JP6747175B2 - Hybrid car - Google Patents
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Description
本発明は、ハイブリッド自動車に関し、詳しくは、エンジンと第1モータと第2モータが連結された駆動軸とが遊星歯車機構の3つの回転要素に接続されたハイブリッド自動車に関する。 The present invention relates to a hybrid vehicle, and more particularly, to a hybrid vehicle in which an engine, a drive shaft to which a first motor and a second motor are connected, is connected to three rotating elements of a planetary gear mechanism.
従来、この種のハイブリッド自動車としては、エンジンと第1モータと第2モータが連結された駆動軸とが遊星歯車機構の3つの回転要素に接続されたハイブリッド自動車において、シフトポジションがリバース用ポジションであり、エンジンが始動していないときに段差が検出されたときにはエンジンを始動しておくものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。このハイブリッド自動車では、リバース走行する際に段差を乗り越えようとする前にエンジンを予め始動させておくことにより、エンジン始動による飛び出し感等の違和感をドライバーに与えないようにしている。 Conventionally, as this type of hybrid vehicle, a hybrid vehicle in which an engine, a drive shaft to which a first motor and a second motor are connected is connected to three rotating elements of a planetary gear mechanism, and a shift position is a reverse position. There is a proposal to start the engine when a step is detected when the engine is not started (for example, refer to Patent Document 1). In this hybrid vehicle, the engine is pre-started before attempting to climb over a step when traveling in reverse, so that the driver does not feel discomfort due to the engine starting.
また、クランク軸を正転方向と逆転方向に駆動可能な正逆転切換装置が取り付けられたエンジンが提案されている(例えば、特許文献2参照)。正逆転切換装置は、シリンダヘッドに回転自在に装着されたカムシャフトに、吸気弁用の動弁カムと排気弁用の動弁カムとをカムシャフトに対して正転位置と逆転位置とに切換移動自在に嵌合する構成となっており、動弁カムの位相がクランク軸の正転時と逆転時とで切り換えられる。これにより、正転側のトルクと逆転側のトルクとを自在に出力することができる。 Further, there is proposed an engine equipped with a forward/reverse switching device capable of driving a crankshaft in a forward rotation direction and a reverse rotation direction (for example, refer to Patent Document 2). The forward/reverse switching device switches a valve cam for an intake valve and a valve cam for an exhaust valve between a forward rotation position and a reverse rotation position with respect to a cam shaft on a cam shaft rotatably mounted on a cylinder head. The phase of the valve cam is switched between forward rotation and reverse rotation of the crankshaft. As a result, the forward rotation side torque and the reverse rotation side torque can be freely output.
エンジンと第1モータと第2モータが連結された駆動軸とが遊星歯車機構の3つの回転要素に接続されたハイブリッド自動車では、エンジンからのトルクは前進方向に作用するため、リバース走行はエンジンを停止した状態で第2モータからトルクにより行なわれる。このため、リバース走行に要求される要求トルクが第2モータの許容最大トルクを超えたときには、要求トルクを出力することができない。 In a hybrid vehicle in which an engine, a drive shaft to which the first motor and the second motor are connected is connected to three rotating elements of the planetary gear mechanism, the torque from the engine acts in the forward direction, and therefore the reverse running causes the engine to travel. It is performed by torque from the second motor in the stopped state. Therefore, when the required torque required for reverse running exceeds the maximum allowable torque of the second motor, the required torque cannot be output.
本発明のハイブリッド自動車は、エンジンと第1モータと第2モータが連結された駆動軸とが遊星歯車機構の3つの回転要素に接続されたハイブリッド自動車において、リバース走行時でも要求トルクにより走行することを主目的とする。 A hybrid vehicle of the present invention is a hybrid vehicle in which an engine, a drive shaft to which a first motor and a second motor are connected is connected to three rotating elements of a planetary gear mechanism, and the hybrid vehicle can travel with a required torque even during reverse traveling. The main purpose is.
本発明の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 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自動車は、
正回転駆動と逆回転駆動とが可能なエンジンと、
第1モータと、
共線図において順に並ぶ3つの回転要素に順に前記第1モータの回転軸と前記エンジンの出力軸と駆動輪が連結された駆動軸とが接続された遊星歯車機構と、
前記駆動軸に動力を出力可能に回転軸が接続された第2モータと、
前記第1モータおよび前記第2モータと電力のやりとりを行なうバッテリと、
前記エンジンと前記第1モータと前記第2モータとを駆動制御する制御装置と、
を備えるハイブリッド自動車であって、
前記制御装置は、リバース走行時に走行に要求される要求トルクが前記第2モータの許容最大トルクを上回ったときには、前記エンジンを逆回転駆動して前記エンジンからの逆回転トルクを用いてリバース走行するように前記エンジンと前記第1モータと前記第2モータとを制御する、
ことを特徴とする。
The hybrid vehicle of the present invention is
An engine capable of forward rotation drive and reverse rotation drive,
A first motor,
A planetary gear mechanism in which a rotating shaft of the first motor, an output shaft of the engine, and a drive shaft to which drive wheels are connected are sequentially connected to three rotating elements arranged in order in an alignment chart,
A second motor having a rotating shaft connected to the drive shaft so as to output power;
A battery for exchanging electric power with the first motor and the second motor;
A control device for driving and controlling the engine, the first motor, and the second motor;
A hybrid vehicle comprising:
When the required torque required for traveling during reverse traveling exceeds the allowable maximum torque of the second motor, the control device drives the engine in reverse to perform reverse traveling using reverse rotational torque from the engine. To control the engine, the first motor, and the second motor,
It is characterized by
この本発明のハイブリッド自動車では、正回転駆動と逆回転駆動とが可能なエンジンを備え、リバース走行時に走行に要求される要求トルクが第2モータの許容最大トルクを上回ったときには、エンジンを逆回転駆動してエンジンからの逆回転トルクを用いてリバース走行するようにエンジンと第1モータと第2モータとを制御する。これにより、リバース走行でも要求トルクにより走行することができる。 The hybrid vehicle of the present invention is provided with an engine capable of normal rotation driving and reverse rotation driving, and reversely rotates the engine when the required torque required for traveling during reverse traveling exceeds the maximum allowable torque of the second motor. The engine, the first motor, and the second motor are controlled so that the engine is driven and the vehicle reversely travels using the reverse rotation torque from the engine. As a result, the vehicle can travel with the required torque even in reverse travel.
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り、図2は、エンジン22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、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 schematic diagram showing a schematic configuration of a
エンジン22は、吸気,圧縮,爆発(燃焼),排気の各行程を有する4サイクル機関として構成されており、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22は、図2に示すように、エアクリーナ122により清浄された空気をスロットルバルブ124を介して吸気管125吸入すると共に燃料噴射弁126からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ128aを介して燃焼室129に吸入する。吸入した混合気は、点火プラグ130による電気火花によって爆発燃焼され、エンジン22は、そのエネルギにより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。エンジン22からの排気は、排気バルブ128bを介して排気管133へ送り出された後、一酸化炭素(CO)や炭化水素(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を介して外気へ排出される。
The
吸気バルブ128aおよび排気バルブ128bは、動弁機構137によって開閉駆動される。動弁機構137は、吸気カム138aと、排気カム138bと、吸気側可変バルブタイミング機構139aと、排気側可変バルブタイミング機構139bと、を備える。
The
吸気カム138aは、吸気カムシャフトに取り付けられ、吸気カムシャフトの回転により回転して吸気バルブ128a(吸気ポート)を開閉する。排気カム138bは、排気カムシャフトに取り付けられ、排気カムシャフトの回転により回転して排気バルブ128b(排気ポート)を開閉する。吸気カムシャフトおよび排気カムシャフトは、クランクシャフト26の回転が図示しないタイミングチェーンまたはタイミングベルトを介して伝達され、クランクシャフト26が2回転する間、1回転する。
The intake cam 138a is attached to the intake cam shaft and rotates by the rotation of the intake cam shaft to open and close the
吸気側可変バルブタイミング機構139aは、吸気カム138aの吸気カムシャフトに対する位相を変更したり、位相が異なる2種類のカムを切り替えたりすることにより、吸気バルブ128aの開閉タイミングを変更する。また、排気側可変バルブタイミング機構139bは、同様に、排気カム138bの排気カムシャフトに対する位相を変更したり、位相が異なる2種類のカムを切り替えたりすることにより、排気バルブ128bの開閉タイミングを変更する。なお、吸気側可変バルブタイミング機構139aおよび排気側可変バルブタイミング機構139bは、例えば、特開2005−2812号公報に記載された構成を採用することができる。
The intake side variable
点火プラグ130は、イグナイタと一体化されたイグニッションコイルに駆動信号が出力されることにより、電気火花を発生させる。
The
本実施例のエンジン22は、吸気カム138aおよび排気カム138bの位相と点火プラグ130の点火時期とを変更することにより、正逆両回転方向に動力を出力することができるようになっている。図3は、正回転方向に動力を出力する場合のエンジン22の動作の様子と逆回転方向に動力を出力する場合のエンジン22の動作の様子とを示す説明図である。エンジン22は4サイクルエンジンであり、エンジン22が正回転する場合、図示するように、ピストン132は、吸気行程において下降し、圧縮行程において上昇し、爆発行程において下降し、排気行程において上昇する。そして、吸気バルブ128aは、吸気行程の直前に開弁するよう開閉タイミングが設定され、排気バルブ128bは、排気工程の直前に開弁するよう開閉タイミングが設定され、点火プラグ130は、爆発行程の直前に点火するよう点火タイミングが設定される。一方、エンジン22が逆回転すると、図示するように、ピストン132は、エンジン22が正回転する場合とは逆に上下動する。このため、エンジン22が逆回転する場合には、エンジン22が正回転する場合の排気行程,爆発行程,圧縮行程,吸気行程がそれぞれ吸気行程,圧縮行程,爆発行程,排気行程となるように、吸気バルブ128aの開閉タイミング,排気バルブ128bの開閉タイミングおよび点火プラグ130の点火タイミングを変更する。これにより、エンジン22が正回転方向および逆回転方向のいずれの方向に回転する場合でも、最適な開閉タイミングおよび点火タイミングでエンジン22を負荷運転することができる。
The
エンジンECU24は、図示しないが、CPU24a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、CPU24aの他に、処理プログラムを記憶するROM24b,データを一時的に記憶するRAM24c,入出力ポート,通信ポートを備える。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。各種センサからの信号としては、例えば、エンジン22のクランクシャフト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からの冷却水温を挙げることができる。また、吸気カム138a(吸気カムシャフト)および排気カム138b(排気カムシャフト)の回転位置をそれぞれ検出するカムポジションセンサ144a,144bからのカムポジションや、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ポジションセンサ146からのスロットルポジション、エンジン22の負荷としての吸入空気量を検出するバキュームセンサ148からの吸入空気量なども挙げることができる。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。各種制御信号としては、例えば、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への駆動信号や、燃料噴射弁126への駆動信号を挙げることができる。また、点火プラグ130(イグニッションコイル)への制御信号や、吸気側可変バルブタイミング機構139aおよび排気側可変バルブタイミング機構139bへの制御信号なども挙げることができる。エンジンECU24は、HVECU70と通信ポートを介して接続されている。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に基づいてエンジン22の回転数Neを演算している。
Although not shown, the engine ECU 24 is configured as a microprocessor centered on a
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38a、38bにデファレンシャルギヤ37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。
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、回転子が減速ギヤ35を介して駆動軸36に接続されている。インバータ41,42は、モータMG1,MG2と接続されると共に電力ライン54を介してバッテリ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。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、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からの回転位置θm1,θm2,モータMG2の温度を検出する温度センサ45からのモータMG2の温度tm2などが入力ポートを介して入力されている。モータECU40からは、インバータ41,42の図示しない複数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ポートを介して出力されている。モータECU40は、HVECU70と通信ポートを介して接続されている。モータECU40は、回転位置検出センサ43,44からのモータMG1,MG2の回転子の回転位置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。
Although not shown, 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を介してインバータ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
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。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、例えば、バッテリ50の端子間に設置された電圧センサ51a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51b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51cからの電池温度Tbを挙げることができる。バッテリECU52は、HVECU70と通信ポートを介して接続されている。このバッテリECU52は、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、電圧センサ51aからの電池電圧Vbと電流センサ51bからの電池電流Ibとの積として充放電電力Pbを演算している。バッテリECU52は、電流センサ51b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。また、バッテリECU52は、演算した蓄電割合SOCと、温度センサからの電池温度Tbと、に基づいて入出力制限Win,Woutを演算している。入出力制限Win,Woutは、バッテリ50を充放電してもよい許容最大電力である。
Although not shown, 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。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、例えば、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を挙げることができる。また、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や、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も挙げることができる。ここで、シフトポジションSPとしては、駐車ポジション(Pポジション)、後進ポジション(Rポジション)、ニュートラルポジション(Nポジション)、前進ポジション(Dポジション)などがある。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いる。
Although not shown, 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)モードや電動走行(EV走行)モードで走行する。ここで、HV走行モードは、エンジン22の運転を伴って走行するモードであり、EV走行モードは、エンジン22の運転を伴わずに走行するモードである。
The
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20の動作、特に、シフトポジションSPがRポジションのときの動作について説明する。図4は、実施例のHVECU70によって実行される制御ルーチンの一例を示す説明図である。このルーチンは、所定時間毎(例えば数msec毎)に繰り返し実行される。
Next, the operation of the
図4の制御ルーチンが実行されると、HVECU70は、まず、アクセ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,バッテリ50の出力制限Wout,エンジン22の回転数Ne,モータMG2の回転数Nm2,シフトポジションセンサ82からのシフトポジションSPなどの走行制御に必要なデータを入力する(ステップS100)。ここで、バッテリ50の出力制限Woutは、バッテリECU52により演算されたものを通信により入力するものとした。エンジン22の回転数Neは、エンジンECU24により演算されたものを通信により入力するものとした。モータMG2の回転数Nm2は、モータECU40により演算されたものを通信により入力するものとした。
When the control routine of FIG. 4 is executed, the
こうしてデータを入力すると、入力したシフトポジションSPがRポジションであるか否かを判定する(ステップS110)。シフトポジションSPがRポジションではないと判定したときには、エンジン22が逆回転駆動している(逆回転オン)か否かを判定し(ステップS120)、エンジン22が逆回転駆動していると判定したときには、エンジン22をオフして(ステップS130)、通常制御を実行し(ステップS140)、本ルーチンを終了する。エンジン22のオフは、エンジン22の停止を指示する制御信号がエンジンECU24に送信され、エンジンECU24によりエンジン22の燃料噴射制御,点火制御などが停止されることにより行なわれる。エンジン22の逆回転駆動については後述する。通常制御とは、シフトポジションSPがDポジションのときには前進走行するための駆動制御である。この通常制御は、本発明の中核をなさないから、これ以上の説明は省略する。ステップS120で、エンジン22が逆回転駆動していないと判定したときには、通常制御を実行し(ステップS140)、本ルーチンを終了する。
When the data is thus input, it is determined whether the input shift position SP is the R position (step S110). When it is determined that the shift position SP is not the R position, it is determined whether or not the
ステップS110で、シフトポジションSPがRポジションであると判定したときには、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動軸36に要求されるリバース走行方向の要求トルクTp*(負の値)を設定する(ステップS150)。ここで、要求トルクTp*は、実施例では、アクセル開度Accと車速Vと要求トルクTp*との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとして図示しないROM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Tp*を導出して設定するものとした。要求トルク設定用マップでは、要求トルクTp*は、アクセル開度Accが大きいほど負の値としてその絶対値が大きくなる傾向に、かつ、車速Vが大きいほど絶対値が小さくなる傾向に設定するものとした。続いて、モータMG2の回転数Nm2に基づくリバース走行方向の定格トルクTm2rtとバッテリ50の出力制限WoutをモータMG2の回転数Nm2で割った値とのうち負の値としてその絶対値が小さい方をモータMG2の許容トルクTm2limとして設定する(ステップS160)。そして、モータMG2の許容トルクTm2limに減速ギヤ35の減速比Grを乗じたものの絶対値が要求トルクTp*の絶対値より小さいか否かを判定する(ステップS170)。この判定は、モータMG2から駆動軸36に出力されるトルクで要求トルクTp*を賄うことができるか否かの判定ということができる。モータMG2から駆動軸36に出力されるトルクで要求トルクTp*を賄うことができると判定したときには、エンジン22を運転しているときにはエンジン22をオフする(ステップS180)。ここで、エンジン22のオフは、ステップS130と同様にエンジン22の燃料噴射制御,点火制御などを停止することにより行なわれる。そして、モータMG1のトルク指令Tm1*に値0を設定すると共にモータMG2のトルク指令Tm2*に要求トルクTp*を減速比Grで除したものを設定し(ステップS190)、本ルーチンを終了する。こうしてモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*が設定されると、設定と同時にトルク指令Tm1*,Tm2*がモータECU40に送信され、モータECU40によりモータMG1,MG2からトルク指令Tm1*,Tm2*に相当するトルクが出力されるようにインバータ41,42のスイッチング素子が制御される。
When it is determined in step S110 that the shift position SP is the R position, the required torque Tp* (negative value) in the reverse traveling direction required for the
ステップS170で、モータMG2から駆動軸36に出力されるトルクで要求トルクTp*を賄うことができないと判定したときには、エンジン22を逆回転方向に始動して逆回転駆動をオンとする(ステップS200)。ここで、エンジン22の逆回転方向の始動は、HVECU70から動弁機構137が正回転用から逆回転用へ切り換わるよう切換指令をエンジンECU24とモータECU40とに送信することにより行なわれる。この切換指令を受信したエンジンECU24は、動弁機構137を正回転用から逆回転用へ切り換え、同様に切換指令を受信したモータECU40により駆動されるモータMG1による逆回転方向へのクランキングによりエンジン22の回転数Neの絶対値が閾値以上に至ったときに燃料噴射制御や点火制御などを開始することにより、エンジン22を逆回転方向に始動する。なお、モータMG1によるエンジン22の逆回転方向のクランキングの際に駆動軸36に前進方向のトルクが出力されるが、このトルクはモータMG2によりキャンセルされるようにモータMG2が制御される。
When it is determined in step S170 that the torque output from the motor MG2 to the
こうしてエンジン22の逆回転駆動をオンとすると、次式(1),(2)を用いて、要求トルクTp*に不足するトルクをエンジン22から駆動軸36に出力されるトルクで賄うようにエンジン22の目標トルクTe*,目標回転数Ne*を設定する(ステップS210)。式(1)中、「ρ」はプラネタリギヤ30の減速比(サンギヤの歯数/リングギヤの歯数)である。式(2)中、「Np」は駆動軸36の回転数(負の値)であり、モータMG2の回転数Nm2(負の値)を減速比Grで除して計算したり、車速V(負の値)に換算係数を乗じて計算したりするものとした。エンジン22の目標トルクTe*,目標回転数Ne*が設定されると、設定と同時にエンジン22の目標トルクTe*,目標回転数Ne*がエンジンECU24に送信され、エンジンECU24によりエンジン22が目標トルクTe*,目標回転数Ne*で駆動するように吸入空気量制御などが実行される。そして、モータMG2の許容トルクTm2limをモータMG2のトルク指令Tm2*に設定すると共に、式(3)を用いて、エンジン22の回転数Neが目標回転数Ne*となるようにモータMG1のトルク指令Tm1*を設定し(ステップS220)、本ルーチンを終了する。図5は、エンジン22を逆回転駆動させながらリバース走行しているときのプラネタリギヤ30の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を示す説明図である。図中、左のS軸はモータMG1の回転数Nm1であるサンギヤの回転数を示し、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で除して得られるリングギヤ(駆動軸36)の回転数Npを示す。また、R軸上の2つの太線矢印は、モータMG1から出力されてプラネタリギヤ30を介して駆動軸36に作用するトルク(エンジン22から駆動軸36に出力されるトルク)と、モータMG2から出力されて減速ギヤ35を介して駆動軸36に作用するトルクとを示す。式(3)は、エンジン22を目標回転数Ne*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(3)中、右辺第1項はフィードフォワード項であり、右辺第2項,第3項はフィードバックの比例項,積分項である。右辺第1項は、共線図を用いれば容易に導くことができる。また、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。このように、シフトポジションSPがRポジションであるときに、モータMG2から駆動軸36に出力されるトルクで要求トルクTp*を賄うことができないと判定したときには、許容トルクTm2limをモータMG2から出力すると共に要求トルクTp*に不足するトルクをエンジン22から駆動軸36に出力されるトルクで賄うようにエンジン22を逆回転駆動することで、リバース走行時でも要求トルクTp*により走行することができる。
When the reverse rotation drive of the
Te*=(Tp*-Tm2lim・Gr)・(1+ρ)(1)
Ne*=(Tp*・Np-Tm2lim・Nm2)/Te*(2)
Tm1*=-ρ・Te*/(1+ρ)+k1・(Ne*-Ne)+k2・∫(Ne*-Ne)dt (3)
Te*=(Tp*-Tm2lim・Gr)・(1+ρ)(1)
Ne*=(Tp*・Np-Tm2lim・Nm2)/Te*(2)
Tm1*=-ρ・Te*/(1+ρ)+k1・(Ne*-Ne)+k2・∫(Ne*-Ne)dt (3)
図6は、実施例のハイブリッド自動車20のリバース走行時の時間変化の様子の一例を示す説明図である。時間t1にシフトポジションSPがRポジションとされると、要求トルクTp*にクリープトルクが設定され、モータMG2からリバース走行方向にクリープトルクが出力される。時間t2にアクセルペダル83が踏まれることによりアクセル開度Accが大きくなると、アクセル開度Accに応じて要求トルクTp*の絶対値が大きくなり、モータMG2のトルクTm2の絶対値が大きくなり、車速Vの絶対値が大きくなる。アクセル開度Accが大きくなることで絶対値が大きくなった要求トルクTp*をモータMG2から駆動軸36に出力されるトルクで賄うことができなくなる時間t3に、エンジン22が逆回転方向に始動して、許容トルクTm2limをモータMG2から出力すると共に要求トルクTp*に不足するトルクをエンジン22から駆動軸36に出力されるトルクで賄うようにエンジン22を逆回転駆動する。この結果、リバース走行時でも要求トルクTp*により走行することができる。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of how the
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20では、シフトポジションSPがRポジションのときに、モータMG2から駆動軸36に出力されるトルクで要求トルクTp*を賄うことができないと判定したときには、許容トルクTm2limをモータMG2から出力すると共に要求トルクTp*に不足するトルクをエンジン22から駆動軸36に出力されるトルクで賄うようにエンジン22を逆回転駆動する。この結果、リバース走行時でも要求トルクTp*により走行することができる。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG2は、減速ギヤ35を介して駆動軸36に接続されるものとしたが、駆動軸36に直接接続されるものとしてもよいし、変速機を介して接続されるものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、エンジンECU24とモータECU40とHVECU70とを備えるものとした。しかし、エンジンECU24とモータECU40とHVECU70とを単一の電子制御ユニットとして構成するものとしてもよい。
The
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、モータMG1が「第1モータ」に相当し、プラネタリギヤ30が「遊星歯車機構」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ECU40とHVECU70とが「制御装置」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 that the embodiment implements the invention 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 without departing from the scope 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 manufacturing industry of hybrid vehicles and the like.
20 ハイブリッド自動車、22 エンジン、24 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、24a CPU、24b ROM、24c RAM、26 クランクシャフト、28 ダンパ、30 プラネタリギヤ、35 減速ギヤ、36 駆動軸、37 デファレンシャルギヤ、38a,38b 駆動輪、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,42 インバータ、43,44 回転位置センサ、45 温度センサ、50 バッテリ、51a 電圧センサ、51b 電流センサ、51c 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、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、126 燃料噴射弁、128a 吸気バルブ、128b 排気バルブ、129 燃焼室、130 点火プラグ、132 ピストン、133 排気管、134 浄化装置、136 スロットルモータ、137 動弁機構、138a 吸気カム、138b 排気カム、139a 吸気側可変バルブタイミング機構、139b 排気側可変バルブタイミング機構、140 クランクポジションセンサ、142 水温センサ、144a,144b カムポジションセンサ、146 スロットルポジションセンサ、148 バキュームセンサ、MG1,MG2 モータ。 20 hybrid vehicle, 22 engine, 24 engine electronic control unit (engine ECU), 24a CPU, 24b ROM, 24c RAM, 26 crankshaft, 28 damper, 30 planetary gear, 35 reduction gear, 36 drive shaft, 37 differential gear, 38a , 38b drive wheel, 40 motor electronic control unit (motor ECU), 41, 42 inverter, 43, 44 rotational position sensor, 45 temperature sensor, 50 battery, 51a voltage sensor, 51b current sensor, 51c temperature sensor, 52 battery Electronic control unit (battery ECU), 54 electric power line, 70 Hybrid electronic control unit (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, 126 fuel injection valve, 128a intake valve, 128b exhaust valve, 129 combustion chamber, 130 spark plug, 132 piston, 133 exhaust pipe, 134 purification Device 136 Throttle motor 137 Valve mechanism, 138a Intake cam, 138b Exhaust cam, 139a Intake side variable valve timing mechanism, 139b Exhaust side variable valve timing mechanism, 140 Crank position sensor, 142 Water temperature sensor, 144a, 144b Cam position sensor 146 throttle position sensor, 148 vacuum sensor, MG1, MG2 motor.
Claims (1)
第1モータと、
共線図において順に並ぶ3つの回転要素に順に前記第1モータの回転軸と前記エンジンの出力軸と駆動輪が連結された駆動軸とが接続された遊星歯車機構と、
前記駆動軸に動力を出力可能に回転軸が接続された第2モータと、
前記第1モータおよび前記第2モータと電力のやりとりを行なうバッテリと、
前記エンジンと前記第1モータと前記第2モータとを駆動制御する制御装置と、
を備えるハイブリッド自動車であって、
前記制御装置は、リバース走行時には、走行に要求される要求トルクと前記第2モータの許容最大トルクとを比較し、前記要求トルクが前記許容最大トルク以下のときには、前記エンジンを停止した状態で前記第2モータからのトルクのみでリバース走行するように前記エンジンと前記第1モータと前記第2モータとを制御し、前記要求トルクが前記許容最大トルクを上回ったときには、前記エンジンを逆回転駆動して前記エンジンから前記要求トルクから前記許容最大トルクを減じたトルクが前記駆動軸に出力されてリバース走行するように前記エンジンと前記第1モータと前記第2モータとを制御する、
ハイブリッド自動車。
An engine capable of forward rotation drive and reverse rotation drive,
A first motor,
A planetary gear mechanism in which a rotating shaft of the first motor, an output shaft of the engine, and a drive shaft to which drive wheels are connected are sequentially connected to three rotating elements arranged in order in an alignment chart,
A second motor having a rotating shaft connected to the drive shaft so as to output power;
A battery for exchanging electric power with the first motor and the second motor;
A control device for driving and controlling the engine, the first motor, and the second motor;
A hybrid vehicle comprising:
During reverse traveling, the control device compares a required torque required for traveling with an allowable maximum torque of the second motor. When the required torque is equal to or less than the allowable maximum torque, the engine is stopped while the engine is stopped. The engine, the first motor, and the second motor are controlled so that the vehicle travels in reverse only with the torque from the second motor, and when the required torque exceeds the maximum allowable torque, the engine is reversely driven. The engine, the first motor, and the second motor are controlled so that a torque obtained by subtracting the allowable maximum torque from the required torque is output from the engine to the drive shaft to perform reverse traveling.
Hybrid car.
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