JP6696319B2 - Hybrid vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、ハイブリッド車両に関し、詳しくは、エンジンと、電動過給機と、第1,第2モータと、プラネタリギヤと、を備えるハイブリッド車両に関する。 The present invention relates to a hybrid vehicle, and more particularly to a hybrid vehicle including an engine, an electric supercharger, first and second motors, and a planetary gear.
従来、この種のハイブリッド車両としては、エンジンと、電動過給機(電動機付きターボチャージャ)と、第1モータ(ジェネレータ)と、プラネタリギヤ(動力分割機構)と、第2モータ(駆動用モータ)と、バッテリと、を備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。電動過給機は、コンプレッサインペラ(吸気側タービン)と、タービンインペラ(排気側タービン)と、過給モータ(電動機)と、吸気側可変動力伝達要素と、排気側可変動力伝達要素と、を備えている。過給モータは、回転軸が、吸気側可変動力伝達要素を介してコンプレッサインペラに接続されると共に、排気側可変動力伝達要素を介してタービンインペラに接続されている。吸気側可変動力伝達要素は、過給モータの回転軸の回転数を変速してコンプレッサインペラに伝達している。排気側可変動力伝達要素は、排気タービンの回転数を変速して過給モータの回転軸に伝達している。プラネタリギヤは、エンジンのクランクシャフトと、第1モータの回転軸と、駆動軸と、に連結されている。第2モータの回転軸は、駆動軸に接続されている。バッテリは、第1モータ,第2モータ,過給モータのそれぞれと電力をやりとりとしている。このハイブリッド車両は、コンプレッサインペラの回転数とタービンインペラの回転数とが、それぞれバッテリの充電状態と車両の電力消費量に応じた回転数となるように吸気側可変動力伝達要素と排気側可変動力伝達要素とを制御することにより、過給モータの発電量を適正なものとしている。 Conventionally, this type of hybrid vehicle includes an engine, an electric supercharger (turbocharger with electric motor), a first motor (generator), a planetary gear (power split mechanism), and a second motor (driving motor). , A battery are proposed (for example, refer to Patent Document 1). The electric supercharger includes a compressor impeller (intake side turbine), a turbine impeller (exhaust side turbine), a supercharge motor (electric motor), an intake side variable power transmission element, and an exhaust side variable power transmission element. ing. The rotation shaft of the supercharger motor is connected to the compressor impeller via the intake side variable power transmission element, and is connected to the turbine impeller via the exhaust side variable power transmission element. The intake side variable power transmission element changes the rotation speed of the rotation shaft of the supercharging motor and transmits it to the compressor impeller. The exhaust side variable power transmission element changes the rotation speed of the exhaust turbine and transmits it to the rotation shaft of the supercharging motor. The planetary gear is connected to the crankshaft of the engine, the rotary shaft of the first motor, and the drive shaft. The rotation shaft of the second motor is connected to the drive shaft. The battery exchanges electric power with each of the first motor, the second motor, and the supercharged motor. In this hybrid vehicle, the intake side variable power transmission element and the exhaust side variable power are adjusted so that the rotation speed of the compressor impeller and the rotation speed of the turbine impeller become rotation speeds corresponding to the state of charge of the battery and the power consumption of the vehicle, respectively. By controlling the transmission element, the amount of power generation of the supercharger motor is made appropriate.
ところで、エンジンと、電動過給機と、第1,第2モータと、プラネタリギヤと、バッテリと、を備えるハイブリッド車両では、一般に、第2モータが作動できない異常が生じたときには、第2モータからの動力を用いずにエンジンおよび第1モータからの動力で走行する退避走行が行なわれている。こうした退避走行では、第1モータが発電機として機能するから、バッテリが充電されてバッテリの蓄電割合が増加し、過充電に至る場合がある。そのため、退避走行時に、バッテリの電力を消費することが重要な課題として認識されている。電動過給機として、コンプレッサインペラと、過給モータと、を有し、タービンインペラや吸気側可変動力伝達要素,排気側可変動力伝達要素を有していないタイプの過給機を備えるハイブリッド車両でも、退避走行時にバッテリの電力を消費することが重要な課題として認識されている。 By the way, in a hybrid vehicle including an engine, an electric supercharger, first and second motors, a planetary gear, and a battery, in general, when an abnormality occurs that prevents the second motor from operating, Evacuation travel is performed in which the vehicle travels with power from the engine and the first motor without using power. In such evacuation traveling, since the first motor functions as a generator, the battery may be charged and the power storage ratio of the battery may increase, resulting in overcharging. Therefore, it is recognized that consuming electric power of the battery during the evacuation traveling is an important issue. A hybrid vehicle including an electric supercharger including a compressor impeller and a supercharger motor, which does not have a turbine impeller, an intake-side variable power transmission element, or an exhaust-side variable power transmission element It has been recognized as an important issue to consume battery power during evacuation travel.
本発明のハイブリッド車両は、退避走行時にバッテリの電力を消費することを主目的とする。 The hybrid vehicle of the present invention is mainly intended to consume the electric power of the battery during the evacuation traveling.
本発明のハイブリッド車両は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The hybrid vehicle of the present invention adopts the following means in order to achieve the above-mentioned main object.
本発明のハイブリッド車両は、
吸気管を有するエンジンと、
前記吸気管に配置されたコンプレッサインペラと、該コンプレッサインペラに回転軸が接続された過給モータと、を有する電動過給機と、
第1モータと、
前記エンジンの出力軸と前記第1モータの回転軸と車軸に連結された駆動軸との3軸に3つの回転要素が接続されたプラネタリギヤと、
前記駆動軸に接続された第2モータと、
前記過給モータおよび前記第1,第2モータと電力をやりとりするバッテリと、
を備えるハイブリッド車両であって、
前記第2モータが作動できない所定異常が発生したことが検出されているときには、前記第2モータからの動力を用いずに前記エンジンおよび前記第1モータからの動力で走行する退避走行を実行すると共に、吸気を過給する方向と逆方向のトルクを前記過給モータから出力しながら、前記過給モータによって前記バッテリの電力が消費されるように、前記エンジンと前記過給モータと前記第1モータとを制御する制御手段、
を備えることを要旨とする。
The hybrid vehicle of the present invention is
An engine having an intake pipe,
An electric supercharger having a compressor impeller arranged in the intake pipe, and a supercharge motor having a rotary shaft connected to the compressor impeller,
A first motor,
A planetary gear in which three rotary elements are connected to three shafts of an output shaft of the engine, a rotary shaft of the first motor, and a drive shaft connected to an axle,
A second motor connected to the drive shaft;
A battery that exchanges electric power with the supercharging motor and the first and second motors;
A hybrid vehicle comprising:
When it is detected that a predetermined abnormality in which the second motor cannot operate is generated, retreat traveling is performed in which the engine and the first motor are used to drive the vehicle without using the power from the second motor. , The engine, the supercharging motor, and the first motor such that the electric power of the battery is consumed by the supercharging motor while outputting a torque in a direction opposite to the direction of supercharging intake air from the supercharging motor. Control means for controlling and
The main point is to provide.
この本発明のハイブリッド車両では、第2モータが作動できない所定異常が発生したことが検出されているときには、第2モータからの動力を用いずにエンジンおよび第1モータからの動力で走行する退避走行を実行すると共に、吸気を過給する方向と逆方向のトルクを過給モータから出力しながら、過給モータによってバッテリの電力が消費されるように、エンジンと過給モータと第1モータとを制御する。これにより、吸気の過給を抑制しながら、過給モータによりバッテリの電力を消費することができる。ここで、所定異常としては、第2モータの異常に限定されるものではなく、第2モータを駆動するインバータなどの周辺部品の異常も含まれる。 In this hybrid vehicle of the present invention, when it is detected that a predetermined abnormality in which the second motor cannot operate is detected, evacuation traveling in which the power from the engine and the first motor is used without using the power from the second motor. And the torque in the direction opposite to the direction of supercharging the intake air is output from the supercharging motor, the engine, the supercharging motor, and the first motor are connected so that the supercharging motor consumes the battery power. Control. Thereby, the electric power of the battery can be consumed by the supercharging motor while suppressing the supercharging of the intake air. Here, the predetermined abnormality is not limited to the abnormality of the second motor, and includes abnormality of peripheral parts such as an inverter that drives the second motor.
こうした本発明のハイブリッド車両において、前記制御手段は、前記吸気を過給する方向と逆方向のトルクを前記過給モータのトルク指令に設定し、前記設定したトルク指令に対して、反磁界により過給モータに大きな減磁が生じない範囲内で、前記設定したトルク指令を用いてd軸の電流指令の二乗とq軸の電流指令の二乗との和の平方根である電流値が最大値となる電流位相および電流値を目標電流位相および目標電流値として設定し、前記設定した目標電流位相および目標電流値を用いて前記d軸,q軸の電流指令を設定し、前記設定したd軸,q軸の電流指令を用いて前記過給モータを制御してもよい。こうすれば、反磁界による減磁を抑制しながら過給モータでの消費電力をより大きくすることができる。 In such a hybrid vehicle of the present invention, the control means sets a torque in a direction opposite to a direction in which the intake air is supercharged to a torque command of the supercharging motor, and an excessive demagnetizing field is applied to the set torque command. The current value, which is the square root of the sum of the square of the current command for the d-axis and the square of the current command for the q-axis, is maximized within the range that does not cause a large demagnetization of the feed motor. A current phase and a current value are set as a target current phase and a target current value, and the d-axis and q-axis current commands are set using the set target current phase and the target current value, and the set d-axis and q-axis are set. The supercharging motor may be controlled using a current command of the shaft. This makes it possible to increase the power consumption of the supercharging motor while suppressing demagnetization due to the demagnetizing field.
また、本発明のハイブリッド車両において、前記制御手段は、前記所定異常が発生したことが検出されたときには、前記バッテリの蓄電割合が所定割合以上であるときに、前記退避走行を実行するとともに、前記吸気を過給する方向と逆方向のトルクを前記過給モータから出力しながら、前記過給モータによって前記バッテリの電力が消費されるように、前記エンジンと前記過給モータと前記第1モータとを制御してもよい。こうすれば、バッテリの蓄電割合が所定割合未満であるときに、過給モータによってバッテリの電力が消費されることを抑制できる。ここで、「蓄電割合」は、バッテリの全容量に対するバッテリから放電可能な電力の容量の割合である。 Further, in the hybrid vehicle of the present invention, the control means, when it is detected that the predetermined abnormality has occurred, performs the evacuation traveling when the electricity storage ratio of the battery is equal to or more than a predetermined ratio, and The engine, the supercharging motor, and the first motor are arranged so that the supercharging motor consumes the electric power of the battery while outputting torque in a direction opposite to the direction of supercharging intake air from the supercharging motor. May be controlled. With this configuration, it is possible to prevent the supercharging motor from consuming the electric power of the battery when the charge ratio of the battery is less than the predetermined ratio. Here, the “charge ratio” is the ratio of the capacity of the electric power that can be discharged from the battery to the total capacity of the battery.
さらに、本発明のハイブリッド車両において、前記制御手段は、前記所定異常が発生したことが検出されたときには、前記過給モータのコイル巻線の温度が所定温度を超えているときには、前記過給モータを駆動せずに、前記退避走行を実行するように、前記エンジンと前記第1モータとを制御してもよい。こうすれば、退避走行時に、過給モータのコイル巻線の温度がさらに上昇することを抑制することができる。 Further, in the hybrid vehicle of the present invention, the control means, when the occurrence of the predetermined abnormality is detected, when the temperature of the coil winding of the supercharge motor exceeds a predetermined temperature, the supercharge motor The engine and the first motor may be controlled so that the evacuation traveling is performed without driving the engine. With this configuration, it is possible to prevent the temperature of the coil winding of the supercharging motor from further increasing during the evacuation traveling.
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, modes for carrying out the present invention will be described using examples.
図1は、本発明の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、過給機29と、プラネタリギヤ30と、モータMG1,MG2と、インバータ41,42と、バッテリ50と、ハイブリッド用電子制御ユニット(以下、「HVECU」という)70と、を備える。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a
エンジン22は、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されている。図2は、エンジン22の概略を示す構成図である。図示するように、エンジン22は、エアクリーナ122によって清浄された空気を吸気管125に吸入し、吸気管125に配置されたスロットルバルブ124を通過させると共に、吸気管125におけるスロットルバルブ124よりも下流側に燃料噴射弁126から燃料を噴射して空気と燃料とを混合し、この混合気を吸気バルブ128を介して燃焼室129に吸入する。そして、吸入した混合気を点火プラグ130による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギによって押し下げられるピストン132の往復運動をクランクシャフト26の回転運動に変換する。燃焼室129から排気バルブ131を介して排気管133内に排出される排気は、一酸化炭素(CO),炭化水素(HC),窒素酸化物(NOx)の有害成分を浄化する浄化触媒(三元触媒)を有する浄化装置134を介して外気に排出される。
The
過給機29は、吸気管125におけるスロットルバルブ124よりも上流側(エアクリーナ122とスロットルバルブ124との間)に配置されている。過給機29は、吸気管125に配置されたコンプレッサインペラ171と、コンプレッサインペラ171を回転させる過給モータ172と、を備える。この過給機29は、過給モータ172によってコンプレッサインペラ171を回転させることにより、過給する。
The
エンジン22は、エンジン用電子制御ユニット(以下、「エンジンECU」という)24によって運転制御されている。エンジンECU24は、図示しないが、CPU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、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROM,データを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。
The operation of the
図2に示すように、エンジンECU24には、エンジン22を運転制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。エンジンECU24に入力される信号としては、クランクシャフト26の回転位置を検出するクランクポジションセンサ140からのクランク角θcrやエンジン22の冷却水の温度を検出する水温センサ142からの冷却水温Tw,吸気バルブ128を開閉するインテークカムシャフトの回転位置や排気バルブ131を開閉するエキゾーストカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ144からのカム角θci,θco ,吸気管125に設けられたスロットルバルブ124のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ146からのスロットル開度TH,吸気管125に取り付けられたエアフローメータ148からの吸入空気量Qa,吸気管125に取り付けられた温度センサ149からの吸気温Ta,吸気管125内の圧力を検出する吸気圧センサ158からの吸気圧Pin,浄化装置134の浄化触媒の温度を検出する温度センサからの触媒温度Tc,空燃比センサ135aからの空燃比AF,酸素センサ135bからの酸素信号O2,過給モータ172のコイル巻線の温度を検出する温度センサ172aからのコイル温度Tcoilなどを挙げることができる。
As shown in FIG. 2, signals from various sensors necessary for controlling the operation of the
エンジンECU24からは、エンジン22を運転制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。エンジンECU24から出力される信号としては、スロットルバルブ124のポジションを調節するスロットルモータ136への駆動制御信号,燃料噴射弁126への駆動制御信号,イグナイタと一体化されたイグニッションコイル138への駆動制御信号,過給機29のコンプレッサインペラ171を駆動する過給モータ172への駆動制御信号などを挙げることができる。
Various control signals for controlling the operation of the
エンジンECU24は、HVECU70と通信ポートを介して接続されており、HVECU70からの制御信号によってエンジン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HVECU70に出力する。エンジンECU24は、クランクポジションセンサ140からのクランク角θcr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を演算している。
The
図1に示すように、プラネタリギヤ30は、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されている。プラネタリギヤ30のサンギヤには、モータMG1の回転子が接続されている。プラネタリギヤ30のリングギヤには、駆動輪39a,39bにデファレンシャルギヤ38を介して連結された駆動軸36が接続されている。プラネタリギヤ30のキャリヤには、ダンパ28を介してエンジン22のクランクシャフト26が接続されている。
As shown in FIG. 1, the
モータMG1は、例えば同期発電電動機として構成されており、上述したように、回転子がプラネタリギヤ30のサンギヤに接続されている。モータMG2は、例えば同期発電電動機として構成されており、回転子が駆動軸36に接続されている。インバータ41,42は、電力ライン54によってバッテリ50と接続されている。モータMG1,MG2は、モータ用電子制御ユニット(以下、「モータECU」という)40によって、インバータ41,42の図示しない複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。
The motor MG1 is configured as, for example, a synchronous generator motor, and the rotor is connected to the sun gear of the
モータECU40は、図示しないが、CPU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、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROM,データを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。
Although not shown, the
モータECU40には、モータMG1,MG2を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。モータECU40に入力される信号としては、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からの回転位置θm1,θm2やモータMG1,MG2の各相に流れる電流を検出する電流センサからの相電流などを挙げることができる。
Signals from various sensors necessary for driving and controlling the motors MG1 and MG2 are input to the
モータECU40からは、インバータ41,42の図示しない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ポートを介して出力されている。
From the
モータECU40は、HVECU70と通信ポートを介して接続されており、HVECU70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の駆動状態に関するデータをHVECU70に出力する。モータECU40は、回転位置検出センサからのモータMG1,MG2の回転子の回転位置θm1,θm2に基づいてモータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2を演算している。
The
バッテリ50は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、電力ライン54によってインバータ41,42と接続されている。このバッテリ50は、バッテリ用電子制御ユニット(以下、「バッテリECU」という)52によって管理されている。
The battery 50 is configured as, for example, a lithium ion secondary battery or a nickel hydrogen secondary battery, and is connected to the inverters 41 and 42 by a
バッテリECU52は、図示しないが、CPU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、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROM,データを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。
Although not shown, the
バッテリECU52には、バッテリ50を管理するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。バッテリECU52に入力される信号としては、バッテリ50の端子間に設置された電圧センサからの電池電圧Vbやバッテリ50の出力端子に取り付けられた電流センサからの電池電流Ib,バッテリ50に取り付けられた温度センサからの電池温度Tbなどを挙げることができる。
Signals from various sensors necessary for managing the battery 50 are input to the
バッテリECU52は、HVECU70と通信ポートを介して接続されており、必要に応じてバッテリ50の状態に関するデータをHVECU70に出力する。バッテリECU52は、電流センサからの電池電流Ibの積算値に基づいて蓄電割合SOCを演算している。蓄電割合SOCは、バッテリ50の全容量に対するバッテリ50から放電可能な電力の容量の割合である。
The
HVECU70は、図示しないが、CPU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、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROM,データを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。
Although not shown, the
HVECU70には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。HVECU70に入力される信号としては、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号やシフトレバー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などを挙げることができる。
Signals from various sensors are input to the
HVECU70は、上述したように、エンジンECU24,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。
As described above, the
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20では、ハイブリッド走行(HV走行)モードと電動走行(EV走行)モードとを含む複数の走行モードのいずれかで走行する。ここで、HV走行モードは、エンジン22を運転しながら、エンジン22からの動力とモータMG1,MG2からの動力とを用いて走行するモードである。EV走行モードは、エンジン22を運転せずに、モータMG2からの動力によって走行するモードである。
The
HV走行モードでの走行時には、HVECU70は、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて走行に要求される要求トルクTr*を設定し、設定した要求トルクTr*に駆動軸36の回転数Nr(例えば、モータMG2の回転数Nm2や車速Vに換算係数を乗じて得られる回転数)を乗じて走行に要求される走行用パワーPdrv*を計算し、計算した走行用パワーPdrv*からバッテリ50の蓄電割合SOCに基づくバッテリ50の充放電要求パワーPb*(バッテリ50を充電するときは負の値)を減じて車両に要求される要求パワーPe*を設定する。そして、要求パワーPe*がエンジン22から出力されると共に要求トルクTr*が駆動軸36に出力されるようエンジン22の目標回転数Ne*や目標トルクTe*,モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定し、目標回転数Ne*と目標トルクTe*とによってエンジン22が運転されるようエンジン22の吸入空気量制御や燃料噴射制御,点火制御などを行ない、モータMG1,MG2がトルク指令Tm1*,Tm2*で駆動されるようインバータ41,42のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。このHV走行モードでの走行時には、要求パワーPe*が停止用閾値Pstop未満に至ったときなどエンジン22の停止条件が成立したときに、エンジン22の運転を停止してEV走行モードでの走行に移行する。
When traveling in the HV traveling mode, the
EV走行モードでの走行時には、HVECU70は、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて要求トルクTr*を設定し、モータMG1のトルク指令Tm1*に値0を設定すると共に要求トルクTr*が駆動軸36に出力されるようモータMG2のトルク指令Tm2*を設定し、モータMG1,MG2がトルク指令Tm1*,Tm2*で駆動されるようインバータ41,42のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。このEV走行モードでの走行時には、HV走行モードによる走行時と同様に計算した要求パワーPe*が始動用閾値Pstart以上に至ったときなどエンジン22の始動条件が成立したときに、エンジン22を始動してHV走行モードでの走行に移行する。
When traveling in the EV traveling mode, the
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサやモータMG2の各相に流れる電流を検出する電流センサの電流値が正常値とはかけ離れた値になっているときなど、モータMG2を作動できない異常が検出されたときには、モータMG2の制御を停止して、モータMG2からの動力を用いずにエンジン22およびモータMG1からの動力によって走行する退避走行モードにより走行する。退避走行モードでの走行時には、HVECU70は、上述のHV走行モードでの走行時と同様に、要求トルクTr*を設定し、設定した要求トルクTr*が駆動軸36に出力されるようにエンジン22の目標回転数Ne*や目標トルクTe*,モータMG1のトルク指令Tm1*を設定して、目標回転数Ne*と目標トルクTe*とによってエンジン22が運転されるようエンジン22の吸入空気量制御や燃料噴射制御,点火制御などを行ない、モータMG1がトルク指令Tm1*で駆動されるようインバータ41のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。退避走行モードでの走行時には、エンジン22からのトルクTeをモータMG1のトルクTm1で受けることにより、駆動軸36には反力としてのトルク(−Tm1/ρ,ρはプラネタリギヤ30のギヤ比)が出力されるから、この反力としてのトルクにより走行する。このとき、モータMG1は発電機として機能する。
In the
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20の動作、特に、退避走行する際の動作について説明する。図3は、実施例のHVECU70によって実行される退避走行時処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。本ルーチンは、モータMG2を作動できない異常が生じて退避走行を実行しているときに繰り返し実行される。
Next, the operation of the
本ルーチンが実行されると、HVECU70は、蓄電割合SOCやコイル温度Tcoil,吸入空気量Qaなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する(ステップS100)。蓄電割合SOCは、バッテリECU52により演算されたものを通信により入力している。コイル温度Tcoilは、温度センサ172aにより検出されたものをエンジンECU24を介して通信により入力している。吸入空気量Qaは、エアフローメータ148により検出されたものをエンジンECU24を介して通信により入力している。
When this routine is executed, the
こうして蓄電割合SOCを入力すると、蓄電割合SOCが所定割合SOCrefより大きいか否かを判定する(ステップS110)。所定割合SOCrefは、蓄電割合SOCの上昇を抑制するべきか否かを判定するための閾値であり、例えば、65%,70%,75%などに設定されている。 When the storage ratio SOC is input in this manner, it is determined whether the storage ratio SOC is larger than a predetermined ratio SOCref (step S110). The predetermined ratio SOCref is a threshold for determining whether or not the increase in the storage ratio SOC should be suppressed, and is set to, for example, 65%, 70%, 75% or the like.
蓄電割合SOCが所定値SOCref以下であるときには、バッテリ50の蓄電割合SOCの上昇を抑制する必要がないと判断して、本ルーチンを終了する。 When the power storage ratio SOC is less than or equal to the predetermined value SOCref, it is determined that it is not necessary to suppress the increase in the power storage ratio SOC of the battery 50, and this routine ends.
蓄電割合SOCが所定値SOCrefを超えているときには、バッテリ50の蓄電割合SOCの上昇を抑制すべきと判断して、続いて、コイル温度Tcoilが所定温度Tref以下であるか否かを判定する(ステップS120)。所定温度Trefは、過給モータ172を駆動しても差し支えないか否かを判定するための閾値である。
When the charge ratio SOC exceeds the predetermined value SOCref, it is determined that the increase in the charge ratio SOC of the battery 50 should be suppressed, and subsequently it is determined whether the coil temperature Tcoil is equal to or lower than the predetermined temperature Tref ( Step S120). The predetermined temperature Tref is a threshold value for determining whether or not the supercharging
コイル温度Tcilが所定温度Trefを超えているときには、過給モータ172を駆動すべきではないと判断して、本ルーチンを終了する。
When the coil temperature Tcil exceeds the predetermined temperature Tref, it is determined that the supercharging
コイル温度Tcoilが所定温度Tref未満であるときには、過給モータ172を駆動して差し支えないと判断して、吸入空気量Qaに基づいて過給モータ172のトルク指令Tq*を設定する(ステップS130)。トルク指令Tq*は、吸気の流れによるコンプレッサインペラ171の回転を抑制するトルク、つまり、吸気を過給する方向とは逆方向のトルクであって、コンプレッサインペラ171の回転を抑制しつつ、エンジン22に十分に吸気を送り込めるトルクとして、吸入空気量Qaが大きいほど吸気を過給する方向とは逆方向に大きくなるように設定される。
When the coil temperature Tcoil is lower than the predetermined temperature Tref, it is determined that the supercharging
続いて、トルク指令Tq*に基づくd軸,q軸の電流指令Id*,Iqを用いて過給モータ172を駆動制御するための電流値Ipと電流位相θpとを設定すると共に設定した電流値Ipと電流位相θpとをエンジンECU24に送信して(ステップS140)、本ルーチンを終了する。電流値Ipは、d軸の電流指令Id*の二乗とq軸の電流指令Iq*の二乗との和の平方根である。電流位相θpは、d軸,q軸の電流指令Id*,Iq*をd軸,q軸の成分とするベクトルのq軸に対する角度である。電流値Ipおよび電流位相θpの設定の詳細については後述する。電流値Ipと電流位相θpとを受信したエンジンECU24は、電流値Ipと電流位相θpとを用いてd軸,q軸の電流指令Id*,Iq*を設定し、過給モータ172のU相,V相,W相に流れる電流の総和が値0であるとして、過給モータ172の電気角θeを用いて、U相,V相の電流Iu,Ivをd軸,q軸の電流Id,Iqに座標変換(三相二相変換)する。そして、d軸,q軸の電流指令Id*,Iq*と電流Id,Iqとの差分ΔId,ΔIqに基づいてd軸,q軸の電圧指令Vd*,Vq*を演算する。次に、電気角θeを用いて、d軸,q軸の電圧指令Vd*,Vq*をU相,V相,W相の電圧指令Vu*,Vv*,Vw*に座標変換(二相三相変換)し、この電圧指令Vu*,Vv*,Vw*をPWM信号に変換し、このPWM信号を用いて過給モータ172を制御する。このように、トルク指令Tq*で過給モータ172を駆動することにより、過給圧を増加することなく、過給モータ172でバッテリ50の電力を消費することができる。
Subsequently, the current value Ip and the current phase θp for driving and controlling the supercharging
ここで、電流値Ipおよび電流位相θpの設定については説明する。図4は、トルク指令Tq*と電流値Ipと電流位相θpとの関係を一例を示す説明図である。図中、各実線は、同一電流値Ipに対する電流位相θpとトルク指令Tq*との関係を示している。「「○」は、トルク指令Tq*と電流値Ipと電流位相θpとで定まる点のうち反磁界により過給モータに大きな減磁が生じない点として予め実験や解析などで定められた点の一例を例示しており、「×」は、トルク指令Tq*と電流値Ipと電流位相θpとで定める点のうち反磁界により過給モータ172に大きな減磁が生じる点として予め実験や解析などで定めた点の一例を示している。実施例では、設定したトルク指令Tq*に対して、過給モータ172に大きな減磁が生じない範囲内で、電流値が最大値となる電流位相およびそのときの電流値を電流位相θpおよび電流値Ip(例えば、図中のA点)として設定する。このように電流値Ipおよび電流位相Ipを設定することにより、減磁や電流値の大きさを考慮せずに電流位相θpおよび電流値Ipを設定する(例えば、図中B点)ものより、過給モータ172の減磁を抑制しつつ消費電力をより大きくすることができる。退避走行モードでの走行時には、上述したように、モータMG1は発電機として機能するが、過給モータ172の消費電力をより大きくすることにより、バッテリ50の充電を抑制、もしくは、充電を回避することができ、バッテリ50の蓄電割合SOCの増加を抑制することができる。
Here, the setting of the current value Ip and the current phase θp will be described. FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of the relationship between the torque command Tq *, the current value Ip, and the current phase θp. In the figure, each solid line shows the relationship between the current phase θp and the torque command Tq * for the same current value Ip. “O” is a point determined in advance by experiments or analysis as a point where a large demagnetization does not occur in the supercharging motor due to a demagnetizing field among points determined by the torque command Tq *, the current value Ip and the current phase θp. One example is illustrated, and “×” is a point determined by the torque command Tq *, the current value Ip, and the current phase θp as a point where a large demagnetization occurs in the supercharging
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、モータMG2が作動できない異常が発生したことが検出されたときには、モータMG2からの動力を用いずにエンジン22およびモータMG1からの動力で走行する退避走行を実行すると共に、吸気を過給する方向と逆方向のトルクを過給モータ172から出力しながら、過給モータ172によってバッテリ50の電力が消費されるように、エンジン22と過給モータ172とモータMG1とを制御することにより、バッテリ50の電力を消費することができる。
According to the
実施例のハイブリッド自動車20によれば、吸気を過給する方向と逆方向のトルクを過給モータ172から出力することにより、吸気の過給を抑制している。エンジン22とは異なる構成のエンジンを搭載するハイブリッド自動車においては、吸気を過給する方向と逆方向のトルクを過給モータ172から出力する制御と他の制御とを組み合わせて、コンプレッサインペラ171を通過する空気量をさらに増加させてもよい。
According to the
図5は、変形例のハイブリッド自動車に搭載されるエンジン222の構成の一例を示す構成図である。変形例のエンジン222は、排気再循環装置(以下、「EGR(Exhaust Gas Recirculation)装置」という)260と、バイパス管270と、を備えている点を除いて、実施例のエンジン22の構成と同一の構成となっている。したがって、エンジン22の構成と同一の構成については、エンジン22と同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
FIG. 5: is a block diagram which shows an example of a structure of the
EGR装置260は、EGR管261と、排気再循環バルブとしてのEGRバルブ263と、EGRモータ264と、を備える。EGR管261は、排気管133における浄化装置134よりも上流側と、吸気管125におけるスロットルバルブ124よりも下流側のサージタンク125aと、を連絡する。EGRバルブ263は、EGR管261に配置されており、排気管133と吸気管125とを連通させるか遮断するかを切替可能に構成されている。EGRモータ264は、EGRバルブ263の開度を調節する。このEGR装置260は、EGRモータ264によってEGRバルブ263の開度を調節することにより、排気管133の排気の還流量を調節して吸気管125に還流させる。エンジン222は、このようにして空気と排気とガソリンとの混合気を燃焼室129に吸引することができる。EGRモータ264は、エンジンECU24により制御されている。
The
バイパス管270は、吸気管125のコンプレッサインペラ171より上流側と、下流側(スロットルバルブ124より上流側)と、を連絡する。バイパス管270には、バイパスバルブ272が配置されており、バイパス管270を介して吸気管125の上流側と下流側とを連通させるか遮断するかを切替可能に構成されている。バイパスバルブ272は、バイパスバルブ用モータ274により、開度が調整されている。バイパスバルブ用モータ274は、エンジンECU24により制御されている。
The
変形例のハイブリッド自動車では、モータMG2を作動できない異常が発生したことが検出されたときには、退避走行を実行すると共に、吸気を過給する方向と逆方向のトルクを過給モータ172から出力しながら、過給モータ172によってバッテリ50の電力が消費されるように、エンジン22と過給モータ172とモータMG1とを制御すると共に、EGRバルブ263が全閉となるようにEGRモータ264を制御し、バイパスバルブ272が全閉となるように、バイパスバルブ用モータ274を制御する。EGRバルブ263とバイパスバルブ272とを全閉とすることにより、コンプレッサインペラ171を通過する空気量がより小さくなるから、吸気の過給をより小さくし、エンジン22からの出力されるトルクが増大して、モータMG1のトルクTm1が増大することにより、モータMG1で発電する電力が増加することを抑制できる。
In the hybrid vehicle of the modified example, when it is detected that an abnormality that cannot operate the motor MG2 is detected, the vehicle runs retreat and outputs torque from the supercharging
変形例のハイブリッド自動車のエンジン222は、EGR装置260と、バイパス管270と、を備えているが、EGR装置260およびバイパス管270の少なくとも一方を備えていればよいから、例えば、バイパス管270を備えずにEGR装置260を備えていてもよい。
The
実施例のハイブリッド自動車や変形例のハイブリッド自動車では、ステップS110,S120の判定を行なっているが、ステップS110,S120のうちいずれか一方の判定のみを行なってもよいし、ステップS110,S120の判定を行なわずに、ステップS100の処理の後にステップS130以降の処理を行なってもよい。 In the hybrid vehicle of the embodiment and the hybrid vehicle of the modified example, the determinations in steps S110 and S120 are performed, but only one of the determinations in steps S110 and S120 may be performed, or the determinations in steps S110 and S120. Instead of performing step S100, the processing in step S130 and subsequent steps may be performed after the processing in step S100.
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン22が「エンジン」に相当し、過給機29が「電動過給機」に相当し、モータMG1が「第1モータ」に相当し、プラネタリギヤ30が「プラネタリギヤ」に相当し、モータMG2が「第2モータ」に相当し、バッテリ50が「バッテリ」に相当し、エンジンECU24とモータEUC40とHVECU70とを組み合わせたものが「制御手段」に相当する。
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 will be described. In the embodiment, the
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 section of means for solving the problem. This is an example for specifically explaining the mode for carrying out the invention, and does not limit the elements of the invention described in the column of means for solving the problem. That is, the interpretation of the invention described in the column of means for solving the problem should be made based on the description in that column, and the embodiment is the invention of the invention described in the column of means for solving the problem. This is just 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。 Although the embodiments for carrying out the present invention have been described above with reference to the embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and various embodiments are possible within the scope not departing from the gist of the present invention. Of course, it can be implemented.
本発明は、ハイブリッド自動車の製造産業などに利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in the hybrid vehicle manufacturing industry and the like.
20 ハイブリッド自動車、22,222 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、29 過給機、30 プラネタリギヤ、36 駆動軸、38 デファレンシャルギヤ、39a,39b 駆動輪、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,42 インバータ、50 バッテリ、52 バッテリ用電子制御ユニット(バッテリECU)、54 電力ライン、70 ハイブリッド用電子制御ユニット(HVECU)、80 イグニッションスイッチ、81 シフトレバー、82 シフトポジションセンサ、83 アクセルペダル、84 アクセルペダルポジションセンサ、85 ブレーキペダル、86 ブレーキペダルポジションセンサ、88 車速センサ、122 エアクリーナ、124 スロットルバルブ、125 吸気管、125a サージタンク、126 燃料噴射弁、128 吸気バルブ、129 燃焼室、130 点火プラグ、131 排気バルブ、132 ピストン、133 排気管、134 浄化装置、135a 空燃比センサ、135b 酸素センサ、136 スロットルモータ、138 イグニッションコイル、140 クランクポジションセンサ、142 水温センサ、144 カムポジションセンサ、146 スロットルバルブポジションセンサ、148 エアフローメータ、149,172a 温度センサ、158 吸気圧センサ、171 コンプレッサインペラ、172 過給モータ、260 排気再循環(EGR)装置、261 EGR管、263 EGRバルブ、264 EGRモータ、270 バイパス管、272 バイパスバルブ、274 バイパスバルブ用モータ、MG1,MG2 モータ。 20 hybrid vehicle, 22,222 engine, 24 engine electronic control unit (engine ECU), 26 crankshaft, 28 damper, 29 supercharger, 30 planetary gear, 36 drive shaft, 38 differential gear, 39a, 39b drive wheel, 40 Electronic control unit for motor (motor ECU), 41, 42 Inverter, 50 battery, 52 Electronic control unit for battery (battery ECU), 54 Power line, 70 Electronic control unit for hybrid (HVECU), 80 ignition switch, 81 Shift lever , 82 shift position sensor, 83 accelerator pedal, 84 accelerator pedal position sensor, 85 brake pedal, 86 brake pedal position sensor, 88 vehicle speed sensor, 122 air cleaner, 124 throttle valve, 125 intake pipe, 125a surge tank, 126 fuel injection valve, 128 intake valve, 129 combustion chamber, 130 spark plug, 131 exhaust valve, 132 piston, 133 exhaust pipe, 134 purification device, 135a air-fuel ratio sensor, 135b oxygen sensor, 136 throttle motor, 138 ignition coil, 140 crank position sensor, 142 Water temperature sensor, 144 cam position sensor, 146 throttle valve position sensor, 148 air flow meter, 149,172a temperature sensor, 158 intake pressure sensor, 171 compressor impeller, 172 supercharge motor, 260 exhaust gas recirculation (EGR) device, 261 EGR pipe 263 EGR valve, 264 EGR motor, 270 bypass pipe, 272 bypass valve, 274 bypass valve motor, MG1, MG2 motor.
Claims (1)
前記吸気管に配置されたコンプレッサインペラと、該コンプレッサインペラに回転軸が接続された過給モータと、を有する電動過給機と、
第1モータと、
前記エンジンの出力軸と前記第1モータの回転軸と車軸に連結された駆動軸との3軸に3つの回転要素が接続されたプラネタリギヤと、
前記駆動軸に接続された第2モータと、
前記過給モータおよび前記第1,第2モータと電力をやりとりするバッテリと、
を備えるハイブリッド車両であって、
前記第2モータが作動できない所定異常が発生したことが検出されているときには、前記第2モータからの動力を用いずに前記エンジンおよび前記第1モータからの動力で走行する退避走行を実行すると共に、吸気を過給する方向と逆方向のトルクを前記過給モータから出力しながら、前記過給モータによって前記バッテリの電力が消費されるように、前記エンジンと前記過給モータと前記第1モータとを制御する制御手段、
を備え、
前記制御手段は、前記所定異常が発生したことが検出された場合であって、前記過給モータのコイル巻線の温度が所定温度を超えているときには、前記過給モータを駆動せずに、前記退避走行を実行するように、前記エンジンと前記第1モータとを制御する
ハイブリッド車両。
An engine having an intake pipe,
An electric supercharger having a compressor impeller arranged in the intake pipe, and a supercharge motor having a rotary shaft connected to the compressor impeller,
A first motor,
A planetary gear in which three rotary elements are connected to three shafts of an output shaft of the engine, a rotary shaft of the first motor, and a drive shaft connected to an axle,
A second motor connected to the drive shaft;
A battery that exchanges electric power with the supercharging motor and the first and second motors;
A hybrid vehicle comprising:
When it is detected that a predetermined abnormality in which the second motor cannot operate is generated, retreat traveling is performed in which the engine and the first motor are used to drive the vehicle without using the power from the second motor. , The engine, the supercharging motor, and the first motor such that the electric power of the battery is consumed by the supercharging motor while outputting a torque in a direction opposite to the direction of supercharging intake air from the supercharging motor. Control means for controlling and
Equipped with
When the control means detects that the predetermined abnormality has occurred, and the temperature of the coil winding of the supercharging motor exceeds a predetermined temperature, without driving the supercharging motor, A hybrid vehicle that controls the engine and the first motor so as to execute the evacuation travel .
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