the battery device can be exhibited more than when the first motor and the second motor are controlled. In addition, by controlling the first motor and the second motor within a range in which the estimated electric power consumption of the motor control unit is less than or equal to the control output limit, it is possible to suppress the excessive increase of the estimated electric power consumption of the electric motor control unit. . The motor control means is configured such that when at least one secondary battery of the first battery part and at least one secondary battery of the second battery part are connected to the motor side, the assumed power consumption of the motor control part is the main control means. The voltage of the high-voltage system is adjusted and less than the first battery unit output limit received from the main control means when the sum is less than the sum of the first battery unit output limit received from the second battery unit output limit received from the main control means Is exchanged between the secondary battery of the first battery unit and the high voltage system, and the power below the second battery unit output limit received from the main control means is the secondary battery of the second battery unit and the high voltage. The first step-up / step-down circuit and the second step-up / step-down circuit are controlled so as to be exchanged with the system, and the motor controller assumed power consumption is received from the main control means, and the first battery part output limit is received from the main control means. With the second battery unit output limit When it is large, the voltage of the high voltage system is adjusted, and the excess power with respect to the sum of the first battery unit output limit received from the main control unit of the motor controller assumed power consumption and the second battery unit output limit received from the main control unit The sum of the part and the first battery unit output limit received from the main control means is exchanged between the secondary battery of the first battery unit and the high voltage system, and the remaining excess power and received from the main control means The first step-up / step-down circuit and the second step-up / step-down circuit are controlled so that the sum of electric power with the second battery unit output limit is exchanged between the secondary battery of the second battery unit and the high voltage system. As a result, when the estimated power consumption of the motor control unit is larger than the sum of the first battery unit output limit and the second battery unit output limit, the secondary battery of the first battery unit and the secondary battery of the second battery unit Compared to the one that covers excess power from only one of them, the amount of power exchanged between the secondary battery of the first battery unit and the high voltage system with respect to the output limit of the first battery unit, or the second battery It is possible to suppress an excess of power exchanged between the secondary battery of the first battery unit and the high voltage system from exceeding the second battery unit output limit, and the secondary battery or the second battery of the first battery unit Deterioration of the secondary battery can be suppressed. Here, “when sudden change is assumed” includes when the internal combustion engine is started.
こうした本発明の動力出力装置において、前記主制御手段は、前記第1電池部の少なくとも一つの二次電池と前記電動機側とが接続されると共に前記第2電池部の全ての二次電池と前記電動機側との接続が解除されているとき、前記主制御部想定消費電力が前記第1電池部出力制限以下になる範囲で前記第1電動機および前記第2電動機の目標トルクを設定し、前記急変想定時でないときには前記第1電池部出力制限を前記制御用出力制限として設定し、前急変想定時には前記第1電池部出力制限に第2の所定のマージンを加えたものを前記制御用出力制限として設定する手段である、のとすることもできる。こうすれば、第1電池部の少なくとも一つの二次電池と電動機側とが接続されると共に第2電池部の全ての二次電池と電動機側との接続が解除されているときの急変想定時に、第1電池部の二次電池の性能をより発揮させることができる。 In such a power output apparatus of the present invention, the main control means is connected to at least one secondary battery of the first battery unit and the motor side, and all the secondary batteries of the second battery unit and the When the connection with the motor side is released, the target torque of the first motor and the second motor is set within a range where the assumed power consumption of the main control unit is less than or equal to the output limit of the first battery unit, and the sudden change When it is not assumed, the first battery unit output limit is set as the control output limit, and when a sudden sudden change is assumed, a value obtained by adding a second predetermined margin to the first battery unit output limit is set as the control output limit. It can also be said that it is a means for setting. In this way, at the time of sudden change assumption when at least one secondary battery of the first battery unit is connected to the motor side and all the secondary batteries of the second battery unit are disconnected from the motor side. The performance of the secondary battery of the first battery part can be exhibited more.
また、本発明の動力出力装置において、前記内燃機関の出力軸と前記第1電動機の回転軸と前記駆動軸との3軸に3つの回転要素が接続された遊星歯車機構、を備えるものとすることもできる。 The power output apparatus of the present invention further includes a planetary gear mechanism in which three rotating elements are connected to three axes of the output shaft of the internal combustion engine, the rotating shaft of the first electric motor, and the driving shaft. You can also
本発明のハイブリッド自動車は、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置、即ち、基本的には、内燃機関と、該内燃機関をモータリング可能な第1電動機と、駆動軸に動力を出力可能な第2電動機と、少なくとも一つの二次電池を有する第1電池部と少なくとも一つの二次電池を有する第2電池部とを有する電池装置と、前記第1電池部の二次電池の前記第1電動機および前記第2電動機側の高電圧系への接続および接続の解除を行なう第1接続解除手段と、前記第2電池部の二次電池の前記高電圧系への接続および接続の解除を行なう第2接続解除手段と、前記第1電池部の二次電池に接続された第1電池電圧系と前記高電圧系との間で電圧の調整を伴って電力のやりとりを行なう第1昇降圧回路と、前記第2電池部の二次電池に接続された第2電池電圧系と前記高電圧系との間で電圧の調整を伴って電力のやりとりを行なう第2昇降圧回路と、前記内燃機関を制御すると共に通信により受信した前記第1電動機および前記第2電動機の回転数を用いて該第1電動機および該第2電動機の目標トルクを設定する主制御手段と、前記第1電動機および前記第2電動機の回転数を検出して前記主制御手段に通信により送信すると共に前記主制御手段から通信により受信した前記第1電動機および前記第2電動機の目標トルクに基づいて前記第1電動機と前記第2電動機とを制御し且つ前記第1昇降圧回路と前記第2昇降圧回路とを制御する電動機制御手段と、を備える動力出力装置であって、前記主制御手段は、前記第1電池部の少なくとも一つの二次電池および前記第2電池部の少なくとも一つの二次電池が前記電動機側に接続されているとき、前記電動機制御手段から受信した第1電動機および第2電動機の回転数を用いて想定される前記高電圧系の消費電力である主制御部想定消費電力が前記第1電池部の出力制限である第1電池部出力制限と前記第2電池部の出力制限である第2電池部出力制限との和以下になる範囲で前記第1電動機および前記第2電動機の目標トルクを設定し、前記第1電動機の回転数と前記第2電動機の回転数とのうち少なくとも一方の急変が想定される急変想定時でないときには前記第1電池部出力制限と前記第2電池部出力制限との和を制御用出力制限として設定し、前記急変想定時には前記第1電池部出力制限と前記第2電池部出力制限との和に所定のマージンを加えたものを前記制御用出力制限として設定し、前記第1電池部出力制限と前記第2電池部出力制限と前記設定した第1電動機および第2電動機の目標トルクと前記設定した制御用出力制限とを前記電動機制御手段に送信する手段であり、前記電動機制御手段は、前記検出した第1電動機および第2電動機の回転数を用いて想定される前記高電圧系の消費電力である電動機制御部想定消費電力が前記主制御手段から受信した制御用出力制限以下になる範囲で前記主制御手段から受信した第1電動機および第2電動機の目標トルクに基づいて前記第1電動機と前記第2電動機とを制御し、前記第1電池部の少なくとも一つの二次電池および前記第2電池部の少なくとも一つの二次電池が前記電動機側に接続されているとき、前記電動機制御部想定消費電力が前記主制御手段から受信した第1電池部出力制限と前記主制御手段から受信した第2電池部出力制限との和以下のときには前記高電圧系の電圧が調整され且つ前記主制御手段から受信した第1電池部出力制限以下の電力が前記第1電池部の二次電池と前記高電圧系との間でやりとりされると共に前記主制御手段から受信した第2電池部出力制限以下の電力が前記第2電池部の二次電池と前記高電圧系との間でやりとりされるよう前記第1昇降圧回路と前記第2昇降圧回路とを制御し、前記電動機制御部想定消費電力が前記主制御手段から受信した第1電池部出力制限と前記主制御手段から受信した第2電池部出力制限との和より大きいときには前記高電圧系の電圧が調整され且つ前記電動機制御部想定消費電力の前記主制御手段から受信した第1電池部出力制限と前記主制御手段から受信した第2電池部出力制限との和に対する超過電力の一部と前記主制御手段から受信した第1電池部出力制限との和の電力が前記第1電池部の二次電池と前記高電圧系との間でやりとりされ且つ前記超過電力の残余と前記主制御手段から受信した第2電池部出力制限との和の電力が前記第2電池部の二次電池と前記高電圧系との間でやりとりされるよう前記第1昇降圧回路と前記第2昇降圧回路とを制御する手段である、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 hybrid vehicle of the present invention is a power output apparatus of the present invention according to any one of the above-described aspects, that is, basically, an internal combustion engine, a first electric motor capable of motoring the internal combustion engine, and a drive shaft. A second electric motor capable of outputting; a battery device having a first battery part having at least one secondary battery; and a second battery part having at least one secondary battery; and a secondary battery of the first battery part. A first connection release means for connecting to and disconnecting from the high voltage system on the first motor and the second motor side; and connection and connection of the secondary battery of the second battery unit to the high voltage system A first connection for exchanging power with voltage adjustment between a second connection release means for releasing and the first battery voltage system connected to the secondary battery of the first battery unit and the high voltage system; Connected to the buck-boost circuit and the secondary battery of the second battery part A second step-up / step-down circuit that exchanges electric power with voltage adjustment between the second battery voltage system and the high voltage system, the first electric motor that controls the internal combustion engine and that is received by communication, and Main control means for setting a target torque of the first motor and the second motor using the rotation speed of the second motor; and the main control means for detecting rotation speeds of the first motor and the second motor. And the first step-up / step-down circuit for controlling the first motor and the second motor based on target torques of the first motor and the second motor received by communication from the main control means. And a motor control means for controlling the second step-up / step-down circuit, wherein the main control means is at least one secondary battery of the first battery part and the second battery. When the at least one secondary battery is connected to the motor side, the power consumption of the high voltage system is assumed using the rotation speeds of the first motor and the second motor received from the motor control means. In the range where the assumed main controller power consumption is less than or equal to the sum of the first battery unit output limit, which is the output limit of the first battery unit, and the second battery unit output limit, which is the output limit of the second battery unit. When the target torque of the first motor and the second motor is set, and the sudden change is not expected when at least one of the rotation speed of the first motor and the rotation speed of the second motor is assumed, the first battery unit The sum of the output limit and the second battery unit output limit is set as a control output limit, and when a sudden change is assumed, a predetermined margin is added to the sum of the first battery unit output limit and the second battery unit output limit The above Set as a control output limit, and control the first battery unit output limit, the second battery unit output limit, the set target torque of the first and second motors, and the set control output limit. Means for transmitting to the motor, wherein the motor control means is configured such that the estimated power consumption of the motor control unit, which is the power consumption of the high-voltage system estimated using the detected rotation speeds of the first motor and the second motor, is Controlling the first motor and the second motor based on the target torques of the first motor and the second motor received from the main control means within a range that is less than or equal to the control output limit received from the main control means, When at least one secondary battery of the first battery unit and at least one secondary battery of the second battery unit are connected to the motor side, the estimated power consumption of the motor control unit is When the sum of the first battery unit output limit received from the control unit and the second battery unit output limit received from the main control unit is equal to or less than the sum, the voltage of the high voltage system is adjusted and the first voltage received from the main control unit The power below the battery unit output limit is exchanged between the secondary battery of the first battery unit and the high voltage system, and the power below the second battery unit output limit received from the main control means is the second The first step-up / step-down circuit and the second step-up / step-down circuit are controlled so as to be exchanged between the secondary battery of the battery unit and the high-voltage system, and the electric power assumed by the motor control unit is obtained from the main control unit. When the sum of the received first battery unit output limit and the second battery unit output limit received from the main control unit is greater than the sum, the voltage of the high voltage system is adjusted and the main control unit of the electric power control unit assumed power consumption 1st received from The power of the sum of a part of the excess power with respect to the sum of the battery unit output limit and the second battery unit output limit received from the main control unit and the first battery unit output limit received from the main control unit is the first battery. The power of the sum of the remaining excess power and the second battery unit output limit received from the main control means is exchanged between the secondary battery of the second battery unit and the high voltage system. A power output device, which is means for controlling the first step-up / step-down circuit and the second step-up / step-down circuit so as to be exchanged between the battery and the high voltage system, is mounted, and an axle is connected to the drive shaft. The gist of this is
この本発明のハイブリッド自動車では、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置を搭載するから、本発明の動力出力装置が奏する効果、例えば、電池装置の複数の二次電池の劣化を抑制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。 In the hybrid vehicle of the present invention, since the power output device of the present invention according to any one of the above-described aspects is mounted, the effects exerted by the power output device of the present invention, for example, the deterioration of a plurality of secondary batteries of the battery device are suppressed. The same effects as those that can be achieved can be achieved.
こうした本発明のハイブリッド自動車において、システム停止の状態で外部電源に接続されて該外部電源からの電力を用いて前記電池装置の複数の二次電池を充電する充電器を備える、ものとすることもできる。 Such a hybrid vehicle of the present invention may include a charger that is connected to an external power source in a system stopped state and charges a plurality of secondary batteries of the battery device using power from the external power source. it can.
本発明の電源装置の制御方法は、
少なくとも一つの二次電池を有する第1電池部と少なくとも一つの二次電池を有する第2電池部とを有する電池装置と、前記第1電池部の二次電池の電動機側の高電圧系への接続および接続の解除を行なう第1接続解除手段と、前記第2電池部の二次電池の前記高電圧系への接続および接続の解除を行なう第2接続解除手段と、前記第1電池部の二次電池に接続された第1電池電圧系と前記高電圧系との間で電圧の調整を伴って電力のやりとりを行なう第1昇降圧回路と、前記第2電池部の二次電池に接続された第2電池電圧系と前記高電圧系との間で電圧の調整を伴って電力のやりとりを行なう第2昇降圧回路と、を備える電源装置の制御方法であって、
前記第1電池部の少なくとも一つの二次電池および前記第2電池部の少なくとも一つの二次電池が前記電動機側に接続されているとき、前記高電圧系の消費電力として想定される想定消費電力が前記第1電池部の出力制限である第1電池部出力制限と前記第2電池部の出力制限である第2電池部出力制限との和以下のときには前記高電圧系の電圧が調整され且つ前記第1電池部出力制限以下の電力が前記第1電池部の二次電池と前記高電圧系との間でやりとりされると共に前記第2電池部出力制限以下の電力が前記第2電池部の二次電池と前記高電圧系との間でやりとりされるよう前記第1昇降圧回路と前記第2昇降圧回路とを制御し、前記想定消費電力が前記第1電池部出力制限と前記第2電池部出力制限との和より大きいときには前記高電圧系の電圧が調整され且つ前記想定消費電力の前記第1電池部出力制限と前記第2電池部出力制限との和に対する超過電力の一部と前記第1電池部出力制限との和の電力が前記第1電池部の二次電池と前記高電圧系との間でやりとりされ且つ前記超過電力の残余と前記第2電池部出力制限との和の電力が前記第2電池部の二次電池と前記高電圧系との間でやりとりされるよう前記第1昇降圧回路と前記第2昇降圧回路とを制御する、
ことを特徴とする。
The control method of the power supply device of the present invention is as follows:
A battery device having a first battery part having at least one secondary battery and a second battery part having at least one secondary battery; and a high-voltage system on the motor side of the secondary battery of the first battery part. First connection release means for connecting and releasing connection, second connection release means for connecting and releasing the secondary battery of the second battery part to the high voltage system, and the first battery part A first step-up / step-down circuit that exchanges electric power with voltage adjustment between the first battery voltage system connected to the secondary battery and the high voltage system, and connected to the secondary battery of the second battery unit And a second step-up / down circuit for exchanging electric power with voltage adjustment between the second battery voltage system and the high voltage system,
Assumed power consumption assumed as power consumption of the high-voltage system when at least one secondary battery of the first battery unit and at least one secondary battery of the second battery unit are connected to the motor side Is less than the sum of the first battery unit output limit which is the output limit of the first battery unit and the second battery unit output limit which is the output limit of the second battery unit, the voltage of the high voltage system is adjusted and The electric power below the first battery unit output limit is exchanged between the secondary battery of the first battery unit and the high voltage system, and the electric power below the second battery unit output limit is from the second battery unit. The first step-up / step-down circuit and the second step-up / step-down circuit are controlled so as to be exchanged between a secondary battery and the high-voltage system, and the assumed power consumption is the first battery unit output limit and the second step. When the sum is larger than the sum of the battery unit output limit, The power of the sum of the part of the excess power and the first battery unit output limit with respect to the sum of the first battery unit output limit and the second battery unit output limit of the assumed power consumption is adjusted. Is exchanged between the secondary battery of the first battery part and the high voltage system, and the sum of the remaining excess power and the output limit of the second battery part is the secondary battery of the second battery part Controlling the first step-up / step-down circuit and the second step-up / step-down circuit to be exchanged between the high-voltage system and the first step-up / step-down circuit,
It is characterized by that.
この本発明の電源装置の制御方法では、第1電池部の少なくとも一つの二次電池および第2電池部の少なくとも一つの二次電池が電動機側に接続されているとき、高電圧系の消費電力として想定される想定消費電力が第1電池部の出力制限である第1電池部出力制限と第2電池部の出力制限である第2電池部出力制限との和以下のときには高電圧系の電圧が調整され且つ第1電池部出力制限以下の電力が第1電池部の二次電池と高電圧系との間でやりとりされると共に第2電池部出力制限以下の電力が第2電池部の二次電池と高電圧系との間でやりとりされるよう第1昇降圧回路と第2昇降圧回路とを制御し、想定消費電力が第1電池部出力制限と第2電池部出力制限との和より大きいときには高電圧系の電圧が調整され且つ想定消費電力の第1電池部出力制限と第2電池部出力制限との和に対する超過電力の一部と第1電池部出力制限との和の電力が第1電池部の二次電池と高電圧系との間でやりとりされ且つ超過電力の残余と第2電池部出力制限との和の電力が第2電池部の二次電池と高電圧系との間でやりとりされるよう第1昇降圧回路と第2昇降圧回路とを制御する。これにより、想定消費電力が第1電池部出力制限と第2電池部出力制限との和より大きいときに、第1電池部の二次電池と第2電池部の二次電池とのうち一方からだけで超過電力を賄うものに比して、第1電池部の二次電池と高電圧系との間でやりとりされる電力の第1電池部出力制限に対する超過分や、第2電池部の二次電池と高電圧系との間でやりとりされる電力の第2電池部出力制限に対する超過分が大きくなるのを抑制することができ、第1電池部の二次電池や第2電池部の二次電池の劣化を抑制することができる。 In the control method of the power supply device of the present invention, when at least one secondary battery of the first battery unit and at least one secondary battery of the second battery unit are connected to the motor side, the power consumption of the high voltage system When the assumed power consumption is less than or equal to the sum of the first battery unit output limit that is the output limit of the first battery unit and the second battery unit output limit that is the output limit of the second battery unit, the voltage of the high voltage system Is adjusted and power below the first battery unit output limit is exchanged between the secondary battery of the first battery unit and the high voltage system, and power below the second battery unit output limit is The first buck-boost circuit and the second buck-boost circuit are controlled so as to be exchanged between the secondary battery and the high voltage system, and the assumed power consumption is the sum of the first battery part output limit and the second battery part output limit When larger, the voltage of the high voltage system is adjusted and the estimated power consumption The power of the sum of the part of excess power with respect to the sum of the battery unit output limit and the second battery unit output limit and the first battery unit output limit is between the secondary battery of the first battery unit and the high voltage system. The first step-up / step-down circuit and the second step-up / step-down circuit are exchanged so that the power of the sum of the remaining excess power and the second battery unit output limit is exchanged between the secondary battery of the second battery unit and the high voltage system. Control the circuit. As a result, when the assumed power consumption is greater than the sum of the first battery unit output limit and the second battery unit output limit, from one of the secondary battery of the first battery unit and the secondary battery of the second battery unit Compared to the case where only the excess power is covered, the excess of the power exchanged between the secondary battery of the first battery unit and the high voltage system with respect to the output limit of the first battery unit or the second battery unit It is possible to suppress an excessive amount of power exchanged between the secondary battery and the high voltage system from exceeding the second battery unit output limit, and the secondary battery of the first battery unit and the second battery unit Degradation of the secondary battery can be suppressed.
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。 Next, the form for implementing this invention is demonstrated using an Example.
図1は、本発明の一実施例としての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に減速ギヤ35を介して接続されたモータMG2と、モータMG1,MG2を駆動するためのインバータ41,42と、充放電可能なマスタバッテリ50と、マスタバッテリ50からの電力を昇圧してインバータ41,42に供給するマスタ側昇圧回路55と、マスタバッテリ50とマスタ側昇圧回路55との接続や接続の解除を行なうシステムメインリレー56と、充放電可能なスレーブバッテリ60,62と、スレーブバッテリ60,62からの電力を昇圧してインバータ41,42に供給するスレーブ側昇圧回路65と、スレーブバッテリ60,62の各々とスレーブ側昇圧回路65との接続や接続の解除を各々に行なうシステムメインリレー66,67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。以下、説明の都合上、マスタ側昇圧回路55およびスレーブ側昇圧回路65よりインバータ41,42側を高電圧系といい、マスタ側昇圧回路55よりマスタバッテリ50側を第1低電圧系といい、スレーブ側昇圧回路65よりスレーブバッテリ60,62側を第2低電圧系という。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of a hybrid vehicle 20 as an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the hybrid vehicle 20 of the embodiment includes an
エンジン22は、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、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には、エンジン22の運転状態を検出する各種センサからの信号、例えば、エンジン22のクランクシャフト26のクランク角を検出する図示しないクランクポジションセンサからのクランクポジションなどが入力されている。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、図示しないクランクポジションセンサからのクランクポジションに基づいてクランクシャフト26の回転数、即ちエンジン22の回転数Neも演算している。
The
動力分配統合機構30は、外歯歯車のサンギヤ31と、このサンギヤ31と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ32と、サンギヤ31に噛合すると共にリングギヤ32に噛合する複数のピニオンギヤ33と、複数のピニオンギヤ33を自転かつ公転自在に保持するキャリア34とを備え、サンギヤ31とリングギヤ32とキャリア34とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構30は、キャリア34にはエンジン22のクランクシャフト26が、サンギヤ31にはモータMG1が、リングギヤ32にはリングギヤ軸32aを介して減速ギヤ35がそれぞれ連結されており、モータMG1が発電機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力をサンギヤ31側とリングギヤ32側にそのギヤ比に応じて分配し、モータMG1が電動機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力とサンギヤ31から入力されるモータMG1からの動力を統合してリングギヤ32側に出力する。リングギヤ32に出力された動力は、リングギヤ軸32aからギヤ機構37および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
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やマスタ側昇圧回路55を介してマスタバッテリ50と電力のやりとりを行なうと共にインバータ41,42やスレーブ側昇圧回路65を介してスレーブバッテリ60,62と電力のやりとりを行なう。インバータ41,42とマスタ側昇圧回路55とスレーブ側昇圧回路65とを接続する電力ライン(以下、高電圧系電力ラインという)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。
Each of the motor MG1 and the motor MG2 is configured as a well-known synchronous generator motor that can be driven as a generator and can be driven as an electric motor. While exchanging electric power, electric power is exchanged with the
マスタ側昇圧回路55およびスレーブ側昇圧回路65は、周知の昇降圧コンバータとして構成されている。マスタ側昇圧回路55は、マスタバッテリ50にシステムメインリレー56を介して接続された電力ライン(以下、第1低電圧系電力ラインという)59と上述の高電圧系電力ライン54とに接続され、マスタバッテリ50の電力を昇圧してインバータ41,42に供給したりインバータ41,42に作用している電力を降圧してマスタバッテリ50を充電したりする。スレーブ側昇圧回路65は、スレーブバッテリ60にシステムメインリレー66を介して接続されると共にスレーブバッテリ62にシステムメインリレー67を介して接続された電力ライン(以下、第2低電圧系電力ラインという)69と高電圧系電力ライン54とに接続され、スレーブバッテリ60,62のうちスレーブ側昇圧回路65に接続されているスレーブバッテリ(以下、接続スレーブバッテリという)の電力を昇圧してインバータ41,42に供給したりインバータ41,42に作用している電力を降圧して接続スレーブバッテリを充電したりする。なお、高電圧系電力ライン54の正極母線と負極母線とには平滑用のコンデンサ57が接続されており、第1低電圧系電力ライン59の正極母線と負極母線とには平滑用のコンデンサ58が接続されており、第2低電圧系電力ライン69の正極母線と負極母線とには平滑用のコンデンサ68が接続されている。
The master
モータMG1,MG2およびマスタ側昇圧回路55およびスレーブ側昇圧回路65は、いずれもモータ用電子制御ユニット(以下、モータECUという)40により駆動制御されている。モータECU40には、モータMG1,MG2を駆動制御するために必要な信号、例えばモータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ43,44からの信号や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,コンデンサ57の端子間に取り付けられた電圧センサ57aからの電圧(高電圧系の電圧)VH,スレーブ側昇圧回路65の高電圧系電力ライン54側の端子に取り付けられた電流センサ65aからのスレーブ側電流Ibs,コンデンサ58の端子間に取り付けられた電圧センサ58aからの電圧(第1低電圧系の電圧)VL1,コンデンサ68の端子間に取り付けられた電圧センサ68aからの電圧(第2低電圧系の電圧)VL2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やマスタ側昇圧回路55のスイッチング素子へのスイッチング制御信号,スレーブ側昇圧回路65のスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力されている。モータECU40は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によってモータMG1,MG2を駆動制御すると共に必要に応じてモータMG1,MG2の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。なお、モータECU40は、回転位置検出センサ43,44からの信号に基づいてモータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2も演算している。
The motors MG1, MG2, the master
マスタバッテリ50とスレーブバッテリ60,62とは、いずれもリチウムイオン二次電池として構成されており、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、マスタバッテリ50やスレーブバッテリ60,62を管理するのに必要な信号、例えば、マスタバッテリ50の端子間に設置された電圧センサ51aからの端子間電圧Vb1,マスタバッテリ50の正極側の出力端子に取り付けられた電流センサ51bからの充放電電流Ib1,マスタバッテリ50に取り付けられた温度センサ51cからの電池温度Tb1,スレーブバッテリ60,62の各々の端子間に設置された電圧センサ61a,63aからの端子間電圧Vb2,Vb3,スレーブバッテリ60,62の各々の正極側の出力端子に取り付けられた電流センサ61b,63bからの充放電電流Ib2,Ib3,スレーブバッテリ60,62にそれぞれ取り付けられた温度センサ61c,63cからの電池温度Tb2,Tb3などが入力されており、必要に応じてマスタバッテリ50やスレーブバッテリ60,62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、マスタバッテリ50を管理するために、電流センサ51bにより検出された充放電電流Ib1の積算値に基づいてマスタバッテリ50の蓄電量E1の蓄電容量RC1に対する割合である蓄電割合SOC1を演算したり、演算した蓄電割合SOC1と電池温度Tb1とに基づいてマスタバッテリ50を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Win1,Wout1を演算したりすると共に、スレーブバッテリ60,62を管理するために、電流センサ61b,63bにより検出された充放電電流Ib2,Ib3の積算値に基づいてスレーブバッテリ60,62の蓄電量E2,E3の蓄電容量RC2,RC3に対する割合である蓄電割合SOC2,SOC3を演算したり、演算した蓄電割合SOC2,SOC3と電池温度Tb2,Tb3とに基づいてスレーブバッテリ60,62の入出力制限Win2,Wout2,Win3,Wout3を演算したりしている。また、バッテリECU52は、演算した蓄電割合SOC1,SOC2,SOC3にそれぞれの蓄電容量RC1,RC2,RC3を乗じて得られる蓄電量E1,E2,E3の和(E1+E2+E3)のマスタバッテリ50,スレーブバッテリ60,62の全蓄電容量(RC1+RC2+RC3)に対する割合である全体蓄電割合SOCも演算している。なお、マスタバッテリ50の入出力制限Win1,Wout1は、電池温度Tb1に基づいて入出力制限Win1,Wout1の基本値を設定し、マスタバッテリ50の蓄電割合SOC1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Win1,Wout1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2にマスタバッテリ50の電池温度Tb1と入出力制限Win1,Wout1との関係の一例を示し、図3にマスタバッテリ50の蓄電割合SOC1と入出力制限Win1,Wout1の補正係数との関係の一例を示す。スレーブバッテリ60,62の入出力制限Win2,Wout2,Win3,Wout3は、マスタバッテリ50の入出力制限Win1,Wout1と同様に設定することができる。さらに、実施例では、マスタバッテリ50,スレーブバッテリ60,62は、蓄電容量RC1,RC2,RC3が同一(以下、まとめて蓄電容量RCと表わすことがある)のものを用いるものとした。
Each of the
第2低電圧系には、スレーブ側昇圧回路65に対してスレーブバッテリ60,62と並列に充電器90が接続されると共にこの充電器90に車両側コネクタ92が接続されている。車両側コネクタ92は、車外の電源である交流の外部電源(例えば、家庭用電源(AC100V)など)100に接続された外部電源側コネクタ102を接続可能に形成されている。充電器90は、第2低電圧系と車両側コネクタ92との接続や接続の解除を行なう充電用リレーや、外部電源100からの交流電力を直流電力に変換するAC/DCコンバータ,AC/DCコンバータにより変換した直流電力の電圧を変換して第2低電圧系に供給するDC/DCコンバータなどを備える。
In the second low voltage system, a
ハイブリッド用電子制御ユニット70は、CPU72を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU72の他に処理プログラムを記憶するROM74と、データを一時的に記憶するRAM76と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット70には、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号,シフトレバー81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP,アクセルペダル83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Acc,ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBP,車速センサ88からの車速V,などが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット70からは、システムメインリレー56,66,67への駆動信号,充電器90への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット70は、上述したように、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
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マスタバッテリ50やスレーブバッテリ60,62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マスタバッテリ50やスレーブバッテリ60,62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。なお、トルク変換運転モードと充放電運転モードは、いずれもエンジン22の運転を伴って要求動力が駆動軸32に出力されるようエンジン22とモータMG1,MG2とを制御するモードであるから、両者を合わせてエンジン運転モードとして考えることができる。
The hybrid vehicle 20 of the embodiment thus configured calculates the required torque to be output to the
また、実施例のハイブリッド自動車20では、自宅や予め設定された充電ポイントで車両をシステム停止した後に外部電源側コネクタ102と車両側コネクタ92とが接続されると、充電器90内の充電用リレーをオンとし、システムメインリレー56,66,67のオンオフとマスタ側昇圧回路55やスレーブ側昇圧回路65,充電器90内のAC/DCコンバータやDC/DCコンバータの制御とにより、外部電源100からの電力を用いてマスタバッテリ50やスレーブバッテリ60,62を満充電や満充電より低い所定の充電状態(例えば、蓄電割合SOC1,SOC2,SOC3が80%や85%の状態)にする。このようにしてマスタバッテリ50やスレーブバッテリ60,62が充分に充電されている状態でシステム起動(イグニッションオン)されて走行する際には、マスタバッテリ50やスレーブバッテリ60,62からの電力を用いて電動走行によってある程度の距離(時間)を走行することが可能となる。しかも、実施例のハイブリッド自動車20では、マスタバッテリ50に加えてスレーブバッテリ60,62を備えるから、マスタバッテリ50だけを備えるものに比して電動走行によって走行する走行距離(走行時間)を長くすることができる。そして、バッテリ50の充電後にシステム起動したときには、図4に例示する走行モード設定ルーチンに示すように、システム起動されたときの全体蓄電割合SOCがある程度の電動走行が可能な全体蓄電割合SOCとして予め設定された閾値Sev(例えば40%や50%など)以上のときには全体蓄電割合SOCがエンジン22の始動を十分に行なうことができる程度に設定された閾値Shv(例えば27%や30%など)未満に至るまでモータ運転モードによる走行(電動走行)を優先して走行する電動走行優先モードを走行モードとして設定して走行し(ステップS100〜S140)、システム起動したときの蓄電割合SOCが閾値Sev未満のときやシステム起動されたときの全体蓄電割合SOCが閾値Sev以上であってもその後に全体蓄電割合SOCが閾値Shv未満に至った以降はエンジン運転モードによる走行(ハイブリッド走行)を優先して走行するハイブリッド走行優先モードを走行モードとして設定して走行する(ステップS150)。
In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, when the external power
実施例のハイブリッド自動車20では、電動走行優先モードにより走行するときには、ハイブリッド用電子制御ユニット70によって実行される図5に例示する接続状態設定ルーチンにより、マスタバッテリ50やスレーブバッテリ60,62の接続状態を切り替える。接続状態設定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、システム停止時に外部電源100からの電力を用いて充電器90によりマスタバッテリ50やスレーブバッテリ60,62が充分に充電されている状態でシステム起動(イグニッションオン)されたときには、システムメインリレー56,66をオンとして第1接続状態(マスタバッテリ50およびスレーブバッテリ60とモータMG1,MG2側とが接続されると共にスレーブバッテリ62とモータMG1,MG2側との接続が解除される状態)にする(ステップS200)。続いて、マスタバッテリ50の蓄電割合SOC1に比してスレーブバッテリ60の蓄電割合SOC2が迅速に低下するようモータECU40によってマスタ側昇圧回路55とスレーブ側昇圧回路65とを制御しながら電動走行優先モードによって走行し、スレーブバッテリ60の蓄電割合SOC2が所定蓄電割合Sref2(例えば、20%や25%,30%など)未満に至ると(ステップS210,S220)、第1接続状態からシステムメインリレー66をオフとすると共にシステムメインリレー67をオンとして第2接続状態(マスタバッテリ50およびスレーブバッテリ62とモータMG1,MG2側とが接続されると共にスレーブバッテリ60とモータMG1,MG2側との接続が解除される状態)に切り替える(ステップS230)。そして、マスタバッテリ50の蓄電割合SOC1が所定蓄電割合Sref1(例えば、30%や35%,40%など)以下になるタイミングとスレーブバッテリ62の蓄電割合SOC3が所定蓄電割合Sref3(例えば、20%や25%,30%など)以下になるタイミングとが同一になり且つそのタイミングで全体蓄電割合SOCが閾値Shv未満になるようモータECU40によってマスタ側昇圧回路55とスレーブ側昇圧回路65とを制御しながら電動走行優先モードによって走行し、マスタバッテリ50の蓄電割合SOC1が所定蓄電割合Sref1未満に至ると共にスレーブバッテリ62の蓄電割合SOC3が所定蓄電割合Sref3未満に至るタイミングで全体蓄電割合SOCが閾値Shv未満になると(ステップS240、S250)、第2接続状態からシステムメインリレー67をオフとしてスレーブ遮断状態(マスタバッテリ50とモータMG1,MG2側とが接続されると共にスレーブバッテリ60,62の両方とモータMG1,MG2側との接続が解除される状態)に切り替えて(ステップS260)、本ルーチンを終了する。スレーブ遮断状態では、車両に要求される要求パワーに基づいてエンジン22を間欠運転しながらハイブリッド走行優先モードによって走行する。
In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, when traveling in the electric travel priority mode, the connection state of the
図6は、電動走行優先モードにより一様に電動走行したときのマスタバッテリ50およびスレーブバッテリ60,62の蓄電割合SOC1,SOC2,SOC3,全体蓄電割合SOC,モータMG1,MG2側に接続されているバッテリ全体の出力制限である接続全体出力制限Woutco,走行モードの時間変化の一例を示す説明図である。ここで、接続全体出力制限Woutcoは、第1接続状態のときにはマスタバッテリ50の出力制限Wout1とスレーブバッテリ60の出力制限Wout2との和であり、第2接続状態のときにはマスタバッテリ50の出力制限Wout1とスレーブバッテリ62の出力制限Wout3との和であり、スレーブ遮断状態のときにはマスタバッテリ50の出力制限Wout1である。図示するように、時間t1の走行開始から第1接続状態によりマスタバッテリ50とスレーブバッテリ60とから放電されてスレーブバッテリ60の蓄電割合SOC2がマスタバッテリ50の蓄電割合SOC1に比して迅速に低下してスレーブバッテリ60の蓄電割合SOC2が閾値Sref2未満に至ると(時間t2)、第1接続状態から第2接続状態に切り替えられ、マスタバッテリ50とスレーブバッテリ62とから放電されてマスタバッテリ50の蓄電割合SOC1が閾値Sref1未満に至ると共にスレーブバッテリ62の蓄電割合SOC3が閾値Sref3未満に至るタイミングで全体蓄電割合SOCが閾値Shv未満に至ると(時間t3)、第2接続状態からスレーブ遮断状態に切り替えられると共に電動走行優先モード(EV優先モード)からハイブリッド走行優先モード(HV優先モード)に切り替えられる。
6 is connected to the power storage ratios SOC1, SOC2, SOC3 of the
次に、実施例のハイブリッド自動車20における駆動制御について説明する。図7は電動走行優先モードにより走行するときにハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される電動走行優先駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートであり、図8はハイブリッド走行優先モードにより走行するときにハイブリッド用電子制御ユニット70により実行されるハイブリッド走行優先駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。以下、順に説明する。
Next, drive control in the hybrid vehicle 20 of the embodiment will be described. FIG. 7 is a flowchart showing an example of an electric travel priority drive control routine executed by the hybrid
図7の電動走行優先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,マスタバッテリ50およびスレーブバッテリ60,62の蓄電割合SOC1,SOC2,SOC3,マスタバッテリ50およびスレーブバッテリ60,62の出力制限Wout1,Wout2,Wout3,図5の接続状態設定ルーチンにより設定された接続状態など制御に必要なデータを入力し(ステップS300)、入力した出力制限Wout1,Wout2,Wout3と接続状態とに基づいてモータMG1,MG2側に接続されているバッテリから出力可能な最大電力である接続全体出力制限Woutcoを設定する(ステップS305)。ここで、エンジン22の回転数Neは、図示しないクランクポジションセンサ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により検出されたモータMG1,MG2の回転子の回転位置に基づいて演算されたものをモータECU40から通信により入力するものとした。さらに、マスタバッテリ50の蓄電割合SOC1は電流センサ51bにより検出された充放電電流Ib1の積算値に基づいて演算されたものを、スレーブバッテリ60の蓄電割合SOC2は電流センサ61bにより検出された充放電電流Ib2の積算値に基づいて演算されたものを、 スレーブバッテリ62の蓄電割合SOC3は電流センサ63bにより検出された充放電電流Ib3の積算値に基づいて演算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。マスタバッテリ50の出力制限Wout1はマスタバッテリ50の電池温度Tb1と蓄電割合SOC1とに基づいて設定されたものを、スレーブバッテリ60の出力制限Wout2はスレーブバッテリ60の電池温度Tb2と蓄電割合SOC2とに基づいて設定されたものを,スレーブバッテリ62の出力制限Wout3はスレーブバッテリ62の電池温度Tb3と蓄電割合SOC3とに基づいて設定されたものを,それぞれバッテリECU52から通信により入力するものとした。接続全体出力制限Woutcoは、マスタバッテリ50の出力制限Wout1と接続スレーブバッテリの出力制限Wouts(第1接続状態のときにはスレーブバッテリ60の出力制限Wout2、第2接続状態のときにはスレーブバッテリ62の出力制限Wout3)との和を設定するものとした。なお、実施例では、電動走行優先モードのときにはスレーブ遮断状態にならないが、スレーブ遮断状態のときにはマスタバッテリ50の出力制限Wout1を接続全体出力制限Woutcoに設定すればよい。
7 is executed, first, the
続いて、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪39a,39bに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクTr*と走行のために車両に要求される走行用パワーPdrv*とを設定すると共に(ステップS310)、接続全体出力制限Woutcoをエンジン22を始動するための閾値Pstartに設定する(ステップS320)。要求トルクTr*は、実施例では、アクセル開度Accと車速Vと要求トルクTr*との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてROM74に記憶しておき、アクセル開度Accと車速Vとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクTr*を導出して設定するものとした。図9に要求トルク設定用マップの一例を示す。走行用パワーPdrv*は、設定した要求トルクTr*にリングギヤ軸32aの回転数Nrを乗じたものと損失としてのロスLossとの和として計算することができる。なお、リングギヤ軸32aの回転数Nrは、車速Vに換算係数kを乗じること(Nr=k・V)によって求めたり、モータMG2の回転数Nm2を減速ギヤ35のギヤ比Grで割ること(Nr=Nm2/Gr)によって求めることができる。
Subsequently, the required torque Tr * to be output to the
そして、エンジン22が運転中であるか或いは運転停止中であるかを判定し(ステップS330)、エンジン22が運転停止中であるときには、設定した走行用パワーPdrv*が閾値Pstart以下であるか否かを判定し(ステップS340)、走行用パワーPdrv*が閾値Pstart以下であるときには、電動走行を継続すべきと判断し、燃料噴射制御や点火制御を停止してエンジン22を運転停止する制御信号(運転停止信号)をエンジンECU24に送信すると共に(ステップS342)、モータMG1のトルク指令Tm1*に値0を設定し(ステップS344)、要求トルクTr*にトルク指令Tm1*を動力分配統合機構30のギヤ比ρで除したものを加えて更に減速ギヤ35のギヤ比Grで除してモータMG2から出力すべきトルクの仮の値である仮トルクTm2tmpを次式(1)により計算し(ステップS384)、接続全体出力制限Woutcoとトルク指令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)との差分をモータMG2の回転数Nm2で割ることによりモータMG2のトルク制限Tm2maxを次式(2)により計算し(ステップS386)、仮トルクTm2tmpを式(3)によりトルク制限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S388)。運転停止信号を受信したエンジンECU24は、エンジン22が運転停止されているときにはその状態を継続し、エンジン22が運転されているときにはその運転を停止する。電動走行しているときの動力分配統合機構30の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図10に示す。図中、左のS軸はモータMG1の回転数Nm1であるサンギヤ31の回転数を示し、C軸はエンジン22の回転数Neであるキャリア34の回転数を示し、R軸はモータMG2の回転数Nm2を減速ギヤ35のギヤ比Grで除したリングギヤ32の回転数Nrを示す。ここで、式(1)は、図10の共線図から容易に導くことができる。
Then, it is determined whether the
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (1)
Tm2max=(Woutco-Tm1*・Nm1)/Nm2 (2)
Tm2*=min(Tm2tmp,Tm2max) (3)
Tm2tmp = (Tr * + Tm1 * / ρ) / Gr (1)
Tm2max = (Woutco-Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (2)
Tm2 * = min (Tm2tmp, Tm2max) (3)
次に、後述の目標スレーブ側電力設定処理により、接続スレーブバッテリとモータMG1,MG2側との間でやりとりすべき電力としての目標スレーブ側電力Pbs*を設定し(ステップS390)、エンジン22を始動中であるか否かを判定し(ステップS392)、エンジン22を始動中でないときには、接続全体出力制限WoutcoをモータECU40によるモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*の設定に用いる制御用接続全体出力制限Woutcofとして設定し(ステップS394)、エンジン22を始動中であるときには、接続全体出力制限Woutcoに所定のマージンΔWcoを加えたものを制御用接続全体出力制限Woutcofとして設定し(ステップS396)、トルク指令Tm1*,Tm2*や目標スレーブ側電力Pbs*,出力制限Wout1,Wouts,制御用接続全体出力制限WoutcofをモータECU40に送信して(ステップS398)、本ルーチンを終了する。ここで、マージンΔWcoは、第1接続状態や第2接続状態のときにはマスタバッテリ50と接続スレーブバッテリとの仕様に応じて定められた値(例えば、10kwや12kwなど)を用いることができ、スレーブ遮断状態のときにはマスタバッテリ50の仕様に応じて定められた値(例えば、5kwや6kwなど)を用いることができる。トルク指令Tm1*,Tm2*や目標スレーブ側電力Pbs*,出力制限Wout1,Wouts,制御用接続全体出力制限Woutcofを受信したモータECU40は、これらを用いて、後述のモータ制御ルーチンにより、モータMG1,MG2とマスタ側昇圧回路55とスレーブ側昇圧回路65とを制御する。
Next, a target slave side power Pbs * as power to be exchanged between the connected slave battery and the motors MG1, MG2 is set by a target slave side power setting process described later (step S390), and the
ステップS340で走行用パワーPdrv*が閾値Pstartより大きいと判定されると、エンジン22を始動すると判断し、始動時のトルクマップとエンジン22の始動開始からの経過時間tstとに基づいてモータMG1のトルク指令Tm1*を設定する(ステップS350)。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11に示す。実施例のトルクマップは、エンジン22の始動指示がなされた時間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間t12にエンジン22を安定して所定回転数Nstart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Nstartに至った時間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の完爆が判定された時間t14から発電用のトルクをトルク指令Tm1*に設定する。ここで、所定回転数Nstart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である。
If it is determined in step S340 that the travel power Pdrv * is greater than the threshold value Pstart, it is determined that the
続いて、エンジン22の回転数Neを所定回転数Nstartと比較し(ステップS352)、エンジン22の回転数Neが所定回転数Nstart未満のときには、エンジン22の燃料噴射制御や点火制御を開始することなく、上述したステップS384〜S398の処理を実行して本ルーチンを終了し、エンジン22の回転数Neが所定回転数Nstart以上のときには(ステップS352)、エンジン22の燃料噴射制御や点火制御を開始する制御信号(運転開始信号)をエンジンECU24に送信し(ステップS354)、ステップS384〜S398の処理を実行して本ルーチンを終了する。
Subsequently, the rotational speed Ne of the
こうしてエンジン22が始動されると、次回にこのルーチンが実行されたときにはステップS330でエンジン22は運転中であると判定されるから、走行用パワーPdrv*を閾値Pstartからマージンとしての所定パワーαを減じた値と比較する(ステップS360)。ここで、所定パワーαは、走行用パワーPdrv*が閾値Pstart近傍のときにエンジン22の始動と停止とが頻繁に生じないようにヒステリシスを持たせるためのものであり、適宜設定することができる。走行用パワーPdrv*が閾値Pstartから所定パワーαを減じた値以上のときには、エンジン22の運転を継続すると判断し、モータMG1,MG2側に接続されているバッテリ全体の蓄電割合SOCである接続全体蓄電割合SOCcoと接続全体蓄電割合SOCcoを管理するための管理中心である接続全体管理中心Sccoとに基づいて充放電要求パワーPb*(充電側を正とする)を設定すると共に(ステップS372)、走行用パワーPdrv*と充放電要求パワーPb*との和としてエンジン22から出力すべき要求パワーPe*を設定する(ステップS374)。ここで、接続全体蓄電割合SOCcoは、マスタバッテリ50の蓄電割合SOC1および蓄電容量RC1と接続スレーブバッテリの蓄電割合SOCsおよび接続スレーブバッテリの蓄電容量RCsとを用いて次式(4)により計算することができる。実施例では、マスタバッテリ50,スレーブバッテリ60,62を同一の蓄電容量RCとしたから、接続全体割合SOCcoは、マスタバッテリ50の蓄電割合SOC1と接続スレーブバッテリの蓄電割合SOCsとの平均値に等しい。また、接続全体管理中心Sccoは、いま電動走行優先モードによって走行しているときを考えているから、例えば、第1接続状態または第2接続状態でエンジン22の運転停止中に走行用パワーPdrv*が閾値Pstartより大きくなったとき(電動走行からハイブリッド走行に切り替わるとき)の接続全体蓄電割合SOCcoを用いればよい。さらに、充放電要求パワーPb*は、実施例では接続全体蓄電割合SOCcoと接続全体管理中心Sccoと充放電要求パワーPb*との関係を予め定めて充放電要求パワー設定用マップとして記憶しておき、接続全体蓄電割合SOCcoが与えられるとマップから対応する充放電要求パワーPb*を導出して設定するものとした。充放電要求パワー設定用マップの一例を図12に示す。実施例では、図示するように、接続全体管理中心Sccoを中心とした若干の不感帯を設け、接続全体蓄電割合SOCcoが接続全体管理中心Sccoから不感帯を超えて大きくなると放電側の充放電要求パワーPb*(負の値)が設定され、接続全体蓄電割合SOCcoが接続全体管理中心Sccoから不感帯を超えて小さくなると充電側の充放電要求パワーPb*(正の値)が設定される。なお、スレーブ遮断状態でハイブリッド走行優先モードによって走行するときには、接続全体蓄電割合SOCcoはマスタバッテリ50の蓄電割合SOC1を用いればよく、接続全体管理中心Sccoは電動走行優先モードからハイブリッド走行優先モードに切り替わるときのマスタバッテリ50の蓄電割合SOC1(閾値Sref1)を用いればよい。
When the
SOCco=(SOC1・RC1+SOCs・RCs)/(RC1+RCs) (4) SOCco = (SOC1 ・ RC1 + SOCs ・ RCs) / (RC1 + RCs) (4)
こうして要求パワーPe*を設定すると、要求パワーPe*とエンジン22を効率よく動作させる動作ラインとに基づいてエンジン22を運転すべき運転ポイントとしての目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定してエンジンECU24に送信する(ステップS380)。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13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。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。
When the required power Pe * is set in this way, the target rotational speed Ne * and the target torque Te * are set as operating points at which the
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(5)によりモータMG1の目標回転数Nm1*を計算すると共に計算した目標回転数Nm1*と入力したモータMG1の回転数Nm1とに基づいて式(6)によりモータMG1から出力すべきトルク指令Tm1*を計算する(ステップS382)。式(5)は、動力分配統合機構30の回転要素に対する力学的な関係式である。エンジン22からパワーを出力している状態で走行しているときの動力分配統合機構30の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図14に示す。図中、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。式(5)は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。ここで、式(6)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(6)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。
Subsequently, the target rotation speed Nem * of the motor MG1 is calculated by the following equation (5) using the target rotation speed Ne * of the
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/ρ (5)
Tm1*=ρ・Te*/(1+ρ)+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (6)
Nm1 * = Ne * ・ (1 + ρ) / ρ-Nm2 / ρ (5)
Tm1 * = ρ ・ Te * / (1 + ρ) + k1 (Nm1 * -Nm1) + k2∫ (Nm1 * -Nm1) dt (6)
そして、モータMG2のトルク指令Tm2*を設定し(ステップS384〜S388)、目標スレーブ側電力Pbs*を設定すると共に(ステップS390)、エンジン22を始動中であるか否かを判定し(ステップS392)、エンジン22を始動中でないときには、接続全体出力制限Woutcoを制御用接続全体出力制限Woutcofとして設定し(ステップS394)、エンジン22を始動中であるときには、接続全体出力制限Woutcoに所定のマージンΔWcoを加えたものを制御用接続全体出力制限Woutcofとして設定し(ステップS396)、トルク指令Tm1*,Tm2*や目標スレーブ側電力Pbs*,出力制限Wout1,Wouts,制御用接続全体出力制限WoutcofをモータECU40に送信して(ステップS398)、本ルーチンを終了する。
Then, the torque command Tm2 * of the motor MG2 is set (steps S384 to S388), the target slave side power Pbs * is set (step S390), and it is determined whether or not the
ステップS360で走行用パワーPdrv*が閾値Pstartから所定パワーαを減じた値未満のときには、電動走行をすると判断し、運転停止信号をエンジンECU24に送信すると共に(ステップS342)、モータMG1のトルク指令Tm1*に値0を設定し(ステップS344)、ステップS384〜S398の処理を実行して本ルーチンを終了する。
When the traveling power Pdrv * is less than the value obtained by subtracting the predetermined power α from the threshold value Pstart in step S360, it is determined that the vehicle is traveling electrically, and an operation stop signal is transmitted to the engine ECU 24 (step S342), and a torque command for the motor MG1 is transmitted. A
図8のハイブリッド走行優先駆動制御ルーチンは、走行モードとしてハイブリッド走行優先モードが設定されたときに実行される。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、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,マスタバッテリ50の蓄電割合SOC1,マスタバッテリ50の出力制限Wout1,接続状態など制御に必要なデータを入力し(ステップS400)、入力した出力制限Wout1を接続全体出力制限Woutcoとして設定し(ステップS405)、図9の要求トルク設定用マップを用いて要求トルクTr*を設定すると共に要求トルクTr*にリングギヤ軸32aの回転数Nrを乗じたものと損失としてのロスLossとの和として走行用パワーPdrv*を設定する(ステップS410)。
The hybrid travel priority drive control routine of FIG. 8 is executed when the hybrid travel priority mode is set as the travel mode. When this routine is executed, first, the
次に、接続全体蓄電割合SOCcoと接続全体管理中心Sccoとに基づいて図12の充放電要求パワー設定用マップを用いて充放電要求パワーPb*を設定し(ステップS412)、走行用パワーPdrv*と充放電要求パワーPb*との和としてエンジン22から出力すべき要求パワーPe*を設定する(ステップS415)。実施例では、ハイブリッド走行優先モードによって走行するときには、スレーブ遮断状態で走行するものとしたから、上述したように、接続全体蓄電割合SOCcoはマスタバッテリ50の蓄電割合SOC1を用いればよく、接続全体管理中心Sccoは電動走行優先モードからハイブリッド走行優先モードに切り替わるときのマスタバッテリ50の蓄電割合SOC1(閾値Sref1)を用いればよい。
Next, the charging / discharging request power Pb * is set using the charging / discharging request power setting map of FIG. 12 based on the total connection power storage ratio SOCco and the entire connection management center Scco (step S412), and the traveling power Pdrv * is set. And the required power Pe * to be output from the
続いて、エンジン22を効率よく運転することができる最小のパワーより若干大きなパワーとして予め設定されたパワーPhvをエンジン22を始動するための閾値Pstartに設定し(ステップS420)、エンジン22が運転中であるか或いは運転停止中であるかを判定し(ステップS430)、エジン22が運転停止中であるときには、要求パワーPe*が閾値Pstart以下であるか否かを判定し(ステップS440)、要求パワーPe*が閾値Pstart以下であるときには、電動走行すべきと判断し、運転停止信号をエンジンECU24に送信すると共に(ステップS442)、モータMG1のトルク指令Tm1*に値0を設定し(ステップS444)、要求トルクTr*とトルク指令Tm1*と動力分配統合機構30のギヤ比ρと減速ギヤ35のギヤ比Grとを用いて上述の式(1)によりモータMG2の仮トルクTm2tmpを計算し(ステップS484)、接続全体出力制限Woutcoとトルク指令Tm1*と現在のモータMG1の回転数Nm1とモータMG2の回転数Nm2とを用いて式(2)によりモータMG2のトルク制限Tm2maxを計算し(ステップS486)、仮トルクTm2tmpを式(3)によりトルク制限Tm2maxで制限してモータMG2のトルク指令Tm2*を設定し(ステップS488)、後述の目標スレーブ側電力設定処理により、目標スレーブ側電力Pbs*を設定し(ステップS490)、エンジン22を始動中であるか否かを判定し(ステップS492)、エンジン22を始動中でないときには、接続全体出力制限Woutcoを制御用接続全体出力制限Woutcofとして設定し(ステップS494)、エンジン22を始動中であるときには、接続全体出力制限Woutcoに所定のマージンΔWcoを加えたものを制御用接続全体出力制限Woutcofとして設定し(ステップS496)、トルク指令Tm1*,Tm2*や目標スレーブ側電力Pbs*,出力制限Wout1,Wouts,制御用接続全体出力制限WoutcofをモータECU40に送信して(ステップS498)、本ルーチンを終了する。なお、通常、パワーPhvとしては、マスタバッテリ50およびスレーブバッテリ60,62の出力制限Wout1,Wout2,Wout3のそれぞれよりも小さい値が用いられる。
Subsequently, the power Phv set in advance as a power slightly larger than the minimum power at which the
ステップS440で要求パワーPe*が閾値Pstartより大きいと判定されると、エンジン22を始動すると判断し、始動時のトルクマップ(図11参照)とエンジン22の始動開始からの経過時間tstとに基づいてモータMG1のトルク指令Tm1*を設定し(ステップS450)、エンジン22の回転数Neを所定回転数Nstartと比較し(ステップS452)、エンジン22の回転数Neが所定回転数Nstart未満のときには、エンジン22の燃料噴射制御や点火制御を開始することなく、上述したステップS484〜S498の処理を実行して本ルーチンを終了し、エンジン22の回転数Neが所定回転数Nstart以上のときには(ステップS452)、運転開始信号をエンジンECU24に送信し(ステップS454)、ステップS484〜S498の処理を実行して本ルーチンを終了する。
If it is determined in step S440 that the required power Pe * is larger than the threshold value Pstart, it is determined that the
こうしてエンジン22が始動されると、次回にこのルーチンが実行されたときにはステップS430でエンジン22は運転中であると判定されるから、要求パワーPe*を閾値Pstartからマージンとしての所定パワーγを減じた値と比較する(ステップS460)。ここで、所定パワーγは、上述の所定パワーαと同様に、要求パワーPe*が閾値Pstart近傍のときにエンジン22の始動と停止とが頻繁に生じないようにヒステリシスを持たせるためのものである。なお、所定パワーγは、所定パワーαと同一の値としてもよいし、所定パワーαとは異なる値としてもよい。要求パワーPe*が閾値Pstartから所定パワーγを減じた値以上のときには、エンジン22の運転を継続すると判断し、要求パワーPe*とエンジン22を効率よく動作させる動作ライン(図13参照)とに基づいてエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定し(ステップS480)、上述した式(5)によりモータMG1の目標回転数Nm1*を計算すると共に式(6)によりモータMG1のトルク指令Tm1*を計算し(ステップS482)、モータMG2のトルク指令Tm2*を設定し(ステップS484〜S488)、目標スレーブ側電力Pbs*を設定すると共に(ステップS490)、エンジン22を始動中であるか否かを判定し(ステップS492)、エンジン22を始動中でないときには、接続全体出力制限Woutcoを制御用接続全体出力制限Woutcofとして設定し(ステップS494)、エンジン22を始動中であるときには、接続全体出力制限Woutcoに所定のマージンΔWcoを加えたものを制御用接続全体出力制限Woutcofとして設定し(ステップS496)、トルク指令Tm1*,Tm2*や目標スレーブ側電力Pbs*,出力制限Wout1,Wouts,制御用接続全体出力制限WoutcofをモータECU40に送信して(ステップS498)、本ルーチンを終了する。
When the
ステップS460で要求パワーPe*が閾値Pstartから所定パワーγを減じた値未満のときには、電動走行をすると判断し、運転停止信号をエンジンECU24に送信すると共に(ステップS442)、モータMG1のトルク指令Tm1*に値0を設定し(ステップS444)、ステップS484〜S498の処理を実行して本ルーチンを終了する。
When the required power Pe * is less than the value obtained by subtracting the predetermined power γ from the threshold value Pstart in step S460, it is determined that the vehicle is running, and an operation stop signal is transmitted to the engine ECU 24 (step S442), and the torque command Tm1 of the motor MG1 The
以上、図7の電動走行優先駆動制御ルーチンや図8のハイブリッド走行優先駆動制御ルーチンについて説明した。実施例では、上述したように、第1接続状態または第2接続状態のときには電動走行優先モードが走行モードとして設定されており、スレーブ遮断状態のときにはハイブリッド走行優先モードが走行モードとして設定されている。また、上述したように、通常、パワーPhvとしては、マスタバッテリ50およびスレーブバッテリ60,62の出力制限Wout1,Wout2,Wout3のそれぞれよりも小さい値が用いられるから、電動走行優先モードが走行モードとして設定されているときには、ハイブリッド走行優先モードが走行モードとして設定されているときに比して電動走行が許容されやすくなる。したがって、電動走行優先モードが走行モードとして設定されているときには、マスタバッテリ50やスレーブバッテリ60,62の蓄電割合SOC1,SOC2,SOC3が小さくなるまで電動走行しやすくすることができる。
The electric travel priority drive control routine of FIG. 7 and the hybrid travel priority drive control routine of FIG. 8 have been described above. In the embodiment, as described above, the electric travel priority mode is set as the travel mode in the first connection state or the second connection state, and the hybrid travel priority mode is set as the travel mode in the slave cutoff state. . As described above, normally, as the power Phv, values smaller than the output limits Wout1, Wout2 and Wout3 of the
次に、図7の電動走行優先駆動制御ルーチンや図8のハイブリッド走行優先駆動制御ルーチンにおける目標スレーブ側電力Pbs*の設定について、図15に例示する目標スレーブ側電力設定処理を用いて説明する。目標スレーブ側電力設定処理では、まず、接続状態を判定し(ステップS500)、スレーブ遮断状態のときには、スレーブバッテリ60,62の両方とモータMG1,MG2側との接続が解除されているため、目標スレーブ側電力Pbs*に値0を設定して(ステップS550)、本ルーチンを終了する。なお、実施例では、上述したように、第1接続状態または第2接続状態のときには電動走行優先モードが走行モードとして設定されており、スレーブ遮断状態のときにはハイブリッド走行優先モードが走行モードとして設定されている。
Next, the setting of the target slave side power Pbs * in the electric travel priority drive control routine of FIG. 7 and the hybrid travel priority drive control routine of FIG. 8 will be described using the target slave side power setting process illustrated in FIG. In the target slave side power setting process, first, the connection state is determined (step S500). In the slave cutoff state, the connection between both the
一方、第1接続状態または第2接続状態のときには、電動走行するかハイブリッド走行するかを判定し(ステップS510)、電動走行すると判定したときには、マスタバッテリ50およびスレーブバッテリ60,62の蓄電割合SOC1,SOC2,SOC3からそれぞれ閾値Sref1,Sref2,Sref3を減じて蓄電割合差ΔSOC1,ΔSOC2,ΔSOC3を計算すると共に(ステップS512)、接続状態と蓄電割合差ΔSOC1,ΔSOC2,ΔSOC3とに基づいて、マスタバッテリ50とモータMG1,MG2側との間でやりとりする電力と接続スレーブバッテリ(第1接続状態のときにはスレーブバッテリ60、第2接続状態のときにはスレーブバッテリ62)とモータMG1,MG2側との間でやりとりする電力との和に対する接続スレーブバッテリとモータMG1,MG2側との間でやりとりする電力の割合である分配比Drを計算する(ステップS514)。この場合の分配比Drは、具体的には、第1接続状態のときには蓄電割合差ΔSOC1,ΔSOC2,ΔSOC3に基づいて次式(7)により計算し、第2接続状態のときには蓄電割合差ΔSOC1,ΔSOC3に基づいて式(8)により計算するものとした。このように分配比Drを計算するのは、マスタバッテリ50の蓄電割合SOC1が閾値Sref1未満に至るタイミングをスレーブバッテリ62の蓄電割合SOC3が閾値Sref3未満に至るタイミングと同一のものとすると共にそのタイミングで全体蓄電割合SOCが閾値Shv未満に至るようにするためである。
On the other hand, when it is in the first connection state or the second connection state, it is determined whether to drive electrically or hybridly (step S510), and when it is determined to drive electrically, the storage ratio SOC1 of the
Dr=(ΔSOC2+ΔSOC3)/(ΔSOC1+ΔSOC2+ΔSOC3) (7)
Dr=ΔSOC3/(ΔSOC1+ΔSOC3) (8)
Dr = (ΔSOC2 + ΔSOC3) / (ΔSOC1 + ΔSOC2 + ΔSOC3) (7)
Dr = ΔSOC3 / (ΔSOC1 + ΔSOC3) (8)
ステップS510でハイブリッド走行すると判定したときには、接続状態とマスタバッテリ50およびスレーブバッテリ60,62の蓄電割合SOC1,SOC2,SOC3とに基づいて分配比Drを設定する(ステップS516)。この場合の分配比Drは、第1接続状態のときには、マスタバッテリ50およびスレーブバッテリ60の蓄電割合SOC1,SOC2とマスタバッテリ50の蓄電割合SOC1を管理するための管理中心Sc1とスレーブバッテリ60の蓄電割合SOC2を管理するための管理中心Sc2とに基づいて、マスタバッテリ50の蓄電割合SOC1が管理中心Sc1に基づいて管理される(管理中心Sc1近傍になる)と共にスレーブバッテリ60の蓄電割合SOC2が管理中心Sc2に基づいて管理される(管理中心Sc2近傍になる)よう設定し、第2接続状態のときには、マスタバッテリ50およびスレーブバッテリ62の蓄電割合SOC1,SOC3とマスタバッテリ50の管理中心Sc1とスレーブバッテリ62の蓄電割合SOC3を管理するための管理中心Sc3(管理中心Sc3近傍になる)とに基づいて、マスタバッテリ50の蓄電割合SOC1が管理中心Sc1に基づいて管理されると共にスレーブバッテリ60の蓄電割合SOC3が管理中心Sc3に基づいて管理されるよう設定するものとした。なお、管理中心Sc1,Sc2,Sc3は、電動走行からハイブリッド走行に切り替わるときのマスタバッテリ50およびスレーブバッテリ60,62の蓄電割合SOC1,SOC2,SOC3を用いることができる。
When it is determined in step S510 that hybrid driving is to be performed, distribution ratio Dr is set based on the connection state and storage ratios SOC1, SOC2, SOC3 of
こうしてステップS514またはステップS516で分配比Drを設定すると、モータMG1,MG2の消費電力として計算される想定消費電力(以下、メインECU想定消費電力Pm1*という)を次式(9)により計算する(ステップS520)。ここで、メインECU想定消費電力Pm1*は、モータMG2のトルク指令Tm2*が上述の式(1)〜(3)を用いて設定されることから、接続全体出力制限Woutco(第1接続状態のときには出力制限Wout1と出力制限Wout2との和、第2接続状態のときには出力制限Wout1と出力制限Wout3との和)以下になる。 When the distribution ratio Dr is set in step S514 or step S516 in this way, the assumed power consumption calculated as the power consumption of the motors MG1 and MG2 (hereinafter referred to as main ECU assumed power consumption Pm1 *) is calculated by the following equation (9) ( Step S520). Here, the main ECU assumed power consumption Pm1 * is set by the torque command Tm2 * of the motor MG2 using the above-described equations (1) to (3), so that the overall connection output limit Woutco (in the first connection state) Sometimes the sum of the output limit Wout1 and the output limit Wout2, and in the second connection state, it is less than or equal to the sum of the output limit Wout1 and the output limit Wout3.
Pm1*=Tm1*・Nm1+Tm2*・Nm2 (9) Pm1 * = Tm1 * ・ Nm1 + Tm2 * ・ Nm2 (9)
続いて、分配比DrをメインECU想定消費電力Pm1*に乗じたものを接続スレーブバッテリとモータMG1,MG2側との間でやりとりすべき電力としての目標スレーブ側電力Pbs*として計算し(ステップS530)、目標スレーブ側電力Pbs*が接続スレーブバッテリの出力制限Wouts(第1接続状態のときには出力制限Wout2、第2接続状態のときには出力制限Wout3)以下であるか否かを判定すると共に(ステップS540)、主ECU想定消費電力Pm1*から目標スレーブ側電力Pbs*を減じた電力(Pm1*−Pbs*)がマスタバッテリ50の出力制限Wout1以下であるか否かを判定し(ステップS542)、目標スレーブ側電力Pbs*が接続スレーブバッテリの出力制限Wouts以下であると共に電力(Pm1*−Pbs*)がマスタバッテリ50の出力制限Wout1以下であるときには、そのまま本ルーチンを終了する。ここで、電力(Pm1*−Pbs*)は、接続スレーブバッテリとモータMG1,MG2側との間で目標スレーブ側電力Pbs*がやりとりされたときにマスタバッテリ50とモータMG1,MG2側との間でやりとりされると想定される電力を意味する。
Subsequently, a value obtained by multiplying the main ECU assumed power consumption Pm1 * by the distribution ratio Dr is calculated as a target slave side power Pbs * as power to be exchanged between the connected slave battery and the motors MG1 and MG2 (step S530). ), It is determined whether or not the target slave power Pbs * is less than or equal to the output limit Wouts of the connected slave battery (output limit Wout2 when in the first connection state, output limit Wout3 when in the second connection state) (step S540). ), It is determined whether or not the power (Pm1 * −Pbs *) obtained by subtracting the target slave side power Pbs * from the main ECU assumed power consumption Pm1 * is equal to or less than the output limit Wout1 of the master battery 50 (step S542). Slave side power Pbs * is below output limit Wouts of connected slave battery Power (Pm1 * -Pbs *) with is at is output limit Wout1 following
ステップS540で目標スレーブ側電力Pbs*が接続スレーブバッテリの出力制限Woutsより大きいときには、出力制限Woutsを目標スレーブ側電力Pbs*に再設定して(ステップS544)、本ルーチンを終了し、ステップS542で電力(Pm1*−Pbs*)がマスタバッテリ50の出力制限Wout1より大きいときには、メインECU想定消費電力Pm1*とマスタバッテリ50の出力制限Wout1とに基づいて次式(10)により目標スレーブ側電力Pbs*を再計算して(ステップS546)、本ルーチンを終了する。上述したように、メインECU想定消費電力Pm1*が接続全体出力制限Woutco(Wout1+Wouts)以下になることから、ステップS544やステップS546の処理は、マスタバッテリ50とモータMG1,MG2側との間でやりとりされる電力としてのマスタ側電力Pbmがマスタバッテリ50の出力制限Wout1以下になると共に接続スレーブバッテリとモータMG1,MG2側との間でやりとりされる電力としてのスレーブ側電力Pbsが接続スレーブバッテリの出力制限Wouts以下になるよう目標スレーブ側電力Pbs*を再設定する処理になる。
When the target slave side power Pbs * is larger than the output limit Wouts of the connected slave battery in step S540, the output limit Wouts is reset to the target slave side power Pbs * (step S544), and this routine is finished, and in step S542. When the power (Pm1 * −Pbs *) is larger than the output limit Wout1 of the
Pbs*=Pbs*+((Pm1*-Pbs*)-Wout1)=Pm1*-Wout1 (10) Pbs * = Pbs * + ((Pm1 * -Pbs *)-Wout1) = Pm1 * -Wout1 (10)
次に、ハイブリッド用電子制御ユニット70からトルク指令Tm1*,Tm2*や目標スレーブ側電力Pbs*,出力制限Wout1,Wouts,制御用接続全体出力制限Woutcofを受信したモータECU40によって実行される図16に例示するモータ制御ルーチンについて説明する。
Next, FIG. 16 is executed by the
モータ制御ルーチンが実行されると、モータECU40の図示しないCPUは、ハイブリッド用電子制御ユニット70から受信したトルク指令Tm1*,Tm2*や目標スレーブ側電力Pbs*,出力制限Wout1,Wouts,制御用接続全体出力制限Woutcof,接続状態を入力すると共にモータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2,電圧センサ57aからの高電圧系の電圧VH,電流センサ65aからのスレーブ側電流Ibsを入力する(ステップS600)。ここで、モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2は、回転位置検出センサ43,44により検出されたモータMG1,MG2の回転子の回転位置に基づいて演算されたものを入力するものとした。
When the motor control routine is executed, the CPU (not shown) of the
こうしてデータを入力すると、制御用接続全体出力制限Woutcofとトルク指令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)との差分をモータMG2の回転数Nm2で割ることによりモータMG2のトルク制限Tm2maxを次式(11)により計算し(ステップS610)、モータMG2のトルク指令Tm2*を式(12)によりトルク制限Tm2maxで制限してモータMG2のトルク指令Tm2*を再設定し(ステップS612)、入力したトルク指令Tm1*でモータMG1が駆動されると共に再設定したトルク指令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い(ステップS614)、入力したモータMG1のトルク指令Tm1*およびモータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2と再設定したモータMG2のトルク指令Tm2*とに基づいて次式(13)によりモータMG1,MG2の消費電力として想定される想定消費電力(以下、モータECU想定消費電力Pm2*という)を計算する(ステップS620)。こうして計算されるモータECU想定消費電力Pm2*は制御用接続全体出力制限Woutcof以下になる。トルク指令Tm1*,Tm2*は、ハイブリッド用電子制御ユニット70によってメインECU想定消費電力Pm1*が接続全体出力制限Woutco以下になる範囲で設定されたものであるから、ハイブリッド用電子制御ユニット70とモータECU40との間の通信に要する時間に基づく通信遅れなどを考慮しなければ、理論上、ハイブリッド用電子制御ユニット70で計算したトルク指令Tm1*,Tm2*を用いてモータMG1,MG2を制御したときにモータMG1,MG2の消費電力Pmは接続全体出力制限Woutco以下になる。しかし、実際には、ハイブリッド用電子制御ユニット70とモータECU40との間に通信遅れなどが生じるため、モータMG1の回転数Nm1が比較的大きく変化するエンジン22の始動時などには、ハイブリッド用電子制御ユニット70で設定したトルク指令Tm1*,Tm2*をそのまま用いてモータMG1,MG2を制御すると、モータECU40で用いるモータMG1の回転数Nm1とハイブリッド用電子制御ユニット70で用いるモータMG1の回転数Nm1との乖離によってメインECU想定消費電力Pm1*とモータECU想定消費電力Pm2*との乖離が大きくなる、即ち、マスタバッテリ50や接続スレーブバッテリから過大な電力が出力される場合が生じ得る。一方、走行中のエンジン22の始動時には、エンジン22の迅速な始動と走行要求とにできるだけ対応することが望まれている。これらを踏まえて、実施例では、ハイブリッド用電子制御ユニット70から受信した制御用接続全体出力制限Woutcof(エンジン22を始動中でないときには接続全体出力制限Woutco、エンジン22を始動中であるときには接続全体出力制限Woutcoに所定のマージンΔWcoを加えたもの)およびトルク指令Tm1*とモータECU40で演算したモータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2とを用いて式(11)により計算されるトルク制限Tm2maxでハイブリッド用電子制御ユニット70から受信したトルク指令Tm2*を式(12)により制限してトルク指令Tm2*を再設定し、トルク指令Tm1*でモータMG1が駆動されると共に再設定したトルク指令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ものとした。即ち、エンジン22の始動中には、モータECU想定消費電力Pm2*が接続全体出力制限Woutcoより大きい制御用接続全体出力制限Woutcof以下になる範囲でモータMG1,MG2を制御するものとした。これにより、エンジン22の始動中にモータECU想定消費電力Pm2*が接続全体出力制限Woutco以下になる範囲でモータMG1,MG2を制御するものに比してエンジン22の始動と走行要求とにより対応することができる即ちマスタバッテリ50や接続スレーブバッテリの性能(第1接続状態のときにはマスタバッテリ50およびスレーブバッテリ60の性能、第2接続状態のときにはマスタバッテリ50およびスレーブバッテリ62の性能、スレーブ遮断状態のときにはマスタバッテリ50の性能)をより発揮させることができる。しかも、モータECU想定消費電力Pm2*が制御用接続全体出力制限Woutcof以下になる範囲でモータMG1,MG2を制御するから、マスタバッテリ50や接続スレーブバッテリから過大な電力が出力されるのを抑制することができる。
When data is input in this way, the difference between the power consumption (generated power) of the motor MG1 obtained by multiplying the control connection overall output limit Woutcof and the torque command Tm1 * by the current rotational speed Nm1 of the motor MG1 is the rotational speed of the motor MG2. The torque limit Tm2max of the motor MG2 is calculated by the following equation (11) by dividing by Nm2 (step S610), the torque command Tm2 * of the motor MG2 is limited by the torque limit Tm2max by the equation (12), and the torque command of the motor MG2 is calculated. Tm2 * is reset (step S612), and the motor MG1 is driven by the input torque command Tm1 * and the switching control of the switching elements of the
Tm2max=(Woutcof-Tm1*・Nm1)/Nm2 (11)
Tm2*=min(Tm2*,Tm2max) (12)
Pm2*=(Tm1*・Nm1+Tm2*・Nm2) (13)
Tm2max = (Woutcof-Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (11)
Tm2 * = min (Tm2 *, Tm2max) (12)
Pm2 * = (Tm1 * ・ Nm1 + Tm2 * ・ Nm2) (13)
続いて、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*と回転数Nm1,Nm2とに基づいて目標電圧VH*を設定する(ステップS630)。ここで、目標電圧VH*は、実施例では、モータMG1の目標動作点(トルク指令Tm1*,回転数Nm1)でモータMG1を駆動できる電圧とモータMG2の目標動作点(トルク指令Tm2*,回転数Nm2)でモータMG2を駆動できる電圧とのうち大きい方の電圧を設定するものとした。 Subsequently, the target voltage VH * is set based on the torque commands Tm1 * and Tm2 * of the motors MG1 and MG2 and the rotational speeds Nm1 and Nm2 (step S630). Here, in the embodiment, the target voltage VH * is the voltage that can drive the motor MG1 at the target operating point (torque command Tm1 *, rotation speed Nm1) of the motor MG1 and the target operating point (torque command Tm2 *, rotation) of the motor MG2. The larger one of the voltages that can drive the motor MG2 in several Nm2) is set.
次に、接続状態を調べ(ステップS640)、スレーブ遮断状態のときには、高電圧系の電圧VHが目標電圧VH*になるようマスタ側昇圧回路55のスイッチング素子をスイッチング制御すると共に(ステップS660)、接続スレーブバッテリとモータMG1,MG2側との間でやりとりされる電力としてのスレーブ側電力Pbs(=VH・Ibs)が目標スレーブ側電力Pbs*になるようスレーブ側昇圧回路65のスイッチング素子をスイッチング制御して(ステップS662)、本ルーチンを終了する。この場合、目標スレーブ側電力Pbs*が値0であるため、スレーブ側昇圧回路65を駆動停止する。
Next, the connection state is checked (step S640). In the slave cutoff state, the switching element of the master
ステップS640で第1接続状態または第2接続状態のときには、ステップS600で入力した目標スレーブ側電力Pbs*をモータECU想定消費電力Pm2*から減じた電力(Pm2*−Pbs*)がマスタバッテリ50の出力制限Wout1以下であるか否かを判定する(ステップS650)。ここで、電力(Pm2*−Pbs*)は、ハイブリッド用電子制御ユニット70における電力(Pm1*−Pbs*)と同様に、接続スレーブバッテリとモータMG1,MG2側との間で目標スレーブ側電力Pbs*がやりとりされたときにマスタバッテリ50とモータMG1,MG2側との間でやりとりされると想定される電力を意味する。電力(Pm2*−Pbs*)がマスタバッテリ50の出力制限Wout1以下のときには、目標スレーブ側電力Pbs*を再設定せず、高電圧系の電圧VHと目標電圧VH*とに基づいてマスタ側昇圧回路55を制御すると共に(ステップS660)、スレーブ側電力Pbs(=VH・Ibs)とステップS600で入力した目標スレーブ側電力Pbs*とに基づいてスレーブ側昇圧回路65を制御して(ステップS662)、本ルーチンを終了する。これにより、高電圧系の電圧VHを目標電圧VH*近傍にすることができ、マスタバッテリ50とモータMG1,MG2側との間でやりとりされる電力としてのマスタ側電力Pbmをマスタバッテリ50の出力制限Wout1以下にすると共に接続スレーブバッテリとモータMG1,MG2側との間でやりとりされる電力としてのスレーブ側電力Pbsを接続スレーブバッテリの出力制限Wouts以下にすることができる。
When the connection state is the first connection state or the second connection state in step S640, the power (Pm2 * −Pbs *) obtained by subtracting the target slave side power Pbs * input in step S600 from the motor ECU assumed power consumption Pm2 * is It is determined whether or not the output limit is Wout1 or less (step S650). Here, the power (Pm2 * -Pbs *) is the target slave-side power Pbs between the connected slave battery and the motors MG1, MG2 as well as the power (Pm1 * -Pbs *) in the hybrid
ステップS650で電力(Pm2*−Pbs*)がマスタバッテリ50の出力制限Wout1より大きいときには、ステップS620で計算したモータECU想定消費電力Pm2*がマスタバッテリ50の出力制限Wout1と接続スレーブバッテリの出力制限Woutsとの和以下であるか否かを判定し(ステップS652)、モータECU想定消費電力Pm2*が出力制限Wout1と出力制限Woutsとの和以下であるときには、モータECU想定消費電力Pm2*から出力制限Wout1を減じた電力(Pm2*−Wout1)を目標スレーブ側電力Pbs*に再設定し(ステップS654)、高電圧系の電圧VHと目標電圧VH*とに基づいてマスタ側昇圧回路55を制御すると共に(ステップS660)、スレーブ側電力Pbsと目標スレーブ側電力Pbs*とに基づいてスレーブ側昇圧回路65を制御して(ステップS662)、本ルーチンを終了する。これにより、高電圧系の電圧VHを目標電圧VH*近傍にすることができ、マスタ側電力Pbmを出力制限Wout1にすると共にスレーブ側電力Pbsを出力制限Wouts以下にすることができる。
When the power (Pm2 * −Pbs *) is larger than the output limit Wout1 of the
ステップS652でモータECU想定消費電力Pm2*が出力制限Wout1と出力制限Woutsとの和より大きいときには、出力制限Wout1と出力制限WoutsとモータECU想定消費電力Pm2*とを用いて次式(14)により目標スレーブ側電力Pbs*を再設定し(ステップS656)、高電圧系の電圧VHと目標電圧VH*とに基づいてマスタ側昇圧回路55を制御すると共に(ステップS660)、スレーブ側電力Pbsと目標スレーブ側電力Pbs*とに基づいてスレーブ側昇圧回路65を制御して(ステップS662)、本ルーチンを終了する。この場合、高電圧系の電圧VHが調整され、出力制限Wout1にモータECU想定消費電力Pm2*と電力(Wout1+Wouts)との差の電力(以下、超過電力ΔPという)の半分を加えた電力(Wout1+ΔP/2)がマスタバッテリ50とモータMG1,MG2側との間でやりとりされ、出力制限Woutsに超過電力ΔPの半分を加えた電力(Wouts+ΔP/2)が接続スレーブバッテリとモータMG1,MG2側との間でやりとりされるようマスタ側昇圧回路55とスレーブ側昇圧回路65とを制御することになる、即ち、超過電力ΔPがマスタバッテリ50と接続スレーブバッテリとの両方から半分ずつ出力されるよう制御することになるから、マスタ側電力Pbmの出力制限Wout1に対する超過分とスレーブ側電力Pbsの出力制限Woutsに対する超過分とを略等しくすることができる。この結果、ハイブリッド用電子制御ユニット70から入力した目標スレーブ側電力Pbs*をそのまま用いる場合(超過電力ΔPをマスタバッテリ50からの出力だけで賄う場合)やモータECU想定消費電力Pm2*から出力制限Wout1を減じた電力を目標スレーブ側電力Pbs*に再設定する場合(超過電力ΔPを接続スレーブバッテリからの出力だけで賄う場合)に比してマスタ側電力Pbmの出力制限Wout1に対する超過分やスレーブ側電力Pbsの出力制限Woutsに対する超過分が大きくなるのを抑制することができ、マスタバッテリ50や接続スレーブバッテリの劣化を抑制することができる。
When the motor ECU assumed power consumption Pm2 * is larger than the sum of the output limit Wout1 and the output limit Wouts in step S652, the following equation (14) is used by using the output limit Wout1, the output limit Wouts, and the motor ECU assumed power consumption Pm2 *. The target slave side power Pbs * is reset (step S656), the master
Pbs*=Wouts+(Pm2*-Wout1-Wouts)/2=(Wouts+Pm2*-Wout1)/2 (14) Pbs * = Wouts + (Pm2 * -Wout1-Wouts) / 2 = (Wouts + Pm2 * -Wout1) / 2 (14)
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、ハイブリッド用電子制御ユニット70は、モータECU40から通信により受信したモータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2を用いて得られるメインECU想定消費電力Pm1*が接続全体出力制限Woutco以下になる範囲でモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定し、エンジン22を始動中でないときには接続全体出力制限Woutcoを制御用接続全体出力制限Woutcofとして設定し、エンジン22を始動中であるときには接続全体出力制限Woutcoに所定のマージンΔWcoを加えたものを制御用接続全体出力制限Woutcofとして設定し、トルク指令Tm1*,Tm2*や出力制限Wout1,出力制限Wouts,制御用接続全体出力制限WoutcofをモータECU40に送信し、モータECU40は、計算したモータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2を用いて得られるモータECU想定消費電力Pm2*が制御用接続全体出力制限Woutcof以下になる範囲でトルク指令Tm1*,Tm2*に基づいてモータMG1,MG2を制御するから、エンジン22の始動中にモータECU想定消費電力Pm2*が接続全体出力制限Woutco以下になる範囲でモータMG1,MG2を制御するものに比してエンジン22の始動と走行要求とにより対応することができる即ちマスタバッテリ50や接続スレーブバッテリの性能をより発揮させることができる。また、実施例のハイブリッド自動車20によれば、モータECU40は、マスタバッテリ50およびスレーブバッテリ60がモータMG1,MG2側に接続されスレーブバッテリ62がモータMG1,MG2側に接続されない第1接続状態またはマスタバッテリ50およびスレーブバッテリ62がモータMG1,MG2側に接続されスレーブバッテリ60がモータMG1,MG2側に接続されない第2接続状態のときに、モータECU想定消費電力Pm2*が出力制限Wout1と出力制限Woutsとの和以下のときには、高電圧系の電圧VHが調整され、出力制限Wout1以下の電力がマスタバッテリ50とモータMG1,MG2側との間でやりとりされ、出力制限Wouts以下の電力が接続スレーブバッテリとモータMG1,MG2側との間でやりとりされるようマスタ側昇圧回路55とスレーブ側昇圧回路65とを制御し、モータECU想定消費電力Pm2*が出力制限Wout1と出力制限Woutsとの和より大きいときには、高電圧系の電圧VHが調整され、モータECU想定消費電力Pm2*と電力(Wout1+Wouts)との差の電力としての超過電力ΔPの半分を出力制限Wout1に加えた電力がマスタバッテリ50とモータMG1,MG2側との間でやりとりされ、超過電力ΔPの半分を出力制限Woutsに加えた電力が接続スレーブバッテリとモータMG1,MG2側との間でやりとりされるようマスタ側昇圧回路55とスレーブ側昇圧回路65とを制御するから、超過電力ΔPをマスタバッテリ50からの出力だけで賄う場合や超過電力ΔPを接続スレーブバッテリからの出力だけで賄う場合に比して、マスタ側電力Pbmの出力制限Wout1に対する超過分やスレーブ側電力Pbsの出力制限Woutsに対する超過分が大きくなるのを抑制することができ、マスタバッテリ50や接続スレーブバッテリの劣化を抑制することができる。
According to the hybrid vehicle 20 of the embodiment described above, the hybrid
実施例のハイブリッド自動車20では、モータECU想定消費電力Pm2*が出力制限Wout1と出力制限Woutsとの和より大きいときには、高電圧系の電圧VHが調整され、超過電力ΔPの半分を出力制限Wout1に加えた電力がマスタバッテリ50とモータMG1,MG2側との間でやりとりされ、超過電力ΔPの半分を出力制限Woutsに加えた電力が接続スレーブバッテリとモータMG1,MG2側との間でやりとりされるようマスタ側昇圧回路55とスレーブ側昇圧回路65とを制御するものとしたが、超過電力ΔPに対するマスタバッテリ50からの出力と接続スレーブバッテリからの出力との比は、1:1に限られず、1:2や2:1などとしてもよい。
In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, when the motor ECU estimated power consumption Pm2 * is larger than the sum of the output limit Wout1 and the output limit Wouts, the high voltage system voltage VH is adjusted, and half of the excess power ΔP is set to the output limit Wout1. The added power is exchanged between the
実施例のハイブリッド自動車20では、モータECU40は、制御用接続全体出力制限WoutcofとモータMG1のトルク指令Tm1*と回転数Nm1とを用いて上述の式(11)によりモータMG2のトルク制限Tm2maxを計算し、ハイブリッド用電子制御ユニット70から受信したトルク指令Tm2*をトルク制限Tm2maxで制限して式(12)によりトルク指令Tm2*を再設定するものとしたが、トルク指令Tm2*を再設定するものに限られず、モータECU想定電力Pm2*が制御用接続全体出力制限Woutcof以下になる範囲でトルク指令Tm1*,Tm2*を再設定するものであればよく、トルク指令Tm1*を再設定するものや、トルク指令Tm1*,Tm2*の両方を再設定するものとしてもよい。
In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the
実施例のハイブリッド自動車20では、ハイブリッド用電子制御ユニット70は、エンジン22を始動中でないときには接続全体出力制限Woutcoを制御用接続全体出力制限Woutcofとして設定し、エンジン22を始動中であるときには接続全体出力制限Woutcoに所定のマージンΔWcoを加えたものを制御用接続全体出力制限Woutcofとして設定するものとしたが、エンジン22を始動中であるときに限られず、駆動輪39a,39bの空転によるスリップが発生したときやそのスリップが解消するときなどモータMG1の回転数Nm1とモータMG2の回転数Nm2とのうち少なくとも一方の急変が想定されるときには、接続全体出力制限Woutcoに所定のマージンΔWcoを加えたものを制御用接続全体出力制限Woutcofとして設定するものとしてもよい。
In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the hybrid
実施例のハイブリッド自動車20では、マスタバッテリ50とスレーブバッテリ60,62とを同一の容量のリチウムイオン二次電池として構成したが、異なる蓄電容量のリチウム二次電池として構成したり、異なる蓄電容量で異なるタイプの二次電池として構成するものとしてもよい。
In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the
実施例のハイブリッド自動車20では、一つのマスタバッテリ50と二つのスレーブバッテリ60,62とを備えるものとしたが、一つのマスタバッテリ50と三つ以上のスレーブバッテリとを備えるものとしてもよい。この場合、電動走行優先モードにより走行するときには、接続状態としてマスタバッテリ50をモータMG1,MG2側に接続すると共に三つ以上のスレーブバッテリを順次モータMG1,MG2側に接続するものとすればよい。また、一つのマスタバッテリと一つのスレーブバッテリとを備えるものとしてもよいし、複数のマスタバッテリと複数のスレーブバッテリとを備えるものとしてもよい。
Although the hybrid vehicle 20 of the embodiment includes one
実施例のハイブリッド自動車20では、一つのマスタバッテリ50と二つのスレーブバッテリ60,62とを備え、電動走行優先モードにより走行するときには、第1接続状態としてマスタバッテリ50とスレーブバッテリ60とをモータMG1,MG2側に接続する状態とし、第2接続状態としてマスタバッテリ50とスレーブバッテリ62とをモータMG1,MG2側に接続する状態としたが、逆に、第1接続状態としてマスタバッテリ50とスレーブバッテリ62とをモータMG1,MG2側に接続する状態とし、第2接続状態としてマスタバッテリ50とスレーブバッテリ60とをモータMG1,MG2側に接続する状態としてもよい。
The hybrid vehicle 20 of the embodiment includes one
実施例のハイブリッド自動車20では、電動走行優先モードにより走行するときには、接続全体出力制限Woutcoが設定される閾値Pstartと走行用パワーPdrv*との比較により、電動走行するかエンジン22からのパワーを用いて走行するかを切り替えるものとしたが、接続全体出力制限Woutcoが設定される閾値Pstartより小さい閾値と走行用パワーPdrv*との比較により、電動走行するかエンジン22からのパワーを用いて走行するかを切り替えるものとしてもよい。
In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, when driving in the electric driving priority mode, the electric vehicle is driven or the power from the
実施例のハイブリッド自動車20では、充電器90を備えるものとしたが、充電器90を備えないものとしてもよい。
In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG2の動力を減速ギヤ35により変速してリングギヤ軸32aに出力するものとしたが、図17の変形例のハイブリッド自動車120に例示するように、モータMG2の動力をリングギヤ軸32aが接続された車軸(駆動輪39a,39bが接続された車軸)とは異なる車軸(図17における車輪39c,39dに接続された車軸)に接続するものとしてもよい。
In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the power of the motor MG2 is changed by the
実施例のハイブリッド自動車20では、エンジン22からの動力を動力分配統合機構30を介して駆動輪39a,39bに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すると共にモータMG2からの動力を減速ギヤ35を介してリングギヤ軸32aに出力するものとしたが、図18の変形例のハイブリッド自動車220に例示するように、駆動輪39a,39bに接続れた駆動軸に変速機230を介してモータMGを取り付け、モータMGの回転軸にクラッチ229を介してエンジン22を接続する構成とし、エンジン22からの動力をモータMGの回転軸と変速機230とを介して駆動軸に出力すると共にモータMGからの動力を変速機230を介して駆動軸に出力するものとしてもよい。あるいは、図19の変形例のハイブリッド自動車320に例示するように、エンジン22からの動力を変速機330を介して駆動輪39a,39bに接続された車軸に出力すると共にモータMGからの動力を駆動輪39a,39bが接続された車軸とは異なる車軸(図19における車輪39c,39dに接続された車軸)に出力するものとしてもよい。
In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the power from the
また、こうしたハイブリッド自動車に適用するものに限定されるものではなく、自動車以外の車両や船舶,航空機などの移動体に搭載される動力出力装置や電源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や電源装置の形態としても構わない。また、電源装置の制御方法の形態としても構わない。 Further, the present invention is not limited to those applied to such hybrid vehicles, and is not limited to equipment that does not move such as forms of power output devices and power supply devices mounted on moving bodies such as vehicles other than automobiles, ships, and airplanes, and construction equipment. It may be in the form of a built-in power output device or power supply device. Moreover, it does not matter as a form of the control method of the power supply device.
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、リチウムイオン二次電池として構成されたマスタバッテリ50およびスレーブバッテリ60,62が「電池装置」に相当し、システムメインリレー56が「第1接続解除手段」に相当し、システムメインリレー66,67が「第2接続解除手段」に相当し、マスタ側昇圧回路55が「第1昇降圧回路」に相当し、スレーブ側昇圧回路65が「第2昇降圧回路」に相当し、マスタバッテリ50およびスレーブバッテリ60がモータMG1,MG2側に接続されスレーブバッテリ62がモータMG1,MG2側に接続されない第1接続状態またはマスタバッテリ50およびスレーブバッテリ62がモータMG1,MG2側に接続されスレーブバッテリ60がモータMG1,MG2側に接続されない第2接続状態のときにおいて、モータECU想定消費電力Pm2*が出力制限Wout1と出力制限Woutsとの和以下のときには、高電圧系の電圧VHが調整され、出力制限Wout1以下の電力がマスタバッテリ50とモータMG1,MG2側との間でやりとりされ、出力制限Wouts以下の電力が接続スレーブバッテリとモータMG1,MG2側との間でやりとりされるようマスタ側昇圧回路55とスレーブ側昇圧回路65とを制御し、モータECU想定消費電力Pm2*が出力制限Wout1と出力制限Woutsとの和より大きいときには、高電圧系の電圧VHが調整され、モータECU想定消費電力Pm2*と電力(Wout1+Wouts)との差の電力としての超過電力ΔPの半分を出力制限Wout1に加えた電力がマスタバッテリ50とモータMG1,MG2側との間でやりとりされ、超過電力ΔPの半分を出力制限Woutsに加えた電力が接続スレーブバッテリとモータMG1,MG2側との間でやりとりされるようマスタ側昇圧回路55とスレーブ側昇圧回路65とを制御する図16のモータ制御ルーチンのステップS620〜S662の処理を実行するモータECU40が「制御手段」に相当する。
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 problems will be described. In the embodiment, the
また、エンジン22が「内燃機関」に相当し、モータMG1が「第1電動機」に相当し、モータMG2が「第2電動機」に相当し、モータECU40から通信により受信したモータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2を用いて得られるメインECU想定消費電力Pm1*が接続全体出力制限Woutco以下になる範囲でモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定し、エンジン22を始動中でないときには接続全体出力制限Woutcoを制御用接続全体出力制限Woutcofとして設定し、エンジン22を始動中であるときには接続全体出力制限Woutcoに所定のマージンΔWcoを加えたものを制御用接続全体出力制限Woutcofとして設定し、トルク指令Tm1*,Tm2*や出力制限Wout1,出力制限Wouts,制御用接続全体出力制限WoutcofをモータECU40に送信する図7の電動走行優先駆動制御ルーチンや図8のハイブリッド走行優先駆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、エンジン22を制御するエンジンECU24と、が「主制御手段」に相当し、計算したモータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2を用いて得られるモータECU想定消費電力Pm2*が制御用接続全体出力制限Woutcof以下になる範囲でトルク指令Tm1*,Tm2*に基づいてモータMG1,MG2を制御し、マスタバッテリ50およびスレーブバッテリ60がモータMG1,MG2側に接続されスレーブバッテリ62がモータMG1,MG2側に接続されない第1接続状態またはマスタバッテリ50およびスレーブバッテリ62がモータMG1,MG2側に接続されスレーブバッテリ60がモータMG1,MG2側に接続されない第2接続状態のときにおいて、モータECU想定消費電力Pm2*が出力制限Wout1と出力制限Woutsとの和以下のときには、高電圧系の電圧VHが調整され、出力制限Wout1以下の電力がマスタバッテリ50とモータMG1,MG2側との間でやりとりされ、出力制限Wouts以下の電力が接続スレーブバッテリとモータMG1,MG2側との間でやりとりされるようマスタ側昇圧回路55とスレーブ側昇圧回路65とを制御し、モータECU想定消費電力Pm2*が出力制限Wout1と出力制限Woutsとの和より大きいときには、高電圧系の電圧VHが調整され、モータECU想定消費電力Pm2*と電力(Wout1+Wouts)との差の電力としての超過電力ΔPの半分を出力制限Wout1に加えた電力がマスタバッテリ50とモータMG1,MG2側との間でやりとりされ、超過電力ΔPの半分を出力制限Woutsに加えた電力が接続スレーブバッテリとモータMG1,MG2側との間でやりとりされるようマスタ側昇圧回路55とスレーブ側昇圧回路65とを制御する図16のモータ制御ルーチンを実行するモータECU40が「電動機制御手段」に相当する。充電器90が「充電器」に相当する。
The
ここで、「電池装置」としては、リチウムイオン二次電池として構成されたマスタバッテリ50およびスレーブバッテリ60,62に限定されるものではなく、一つのマスタバッテリと三つ以上のスレーブバッテリとしたり、一つのマスタバッテリと一つのスレーブバッテリとしたり、複数のマスタバッテリと複数のスレーブバッテリとしたり、これらのバッテリをリチウムイオン二次電池以外の二次電池(例えばニッケル水素二次電池やニッケルカドミウム二次電池,鉛蓄電池など)とするなど、少なくとも一つの二次電池を有する第1電池部と少なくとも一つの二次電池を有する第2電池部とを有するものであれば如何なるものとしても構わない。「第1接続解除手段」としては、システムメインリレー56に限定されるものではなく、第1電池部の二次電池の電動機側への接続および接続の解除を行なうものであれば如何なるものとしても構わない。「第2接続解除手段」としては、システムメインリレー66,67に限定されるものではなく、第2電池部の二次電池の電動機側への接続および接続の解除を行なうものであれば如何なるものとしても構わない。「第1昇降圧回路」としては、マスタ側昇圧回路55に限定されるものではなく、第1電池部の二次電池に接続された第1電池電圧系と電動機側の高電圧系との間で電圧の調整を伴って電力のやりとりを行なうものであれば如何なるものとしても構わない。「第2昇降圧回路」としては、スレーブ側昇圧回路65に限定されるものではなく、第2電池部の二次電池に接続された第2電池電圧系と電動機側の高電圧系との間で電圧の調整を伴って電力のやりとりを行なう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、マスタバッテリ50およびスレーブバッテリ60がモータMG1,MG2側に接続されスレーブバッテリ62がモータMG1,MG2側に接続されない第1接続状態またはマスタバッテリ50およびスレーブバッテリ62がモータMG1,MG2側に接続されスレーブバッテリ60がモータMG1,MG2側に接続されない第2接続状態のときにおいて、モータECU想定消費電力Pm2*が出力制限Wout1と出力制限Woutsとの和以下のときには、高電圧系の電圧VHが調整され、出力制限Wout1以下の電力がマスタバッテリ50とモータMG1,MG2側との間でやりとりされ、出力制限Wouts以下の電力が接続スレーブバッテリとモータMG1,MG2側との間でやりとりされるようマスタ側昇圧回路55とスレーブ側昇圧回路65とを制御し、モータECU想定消費電力Pm2*が出力制限Wout1と出力制限Woutsとの和より大きいときには、高電圧系の電圧VHが調整され、モータECU想定消費電力Pm2*と電力(Wout1+Wouts)との差の電力としての超過電力ΔPの半分を出力制限Wout1に加えた電力がマスタバッテリ50とモータMG1,MG2側との間でやりとりされ、超過電力ΔPの半分を出力制限Woutsに加えた電力が接続スレーブバッテリとモータMG1,MG2側との間でやりとりされるようマスタ側昇圧回路55とスレーブ側昇圧回路65とを制御するものに限定されるものではなく、第1電池部の少なくとも一つの二次電池および第2電池部の少なくとも一つの二次電池が電動機側に接続されているとき、高電圧系の消費電力として想定される想定消費電力が第1電池部の出力制限である第1電池部出力制限と第2電池部の出力制限である第2電池部出力制限との和以下のときには高電圧系の電圧が調整され且つ第1電池部出力制限以下の電力が第1電池部の二次電池と高電圧系との間でやりとりされると共に第2電池部出力制限以下の電力が第2電池部の二次電池と高電圧系との間でやりとりされるよう第1昇降圧回路と第2昇降圧回路とを制御し、想定消費電力が第1電池部出力制限と第2電池部出力制限との和より大きいときには高電圧系の電圧が調整され且つ想定消費電力の第1電池部出力制限と第2電池部出力制限との和に対する超過電力の一部と第1電池部出力制限との和の電力が第1電池部の二次電池と高電圧系との間でやりとりされ且つ超過電力の残余と第2電池部出力制限との和の電力が第2電池部の二次電池と高電圧系との間でやりとりされるよう第1昇降圧回路と第2昇降圧回路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。
Here, the “battery device” is not limited to the
「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、走行用の動力を出力可能なものであれば如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「第1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MG1に限定されるものではなく、誘導電動機など、内燃機関をモータリング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。「第2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。「主制御手段」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、「主制御手段」としては、モータECU40から通信により受信したモータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2を用いて得られるメインECU想定消費電力Pm1*が接続全体出力制限Woutco以下になる範囲でモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定し、エンジン22を始動中でないときには接続全体出力制限Woutcoを制御用接続全体出力制限Woutcofとして設定し、エンジン22を始動中であるときには接続全体出力制限Woutcoに所定のマージンΔWcoを加えたものを制御用接続全体出力制限Woutcofとして設定し、トルク指令Tm1*,Tm2*や出力制限Wout1,出力制限Wouts,制御用接続全体出力制限WoutcofをモータECU40に送信するものに限定されるものではなく、第1電池部の少なくとも一つの二次電池および第2電池部の少なくとも一つの二次電池が電動機側に接続されているとき、電動機制御手段から受信した第1電動機および第2電動機の回転数を用いて想定される高電圧系の消費電力である主制御部想定消費電力が第1電池部の出力制限である第1電池部出力制限と第2電池部の出力制限である第2電池部出力制限との和以下になる範囲で第1電動機および第2電動機の目標トルクを設定し、第1電動機の回転数と第2電動機の回転数とのうち少なくとも一方の急変が想定される急変想定時でないときには第1電池部出力制限と第2電池部出力制限との和を制御用出力制限として設定し、急変想定時には第1電池部出力制限と第2電池部出力制限との和に所定のマージンを加えたものを制御用出力制限として設定し、第1電池部出力制限と第2電池部出力制限と設定した第1電動機および第2電動機の目標トルクと設定した制御用出力制限とを電動機制御手段に送信するものであれば如何なるものとしても構わない。「電動機制御手段」としては、計算したモータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2を用いて得られるモータECU想定消費電力Pm2*が制御用接続全体出力制限Woutcof以下になる範囲でトルク指令Tm1*,Tm2*に基づいてモータMG1,MG2を制御し、マスタバッテリ50およびスレーブバッテリ60がモータMG1,MG2側に接続されスレーブバッテリ62がモータMG1,MG2側に接続されない第1接続状態またはマスタバッテリ50およびスレーブバッテリ62がモータMG1,MG2側に接続されスレーブバッテリ60がモータMG1,MG2側に接続されない第2接続状態のときにおいて、モータECU想定消費電力Pm2*が出力制限Wout1と出力制限Woutsとの和以下のときには、高電圧系の電圧VHが調整され、出力制限Wout1以下の電力がマスタバッテリ50とモータMG1,MG2側との間でやりとりされ、出力制限Wouts以下の電力が接続スレーブバッテリとモータMG1,MG2側との間でやりとりされるようマスタ側昇圧回路55とスレーブ側昇圧回路65とを制御し、モータECU想定消費電力Pm2*が出力制限Wout1と出力制限Woutsとの和より大きいときには、高電圧系の電圧VHが調整され、モータECU想定消費電力Pm2*と電力(Wout1+Wouts)との差の電力としての超過電力ΔPの半分を出力制限Wout1に加えた電力がマスタバッテリ50とモータMG1,MG2側との間でやりとりされ、超過電力ΔPの半分を出力制限Woutsに加えた電力が接続スレーブバッテリとモータMG1,MG2側との間でやりとりされるようマスタ側昇圧回路55とスレーブ側昇圧回路65とを制御するものに限定されるものではなく、検出した第1電動機および第2電動機の回転数を用いて想定される高電圧系の消費電力である電動機制御部想定消費電力が主制御手段から受信した制御用出力制限以下になる範囲で主制御手段から受信した第1電動機および第2電動機の目標トルクに基づいて第1電動機と第2電動機とを制御し、第1電池部の少なくとも一つの二次電池および第2電池部の少なくとも一つの二次電池が電動機側に接続されているとき、電動機制御部想定消費電力が主制御手段から受信した第1電池部出力制限と主制御手段から受信した第2電池部出力制限との和以下のときには高電圧系の電圧が調整され且つ主制御手段から受信した第1電池部出力制限以下の電力が第1電池部の二次電池と高電圧系との間でやりとりされると共に主制御手段から受信した第2電池部出力制限以下の電力が第2電池部の二次電池と高電圧系との間でやりとりされるよう第1昇降圧回路と第2昇降圧回路とを制御し、電動機制御部想定消費電力が主制御手段から受信した第1電池部出力制限と主制御手段から受信した第2電池部出力制限との和より大きいときには高電圧系の電圧が調整され且つ電動機制御部想定消費電力の主制御手段から受信した第1電池部出力制限と主制御手段から受信した第2電池部出力制限との和に対する超過電力の一部と主制御手段から受信した第1電池部出力制限との和の電力が第1電池部の二次電池と高電圧系との間でやりとりされ且つ超過電力の残余と主制御手段から受信した第2電池部出力制限との和の電力が第2電池部の二次電池と高電圧系との間でやりとりされるよう第1昇降圧回路と第2昇降圧回路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。「充電器」としては、充電器90に限定されるものではなく、システム停止の状態で外部電源に接続されて外部電源からの電力を用いて複数の二次電池を充電するものであれば如何なるものとしても構わない。
The “internal combustion engine” is not limited to an internal combustion engine that outputs power using a hydrocarbon-based fuel such as gasoline or light oil, but may be any type as long as it can output driving power, such as a hydrogen engine. The internal combustion engine may be used. The “first motor” 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 motor the internal combustion engine, such as an induction motor. . The “second electric motor” is not limited to the motor MG2 configured as a synchronous generator motor, and may be any type of electric motor such as an induction motor that can output power to the drive shaft. Absent. The “main control means” is not limited to the combination of the hybrid
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. Therefore, the elements of the invention described in the column of means for solving the problems are not limited. 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。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated using the Example, this invention is not limited at all to such an Example, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it is with various forms. Of course, it can be implemented.
本発明は、電源装置や動力出力装置,ハイブリッド自動車の製造産業などに利用可能である。 The present invention can be used in a power supply device, a power output device, a hybrid vehicle manufacturing industry, and the like.
20,120,220,320 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、33 ピニオンギヤ、34 キャリア、35 減速ギヤ、37 ギヤ機構、38 デファレンシャルギヤ、39a,39b 駆動輪、39c,39d 車輪、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 マスタバッテリ、51a,61a,63a 電圧センサ、51b,61b,63b 電流センサ、51c,61c,63c 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(高電圧系電力ライン)、55 マスタ側昇圧回路、56,66,67 システムメインリレー、57,58,68 コンデンサ、57a,58a,68a 電圧センサ、59 電力ライン(第1低電圧系電力ライン)、60,62 スレーブバッテリ、65 スレーブ側昇圧回路、65a 電流センサ、69 電力ライン(第2低電圧系電力ライン)、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、90 充電器、92 車両側コネクタ、100 外部電源、102 外部電源側コネクタ、229 クラッチ、230,330 変速機、MG1,MG2,MG モータ。 20, 120, 220, 320 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, 33 pinion gear, 34 carrier, 35 reduction gear, 37 gear mechanism, 38 differential gear, 39a, 39b drive wheel, 39c, 39d wheel, 40 motor electronic control unit (motor ECU), 41, 42 inverter, 43, 44 rotational position detection sensor, 50 Master battery, 51a, 61a, 63a Voltage sensor, 51b, 61b, 63b Current sensor, 51c, 61c, 63c Temperature sensor, 52 Battery electronic control unit (battery ECU), 54 Power line ( Voltage system power line), 55 master side booster circuit, 56, 66, 67 system main relay, 57, 58, 68 capacitor, 57a, 58a, 68a voltage sensor, 59 power line (first low voltage system power line), 60 , 62 Slave battery, 65 Slave side booster circuit, 65a Current sensor, 69 Power line (second low voltage system power line), 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, 90 Battery charger, 92 Vehicle side connector, 100 External power supply, 102 External power supply Connector, 229 clutch, 230, 330 transmission, MG1, MG2, MG motor.
Claims (8)
前記第1電池部の少なくとも一つの二次電池および前記第2電池部の少なくとも一つの二次電池が前記電動機側に接続されているとき、前記高電圧系の消費電力として想定される想定消費電力が前記第1電池部の出力制限である第1電池部出力制限と前記第2電池部の出力制限である第2電池部出力制限との和以下のときには前記高電圧系の電圧が調整され且つ前記第1電池部出力制限以下の電力が前記第1電池部の二次電池と前記高電圧系との間でやりとりされると共に前記第2電池部出力制限以下の電力が前記第2電池部の二次電池と前記高電圧系との間でやりとりされるよう前記第1昇降圧回路と前記第2昇降圧回路とを制御し、前記想定消費電力が前記第1電池部出力制限と前記第2電池部出力制限との和より大きいときには前記高電圧系の電圧が調整され且つ前記想定消費電力の前記第1電池部出力制限と前記第2電池部出力制限との和に対する超過電力の一部と前記第1電池部出力制限との和の電力が前記第1電池部の二次電池と前記高電圧系との間でやりとりされ且つ前記超過電力の残余と前記第2電池部出力制限との和の電力が前記第2電池部の二次電池と前記高電圧系との間でやりとりされるよう前記第1昇降圧回路と前記第2昇降圧回路とを制御する制御手段、
を備えることを特徴とする電源装置。 A battery device having a first battery part having at least one secondary battery and a second battery part having at least one secondary battery; and a high-voltage system on the motor side of the secondary battery of the first battery part. First connection release means for connecting and releasing connection, second connection release means for connecting and releasing the secondary battery of the second battery part to the high voltage system, and the first battery part A first step-up / step-down circuit that exchanges electric power with voltage adjustment between the first battery voltage system connected to the secondary battery and the high voltage system, and connected to the secondary battery of the second battery unit A second step-up / step-down circuit that exchanges electric power with voltage adjustment between the second battery voltage system and the high voltage system,
Assumed power consumption assumed as power consumption of the high-voltage system when at least one secondary battery of the first battery unit and at least one secondary battery of the second battery unit are connected to the motor side Is less than the sum of the first battery unit output limit which is the output limit of the first battery unit and the second battery unit output limit which is the output limit of the second battery unit, the voltage of the high voltage system is adjusted and The electric power below the first battery unit output limit is exchanged between the secondary battery of the first battery unit and the high voltage system, and the electric power below the second battery unit output limit is from the second battery unit. The first step-up / step-down circuit and the second step-up / step-down circuit are controlled so as to be exchanged between a secondary battery and the high-voltage system, and the assumed power consumption is the first battery unit output limit and the second step. When the sum is larger than the sum of the battery unit output limit, The power of the sum of the part of the excess power and the first battery unit output limit with respect to the sum of the first battery unit output limit and the second battery unit output limit of the assumed power consumption is adjusted. Is exchanged between the secondary battery of the first battery part and the high voltage system, and the sum of the remaining excess power and the output limit of the second battery part is the secondary battery of the second battery part Control means for controlling the first step-up / step-down circuit and the second step-up / step-down circuit to be exchanged between the high-voltage system and the first step-up / step-down circuit;
A power supply apparatus comprising:
前記制御手段は、前記想定消費電力が前記第1電池部出力制限と前記第2電池部出力制限との和より大きいときには、前記高電圧系の電圧が調整され且つ前記超過電力の半分と前記第1電池部出力制限との和の電力が前記第1電池部の二次電池と前記高電圧系との間でやりとりされ且つ前記超過電力の残余と前記第2電池部出力制限との和の電力が前記第2電池部の二次電池と前記高電圧系との間でやりとりされるよう前記第1昇降圧回路と前記第2昇降圧回路とを制御する手段である、
電源装置。 The power supply device according to claim 1,
When the assumed power consumption is greater than the sum of the first battery unit output limit and the second battery unit output limit, the control means adjusts the voltage of the high-voltage system, and halves the excess power. The sum of the power of one battery unit output limit is exchanged between the secondary battery of the first battery unit and the high voltage system, and the sum of the remaining excess power and the second battery unit output limit Is means for controlling the first step-up / step-down circuit and the second step-up / down circuit so that the secondary battery of the second battery unit and the high-voltage system are exchanged.
Power supply.
前記電池装置は、前記第1電池部の二次電池としての一つのメイン二次電池と、前記第2電池部の二次電池としての複数の補助用二次電池と、を有する装置であり、
前記制御手段は、前記メイン二次電池が前記高電圧系に接続されるよう前記第1接続解除手段を制御すると共に前記複数の補助用二次電池が一つずつ順に切り替えられて前記高電圧系に接続されるよう前記第2接続解除手段を制御する手段である、
電源装置。 The power supply device according to claim 1 or 2,
The battery device is a device having one main secondary battery as a secondary battery of the first battery part and a plurality of auxiliary secondary batteries as secondary batteries of the second battery part,
The control means controls the first connection release means so that the main secondary battery is connected to the high voltage system, and the plurality of auxiliary secondary batteries are sequentially switched one by one, and the high voltage system Means for controlling the second disconnection means to be connected to
Power supply.
前記主制御手段は、前記第1電池部の少なくとも一つの二次電池および前記第2電池部の少なくとも一つの二次電池が前記電動機側に接続されているとき、前記電動機制御手段から受信した第1電動機および第2電動機の回転数を用いて想定される前記高電圧系の消費電力である主制御部想定消費電力が前記第1電池部の出力制限である第1電池部出力制限と前記第2電池部の出力制限である第2電池部出力制限との和以下になる範囲で前記第1電動機および前記第2電動機の目標トルクを設定し、前記第1電動機の回転数と前記第2電動機の回転数とのうち少なくとも一方の急変が想定される急変想定時でないときには前記第1電池部出力制限と前記第2電池部出力制限との和を制御用出力制限として設定し、前記急変想定時には前記第1電池部出力制限と前記第2電池部出力制限との和に所定のマージンを加えたものを前記制御用出力制限として設定し、前記第1電池部出力制限と前記第2電池部出力制限と前記設定した第1電動機および第2電動機の目標トルクと前記設定した制御用出力制限とを前記電動機制御手段に送信する手段であり、
前記電動機制御手段は、前記検出した第1電動機および第2電動機の回転数を用いて想定される前記高電圧系の消費電力である電動機制御部想定消費電力が前記主制御手段から受信した制御用出力制限以下になる範囲で前記主制御手段から受信した第1電動機および第2電動機の目標トルクに基づいて前記第1電動機と前記第2電動機とを制御し、前記第1電池部の少なくとも一つの二次電池および前記第2電池部の少なくとも一つの二次電池が前記電動機側に接続されているとき、前記電動機制御部想定消費電力が前記主制御手段から受信した第1電池部出力制限と前記主制御手段から受信した第2電池部出力制限との和以下のときには前記高電圧系の電圧が調整され且つ前記主制御手段から受信した第1電池部出力制限以下の電力が前記第1電池部の二次電池と前記高電圧系との間でやりとりされると共に前記主制御手段から受信した第2電池部出力制限以下の電力が前記第2電池部の二次電池と前記高電圧系との間でやりとりされるよう前記第1昇降圧回路と前記第2昇降圧回路とを制御し、前記電動機制御部想定消費電力が前記主制御手段から受信した第1電池部出力制限と前記主制御手段から受信した第2電池部出力制限との和より大きいときには前記高電圧系の電圧が調整され且つ前記電動機制御部想定消費電力の前記主制御手段から受信した第1電池部出力制限と前記主制御手段から受信した第2電池部出力制限との和に対する超過電力の一部と前記主制御手段から受信した第1電池部出力制限との和の電力が前記第1電池部の二次電池と前記高電圧系との間でやりとりされ且つ前記超過電力の残余と前記主制御手段から受信した第2電池部出力制限との和の電力が前記第2電池部の二次電池と前記高電圧系との間でやりとりされるよう前記第1昇降圧回路と前記第2昇降圧回路とを制御する手段である、
動力出力装置。 An internal combustion engine, a first electric motor capable of motoring the internal combustion engine, a second electric motor capable of outputting power to a drive shaft, a first battery unit having at least one secondary battery, and at least one secondary battery. A battery device having a second battery part, and a first connection release means for connecting and releasing the secondary battery of the first battery part to the first motor and the high voltage system on the second motor side. A second connection release means for connecting and releasing the secondary battery of the second battery part to the high voltage system, and a first battery voltage system connected to the secondary battery of the first battery part A first step-up / step-down circuit for exchanging electric power with voltage adjustment between the first battery and the high voltage system; a second battery voltage system connected to a secondary battery of the second battery unit; and the high voltage system 2nd lift that exchanges power with voltage adjustment A main control means for setting a target torque of the first electric motor and the second electric motor by using a circuit, and the rotational speeds of the first electric motor and the second electric motor received by communication while controlling the internal combustion engine; Based on the target torques of the first motor and the second motor received from the main control means by communication while detecting the rotation speeds of the first motor and the second motor and transmitting to the main control means by communication. A power output device comprising: motor control means for controlling the first motor and the second motor and controlling the first step-up / step-down circuit and the second step-up / step-down circuit;
The main control unit receives the first control unit received from the motor control unit when at least one secondary battery of the first battery unit and at least one secondary battery of the second battery unit are connected to the motor side. The first battery unit output limit in which the main control unit assumed power consumption, which is the power consumption of the high voltage system assumed using the rotation speeds of the first motor and the second motor, is the output limit of the first battery unit, and the first A target torque of the first motor and the second motor is set within a range equal to or less than a sum of the second battery unit output limit, which is an output limit of the two battery units, and the rotational speed of the first motor and the second motor are set The sum of the first battery unit output limit and the second battery unit output limit is set as a control output limit when at least one sudden change is not expected at the time of sudden change, and when the sudden change is assumed The first The sum of the pond part output limit and the second battery part output limit plus a predetermined margin is set as the control output limit, and the first battery part output limit, the second battery part output limit, and the setting Means for transmitting the target torque of the first motor and the second motor and the set output limit for control to the motor control means,
The motor control means is for controlling the motor controller assumed power consumption, which is the power consumption of the high voltage system estimated using the detected rotation speeds of the first motor and the second motor, from the main control means. The first motor and the second motor are controlled based on the target torque of the first motor and the second motor received from the main control means within a range that is less than or equal to the output limit, and at least one of the first battery units When at least one secondary battery of the secondary battery and the second battery unit is connected to the motor side, the first battery unit output limit received from the main control unit when the motor control unit assumed power consumption is When the voltage is less than the sum of the second battery unit output limit received from the main control means, the voltage of the high voltage system is adjusted, and the power less than the first battery unit output limit received from the main control means is The secondary battery of the second battery unit and the high voltage are exchanged between the secondary battery of one battery unit and the high voltage system, and the power below the second battery unit output limit received from the main control means. Controlling the first step-up / step-down circuit and the second step-up / step-down circuit to communicate with the system, and the first battery unit output limit received by the motor control unit assumed power consumption from the main control unit; The first battery unit output limit received from the main control unit when the voltage of the high-voltage system is adjusted and the estimated electric power consumption of the motor control unit is greater than the sum of the second battery unit output limit received from the main control unit; The power of the sum of the part of excess power with respect to the sum of the second battery unit output limit received from the main control unit and the first battery unit output limit received from the main control unit is the secondary of the first battery unit. Between the battery and the high-voltage system. And the sum of the remaining excess power and the second battery unit output limit received from the main control unit is exchanged between the secondary battery of the second battery unit and the high voltage system. Means for controlling the first buck-boost circuit and the second buck-boost circuit;
Power output device.
前記主制御手段は、前記第1電池部の少なくとも一つの二次電池と前記電動機側とが接続されると共に前記第2電池部の全ての二次電池と前記電動機側との接続が解除されているとき、前記主制御部想定消費電力が前記第1電池部出力制限以下になる範囲で前記第1電動機および前記第2電動機の目標トルクを設定し、前記急変想定時でないときには前記第1電池部出力制限を前記制御用出力制限として設定し、前急変想定時には前記第1電池部出力制限に第2の所定のマージンを加えたものを前記制御用出力制限として設定する手段である、
動力出力装置。 The power output device according to claim 4,
The main control means is configured such that at least one secondary battery of the first battery unit is connected to the motor side and all the secondary batteries of the second battery unit are disconnected from the motor side. The target torque of the first electric motor and the second electric motor is set within a range in which the assumed power consumption of the main control unit is less than or equal to the output limit of the first battery unit. An output limit is set as the control output limit, and when a sudden sudden change is assumed, the first battery unit output limit plus a second predetermined margin is set as the control output limit.
Power output device.
システム停止の状態で外部電源に接続されて該外部電源からの電力を用いて前記電池装置の複数の二次電池を充電する充電器を備える、
ハイブリッド自動車。 The hybrid vehicle according to claim 6,
A charger that is connected to an external power source in a system-stopped state and charges a plurality of secondary batteries of the battery device using power from the external power source;
Hybrid car.
前記第1電池部の少なくとも一つの二次電池および前記第2電池部の少なくとも一つの二次電池が前記電動機側に接続されているとき、前記高電圧系の消費電力として想定される想定消費電力が前記第1電池部の出力制限である第1電池部出力制限と前記第2電池部の出力制限である第2電池部出力制限との和以下のときには前記高電圧系の電圧が調整され且つ前記第1電池部出力制限以下の電力が前記第1電池部の二次電池と前記高電圧系との間でやりとりされると共に前記第2電池部出力制限以下の電力が前記第2電池部の二次電池と前記高電圧系との間でやりとりされるよう前記第1昇降圧回路と前記第2昇降圧回路とを制御し、前記想定消費電力が前記第1電池部出力制限と前記第2電池部出力制限との和より大きいときには前記高電圧系の電圧が調整され且つ前記想定消費電力の前記第1電池部出力制限と前記第2電池部出力制限との和に対する超過電力の一部と前記第1電池部出力制限との和の電力が前記第1電池部の二次電池と前記高電圧系との間でやりとりされ且つ前記超過電力の残余と前記第2電池部出力制限との和の電力が前記第2電池部の二次電池と前記高電圧系との間でやりとりされるよう前記第1昇降圧回路と前記第2昇降圧回路とを制御する、
ことを特徴とする電源装置の制御方法。 A battery device having a first battery part having at least one secondary battery and a second battery part having at least one secondary battery; and a high-voltage system on the motor side of the secondary battery of the first battery part. First connection release means for connecting and releasing connection, second connection release means for connecting and releasing the secondary battery of the second battery part to the high voltage system, and the first battery part A first step-up / step-down circuit that exchanges electric power with voltage adjustment between the first battery voltage system connected to the secondary battery and the high voltage system, and connected to the secondary battery of the second battery unit And a second step-up / down circuit for exchanging electric power with voltage adjustment between the second battery voltage system and the high voltage system,
Assumed power consumption assumed as power consumption of the high-voltage system when at least one secondary battery of the first battery unit and at least one secondary battery of the second battery unit are connected to the motor side Is less than the sum of the first battery unit output limit which is the output limit of the first battery unit and the second battery unit output limit which is the output limit of the second battery unit, the voltage of the high voltage system is adjusted and The electric power below the first battery unit output limit is exchanged between the secondary battery of the first battery unit and the high voltage system, and the electric power below the second battery unit output limit is from the second battery unit. The first step-up / step-down circuit and the second step-up / step-down circuit are controlled so as to be exchanged between a secondary battery and the high-voltage system, and the assumed power consumption is the first battery unit output limit and the second step. When the sum is larger than the sum of the battery unit output limit, The power of the sum of the part of the excess power and the first battery unit output limit with respect to the sum of the first battery unit output limit and the second battery unit output limit of the assumed power consumption is adjusted. Is exchanged between the secondary battery of the first battery part and the high voltage system, and the sum of the remaining excess power and the output limit of the second battery part is the secondary battery of the second battery part Controlling the first step-up / step-down circuit and the second step-up / step-down circuit to be exchanged between the high-voltage system and the first step-up / step-down circuit,
A control method for a power supply device.
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