JP2008221949A - 動力出力装置およびこれを搭載する車両並びに動力出力装置の制御方法、駆動装置、駆動装置の制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】変速機を介して駆動軸に接続された電動機の温度上昇を抑制する。
【解決手段】モータ温度Tmが閾値T1以上かインバータ温度Tinvが閾値T2以上のときには、モータ状態判定フラグFに値1を設定すると共に変速機のLo−Hi変速線を高車速側に設定してアップシフト変速されにくくなるようにし(S340,S350)、変速機の現在変速段nがHiギヤでありモータが低回転数高トルクの高負荷領域内で駆動される共にモータ状態判定フラグFが値1のときにはHi−Lo変速線に拘わらず強制的にダウンシフト変速する(S400〜S420)。これにより、モータが高回転数低トルクの領域で駆動されるようにすることができるから、モータの温度上昇を抑制することができる。
【選択図】図10
【解決手段】モータ温度Tmが閾値T1以上かインバータ温度Tinvが閾値T2以上のときには、モータ状態判定フラグFに値1を設定すると共に変速機のLo−Hi変速線を高車速側に設定してアップシフト変速されにくくなるようにし(S340,S350)、変速機の現在変速段nがHiギヤでありモータが低回転数高トルクの高負荷領域内で駆動される共にモータ状態判定フラグFが値1のときにはHi−Lo変速線に拘わらず強制的にダウンシフト変速する(S400〜S420)。これにより、モータが高回転数低トルクの領域で駆動されるようにすることができるから、モータの温度上昇を抑制することができる。
【選択図】図10
Description
本発明は、駆動軸に動力を出力する動力出力装置およびこれを搭載する車両並びに動力出力装置の制御方法、蓄電手段と共に車両に搭載され駆動軸を駆動する駆動装置、駆動装置の制御方法に関する。
従来、この種の動力出力装置としては、エンジンと、エンジンの出力軸と駆動軸とに接続された遊星歯車機構と、遊星歯車機構に接続された第1モータと、変速機を介して駆動軸に接続された第2モータとを備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この装置では、車速に基づいて変速機の二つのブレーキの係合状態を切り替えることにより変速機の変速段(Hiギヤ,Loギヤ)を変更して、第2モータからの動力を車速に応じたものとして駆動軸に出力している。
特開2006−182168号公報
ところで、上述した変速機を介して駆動軸に電動機が接続されたタイプの動力出力装置では、変速機がHiギヤの状態のときにはLoギヤの状態に比して電動機は低回転数高トルクで駆動される。このため、変速機がHiギヤの状態では電動機が比較的高トルクの領域で駆動され続ける場合が生じ、場合によっては電動機やその駆動回路の温度が大きく上昇するから、これに対してより適切に対処することが望まれる。
本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法,駆動装置,駆動装置の制御方法は、電動機がより適切な駆動領域で駆動されるようにす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自動車並びに動力出力装置の制御方法,駆動装置,駆動装置の制御方法は、電動機を含む電気駆動系が適正温度の範囲内で駆動されるようにすることを目的の一つとする。
本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法,駆動装置,駆動装置の制御方法は、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。
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、
動力を入出力可能な電動機と、
前記駆動軸と前記電動機の回転軸とに接続され、変速段の変更を伴って両軸間の動力の伝達を行なう変速伝達手段と、
前記電動機と電力をやり取りする蓄電手段と、
前記電動機を含む電気駆動系の温度を検出する温度検出手段と、
前記検出された電気駆動系の温度が所定温度未満のときには所定の変速条件の成立により前記変速伝達手段の変速段が変更されるよう該変速伝達手段を制御する通常時制御を実行し、前記検出された電気駆動系の温度が前記所定温度以上のときには前記所定の変速条件に拘わらず前記変速伝達手段がダウンシフト変速されると共に該変速伝達手段のアップシフト変速が制限されるよう該変速伝達手段を制御する高温時制御を実行する変速制御手段と
を備えることを要旨とする。
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
動力を入出力可能な電動機と、
前記駆動軸と前記電動機の回転軸とに接続され、変速段の変更を伴って両軸間の動力の伝達を行なう変速伝達手段と、
前記電動機と電力をやり取りする蓄電手段と、
前記電動機を含む電気駆動系の温度を検出する温度検出手段と、
前記検出された電気駆動系の温度が所定温度未満のときには所定の変速条件の成立により前記変速伝達手段の変速段が変更されるよう該変速伝達手段を制御する通常時制御を実行し、前記検出された電気駆動系の温度が前記所定温度以上のときには前記所定の変速条件に拘わらず前記変速伝達手段がダウンシフト変速されると共に該変速伝達手段のアップシフト変速が制限されるよう該変速伝達手段を制御する高温時制御を実行する変速制御手段と
を備えることを要旨とする。
この本発明の動力出力装置では、電動機を含む電気駆動系の温度が所定温度未満のときには所定の変速条件の成立により変速伝達手段の変速段が変更されるよう変速伝達手段を制御する通常時制御を実行し、電機駆動系の温度が所定温度以上のときには所定の変速条件に拘わらず変速伝達手段がダウンシフト変速されると共に変速伝達手段のアップシフト変速が制限されるよう変速伝達手段を制御する高温時制御を実行する。電機駆動系の温度が所定温度以上のときには変速伝達手段のダウンシフト変速によって電動機が比較的低トルクで駆動されるようにすることができるから、電動機を含む電気駆動系が適正温度の範囲内で駆動されるようにすることができる。
こうした本発明の動力出力装置において、前記変速制御手段は、前記高温時制御として、前記変速伝達手段がダウンシフト変速されると共に前記電動機の回転数が所定回転数未満となる範囲内で該変速伝達手段がアップシフト変速されにくくなるよう前記所定の変速条件を変更して該変更した変速条件に基づいて該変速伝達手段の変速段が変更されるよう該変速伝達手段を制御する手段であるものとすることもできるし、本発明の動力出力装置において、前記変速制御手段は、前記高温時制御として、前記変速伝達手段がダウンシフト変速されると共に該変速伝達手段のアップシフト変速を禁止して前記電動機が所定回転数未満の範囲内で駆動されるよう該変速伝達手段と該電動機とを制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、電動機がその上限回転数を超えて駆動されるのを抑制することができる。
また、本発明の動力出力装置において、前記変速制御手段は、前記電動機が所定の高負荷領域で駆動されていることを条件として前記高温時制御を実行する手段であるものとすることもできる。
さらに、本発明の動力出力装置において、内燃機関と、前記駆動軸に接続されると共に該駆動軸に対して独立して回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され電力と動力の入出力により該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する電力動力入出力手段と、を備え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手段は、動力を入出力可能な発電機と、前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と前記駆動軸の3軸に接続され該3軸のうちいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の1軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段とを備える手段であるものとすることもできるし、前記電力動力入出力手段は、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の回転子との電磁気的な作用による電力と動力の入出力により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する対回転子電動機であるものとすることもできる。
本発明の車両は、
上述した各態様のいずれか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、動力を入出力可能な電動機と、前記駆動軸と前記電動機の回転軸とに接続され変速段の変更を伴って両軸間の動力の伝達を行なう変速伝達手段と、前記電動機と電力をやり取りする蓄電手段と、前記電動機を含む電気駆動系の温度を検出する温度検出手段と、前記検出された電気駆動系の温度が所定温度未満のときには所定の変速条件の成立により前記変速伝達手段の変速段が変更されるよう該変速伝達手段を制御する通常時制御を実行し、前記検出された電気駆動系の温度が前記所定温度以上のときには前記所定の変速条件に拘わらず前記変速伝達手段がダウンシフト変速されると共に該変速伝達手段のアップシフト変速が制限されるよう該変速伝達手段を制御する高温時制御を実行する変速制御手段とを備える動力出力装置を搭載し、車軸に前記駆動軸が接続されて走行する
ことを要旨とする。
上述した各態様のいずれか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、動力を入出力可能な電動機と、前記駆動軸と前記電動機の回転軸とに接続され変速段の変更を伴って両軸間の動力の伝達を行なう変速伝達手段と、前記電動機と電力をやり取りする蓄電手段と、前記電動機を含む電気駆動系の温度を検出する温度検出手段と、前記検出された電気駆動系の温度が所定温度未満のときには所定の変速条件の成立により前記変速伝達手段の変速段が変更されるよう該変速伝達手段を制御する通常時制御を実行し、前記検出された電気駆動系の温度が前記所定温度以上のときには前記所定の変速条件に拘わらず前記変速伝達手段がダウンシフト変速されると共に該変速伝達手段のアップシフト変速が制限されるよう該変速伝達手段を制御する高温時制御を実行する変速制御手段とを備える動力出力装置を搭載し、車軸に前記駆動軸が接続されて走行する
ことを要旨とする。
この本発明の車両では、上述した各態様のいずれか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が奏する効果と同様の効果、例えば、電動機を適正温度範囲内で駆動することができる効果などを奏することができる。
本発明の動力出力装置の制御方法は、
動力を入出力可能な電動機と、駆動軸と前記電動機の回転軸とに接続され変速段の変更を伴って両軸間の動力の伝達を行なう変速伝達手段と、前記電動機と電力をやり取りする蓄電手段とを備える動力出力装置の制御方法であって、
前記電動機を含む電気駆動系の温度が所定温度未満のときには所定の変速条件の成立により前記変速伝達手段の変速段が変更されるよう該変速伝達手段を制御する通常時制御を実行し、前記電気駆動系の温度が前記所定温度以上のときには前記所定の変速条件に拘わらず前記変速伝達手段がダウンシフト変速されると共に該変速伝達手段のアップシフト変速が制限されるよう該変速伝達手段を制御する高温時制御を実行する
ことを要旨とする。
動力を入出力可能な電動機と、駆動軸と前記電動機の回転軸とに接続され変速段の変更を伴って両軸間の動力の伝達を行なう変速伝達手段と、前記電動機と電力をやり取りする蓄電手段とを備える動力出力装置の制御方法であって、
前記電動機を含む電気駆動系の温度が所定温度未満のときには所定の変速条件の成立により前記変速伝達手段の変速段が変更されるよう該変速伝達手段を制御する通常時制御を実行し、前記電気駆動系の温度が前記所定温度以上のときには前記所定の変速条件に拘わらず前記変速伝達手段がダウンシフト変速されると共に該変速伝達手段のアップシフト変速が制限されるよう該変速伝達手段を制御する高温時制御を実行する
ことを要旨とする。
この本発明の動力出力装置の制御方法によれば、電動機を含む電気駆動系の温度が所定温度未満のときには所定の変速条件の成立により変速伝達手段の変速段が変更されるよう変速伝達手段を制御する通常時制御を実行し、電機駆動系の温度が所定温度以上のときには所定の変速条件に拘わらず変速伝達手段がダウンシフト変速されると共に変速伝達手段のアップシフト変速が制限されるよう変速伝達手段を制御する高温時制御を実行する。電機駆動系の温度が所定温度以上のときには変速伝達手段のダウンシフト変速によって電動機が比較的低トルクで駆動されるようにすることができるから、電動機が適正温度の範囲内で駆動されるようにすることができる。
本発明の駆動装置は、
充放電可能な蓄電手段と共に車両に搭載され、駆動軸を駆動する駆動装置であって、
前記蓄電手段と電力をやり取り可能で、動力を入出力可能な電動機と、
前記駆動軸と前記電動機の回転軸とに接続され、変速段の変更を伴って両軸間の動力の伝達を行なう変速伝達手段と、
前記電動機を含む電気駆動系の温度を検出する温度検出手段と、
前記検出された電気駆動系の温度が所定温度未満のときには所定の変速条件の成立により前記変速伝達手段の変速段が変更されるよう該変速伝達手段を制御する通常時制御を実行し、前記検出された電気駆動系の温度が前記所定温度以上のときには前記所定の変速条件に拘わらず前記変速伝達手段がダウンシフト変速されると共に該変速伝達手段のアップシフト変速が制限されるよう該変速伝達手段を制御する高温時制御を実行する変速制御手段と
を備えることを要旨とする。
充放電可能な蓄電手段と共に車両に搭載され、駆動軸を駆動する駆動装置であって、
前記蓄電手段と電力をやり取り可能で、動力を入出力可能な電動機と、
前記駆動軸と前記電動機の回転軸とに接続され、変速段の変更を伴って両軸間の動力の伝達を行なう変速伝達手段と、
前記電動機を含む電気駆動系の温度を検出する温度検出手段と、
前記検出された電気駆動系の温度が所定温度未満のときには所定の変速条件の成立により前記変速伝達手段の変速段が変更されるよう該変速伝達手段を制御する通常時制御を実行し、前記検出された電気駆動系の温度が前記所定温度以上のときには前記所定の変速条件に拘わらず前記変速伝達手段がダウンシフト変速されると共に該変速伝達手段のアップシフト変速が制限されるよう該変速伝達手段を制御する高温時制御を実行する変速制御手段と
を備えることを要旨とする。
この本発明の駆動装置では、電動機を含む電気駆動系の温度が所定温度未満のときには所定の変速条件の成立により変速伝達手段の変速段が変更されるよう変速伝達手段を制御する通常時制御を実行し、電機駆動系の温度が所定温度以上のときには所定の変速条件に拘わらず変速伝達手段がダウンシフト変速されると共に変速伝達手段のアップシフト変速が制限されるよう変速伝達手段を制御する高温時制御を実行する。電機駆動系の温度が所定温度以上のときには変速伝達手段のダウンシフト変速によって電動機が比較的低トルクで駆動されるようにすることができるから、電動機が適正温度の範囲内で駆動されるようにすることができる。
本発明の駆動装置の制御方法は、
充放電可能な蓄電手段と共に車両に搭載され、前記蓄電手段と電力をやり取り可能で動力を入出力可能な電動機と、駆動軸と前記電動機の回転軸とに接続され変速段の変更を伴って両軸間の動力の伝達を行なう変速伝達手段とを備える駆動装置の制御方法であって、
前記電動機を含む電気駆動系の温度が所定温度未満のときには所定の変速条件の成立により前記変速伝達手段の変速段が変更されるよう該変速伝達手段を制御する通常時制御を実行し、前記電気駆動系の温度が前記所定温度以上のときには前記所定の変速条件に拘わらず前記変速伝達手段がダウンシフト変速されると共に該変速伝達手段のアップシフト変速が制限されるよう該変速伝達手段を制御する高温時制御を実行する
ことを要旨とする。
充放電可能な蓄電手段と共に車両に搭載され、前記蓄電手段と電力をやり取り可能で動力を入出力可能な電動機と、駆動軸と前記電動機の回転軸とに接続され変速段の変更を伴って両軸間の動力の伝達を行なう変速伝達手段とを備える駆動装置の制御方法であって、
前記電動機を含む電気駆動系の温度が所定温度未満のときには所定の変速条件の成立により前記変速伝達手段の変速段が変更されるよう該変速伝達手段を制御する通常時制御を実行し、前記電気駆動系の温度が前記所定温度以上のときには前記所定の変速条件に拘わらず前記変速伝達手段がダウンシフト変速されると共に該変速伝達手段のアップシフト変速が制限されるよう該変速伝達手段を制御する高温時制御を実行する
ことを要旨とする。
この本発明の駆動装置の制御方法によれば、電動機を含む電気駆動系の温度が所定温度未満のときには所定の変速条件の成立により変速伝達手段の変速段が変更されるよう変速伝達手段を制御する通常時制御を実行し、電機駆動系の温度が所定温度以上のときには所定の変速条件に拘わらず変速伝達手段がダウンシフト変速されると共に変速伝達手段のアップシフト変速が制限されるよう変速伝達手段を制御する高温時制御を実行する。電機駆動系の温度が所定温度以上のときには変速伝達手段のダウンシフト変速によって電動機が比較的低トルクで駆動されるようにすることができるから、電動機が適正温度の範囲内で駆動されるようにすることができる。
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。
図1は、本発明の一実施例としての動力出力装置を搭載する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、変速機60を介して動力分配統合機構30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。
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。
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には変速機60を介してモータMG2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に出力する。リングギヤ32は、ギヤ機構37およびデファレンシャルギヤ38を介して車両前輪の駆動輪39a,39bに機械的に接続されている。したがって、リングギヤ32に出力された動力は、ギヤ機構37およびデファレンシャルギヤ38を介して駆動輪39a,39bに出力されることになる。なお、駆動系として見たときの動力分配統合機構30に接続される3軸は、キャリア34に接続されたエンジン22の出力軸であるクランクシャフト26,サンギヤ31に接続されモータMG1の回転軸となるサンギヤ軸31aおよびリングギヤ32に接続されると共に駆動輪39a,39bに機械的に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aとなる。
モータMG1およびモータMG2は、共に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の一方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。モータMG1,MG2は、共に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43,44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,モータMG2の温度を検出する温度センサ45からのモータ温度Tm,インバータ42の温度を検出する温度センサ46からのインバータ温度Tinv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、回転位置検出センサ43,44から入力した信号に基づいて図示しない回転数算出ルーチンによりモータMG1,MG2の回転子の回転数Nm1,Nm2を計算している。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。
変速機60は、モータMG2の回転軸48とリングギヤ軸32aとの接続および接続の解除を行なうと共に両軸の接続をモータMG2の回転軸48の回転数を2段に減速してリングギヤ軸32aに伝達するよう構成されている。変速機60の構成の一例を図2に示す。この図2に示す変速機60は、ダブルピニオンの遊星歯車機構60aとシングルピニオンの遊星歯車機構60bと二つのブレーキB1,B2とにより構成されている。ダブルピニオンの遊星歯車機構60aは、外歯歯車のサンギヤ61と、このサンギヤ61と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ62と、サンギヤ61に噛合する複数の第1ピニオンギヤ63aと、この第1ピニオンギヤ63aに噛合すると共にリングギヤ62に噛合する複数の第2ピニオンギヤ63bと、複数の第1ピニオンギヤ63aおよび複数の第2ピニオンギヤ63bを連結して自転かつ公転自在に保持するキャリア64とを備えており、サンギヤ61はブレーキB1のオンオフによりその回転を自由にまたは停止できるようになっている。シングルピニオンの遊星歯車機構60bは、外歯歯車のサンギヤ65と、このサンギヤ65と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ66と、サンギヤ65に噛合すると共にリングギヤ66に噛合する複数のピニオンギヤ67と、複数のピニオンギヤ67を自転かつ公転自在に保持するキャリア68とを備えており、サンギヤ65はモータMG2の回転軸48に、キャリア68はリングギヤ軸32aにそれぞれ連結されていると共にリングギヤ66はブレーキB2のオンオフによりその回転が自由にまたは停止できるようになっている。ダブルピニオンの遊星歯車機構60aとシングルピニオンの遊星歯車機構60bとは、リングギヤ62とリングギヤ66、キャリア64とキャリア68とによりそれぞれ連結されている。変速機60は、ブレーキB1,B2を共にオフとすることによりモータMG2の回転軸48をリングギヤ軸32aから切り離すことができ、ブレーキB1をオフとすると共にブレーキB2をオンとしてモータMG2の回転軸48の回転を比較的大きな減速比で減速してリングギヤ軸32aに伝達し(以下、この状態をLoギヤの状態という)、ブレーキB1をオンとすると共にブレーキB2をオフ状態としてモータMG2の回転軸48の回転を比較的小さな減速比で減速してリングギヤ軸32aに伝達する(以下、この状態をHiギヤの状態という)。なお、ブレーキB1,B2を共にオンとする状態は回転軸48やリングギヤ軸32aの回転を禁止するものとなる。
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に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度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。また、バッテリECU52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)を演算したり、演算した残容量(SOC)と電池温度Tbとに基づいてバッテリ50を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Win,Woutを演算している。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ることにより設定することができる。図3に電池温度Tbと入出力制限Win,Woutとの関係の一例を示し、図4にバッテリ50の残容量(SOC)と入出力制限Win,Woutの補正係数との関係の一例を示す。
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の踏み込み量に対応したアクセル開度Acc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からのブレーキポジションBP,駆動輪39a,39bや図示しない従動輪に取り付けられた車輪速センサ88a〜88dからの車輪速Vwa〜Vwd,駆動軸としてのリングギヤ軸32aに取り付けられた回転数センサ32bからの駆動軸回転数Nrなどが入力ポートを介して入力されている。また、ハイブリッド用電子制御ユニット70からは、変速機60のブレーキB1,B2の図示しないアクチュエータへの駆動信号やなどが出力ポートを介して出力されている。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。なお、実施例のハイブリッド用電子制御ユニット70は、図示しない車速演算ルーチンにより車輪速センサ88a〜88dからの車輪速Vwa〜Vwdに基づいて車速Vを演算している。車速Vとしては、例えば車輪速Vwa〜Vwdの平均値を用いるものとすることもできるし、車輪速Vwa〜Vwdのうち車輪速差の少ない3つの平均値を用いるものとすることもできる。
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。
次に、実施例のハイブリッド自動車20の動作、特に変速機60がHiギヤの状態にあるときの動作について説明する。まず、駆動制御について説明し、その後、変速機60の変速制御につて説明する。図5は、実施例の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。
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や車速V,モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2,回転数センサ32bからの駆動軸回転数Nr,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43,44により検出されたモータMG1,MG2の回転子の回転位置に基づいて演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、車速Vは、車輪速センサ88a〜88dからの車輪速Vwa〜Vwdに基づいて演算されてRAM76の所定領域に記憶されたものを読み込むことにより入力するものとした。さらに、バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、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。
こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Accと車速Vとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪39a,39bに連結された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Tr*を設定する(ステップS110)。要求トルクTr*は、実施例では、アクセル開度Accと車速Vと要求トルクTr*との関係を予め定めて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と車速Vとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクTr*を導出して設定するものとした。図6に要求トルク設定用マップの一例を示す。
要求トルクTr*を設定すると、次に、変速機60を変速すべきか否かを判定すると共に変速機60を変速すべき判定がなされたときに変速制御を実行し(ステップS120)、入力したモータMG2の回転数Nm2を駆動軸回転数Nrで割ることにより変速機60の変速比Grを計算する(ステップS130)。なお、変速制御ルーチンについての詳細は後述する。
続いて、エンジン22に要求される要求パワーPe*を設定する(ステップS140)。要求パワーPe*は、設定した要求トルクTr*に駆動軸回転数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との和として計算することができる。
要求パワーPe*を設定すると、設定した要求パワーPe*に基づいてエンジン22を運転すべき運転ポイントとしての目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する(ステップS150)。この設定は、エンジン22を効率よく動作させる動作ラインと要求パワーPe*とに基づいて行なわれる。エンジン22の動作ラインの一例と目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する様子を図7に示す。図示するように、目標回転数Ne*と目標トルクTe*は、動作ラインと要求パワーPe*(Ne*×Te*)が一定の曲線との交点により求めることができる。
エンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定すると、エンジン22の目標回転数Ne*と駆動軸回転数Nr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*と入力したモータMG1の回転数Nm1とに基づいて式(2)によりモータMG1から出力すべきトルクの仮の値である仮トルクTm1tmpを計算する(ステップS160)。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。エンジン22からパワーを出力している状態で走行しているときの動力分配統合機構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軸はリングギヤ32の回転数Nr(駆動軸回転数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、モータMG1から出力されたトルクTm1がリングギヤ軸32aに作用するトルクと、モータMG2から出力されるトルクTm2が変速機60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。
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nr/ρ (1)
Tm1tmp=ρ・Te*/(1+ρ)+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2)
Tm1tmp=ρ・Te*/(1+ρ)+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2)
続いて、式(3)および式(4)を共に満たすモータMG1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Tm1min,Tm1maxを設定し(ステップS170)、設定した仮トルクTm1tmpを式(5)によりトルク制限Tm1min,Tm1maxで制限してモータMG1のトルク指令Tm1*を設定する(ステップ180)。ここで、式(3)はモータMG1やモータMG2によりリングギヤ軸32aに出力されるトルクの総和が値0から要求トルクTr*までの範囲内となる関係であり、式(4)はモータMG1とモータMG2とにより入出力される電力の総和が入出力制限Win,Woutの範囲内となる関係である。トルク制限Tm1min,Tm1maxの一例を図9に示す。トルク制限Tm1min,Tm1maxは、図中斜線で示した領域内のトルク指令Tm1*の最大値と最小値として求めることができる。
0≦−Tm1/ρ+Tm2・Gr≦Tr* (3)
Win≦Tm1・Nm1+Tm2・Nm2≦Wout (4)
Tm1*=max(min(Tm1tmp,Tm1max),Tm1min) (5)
Win≦Tm1・Nm1+Tm2・Nm2≦Wout (4)
Tm1*=max(min(Tm1tmp,Tm1max),Tm1min) (5)
そして、要求トルクTr*に設定したトルク指令Tm1*を動力分配統合機構30のギヤ比ρで除したものを加えて更に変速機60の変速比Grで除してモータMG2から出力すべきトルクの仮の値である仮トルクTm2tmpを次式(6)により計算すると共に(ステップS190)、バッテリ50の入出力制限Win,Woutと設定したトルク指令Tm1*にモータ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Tm2min,Tm2maxを次式(7)および式(8)により計算すると共に(ステップS200)、設定した仮トルクTm2tmpを式(9)によりトルク制限Tm2min,Tm2maxで制限してモータMG2のトルク指令Tm2*を設定する(ステップS210)。ここで、式(3)は、図8の共線図から容易に導くことができる。
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (6)
Tm2min=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (7)
Tm2max=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (8)
Tm2*=max(min(Tm2tmp,Tm2max),Tm2min) (9)
Tm2min=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (7)
Tm2max=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (8)
Tm2*=max(min(Tm2tmp,Tm2max),Tm2min) (9)
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(ステップS220)、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における吸入空気量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。こうした制御により、バッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内でエンジン22を効率よく運転して駆動軸としてのリングギヤ軸32aに要求トルクTr*を出力して走行することができる。
次に、図5の駆動制御ルーチンのステップS120で実行される変速制御について説明する。図10は、ハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される変速制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。変速制御ルーチンでは、ハイブリッド用電子制御ユニット70のCPU72は、まず、温度センサ45からのモータ温度Tmや温度センサ46からのインバータ温度Tinvなどのデータを入力し(ステップS300)、入力したモータ温度Tmが閾値T1未満であるか否かを判定すると共に入力したインバータ温度Tinvが閾値T2未満であるか否かを判定する(ステップS310)。ここで、閾値T1,T2は、モータMG2やインバータ42が正常に機能し得る適正温度範囲の上限よりも若干小さな値として定まるものであり、モータMG2やインバータ42の仕様により設定される。
モータ温度Tmが閾値T1未満で且つインバータ温度Tinvが閾値T2未満と判定されたときには、モータMG2およびインバータ42が適正温度範囲内で駆動されているかを示すモータ状態判定フラグFに値0を設定すると共に(ステップS320)、変速機60のLoギヤの状態からHiギヤの状態への変更を判定するためのLo−Hi変速線として通常時用のLo−Hi変速線を設定し(ステップS330)、モータ温度Tmが閾値T1以上と判定されたりインバータ温度Tinvが閾値T2以上と判定されたときにはモータ状態判定フラグFに値1を設定すると共に(ステップS340)、Lo−Hi変速線としてモータ高温時用のLo−Hi変速線を設定する(ステップS350)。図11に通常時用のLo−Hi変速線とモータ高温時用のLo−Hi変速線を示す。図示するように、モータ高温時用のLo−Hi変速線は通常時用のLo−Hi変速線よりも高車速側となるよう設定されている。したがって、モータ高温時用のLo−Hi変速線を設定する場合、通常時用のLo−Hi変速線を設定する場合に比べてアップシフト変速されにくくなる。なお、図11には、変速機60のダウンシフト変速を判定するためのHi−Lo変速線も示した。
続いて、変速機60の現在変速段nを調べ(ステップS360)、現在変速段nがLoギヤのときには要求トルクTr*と車速Vとが図11に例示するLo−Hi変速線を上回ってLo−Hi領域内にあるか否かを判定する(ステップS370)。Lo−Hi領域内にあるときには、変速機60のアップシフト変速を実行して(ステップS380)、本ルーチンを終了し、Lo−Hi領域内にないときにはそのまま本ルーチンを終了する。アップシフト変速およびダウンシフト変速の際の変速機60の共線図の一例を図12に示す。図12中、S1軸はダブルピニオンの遊星歯車機構60aのサンギヤ61の回転数を示し、R1,R2軸はダブルピニオンの遊星歯車機構60aおよびシングルピニオンの遊星歯車機構60bのリングギヤ62,66の回転数を示し、C1,C2軸はリングギヤ軸32aの回転数であるダブルピニオンの遊星歯車機構60aおよびシングルピニオンの遊星歯車機構60bのキャリア64,68の回転数を示し、S2軸はモータMG2の回転数であるシングルピニオンの遊星歯車機構60bのサンギヤ65の回転数を示す。図示するように、アップシフト変速は、ブレーキB2がオンでブレーキB1がオフとされている状態からブレーキB2をオフとすると共にブレーキB1をオンとすることにより行なうことができる。
一方、変速機60の現在変速段nがHiギヤのときには車速VがHi−Lo変速線を下回ってHi−Lo領域内にあるか否かを判定し(ステップS390)、Hi−Lo領域内にあるときには変速機60のダウンシフト変速を実行して(ステップS420)、本ルーチンを終了する。変速機60のダウンシフト変速は、図12に示すように、ブレーキB1がオンでブレーキB2がオフとされている状態からブレーキB1をオフとすると共にブレーキB2をオンとすることにより行なうことができる。
車速VがHi−Lo領域内にないときには、駆動制御ルーチンのステップS210で設定されたモータMG2のトルクTm2*および回転数Nm2が所定の高負荷領域内にあるか否かを判定し(ステップS400)、高負荷領域内にあるときにはモータ状態判定フラグFが値1か否か(モータ温度Tmが閾値T1以上かインバータ温度Tinvが閾値T2以上か否か)を判定し(ステップS410)、モータMG2が所定の高負荷領域内で駆動され且つモータ状態判定フラグFが値1のときには変速機60のダウンシフト変速を実行して(ステップS420)、本ルーチンを終了する。高負荷領域の一例を図13に示す。この高負荷領域は、図示するように、モータMG2が回転数Nm2ref以下の低回転数高トルクで駆動される領域として設定されており、モータMG2がこの高負荷領域で駆動されている状態が続くと、モータMG2やインバータ42の温度が大きく上昇する場合が生じる。なお、回転数Nm2refは、変速機60のHiギヤの状態にあるときのモータMG2の駆動領域に基づいて定まる回転数である。実施例では、モータ状態判定フラグFが値1すなわちモータ温度Tmが閾値T1以上かインバータ温度Tinvが閾値T2以上でモータMG2が高負荷領域で駆動されている場合に、変速機60を強制的にダウンシフト変速することにより、モータMG2を高回転数低トルクで駆動される状態として、モータMG2やインバータ42の負担を小さくする。なお、モータMG2が所定の高負荷領域内にないと判定されたりモータ状態判定フラグFが値0と判定されたときにはダウンシフト変速は必要ないから、そのまま本ルーチンを終了する。変速機60のダウンシフト変速が実行されると、モータ状態判定フラグFが値1でLo−Hi変速線としてモータ高温時用のLo−Hi変速線が設定されているから、モータ温度Tmが閾値T1未満で且つインバータ温度Tinvが閾値T2未満となってモータ状態判定フラグFが値0となるまで変速機60がアップシフト変速されにくくなる。したがって、モータMG2やインバータ42の温度上昇は抑制される。
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、モータMG2が低回転数高トルクの高負荷領域外で駆動されたりモータ温度Tmが閾値T1未満でインバータ温度Tinvが閾値T2未満のときには、要求トルクTr*と車速VとHi−Lo変速線と通常時用のLo−Hi変速線とに基づいて変速機60をアップシフト変速かダウンシフト変速し、モータMG2が高負荷領域内で駆動されると共にモータ温度Tmが閾値T1以上かインバータ温度Tinvが閾値T2以上のときには、変速機60をダウンシフト変速すると共にLo−Hi変速線をモータ高温時用のLo−Hi変速線に変更してアップシフト変速を制限するから、モータMG2が高回転数低トルクの状態で駆動されるようにすることができる。この結果、モータMG2やインバータ42の温度上昇を抑制することができる。
実施例のハイブリッド自動車20では、モータ温度Tmとインバータ温度Tinvとに基づいて変速機60を強制的にダウンシフト変速するか否かを判定するものとしたが、モータ温度Tmだけに基づいて変速機60を強制的にダウンシフト変速するか否かを判定するものとしてもよいし、インバータ温度Tinvだけに基づいて変速機60を強制的にダウンシフト変速するか否かを判定するものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、図10の変速制御ルーチンでモータ温度Tmが閾値T1以上かインバータ温度Tinvが閾値T2以上のときにはLo−Hi変速線にモータ高温時用のLo−Hi変速線を設定することによりアップシフト変速を制限するものとしたが、アップシフト変速の制限としてアップシフト変速を禁止するものとしてもよい。この場合の変形例の駆動制御ルーチンの一例を図14に示し、変速制御ルーチンの一例を図15に示す。なお、図14の駆動制御ルーチンおよび図15の変速制御ルーチンの各ステップのうち図5の駆動制御ルーチンおよび図10の変速制御ルーチンと同一の処理については同一のステップ番号を付し、その説明は省略する。
図14の駆動制御ルーチンでは、ステップS130の後に、モータ状態判定フラグFが値1か否か(モータ温度Tmが閾値T1以上か否か,インバータ温度Tinvが閾値T2以上か否か)を判定すると共に車速Vが所定車速Vref以上か否かを判定し(ステップS500,S510)、モータ状態判定フラグFが値1で車速Vが所定車速Vref以上のときにはステップS110で設定した要求トルクTr*とトルク制限Trmaxとのうち小さい方を要求トルクTr*に再設定し(ステップS520)、モータ状態判定フラグFが値0のときや車速Vが所定車速Vref未満のときにはステップS110で設定した要求トルクTr*を変更することなくステップS140以降の処理を実行する。ここで、所定車速Vrefは、変速機60がLoギヤのときにモータMG2の回転数が上限回転数に至るときの車速よりも若干小さい車速として設定されたものである。また、トルク制限Trmaxは、所定車速Vrefで車両を巡航運転するために必要なトルクとして設定されたものである。
図15の変速制御ルーチンでは、図10の変速制御ルーチンのステップS330,S350の処理を除くと共にステップS370とステップS380との間にモータ状態判定フラグFの値を調べるステップS600の処理が設けられている。この変速制御ルーチンでは、ステップS360で現在変速段nがLoギヤでありステップS370で要求トルクTr*と車速VとがLo−Hi領域内にあると判定されたとき、モータ状態判定フラグFの値を調べ(ステップS600)、モータ状態判定フラグFが値0のときにはアップシフト変速を実行するが(ステップS380)、モータ状態判定フラグFが値1のときにはアップシフト変速を行なうことなくそのままルーチンを終了する。即ち、Lo−Hi領域内にあるときであってもモータ温度Tmが閾値T1以上かインバータ温度Tinvが閾値T2以上のときにはアップシフト変速を禁止するのである。この場合でも、図14の駆動制御ルーチンで車両が所定車速Vref未満で走行するよう要求トルクTr*をトルク制限Trmaxで制限するから、モータMG2がその上限回転数を超えて駆動されることはない。
こうした変形例のハイブリッド自動車によっても、モータMG2が高負荷領域内で駆動されると共にモータ温度Tmが閾値T1以上かインバータ温度Tinvが閾値T2以上のときには、変速機60をダウンシフト変速すると共にアップシフト変速を禁止するから、モータMG2が高回転数低トルクの状態で駆動されるようにすることができる。この結果、モータMG2やインバータ42の温度上昇を抑制することができる。このとき、車速Vが所定車速Vref以上のときにはトルク制限Trmaxで要求トルクTr*を制限するから、モータMG2がその上限回転数を超えて駆動されるのを抑制することができる。
実施例のハイブリッド自動車20では、上述した式(3),(4)を満たす範囲内でモータMG1の仮トルクTm1tmpを制限するトルク制限Tm1min,Tm1maxを求めてモータMG1のトルク指令Tm1*を設定すると共に式(7),(8)によりトルク制限Tm2min,Tm2maxを求めてモータMG2のトルク指令Tm2*を設定したが、式(3),(4)を満たす範囲内によるトルク制限Tm1min,Tm1maxの制限を受けることなくモータトルクTm1tmpをそのままモータMG1のトルク指令Tm1*として設定すると共にこのトルク指令Tm1*を用いて式(7),(8)によりトルク制限Tm2min,Tm2maxを求めてモータMG2のトルク指令Tm2*を設定するものとしても構わない。この他、要求トルクTrに基づいてバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内でモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*Tm2*を設定するものであれば、如何なる手法を用いるものとしても構わない。
実施例のハイブリッド自動車20では、Hi,Loの2段の変速段をもって変速可能な変速機60を用いるものとしたが、変速機60の変速段は2段に限られるものではなく、3段以上の変速段としてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG2の動力を変速機60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16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の動力を変速機60により変速してリングギヤ軸32aが接続された車軸(駆動輪39a,39bが接続された車軸)とは異なる車軸(図16における車輪39c,39dに接続された車軸)に接続するものとしてもよい。
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39a,39b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17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39a,39b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。
実施例では、エンジン22と動力分配統合機構30とモータMG1,MG2とを備えるハイブリッド自動車に適用するものとしたが、ハイブリッド自動車に適用するものに限定されるものではなく、変速機を介して駆動軸に接続された電動機を備える通常の電気自動車に適用するものとしてもよい。
また、こうしたハイブリッド自動車に適用するものに限定されるものではなく、自動車以外の車両や船舶,航空機などの移動体に搭載される動力出力装置の形態や建設設備などの移動しない設備に組み込まれた動力出力装置の形態としても構わないし、こうした動力出力装置にエンジンやバッテリと共に組み込まれる駆動装置の形態としても構わない。さらに、こうした動力出力装置の制御方法の形態としてもよい。
ここで、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータMG2が「電動機」に相当し、変速機60が「変速伝達手段」に相当し、バッテリ50が「蓄電手段」に相当し、温度センサ45,46が「温度検出手段」に相当し、モータMG2が低回転数高トルクの高負荷領域外で駆動されたりモータ温度Tmが閾値T1未満でインバータ温度Tinvが閾値T2未満のときには、要求トルクTr*と車速VとHi−Lo変速線と通常時用のLo−Hi変速線とに基づいて変速機60のアップシフト変速かダウンシフト変速を実行し、モータMG2が高負荷領域内で駆動されると共にモータ温度Tmが閾値T1以上かインバータ温度Tinvが閾値T2以上のときには、変速機60がダウンシフト変速されると共にHi−Lo変速線を通常時のものからモータ高温時のものに変更してアップシフト変速されにくくしたり、アップシフト変速を禁止して車速Vが所定車速Vref未満で走行するよう要求トルクTr*をトルク制限Trmaxで制限する図10や図15の変速制御ルーチンを実行するハイブリッド用電子制御ユニット70が「変速制御手段」に相当する。また、エンジン22が「内燃機関」に相当し、動力分配統合機構30とモータMG1とが「電力動力入出力手段」に相当する。また、モータMG1が「発電機」に相当し、動力分配統合機構30が「3軸式動力入出力手段」に相当する。また、対ロータ電動機230も「電力動力入出力手段」に相当する。ここで、「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータMG2に限定されるものではなく、誘導電動機など、動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。「変速伝達手段」としては、Hi,Loの2段の変速段をもって変速可能な変速機60に限定されるものではなく、3段以上の変速段をもって変速する変速機とするなど、電動機の回転軸と駆動軸との間で変速段の変更を伴って動力を変速して伝達するものであれば如何なるものとしても構わない。「蓄電手段」としては、二次電池としてのバッテリ50に限定されるものではなく、キャパシタなど、電力動力入出力手段とや電動機と電力のやりとりが可能であれば如何なるものとしても構わない。「変速制御手段」としては、モータMG2が低回転数高トルクの高負荷領域外で駆動されたりモータ温度Tmが閾値T1未満でインバータ温度Tinvが閾値T2未満のときには、要求トルクTr*と車速VとHi−Lo変速線と通常時用のLo−Hi変速線とに基づいて変速機60のアップシフト変速かダウンシフト変速を実行し、モータMG2が高負荷領域内で駆動されると共にモータ温度Tmが閾値T1以上かインバータ温度Tinvが閾値T2以上のときには、変速機60がダウンシフト変速されると共にHi−Lo変速線を通常時のものからモータ高温時のものに変更してアップシフト変速されにくくしたり、アップシフト変速を禁止して車速Vが所定車速Vref未満で走行するよう要求トルクTr*をトルク制限Trmaxで制限するものに限定されるものではなく、電動機を含む電気駆動系の温度が所定温度未満のときには所定の変速条件の成立により変速伝達手段の変速段が変更されるよう変速伝達手段を制御する通常時制御を実行し、電気駆動系の温度が所定温度以上のときには所定の変速条件に拘わらず変速伝達手段がダウンシフト変速されると共に変速伝達手段のアップシフト変速が制限されるよう変速伝達手段を制御する高温時制御を実行するものであれば如何なるものとしても構わない。「内燃機関」としては、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に限定されるものではなく、水素エンジンなど如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「電力動力入出力手段」としては、動力分配統合機構30とモータMG1とを組み合わせたものや対ロータ電動機230に限定されるされるものではなく、駆動軸に接続されると共に駆動軸に対して独立して回転可能に内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力の入出力により内燃機関からの動力の少なくとも一部を駆動軸に出力するものであれば如何なるものとしても構わない。「発電機」としては、同期発電電動機として構成されたモータMG1に限定されるものではなく、誘導電動機など、動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの発電機としても構わない。「3軸式動力入出力手段」としては、上述の動力分配統合機構30に限定されるものではなく、ダブルピニオン式の遊星歯車機構を用いるものや複数の遊星歯車機構を組み合わせて4以上の軸に接続されるものやデファレンシャルギヤのように遊星歯車とは異なる作動作用を有するものなど、駆動軸と出力軸と発電機の回転軸との3軸に接続され3軸のうちのいずれかに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ものであれば如何なるものとしても構わない。なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
以上、本発明を実施するための最良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。
本発明は、動力出力装置や車両、駆動装置の製造産業などに利用可能である。
20,120,220 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、31a サンギヤ軸、32 リングギヤ、32a リングギヤ軸、32b 回転数センサ、33 ピニオンギヤ、34 キャリア、37 ギヤ機構、38 デファレンシャルギヤ、39a,39b 駆動輪、39c,39d 車輪、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,42 インバータ、43,44 回転位置検出センサ、45,46 温度センサ、50 バッテリ、52 バッテリ用電子制御ユニット(バッテリECU)、54 電力ライン、60 変速機、60a ダブルピニオンの遊星歯車機構、60b シングルピニオンの遊星歯車機構、61,65 サンギヤ、62,66 リングギヤ、63a 第1ピニオンギヤ、63b 第2ピニオンギヤ、64,68 キャリア、67 ピニオンギヤ、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、88a〜88d 車輪速センサ、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 モータ、B1,B2 ブレーキ。
Claims (11)
- 駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
動力を入出力可能な電動機と、
前記駆動軸と前記電動機の回転軸とに接続され、変速段の変更を伴って両軸間の動力の伝達を行なう変速伝達手段と、
前記電動機と電力をやり取りする蓄電手段と、
前記電動機を含む電気駆動系の温度を検出する温度検出手段と、
前記検出された電気駆動系の温度が所定温度未満のときには所定の変速条件の成立により前記変速伝達手段の変速段が変更されるよう該変速伝達手段を制御する通常時制御を実行し、前記検出された電気駆動系の温度が前記所定温度以上のときには前記所定の変速条件に拘わらず前記変速伝達手段がダウンシフト変速されると共に該変速伝達手段のアップシフト変速が制限されるよう該変速伝達手段を制御する高温時制御を実行する変速制御手段と
を備える動力出力装置。 - 前記変速制御手段は、前記高温時制御として、前記変速伝達手段がダウンシフト変速されると共に前記電動機の回転数が所定回転数未満となる範囲内で該変速伝達手段がアップシフト変速されにくくなるよう前記所定の変速条件を変更して該変更した変速条件に基づいて該変速伝達手段の変速段が変更されるよう該変速伝達手段を制御する手段である請求項1記載の動力出力装置。
- 前記変速制御手段は、前記高温時制御として、前記変速伝達手段がダウンシフト変速されると共に該変速伝達手段のアップシフト変速を禁止して前記電動機が所定回転数未満の範囲内で駆動されるよう該変速伝達手段と該電動機とを制御する手段である請求項1記載の動力出力装置。
- 前記変速制御手段は、前記電動機が所定の高負荷領域で駆動されていることを条件として前記高温時制御を実行する手段である請求項1ないし3いずれか記載の動力出力装置。
- 請求項1ないし4いずれか記載の動力出力装置であって、
内燃機関と、
前記駆動軸に接続されると共に該駆動軸に対して独立して回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力の入出力により該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する電力動力入出力手段と、
を備える動力出力装置。 - 前記電力動力入出力手段は、動力を入出力可能な発電機と、前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と前記駆動軸の3軸に接続され該3軸のうちいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の1軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段とを備える手段である請求項5記載の動力出力装置。
- 前記電力動力入出力手段は、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の回転子との電磁気的な作用による電力と動力の入出力により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する対回転子電動機である請求項5記載の動力出力装置。
- 請求項1ないし7いずれか記載の動力出力装置を搭載し、車軸に前記駆動軸が接続されて走行する車両。
- 動力を入出力可能な電動機と、駆動軸と前記電動機の回転軸とに接続され変速段の変更を伴って両軸間の動力の伝達を行なう変速伝達手段と、前記電動機と電力をやり取りする蓄電手段とを備える動力出力装置の制御方法であって、
前記電動機を含む電気駆動系の温度が所定温度未満のときには所定の変速条件の成立により前記変速伝達手段の変速段が変更されるよう該変速伝達手段を制御する通常時制御を実行し、前記電気駆動系の温度が前記所定温度以上のときには前記所定の変速条件に拘わらず前記変速伝達手段がダウンシフト変速されると共に該変速伝達手段のアップシフト変速が制限されるよう該変速伝達手段を制御する高温時制御を実行する
動力出力装置の制御方法。 - 充放電可能な蓄電手段と共に車両に搭載され、駆動軸を駆動する駆動装置であって、
前記蓄電手段と電力をやり取り可能で、動力を入出力可能な電動機と、
前記駆動軸と前記電動機の回転軸とに接続され、変速段の変更を伴って両軸間の動力の伝達を行なう変速伝達手段と、
前記電動機を含む電気駆動系の温度を検出する温度検出手段と、
前記検出された電気駆動系の温度が所定温度未満のときには所定の変速条件の成立により前記変速伝達手段の変速段が変更されるよう該変速伝達手段を制御する通常時制御を実行し、前記検出された電気駆動系の温度が前記所定温度以上のときには前記所定の変速条件に拘わらず前記変速伝達手段がダウンシフト変速されると共に該変速伝達手段のアップシフト変速が制限されるよう該変速伝達手段を制御する高温時制御を実行する変速制御手段と
を備える駆動装置。 - 充放電可能な蓄電手段と共に車両に搭載され、前記蓄電手段と電力をやり取り可能で動力を入出力可能な電動機と、駆動軸と前記電動機の回転軸とに接続され変速段の変更を伴って両軸間の動力の伝達を行なう変速伝達手段とを備える駆動装置の制御方法であって、
前記電動機を含む電気駆動系の温度が所定温度未満のときには所定の変速条件の成立により前記変速伝達手段の変速段が変更されるよう該変速伝達手段を制御する通常時制御を実行し、前記電気駆動系の温度が前記所定温度以上のときには前記所定の変速条件に拘わらず前記変速伝達手段がダウンシフト変速されると共に該変速伝達手段のアップシフト変速が制限されるよう該変速伝達手段を制御する高温時制御を実行する
駆動装置の制御方法。
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