JP4259488B2 - POWER OUTPUT DEVICE, VEHICLE HAVING THE SAME AND CONTROL METHOD THEREOF - Google Patents
POWER OUTPUT DEVICE, VEHICLE HAVING THE SAME AND CONTROL METHOD THEREOF Download PDFInfo
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Abstract
Description
本発明は、動力出力装置およびこれを搭載する車両並びにこれらの制御方法に関する。 The present invention relates to a power output apparatus, a vehicle equipped with the same, and a control method thereof.
従来、この種の車両としては、エンジンと、エンジンにキャリアが接続されると共にリングギヤに車軸が連結されたプラネタリギヤと、プラネタリギヤのサンギヤに接続された第1モータと、車軸側に接続された第2モータと、を備え、エンジンの回転数に対して異なるトルクを出力する二つの動作ラインを用いてエンジンを運転して走行するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この車両では、二つの動作ラインのうちから選択した動作ラインにより設定される運転ポイントでエンジンを運転すると共に走行に要求される駆動力が出力されるようエンジンと二つのモータとを制御している。
上述の車両では、車速に対してエンジンの運転ポイントは動作ライン上であれば任意に設定することができるため、車両の加減速とエンジンの回転数の増減とがマッチしない場合が生じる。こうした不一致は、運転者に車両の加減速に対するフィーリングの悪化を感じさせる場合がある。こうした課題を解決するために、車速の加減速に応じてエンジンの回転数を増減するものも考えられるが、この場合、選択した動作ラインを用いてエンジンの回転数の増減を行なうと、車両全体のエネルギ収支をとることができず、搭載している二次電池を過充電したり過放電したりしてしまう。 In the above-described vehicle, the engine operating point can be arbitrarily set with respect to the vehicle speed as long as it is on the operation line. Therefore, there is a case where the acceleration / deceleration of the vehicle does not match the increase or decrease of the engine speed. Such inconsistencies may cause the driver to feel worse feeling with respect to acceleration / deceleration of the vehicle. In order to solve such a problem, it is conceivable to increase / decrease the engine speed according to the acceleration / deceleration of the vehicle speed. In this case, if the engine speed is increased / decreased using the selected operation line, the entire vehicle Energy balance cannot be obtained, and the mounted secondary battery is overcharged or overdischarged.
本発明の動力出力装置およびこれを搭載する車両並びにこれらの制御方法は、駆動軸の回転数や車速の増減に応じて内燃機関の回転数を増減したときでも装置や車両のエネルギ収支をとることを目的の一つとする。また、本発明の動力出力装置およびこれを搭載する車両並びにこれらの制御方法は、操作者の操作フィーリングを向上させることを目的の一つとする。さらに、本発明の車両並びにその制御方法は、よりスムーズに走行することを目的の一つとする。 The power output device of the present invention, a vehicle equipped with the power output device, and a control method thereof take the energy balance of the device and the vehicle even when the rotational speed of the internal combustion engine is increased or decreased according to the increase or decrease of the rotational speed of the drive shaft or the vehicle speed. Is one of the purposes. Another object of the power output apparatus, the vehicle equipped with the power output apparatus, and the control method of the present invention is to improve the operator's operation feeling. Furthermore, it is an object of the vehicle and the control method of the present invention to travel more smoothly.
本発明の動力出力装置およびこれを搭載する車両並びにこれらの制御方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。 The power output apparatus of the present invention, the vehicle equipped with the power output apparatus, and the control method thereof employ the following means in order to achieve at least a part of the above object.
本発明の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
内燃機関と、
任意の運転ポイントで運転された前記内燃機関からの動力と電力の入出力に伴って入出力される動力との和の動力を前記駆動軸の回転数にトルク変換して該駆動軸に出力可能な電力動力入出力変換手段と、
前記電力動力入出力変換手段と電力のやりとりを行なう蓄電手段と、
前記蓄電手段を充放電すべき充放電要求を設定する充放電要求設定手段と、
前記駆動軸の回転数を検出する回転数検出手段と、
所定の選択条件に基づいて前記内燃機関の出力特性として予め設定された複数の出力特性から実行用出力特性を選択する実行用出力特性選択手段と、
前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記選択された実行用出力特性と前記検出された回転数とに基づいて前記内燃機関の目標回転数を設定する目標回転数設定手段と、
前記設定された充放電要求と前記設定された目標回転数とに基づいて前記内燃機関から出力が許容されるトルク範囲を設定するトルク範囲設定手段と、
前記設定された目標回転数と前記設定されたトルク範囲内のトルクとからなる運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力変換手段とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
The power output apparatus of the present invention is
A power output device that outputs power to a drive shaft,
An internal combustion engine;
The sum of the power from the internal combustion engine operated at an arbitrary operating point and the power input / output along with the input / output of electric power can be torque converted into the rotational speed of the drive shaft and output to the drive shaft Power input / output conversion means,
Power storage means for exchanging power with the power drive input / output conversion means;
Charge / discharge request setting means for setting a charge / discharge request to charge / discharge the power storage means;
A rotational speed detection means for detecting the rotational speed of the drive shaft;
Execution output characteristic selection means for selecting an execution output characteristic from a plurality of output characteristics set in advance as output characteristics of the internal combustion engine based on a predetermined selection condition;
Required driving force setting means for setting required driving force required for the drive shaft;
Target rotational speed setting means for setting a target rotational speed of the internal combustion engine based on the selected output characteristic for execution and the detected rotational speed;
Torque range setting means for setting a torque range in which output from the internal combustion engine is allowed based on the set charge / discharge request and the set target rotational speed;
The internal combustion engine is operated at an operating point composed of the set target rotational speed and a torque within the set torque range, and a driving force based on the required driving force is output to the driving shaft. Control means for controlling the engine and the power drive input / output conversion means;
It is a summary to provide.
この本発明の動力出力装置では、内燃機関と、任意の運転ポイントで運転された内燃機関からの動力と電力の入出力に伴って入出力される動力との和の動力を駆動軸の回転数にトルク変換して駆動軸に出力可能な電力動力入出力変換手段と、この電力動力入出力変換手段と電力のやりとりを行なう蓄電手段とを備え、所定の選択条件に基づいて内燃機関の出力特性として予め設定された複数の出力特性から実行用出力特性を選択し、選択した実行用出力特性と駆動軸の回転数とに基づいて内燃機関の目標回転数を設定し、この設定した目標回転数と蓄電手段を充放電すべき要求として設定した充放電要求とに基づいて内燃機関から出力が許容されるトルク範囲を設定し、設定した目標回転数と設定したトルク範囲内のトルクとからなる運転ポイントで内燃機関が運転されると共に要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力変換手段とを制御する。即ち、実行用出力特性と駆動軸の回転数とにより設定される目標回転数と、この設定した目標回転数と蓄電手段の充放電要求とに基づいて内燃機関から出力が許容されるトルク範囲を設定し、目標回転数でトルク範囲内のトルクが出力されるよう内燃機関を制御するのである。これにより、実行用出力特性に基づく目標回転数で内燃機関を運転してもトルク範囲を調整することができるから、装置のエネルギ収支をとることができる。もとより、実行用出力特性に基づく目標回転数で内燃機関を運転するから、操作者の操作フィーリングを向上させることができる。 In the power output apparatus of the present invention, the sum of the power from the internal combustion engine and the power from the internal combustion engine operated at an arbitrary operating point and the power input / output along with the input / output of electric power is the rotational speed of the drive shaft. Output power characteristics of the internal combustion engine based on a predetermined selection condition, and a power storage input / output conversion means capable of torque conversion to output to the drive shaft and a power storage means for exchanging power with the power power input / output conversion means. The execution output characteristic is selected from a plurality of preset output characteristics, and the target rotational speed of the internal combustion engine is set based on the selected execution output characteristic and the rotational speed of the drive shaft, and the set target rotational speed And a charge / discharge request set as a request to charge / discharge the power storage means, a torque range in which output from the internal combustion engine is allowed is set, and an operation consisting of the set target rotational speed and torque within the set torque range Po Driving force based on the required driving force with the internal combustion engine is operated to control an internal combustion engine and an electric power-converting means so as to be output to the drive shaft with cement. That is, the target rotational speed set by the output characteristic for execution and the rotational speed of the drive shaft, and the torque range in which the output from the internal combustion engine is allowed based on the set target rotational speed and the charge / discharge request of the power storage means The internal combustion engine is controlled so that the torque within the torque range is output at the target rotational speed. As a result, the torque range can be adjusted even when the internal combustion engine is operated at the target rotational speed based on the output characteristics for execution, so that the energy balance of the apparatus can be obtained. Of course, since the internal combustion engine is operated at the target rotational speed based on the output characteristics for execution, the operator's operation feeling can be improved.
こうした本発明の動力出力装置において、前記複数の出力特性は、前記駆動軸の回転数に対する前記内燃機関の回転数の比が複数となる特性であるものとすることもできる。こうすれば、出力特性を変更することにより駆動軸の回転数に対する内燃機関の回転数の比を変更することができる。 In such a power output apparatus of the present invention, the plurality of output characteristics may be characteristics in which a ratio of the rotational speed of the internal combustion engine to the rotational speed of the drive shaft is plural. In this way, the ratio of the rotational speed of the internal combustion engine to the rotational speed of the drive shaft can be changed by changing the output characteristics.
また、本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記設定された目標回転数と前記設定された要求駆動力とに基づいて前記設定されたトルク範囲内となる目標運転ポイントを設定すると共に該設定された目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されるよう制御する手段であるものとすることもできる。この場合、前記制御手段は、前記設定された充放電要求に基づいて前記目標運転ポイントを設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、設定されたトルク範囲内で充放電要求を満たすことができる。 In the power output apparatus of the present invention, the control means sets a target operating point that falls within the set torque range based on the set target rotational speed and the set required driving force. It may be a means for controlling the internal combustion engine to operate at the set target operation point. In this case, the control means may be means for setting the target operation point based on the set charge / discharge request. If it carries out like this, a charging / discharging request | requirement can be satisfy | filled within the set torque range.
さらに、本発明の動力出力装置において、前記要求駆動力設定手段は、前記選択された実行用出力特性に基づいて要求駆動力を設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、実行用出力特性に応じた要求駆動力を用いて制御することができる。 Further, in the power output apparatus of the present invention, the required driving force setting means may be means for setting the required driving force based on the selected execution output characteristic. In this way, it is possible to control using the required driving force according to the output characteristics for execution.
あるいは、本発明の動力出力装置において、操作者の操作に基づく選択条件を前記所定の選択条件として設定する選択条件設定手段を備えるものとすることもできる。こうすれば、操作者の意志に基づいて内燃機関の出力特性を選択することができる。 Alternatively, the power output apparatus of the present invention may include selection condition setting means for setting a selection condition based on an operation of the operator as the predetermined selection condition. In this way, the output characteristics of the internal combustion engine can be selected based on the will of the operator.
また、本発明の動力出力装置において、前記トルク範囲設定手段は、前記設定された充放電要求が充電側に大きいほど前記トルク範囲の下限トルクが大きくなる傾向に該トルク範囲を設定する手段であるものとすることもできる。また、前記トルク範囲設定手段は、前記設定された充放電要求が充電側に大きいほど前記トルク範囲の上限トルクが大きくなる傾向に該トルク範囲を設定する手段であるものとすることもできる。 In the power output apparatus of the present invention, the torque range setting means is a means for setting the torque range so that the lower limit torque of the torque range tends to increase as the set charge / discharge request increases on the charging side. It can also be. Further, the torque range setting means may be means for setting the torque range such that the upper limit torque of the torque range tends to increase as the set charge / discharge request increases on the charging side.
本発明の動力出力装置において、前記要求駆動力設定手段は、前記検出された回転数と前記選択された実行用出力特性とに基づいて許容される許容要求駆動力範囲を設定し、該許容要求駆動力範囲内で前記要求駆動力を設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、選択された実行用出力特性に応じた要求駆動力を設定することができるから、装置のエネルギ収支をより良好なものとすることができる。 In the power output apparatus of the present invention, the required driving force setting means sets an allowable required driving force range that is allowed based on the detected rotational speed and the selected execution output characteristic, and the allowable request It may be a means for setting the required driving force within a driving force range. In this way, the required driving force can be set according to the selected execution output characteristic, so that the energy balance of the apparatus can be made better.
本発明の動力出力装置において、前記電力動力入出力変換手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力変換手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機とを備える手段であるものとすることもできる。この場合、前記電力動力入出力変換手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との3軸に接続され該3軸のうちのいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、前記回転軸に動力を入出力可能な発電機とを備える手段であるものとすることもできるし、前記内燃機関の出力軸に接続された第1の回転子と前記駆動軸に接続された第2の回転子とを有し該第1の回転子と該第2の回転子との相対的な回転により駆動する対回転子電動機であるものとすることもできる。 In the power output apparatus of the present invention, the power / power input / output conversion means is connected to the output shaft of the internal combustion engine and the drive shaft, and includes at least part of the power from the internal combustion engine with input / output of power and power. Can be output to the drive shaft, and can be a means including an electric motor that can input and output power to the drive shaft. In this case, the power / power input / output conversion means is connected to three axes of the output shaft, the drive shaft, and the rotary shaft of the internal combustion engine, and is based on power input / output to any two of the three shafts. It is also possible to provide a three-axis power input / output means for inputting / outputting power to / from the remaining shaft, and a generator capable of inputting / outputting power to / from the rotating shaft, or to output the internal combustion engine. A pair having a first rotor connected to a shaft and a second rotor connected to the drive shaft and driven by relative rotation of the first rotor and the second rotor It can also be a rotor motor.
本発明の車両は、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置、即ち、基本的には、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、内燃機関と、任意の運転ポイントで運転された前記内燃機関からの動力と電力の入出力に伴って入出力される動力との和の動力を前記駆動軸の回転数にトルク変換して該駆動軸に出力可能な電力動力入出力変換手段と、前記電力動力入出力変換手段と電力のやりとりを行なう蓄電手段と、前記蓄電手段を充放電すべき充放電要求を設定する充放電要求設定手段と、前記駆動軸の回転数を検出する回転数検出手段と、前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、所定の選択条件に基づいて前記内燃機関の出力特性として予め設定された複数の出力特性から実行用出力特性を選択する実行用出力特性選択手段と、前記選択された実行用出力特性と前記検出された回転数とに基づいて前記内燃機関の目標回転数を設定する目標回転数設定手段と、前記設定された充放電要求と前記設定された目標回転数とに基づいて前記内燃機関から出力が許容されるトルク範囲を設定するトルク範囲設定手段と、前記設定された目標回転数と前記設定されたトルク範囲内のトルクとからなる運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力変換手段とを制御する制御手段と、を備える動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなることを要旨とする。 The vehicle of the present invention is a power output device of the present invention according to any one of the above-described aspects, that is, a power output device that basically outputs power to a drive shaft, and is provided at an internal combustion engine and an arbitrary operation point. Power power input / output capable of torque-converting the sum of the power from the driven internal combustion engine and the power input / output along with the power input / output to the rotational speed of the drive shaft and outputting the torque to the drive shaft Detecting the rotational speed of the drive shaft, conversion means, power storage means for exchanging power with the power input / output conversion means, charge / discharge request setting means for setting a charge / discharge request for charging / discharging the power storage means, and From a plurality of output characteristics preset as output characteristics of the internal combustion engine based on a predetermined selection condition, and a required driving force setting means for setting a required driving force required for the drive shaft Select output characteristics for execution Line output characteristic selection means; target rotation speed setting means for setting a target rotation speed of the internal combustion engine based on the selected execution output characteristic and the detected rotation speed; and the set charge / discharge Torque range setting means for setting a torque range in which output from the internal combustion engine is allowed based on the request and the set target rotational speed, and the set target rotational speed and the torque within the set torque range Control means for controlling the internal combustion engine and the electric power input / output conversion means so that the internal combustion engine is operated at an operation point consisting of: and the driving force based on the required driving force is output to the drive shaft; The gist of the present invention is that a power output device is provided, and the axle is connected to the drive shaft.
この本発明の車両では、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置を搭載するから、本発明の動力出力装置の奏する効果、例えば、実行用出力特性に基づく目標回転数で内燃機関を運転してもトルク範囲を調整することができることに基づく装置(車両)のエネルギ収支をとることができる効果や実行用出力特性に基づく目標回転数で内燃機関を運転することに基づく操作者の操作フィーリングを向上させることができる効果などと同様な効果を奏することができる。この結果、よりスムーズに走行することができる。 Since the vehicle according to the present invention is equipped with the power output device of the present invention according to any one of the aspects described above, the internal combustion engine can be operated at a target rotational speed based on the effect of the power output device of the present invention, for example, the output characteristics for execution. An operator's operation based on driving the internal combustion engine at a target rotational speed based on the effect of being able to balance the energy balance of the device (vehicle) based on being able to adjust the torque range even when it is driven and on the output characteristics for execution It is possible to achieve the same effects as those that can improve the feeling. As a result, the vehicle can travel more smoothly.
こうした本発明の車両において、車速を検出する車速検出手段を備え、前記動力出力装置は前記回転数検出手段により検出される駆動軸の回転数に代えて前記車速検出手段により検出される車速を用いて前記駆動軸に動力を出力する装置であるものとすることもできる。こうすれば、車速に基づいて内燃機関や電力動力入出力変換手段を制御することができる。 The vehicle according to the present invention includes vehicle speed detection means for detecting the vehicle speed, and the power output device uses the vehicle speed detected by the vehicle speed detection means instead of the rotation speed of the drive shaft detected by the rotation speed detection means. It can also be a device that outputs power to the drive shaft. If it carries out like this, an internal combustion engine and an electric power drive input / output conversion means can be controlled based on a vehicle speed.
また、本発明の車両において、登降坂路の走行を検出する登降坂路走行検出手段を備え、前記実行用出力特性選択手段は前記検出された登降坂路の走行を前記所定の選択条件として実行用出力特性を選択する手段であるものとすることもできる。こうすれば、登降坂路をよりスムーズに走行することができる。 The vehicle according to the present invention further includes an uphill / downhill road detecting means for detecting the uphill / downhill road, and the execution output characteristic selecting means uses the detected uphill road as the predetermined selection condition as an execution output characteristic. It can also be a means for selecting. In this way, it is possible to travel more smoothly on the uphill / downhill road.
さらに、本発明の車両において、前記蓄電手段からの電力を用いて走行用の動力を出力可能な電動動力出力手段を備え、前記トルク範囲設定手段は前記電動動力出力手段から出力する動力に基づいて前記トルク範囲を設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、車両全体のエネルギ収支をより適正なものとすることができる。 Furthermore, the vehicle of the present invention further includes an electric power output means capable of outputting driving power using electric power from the power storage means, and the torque range setting means is based on the power output from the electric power output means. It may be a means for setting the torque range. In this way, the energy balance of the entire vehicle can be made more appropriate.
本発明の動力出力装置の制御方法は、
内燃機関と、任意の運転ポイントで運転された前記内燃機関からの動力と電力の入出力に伴って入出力される動力との和の動力を駆動軸の回転数にトルク変換して該駆動軸に出力可能な電力動力入出力変換手段と、前記電力動力入出力変換手段と電力のやりとりを行なう蓄電手段と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
前記蓄電手段を充放電すべき充放電要求を設定し、
所定の選択条件に基づいて前記内燃機関の出力特性として予め設定された複数の出力特性から実行用出力特性を選択し、
前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定し、
前記選択した実行用出力特性と前記駆動軸の回転数とに基づいて前記内燃機関の目標回転数を設定し、
前記設定した充放電要求と前記設定した目標回転数とに基づいて前記内燃機関から出力が許容されるトルク範囲を設定し、
前記設定した目標回転数と前記設定したトルク範囲内のトルクとからなる運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定した要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力変換手段とを制御する
ことを要旨とする。
The method for controlling the power output apparatus of the present invention includes:
Torque-converting the sum of the internal combustion engine and the power from the internal combustion engine operated at an arbitrary operating point and the power input / output along with the input / output of electric power into the rotational speed of the drive shaft A power output input / output conversion means capable of outputting to the power supply means, and a power storage means for exchanging electric power with the power power input / output conversion means.
Set a charge / discharge request to charge / discharge the power storage means,
Selecting an execution output characteristic from a plurality of output characteristics set in advance as an output characteristic of the internal combustion engine based on a predetermined selection condition;
Set the required driving force required for the drive shaft,
Setting a target rotational speed of the internal combustion engine based on the selected execution output characteristic and the rotational speed of the drive shaft;
Based on the set charge / discharge request and the set target rotational speed, a torque range in which output is allowed from the internal combustion engine is set,
The internal combustion engine is operated at an operating point composed of the set target rotational speed and the torque within the set torque range, and the driving force based on the set required driving force is output to the drive shaft. The gist is to control the engine and the power power input / output conversion means.
この本発明の動力出力装置の制御方法では、所定の選択条件に基づいて内燃機関の出力特性として予め設定された複数の出力特性から実行用出力特性を選択し、選択した実行用出力特性と駆動軸の回転数とに基づいて内燃機関の目標回転数を設定し、この設定した目標回転数と蓄電手段を充放電すべき要求として設定した充放電要求とに基づいて内燃機関から出力が許容されるトルク範囲を設定し、設定した目標回転数と設定したトルク範囲内のトルクとからなる運転ポイントで内燃機関が運転されると共に要求駆動力に基づく駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電力動力入出力変換手段とを制御する。即ち、実行用出力特性と駆動軸の回転数とにより設定される目標回転数と、この設定した目標回転数と蓄電手段の充放電要求とに基づいて内燃機関から出力が許容されるトルク範囲を設定し、目標回転数でトルク範囲内のトルクが出力されるよう内燃機関を制御するのである。これにより、実行用出力特性に基づく目標回転数で内燃機関を運転してもトルク範囲を調整することができるから、装置のエネルギ収支をとることができる。もとより、実行用出力特性に基づく目標回転数で内燃機関を運転するから、操作者の操作フィーリングを向上させることができる。 In the control method for a power output apparatus of the present invention, an execution output characteristic is selected from a plurality of output characteristics preset as output characteristics of the internal combustion engine based on a predetermined selection condition, and the selected execution output characteristic and drive are selected. The target rotational speed of the internal combustion engine is set based on the rotational speed of the shaft, and the output from the internal combustion engine is allowed based on the set target rotational speed and the charge / discharge request set as a request to charge / discharge the power storage means. The internal combustion engine is operated at an operating point consisting of the set target rotational speed and the torque within the set torque range, and the driving force based on the required driving force is output to the driving shaft. And power power input / output conversion means. That is, the target rotational speed set by the output characteristic for execution and the rotational speed of the drive shaft, and the torque range in which the output from the internal combustion engine is allowed based on the set target rotational speed and the charge / discharge request of the power storage means The internal combustion engine is controlled so that the torque within the torque range is output at the target rotational speed. As a result, the torque range can be adjusted even when the internal combustion engine is operated at the target rotational speed based on the output characteristics for execution, so that the energy balance of the apparatus can be obtained. Of course, since the internal combustion engine is operated at the target rotational speed based on the output characteristics for execution, the operator's operation feeling can be improved.
本発明の車両の制御方法は、
内燃機関と、任意の運転ポイントで運転された前記内燃機関からの動力と電力の入出力に伴って入出力される動力との和の動力を車速に応じてトルク変換して走行用の動力として出力可能な電力動力入出力変換手段と、前記電力動力入出力変換手段と電力のやりとりを行なう蓄電手段と、を備える車両の制御方法であって、
前記蓄電手段を充放電すべき充放電要求を設定し、
所定の選択条件に基づいて前記内燃機関の出力特性として予め設定された複数の出力特性から実行用出力特性を選択し、
走行に要求される要求駆動力を設定し、
前記選択した実行用出力特性と車速とに基づいて前記内燃機関の目標回転数を設定し、
前記設定した充放電要求と車速とに基づいて前記内燃機関から出力が許容されるトルク範囲を設定し、
前記設定した目標回転数と前記設定したトルク範囲内のトルクとからなる運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定した要求駆動力に基づく駆動力が走行用の駆動力として出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力変換手段とを制御する
ことを要旨とする。
The vehicle control method of the present invention includes:
The power of the internal combustion engine and the power from the internal combustion engine operated at an arbitrary operating point and the power input / output along with the input / output of electric power are torque-converted according to the vehicle speed to obtain driving power. A vehicle control method comprising output power power input / output conversion means, and power storage means for exchanging power with the power power input / output conversion means,
Set a charge / discharge request to charge / discharge the power storage means,
Selecting an execution output characteristic from a plurality of output characteristics set in advance as an output characteristic of the internal combustion engine based on a predetermined selection condition;
Set the required driving force required for driving,
Setting a target rotational speed of the internal combustion engine based on the selected execution output characteristic and vehicle speed;
Based on the set charge / discharge request and vehicle speed, a torque range in which output is allowed from the internal combustion engine is set,
The internal combustion engine is operated at an operating point consisting of the set target rotational speed and the torque within the set torque range, and a driving force based on the set required driving force is output as a driving force for traveling. The gist is to control the internal combustion engine and the power / power input / output conversion means.
この本発明の車両の制御方法では、所定の選択条件に基づいて内燃機関の出力特性として予め設定された複数の出力特性から実行用出力特性を選択し、選択した実行用出力特性と車速とに基づいて内燃機関の目標回転数を設定し、この設定した目標回転数と蓄電手段を充放電すべき要求として設定した充放電要求とに基づいて内燃機関から出力が許容されるトルク範囲を設定し、設定した目標回転数と設定したトルク範囲内のトルクとからなる運転ポイントで内燃機関が運転されると共に要求駆動力に基づく駆動力が走行用の駆動力として出力されるよう内燃機関と電力動力入出力変換手段とを制御する。即ち、実行用出力特性と車速とにより設定される目標回転数と、この設定した目標回転数と実行用出力特性と蓄電手段の充放電要求とに基づいて内燃機関から出力が許容されるトルク範囲を設定し、目標回転数でトルク範囲内のトルクが出力されるよう内燃機関を制御するのである。これにより、実行用出力特性に基づく目標回転数で内燃機関を運転してもトルク範囲を調整することができるから、車両のエネルギ収支をとることができる。もとより、実行用出力特性に基づく目標回転数で内燃機関を運転するから、操作者の操作フィーリングを向上させることができる。この結果、よりスムーズに走行することができる。 In the vehicle control method of the present invention, an execution output characteristic is selected from a plurality of output characteristics preset as output characteristics of the internal combustion engine based on a predetermined selection condition, and the selected execution output characteristic and vehicle speed are selected. The target engine speed of the internal combustion engine is set based on this, and the torque range in which the output from the internal combustion engine is allowed is set based on the set target engine speed and the charge / discharge request set as a request to charge / discharge the power storage means. The internal combustion engine and electric power are operated so that the internal combustion engine is operated at an operation point consisting of the set target rotational speed and the torque within the set torque range, and a driving force based on the required driving force is output as a driving force for traveling. Controls input / output conversion means. That is, the target engine speed set by the execution output characteristic and the vehicle speed, the torque range in which the output from the internal combustion engine is allowed based on the set target rotation speed, the execution output characteristic, and the charge / discharge request of the power storage means And the internal combustion engine is controlled so that torque within the torque range is output at the target rotational speed. As a result, the torque range can be adjusted even when the internal combustion engine is operated at the target rotational speed based on the output characteristics for execution, so that the energy balance of the vehicle can be obtained. Of course, since the internal combustion engine is operated at the target rotational speed based on the output characteristics for execution, the operator's operation feeling can be improved. As a result, the vehicle can travel more smoothly.
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described using examples.
図1は、本発明の一実施例である動力出力装置を搭載したハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車20は、図示するように、エンジン22と、エンジン22の出力軸としてのクランクシャフト26にダンパ28を介して接続された3軸式の動力分配統合機構30と、動力分配統合機構30に接続された発電可能なモータMG1と、動力分配統合機構30に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに取り付けられた減速ギヤ35と、この減速ギヤ35に接続されたモータMG2と、動力出力装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット70とを備える。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a
エンジン22は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン22の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット(以下、エンジンECUという)24により燃料噴射制御や点火制御,吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンECU24は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によりエンジン22を運転制御すると共に必要に応じてエンジン22の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。
The
動力分配統合機構30は、外歯歯車のサンギヤ31と、このサンギヤ31と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ32と、サンギヤ31に噛合すると共にリングギヤ32に噛合する複数のピニオンギヤ33と、複数のピニオンギヤ33を自転かつ公転自在に保持するキャリア34とを備え、サンギヤ31とリングギヤ32とキャリア34とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構30は、キャリア34にはエンジン22のクランクシャフト26が、サンギヤ31にはモータMG1が、リングギヤ32にはリングギヤ軸32aを介して減速ギヤ35がそれぞれ連結されており、モータMG1が発電機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力をサンギヤ31側とリングギヤ32側にそのギヤ比に応じて分配し、モータMG1が電動機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力とサンギヤ31から入力されるモータMG1からの動力を統合してリングギヤ32側に出力する。リングギヤ32に出力された動力は、リングギヤ軸32aからギヤ機構60およびデファレンシャルギヤ62を介して、最終的には車両の駆動輪63a,63bに出力される。
The power distribution and
モータMG1およびモータMG2は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ41,42を介してバッテリ50と電力のやりとりを行なう。インバータ41,42とバッテリ50とを接続する電力ライン54は、各インバータ41,42が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータMG1,MG2のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ50は、モータMG1,MG2のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータMG1,MG2により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ50は充放電されない。モータMG1,MG2は、いずれもモータ用電子制御ユニット(以下、モータECUという)40により駆動制御されている。モータECU40には、モータMG1,MG2を駆動制御するために必要な信号、例えばモータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ44,45からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータMG1,MG2に印加される相電流などが入力されており、モータECU40からは、インバータ41,42へのスイッチング制御信号が出力されている。モータECU40は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によってモータMG1,MG2を駆動制御すると共に必要に応じてモータMG1,MG2の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。
The motor MG1 and the motor MG2 are both configured as well-known synchronous generator motors that can be driven as generators and can be driven as motors, and exchange power with the
バッテリ50は、バッテリ用電子制御ユニット(以下、バッテリECUという)52によって管理されている。バッテリECU52には、バッテリ50を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ50の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧,バッテリ50の出力端子に接続された電力ライン54に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流,バッテリ50に取り付けられた温度センサ51からの電池温度Tbなどが入力されており、必要に応じてバッテリ50の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。なお、バッテリECU52では、バッテリ50を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量(SOC)も演算している。
The
ハイブリッド用電子制御ユニット70は、CPU72を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU72の他に処理プログラムを記憶するROM74と、データを一時的に記憶するRAM76と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット70には、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号,シフトレバー81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP,アクセルペダル83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Acc,ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBP,車速センサ88からの車速V,勾配センサ89からの路面勾配θなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット70は、前述したように、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と通信ポートを介して接続されており、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
The hybrid
なお、実施例のハイブリッド自動車20では、シフトポジションセンサ82により検出するシフトレバー81のポジションとしては、駐車ポジション(Pポジション)や中立ポジション(ニュートラル),後進ポジション(Rポジション),ドライブポジション(Dポジション),ブレーキポジション(B)などがある他、ドライブポジションからの移行により車速Vに対するエンジン22の回転数の回転数比を6段に変更するためにアップシフトを指示するアップシフト指示ポジションとダウンシフトを指示するダウンシフト指示ポジションとがある。こうしたアップシフト指示ポジションとダウンシフト指示ポジションとによりシフト変更するシフトを実施例では「シーケンシャルシフト」と呼ぶことにする。
In the
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20は、運転者によるアクセルペダル83の踏み込み量に対応するアクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるように、エンジン22とモータMG1とモータMG2とが運転制御される。エンジン22とモータMG1とモータMG2の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にエンジン22から出力される動力のすべてが動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによってトルク変換されてリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ50の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にバッテリ50の充放電を伴ってエンジン22から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御する充放電運転モード、エンジン22の運転を停止してモータMG2からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸32aに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。
The
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20の動作、特にシーケンシャルシフトを用いて走行している際の動作について説明する。図2は、シーケンシャルシフトを用いて走行している際にハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、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
駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット70のCPU72は、まず、アクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Accや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,シフトレバー81からのシフトポジションSP,車速センサ88からの車速V,モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2,バッテリ50の充放電要求パワーPb*,バッテリ50の入出力制限Win,Wout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)。ここで、モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2は、回転位置検出センサ44,45により検出されるモータMG1,MG2の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータECU40から通信により入力するものとした。また、バッテリ50の充放電要求パワーPb*は、バッテリ50の残容量(SOC)に応じて設定されたものをバッテリECU52から通信により入力するものとした。バッテリECU52による充放電要求パワーPb*の設定は、例えば図3に例示する充放電要求パワー設定用マップからバッテリ50の残容量(SOC)に対応する充放電要求パワーPb*を導出することにより設定することができる。さらに、バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、温度センサ51により検出されたバッテリ50の電池温度Tbとバッテリ50の残容量(SOC)とに基づいて設定されたものをバッテリECU52から通信により入力するものとした。なお、バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、電池温度Tbに基づいて入出力制限Win,Woutの基本値を設定し、バッテリ50の残容量(SOC)に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Win,Woutの基本値に補正係数を乗じて入出力制限Win,Woutを設定することができる。
When the drive control routine is executed, first, 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と車速Vとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸32aに要求される要求トルクTr*として設定してもよい許容範囲である許容要求トルク範囲の上下限Trmax,Trminを設定する(ステップS110)。許容要求トルク範囲の上下限Trmax,Trminは、実施例では、シフトポジションSPと車速Vと許容要求トルク範囲の上下限Trmax,Trminとの関係を予め定めて許容要求トルク範囲設定用マップとしてROM74に記憶しておき、シフトポジションSPと車速Vが与えられると記憶したマップから対応する許容要求トルク範囲の上下限Trmax,Trminを導出して設定するものとした。図4に許容要求トルク範囲設定用マップの一例を示す。なお、図4には、シフトポジションSPが「3rd」で車速Vが値V1のときに許容要求トルク範囲の上下限Trmax,Trminを設定する様子を破線で示した。続いて、入力したアクセル開度AccやブレーキペダルポジションBP,車速Vに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべきトルクとして仮要求トルクTrtmpを設定すると共に(ステップS120)、設定した仮要求トルクTrtmpを許容要求トルク範囲の上下限Trmax,Trminで制限した値としてリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクTr*を設定する(ステップS130)。ここで、仮要求トルクTrtmpは、実施例では、アクセル開度AccやブレーキペダルポジションBPと車速Vと仮要求トルクTrtmpとの関係を予め定めて仮要求トルク設定用マップとしてROM74に記憶しておき、アクセル開度AccやブレーキペダルポジションBP,車速Vが与えられると記憶したマップから対応する仮要求トルクTrtmpを導出して設定するものとした。図5に仮要求トルク設定用マップの一例を示す。このように、アクセル開度AccやブレーキペダルポジションBP,車速Vに基づいて設定された仮要求トルクTrtmpをシフトポジションSPと車速Vとに基づいて設定された許容要求トルク範囲の上下限Trmax,Trminで制限して要求トルクTr*を設定することにより、アクセル開度AccやブレーキペダルポジションBP,車速V,シフトポジションSPに応じたトルクを要求トルクTr*に設定することができる。
When the data is input in this way, the upper and lower limits of the allowable required torque range that is an allowable range that may be set as the required torque Tr * required for the
こうして要求トルクTr*を設定すると、設定した要求トルクTr*にリングギヤ軸32aの回転数Nrを乗じたものとバッテリ50が要求する充放電要求パワーPb*とロスLossとの和として車両が要求する要求パワーPe*を設定する(ステップS140)。ここで、リングギヤ軸32aの回転数Nrは、車速Vに換算係数kを乗じることによって求めたり、モータMG2の回転数Nm2を減速ギヤ35のギヤ比Grで割ることによって求めることができる。
When the required torque Tr * is set in this way, the vehicle requests as the sum of the set required torque Tr * multiplied by the rotation speed Nr of the
次に、車速VとシフトポジションSPとに基づいてエンジン22の目標回転数Ne*を設定すると共に(ステップS150)、設定したエンジン22の目標回転数Ne*と充放電要求パワーPb*とに基づいてエンジン22からの出力が許容される許容エンジントルク範囲の上下限Temax,Teminを設定し(ステップS160)、要求パワーPe*を目標回転数Ne*で割って仮エンジントルクTetmpを計算し(ステップS170)、計算した仮エンジントルクTetmpを許容エンジントルク範囲の上下限Temax,Teminで制限した値としてエンジン22の目標トルクTe*を設定する(ステップS180)。ここで、目標回転数Ne*の設定は、車速Vにシーケンシャルシフトにおいて現在設定されているシフト(シフトポジションSP)に対応する回転数比を乗じることにより求めることができる。エンジン22の目標回転数Ne*と車速VとシフトポジションSPとの関係の一例を図6に示す。また、許容エンジントルク範囲の上下限Temax,Teminは、実施例では、エンジン22の目標回転数Ne*と充放電要求パワーPb*と許容エンジントルク範囲の上下限Temax,Teminとの関係を予め定めて許容エンジントルク範囲設定用マップとしてROM74に記憶しておき、エンジン22の目標回転数Ne*と充放電要求パワーPb*とが与えられると記憶したマップから対応する許容エンジントルク範囲の上下限Temax,Teminを導出して設定するものとした。図7に許容エンジントルク範囲設定用マップの一例を示す。図7の例では、充放電要求パワーPb*の符号は負の値のときにバッテリ50を充電するものとしており、充放電要求パワーPb*が大きいほど、即ち、バッテリ50から放電すべき電力が大きいほど許容エンジントルク範囲の上下限Temax,Teminが大きくなる傾向に設定されている。なお、図7には、エンジン22の目標回転数Ne*が値N1で充放電要求パワーPb*が−5kW(充電電力)のときに許容エンジントルク範囲の上下限Temax,Teminを設定する様子を破線で示した。このように、車速VとシフトポジションSPとに基づいて目標回転数Ne*を設定すると共にこの目標回転数Ne*と充放電要求パワーPb*とに基づいて設定される許容エンジントルク範囲の上下限Temax,Teminで要求パワーPe*を目標回転数Ne*で割って得られる仮エンジントルクTetmpを制限してエンジン22の目標トルクTe*を設定することにより、車速Vに応じた回転数でエネルギ収支を破綻させることなくエンジン22を運転することができる。
Next, the target rotational speed Ne * of the
こうしてエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定すると、設定した目標回転数Ne*とリングギヤ軸32aの回転数Nr(Nm2/Gr)と動力分配統合機構30のギヤ比ρとを用いて次式(1)によりモータMG1の目標回転数Nm1*を計算すると共に計算した目標回転数Nm1*と現在の回転数Nm1とに基づいて式(2)によりモータMG1のトルク指令Tm1*を計算する(ステップS190)。ここで、式(1)は、動力分配統合機構30の回転要素に対する力学的な関係式である。動力分配統合機構30の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図8に示す。図中、左のS軸はモータMG1の回転数Nm1であるサンギヤ31の回転数を示し、C軸はエンジン22の回転数Neであるキャリア34の回転数を示し、R軸はモータMG2の回転数Nm2を減速ギヤ35のギヤ比Grで除したリングギヤ32の回転数Nrを示す。式(1)は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。なお、R軸上の2つの太線矢印は、エンジン22を目標回転数Ne*および目標トルクTe*の運転ポイントで定常運転したときにエンジン22から出力されるトルクTe*がリングギヤ軸32aに伝達されるトルクと、モータMG2から出力されるトルクTm2*が減速ギヤ35を介してリングギヤ軸32aに作用するトルクとを示す。また、式(2)は、モータMG1を目標回転数Nm1*で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式(2)中、右辺第2項の「k1」は比例項のゲインであり、右辺第3項の「k2」は積分項のゲインである。
When the target rotational speed Ne * and the target torque Te * of the
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) (1)
Tm1*=前回Tm1*+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2)
Nm1 * = Ne * ・ (1 + ρ) / ρ-Nm2 / (Gr ・ ρ) (1)
Tm1 * = previous Tm1 * + k1 (Nm1 * -Nm1) + k2∫ (Nm1 * -Nm1) dt (2)
こうしてモータMG1の目標回転数Nm1*とトルク指令Tm1*とを計算すると、バッテリ50の入出力制限Win,Woutと計算したモータMG1のトルク指令Tm1*に現在のモータMG1の回転数Nm1を乗じて得られるモータMG1の消費電力(発電電力)との偏差をモータMG2の回転数Nm2で割ることによりモータMG2から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Tmmin,Tmmaxを次式(3)および式(4)により計算すると共に(ステップS200)、要求トルクTr*とトルク指令Tm1*と動力分配統合機構30のギヤ比ρを用いてモータMG2から出力すべきトルクとしての仮モータトルクTm2tmpを式(5)により計算し(ステップS210)、計算したトルク制限Tmmin,Tmmaxで仮モータトルクTm2tmpを制限した値としてモータMG2のトルク指令Tm2*を設定する(ステップS220)。このように、モータMG2のトルク指令Tm2*を設定することにより、駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力する要求トルクTr*を、バッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で制限したトルクとして設定することができる。なお、式(5)は、前述した図8の共線図から容易に導き出すことができる。
When the target rotational speed Nm1 * and the torque command Tm1 * of the motor MG1 are thus calculated, the input / output limits Win and Wout of the
Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (3)
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (4)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (5)
Tmin = (Win-Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (3)
Tmax = (Wout-Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (4)
Tm2tmp = (Tr * + Tm1 * / ρ) / Gr (5)
こうしてエンジン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*を設定すると、エンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*についてはエンジンECU24に、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU40にそれぞれ送信して(ステップS230)、駆動制御ルーチンを終了する。目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを受信したエンジンECU24は、エンジン22が目標回転数Ne*と目標トルクTe*とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン22におけるスロットル開度制御や燃料噴射制御,点火制御などの制御を行なう。また、トルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータECU40は、トルク指令Tm1*でモータMG1が駆動されると共にトルク指令Tm2*でモータMG2が駆動されるようインバータ41,42のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
Thus, when the target engine speed Ne *, the target torque Te *, and the torque commands Tm1 *, Tm2 * of the motors MG1, MG2 are set, the target engine speed Ne * and the target torque Te * of the
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、シーケンシャルシフトを用いて走行する際には、アクセル開度AccやブレーキペダルポジションBP,車速Vに基づいて設定された仮要求トルクTrtmpをシフトポジションSPと車速Vとに基づいて設定された許容要求トルク範囲の上下限Trmax,Trminで制限して要求トルクTr*を設定することにより、アクセル開度AccやブレーキペダルポジションBP,車速V,シフトポジションSPに応じたトルクを要求トルクTr*に設定することができる。また、車速VとシフトポジションSPとに基づいて目標回転数Ne*を設定すると共にこの目標回転数Ne*と充放電要求パワーPb*とに基づいて設定される許容エンジントルク範囲の上下限Temax,Teminで要求パワーPe*を目標回転数Ne*で割って得られる仮エンジントルクTetmpを制限してエンジン22の目標トルクTe*を設定することにより、車速Vに応じた回転数でエネルギ収支を破綻させることなくエンジン22を運転することができる。さらに、要求トルクTr*を出力するように計算された仮モータトルクTm2tmpをバッテリ50の入出力制限Win,Woutに基づいて設定されたトルク制限Tmmin,Tmmaxで制限してモータMG2のトルク指令Tm2*を設定することにより、駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力する要求トルクTr*をバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で制限したトルクとして設定することができる。これらのことにより、シーケンシャルシフトを用いて走行する際でも、車両のエネルギ収支を破綻させることなく、エンジン22とモータMG1,MG2を運転することができる。この結果、運転者の運転フィーリングを向上させることができる。もとより、運転者が要求する要求トルクTr*に応じたトルクを出力して走行することができる。これらの結果、よりスムーズに走行することができる。
According to the
実施例のハイブリッド自動車20では、充放電要求パワーPb*が大きいほど(バッテリ50から放電すべき電力が大きいほど)許容エンジントルク範囲の上下限Temax,Teminが大きくなる傾向に設定するものとしたが、充放電要求パワーPb*が大きいほど(バッテリ50から放電すべき電力が大きいほど)許容エンジントルク範囲の上限Temaxは大きくなる傾向に設定するが許容エンジントルク範囲の下限Teminは大きくならないように設定するものとしてもよいし、充放電要求パワーPb*が大きいほど(バッテリ50から放電すべき電力が大きいほど)許容エンジントルク範囲の下限Teminは大きくなる傾向に設定するが許容エンジントルク範囲の上限Temaxは大きくならないように設定するものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、アクセル開度AccやブレーキペダルポジションBP,車速Vに基づいて設定された仮要求トルクTrtmpをシフトポジションSPと車速Vとに基づいて設定された許容要求トルク範囲の上下限Trmax,Trminで制限して要求トルクTr*を設定するものとしたが、アクセル開度AccやブレーキペダルポジションBP,車速Vに基づいて設定された仮要求トルクTrtmpをそのまま要求トルクTr*として設定するものとしても構わない。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、車速VとシフトポジションSPとに基づいて目標回転数Ne*を設定すると共にこの目標回転数Ne*と充放電要求パワーPb*とに基づいて設定される許容エンジントルク範囲の上下限Temax,Teminで要求パワーPe*を目標回転数Ne*で割って得られる仮エンジントルクTetmpを制限してエンジン22の目標トルクTe*を設定するものとしたが、許容エンジントルク範囲の上下限Temax,Teminの範囲内で目標トルクTe*を設定するものであればよく、要求パワーPe*を目標回転数Ne*で割って得られる仮エンジントルクTetmpを許容エンジントルク範囲の上下限Temax,Teminで制限して設定するものでなくても構わない。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、車速Vに基づいて許容要求トルク範囲の上下限Trmax,Trminを設定したり仮要求トルクTrtmpを設定したりして要求トルクTr*を設定すると共に車速Vに基づいてエンジン22の目標回転数Ne*を設定するものとしたが、車速Vと駆動軸としてのリングギヤ軸32aの回転数は換算係数kで換算可能であるから、車速Vに代えて駆動軸としてのリングギヤ軸32aの回転数に基づいて許容要求トルク範囲の上下限Trmax,Trminを設定したり仮要求トルクTrtmpを設定したりして要求トルクTr*を設定すると共にリングギヤ軸32aの回転数に基づいてエンジン22の目標回転数Ne*を設定するものとしてもよい。この場合、リングギヤ軸32aにレゾルバなどの回転数を検出可能なセンサを取り付けてこのセンサからの検出値を用いてリングギヤ軸32aの回転数を検出するものとしてもよいし、モータMG2に取り付けられた回転位置検出センサ45を用いて検出されるモータMG2の回転数Nm2を減速ギヤ35のギヤ比Grで割ったものをリングギヤ軸32aの回転数として用い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、シーケンシャルシフトを用いて走行する際には運転者のシフトレバー81の操作に基づくシフトポジションSPを用いて駆動制御するものとしたが、登降坂路を走行しているときには勾配センサ89からの路面勾配θや車速Vなどに基づいてシーケンシャルシフトにおけるシフトポジションSPを設定し、設定したシフトポジションSPを用いて駆動制御するものとしてもよい。路面勾配θと車速VとシフトポジションSPとの関係の一例を図9に示す。図9の例では、車速Vが値V2未満で路面勾配θが閾値θref以上のとき又は路面勾配θが閾値−θref以下のときに車速Vが小さいほど回転数比が大きくなる傾向に路面勾配θが大きいほど回転数比が大きくなる傾向にシフトポジションSPが設定される。このように、路面勾配θと車速Vとに基づいてシフトポジションSPを設定し、このシフトポジションSPを用いて駆動制御するものとすれば、何らの操作することなく自動的に路面勾配θに応じたシフトにより走行することができる。なお、こうした登降坂路を走行しているときに自動的にシーケンシャルシフトを用いて走行する場合、登降坂路の走行の判定は勾配センサ89からの路面勾配θによるものに限られず、車両前後の加速度を検出する加速度センサからの信号に基づいて路面勾配を演算して登降坂路の走行を判定するものとしてもよいし、路面勾配の情報を備える地図情報が組み込まれたナビゲーション装置における車両の走行位置や走行方向に基づいて登降坂路の走行を判定するものとしても構わない。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、エンジン22と二つのモータMG1,MG2を制御することにより駆動輪63a,63bに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに走行用の動力を出力して走行するものとしたが、図10の変形例のハイブリッド自動車20Bに示すように、二つのモータMG1,MG2のインバータ41,42と正極母線や負極母線を共通するインバータ43を介してバッテリ50側からの電力を用いて駆動するモータMG3からの動力を駆動輪63a,63bとは異なる車輪64a,64bに出力して走行するものとしてもよい。この場合、モータMG3に供給する電力を考慮して許容エンジントルク範囲を設定すればよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG2の動力を減速ギヤ35により変速してリングギヤ軸32aに出力するものとしたが、図11の変形例のハイブリッド自動車120に例示するように、モータMG2の動力をリングギヤ軸32aが接続された車軸(駆動輪63a,63bが接続された車軸)とは異なる車軸(図11における車輪64a,64bに接続された車軸)に接続するものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、エンジン22の動力を動力分配統合機構30を介して駆動輪63a,63bに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力するものとしたが、図12の変形例のハイブリッド自動車220に例示するように、エンジン22のクランクシャフト26に接続されたインナーロータ232と駆動輪63a,63bに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ234とを有し、エンジン22の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機230を備えるものとしてもよい。
In the
実施例では、シーケンシャルシフトを用いる際の駆動制御を行なう動力出力装置をハイブリッド自動車20に搭載するものとしたが、こうした動力出力装置を自動車以外の車両や船舶,航空機などの移動体に搭載するものとしてもよいし、建設設備など移動しない設備に組み込むものとしても構わない。また、動力出力装置や車両の形態に限られず、動力出力装置や車両の制御方法としての形態としても構わない。
In the embodiment, the power output device that performs drive control when using the sequential shift is mounted on the
以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 The embodiments of the present invention have been described using the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and can be implemented in various forms without departing from the gist of the present invention. Of course you get.
20,20B,120,220 ハイブリッド自動車、22 エンジン、24 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、26 クランクシャフト、28 ダンパ、30 動力分配統合機構、31 サンギヤ、32 リングギヤ、32a リングギヤ軸、33 ピニオンギヤ、34 キャリア、35,減速ギヤ、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,42,43 インバータ、44,45 回転位置検出センサ、50 バッテリ、51 温度センサ、52 バッテリ用電子制御ユニット(バッテリECU)、54 電力ライン、60 ギヤ機構、62 デファレンシャルギヤ、63a,63b 駆動輪、64a,64b 車輪、70 ハイブリッド用電子制御ユニット、72 CPU、74 ROM、76 RAM、80 イグニッションスイッチ、81 シフトレバー、82 シフトポジションセンサ、83 アクセルペダル、84 アクセルペダルポジションセンサ、85 ブレーキペダル、86 ブレーキペダルポジションセンサ、88 車速センサ、89 勾配センサ、230 対ロータ電動機、232 インナーロータ 234 アウターロータ、MG1,MG2,MG3 モータ。
20, 20B, 120, 220 Hybrid vehicle, 22 engine, 24 engine electronic control unit (engine ECU), 26 crankshaft, 28 damper, 30 power distribution integration mechanism, 31 sun gear, 32 ring gear, 32a ring gear shaft, 33 pinion gear, 34 carrier, 35, reduction gear, 40 motor electronic control unit (motor ECU), 41, 42, 43 inverter, 44, 45 rotational position detection sensor, 50 battery, 51 temperature sensor, 52 battery electronic control unit (battery ECU) ), 54 power line, 60 gear mechanism, 62 differential gear, 63a, 63b driving wheel, 64a, 64b wheel, 70 electronic control unit for hybrid, 72 CPU, 74 ROM, 76 RAM, 80 ignition switch, 1 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, 89 Gradient sensor, 230 Counter rotor motor, 232
Claims (16)
内燃機関と、
任意の運転ポイントで運転された前記内燃機関からの動力と電力の入出力に伴って入出力される動力との和の動力を前記駆動軸の回転数にトルク変換して該駆動軸に出力可能な電力動力入出力変換手段と、
前記電力動力入出力手段と電力のやりとりを行なう蓄電手段と、
前記蓄電手段を充放電すべき充放電要求を設定する充放電要求設定手段と、
前記駆動軸の回転数を検出する回転数検出手段と、
所定の選択条件に基づいて前記内燃機関の出力特性として予め設定された複数の出力特性から実行用出力特性を選択する実行用出力特性選択手段と、
前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記選択された実行用出力特性と前記検出された回転数とに基づいて前記内燃機関の目標回転数を設定する目標回転数設定手段と、
前記設定された充放電要求と前記設定された目標回転数とに基づいて前記内燃機関から出力が許容されるトルク範囲を設定するトルク範囲設定手段と、
前記設定された目標回転数と前記設定されたトルク範囲内のトルクとからなる運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電力動力入出力変換手段とを制御する制御手段と、
を備える動力出力装置。 A power output device that outputs power to a drive shaft,
An internal combustion engine;
The sum of the power from the internal combustion engine operated at an arbitrary operating point and the power input / output along with the input / output of electric power can be torque converted into the rotational speed of the drive shaft and output to the drive shaft Power input / output conversion means,
Power storage means for exchanging power with the power drive input / output means;
Charge / discharge request setting means for setting a charge / discharge request to charge / discharge the power storage means;
A rotational speed detection means for detecting the rotational speed of the drive shaft;
Execution output characteristic selection means for selecting an execution output characteristic from a plurality of output characteristics set in advance as output characteristics of the internal combustion engine based on a predetermined selection condition;
Required driving force setting means for setting required driving force required for the drive shaft;
Target rotational speed setting means for setting a target rotational speed of the internal combustion engine based on the selected output characteristic for execution and the detected rotational speed;
Torque range setting means for setting a torque range in which output from the internal combustion engine is allowed based on the set charge / discharge request and the set target rotational speed;
The internal combustion engine is operated at an operating point composed of the set target rotational speed and a torque within the set torque range, and a driving force based on the required driving force is output to the driving shaft. Control means for controlling the engine and the power drive input / output conversion means;
A power output device comprising:
車速を検出する車速検出手段を備え、
前記動力出力装置は、前記回転数検出手段により検出される駆動軸の回転数に代えて前記車速検出手段により検出される車速を用いて前記駆動軸に動力を出力する装置である
車両。 The vehicle according to claim 13,
Vehicle speed detection means for detecting the vehicle speed,
The power output device is a device that outputs power to the drive shaft using a vehicle speed detected by the vehicle speed detection means instead of the rotation speed of the drive shaft detected by the rotation speed detection means.
登降坂路の走行を検出する登降坂路走行検出手段を備え、
前記実行用出力特性選択手段は、前記検出された登降坂路の走行を前記所定の選択条件として実行用出力特性を選択する手段である
車両。 The vehicle according to claim 13 or 14,
It is equipped with an uphill / downhill road detection means for detecting the uphill / downhill road running,
The execution output characteristic selection means is means for selecting an execution output characteristic using the detected traveling on the uphill / downhill road as the predetermined selection condition.
前記蓄電手段からの電力を用いて走行用の動力を出力可能な電動動力出力手段を備え、
前記トルク範囲設定手段は、前記電動動力出力手段から出力する動力に基づいて前記トルク範囲を設定する手段である
車両。
The vehicle according to any one of claims 13 to 15,
Electric power output means capable of outputting power for traveling using electric power from the power storage means,
The torque range setting means is means for setting the torque range based on power output from the electric power output means.
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