JP7407145B2 - Vehicle power control device - Google Patents

Vehicle power control device Download PDF

Info

Publication number
JP7407145B2
JP7407145B2 JP2021048439A JP2021048439A JP7407145B2 JP 7407145 B2 JP7407145 B2 JP 7407145B2 JP 2021048439 A JP2021048439 A JP 2021048439A JP 2021048439 A JP2021048439 A JP 2021048439A JP 7407145 B2 JP7407145 B2 JP 7407145B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power
motor generator
vehicle
battery
control device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021048439A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022147267A (en
Inventor
嘉昭 伊藤
輝彦 中澤
誠 日下部
育充 長田
英弥 能谷
文博 奥村
学典 藤井
稔 石田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Denso Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp, Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Denso Corp
Priority to JP2021048439A priority Critical patent/JP7407145B2/en
Publication of JP2022147267A publication Critical patent/JP2022147267A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7407145B2 publication Critical patent/JP7407145B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

Description

本発明は、走行用動力源として2つのモータジェネレータを備える車両の動力制御装置に関する。 The present invention relates to a power control device for a vehicle that includes two motor generators as driving power sources.

特許文献1には、回転軸を共通とする2つの電気モータを走行用動力源として備える電気自動車において、車両を制動する際に、バッテリが満充電に近い状態であるため、各電気モータを回生運転して得られる回生電力を全てバッテリに戻すことができない場合には、一方の電気モータを回生運転させ、この回生運転によって得られた回生電力で他方の電気モータを力行運転させることを特徴とする電気自動車用の動力制御装置が開示されている。 Patent Document 1 discloses that in an electric vehicle equipped with two electric motors having a common rotational axis as driving power sources, when the vehicle is braked, the battery is in a nearly fully charged state, so each electric motor is regenerated. When it is not possible to return all the regenerated electric power obtained during operation to the battery, one of the electric motors is put into regenerative operation, and the other electric motor is put into power running operation using the regenerated electric power obtained by this regenerative operation. A power control device for an electric vehicle is disclosed.

特許文献2には、2つのモータジェネレータと、2つのモータジェネレータの動力を合流させる遊星歯車機構を備え、遊星歯車機構の出力が車輪へ伝達される電動車両の駆動装置が開示されている。 Patent Document 2 discloses a drive device for an electric vehicle that includes two motor generators and a planetary gear mechanism that combines the power of the two motor generators, and in which the output of the planetary gear mechanism is transmitted to wheels.

特許文献3には、バッテリの温度及びSOC(State Of Charge)と、バッテリの充放電許容電力との関係を示すグラフが開示されている。 Patent Document 3 discloses a graph showing the relationship between battery temperature and SOC (State of Charge) and charge/discharge allowable power of the battery.

また、非特許文献1には、電動機の電流及び電流位相角とトルクとの関係を示すグラフが開示されている。 Further, Non-Patent Document 1 discloses a graph showing the relationship between electric motor current, current phase angle, and torque.

特開平7-99704号公報Japanese Patent Application Publication No. 7-99704 特開2018-100709号公報JP 2018-100709 Publication 特開2015-120482号公報Japanese Patent Application Publication No. 2015-120482

電気学会センサレスベクトル制御の整理に関する調査専門委員会編集「ACドライブシステムのセンサレスベクトル制御」オーム社 2016年“Sensorless vector control of AC drive systems” edited by the Institute of Electrical Engineers of Japan, Special Committee for Research on Organizing Sensorless Vector Control, Ohmsha, 2016

特許文献1に開示された電気自動車用の動力制御装置のように、一方の電気モータを力行運転させて他方の電気モータを回生運転させることによって、バッテリに充電することなく車両を制動する場合には、電気モータによる制動トルクを維持できず、メカニカルブレーキで制動せざるを得なくなる。その理由を以下に示す。 As in the power control device for an electric vehicle disclosed in Patent Document 1, when braking the vehicle without charging the battery by causing one electric motor to perform power running operation and causing the other electric motor to perform regenerative operation. is unable to maintain the braking torque provided by the electric motor, and is forced to brake using the mechanical brake. The reason is shown below.

2つの電気モータのうち車両を制動する際に回生運転させる第1電気モータの回転速度をN1、力行運転させる第2電気モータの回転速度をN2とする。そして、回生方向を正として、第1電気モータのトルクをT1、第2電気モータのトルクを-T2とする。メカニカルブレーキを用いず、電気モータだけで車両を制動する場合、制動トルクTzは以下の(式a)で表される。 Of the two electric motors, the rotational speed of the first electric motor that is operated in regenerative mode when braking the vehicle is N1, and the rotational speed of the second electric motor that is operated in power running mode is N2. Then, assuming that the regeneration direction is positive, the torque of the first electric motor is T1, and the torque of the second electric motor is -T2. When braking a vehicle only with an electric motor without using a mechanical brake, the braking torque Tz is expressed by the following (Formula a).

Tz=T1-T2 ・・・(式a) Tz=T1-T2...(Formula a)

そして、第1モータと第2モータは回転軸を共通とするため、N1=N2であるから、バッテリに充電される電力Pbは以下の(式b)で表される。 Since the first motor and the second motor have a common rotation axis, N1=N2, and therefore, the electric power Pb charged in the battery is expressed by the following (formula b).

Pb=T1N1-T2N2=(T1-T2)N1=TzN1 ・・・(式b) Pb=T1N1-T2N2=(T1-T2)N1=TzN1...(Formula b)

上記の(式b)により、バッテリに充電される電力Pbを小さくすると、それに連動して制動トルクTzも小さくなる。このように特許文献1の動力制御装置には、バッテリに充電される電力Pbを削減すると、それに伴い制動トルクTzも減少してしまうという欠点がある。 According to the above (formula b), when the electric power Pb charged in the battery is reduced, the braking torque Tz is also reduced in conjunction with the reduction. As described above, the power control device of Patent Document 1 has a drawback in that when the electric power Pb charged in the battery is reduced, the braking torque Tz also decreases accordingly.

また、特許文献2に開示された電動車両の駆動装置は、2つのモータジェネレータと、2つのモータジェネレータの動力を合流させる遊星歯車機構を備え、遊星歯車機構の出力が車輪へ伝達される構成を有しており、回転軸を共通とする2つの電気モータを備える特許文献1に開示された電気自動車の駆動装置とは構成が異なる。 Further, the drive device for an electric vehicle disclosed in Patent Document 2 includes two motor generators and a planetary gear mechanism that combines the power of the two motor generators, and has a configuration in which the output of the planetary gear mechanism is transmitted to the wheels. The structure is different from that of the electric vehicle drive device disclosed in Patent Document 1, which includes two electric motors having a common rotation axis.

そこで、本発明は、2つのモータジェネレータと、2つのモータジェネレータの動力を合流させる遊星歯車機構を備え、遊星歯車機構の出力が車輪へ伝達される車両において、車両の制動時に、モータジェネレータの制動力を減少させることなくバッテリへ充電される電力を減少させることを目的とする。 Therefore, the present invention provides a vehicle that is equipped with two motor generators and a planetary gear mechanism that combines the power of the two motor generators, and in which the output of the planetary gear mechanism is transmitted to the wheels. The purpose is to reduce the power charged to the battery without reducing the power.

本発明に係る車両の動力制御装置は、力行動作により電力を消費して動力を生成可能であり、回生動作により発電可能である2つのモータジェネレータと、前記2つのモータジェネレータとの電力の授受により充放電可能なバッテリと、前記2つのモータジェネレータの動力を合流させる遊星歯車機構を含み、前記遊星歯車機構の出力を車輪へ伝達する伝達機構と、を備える車両の動力制御装置であって、前記車両の制動時に、前記2つのモータジェネレータを、前記伝達機構の機械的な損失が最小となる回転速度でMTPA(Maximum Torque Per Ampere)制御によって駆動させると、前記バッテリへ充電される電力が前記バッテリの充電許容電力より大きくなる場合には、前記伝達機構の機械的な損失が最小となる回転速度よりも前記伝達機構の機械的な損失を増大させた回転速度で前記2つのモータジェネレータを駆動させることを特徴とする。 The power control device for a vehicle according to the present invention is capable of generating power by consuming power through a power operation, and by transmitting and receiving power between two motor generators that can generate power through a regenerative operation, and the two motor generators. A power control device for a vehicle, comprising a chargeable and dischargeable battery, and a transmission mechanism that includes a planetary gear mechanism that combines the power of the two motor generators and transmits the output of the planetary gear mechanism to the wheels, When the two motor generators are driven under MTPA (Maximum Torque Per Ampere) control at a rotational speed that minimizes the mechanical loss of the transmission mechanism during braking of the vehicle, the electric power charged to the battery is transferred to the battery. If the charging power is larger than the allowable charging power of It is characterized by

本発明は、車両の制動時に、伝達機構の機械的な損失が最小となる回転速度よりも伝達機構の機械的な損失を増大させた回転速度で2つのモータジェネレータを駆動させることによって、モータジェネレータの制動力を減少させることなくバッテリへ充電する電力を減少させることができる。 The present invention enables the motor generator to drive the two motor generators at a rotation speed that increases the mechanical loss of the transmission mechanism compared to the rotation speed that minimizes the mechanical loss of the transmission mechanism when braking the vehicle. It is possible to reduce the electric power charged to the battery without reducing the braking force.

本発明に係る車両の動力制御装置の一態様において、前記車両の制動時に、前記2つのモータジェネレータを、前記伝達機構の機械的な損失が最小となる回転速度でMTPA制御によって駆動させると、前記バッテリへ充電される電力が前記バッテリの充電許容電力より大きくなる場合には、前記2つのモータジェネレータのうち回生動作中のモータジェネレータの損失と、前記回生動作中のモータジェネレータを駆動させるインバータの損失と、の合計をMTPA制御より増大させる駆動条件で、前記回生動作中のモータジェネレータを駆動させてもよい。 In one aspect of the vehicle power control device according to the present invention, when the two motor generators are driven by MTPA control at a rotation speed that minimizes mechanical loss of the transmission mechanism when braking the vehicle, the If the electric power charged to the battery is larger than the allowable charging electric power of the battery, the loss of the motor generator of the two motor generators that is in regenerative operation and the loss of the inverter that drives the motor generator that is in regenerative operation The motor generator during the regenerative operation may be driven under driving conditions that increase the sum of , , and more than the MTPA control.

この態様によれば、車両の制動時に、伝達機構の機械的な損失が最小となる回転速度よりも伝達機構の機械的な損失を増大させた回転速度で2つのモータジェネレータを駆動させるだけでなく、更に、回生動作中のモータジェネレータの損失と、回生動作中のモータジェネレータを駆動させるインバータの損失と、の合計をMTPA制御より増大させる駆動条件で、回生動作中のモータジェネレータを駆動させることによって、モータジェネレータの制動力を減少させることなくバッテリへ充電する電力を更に減少させることができる。 According to this aspect, when braking the vehicle, the two motor generators are not only driven at a rotation speed that increases the mechanical loss of the transmission mechanism compared to the rotation speed that minimizes the mechanical loss of the transmission mechanism. Furthermore, by driving the motor generator during regenerative operation under driving conditions that increase the sum of the loss of the motor generator during regenerative operation and the loss of the inverter that drives the motor generator during regenerative operation than the MTPA control. , the electric power charged to the battery can be further reduced without reducing the braking force of the motor generator.

本発明に係る車両の動力制御装置の一態様において、前記バッテリの充電許容電力は、前記バッテリの温度及びSOCに基づいて算出されてもよい。 In one aspect of the vehicle power control device according to the present invention, the allowable charging power of the battery may be calculated based on the temperature and SOC of the battery.

この態様によれば、バッテリの充電許容電力を正確に算出することができるため、バッテリへの過充電を避けて、バッテリの寿命を延ばすことができる。 According to this aspect, the allowable charge power of the battery can be calculated accurately, so overcharging of the battery can be avoided and the life of the battery can be extended.

本発明は、2つのモータジェネレータと、2つのモータジェネレータの動力を合流させる遊星歯車機構を備え、遊星歯車機構の出力が車輪へ伝達される車両において、車両の制動時に、モータジェネレータの制動力を減少させることなくバッテリへ充電される電力を減少させることができる。 The present invention provides a vehicle that includes two motor generators and a planetary gear mechanism that combines the power of the two motor generators, and in which the output of the planetary gear mechanism is transmitted to the wheels. The power charged to the battery can be reduced without being reduced.

本開示の実施形態の動力制御装置が搭載される車両の駆動装置の構成を示す図である。1 is a diagram showing a configuration of a drive device of a vehicle in which a power control device according to an embodiment of the present disclosure is mounted. 本実施形態の車両の動力制御装置の制御系統を示す図である。1 is a diagram showing a control system of a power control device for a vehicle according to the present embodiment. 本実施形態の車両の動力制御装置が車両の制動時に実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。2 is a flowchart showing a control routine executed by the vehicle power control device according to the present embodiment when braking the vehicle. 第1モータジェネレータの回転速度と、第2モータジェネレータの回転速度と、伝達機構の機械的な損失の大きさとの関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the rotation speed of the first motor generator, the rotation speed of the second motor generator, and the magnitude of mechanical loss of the transmission mechanism. バッテリの温度及びSOCと充放電許容電力との関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between battery temperature and SOC and charge/discharge allowable power. モータジェネレータの電流及び電流位相角とトルクとの関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the current and current phase angle of a motor generator and torque. 第1モータジェネレータと第2モータジェネレータを両方とも回生動作させた状態で充電量抑制制御を行うことによって、メカニカルブレーキを用いずに必要な制動トルクを生じることができた場合の車両制動のパワー収支を示す図である。Vehicle braking power balance when the necessary braking torque can be generated without using a mechanical brake by performing charge amount suppression control with both the first motor generator and the second motor generator in regenerative operation. FIG. 第1モータジェネレータと第2モータジェネレータを両方とも回生動作させた状態で充電量抑制制御を行わなかった場合の車両制動のパワー収支を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the power balance of vehicle braking when charge amount suppression control is not performed while both the first motor generator and the second motor generator are in regenerative operation. 第1モータジェネレータと第2モータジェネレータを両方とも回生動作させた状態で充電量抑制制御を行い、更にメカニカルブレーキを用いることによって、必要な制動トルクを生じることができた場合の車両制動のパワー収支を示す図である。Vehicle braking power balance when the necessary braking torque can be generated by performing charge amount suppression control with both the first motor generator and the second motor generator in regenerative operation and further using a mechanical brake. FIG. 第1モータジェネレータを力行動作させて第2モータジェネレータを回生動作させた状態で充電量抑制制御を行った場合の車両制動のパワー収支を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the power balance of vehicle braking when charge amount suppression control is performed with the first motor generator operating in power and the second motor generator operating in regeneration.

以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態の車両の動力制御装置10について説明する。本実施形態の動力制御装置10が搭載される車両20は、走行用動力源として第1モータジェネレータMG1及び第2モータジェネレータMG2を駆動装置30に備える電気自動車である。図1は、動力制御装置10が搭載される車両20の駆動装置30の構成を示す図である。第1モータジェネレータMG1及び第2モータジェネレータMG2は、いずれも力行動作により電力を消費して動力を生成可能であり、回生動作により発電可能である。 Hereinafter, a vehicle power control device 10 according to an embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings. The vehicle 20 on which the power control device 10 of the present embodiment is mounted is an electric vehicle that includes a drive device 30 including a first motor generator MG1 and a second motor generator MG2 as driving power sources. FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a drive device 30 of a vehicle 20 on which a power control device 10 is mounted. The first motor generator MG1 and the second motor generator MG2 can both consume electric power and generate power through power operation, and can generate power through regenerative operation.

駆動装置30は、第1モータジェネレータMG1と第2モータジェネレータMG2の動力を車輪1へ伝達する伝達機構2を備える。伝達機構2は、第1減速機11と、第2減速機21と、差動装置を含む最終減速機31と、第1モータジェネレータMG1の動力と第2モータジェネレータMG2の動力を合流させる遊星歯車機構4を備える。遊星歯車機構4の出力は、最終減速機31を介して左右の車輪1へ伝達される。 The drive device 30 includes a transmission mechanism 2 that transmits the power of a first motor generator MG1 and a second motor generator MG2 to the wheels 1. The transmission mechanism 2 includes a first reduction gear 11, a second reduction gear 21, a final reduction gear 31 including a differential, and a planetary gear that combines the power of the first motor generator MG1 and the power of the second motor generator MG2. A mechanism 4 is provided. The output of the planetary gear mechanism 4 is transmitted to the left and right wheels 1 via the final reduction gear 31.

遊星歯車機構4は、第1サンギア41と、第2サンギア42と、プラネタリキャリア43と、プラネタリキャリア43に回転可能に支持されて第1サンギア41に噛み合う内側プラネタリピニオン44と、プラネタリキャリア43に回転可能に支持されて第2サンギア42及び内側プラネタリピニオン44に噛み合う外側プラネタリピニオン45とを備える。第1サンギア41、第2サンギア42及びプラネタリキャリア43は、共通の軸線周りに回動可能となっている。 The planetary gear mechanism 4 includes a first sun gear 41 , a second sun gear 42 , a planetary carrier 43 , an inner planetary pinion 44 that is rotatably supported by the planetary carrier 43 and meshes with the first sun gear 41 , and a planetary carrier 43 that rotates. and an outer planetary pinion 45 that is movably supported and meshes with the second sun gear 42 and the inner planetary pinion 44 . The first sun gear 41, the second sun gear 42, and the planetary carrier 43 are rotatable around a common axis.

遊星歯車機構4は、第1サンギア41と内側プラネタリピニオン44と外側プラネタリピニオン45からなる第1遊星歯車列46と、第2サンギア42と外側プラネタリピニオン45からなる第2遊星歯車列47とを含む複合型の遊星歯車機構である。第1遊星歯車列46はダブルピニオン型の遊星歯車列であり、第2遊星歯車列47はシングルピニオン型の遊星歯車列である。 The planetary gear mechanism 4 includes a first planetary gear train 46 including a first sun gear 41, an inner planetary pinion 44, and an outer planetary pinion 45, and a second planetary gear train 47 including a second sun gear 42 and an outer planetary pinion 45. It is a complex planetary gear mechanism. The first planetary gear train 46 is a double pinion type planetary gear train, and the second planetary gear train 47 is a single pinion type planetary gear train.

遊星歯車機構4は、3要素2自由度機構であり、3つの要素のうち2つの要素の回転速度が決まると、残りの1つの要素の回転速度が一意に決定する。例えば、第1サンギア41と第2サンギア42の回転速度が定まると、これに応じてプラネタリキャリア43の回転速度が決定する。 The planetary gear mechanism 4 is a three-element, two-degree-of-freedom mechanism, and when the rotational speed of two of the three elements is determined, the rotational speed of the remaining one element is uniquely determined. For example, when the rotation speeds of the first sun gear 41 and the second sun gear 42 are determined, the rotation speed of the planetary carrier 43 is determined accordingly.

第1モータジェネレータMG1の回転軸12は、第1減速機11を介して第1入力軸13に接続され、第1入力軸13は第1サンギア41に固定されている。第2モータジェネレータMG2の回転軸22は、第2減速機21を介して第2入力軸23に接続され、第2入力軸23は第2サンギア42に固定されている。プラネタリキャリア43には出力ギア32が固定され、出力ギア32は、差動装置と一体に回転する被駆動ギア33と共に最終減速歯車対34を構成する。 The rotating shaft 12 of the first motor generator MG1 is connected to the first input shaft 13 via the first reduction gear 11, and the first input shaft 13 is fixed to the first sun gear 41. The rotating shaft 22 of the second motor generator MG2 is connected to the second input shaft 23 via the second reduction gear 21, and the second input shaft 23 is fixed to the second sun gear 42. An output gear 32 is fixed to the planetary carrier 43, and the output gear 32 forms a final reduction gear pair 34 together with a driven gear 33 that rotates together with the differential gear.

第2モータジェネレータMG2から第2サンギア42に至る伝達系には、車両20が前進するときの第2サンギア42の回転方向の回転を許容し、後進方向の回転を阻止するワンウェイクラッチ35が設けられている。また、車輪軸36には、それぞれメカニカルブレーキ37が設けられている。メカニカルブレーキ37は、不図示の油圧回路を介してブレーキ用の圧力が伝達されたとき、各車輪軸36に固定されたブレーキディスクなどにブレーキパッドを押し付けて車輪1の回転力を機械的に低減することができる。 The transmission system from the second motor generator MG2 to the second sun gear 42 is provided with a one-way clutch 35 that allows rotation of the second sun gear 42 in the rotation direction when the vehicle 20 moves forward and prevents rotation in the reverse direction. ing. Further, each wheel shaft 36 is provided with a mechanical brake 37. The mechanical brake 37 mechanically reduces the rotational force of the wheel 1 by pressing a brake pad against a brake disc or the like fixed to each wheel axle 36 when brake pressure is transmitted via a hydraulic circuit (not shown). can do.

駆動装置30は、第1モータジェネレータMG1の出力のみで車両20を駆動する第1走行モードと、第1モータジェネレータMG1と第2モータジェネレータMG2の両者の出力により車両20を駆動する第2走行モードとの2つの走行モードで走行することができる。 The drive device 30 operates in a first driving mode in which the vehicle 20 is driven only by the output of the first motor generator MG1, and a second driving mode in which the vehicle 20 is driven by the outputs of both the first motor generator MG1 and the second motor generator MG2. It can be driven in two driving modes.

第1走行モードでは、第1モータジェネレータMG1の出力は、第1減速機11を介して第1入力軸13及び第1サンギア41に伝達し、第1遊星歯車列46を動作させる。そして、第1遊星歯車列46の動作に伴い、第2遊星歯車列47にもトルクが伝わり、第2サンギア42を回転させようとするが、車両前進時においては、第2サンギア42の回転がワンウェイクラッチ35により阻止される。これにより、3つの要素のうち2つの要素(第1サンギア41と第2サンギア42)の回転速度が定まり、残り1つの要素(プラネタリキャリア43)の回転速度が定まる。 In the first running mode, the output of the first motor generator MG1 is transmitted to the first input shaft 13 and the first sun gear 41 via the first reduction gear 11, and operates the first planetary gear train 46. As the first planetary gear train 46 operates, torque is also transmitted to the second planetary gear train 47 to try to rotate the second sun gear 42, but when the vehicle is moving forward, the rotation of the second sun gear 42 is This is prevented by the one-way clutch 35. As a result, the rotation speeds of two of the three elements (first sun gear 41 and second sun gear 42) are determined, and the rotation speed of the remaining one element (planetary carrier 43) is determined.

第2走行モードでは、第1モータジェネレータMG1の出力は第1減速機11を介して第1入力軸13及び第1サンギア41に伝達し、第2モータジェネレータMG2の出力は第2減速機21を介して第2入力軸23及び第2サンギア42に伝達する。すると、2つの要素(第1サンギア41と第2サンギア42)の回転速度が決定するため、残り1つの要素(プラネタリキャリア43)の回転速度が定まる。 In the second driving mode, the output of the first motor generator MG1 is transmitted to the first input shaft 13 and the first sun gear 41 via the first reducer 11, and the output of the second motor generator MG2 is transmitted to the second reducer 21. The signal is transmitted to the second input shaft 23 and the second sun gear 42 via the input shaft 23 and the second sun gear 42 . Then, since the rotation speeds of the two elements (first sun gear 41 and second sun gear 42) are determined, the rotation speed of the remaining one element (planetary carrier 43) is determined.

また、第2走行モードで、ある速度で車両20が走行中においては、プラネタリキャリア43の回転速度が車両20の速度に応じて決定する。この場合、第1モータジェネレータMG1と第2モータジェネレータMG2の回転速度は、相互に制約を受けるが変更可能である。したがって、第1モータジェネレータMG1と第2モータジェネレータMG2の効率が良い回転速度で運転することで、第1モータジェネレータMG1と第2モータジェネレータMG2の電力消費を少なくすることができる。 Furthermore, while the vehicle 20 is traveling at a certain speed in the second travel mode, the rotational speed of the planetary carrier 43 is determined according to the speed of the vehicle 20. In this case, the rotational speeds of the first motor generator MG1 and the second motor generator MG2 are mutually restricted but can be changed. Therefore, by operating the first motor generator MG1 and the second motor generator MG2 at efficient rotational speeds, the power consumption of the first motor generator MG1 and the second motor generator MG2 can be reduced.

図2に示すように、車両20は、第1モータジェネレータMG1及び第2モータジェネレータMG2との電力の授受により充放電可能なバッテリ5と、第1モータジェネレータMG1を駆動する第1インバータ6と、第2モータジェネレータMG2を駆動する第2インバータ7とを備える。第1モータジェネレータMG1は第1インバータ6を介してバッテリ5と電気的に接続されており、第2モータジェネレータMG2は第2インバータ7を介してバッテリ5と電気的に接続されている。 As shown in FIG. 2, the vehicle 20 includes a battery 5 that can be charged and discharged by transferring power to and from a first motor generator MG1 and a second motor generator MG2, and a first inverter 6 that drives the first motor generator MG1. A second inverter 7 that drives a second motor generator MG2 is provided. The first motor generator MG1 is electrically connected to the battery 5 via the first inverter 6, and the second motor generator MG2 is electrically connected to the battery 5 via the second inverter 7.

また、車両20は、車両20の速度に応じた信号を出力する車速センサ51と、アクセルペダルの踏み込み量に応じた信号を出力するアクセル踏込量センサ52と、ブレーキペダルの踏み込み量に応じた信号を出力するブレーキ踏込量センサ53と、バッテリ5の充電量に応じた信号を出力するSOCセンサ54と、バッテリ5の温度に応じた信号を出力するバッテリ温度センサ55とを備える。図2に示すように、動力制御装置10には、車速センサ51、アクセル踏込量センサ52、ブレーキ踏込量センサ53、SOCセンサ54、バッテリ温度センサ55等の出力信号が入力される。 The vehicle 20 also includes a vehicle speed sensor 51 that outputs a signal corresponding to the speed of the vehicle 20, an accelerator depression amount sensor 52 that outputs a signal that corresponds to the amount of depression of the accelerator pedal, and a signal that corresponds to the amount of depression of the brake pedal. A brake depression sensor 53 outputs a signal, an SOC sensor 54 outputs a signal corresponding to the charge amount of the battery 5, and a battery temperature sensor 55 outputs a signal corresponding to the temperature of the battery 5. As shown in FIG. 2, output signals from a vehicle speed sensor 51, an accelerator depression amount sensor 52, a brake depression amount sensor 53, an SOC sensor 54, a battery temperature sensor 55, etc. are input to the power control device 10.

動力制御装置10は、演算処理部であるCPUと、RAM、ROM等の記憶部を有し、RAMの一時記憶機能を利用しつつROMに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより、第1モータジェネレータMG1及び第2モータジェネレータMG2の駆動制御、メカニカルブレーキ37の動作制御等の制御を実行する。動力制御装置10は、駆動時には第1走行モードと第2走行モードを使い分けて車両20を走行させ、制動時には第2走行モードのみで車両20を走行させる。図3は、車両20の制動時に動力制御装置10が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。図3に示す制御ルーチンのプログラムは動力制御装置10のROMに保持されており、例えば数msec程度の極めて短いサイクルタイムで繰り返し実行される。 The power control device 10 has a CPU, which is an arithmetic processing unit, and storage units such as RAM and ROM. Controls such as drive control of the first motor generator MG1 and second motor generator MG2 and operation control of the mechanical brake 37 are executed. The power control device 10 causes the vehicle 20 to run using the first running mode and the second running mode when driving, and runs the vehicle 20 only in the second running mode when braking. FIG. 3 is a flowchart showing a control routine executed by power control device 10 when braking vehicle 20. The control routine program shown in FIG. 3 is held in the ROM of the power control device 10, and is repeatedly executed in an extremely short cycle time of, for example, several milliseconds.

この制御ルーチンにおいて、動力制御装置10は、まずステップS1において、車速、アクセル踏み込み量及びブレーキ踏み込み量から、車両20の制動トルクTbrを決定する。次にステップS2において、動力制御装置10は、ステップS1で決定した制動トルクTbrから、最終減速機31の減速比に基づき、遊星歯車機構4の出力軸のトルクTcを換算する。 In this control routine, the power control device 10 first determines the braking torque Tbr of the vehicle 20 from the vehicle speed, the amount of accelerator depression, and the amount of brake depression in step S1. Next, in step S2, the power control device 10 converts the torque Tc of the output shaft of the planetary gear mechanism 4 from the braking torque Tbr determined in step S1 based on the reduction ratio of the final reduction gear 31.

次にステップS3において、動力制御装置10は、第1モータジェネレータMG1のトルクT1と、第2モータジェネレータMG2のトルクT2を決定する。車両20の制動時には、常に第2走行モードで走行するため、第1減速機11の減速比をG1、第2減速機21の減速比をG2、遊星歯車機構4の減速比をρとすると、以下の(式1)と(式2)の関係式が成り立つ。 Next, in step S3, power control device 10 determines torque T1 of first motor generator MG1 and torque T2 of second motor generator MG2. When braking, the vehicle 20 always runs in the second travel mode, so if the reduction ratio of the first reduction gear 11 is G1, the reduction ratio of the second reduction gear 21 is G2, and the reduction ratio of the planetary gear mechanism 4 is ρ, then The following relational expressions (Formula 1) and (Formula 2) hold true.

Figure 0007407145000001
Figure 0007407145000001

Figure 0007407145000002
Figure 0007407145000002

第1モータジェネレータMG1のトルクT1は、上記の(式1)から一意に定められ、第2モータジェネレータMG2のトルクT2は、上記の(式2)から一意に定められる。 The torque T1 of the first motor generator MG1 is uniquely determined from the above (Formula 1), and the torque T2 of the second motor generator MG2 is uniquely determined from the above (Formula 2).

次にステップS4において、動力制御装置10は、伝達機構2の機械的な損失が最小となるように、第1モータジェネレータMG1の回転速度をN1と、第2モータジェネレータMG2の回転速度N2を決定する。遊星歯車機構4の出力軸の回転速度をNcとすると、回転速度Nc、回転速度N1及び回転速度N2の間には、以下の(式3)の関係式が成り立つ。 Next, in step S4, the power control device 10 determines the rotational speed of the first motor generator MG1 to be N1 and the rotational speed N2 of the second motor generator MG2 so that the mechanical loss of the transmission mechanism 2 is minimized. do. When the rotational speed of the output shaft of the planetary gear mechanism 4 is Nc, the following relational expression (Equation 3) holds true between the rotational speed Nc, the rotational speed N1, and the rotational speed N2.

Figure 0007407145000003
Figure 0007407145000003

回転速度N1と回転速度N2は、車速から一意に定まる回転速度Ncを用いて、上記の(式3)を満足するように決定される。図4は、上記の(式3)の関係が成り立つ回転速度N1及び回転速度N2において、回転速度N1と、回転速度N2と、伝達機構2の機械的な損失の大きさとの関係を示す図である。図4に示すデータは、予め動力制御装置10のROMに記憶されている。図4に示すように、伝達機構2の機械的な損失は、遊星歯車機構4の機械的な損失と、第1減速機11の機械的な損失と、第2減速機21の機械的な損失と、最終減速機31の機械的な損失の合計である。図4では、第1モータジェネレータMG1及び第2モータジェネレータMG2の回転速度について、回生方向を正として表記している。回転速度N2は図4のグラフの左端を原点として右へ行くほど大きくなり、第2モータジェネレータMG2は常に回生動作を行う。逆に回転速度N1は図4のグラフの左へ行くほど大きくなり、原点よりも左側では第1モータジェネレータMG1は回生動作を行い、原点より右側では第1モータジェネレータMG1は力行動作を行う。 The rotational speed N1 and the rotational speed N2 are determined using the rotational speed Nc uniquely determined from the vehicle speed so as to satisfy the above (Formula 3). FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the rotational speed N1, the rotational speed N2, and the magnitude of mechanical loss of the transmission mechanism 2 at the rotational speed N1 and the rotational speed N2 where the relationship of (Equation 3) above holds. be. The data shown in FIG. 4 is stored in advance in the ROM of the power control device 10. As shown in FIG. 4, the mechanical loss of the transmission mechanism 2 includes a mechanical loss of the planetary gear mechanism 4, a mechanical loss of the first reducer 11, and a mechanical loss of the second reducer 21. and the total mechanical loss of the final reduction gear 31. In FIG. 4, the rotational speeds of the first motor generator MG1 and the second motor generator MG2 are expressed with the regeneration direction being positive. The rotational speed N2 increases as it goes to the right from the left end of the graph in FIG. 4 as the origin, and the second motor generator MG2 always performs a regenerative operation. Conversely, the rotational speed N1 increases toward the left in the graph of FIG. 4, and the first motor generator MG1 performs a regenerative operation on the left side of the origin, and the first motor generator MG1 performs a power operation on the right side of the origin.

回転速度N1と回転速度N2と伝達機構2の機械的な損失について、図4に示す関係にある場合、伝達機構2の機械的な損失は図4の矢印A1で示す位置で最小となる。そのため、動力制御装置10は、ステップS4では、矢印A1で示す位置の回転速度N1及び回転速度N2で決定する。 When the rotational speed N1, the rotational speed N2, and the mechanical loss of the transmission mechanism 2 have the relationship shown in FIG. 4, the mechanical loss of the transmission mechanism 2 is minimized at the position indicated by the arrow A1 in FIG. Therefore, in step S4, the power control device 10 determines the rotational speed N1 and the rotational speed N2 at the position indicated by the arrow A1.

次にステップS5では、動力制御装置10は、ステップS4で決定した回転速度N1で第1モータジェネレータMG1をMTPA(Maximum Torque Per Ampere)制御によって駆動させ、ステップS4で決定した回転速度N2で第2モータジェネレータMG2をMTPA制御によって駆動させた場合に、バッテリ5に充電される電力Pbを算出する。バッテリ5に充電される電力Pbは、以下に説明するように、ステップS3で決定したトルクT1及びトルクT2と、ステップS4で決定した回転速度N1及び回転速度N2から算出する。 Next, in step S5, the power control device 10 drives the first motor generator MG1 using MTPA (Maximum Torque Per Ampere) control at the rotational speed N1 determined in step S4, and drives the first motor generator MG1 at the rotational speed N2 determined in step S4. Electric power Pb charged to battery 5 when motor generator MG2 is driven under MTPA control is calculated. The electric power Pb charged in the battery 5 is calculated from the torque T1 and torque T2 determined in step S3 and the rotational speed N1 and rotational speed N2 determined in step S4, as described below.

第1モータジェネレータMG1の出力はトルクT1と回転速度N1の積であって、第2モータジェネレータMG2の出力はトルクT2と回転速度N2の積であるため、バッテリ5に充電される電力Pbは、以下の(式4)で表される。ただし、(式4)におけるL1は、ステップS4で決定した回転速度N1で第1モータジェネレータMG1をMTPA制御によって駆動させた場合の第1モータジェネレータMG1の損失と第1インバータ6の損失の合計である。そして、(式4)におけるL2は、ステップS4で決定した回転速度N2で第2モータジェネレータMG2をMTPA制御によって駆動させた場合の第2モータジェネレータMG2の損失と第2インバータ7の損失の合計である。(式4)におけるL1は、トルクT1及び回転速度N1によって異なるため、各駆動条件におけるL1の値が予め動力制御装置10のROMに記憶されている。(式4)におけるL2も、トルクT2及び回転速度N2によって異なるため、各駆動条件におけるL2の値も予め動力制御装置10のROMに記憶されている。 The output of the first motor generator MG1 is the product of the torque T1 and the rotational speed N1, and the output of the second motor generator MG2 is the product of the torque T2 and the rotational speed N2. Therefore, the electric power Pb charged in the battery 5 is: It is expressed by the following (Formula 4). However, L1 in (Equation 4) is the sum of the loss of the first motor generator MG1 and the loss of the first inverter 6 when the first motor generator MG1 is driven by MTPA control at the rotational speed N1 determined in step S4. be. L2 in (Equation 4) is the sum of the loss of the second motor generator MG2 and the loss of the second inverter 7 when the second motor generator MG2 is driven by MTPA control at the rotational speed N2 determined in step S4. be. Since L1 in (Equation 4) varies depending on the torque T1 and the rotational speed N1, the value of L1 under each drive condition is stored in advance in the ROM of the power control device 10. Since L2 in (Formula 4) also varies depending on the torque T2 and the rotational speed N2, the value of L2 under each drive condition is also stored in advance in the ROM of the power control device 10.

Pb=(T2N2-L2)+(T1N1-L1) ・・・(式4) Pb=(T2N2-L2)+(T1N1-L1)...(Formula 4)

次にステップS6で、動力制御装置10は、バッテリ5の温度及びSOCに基づいて充電許容電力Winを算出する。充電許容電力Winは、特許文献3に開示されているように、バッテリ5の温度Tb及びSOCと充電許容電力Winとの関係を示す図5のマップを用いて算出される。図5に示すデータは、予め動力制御装置10のROMに記憶されている。図5に示すように、バッテリ5の温度Tbが低温側のTb0以下、又は高温側のTb2以上のときは充放電不可であり、バッテリ5の温度TbがTb0からTb1の範囲で、バッテリ5の温度Tb及びSOCに応じて充電許容電力Win及び放電許容電力Woutが変化する。例えば、バッテリ5の温度Tbが0℃付近の充電側(パワー負側)を示すIVp部に注目すると、SOCが60%から50%、40%と低下するに従って、パワーの絶対値である充電許容電力Winが増加する。動力制御装置10は、ステップS6で、このように図5のマップを用いて充電許容電力Winを正確に算出できるため、後述するステップS8及びステップS9でバッテリ5の過充電を避けることが可能となり、バッテリ5の寿命を延ばすことができる。 Next, in step S6, the power control device 10 calculates the allowable charging power Win based on the temperature and SOC of the battery 5. As disclosed in Patent Document 3, the allowable charge power Win is calculated using the map of FIG. 5 showing the relationship between the temperature Tb and SOC of the battery 5 and the allowable charge power Win. The data shown in FIG. 5 is stored in the ROM of the power control device 10 in advance. As shown in FIG. 5, when the temperature Tb of the battery 5 is below Tb0 on the low temperature side or above Tb2 on the high temperature side, charging and discharging is not possible. Charge allowable power Win and discharge allowable power Wout change depending on temperature Tb and SOC. For example, if we pay attention to the IVp section indicating the charging side (power negative side) where the temperature Tb of the battery 5 is around 0°C, as the SOC decreases from 60% to 50% to 40%, the charging tolerance, which is the absolute value of the power, increases. Power Win increases. Since the power control device 10 can accurately calculate the allowable charging power Win using the map in FIG. 5 in step S6, it is possible to avoid overcharging the battery 5 in steps S8 and S9, which will be described later. , the life of the battery 5 can be extended.

次にステップS7で、ステップS5及びステップS6の算出結果に基づき、バッテリ5に充電される電力Pbが充電許容電力Win以下であるか判定する。そして、バッテリ5に充電される電力Pbが充電許容電力Win以下である場合は、ステップS8へ進み、バッテリ5に充電される電力Pbが充電許容電力Winより大きい場合は、ステップS9へ進む。 Next, in step S7, it is determined whether the electric power Pb charged to the battery 5 is equal to or less than the charging allowable electric power Win, based on the calculation results of steps S5 and S6. If the power Pb charged to the battery 5 is less than or equal to the allowable charging power Win, the process advances to step S8, and if the power Pb charged to the battery 5 is greater than the allowable charging power Win, the process advances to step S9.

ステップS7からステップS8へ進んだ場合、動力制御装置10は、ステップS8において、動力制御装置10は通常制御を行う。そして、ステップS7からステップS9へ進んだ場合は、ステップS9において、動力制御装置10は充電量抑制制御を行う。ステップS8における通常制御でも、ステップS9における充電量抑制制御でも、ステップS3で決定したトルクT1を発生させるように第1モータジェネレータMG1を動作させ、ステップS3で決定したトルクT2を発生させるように第2モータジェネレータMG2を動作させることは共通する。 When the process advances from step S7 to step S8, the power control device 10 performs normal control in step S8. If the process proceeds from step S7 to step S9, the power control device 10 performs charge amount suppression control in step S9. In both the normal control in step S8 and the charge amount suppression control in step S9, the first motor generator MG1 is operated to generate the torque T1 determined in step S3, and the first motor generator MG1 is operated to generate the torque T2 determined in step S3. It is common that the two motor generators MG2 are operated.

ただし、ステップS8における通常制御では、動力制御装置10は、ステップS4で決定した回転速度N1で第1モータジェネレータMG1をMTPA制御によって駆動させ、ステップS4で決定した回転速度N2で第2モータジェネレータMG2をMTPA制御によって駆動させる。このように第1モータジェネレータMG1及び第2モータジェネレータMG2を駆動させることにより、ステップS1で決定した制動トルクTbrを確保しつつ、第1モータジェネレータMG1及び第2モータジェネレータMG2の回生電力をバッテリ5へ充電することができる。 However, in the normal control in step S8, the power control device 10 drives the first motor generator MG1 by MTPA control at the rotation speed N1 determined in step S4, and drives the second motor generator MG2 at the rotation speed N2 determined in step S4. is driven by MTPA control. By driving the first motor generator MG1 and the second motor generator MG2 in this manner, the regenerative power of the first motor generator MG1 and the second motor generator MG2 is transferred to the battery 5 while ensuring the braking torque Tbr determined in step S1. can be charged to.

これに対して、ステップS9における充電量抑制制御では、動力制御装置10は、伝達機構2の機械的な損失が最小となる回転速度よりも伝達機構2の機械的な損失を増大させた回転速度で、第1モータジェネレータMG1及び第2モータジェネレータMG2で駆動させる。そして、動力制御装置10は、第1モータジェネレータMG1及び第2モータジェネレータMG2のうち回生動作中のモータジェネレータの損失と、回生動作中のモータジェネレータを駆動させるインバータの損失との合計をMTPA制御より増大させる駆動条件で、回生動作中のモータジェネレータを駆動させる。そして、動力制御装置10は、このように伝達機構2の機械的な損失を増大させ、回生動作中のモータジェネレータの損失とインバータの損失との合計を増大させるだけでは、バッテリ5へ充電される電力Pbを充電許容電力Win以下とすることができない場合は、更にメカニカルブレーキ37を用いて、バッテリ5へ充電される電力Pbを充電許容電力Win以下となるように制御する。ステップS9における充電量抑制制御について、以下に具体的な例を挙げて説明する。 On the other hand, in the charge amount suppression control in step S9, the power control device 10 sets the rotation speed at which the mechanical loss of the transmission mechanism 2 is increased more than the rotation speed at which the mechanical loss of the transmission mechanism 2 is minimized. Then, it is driven by the first motor generator MG1 and the second motor generator MG2. Then, the power control device 10 calculates the sum of the loss of the motor generator in the regenerative operation among the first motor generator MG1 and the second motor generator MG2 and the loss of the inverter that drives the motor generator in the regenerative operation, using the MTPA control. The motor generator in regenerative operation is driven under the increased drive condition. The power control device 10 thus increases the mechanical loss of the transmission mechanism 2 and increases the total of the loss of the motor generator and the loss of the inverter during regenerative operation, but the battery 5 cannot be charged. If the electric power Pb cannot be lower than the allowable charge power Win, the mechanical brake 37 is further used to control the electric power Pb charged to the battery 5 to be equal to or lower than the allowable charge power Win. The charge amount suppression control in step S9 will be described below using a specific example.

ステップS9における充電量抑制制御において、例えば、伝達機構2の機械的な損失の大きさが図4の矢印A1で示す位置よりも大きい図4の矢印A2で示す位置の回転速度N1及び回転速度N2で第1モータジェネレータMG1及び第2モータジェネレータMG2をそれぞれ駆動させたとする。この場合、第1モータジェネレータMG1及び第2モータジェネレータMG2は両方とも回生動作を行うから、第1モータジェネレータMG1の損失と第1インバータ6の損失との合計をMTPA制御より増大させる駆動条件で第1モータジェネレータMG1を駆動させ、第2モータジェネレータMG2の損失と第2インバータ7の損失との合計をMTPA制御より増大させる駆動条件で第2モータジェネレータMG2を駆動させる。 In the charge amount suppression control in step S9, for example, the rotational speed N1 and the rotational speed N2 at the position indicated by the arrow A2 in FIG. 4 where the mechanical loss of the transmission mechanism 2 is larger than the position indicated by the arrow A1 in FIG. Assume that the first motor generator MG1 and the second motor generator MG2 are respectively driven. In this case, since both the first motor generator MG1 and the second motor generator MG2 perform regenerative operation, the drive condition is such that the sum of the loss of the first motor generator MG1 and the loss of the first inverter 6 is increased more than the MTPA control. The first motor generator MG1 is driven, and the second motor generator MG2 is driven under a driving condition that increases the sum of the loss of the second motor generator MG2 and the loss of the second inverter 7 compared to the MTPA control.

第1モータジェネレータMG1の電流及び電流位相角とトルクの関係は、非特許文献1に開示されているように、図6に示す関係にある。そして、ステップS3で算出したトルクT1を図6の点線で示す高さであるとする。MTPA制御を行う場合は、電流値Iでトルクが最大となる図6の円Aで囲んだ部分の電流位相角で第1モータジェネレータMG1を駆動することになるが、ステップS9における充電量抑制制御では、例えば、電流値Iで図6の円Bで囲んだ部分の電流位相角で第1モータジェネレータMG1を駆動する。このように第1モータジェネレータMG1を電流値Iで図6の円Bで囲んだ部分の電流位相角で駆動することによって、トルクT1及び回転速度N1を変動させることなく、第1モータジェネレータMG1の損失と第1インバータ6の損失との合計をMTPA制御より増大させる駆動条件で第1モータジェネレータMG1を駆動させることができる。そして、動力制御装置10は、第2モータジェネレータMG2についても、同様に、第2モータジェネレータMG2の損失と第2インバータ7の損失との合計をMTPA制御より増大させる駆動条件で第2モータジェネレータMG2を駆動させる。 The relationship between the current and current phase angle of the first motor generator MG1 and the torque is as shown in FIG. 6, as disclosed in Non-Patent Document 1. It is assumed that the torque T1 calculated in step S3 is at the height indicated by the dotted line in FIG. When performing MTPA control, the first motor generator MG1 is driven at the current phase angle of the part surrounded by circle A in FIG. 6, where the torque is maximum at the current value I2 , but the charge amount suppression in step S9 In the control, for example, the first motor generator MG1 is driven at a current value I3 at a current phase angle of a portion surrounded by a circle B in FIG. In this way, by driving the first motor generator MG1 with the current value I3 and the current phase angle of the part surrounded by the circle B in FIG. The first motor generator MG1 can be driven under driving conditions that increase the sum of the loss of the first inverter 6 and the loss of the first inverter 6 compared to the MTPA control. Similarly, the power control device 10 controls the second motor generator MG2 under driving conditions that increase the sum of the loss of the second motor generator MG2 and the loss of the second inverter 7 compared to the MTPA control. drive.

図7は、ステップS9における充電量抑制制御において、図4の矢印A2で示す位置の回転速度N1及び回転速度N2で第1モータジェネレータMG1及び第2モータジェネレータMG2を回生動作させた場合における車両制動のパワー収支を示す図である。図7に示す車両20の減速パワーの大きさは、ステップS1で算出した制動トルクTbrと車速によって定まる。この減速パワーは、第1モータジェネレータMG1の出力と、第2モータジェネレータMG2の出力と、伝達機構2の機械的損失と、メカニカルブレーキ37の出力との合計と同一となる。ただし、図7は、充電量抑制制御を行うことによって、メカニカルブレーキ37を用いずにステップS1で算出した制動トルクTbrを生じることができた場合の実施例を記載しているため、図7では、メカニカルブレーキ37の出力はゼロとなっている。 FIG. 7 shows vehicle braking when the first motor generator MG1 and the second motor generator MG2 are operated regeneratively at the rotational speed N1 and the rotational speed N2 at the positions indicated by the arrow A2 in FIG. 4 in the charge amount suppression control in step S9. FIG. The magnitude of the deceleration power of the vehicle 20 shown in FIG. 7 is determined by the braking torque Tbr calculated in step S1 and the vehicle speed. This deceleration power is equal to the sum of the output of the first motor generator MG1, the output of the second motor generator MG2, the mechanical loss of the transmission mechanism 2, and the output of the mechanical brake 37. However, since FIG. 7 describes an example in which the braking torque Tbr calculated in step S1 can be generated without using the mechanical brake 37 by performing charge amount suppression control, FIG. , the output of the mechanical brake 37 is zero.

また、図7に示すように、第2モータジェネレータMG2の出力をA、第2モータジェネレータMG2の損失と第2インバータ7の損失との合計をB、第1モータジェネレータMG1の出力をC、第1モータジェネレータMG1の損失と第1インバータ6の損失との合計をDとすると、バッテリ5に充電される電力Pbは以下の(式5)で表される。 Further, as shown in FIG. 7, the output of the second motor generator MG2 is A, the sum of the loss of the second motor generator MG2 and the loss of the second inverter 7 is B, the output of the first motor generator MG1 is C, and the output of the first motor generator MG1 is C. When the sum of the loss of the first motor generator MG1 and the loss of the first inverter 6 is D, the electric power Pb charged in the battery 5 is expressed by the following (Formula 5).

Pb=(A-B)+(C-D) ・・・(式5) Pb=(AB)+(CD)...(Formula 5)

そのため、充電量抑制制御を行うと、伝達機構2の機械的な損失を増大させることと、第1モータジェネレータMG1の損失と第1インバータ6の損失の合計を増大させることと、第2モータジェネレータMG2の損失と第2インバータ7の損失の合計を増大させることによって、第1モータジェネレータMG1及び第2モータジェネレータMG2の制動力を減少させることなくバッテリ5へ充電される電力Pbを減少させることができる。 Therefore, when the charge amount suppression control is performed, the mechanical loss of the transmission mechanism 2 is increased, the total loss of the first motor generator MG1 and the first inverter 6 is increased, and the loss of the second motor generator MG1 is increased. By increasing the sum of the loss of MG2 and the loss of second inverter 7, it is possible to reduce the electric power Pb charged to battery 5 without reducing the braking forces of first motor generator MG1 and second motor generator MG2. can.

参考のため、図7と車両20の減速パワーが同一の条件で、伝達機構2の機械的な損失が最小となる図4の矢印A1で示す位置の回転速度で第1モータジェネレータMG1及び第2モータジェネレータMG2をMTPA制御によって駆動させた場合における車両制動のパワー収支を図8に示す。この場合、車両20の減速パワーを図7と同一として、更にバッテリ5に充電される電力Pbも図7と同一にしようとすると、図8に示すようにメカニカルブレーキ37の制動力も用いる必要がある。つまり、ステップS9における充電量抑制制御を行うことにより、メカニカルブレーキ37の使用頻度を減少させ、メカニカルブレーキ37の耐久年数を延ばすことができる。 For reference, under the same conditions of the deceleration power of the vehicle 20 as in FIG. 7, the first motor generator MG1 and the second motor generator MG1 and the second FIG. 8 shows the power balance of vehicle braking when motor generator MG2 is driven by MTPA control. In this case, if the deceleration power of the vehicle 20 is made the same as in FIG. 7, and the electric power Pb charged in the battery 5 is also made to be the same as in FIG. 7, it is necessary to also use the braking force of the mechanical brake 37 as shown in FIG. be. That is, by performing the charge amount suppression control in step S9, it is possible to reduce the frequency of use of the mechanical brake 37 and extend the life of the mechanical brake 37.

また、ステップS1で算出した制動トルクTbrの値が異なる条件では、ステップS9における充電量抑制制御を行っても、図9に示す車両制動のパワー収支のように、更にメカニカルブレーキ37を用いなければ、ステップS1で算出した制動トルクTbrを生じさせることができない場合もありうる。このような場合であっても、図8に示すように伝達機構2の機械的な損失が最小となる図4の矢印A1で示す位置の回転速度で第1モータジェネレータMG1及び第2モータジェネレータMG2をMTPA制御によって駆動させた場合と比較して、ステップS9における充電量抑制制御を行うことによって、メカニカルブレーキ37の出力を減少させることができるため、メカニカルブレーキ37の摩耗を減少させ、メカニカルブレーキ37の耐久年数を延ばすことができる。 Further, under conditions where the value of the braking torque Tbr calculated in step S1 is different, even if the charge amount suppression control is performed in step S9, as shown in the power balance of vehicle braking shown in FIG. 9, the mechanical brake 37 must be further used. , it may be impossible to generate the braking torque Tbr calculated in step S1. Even in such a case, as shown in FIG. 8, the first motor generator MG1 and the second motor generator MG2 are operated at the rotational speed at the position indicated by the arrow A1 in FIG. 4, where the mechanical loss of the transmission mechanism 2 is minimized. By performing the charge amount suppression control in step S9, the output of the mechanical brake 37 can be reduced compared to the case where the mechanical brake 37 is driven by MTPA control. The durability of the product can be extended.

次に、動力制御装置10が、ステップS9における充電量抑制制御において、図4の矢印A3で示す位置の回転速度N1及び回転速度N2で第1モータジェネレータMG1及び第2モータジェネレータMG2をそれぞれ駆動させた場合について説明する。この場合、第1モータジェネレータMG1は力行動作を行い、第2モータジェネレータMG2のみが回生動作を行う。そのため、第1モータジェネレータMG1はMTPA制御によって駆動させ、第2モータジェネレータMG2の損失と第2インバータ7の損失との合計をMTPA制御より増大させる駆動条件で第2モータジェネレータMG2を駆動させる。 Next, in the charge amount suppression control in step S9, the power control device 10 drives the first motor generator MG1 and the second motor generator MG2 at the rotational speed N1 and the rotational speed N2 at the positions indicated by arrow A3 in FIG. 4, respectively. Let's explain the case. In this case, the first motor generator MG1 performs the power operation, and only the second motor generator MG2 performs the regeneration operation. Therefore, the first motor generator MG1 is driven by MTPA control, and the second motor generator MG2 is driven under a driving condition that increases the sum of the loss of the second motor generator MG2 and the loss of the second inverter 7 compared to the MTPA control.

図10は、ステップS9における充電量抑制制御において、図4の矢印A3で示す位置の回転速度N1及び回転速度N2で第1モータジェネレータMG1及び第2モータジェネレータMG2をそれぞれ駆動させた場合における車両制動のパワー収支を示す図である。図10に示す車両20の減速パワーの大きさは、ステップS1で算出した制動トルクTbrと車速によって定まる。回生動作を行う第2モータジェネレータMG2の出力を正の出力として、力行動作を行う第1モータジェネレータMG1の出力を負の出力とすると、この減速パワーの大きさは、図10に示すように、第1モータジェネレータMG1の出力と、第2モータジェネレータMG2の出力と、伝達機構2の機械的損失と、メカニカルブレーキ37の出力との合計と同一となる。 FIG. 10 shows vehicle braking when the first motor generator MG1 and the second motor generator MG2 are respectively driven at the rotational speed N1 and the rotational speed N2 at the positions indicated by the arrow A3 in FIG. 4 in the charge amount suppression control in step S9. FIG. The magnitude of the deceleration power of the vehicle 20 shown in FIG. 10 is determined by the braking torque Tbr calculated in step S1 and the vehicle speed. Assuming that the output of the second motor generator MG2 that performs regenerative operation is a positive output and the output of the first motor generator MG1 that performs power operation is a negative output, the magnitude of this deceleration power is as shown in FIG. It is the same as the sum of the output of the first motor generator MG1, the output of the second motor generator MG2, the mechanical loss of the transmission mechanism 2, and the output of the mechanical brake 37.

また、図10に示すように、第2モータジェネレータMG2の出力をA、第2モータジェネレータMG2の損失と第2インバータ7の損失との合計をB、第1モータジェネレータMG1の出力をC、第1モータジェネレータMG1の損失と第1インバータ6の損失との合計をDとすると、バッテリ5に充電される電力Pbは以下の(式6)で表される。 Further, as shown in FIG. 10, the output of the second motor generator MG2 is A, the sum of the loss of the second motor generator MG2 and the loss of the second inverter 7 is B, the output of the first motor generator MG1 is C, and the output of the first motor generator MG1 is C. When the sum of the loss of the first motor generator MG1 and the loss of the first inverter 6 is D, the electric power Pb charged in the battery 5 is expressed by the following (Formula 6).

Pb=(A-B)-(C-D) ・・・(式6) Pb=(AB)-(CD)...(Formula 6)

そのため、第1モータジェネレータMG1を力行動作させて第2モータジェネレータMG2を回生動作させた状態で充電量抑制制御を行った場合でも、伝達機構2の機械的な損失を増大させることと、第2モータジェネレータMG2の損失と第2インバータ7の損失の合計を増大させることによって、第2モータジェネレータMG2の制動力を減少させることなくバッテリ5へ充電される電力Pbを減少させることができる。また、その結果、メカニカルブレーキ37の使用頻度を減少させ、メカニカルブレーキ37の耐久年数を延ばすことができる。 Therefore, even if charge amount suppression control is performed with the first motor generator MG1 in power operation and the second motor generator MG2 in regenerative operation, the mechanical loss of the transmission mechanism 2 will increase, and the second motor generator MG2 will increase the mechanical loss. By increasing the sum of the loss of motor generator MG2 and the loss of second inverter 7, electric power Pb charged to battery 5 can be reduced without reducing the braking force of second motor generator MG2. Moreover, as a result, the frequency of use of the mechanical brake 37 can be reduced, and the life of the mechanical brake 37 can be extended.

以上より、動力制御装置10は、車両20の制動時に、第1モータジェネレータMG1及び第2モータジェネレータMG2を伝達機構2の機械的な損失が最小となる回転速度でMTPA制御によって駆動させると、バッテリ5に充電される電力Pbが充電許容電力Winより大きくなる場合は、ステップS9へ進んで充電量抑制制御が行われ、第1モータジェネレータMG1及び第2モータジェネレータMG2の制動力を減少させることなくバッテリ5へ充電される電力Pbを減少させることができる。また、その結果、リターダなどの補助ブレーキを車両20に追加しなくても、メカニカルブレーキ37の使用頻度を減少させ、メカニカルブレーキ37の耐久年数を延ばすことができる。 As described above, when the power control device 10 drives the first motor generator MG1 and the second motor generator MG2 under MTPA control at a rotation speed that minimizes the mechanical loss of the transmission mechanism 2 when braking the vehicle 20, the battery If the electric power Pb charged in the motor generator 5 becomes larger than the allowable charging electric power Win, the process advances to step S9, where charging amount suppression control is performed without reducing the braking forces of the first motor generator MG1 and the second motor generator MG2. The electric power Pb charged to the battery 5 can be reduced. Furthermore, as a result, the frequency of use of the mechanical brake 37 can be reduced and the life of the mechanical brake 37 can be extended without adding an auxiliary brake such as a retarder to the vehicle 20.

<実施形態の補足>
本開示の車両の動力制御装置は、上述した形態に限定されず、本開示の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。例えば、動力制御装置10が搭載される車両20は、走行用動力源として2つのモータジェネレータを備える電気自動車に限らず、更に内燃機関も搭載するシリーズ方式のハイブリッドカーであってもよい。また、動力制御装置10が搭載される車両20は、駆動装置30に第1減速機11及び第2減速機21を備えていない車両であってもよい。
<Supplementary information on the embodiment>
The power control device for a vehicle according to the present disclosure is not limited to the above-mentioned form, but can be implemented in various forms within the scope of the gist of the present disclosure. For example, the vehicle 20 equipped with the power control device 10 is not limited to an electric vehicle equipped with two motor generators as driving power sources, but may also be a series-type hybrid vehicle equipped with an internal combustion engine. Further, the vehicle 20 on which the power control device 10 is mounted may be a vehicle in which the drive device 30 is not equipped with the first reduction gear 11 and the second reduction gear 21.

また、上述した形態では、ステップ9における充電量抑制制御において、第1モータジェネレータMG1及び第2モータジェネレータMG2を伝達機構2の機械的な損失を増大させた回転速度で駆動させ、更に回生動作中のモータジェネレータ及びインバータの損失がMTPA制御よりも増大させる条件で駆動させている。しかし、MTPA制御で駆動させても、第1モータジェネレータMG1及び第2モータジェネレータMG2を伝達機構2の機械的な損失を増大させた回転速度で駆動させることによって、第1モータジェネレータMG1及び第2モータジェネレータMG2の制動力を減少させることなくバッテリ5へ充電される電力Pbを減少させる効果を生ずることができる。そのため、ステップ9における充電量抑制制御は、伝達機構2の機械的な損失が最小となる回転速度よりも伝達機構2の機械的な損失を増大させた回転速度で第1モータジェネレータMG1及び第2モータジェネレータMG2をMTPA制御によって駆動させる制御であってもよい。 Further, in the above-described embodiment, in the charge amount suppression control in step 9, the first motor generator MG1 and the second motor generator MG2 are driven at a rotation speed that increases the mechanical loss of the transmission mechanism 2, and furthermore, during the regenerative operation. The motor generator and inverter are driven under conditions that increase their losses more than in MTPA control. However, even when driven under MTPA control, by driving the first motor generator MG1 and the second motor generator MG2 at a rotation speed that increases the mechanical loss of the transmission mechanism 2, the first motor generator MG1 and the second motor generator MG2 The effect of reducing electric power Pb charged into battery 5 can be produced without reducing the braking force of motor generator MG2. Therefore, the charge amount suppression control in step 9 is performed to control the first motor generator MG1 and the second motor generator MG1 at a rotation speed that increases the mechanical loss of the transmission mechanism 2 rather than the rotation speed at which the mechanical loss of the transmission mechanism 2 is minimized. Control may be such that motor generator MG2 is driven by MTPA control.

1 車輪、2 伝達機構、4 遊星歯車機構、5 バッテリ、6 第1インバータ、7 第2インバータ、10 動力制御装置、11 第1減速機、12 回転軸、13 第1入力軸、20 車両、21 第2減速機、22 回転軸、23 第2入力軸、30 駆動装置、31 最終減速機、32 出力ギア、33 被駆動ギア、34 最終減速歯車対、35 ワンウェイクラッチ、36 車輪軸、37 メカニカルブレーキ、41 第1サンギア、42 第2サンギア、43 プラネタリキャリア、44 内側プラネタリピニオン、45 外側プラネタリピニオン、46 第1遊星歯車列、47 第2遊星歯車列、51 車速センサ、52 アクセル踏込量センサ、53 ブレーキ踏込量センサ、54 SOCセンサ、55 バッテリ温度センサ、MG1 第1モータジェネレータ、MG2 第2モータジェネレータ。
1 Wheel, 2 Transmission mechanism, 4 Planetary gear mechanism, 5 Battery, 6 First inverter, 7 Second inverter, 10 Power control device, 11 First reduction gear, 12 Rotating shaft, 13 First input shaft, 20 Vehicle, 21 2nd reduction gear, 22 rotating shaft, 23 second input shaft, 30 drive device, 31 final reduction gear, 32 output gear, 33 driven gear, 34 final reduction gear pair, 35 one-way clutch, 36 wheel shaft, 37 mechanical brake , 41 first sun gear, 42 second sun gear, 43 planetary carrier, 44 inner planetary pinion, 45 outer planetary pinion, 46 first planetary gear train, 47 second planetary gear train, 51 vehicle speed sensor, 52 accelerator depression amount sensor, 53 Brake depression amount sensor, 54 SOC sensor, 55 battery temperature sensor, MG1 first motor generator, MG2 second motor generator.

Claims (3)

力行動作により電力を消費して動力を生成可能であり、回生動作により発電可能である2つのモータジェネレータと、
前記2つのモータジェネレータとの電力の授受により充放電可能なバッテリと、
前記2つのモータジェネレータの動力を合流させる遊星歯車機構を含み、前記遊星歯車機構の出力を車輪へ伝達する伝達機構と、
を備える車両の動力制御装置であって、
前記車両の制動時に、前記2つのモータジェネレータを、前記伝達機構の機械的な損失が最小となる回転速度でMTPA(Maximum Torque Per Ampere)制御によって駆動させると、前記バッテリへ充電される電力が前記バッテリの充電許容電力より大きくなる場合には、
前記伝達機構の機械的な損失が最小となる回転速度よりも前記伝達機構の機械的な損失を増大させた回転速度で前記2つのモータジェネレータを駆動させることを特徴とする車両の動力制御装置。
two motor generators that can generate power by consuming electric power through power operation and can generate power through regenerative operation;
a battery that can be charged and discharged by transferring power to and from the two motor generators;
a transmission mechanism that includes a planetary gear mechanism that combines the power of the two motor generators and transmits the output of the planetary gear mechanism to the wheels;
A power control device for a vehicle comprising:
When the two motor generators are driven under MTPA (Maximum Torque Per Ampere) control at a rotational speed that minimizes mechanical loss of the transmission mechanism when the vehicle is braked, the electric power charged to the battery is If the charging power exceeds the allowable charging power of the battery,
A power control device for a vehicle, characterized in that the two motor generators are driven at a rotation speed that increases mechanical loss of the transmission mechanism rather than a rotation speed at which mechanical loss of the transmission mechanism is minimized.
請求項1に記載の車両の動力制御装置であって、
前記車両の制動時に、前記2つのモータジェネレータを、前記伝達機構の機械的な損失が最小となる回転速度でMTPA制御によって駆動させると、前記バッテリへ充電される電力が前記バッテリの充電許容電力より大きくなる場合には、
前記2つのモータジェネレータのうち回生動作中のモータジェネレータの損失と、前記回生動作中のモータジェネレータを駆動させるインバータの損失と、の合計をMTPA制御より増大させる駆動条件で、前記回生動作中のモータジェネレータを駆動させることを特徴とする車両の動力制御装置。
The vehicle power control device according to claim 1,
When the two motor generators are driven by MTPA control at a rotational speed that minimizes mechanical loss of the transmission mechanism when the vehicle is braked, the electric power charged to the battery is lower than the allowable charging electric power of the battery. If it gets bigger,
The motor during regenerative operation under driving conditions that increases the sum of the loss of the motor generator of the two motor generators during regenerative operation and the loss of the inverter that drives the motor generator that drives the motor generator during regenerative operation than the MTPA control. A vehicle power control device characterized by driving a generator.
請求項1又は2に記載の車両の動力制御装置であって、
前記バッテリの充電許容電力は、前記バッテリの温度及びSOC(State Of Charge)に基づいて算出されることを特徴とする車両の動力制御装置。
The vehicle power control device according to claim 1 or 2,
A power control device for a vehicle, wherein the allowable power for charging the battery is calculated based on the temperature and SOC (State of Charge) of the battery.
JP2021048439A 2021-03-23 2021-03-23 Vehicle power control device Active JP7407145B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021048439A JP7407145B2 (en) 2021-03-23 2021-03-23 Vehicle power control device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021048439A JP7407145B2 (en) 2021-03-23 2021-03-23 Vehicle power control device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022147267A JP2022147267A (en) 2022-10-06
JP7407145B2 true JP7407145B2 (en) 2023-12-28

Family

ID=83463098

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021048439A Active JP7407145B2 (en) 2021-03-23 2021-03-23 Vehicle power control device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7407145B2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010070750A1 (en) 2008-12-17 2010-06-24 トヨタ自動車株式会社 Control device for power transmission device for vehicle
JP2017158389A (en) 2016-03-04 2017-09-07 本田技研工業株式会社 vehicle
JP2018100709A (en) 2016-12-20 2018-06-28 株式会社豊田中央研究所 Drive device of electric vehicle

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010070750A1 (en) 2008-12-17 2010-06-24 トヨタ自動車株式会社 Control device for power transmission device for vehicle
JP2017158389A (en) 2016-03-04 2017-09-07 本田技研工業株式会社 vehicle
JP2018100709A (en) 2016-12-20 2018-06-28 株式会社豊田中央研究所 Drive device of electric vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022147267A (en) 2022-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111231931B (en) Electric vehicle and control method thereof
CN103402840B (en) The driving control device of motor vehicle driven by mixed power
JP6083438B2 (en) Hybrid vehicle travel control device
CN103415429B (en) The engine start control device of motor vehicle driven by mixed power
US9242640B2 (en) Hybrid vehicle control device
JP2008012992A (en) Driving controller for hybrid car
JP3646962B2 (en) Hybrid car
CN103517840B (en) The engine start control device of motor vehicle driven by mixed power
CN103380047A (en) Drive control device for hybrid vehicle
JP2006199077A (en) Driving device of hybrid vehicle
CN103338998A (en) Drive control device for hybrid vehicle
CN104859641A (en) Hybrid vehicle and control method thereof
WO2012104923A1 (en) Drive control device for hybrid vehicle, method thereof, and hybrid vehicle
JPH11234805A (en) Hybrid vehicle
JP5880227B2 (en) Hybrid vehicle
WO2013088530A1 (en) Vehicle control apparatus
JP2013147235A (en) Driving device for hybrid vehicle
JP7407145B2 (en) Vehicle power control device
CN103347762B (en) The driving control device of motor vehicle driven by mixed power
JP2007237886A (en) Motive power input output device of vehicle
JP3646963B2 (en) Hybrid car
JP2019050705A (en) Drive unit for electric vehicle
JP2013001181A (en) Power train of vehicle
WO2014097401A1 (en) Hybrid vehicle control device
JP2000152409A (en) Controller for vehicle with generator and battery

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230530

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20231128

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20231130

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20231218

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7407145

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150