JP4334658B2

JP4334658B2 - Hybrid vehicle

Info

Publication number: JP4334658B2
Application number: JP08392499A
Authority: JP
Inventors: 幸蔵山口
Original assignee: Equos Research Co Ltd
Current assignee: Equos Research Co Ltd
Priority date: 1999-03-26
Filing date: 1999-03-26
Publication date: 2009-09-30
Anticipated expiration: 2019-03-26
Also published as: JP2000278812A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド型車両に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ハイブリッド型車両においては、エンジンと駆動モータとが連結され、エンジンだけを駆動するエンジン駆動モード、駆動モータだけを駆動するモータ駆動モード、並びにエンジン及び駆動モータを駆動するエンジン・モータ駆動モードで走行させることができるようにしたものが提供されている。
【０００３】
この場合、エンジンと発電機モータとが連結され、前記エンジンからの出力の一部を発電機モータに伝達し、残りを駆動輪に伝達するようになっている。したがって、エンジンを高効率領域で駆動することができるだけでなく、エンジンのエネルギーのすべてを発電に利用することがないので、燃費を向上させることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のハイブリッド型車両においては、発電機モータと駆動輪とが連結されるので、走行状態の影響を発電機モータが直接受けることになる。
【０００５】
例えば、モータ駆動モードが選択され、エンジンが停止させられているとき、又はエンジン・モータ駆動モードが選択され、エンジンが低速で回転させられているときに、ハイブリッド型車両を急発進させると、駆動輪が過回転状態になり、ホイールスピンが発生することがある。すなわち、ハイブリッド型車両の発進時には、モータ駆動モードが選択されることが多いが、駆動モータはエンジンに比べて低回転時における出力が大きいので、アクセルペダルが急に踏み込まれると、駆動モータのトルクが急激に大きくなり、ホイールスピンが発生する可能性が高い。
【０００６】
その場合、プラネタリギヤユニットにおいて駆動輪と連結されたリングギヤの回転数が急激に高くなるので、反力によってサンギヤと連結された発電機モータの回転数も急激に高くなり、発電機モータを破損させてしまう恐れがある。
【０００７】
そこで、本願出願人は、駆動輪の回転数の異常が検出されたときに、発電機モータに配設されたブレーキを係合させるようにしたハイブリッド型車両を提案した（特開平９−４８３３４号公報参照）。ところが、前記発電機モータにブレーキを配設する必要があり、コストが高くなってしまうだけでなく、前記ブレーキは、湿式ブレーキであるので、係合させるのに時間が掛かり、その間に発電機モータの回転数が高くなってしまう。
【０００８】
本発明は、前記従来のハイブリッド型車両の問題点を解決して、走行状態の影響を受けて発電機モータの回転数が高くなるのを防止することができるとともに、コストを低くすることができるハイブリッド型車両を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明のハイブリッド型車両においては、ロータ及びステータを備えた発電機モータと、少なくとも三つの歯車要素を備え、第１の歯車要素がエンジンに、第２の歯車要素が前記発電機モータに、第３の歯車要素が駆動輪に連結された差動歯車装置と、前記駆動輪に連結された駆動モータと、前記発電機モータと駆動輪とを連結する伝動系の回転数の異常を検出する異常検出手段と、発進時に、前記エンジン及び前記発電機モータを駆動することなく前記駆動モータだけを駆動するモータ駆動モードが選択され、かつ、モータ駆動モード時における前記回転数の異常が検出された場合に、発電機モータを駆動し、発電機モータ回転数を制御して発電機モータ回転数を許容範囲に収める回転数制御手段とを有する。
そして、前記許容範囲は、バッテリ残量に基づいて設定される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
図２は本発明の第１の実施の形態におけるハイブリッド型車両の駆動装置の概念図である。
【００１５】
図において、１１はエンジン（Ｅ／Ｇ）、１２は該エンジン１１の回転が出力される出力軸、１３は該出力軸１２を介して伝達されたエンジントルクを分配する差動歯車装置としてのプラネタリギヤユニット、１４は該プラネタリギヤユニット１３によって分配されたエンジントルクが出力トルクとして出力される出力軸、１５は該出力軸１４に固定された第１カウンタドライブギヤ、１６は伝達軸１７を介して前記プラネタリギヤユニット１３と連結された発電機モータ（Ｇ）である。
【００１６】
前記出力軸１４は、スリーブ形状を有し、前記出力軸１２を包囲して配設される。また、前記第１カウンタドライブギヤ１５はプラネタリギヤユニット１３よりエンジン１１側に配設される。
【００１７】
前記プラネタリギヤユニット１３は、ピニオンＰ、該ピニオンＰを回転自在に支持する第１の歯車要素としてのキャリヤＣＲ、前記ピニオンＰと噛（し）合する第２の歯車要素としてのサンギヤＳ、及び前記ピニオンＰと噛合する第３の歯車要素としてのリングギヤＲから成る。
【００１８】
また、前記キャリヤＣＲは出力軸１２を介してエンジン１１と、前記サンギヤＳは前記伝達軸１７を介して発電機モータ１６と、リングギヤＲは前記出力軸１４を介して図示されない駆動輪とそれぞれ連結される。
【００１９】
さらに、前記発電機モータ１６は、前記伝達軸１７に固定されて回転自在に配設されたロータ２１、及び該ロータ２１の周囲に配設されたステータ２２から成り、該ステータ２２はコイル２３を備える。前記発電機モータ１６は、伝達軸１７を介して伝達される回転によって電力を発生させる。なお、前記コイル２３は図示されないバッテリに接続され、該バッテリに電流が供給され充電される。
【００２０】
２５は図示されない駆動輪と連結された駆動モータ（Ｍ）、２６は該駆動モータ２５の回転が出力される出力軸、２７は該出力軸２６に固定された第２カウンタドライブギヤである。前記駆動モータ２５は、前記出力軸２６に固定されて回転自在に配設されたロータ３７、及び該ロータ３７の周囲に配設されたステータ３８から成り、該ステータ３８はコイル３９を備える。
【００２１】
そして、該コイル３９は前記バッテリに接続され、該バッテリからコイル３９に供給される電流によって前記駆動モータ２５は駆動され、駆動モータトルクを発生させる。また、ハイブリッド型車両の減速状態において、前記駆動モータ２５は、前記駆動輪からの回転を受けて回生電流を発生させ、該回生電流をバッテリに供給して充電する。
【００２２】
前記駆動輪をエンジン１１の回転と同じ方向に回転させるためにカウンタシャフト３１が配設され、該カウンタシャフト３１にカウンタドリブンギヤ３２が固定される。そして、該カウンタドリブンギヤ３２と前記第１カウンタドライブギヤ１５、カウンタドリブンギヤ３２と前記第２カウンタドライブギヤ２７とがそれぞれ噛合させられ、前記第１カウンタドライブギヤ１５の回転及び第２カウンタドライブギヤ２７の回転が反転されてカウンタドリブンギヤ３２に伝達されるようになっている。
【００２３】
さらに、前記カウンタシャフト３１には、前記カウンタドリブンギヤ３２より歯数の少ないデフピニオンギヤ３３が固定される。そして、デフリングギヤ３５が配設され、該デフリングギヤ３５と前記デフピニオンギヤ３３とが噛合させられる。また、前記デフリングギヤ３５にディファレンシャル装置３６が固定され、前記デフリングギヤ３５に伝達された回転が、ディファレンシャル装置３６によって分配され、駆動輪に伝達される。
【００２４】
このように、エンジン１１によって発生させられた回転をカウンタドリブンギヤ３２に伝達することができるだけでなく、駆動モータ２５によって発生させられた回転もカウンタドリブンギヤ３２に伝達することができる。
【００２５】
したがって、ハイブリッド型車両を、発進時には駆動モータ２５だけを駆動するモータ駆動モードで走行させ、その後、駆動モータ２５及びエンジン１１を駆動するモータ・エンジン駆動モードで走行させることができる。
【００２６】
なお、発電機モータ１６、伝達軸１７、プラネタリギヤユニット１３、出力軸１４、第１カウンタドライブギヤ１５、カウンタドリブンギヤ３２、カウンタシャフト３１、デフピニオンギヤ３３、デフリングギヤ３５、ディファレンシャル装置３６及び駆動輪によって伝動系が形成される。
【００２７】
次に、前記構成の駆動装置の動作について説明する。
【００２８】
図３は本発明の第１の実施の形態におけるプラネタリギヤユニットの作動説明図、図４は本発明の第１の実施の形態におけるモータ駆動モード時の速度線図、図５は本発明の第１の実施の形態におけるモータ駆動モード時のトルク線図である。
【００２９】
プラネタリギヤユニット１３（図２）においては、図３に示されるように、キャリヤＣＲがエンジン１１と、サンギヤＳが発電機モータ１６と、リングギヤＲが出力軸１４を介して前記駆動輪とそれぞれ連結され、リングギヤＲの歯数がサンギヤＳの歯数の２倍にされる。したがって、リングギヤＲの回転数と、出力軸１４の回転数、すなわち、出力回転数ＮＯＵＴとが等しく、キャリヤＣＲの回転数とエンジン回転数ＮＥとが等しく、サンギヤＳの回転数と発電機モータ回転数ＮＧとが等しくなる。また、エンジン１１によって発生させられるエンジントルクをＴＥとし、プラネタリギヤユニット１３から出力軸１４に出力される出力トルクをＴＯＵＴとし、発電機モータ１６によって発生させられる発電機モータトルクをＴＧとすると、前記エンジントルクＴＥ、出力トルクＴＯＵＴ及び発電機モータトルクＴＧは、
ＴＥ：ＴＯＵＴ：ＴＧ＝３：２：１
の関係になり、互いに反力を受け合う。
【００３０】
そして、発進時においては、モータ駆動モードが選択されてエンジン１１が停止させられるとともに、駆動モータ２５が駆動される。このとき、リングギヤＲは駆動モータ２５の回転を受けて正方向に回転させられるとともに、キャリヤＣＲは停止させられるので、サンギヤＳは逆方向にフリー状態で回転させられる。したがって、図４の実線で示されるように、出力回転数ＮＯＵＴは正の値を採り、エンジン回転数ＮＥは０になり、発電機モータ回転数ＮＧは負の値を採る。
【００３１】
そして、エンジン回転数ＮＥが０であるので、エンジントルクＴＥは発生させられず、リングギヤＲ、キャリヤＣＲ及びサンギヤＳにトルクは伝達されない。したがって、図５に示されるように、出力トルクＴＯＵＴ及び発電機モータトルクＴＧは、いずれも発生させられない。
【００３２】
次に、通常走行時においては、モータ・エンジン駆動モードが選択されてエンジン１１及び駆動モータ２５が駆動される。したがって、リングギヤＲ、キャリヤＣＲ及びサンギヤＳはいずれも正方向に回転させられ、出力回転数ＮＯＵＴ、エンジン回転数ＮＥ及び発電機モータ回転数ＮＧは、いずれも正の値を採る。
【００３３】
そして、エンジントルクＴＥがキャリヤＣＲに入力され、その反力が第１カウンタドライブギヤ１５及び発電機モータ１６によって受けられる。その結果、リングギヤＲから出力軸１４に出力トルクＴＯＵＴが出力され、サンギヤＳから伝達軸１７に発電機モータトルクＴＧが出力される。
【００３４】
ところで、発電機モータ１６と前記駆動輪とが伝動系によって連結されるので、ハイブリッド型車両の走行状態の影響を発電機モータ１６が直接受けることになる。
【００３５】
例えば、前記モータ駆動モードが選択され、エンジン１１が停止させられているとき、又はエンジン・モータ駆動モードが選択され、エンジン１１が低速で回転させられているときに、ハイブリッド型車両を急発進させると、ホイールスピンが発生することがある。すなわち、ハイブリッド型車両の発進時には、モータ駆動モードが選択されることが多いが、駆動モータ２５はエンジン１１に比べて低回転時における出力が大きいので、図示されないアクセルペダルが急に踏み込まれると、駆動モータ２５のトルクが急激に大きくなり、ホイールスピンが発生する可能性が高い。
【００３６】
その場合、図４の破線で示されるように、プラネタリギヤユニット１３において駆動輪と連結されたリングギヤＲの回転数及び出力回転数ＮＯＵＴが急激に高くなるので、その反力によってサンギヤＳと連結された発電機モータ１６の発電機モータ回転数ＮＧが高くなり、発電機モータ１６を破損させてしまう恐れがある。
【００３７】
そこで、本実施の形態においては、前記発電機モータ１６と前記駆動輪とを連結する伝動系の回転数の異常が検出されると、発電機モータ回転数ＮＧが制御され許容範囲に収められるようになっている。
【００３８】
次に、前記構成のハイブリッド型車両の制御回路について説明する。
【００３９】
図１は本発明の第１の実施の形態におけるハイブリッド型車両の制御ブロック図である。
【００４０】
図において、１１はエンジン、１６は発電機モータ、２５は駆動モータ、４３はバッテリである。４６は前記エンジン１１の制御を行うエンジン制御装置であり、該エンジン制御装置４６は、エンジン回転数センサ７１によって検出されたエンジン回転数ＮＥを読み込み、スロットル開度θ等の指示信号をエンジン１１に送る。４７は前記発電機モータ１６の制御を行う発電機モータ制御装置であり、該発電機モータ制御装置４７は発電機モータ１６に電流指令ＩＧを送る。４９は前記駆動モータ２５の制御を行う駆動モータ制御装置であり、該駆動モータ制御装置４９は駆動モータ２５に電流指令ＩＭを送る。
【００４１】
また、５１は、図示されないＣＰＵ、記憶装置等から成り、ハイブリッド型車両の全体の制御を行う車両制御装置、４４は前記バッテリ４３の状態、すなわち、バッテリ残量ＳＯＣを検出するバッテリ状態検出装置、５２はアクセルペダル、５３は車速情報としての車速Ｖを検出する車速センサ、５５は前記アクセルペダル５２の踏込量、すなわち、アクセル開度αを検出するアクセル開度検出手段としてのアクセルスイッチ、６１はブレーキペダル、６２は該ブレーキペダル６１の踏込量βを検出するブレーキ開度検出手段としてのブレーキスイッチ、７２は発電機モータ回転数ＮＧを検出する発電機モータ回転数センサ、７３は駆動モータ回転数ＮＭを検出する駆動モータ回転数センサである。
【００４２】
前記車両制御装置５１は、前記エンジン制御装置４６にエンジン制御信号を送ってエンジン１１のオン・オフを設定したり、前記発電機モータ制御装置４７に発電機モータ回転数ＮＧの目標値、すなわち、目標発電機モータ回転数ＮＧ^*を設定したり、前記駆動モータ制御装置４９に駆動モータトルクＴＭの目標値、すなわち、目標駆動モータトルクＴＭ^*及び駆動モータトルク補正値δＴＭを設定したりする。
【００４３】
なお、本実施の形態において、車速Ｖは、出力軸１４（図２）の出力回転数ＮＯＵＴによって検出されるようになっているが、リングギヤＲの回転数、駆動輪等の車輪の回転数等によって検出することもできる。
【００４４】
次に、前記構成のハイブリッド型車両の動作について説明する。
【００４５】
図６は本発明の第１の実施の形態におけるハイブリッド型車両の動作を示すフローチャート、図７は本発明の第１の実施の形態における目標駆動モータトルクマップを示す図、図８は本発明の第１の実施の形態における目標発電機モータ回転数マップを示す図、図９は本発明の第１の実施の形態における発電機モータトルクマップを示す図、図１０は本発明の第１の実施の形態におけるスロットル開度マップを示す図、図１１は本発明の第１の実施の形態における回転数制御処理が行われたときの速度線図、図１２は本発明の第１の実施の形態における回転数制御処理が行われたときのトルク線図である。
【００４６】
前述されたように、ハイブリッド型車両の発進時には、モータ駆動モードが選択されることが多いが、駆動モータ２５（図２）はエンジン１１に比べて低回転時における出力が大きいので、アクセルペダル５２（図１）が急に踏み込まれると、駆動モータ２５のトルクが急激に大きくなり、ホイールスピンが発生する可能性が高い。
【００４７】
そこで、本実施の形態においては、前記発電機モータ１６と駆動輪とを連結する伝動系の回転数の異常を検出するために、車両制御装置５１内に図示されない異常検出手段が配設され、該異常検出手段が前記回転数の異常を検出すると、車両制御装置５１内の図示されない回転数制御手段は、前記発電機モータ１６を駆動し、発電機モータ回転数ＮＧを制御して許容範囲に収める。
【００４８】
すなわち、車両制御装置５１は、まず、アクセル開度α、車速Ｖ、発電機モータ回転数ＮＧ、駆動モータ回転数ＮＭ及びバッテリ残量ＳＯＣを読み込むとともに、エンジン１１が駆動されているかどうかを判断する。そして、エンジン１１が駆動されていない場合、前記車両制御装置５１は、前記発電機モータ回転数ＮＧがあらかじめ設定された許容値ε以下であるかどうかを判断し、発電機モータ回転数ＮＧが許容値ε以下である場合は、発電機モータ無制御処理を行い、ハイブリッド型車両を、発電機モータ１６を駆動せずに駆動モータ２５だけで駆動するモータ駆動モードで走行させる。なお、前記許容値εは、プラネタリギヤユニット１３、発電機モータ１６等が破損することのない値にあらかじめ設定されている。
【００４９】
そして、車両制御装置５１内の図示されない目標駆動モータトルク算出手段は、図７に示される目標駆動モータトルクマップを参照し、アクセル開度α及び車速Ｖに対応する目標駆動モータトルクＴＭ^*を算出し、該目標駆動モータトルクＴＭ^*を駆動モータ制御装置４９に送る。該駆動モータ制御装置４９内の図示されない電流指令発生手段は、駆動モータ回転数センサ７３によって検出された駆動モータ回転数ＮＭに基づいて駆動モータトルクＴＭを算出し、該駆動モータトルクＴＭと目標駆動モータトルクＴＭ^*との偏差が０になるように、電流指令ＩＭを発生させ、該電流指令ＩＭを駆動モータ２５に送り、前記駆動モータ２５を駆動する。
【００５０】
一方、発電機モータ回転数ＮＧが許容値εより高い場合、前記異常検出手段が発電機モータ回転数ＮＧの異常を検出するとともに、前記回転数制御手段は、発電機モータ制御処理を行うことによって発電機モータ回転数ＮＧを制御し、発電機モータ回転数ＮＧがあらかじめ設定された許容範囲に収まるように、例えば、許容値εになるようにする。なお、この場合、前記発電機モータ１６と駆動輪とを連結する伝動系の回転数として発電機モータ回転数ＮＧが検出され、該発電機モータ回転数ＮＧの異常が検出されるようになっている。
【００５１】
そのために、車両制御装置５１内の図示されない目標発電機モータ回転数設定手段は、目標発電機モータ回転数ＮＧ^*に許容値εをセットし、目標発電機モータ回転数ＮＧ^*を発電機モータ制御装置４７に送る。そして、発電機モータ制御装置４７内の図示されない電流指令発生手段は、発電機モータ回転数センサ７２によって検出された発電機モータ回転数ＮＧと前記目標発電機モータ回転数ＮＧ^*との偏差ΔＮＧが０になるように、電流指令ＩＧを発生させ、該電流指令ＩＧを発電機モータ１６に送る。
【００５２】
したがって、図１１の実線で示されるように、発電機モータ回転数ＮＧが許容値εになるので、発電機モータ１６を破損させることがない。また、このとき、図１２に示されるように、発電機モータトルクＴＧが発生させられる。
【００５３】
なお、前記許容値εは、発電機モータ１６にあらかじめ設定された許容回転数より所定の値だけ低く設定され、バッテリ残量ＳＯＣに基づいて変更することができる。例えば、バッテリ残量ＳＯＣが少ないほど許容値εは小さくされる。また、前記許容値εは、バッテリ残量ＳＯＣ、リングギヤＲの回転数及びブレーキペダル６１の踏込量βの少なくとも一つに基づいて設定される。
【００５４】
一方、エンジン１１が駆動されている場合、前記車両制御装置５１内の図示されない目標発電機モータ回転数検出手段は、図８に示される目標発電機モータ回転数マップを参照して、前記アクセル開度α及びバッテリ残量ＳＯＣに対応する目標発電機モータ回転数ＮＧ^*を算出する。なお、前記目標発電機モータ回転数マップは、アクセル開度αが大きくなるに従って、また、バッテリ残量ＳＯＣが少なくなるに従って、目標発電機モータ回転数ＮＧ^*が大きくなるように設定されている。すなわち、アクセル開度αが大きくなると、バッテリ４３の消耗が激しくなるので、発電機モータ１６による発電量を多くしてバッテリ残量ＳＯＣが少なくなるのを防止し、バッテリ残量ＳＯＣが少なくなると、発電機モータ１６による発電量を多くしてバッテリ４３を回復させるようにしている。
【００５５】
ところで、前記エンジン１１及び発電機モータ１６のうちの少なくとも一方が駆動される場合、エンジントルクＴＥ及び発電機モータトルクＴＧのうちの少なくとも一方がリングギヤトルクＴＲとしてリングギヤＲから出力される。そして、エンジン回転数ＮＥ及び発電機モータ回転数ＮＧのうちの少なくとも一方が変動すると、前記リングギヤトルクＴＲが変動し、変動したリングギヤトルクＴＲが駆動輪に伝達されてしまう。その結果、ハイブリッド型車両の走行フィーリングが低下してしまう。そこで、リングギヤトルクＴＲの変動分だけ駆動モータトルクＴＭを補正するようにしている。
【００５６】
前記エンジントルクＴＥを求めるのは困難であるのに対して、発電機モータトルクＴＧは、発電機モータ回転数ＮＧに基づいて算出することができるので容易に求めることができる。そこで、前記発電機モータ制御装置４７内の図示されない発電機モータトルク算出手段は、図９に示される発電機モータトルクマップを参照し、発電機モータ回転数ＮＧに対応する発電機モータトルクＴＧを算出し、該発電機モータトルクＴＧを車両制御装置５１に送る。そして、該車両制御装置５１内の図示されない駆動モータトルク補正値算出手段は、前記発電機モータ制御装置４７から送られた発電機モータトルクＴＧ、及びサンギヤＳの歯数に対する第２カウンタドライブギヤ２７の歯数の比、すなわち、発電機モータ１６と駆動モータ２５との間のギヤ比γ１に基づいて駆動モータトルク補正値δＴＭを算出し、該駆動モータトルク補正値δＴＭを前記目標駆動モータトルクＴＭ^*と共に駆動モータ制御装置４９に送る。
【００５７】
この場合、前記駆動モータトルク補正値δＴＭは次のように算出される。すなわち、発電機モータ１６のイナーシャをＩｎＧとし、発電機モータ１６の角加速度（回転変化率）をαＧとしたとき、サンギヤＳに加わるサンギヤトルクＴＳは、
ＴＳ＝ＴＧ＋ＩｎＧ・αＧ
になる。なお、前記角加速度αＧは極めて小さいので、サンギヤトルクＴＳと発電機モータトルクＴＧとを近似して、
ＴＳ＝ＴＧ
とすることができる。そして、リングギヤＲの歯数がサンギヤＳの歯数の２倍であるとすると、リングギヤトルクＴＲはサンギヤトルクＴＳの２倍になる。
【００５８】
また、カウンタギヤ比、すなわち、カウンタドリブンギヤ３２の歯数に対する第２カウンタドライブギヤ２７の歯数の比をｉとすると、駆動モータトルク補正値δＴＭは、

になる。なお、前記ギヤ比γ１は、
γ１＝２・ｉ
であるので、駆動モータトルク補正値δＴＭは、
δＴＭ＝γ１・ＴＧ
になる。
【００５９】
続いて、前記目標駆動モータトルク算出手段は、図７に示される目標駆動モータトルクマップを参照し、トルク変動を考慮していない場合の、アクセル開度α及び車速Ｖに対応する目標駆動モータトルクＴＭ^*を算出する。
【００６０】
そして、前述されたように、車両制御装置５１から駆動モータトルク補正値δＴＭ及び目標駆動モータトルクＴＭ^*が送られてくると、前記駆動モータ制御装置４９内の図示されない駆動モータ指令値算出手段は、前記目標駆動モータトルクＴＭ^*から駆動モータトルク補正値δＴＭを減算して駆動モータトルク指令値ＳＴＭ^*
ＳＴＭ^*＝ＴＭ^*−δＴＭ
を算出する。
【００６１】
続いて、前記電流指令発生手段は、前記駆動モータトルクＴＭと前記駆動モータトルク指令値ＳＴＭ^*との偏差ΔＴＭが０になるように、電流指令ＩＭを発生させ、該電流指令ＩＭを駆動モータ２５に送る。
【００６２】
一方、発電機モータ制御装置４７内の前記電流指令発生手段は、発電機モータ１６によって発生させられた発電機モータ回転数ＮＧと前記目標発電機モータ回転数ＮＧ^*との偏差ΔＮＧが０になるように、電流指令ＩＧを発生させ、該電流指令ＩＧを発電機モータ１６に送る。
【００６３】
なお、エンジン制御装置４６は、図１０に示されるスロットル開度マップを参照し、エンジン回転数ＮＥに対応するスロットル開度θを算出し、該スロットル開度θでエンジン１１を駆動する。前記スロットル開度マップは、燃費が最良になるようにあらかじめ設定される。
【００６４】
このように、本実施の形態においては、ホイールスピンが発生し、発電機モータ回転数ＮＧが許容値εより高くなった場合に、その後、発電機モータ回転数ＮＧが許容値εより高くなるのを防止することができるので、走行状態の影響を受けて発電機モータ回転数ＮＧが高くなるのを防止することができるとともに、コストを低くすることができる。しかも、発電機モータ１６が破損するのを防止することができる。
【００６５】
なお、本実施の形態においては、前記発電機モータ１６と駆動輪とを連結する伝動系の回転数の異常を検出するために、発電機モータ回転数センサ７２によって発電機モータ回転数ＮＧを検出するようにしているが、前記伝動系を構成する各回転部材の回転数、例えば、リングギヤＲの回転数、出力回転数ＮＯＵＴ、各駆動輪の回転数等を検出することもできる。また、車速Ｖを検出することもできる。
【００６６】
さらに、リングギヤＲの回転数の角加速度、出力回転数ＮＯＵＴの角加速度、各駆動輪の回転数の角加速度等を算出し、各角加速度に基づいて前記伝動系の回転数の異常を検出したり、図示されないＴＲＣ（トラクションコントローラ）、図示されないＶＤＣ（vehicle dynamic control ）等の車両走行制御装置から制御信号を読み込み、該制御信号に基づいて前記伝動系の回転数の異常を検出したりすることもできる。
【００６７】
本実施の形態においては、ホイールスピンが発生し、発電機モータ回転数ＮＧが許容値εより高くなった場合に、その後、発電機モータ回転数ＮＧが許容値εより高くなるのを防止するようにしている。この場合、発電機モータ回転数ＮＧが制御されて許容値εになるまでの時間、発電機モータ１６は許容値εより高い発電機モータ回転数ＮＧで回転することになるので、発電機モータ１６の耐久性が低下してしまう。
【００６８】
そこで、あらかじめ発電機モータ回転数ＮＧを制御し、わずかな発電機モータトルクＴＧを発生させておくこともできる。その場合、ハイブリッド型車両をモータ駆動モードで走行させている間、エンジン１１が引きずられて回転させられることになり、エンジンブレーキがわずかに掛けられた状態になるが、ホイールスピンが発生したときの発電機モータ回転数ＮＧの上昇を抑制することができるので、発電機モータ１６の耐久性を向上させることができる。
【００６９】
また、ブレーキペダル６１を急激に踏み込んだときにも、ホイールスピンが発生し、発電機モータ回転数ＮＧが許容値εより高くなることが考えられる。そこで、ブレーキスイッチ６２によって検出されたブレーキペダル６１の踏込量βが所定値以上になったときに、前記許容値εを低くすることもできる。また、前記ブレーキペダル６１の踏込量βに基づいて踏込速度を算出し、該踏込速度が所定値以上になったときに、前記許容値εを低くすることもできる。
【００７０】
さらに、発電機モータ回転数ＮＧが許容値εより高い場合、発電機モータ回転数ＮＧを制御して発電機モータ回転数ＮＧを許容値εにすると、エンジン１１が引きずられて回転させられ、エンジンブレーキがわずかに掛けられた状態になる。そこで、目標駆動モータトルクＴＭ^*をエンジン１１の引きずり分だけ補正することもできる。
【００７１】
次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ１エンジン１１が駆動されているかどうかを判断する。エンジン１１が駆動されている場合はステップＳ５に、駆動されていない場合はステップＳ２に進む。
ステップＳ２発電機モータ回転数ＮＧが許容値ε以下であるかどうかを判断する。発電機モータ回転数ＮＧが許容値ε以下である場合はステップＳ３に、発電機モータ回転数ＮＧが許容値εより大きい場合はステップＳ４に進む。
ステップＳ３発電機モータ無制御処理を行う。
ステップＳ４目標発電機モータ回転数ＮＧ^*に許容値εをセットする。
ステップＳ５目標発電機モータ回転数ＮＧ^*を算出する。
ステップＳ６駆動モータトルク補正値δＴＭを算出する。
ステップＳ７発電機モータ１６及び駆動モータ２５を駆動する。
【００７２】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００７３】
図１３は本発明の第２の実施の形態におけるハイブリッド型車両の駆動装置の概念図である。
【００７４】
図において、１１はエンジン（Ｅ／Ｇ）、１２は該エンジン１１の回転が出力される出力軸、７０は該出力軸１２に接続された発電機モータとしての二重回転型発電機（Ｇ）、１４は該二重回転型発電機７０に接続された出力軸、７５は該出力軸１４に固定されたカウンタドライブギヤである。
【００７５】
前記二重回転型発電機７０は、回転自在に配設された第１の回転子としてのステータ７２、該ステータ７２の内側において回転自在に配設された第２の回転子としてのロータ７１、及び該ロータ７１に巻装されたコイル７３から成る。この場合、前記ステータ７２は図示されないケースに固定されておらず、前記出力軸１２を介してエンジン１１と連結される。また、ロータ７１は出力軸１４と連結される。前記二重回転型発電機７０は、出力軸１２を介して伝達される回転によって電力を発生させる。前記コイル７３は図示されないバッテリに接続され、該バッテリに電流を供給して充電する。なお、前記ロータ７１の回転数、すなわち、ロータ回転数を検出するために、回転数検出手段としての図示されないロータ回転数センサが配設される。
【００７６】
また、２５は前記バッテリからの電流を受けて回転を発生させる駆動モータ（Ｍ）である。該駆動モータ２５は、前記出力軸１４に固定され、回転自在に配設されたロータ３７、該ロータ３７の周囲に配設されたステータ３８、及び該ステータ３８に巻装されたコイル３９から成る。そして、該コイル３９は前記バッテリに接続され、該バッテリからコイル３９に供給される電流によって前記駆動モータ２５は駆動され、駆動モータトルクを発生させる。また、駆動モータ２５は図示されない駆動輪からの回転を受けて回生電流を発生させ、前記バッテリに回生電流を供給して充電する。
【００７７】
そして、前記エンジン１１の回転と同じ方向に前記駆動輪を回転させるためにカウンタシャフト３１が配設され、該カウンタシャフト３１にカウンタドリブンギヤ３２が固定される。また、該カウンタドリブンギヤ３２と前記カウンタドライブギヤ７５とが噛合させられ、該カウンタドライブギヤ７５の回転が反転されてカウンタドリブンギヤ３２に伝達されるようになっている。
【００７８】
さらに、前記カウンタシャフト３１には前記カウンタドリブンギヤ３２より歯数が少ないデフピニオンギヤ３３が固定され、該デフピニオンギヤ３３とデフリングギヤ３５とが噛合させられる。また、前記デフリングギヤ３５にディファレンシャル装置３６が固定され、デフリングギヤ３５に伝達された回転が前記ディファレンシャル装置３６によって分配され、駆動輪に伝達される。
【００７９】
なお、二重回転型発電機７０、出力軸１４、カウンタドライブギヤ７５、カウンタドリブンギヤ３２、カウンタシャフト３１、デフピニオンギヤ３３、デフリングギヤ３５、ディファレンシャル装置３６及び駆動輪によって伝動系が構成される。
【００８０】
この場合、車両制御装置５１（図１）内の図示されない異常検出手段は、前記二重回転型発電機７０と駆動輪とを連結する伝動系の回転数の異常を検出するために、前記ロータ回転数センサによってロータ回転数を検出し、該ロータ回転数と許容値εとを比較する。そして、車両制御装置５１内の図示されない回転数制御手段は、ロータ回転数が許容値εより高い場合、発電機モータ制御処理を行うことによってロータ回転数を制御し、ロータ回転数が許容値εになるようにする。したがって、ロータ７１とステータ７２との相対回転数が過剰に高くなるのを防止することができるので、走行状態の影響を受けて二重回転型発電機７０の回転数が高くなるのを防止することができるとともに、コストを低くすることができる。しかも、二重回転型発電機７０が破損するのを防止することができる。
【００８１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、ハイブリッド型車両においては、ロータ及びステータを備えた発電機モータと、少なくとも三つの歯車要素を備え、第１の歯車要素がエンジンに、第２の歯車要素が前記発電機モータに、第３の歯車要素が駆動輪に連結された差動歯車装置と、前記駆動輪に連結された駆動モータと、前記発電機モータと駆動輪とを連結する伝動系の回転数の異常を検出する異常検出手段と、発進時に、前記エンジン及び前記発電機モータを駆動することなく前記駆動モータだけを駆動するモータ駆動モードが選択され、かつ、モータ駆動モード時における前記回転数の異常が検出された場合に、発電機モータを駆動し、発電機モータ回転数を制御して発電機モータ回転数を許容範囲に収める回転数制御手段とを有する。
そして、前記許容範囲は、バッテリ残量に基づいて設定される。
【００８２】
この場合、前記異常検出手段が、前記発電機モータと駆動輪とを連結する伝動系の回転数の異常を検出すると、前記回転数制御手段は、発電機モータ回転数を制御して発電機モータ回転数を許容範囲に収める。
【００８３】
したがって、走行状態の影響を受けて発電機モータ回転数が高くなるのを防止することができるとともに、ハイブリッド型車両のコストを低くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるハイブリッド型車両の制御ブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるハイブリッド型車両の駆動装置の概念図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態におけるプラネタリギヤユニットの作動説明図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態におけるモータ駆動モード時の速度線図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態におけるモータ駆動モード時のトルク線図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態におけるハイブリッド型車両の動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第１の実施の形態における目標駆動モータトルクマップを示す図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態における目標発電機モータ回転数マップを示す図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態における発電機モータトルクマップを示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態におけるスロットル開度マップを示す図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態における回転数制御処理が行われたときの速度線図である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態における回転数制御処理が行われたときのトルク線図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態におけるハイブリッド型車両の駆動装置の概念図である。
【符号の説明】
１１エンジン
１３プラネタリギヤユニット
１４出力軸
１５第１カウンタドライブギヤ
１６発電機モータ
１７伝達軸
２１、７１ロータ
２２、７２ステータ
２５駆動モータ
３１カウンタシャフト
３２カウンタドリブンギヤ
３３デフピニオンギヤ
３５デフリングギヤ
３６ディファレンシャル装置
５１車両制御装置
７０二重回転型発電機
７５カウンタドライブギヤ
ＣＲキャリヤ
ＮＧ発電機モータ回転数
Ｒリングギヤ
Ｓサンギヤ
ＳＯＣバッテリ残量
β 踏込量
ε 許容値[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hybrid vehicle.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a hybrid vehicle, an engine and a drive motor are connected to each other in an engine drive mode for driving only the engine, a motor drive mode for driving only the drive motor, and an engine / motor drive mode for driving the engine and the drive motor. What can be made to run is provided.
[0003]
In this case, the engine and the generator / motor are connected, a part of the output from the engine is transmitted to the generator / motor, and the rest is transmitted to the drive wheels. Therefore, not only can the engine be driven in a high efficiency region, but not all of the engine energy is used for power generation, so that fuel efficiency can be improved.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional hybrid type vehicle, since the generator motor and the drive wheels are connected, the generator motor is directly affected by the traveling state.
[0005]
  For example, if the hybrid vehicle is suddenly started when the motor drive mode is selected and the engine is stopped, or the engine / motor drive mode is selected and the engine is rotating at a low speed, The wheel may become over-rotated and wheel spin may occur. In other words, the motor drive mode is often selected when the hybrid vehicle starts, but the output of the drive motor at a low rotation speed is larger than that of the engine. Therefore, if the accelerator pedal is depressed suddenly, the torque of the drive motor There is a high possibility that wheel spin will occur.
[0006]
In that case, since the rotation speed of the ring gear connected to the drive wheel in the planetary gear unit increases rapidly, the rotation speed of the generator motor connected to the sun gear also increases rapidly due to the reaction force, causing damage to the generator motor. There is a risk.
[0007]
Accordingly, the applicant of the present application has proposed a hybrid vehicle in which a brake disposed on a generator motor is engaged when an abnormality in the rotational speed of the drive wheel is detected (Japanese Patent Laid-Open No. 9-48334). See the official gazette). However, it is necessary to dispose a brake on the generator motor, which not only increases the cost, but because the brake is a wet brake, it takes time to engage, and the generator motor is in the meantime. The number of revolutions will increase.
[0008]
The present invention solves the problems of the conventional hybrid type vehicle and can prevent the generator motor speed from being increased due to the influence of the running state, and can also reduce the cost. An object is to provide a hybrid vehicle.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  Therefore, in the hybrid vehicle of the present invention, a generator motor having a rotor and a stator and at least three gear elements are provided, the first gear element is the engine, and the second gear element is the generator motor. In addition, a differential gear device in which the third gear element is connected to the drive wheel, a drive motor connected to the drive wheel, and an abnormality in the rotational speed of the transmission system that connects the generator motor and the drive wheel. An abnormality detecting means for detecting, and a motor driving mode for driving only the driving motor without driving the engine and the generator motor at the time of starting is selected, and an abnormality in the rotational speed in the motor driving mode is detected. In such a case, the motor includes a rotation speed control means for driving the generator motor and controlling the generator motor rotation speed to keep the generator motor rotation speed within an allowable range.
  The allowable range is set based on the remaining battery level.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0014]
FIG. 2 is a conceptual diagram of the hybrid vehicle drive device according to the first embodiment of the present invention.
[0015]
In the figure, 11 is an engine (E / G), 12 is an output shaft from which the rotation of the engine 11 is output, 13 is a planetary gear as a differential gear device that distributes engine torque transmitted through the output shaft 12. A unit, 14 is an output shaft through which the engine torque distributed by the planetary gear unit 13 is output as output torque, 15 is a first counter drive gear fixed to the

output shaft

14, and 16 is the planetary gear via the transmission shaft 17. A generator motor (G) connected to the unit 13.
[0016]
The output shaft 14 has a sleeve shape and is disposed so as to surround the output shaft 12. The first counter drive gear 15 is disposed closer to the engine 11 than the planetary gear unit 13.
[0017]
The planetary gear unit 13 includes a pinion P, a carrier CR as a first gear element that rotatably supports the pinion P, a sun gear S as a second gear element that meshes with the pinion P, and the It consists of a ring gear R as a third gear element meshing with the pinion P.
[0018]
The carrier CR is connected to the engine 11 via the output shaft 12, the sun gear S is connected to the generator motor 16 via the transmission shaft 17, and the ring gear R is connected to a driving wheel (not shown) via the output shaft 14. Is done.
[0019]
Further, the generator motor 16 includes a rotor 21 fixed to the transmission shaft 17 and rotatably disposed, and a stator 22 disposed around the rotor 21, and the stator 22 includes a coil 23. Prepare. The generator motor 16 generates electric power by the rotation transmitted through the transmission shaft 17. The coil 23 is connected to a battery (not shown), and current is supplied to the battery for charging.
[0020]
Reference numeral 25 denotes a drive motor (M) connected to a drive wheel (not shown), 26 denotes an output shaft from which the rotation of the drive motor 25 is output, and 27 denotes a second counter drive gear fixed to the output shaft 26. The drive motor 25 includes a rotor 37 fixed to the output shaft 26 and rotatably arranged, and a stator 38 arranged around the rotor 37, and the stator 38 includes a coil 39.
[0021]
The coil 39 is connected to the battery, and the drive motor 25 is driven by a current supplied from the battery to the coil 39 to generate a drive motor torque. In the deceleration state of the hybrid vehicle, the drive motor 25 generates a regenerative current in response to rotation from the drive wheels, and supplies the regenerative current to the battery for charging.
[0022]
A counter shaft 31 is disposed to rotate the drive wheels in the same direction as the rotation of the engine 11, and a counter driven gear 32 is fixed to the counter shaft 31. The counter driven gear 32 and the first counter drive gear 15, and the counter driven gear 32 and the second counter drive gear 27 are engaged with each other, and the rotation of the first counter drive gear 15 and the second counter drive gear 27 are engaged. The rotation is reversed and transmitted to the counter driven gear 32.
[0023]
Further, a differential pinion gear 33 having a smaller number of teeth than the counter driven gear 32 is fixed to the counter shaft 31. A diff ring gear 35 is disposed, and the diff ring gear 35 and the differential pinion gear 33 are engaged with each other. Further, a differential device 36 is fixed to the differential ring gear 35, and the rotation transmitted to the differential ring gear 35 is distributed by the differential device 36 and transmitted to the drive wheels.
[0024]
Thus, not only the rotation generated by the engine 11 can be transmitted to the counter driven gear 32, but also the rotation generated by the drive motor 25 can be transmitted to the counter driven gear 32.
[0025]
Therefore, the hybrid type vehicle can be run in a motor drive mode in which only the drive motor 25 is driven when starting, and then run in a motor / engine drive mode in which the drive motor 25 and the engine 11 are driven.
[0026]
The generator motor 16, the transmission shaft 17, the planetary gear unit 13, the output shaft 14, the first counter drive gear 15, the counter driven gear 32, the counter shaft 31, the differential pinion gear 33, the differential ring gear 35, the differential device 36, and the drive wheels are transmitted. A system is formed.
[0027]
Next, the operation of the drive device having the above configuration will be described.
[0028]
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the planetary gear unit according to the first embodiment of the present invention, FIG. 4 is a velocity diagram in the motor drive mode according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 5 is the first diagram of the present invention. It is a torque diagram at the time of the motor drive mode in the embodiment.
[0029]
In the planetary gear unit 13 (FIG. 2), as shown in FIG. 3, the carrier CR is connected to the engine 11, the sun gear S is connected to the generator motor 16, and the ring gear R is connected to the drive wheel via the output shaft 14, respectively. The number of teeth of the ring gear R is made twice that of the sun gear S. Therefore, the rotation speed of the ring gear R and the rotation speed of the output shaft 14, that is, the output rotation speed NOUT are equal, the rotation speed of the carrier CR is equal to the engine rotation speed NE, the rotation speed of the sun gear S and the generator motor rotation. The number NG is equal. If the engine torque generated by the engine 11 is TE, the output torque output from the planetary gear unit 13 to the output shaft 14 is TOUT, and the generator motor torque generated by the generator motor 16 is TG, the engine Torque TE, output torque TOUT and generator motor torque TG are
TE: TOUT: TG = 3: 2: 1
And receive reaction forces from each other.
[0030]
At the time of starting, the motor drive mode is selected, the engine 11 is stopped, and the drive motor 25 is driven. At this time, the ring gear R is rotated in the forward direction in response to the rotation of the drive motor 25, and the carrier CR is stopped, so that the sun gear S is rotated in the reverse direction in a free state. Therefore, as shown by the solid line in FIG. 4, the output rotational speed NOUT takes a positive value, the engine rotational speed NE becomes 0, and the generator motor rotational speed NG takes a negative value.
[0031]
Since engine speed NE is 0, engine torque TE is not generated and torque is not transmitted to ring gear R, carrier CR, and sun gear S. Therefore, as shown in FIG. 5, neither output torque TOUT nor generator motor torque TG is generated.
[0032]
Next, during normal travel, the motor / engine drive mode is selected and the engine 11 and the drive motor 25 are driven. Accordingly, the ring gear R, the carrier CR, and the sun gear S are all rotated in the positive direction, and the output rotational speed NOUT, the engine rotational speed NE, and the generator / motor rotational speed NG all take positive values.
[0033]
The engine torque TE is input to the carrier CR, and the reaction force is received by the first counter drive gear 15 and the generator motor 16. As a result, the output torque TOUT is output from the ring gear R to the output shaft 14, and the generator motor torque TG is output from the sun gear S to the transmission shaft 17.
[0034]
By the way, since the generator motor 16 and the driving wheel are connected by a transmission system, the generator motor 16 is directly affected by the traveling state of the hybrid vehicle.
[0035]
For example, when the motor drive mode is selected and the engine 11 is stopped, or when the engine / motor drive mode is selected and the engine 11 is rotated at a low speed, the hybrid vehicle is suddenly started. Wheel spin may occur. That is, when the hybrid type vehicle starts, the motor drive mode is often selected, but since the drive motor 25 has a larger output at a low speed than the engine 11, when an accelerator pedal (not shown) is suddenly depressed, The torque of the drive motor 25 increases rapidly, and there is a high possibility that wheel spin will occur.
[0036]
In this case, as indicated by the broken line in FIG. 4, the rotation speed and the output rotation speed NOUT of the ring gear R connected to the driving wheel in the planetary gear unit 13 are rapidly increased, and thus the reaction force is connected to the sun gear S. The generator motor rotation speed NG of the generator motor 16 increases, and the generator motor 16 may be damaged.
[0037]
Therefore, in the present embodiment, when an abnormality in the rotational speed of the transmission system that couples the generator motor 16 and the drive wheel is detected, the generator motor rotational speed NG is controlled to be within an allowable range. It has become.
[0038]
Next, a control circuit of the hybrid vehicle having the above configuration will be described.
[0039]
FIG. 1 is a control block diagram of a hybrid vehicle according to the first embodiment of the present invention.
[0040]
In the figure, 11 is an engine, 16 is a generator motor, 25 is a drive motor, and 43 is a battery. Reference numeral 46 denotes an engine control device for controlling the engine 11. The engine control device 46 reads the engine speed NE detected by the engine speed sensor 71 and sends an instruction signal such as a throttle opening θ to the engine 11. send. Reference numeral 47 denotes a generator / motor controller that controls the generator / motor 16, and the generator / motor controller 47 sends a current command IG to the generator / motor 16. A drive motor control device 49 controls the drive motor 25, and the drive motor control device 49 sends a current command IM to the drive motor 25.
[0041]
Reference numeral 51 denotes a vehicle control device that includes a CPU, a storage device, and the like (not shown), and controls the entire hybrid vehicle. Reference numeral 44 denotes a battery state detection device that detects the state of the battery 43, that is, the remaining battery charge SOC. 52 is an accelerator pedal, 53 is a vehicle speed sensor for detecting a vehicle speed V as vehicle speed information, 55 is an accelerator switch as an accelerator opening detecting means for detecting the depression amount of the accelerator pedal 52, that is, an accelerator opening α, 61 Brake pedal, 62 is a brake switch as a brake opening degree detecting means for detecting the depression amount β of the brake pedal 61, 72 is a generator motor rotational speed sensor for detecting the generator motor rotational speed NG, and 73 is a driving motor rotational speed. It is a drive motor rotation speed sensor that detects NM.
[0042]
The vehicle control device 51 sends an engine control signal to the engine control device 46 to set the engine 11 on / off, or the generator motor control device 47 sets a target value of the generator motor rotation speed NG, that is, Target generator motor speed NG^*Or the target value of the drive motor torque TM, that is, the target drive motor torque TM^*And a drive motor torque correction value δTM is set.
[0043]
In the present embodiment, the vehicle speed V is detected by the output rotational speed NOUT of the output shaft 14 (FIG. 2). However, the rotational speed of the ring gear R, the rotational speed of wheels such as drive wheels, etc. Can also be detected.
[0044]
Next, the operation of the hybrid vehicle having the above configuration will be described.
[0045]
FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the hybrid vehicle according to the first embodiment of the present invention, FIG. 7 is a diagram showing a target drive motor torque map according to the first embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 9 is a diagram showing a target generator / motor rotation speed map in the first embodiment, FIG. 9 is a diagram showing a generator / motor torque map in the first embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a first embodiment of the present invention. FIG. 11 is a speed diagram when the rotation speed control process is performed in the first embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a first embodiment of the present invention. It is a torque diagram when the rotation speed control process in is performed.
[0046]
As described above, when the hybrid vehicle starts, the motor drive mode is often selected. However, since the drive motor 25 (FIG. 2) has a larger output at a low speed than the engine 11, the accelerator pedal 52 is used. When (FIG. 1) is stepped on suddenly, the torque of the drive motor 25 increases rapidly, and there is a high possibility that wheel spin will occur.
[0047]
Therefore, in the present embodiment, in order to detect an abnormality in the rotational speed of the transmission system connecting the generator motor 16 and the drive wheels, an abnormality detection means (not shown) is provided in the vehicle control device 51, When the abnormality detecting means detects the abnormality in the rotational speed, the rotational speed control means (not shown) in the vehicle control device 51 drives the generator motor 16 and controls the generator motor rotational speed NG to be within an allowable range. Fit.
[0048]
That is, the vehicle control device 51 first reads the accelerator opening α, the vehicle speed V, the generator motor rotation speed NG, the drive motor rotation speed NM, and the remaining battery charge SOC, and determines whether or not the engine 11 is being driven. . When the engine 11 is not driven, the vehicle control device 51 determines whether the generator / motor rotational speed NG is equal to or less than a preset allowable value ε, and the generator / motor rotational speed NG is allowable. If the value is equal to or less than the value ε, the generator / motor non-control process is performed, and the hybrid vehicle is caused to travel in the motor drive mode in which the generator / motor 16 is driven only by the drive motor 25 without being driven. The allowable value ε is set in advance to a value that does not damage the planetary gear unit 13, the generator motor 16, and the like.
[0049]
Then, the target drive motor torque calculation means (not shown) in the vehicle control device 51 refers to the target drive motor torque map shown in FIG. 7, and the target drive motor torque TM corresponding to the accelerator opening α and the vehicle speed V.^*To calculate the target drive motor torque TM^*Is sent to the drive motor controller 49. A current command generating means (not shown) in the drive motor control device 49 calculates the drive motor torque TM based on the drive motor rotation speed NM detected by the drive motor rotation speed sensor 73, and the drive motor torque TM and the target drive are calculated. Motor torque TM^*The current command IM is generated so that the difference between the current command IM and 0 is zero, and the current command IM is sent to the drive motor 25 to drive the drive motor 25.
[0050]
On the other hand, when the generator motor rotation speed NG is higher than the allowable value ε, the abnormality detection means detects an abnormality in the generator motor rotation speed NG, and the rotation speed control means performs a generator motor control process. The generator / motor rotation speed NG is controlled so that the generator / motor rotation speed NG falls within, for example, an allowable value ε so that it falls within a preset allowable range. In this case, the generator motor rotational speed NG is detected as the rotational speed of the transmission system connecting the generator motor 16 and the drive wheels, and an abnormality in the generator motor rotational speed NG is detected. Yes.
[0051]
For this purpose, the target generator / motor speed setting means (not shown) in the vehicle control device 51 is set to a target generator / motor speed NG.^*Is set to the allowable value ε, and the target generator motor speed NG^*Is sent to the generator motor controller 47. A current command generating means (not shown) in the generator / motor controller 47 includes the generator / motor rotational speed NG detected by the generator / motor rotational speed sensor 72 and the target generator / motor rotational speed NG.^*The current command IG is generated so that the deviation ΔNG becomes zero, and the current command IG is sent to the generator motor 16.
[0052]
Therefore, as indicated by the solid line in FIG. 11, the generator / motor rotation speed NG becomes the allowable value ε, and the generator / motor 16 is not damaged. At this time, as shown in FIG. 12, a generator motor torque TG is generated.
[0053]
The allowable value ε is set lower by a predetermined value than the allowable rotational speed preset for the generator motor 16 and can be changed based on the remaining battery charge SOC. For example, the allowable value ε is reduced as the remaining battery charge SOC decreases. The allowable value ε is set based on at least one of the remaining battery charge SOC, the rotation speed of the ring gear R, and the depression amount β of the brake pedal 61.
[0054]
On the other hand, when the engine 11 is being driven, a target generator / motor rotational speed detection means (not shown) in the vehicle control device 51 refers to the target generator / motor rotational speed map shown in FIG. Target generator motor speed NG corresponding to degree α and remaining battery SOC^*Is calculated. The target generator / motor rotational speed map indicates that the target generator / motor rotational speed NG is increased as the accelerator opening degree α is increased and the remaining battery charge SOC is decreased.^*Is set to be large. That is, when the accelerator opening α is increased, the battery 43 is consumed violently. Therefore, the amount of power generated by the generator motor 16 is increased to prevent the remaining battery SOC from being decreased. When the remaining battery SOC is decreased, The amount of power generated by the generator motor 16 is increased to recover the battery 43.
[0055]
By the way, when at least one of the engine 11 and the generator motor 16 is driven, at least one of the engine torque TE and the generator motor torque TG is output from the ring gear R as the ring gear torque TR. When at least one of the engine speed NE and the generator motor speed NG varies, the ring gear torque TR varies, and the varied ring gear torque TR is transmitted to the drive wheels. As a result, the running feeling of the hybrid vehicle is reduced. Therefore, the drive motor torque TM is corrected by the variation of the ring gear torque TR.
[0056]
While it is difficult to determine the engine torque TE, the generator / motor torque TG can be easily calculated because it can be calculated based on the generator / motor rotation speed NG. Therefore, the generator / motor torque calculation means (not shown) in the generator / motor control device 47 refers to the generator / motor torque map shown in FIG. 9 and determines the generator / motor torque TG corresponding to the generator / motor rotation speed NG. The generator motor torque TG is calculated and sent to the vehicle control device 51. A drive motor torque correction value calculation means (not shown) in the vehicle control device 51 is connected to the second counter drive gear 27 for the generator motor torque TG sent from the generator motor control device 47 and the number of teeth of the sun gear S. The drive motor torque correction value δTM is calculated based on the ratio of the number of teeth, that is, the gear ratio γ1 between the generator motor 16 and the drive motor 25, and the drive motor torque correction value δTM is calculated as the target drive motor torque TM.^*At the same time, it is sent to the drive motor controller 49.
[0057]
In this case, the drive motor torque correction value δTM is calculated as follows. That is, when the inertia of the generator motor 16 is InG and the angular acceleration (rotational change rate) of the generator motor 16 is αG, the sun gear torque TS applied to the sun gear S is
TS = TG + InG · αG
become. Since the angular acceleration αG is extremely small, the sun gear torque TS and the generator motor torque TG are approximated,
TS = TG
It can be. If the number of teeth of the ring gear R is twice the number of teeth of the sun gear S, the ring gear torque TR is twice the sun gear torque TS.
[0058]
Further, if the counter gear ratio, that is, the ratio of the number of teeth of the second counter drive gear 27 to the number of teeth of the counter driven gear 32 is i, the drive motor torque correction value δTM is

become. The gear ratio γ1 is
γ1 = 2 · i
Therefore, the drive motor torque correction value δTM is
δTM = γ1 · TG
become.
[0059]
Subsequently, the target drive motor torque calculation means refers to the target drive motor torque map shown in FIG. 7, and the target drive motor torque corresponding to the accelerator opening α and the vehicle speed V when the torque fluctuation is not considered. TM^*Is calculated.
[0060]
As described above, the drive motor torque correction value δTM and the target drive motor torque TM are received from the vehicle control device 51.^*Is sent, the drive motor command value calculation means (not shown) in the drive motor controller 49 sends the target drive motor torque TM.^*The drive motor torque command value STM is subtracted from the drive motor torque correction value δTM from^*
STM^*= TM^*-ΔTM
Is calculated.
[0061]
Subsequently, the current command generation means includes the drive motor torque TM and the drive motor torque command value STM.^*The current command IM is generated so that the deviation ΔTM becomes zero, and the current command IM is sent to the drive motor 25.
[0062]
On the other hand, the current command generation means in the generator / motor control device 47 includes the generator / motor rotation speed NG generated by the generator / motor 16 and the target generator / motor rotation speed NG.^*The current command IG is generated so that the deviation ΔNG becomes zero, and the current command IG is sent to the generator motor 16.
[0063]
The engine control device 46 refers to the throttle opening map shown in FIG. 10, calculates the throttle opening θ corresponding to the engine speed NE, and drives the engine 11 with the throttle opening θ. The throttle opening map is set in advance so that the fuel efficiency becomes the best.
[0064]
As described above, in the present embodiment, when wheel spin occurs and the generator / motor rotational speed NG becomes higher than the allowable value ε, the generator / motor rotational speed NG becomes higher than the allowable value ε thereafter. Therefore, it is possible to prevent the generator motor rotational speed NG from being increased due to the influence of the traveling state, and it is possible to reduce the cost. Moreover, the generator motor 16 can be prevented from being damaged.
[0065]
In the present embodiment, the generator motor rotation speed NG is detected by the generator motor rotation speed sensor 72 in order to detect an abnormality in the rotation speed of the transmission system connecting the generator motor 16 and the drive wheels. However, it is also possible to detect the rotational speed of each rotating member constituting the transmission system, for example, the rotational speed of the ring gear R, the output rotational speed NOUT, the rotational speed of each drive wheel, and the like. Further, the vehicle speed V can be detected.
[0066]
Further, the angular acceleration of the rotational speed of the ring gear R, the angular acceleration of the output rotational speed NOUT, the angular acceleration of the rotational speed of each drive wheel, etc. are calculated, and an abnormality in the rotational speed of the transmission system is detected based on each angular acceleration. Or reading a control signal from a vehicle travel control device such as a TRC (traction controller) (not shown) or a vehicle dynamic control (VDC) (not shown) and detecting an abnormality in the rotational speed of the transmission system based on the control signal. You can also.
[0067]
In the present embodiment, when the wheel spin occurs and the generator / motor rotational speed NG becomes higher than the allowable value ε, thereafter, the generator / motor rotational speed NG is prevented from becoming higher than the allowable value ε. I have to. In this case, since the generator motor 16 rotates at a generator motor rotational speed NG higher than the allowable value ε for the time until the generator motor rotational speed NG is controlled to reach the allowable value ε, the generator motor 16 Endurance will be reduced.
[0068]
Therefore, the generator motor rotational speed NG can be controlled in advance to generate a slight generator motor torque TG. In this case, while the hybrid vehicle is running in the motor drive mode, the engine 11 is dragged and rotated, and the engine brake is slightly applied, but when the wheel spin occurs. Since the increase in the generator motor rotation speed NG can be suppressed, the durability of the generator motor 16 can be improved.
[0069]
Further, it is conceivable that when the brake pedal 61 is suddenly depressed, wheel spin occurs and the generator / motor rotation speed NG becomes higher than the allowable value ε. Therefore, the allowable value ε can be lowered when the depression amount β of the brake pedal 61 detected by the brake switch 62 becomes equal to or greater than a predetermined value. Further, the depression speed can be calculated based on the depression amount β of the brake pedal 61, and the allowable value ε can be lowered when the depression speed exceeds a predetermined value.
[0070]
Further, when the generator motor rotational speed NG is higher than the allowable value ε, when the generator motor rotational speed NG is controlled to set the generator motor rotational speed NG to the allowable value ε, the engine 11 is dragged and rotated. The brake is slightly applied. Therefore, the target drive motor torque TM^*Can also be corrected by the drag of the engine 11.
[0071]
Next, a flowchart will be described.
Step S1: It is determined whether or not the engine 11 is being driven. If the engine 11 is driven, the process proceeds to step S5, and if not, the process proceeds to step S2.
Step S2: It is determined whether or not the generator / motor rotational speed NG is less than or equal to an allowable value ε. If the generator motor speed NG is less than or equal to the allowable value ε, the process proceeds to step S3. If the generator motor speed NG is greater than the allowable value ε, the process proceeds to step S4.
Step S3 A generator / motor non-control process is performed.
Step S4 Target generator motor rotation speed NG^*Is set to the allowable value ε.
Step S5 Target generator motor speed NG^*Is calculated.
Step S6: A drive motor torque correction value δTM is calculated.
Step S7: The generator motor 16 and the drive motor 25 are driven.
[0072]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
[0073]
FIG. 13 is a conceptual diagram of a hybrid vehicle drive apparatus according to the second embodiment of the present invention.
[0074]
In the figure, 11 is an engine (E / G), 12 is an output shaft from which the rotation of the engine 11 is output, and 70 is a double-rotation generator (G) as a generator motor connected to the output shaft 12. , 14 is an output shaft connected to the

double rotary generator

70, and 75 is a counter drive gear fixed to the output shaft 14.
[0075]
The double rotary generator 70 includes a stator 72 as a first rotor that is rotatably arranged, a rotor 71 as a second rotor that is rotatably arranged inside the stator 72, And a coil 73 wound around the rotor 71. In this case, the stator 72 is not fixed to a case (not shown) and is connected to the engine 11 via the output shaft 12. The rotor 71 is connected to the output shaft 14. The double rotary generator 70 generates electric power by the rotation transmitted through the output shaft 12. The coil 73 is connected to a battery (not shown) and supplies current to the battery for charging. In order to detect the rotational speed of the rotor 71, that is, the rotational speed of the rotor, a rotor rotational speed sensor (not shown) as a rotational speed detection means is provided.
[0076]
Reference numeral 25 denotes a drive motor (M) that receives a current from the battery and generates rotation. The drive motor 25 includes a rotor 37 that is fixed to the output shaft 14 and is rotatably disposed, a stator 38 that is disposed around the rotor 37, and a coil 39 that is wound around the stator 38. . The coil 39 is connected to the battery, and the drive motor 25 is driven by a current supplied from the battery to the coil 39 to generate a drive motor torque. The drive motor 25 receives a rotation from a drive wheel (not shown) to generate a regenerative current, and supplies the regenerative current to the battery for charging.
[0077]
A counter shaft 31 is disposed to rotate the drive wheel in the same direction as the rotation of the engine 11, and a counter driven gear 32 is fixed to the counter shaft 31. Further, the counter driven gear 32 and the counter drive gear 75 are engaged with each other, and the rotation of the counter drive gear 75 is reversed and transmitted to the counter driven gear 32.
[0078]
Further, a differential pinion gear 33 having a smaller number of teeth than the counter driven gear 32 is fixed to the counter shaft 31, and the differential pinion gear 33 and the differential ring gear 35 are engaged with each other. A differential device 36 is fixed to the differential ring gear 35, and the rotation transmitted to the differential ring gear 35 is distributed by the differential device 36 and transmitted to the drive wheels.
[0079]
A transmission system is configured by the double rotation generator 70, the output shaft 14, the counter drive gear 75, the counter driven gear 32, the counter shaft 31, the differential pinion gear 33, the differential ring gear 35, the differential device 36, and the drive wheels.
[0080]
In this case, an abnormality detection means (not shown) in the vehicle control device 51 (FIG. 1) detects the abnormality in the rotational speed of the transmission system that connects the double rotation generator 70 and the drive wheels. The rotor rotational speed is detected by the rotational speed sensor, and the rotor rotational speed is compared with the allowable value ε. A rotation speed control means (not shown) in the vehicle control device 51 controls the rotor rotation speed by performing a generator motor control process when the rotor rotation speed is higher than the allowable value ε, and the rotor rotation speed is set to the allowable value ε. To be. Therefore, it is possible to prevent the relative rotational speed between the rotor 71 and the stator 72 from becoming excessively high, and thus prevent the rotational speed of the double rotary generator 70 from being increased due to the influence of the traveling state. And cost can be reduced. Moreover, the double rotary generator 70 can be prevented from being damaged.
[0081]
【The invention's effect】
  As described above in detail, according to the present invention, the hybrid vehicle includes a generator motor including a rotor and a stator, and at least three gear elements, the first gear element serving as the engine, The gear element is connected to the generator motor, the differential gear device in which the third gear element is connected to the drive wheel, the drive motor connected to the drive wheel, and the generator motor and the drive wheel are connected to each other. An abnormality detection means for detecting an abnormality in the rotational speed of the transmission system, and a motor drive mode in which only the drive motor is driven without driving the engine and the generator motor at the time of starting, and in the motor drive mode A rotation speed control means for driving the generator motor and controlling the generator motor rotation speed to keep the generator motor rotation speed within an allowable range when an abnormality in the rotation speed is detected in To.
  The allowable range is set based on the remaining battery level.
[0082]
In this case, when the abnormality detecting means detects an abnormality in the rotational speed of the transmission system that connects the generator motor and the drive wheel, the rotational speed control means controls the generator motor rotational speed to control the generator motor. Keep the rotation speed within the allowable range.
[0083]
  Accordingly, it is possible to prevent the generator / motor rotation speed from being increased due to the influence of the traveling state, and it is possible to reduce the cost of the hybrid vehicle.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a control block diagram of a hybrid vehicle according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram of a hybrid vehicle drive device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an operation explanatory diagram of the planetary gear unit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a velocity diagram in a motor drive mode in the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a torque diagram in a motor drive mode according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the hybrid vehicle in the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a target drive motor torque map according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a target generator / motor rotation speed map in the first embodiment of the present invention;
FIG. 9 is a diagram showing a generator motor torque map according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing a throttle opening degree map in the first embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a velocity diagram when a rotation speed control process is performed in the first embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a torque diagram when a rotation speed control process is performed in the first embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a conceptual diagram of a hybrid vehicle drive device according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
11 Engine
13 Planetary gear unit
14 Output shaft
15 First counter drive gear
16 Generator motor
17 Transmission shaft
21, 71 Rotor
22, 72 Stator
25 Drive motor
31 counter shaft
32 Counter driven gear
33 Differential pinion gear
35 diff ring gear
36 Differential equipment
51 Vehicle control device
70 Double Rotating Generator
75 Counter drive gear
CR carrier
NG generator motor speed
R ring gear
S Sungear
SOC battery level
β Depression amount
ε tolerance

Claims

A generator motor having a rotor and a stator, and at least three gear elements, a first gear element connected to the engine, a second gear element connected to the generator motor, and a third gear element connected to a drive wheel A differential gear device, a drive motor connected to the drive wheel, an abnormality detection means for detecting an abnormality in the rotational speed of a transmission system connecting the generator motor and the drive wheel, and the engine when starting And a motor drive mode for driving only the drive motor without driving the generator motor is selected, and when an abnormality in the rotational speed is detected in the motor drive mode , the generator motor is driven, JP together and a rotational speed control means for controlling the generator motor rotation speed accommodate the generator motor rotation speed allowable range, the allowable range that is set based on the battery remaining amount Hybrid vehicle to be.

A generator motor including first and second rotors, wherein the first rotor is connected to the engine, the second rotor is connected to drive wheels, the drive motor connected to the drive wheels, and the power generation An abnormality detection means for detecting an abnormality in the rotational speed of the transmission system connecting the machine motor and the drive wheels, and a motor drive mode for driving only the drive motor without driving the engine and the generator motor when starting When the selected rotation speed abnormality is detected in the motor drive mode , the generator motor is driven and the generator motor rotation speed is controlled to keep the generator motor rotation speed within an allowable range. with a control unit, the allowable range, the hybrid type vehicle characterized in that it is set based on the battery remaining amount.