JP5556564B2

JP5556564B2 - Hybrid car

Info

Publication number: JP5556564B2
Application number: JP2010228521A
Authority: JP
Inventors: 祐輔上條
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-10-08
Filing date: 2010-10-08
Publication date: 2014-07-23
Anticipated expiration: 2030-10-08
Also published as: JP2012081836A

Description

本発明は、ハイブリッド自動車に関する。 The present invention relates to a hybrid vehicle.

従来、この種のハイブリッド自動車としては、エンジンと、エンジンにキャリアが接続されると共に車軸にリングギヤが接続されたプラネタリギヤユニットと、プラネタリギヤユニットのサンギヤに接続された発電機と、車軸に接続された電動機と、を備え、発電機を備える発電機駆動部の温度が所定温度以上のときには、発電機駆動部の温度が高いほど小さくなる制限率を発電機目標トルクに乗じて制限発電機目標トルクを計算し、発電機回転速度が所定回転数未満のときに１００％で発電機回転数が所定回転数以上のときに発電機回転速度が大きいほど小さくなる制限率をエンジン目標トルクに対して乗じて制限エンジン目標トルクを計算し、制限エンジン目標トルクでエンジンが運転されると共に制限発電機目標トルクで発電機が駆動されながら走行するようエンジンと発電機と電動機とを制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド自動車では、こうした制御により、発電機駆動部の過度の温度上昇や発電機回転速度の過度の上昇を抑制している。 Conventionally, this type of hybrid vehicle includes an engine, a planetary gear unit having a carrier connected to the engine and a ring gear connected to the axle, a generator connected to the sun gear of the planetary gear unit, and an electric motor connected to the axle. When the temperature of the generator drive unit including the generator is equal to or higher than the predetermined temperature, the limit generator target torque is calculated by multiplying the generator target torque by the limit rate that decreases as the temperature of the generator drive unit increases. The engine target torque is limited by multiplying the engine target torque by a limiting rate that is 100% when the generator rotational speed is less than the predetermined rotational speed and decreases as the generator rotational speed increases when the generator rotational speed is equal to or higher than the predetermined rotational speed. Calculate engine target torque, engine is operated with limited engine target torque and generator is driven with limited generator target torque It controls the engine and a generator and a motor has been proposed to travel while (for example, see Patent Document 1). In this hybrid vehicle, such control suppresses an excessive increase in temperature of the generator drive unit and an excessive increase in the generator rotational speed.

特開２００３−１１１２０６号公報JP 2003-111206 A

こうしたハイブリッド自動車では、一般に、発電機が高温かつ高回転高負荷領域で駆動されるときに発電機の磁石の減磁が生じやすい。このため、発電機駆動部の温度が所定温度以上に至ったときには、発電機の磁石の減磁を抑制するために、磁石の減磁が生じやすい領域で発電機が駆動されないよう発電機回転速度を制限することが考えられるが、この場合、発電機の上限回転速度をどのように定めるかが課題となる。 In such a hybrid vehicle, in general, demagnetization of the magnet of the generator is likely to occur when the generator is driven in a high temperature and high rotation high load region. For this reason, when the temperature of the generator drive unit reaches a predetermined temperature or more, in order to suppress the demagnetization of the magnet of the generator, the generator rotation speed is set so that the generator is not driven in a region where the magnet demagnetization is likely to occur. However, in this case, how to determine the upper limit rotation speed of the generator is a problem.

本発明のハイブリッド自動車は、発電機の温度上昇時に、発電機の上限回転数をより適正に設定することを主目的とする。 The main purpose of the hybrid vehicle of the present invention is to set the upper limit rotational speed of the generator more appropriately when the temperature of the generator rises.

本発明のハイブリッド自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The hybrid vehicle of the present invention employs the following means in order to achieve the main object described above.

本発明のハイブリッド自動車は、
内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、車軸に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやりとりが可能な二次電池と、走行に要求される要求トルクを設定する要求トルク設定手段と、前記設定された要求トルクに基づくトルクによって走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する制御手段と、を備えるハイブリッド自動車において、
前記制御手段は、前記発電機の温度が予め定められた所定温度以上のときには、前記内燃機関に吸入される空気の密度が小さいほど小さくなる傾向に前記内燃機関から出力可能な最大トルクとしての機関最大トルクを設定すると共に該設定した機関最大トルクが前記内燃機関から出力されるときに前記発電機の回転軸に作用するトルクを受け止めるために前記発電機から出力すべきトルクとしての最大対応トルクを設定し、該設定した最大対応トルクが前記発電機の回転子の永久磁石の減磁が想定される減磁領域外となる範囲で前記発電機の上限回転数を設定し、該設定した上限回転数以下の回転数で前記発電機が駆動されるよう制御する手段である、
ことを要旨とする。 The hybrid vehicle of the present invention
Planetary gear in which three rotating elements are connected to three axes of an internal combustion engine, a generator capable of inputting / outputting power, a drive shaft connected to an axle, an output shaft of the internal combustion engine, and a rotating shaft of the generator A mechanism, an electric motor capable of inputting / outputting power to / from the drive shaft, a secondary battery capable of exchanging electric power with the generator and the electric motor, and required torque setting means for setting a required torque required for traveling, In a hybrid vehicle comprising: a control means for controlling the internal combustion engine, the generator, and the electric motor so as to run with a torque based on the set required torque.
When the temperature of the generator is equal to or higher than a predetermined temperature, the control means is an engine as a maximum torque that can be output from the internal combustion engine in a tendency to decrease as the density of air sucked into the internal combustion engine decreases. A maximum torque is set as a torque to be output from the generator in order to receive a torque acting on the rotating shaft of the generator when the set maximum engine torque is output from the internal combustion engine. And setting the upper limit rotation speed of the generator within a range where the set maximum corresponding torque is outside the demagnetization region where demagnetization of the permanent magnet of the rotor of the generator is assumed, and the set upper limit rotation A means for controlling the generator to be driven at a rotation speed of a few or less,
This is the gist.

この本発明のハイブリッド自動車では、発電機の温度が予め定められた所定温度以上のときには、内燃機関に吸入される空気の密度が小さいほど小さくなる傾向に内燃機関から出力可能な最大トルクとしての機関最大トルクを設定すると共に設定した機関最大トルクが内燃機関から出力されるときに発電機の回転軸に作用するトルクを受け止めるために発電機から出力すべきトルクとしての最大対応トルクを設定する。そして、設定した最大対応トルクが発電機の回転子の永久磁石の減磁が想定される減磁領域外となる範囲で発電機の上限回転数を設定し、設定した上限回転数以下の回転数で発電機が駆動されるよう制御する。これにより、発電機の温度が所定温度以上のときに、予め定められた所定回転数を上限回転数に設定するものに比して上限回転数をより適正に設定することができる。 In the hybrid vehicle of the present invention, when the temperature of the generator is equal to or higher than a predetermined temperature, the engine as the maximum torque that can be output from the internal combustion engine tends to decrease as the density of air sucked into the internal combustion engine decreases. In addition to setting the maximum torque, the maximum corresponding torque as the torque to be output from the generator is set in order to receive the torque acting on the rotating shaft of the generator when the set engine maximum torque is output from the internal combustion engine. Then, the upper limit rotational speed of the generator is set in a range where the set maximum corresponding torque is outside the demagnetization region where the demagnetization of the permanent magnet of the rotor of the generator is assumed, and the rotational speed below the set upper limit rotational speed To control the generator to be driven. Thereby, when the temperature of a generator is more than predetermined temperature, an upper limit rotation speed can be set more appropriately compared with what sets predetermined rotation speed to an upper limit rotation speed.

本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。1 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a hybrid vehicle 20 as an embodiment of the present invention. 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の一例を示す説明図である。3 is an explanatory diagram showing an example of a collinear diagram showing a dynamic relationship between the number of rotations and torque in a rotating element of the power distribution and integration mechanism 30. FIG. ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される発電機高温時上限回転数設定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。7 is a flowchart showing an example of a generator high temperature upper limit rotation speed setting process routine executed by the hybrid electronic control unit 70; 機関最大トルク推定用マップの一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the map for engine maximum torque estimation. 仮上限回転数Ｎｍ１ｍａｘｔｍｐを設定する様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a mode that the temporary upper limit rotation speed Nm1maxtmp is set.

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。 Next, the form for implementing this invention is demonstrated using an Example.

図１は、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、ガソリンや軽油などを燃料とするエンジン２２と、エンジン２２を駆動制御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と、エンジン２２のクランクシャフト２６にキャリアが接続されると共に駆動輪６３ａ，６３ｂにデファレンシャルギヤ６２を介して連結された駆動軸３２にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ３０と、例えば永久磁石が埋め込まれたロータと三相コイルが巻回されたステータとを備える同期発電電動機として構成されてロータがプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されたモータＭＧ１と、例えば永久磁石が埋め込まれたロータと三相コイルが巻回されたステータとを備える同期発電電動機として構成されてロータが駆動軸３２に接続されたモータＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するためのインバータ４１，４２と、インバータ４１，４２の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御することによってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０と、例えばリチウムイオン二次電池として構成されてインバータ４１，４２を介してモータＭＧ１，ＭＧ２と電力をやりとりするバッテリ５０と、バッテリ５０を管理するバッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２と、車両全体を制御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 the configuration of a hybrid vehicle 20 as an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the hybrid vehicle 20 of the embodiment includes an engine 22 that uses gasoline or light oil as fuel, an engine electronic control unit (hereinafter referred to as engine ECU) 24 that controls the drive of the engine 22, and a crank of the engine 22. A planetary gear 30 in which a ring gear is connected to a drive shaft 32 that is connected to a drive shaft 63a and 63b via a differential gear 62, and a rotor and a three-phase coil embedded with permanent magnets, for example, are connected to the shaft 26. A motor MG1 configured as a synchronous generator motor including a wound stator and having a rotor connected to the sun gear of the planetary gear 30, a rotor embedded with permanent magnets, and a stator wound with a three-phase coil, for example. It is configured as a synchronous generator motor and the rotor contacts the drive shaft 32. Motor MG2, and inverters 41 and 42 for driving the motors MG1 and MG2, and a motor electronic control unit for driving and controlling the motors MG1 and MG2 by switching control of switching elements (not shown) of the inverters 41 and 42 ( (Hereinafter referred to as “motor ECU”) 40, a battery 50 configured as, for example, a lithium ion secondary battery and exchanging power with the motors MG 1 and MG 2 via inverters 41 and 42, and a battery electronic control unit (which manages the battery 50) (Hereinafter referred to as a battery ECU) 52 and a hybrid electronic control unit 70 for controlling the entire vehicle.

エンジンＥＣＵ２４は、図示しないＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他にＲＯＭやＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサからの信号、例えば、エンジン２２のクランクシャフト２６のクランク角を検出する図示しないクランクポジションセンサからのクランクポジションや、エンジン２２の吸気管に取り付けられてエンジン２２に吸入される空気の温度を検出する温度センサ２３からの吸気温度Ｔａなどが入力されている。エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を運転制御するための種々の制御信号（例えば、スロットルバルブの駆動モータや、燃料噴射弁，点火プラグ，可変バルブタイミング機構への駆動信号など）などが出力されている。 The engine ECU 24 is configured as a microprocessor centered on a CPU (not shown), and includes a ROM, a RAM, an input / output port, and a communication port in addition to the CPU. The engine ECU 24 receives signals from various sensors that detect the operating state of the engine 22, for example, a crank position from a crank position sensor (not shown) that detects a crank angle of the crankshaft 26 of the engine 22, and an intake pipe of the engine 22. An intake air temperature Ta or the like is input from a temperature sensor 23 that detects the temperature of air that is attached and sucked into the engine 22. The engine ECU 24 outputs various control signals for controlling the operation of the engine 22 (for example, a drive signal for a throttle valve, a fuel injection valve, a spark plug, a variable valve timing mechanism, etc.). .

ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、図示しないＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他にＲＯＭやＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。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，大気圧センサ８９からの大気圧Ｐａ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、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 electronic control unit 70 is configured as a microprocessor centered on a CPU (not shown), and includes a ROM, a RAM, an input / output port, and a communication port in addition to the CPU. The hybrid electronic control unit 70 includes an ignition signal from the ignition switch 80, a shift position SP from the shift position sensor 82 that detects the operation position of the shift lever, and an accelerator pedal position sensor 84 that detects the amount of depression of the accelerator pedal. The accelerator opening Acc, the brake pedal position BP from the brake pedal position sensor 86 for detecting the depression amount of the brake pedal, the vehicle speed V from the vehicle speed sensor 88, the atmospheric pressure Pa from the atmospheric pressure sensor 89, etc. are input via the input port. Has been. The hybrid electronic control unit 70 is connected to the engine ECU 24, the motor ECU 40, and the battery ECU 52 via a communication port, and exchanges various control signals and data with the engine ECU 24, the motor ECU 40, and the battery ECU 52.

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０によって実行される以下に説明する駆動制御によって走行する。エンジン２２を運転しながら走行するときには、ハイブリッド用電子制御ユニット７０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と車速センサ８８からの車速Ｖとに応じて走行のために駆動軸３２に要求される要求トルクＴｒ＊を設定し、要求トルクＴｒ＊に駆動軸３２の回転数Ｎｒ（例えば、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２や車速Ｖに換算係数を乗じて得られる回転数）を乗じて走行に要求される走行用パワーＰｄｒｖ＊を計算する。次に、走行用パワーＰｄｒｖ＊からバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づいて得られるバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊（バッテリ５０から放電するときが正の値）を減じてエンジン２２から出力すべきパワーとしての要求パワーＰｅ＊を計算し、エンジン２２を効率よく運転することができるエンジン２２の回転数ＮｅとトルクＴｅとの関係としての動作ライン（例えば燃費最適動作ライン）と要求パワーＰｅ＊とを用いてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する。そして、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣとバッテリ５０の温度Ｔｂとに基づいて定められるバッテリ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の範囲内で、エンジン２２から出力されてプラネタリギヤ３０のサンギヤに作用するトルクを受け止めるためのトルク（フィードフォワード項）とエンジン２２の回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅ＊とするためのトルク（フィードバック項）との和としてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共にモータＭＧ１をトルク指令Ｔｍ１＊で駆動したときにプラネタリギヤ３０を介して駆動軸３２に作用するトルクを要求トルクＴｒ＊から減じたトルクをモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定する。この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の一例を図２に示す。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤの回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリアの回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２および駆動軸３２の回転数であるリングギヤの回転数Ｎｒを示す。また、「ρ」はプラネタリギヤ３０のギヤ比を示す。さらに、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が駆動軸３２に作用するトルクと、モータＭＧ２から出力されるトルクＴｍ２が駆動軸３２に作用するトルクとを示す。以下、説明の都合上、トルクについては、回転数を図２中上方向に上昇させるトルクを正として説明する。こうして設定したエンジン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に送信すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信する。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、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによってエンジン２２が運転されるようエンジン２２の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを実行し、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子をスイッチング制御する。 The thus configured hybrid vehicle 20 of the embodiment travels by the drive control described below, which is executed by the hybrid electronic control unit 70. When traveling while driving the engine 22, the hybrid electronic control unit 70 first drives the drive shaft 32 for traveling according to the accelerator opening Acc from the accelerator pedal position sensor 84 and the vehicle speed V from the vehicle speed sensor 88. Is set to the required torque Tr *, and the required torque Tr * is multiplied by the rotational speed Nr of the drive shaft 32 (for example, the rotational speed obtained by multiplying the rotational speed Nm2 of the motor MG2 and the vehicle speed V by a conversion factor). A traveling power Pdrv * required for traveling is calculated. Next, the charging / discharging request power Pb * (positive value when discharging from the battery 50) of the battery 50 obtained from the traveling power Pdrv * based on the storage ratio SOC of the battery 50 should be reduced and output from the engine 22 An operation line (for example, an optimum fuel efficiency operation line) and a required power Pe * as a relationship between the rotational speed Ne of the engine 22 and the torque Te that can calculate the required power Pe * as power and efficiently operate the engine 22 Is used to set the target rotational speed Ne * and target torque Te * of the engine 22. And it is output from the engine 22 within the range of the input / output restrictions Win and Wout which are the maximum permissible electric power which may charge / discharge the battery 50 defined based on the electrical storage ratio SOC of the battery 50 and the temperature Tb of the battery 50. The torque command of the motor MG1 is the sum of the torque (feedforward term) for receiving the torque acting on the sun gear of the planetary gear 30 and the torque (feedback term) for setting the rotational speed Ne of the engine 22 to the target rotational speed Ne *. Tm1 * is set, and the torque obtained by subtracting the torque acting on the drive shaft 32 via the planetary gear 30 from the required torque Tr * when the motor MG1 is driven by the torque command Tm1 * is set as the torque command Tm2 * of the motor MG2. . FIG. 2 shows an example of a collinear diagram showing the dynamic relationship between the rotational speed and torque of the rotating elements of the power distribution and integration mechanism 30 at this time. In the figure, the left S-axis indicates the rotational speed of the sun gear, which is the rotational speed Nm1 of the motor MG1, the C-axis indicates the rotational speed of the carrier, which is the rotational speed Ne of the engine 22, and the R-axis indicates the rotational speed Nm2 of the motor MG2. And the rotation speed Nr of the ring gear which is the rotation speed of the drive shaft 32 is shown. “Ρ” represents the gear ratio of the planetary gear 30. Further, two thick arrows on the R axis indicate torque that the torque Tm1 output from the motor MG1 acts on the drive shaft 32 and torque that the torque Tm2 output from the motor MG2 acts on the drive shaft 32. Hereinafter, for convenience of explanation, the torque will be described assuming that the torque that increases the rotational speed upward in FIG. 2 is positive. The target engine speed Ne * and target torque Te * set in this way are transmitted to the engine ECU 24, and torque commands Tm1 * and Tm2 * for the motors MG1 and MG2 are transmitted to the motor ECU 40. The engine ECU 24 that has received the target rotational speed Ne * and the target torque Te *, controls the intake air amount, fuel injection control, and ignition of the engine 22 so that the engine 22 is operated by the target rotational speed Ne * and the target torque Te *. The motor ECU 40 that executes the control and receives the torque commands Tm1 * and Tm2 * of the motors MG1 and MG2 sets the switching elements of the inverters 41 and 42 so that the motors MG1 and MG2 are driven by the torque commands Tm1 * and Tm2 *. Control switching.

エンジン２２の運転を停止した状態で走行するときには、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに応じて駆動軸３２に要求される要求トルクＴｒ＊を設定し、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定すると共にモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に要求トルクＴｒ＊を設定する。そして、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信する。トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子をスイッチング制御する。 When traveling with the operation of the engine 22 stopped, the hybrid electronic control unit 70 sets the required torque Tr * required for the drive shaft 32 in accordance with the accelerator opening Acc and the vehicle speed V, and the battery 50 Within the range of the input / output limits Win and Wout, a value 0 is set for the torque command Tm1 * of the motor MG1, and a required torque Tr * is set for the torque command Tm2 * of the motor MG2. Then, the set torque commands Tm1 * and Tm2 * are transmitted to the motor ECU 40. The motor ECU 40 that receives the torque commands Tm1 * and Tm2 * performs switching control of the switching elements of the inverters 41 and 42 so that the motors MG1 and MG2 are driven by the torque commands Tm1 * and Tm2 *.

次に、モータＭＧ１の温度がモータＭＧ１のロータの永久磁石の減磁が生じやすい温度として定められた所定温度以上に至ったときのモータＭＧ１の制御について説明する。一般に、モータＭＧ１は、高温かつ高回転高負荷領域で駆動されると、永久磁石の減磁が生じやすい。このため、実施例では、モータＭＧ１の温度が所定温度以上に至ったときには、減磁が生じやすい領域（以下、減磁領域という）でモータＭＧ１が駆動されないようにモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を制限するものとした。 Next, the control of the motor MG1 when the temperature of the motor MG1 reaches or exceeds a predetermined temperature determined as a temperature at which the permanent magnet of the rotor of the motor MG1 is likely to be demagnetized will be described. In general, when the motor MG1 is driven in a high temperature and high rotation and high load region, demagnetization of the permanent magnet is likely to occur. Therefore, in the embodiment, when the temperature of the motor MG1 reaches a predetermined temperature or higher, the rotational speed Nm1 of the motor MG1 is limited so that the motor MG1 is not driven in a region where demagnetization is likely to occur (hereinafter referred to as a demagnetization region). To do.

図３は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される発電機高温時上限回転数設定処理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、モータＭＧ１の温度が所定温度以上のときに所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。発電機高温時上限回転数設定処理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は、まず、大気圧センサ８９からの大気圧Ｐａや、吸気温度Ｔａを入力し（ステップＳ１００）、入力した大気圧Ｐａや吸気温度Ｔａに基づいてエンジン２２から出力可能な最大トルクとしての機関最大トルクＴｅｍａｘを推定する（ステップＳ１１０）。ここで、吸気温度Ｔａは、温度センサ２３により検出されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとした。また、機関最大トルクＴｅｍａｘは、実施例では、大気圧Ｐａと吸気温度Ｔａと機関最大トルクＴｅｍａｘとの関係を予め実験や解析などによって定めて機関最大トルク推定用マップとして定めておき、大気圧Ｐａと吸気温度Ｔａとが与えられるとマップから対応する機関最大トルクＴｅｍａｘを導出して推定するものとした。機関最大トルク設定用マップの一例を図４に示す。機関最大トルクＴｅｍａｘは、図示するように、大気圧Ｐａが小さいほど小さくなり、吸気温度Ｔａが高いほど小さくなる。これは、同一の回転数で同一のスロットル開度のときに、大気圧Ｐａが小さく吸気温度Ｔａが高いほどエンジン２２に吸入される空気の密度（空気密度）が小さくなり、エンジン２２から出力されるトルクが小さくなるためである。 FIG. 3 is a flowchart showing an example of a generator high temperature upper limit rotation speed setting routine executed by the hybrid electronic control unit 70. This routine is repeatedly executed every predetermined time (for example, every several msec) when the temperature of the motor MG1 is equal to or higher than the predetermined temperature. When the generator high temperature upper limit rotation number setting routine is executed, the hybrid electronic control unit 70 first inputs the atmospheric pressure Pa and the intake air temperature Ta from the atmospheric pressure sensor 89 (step S100) and inputs them. Based on the atmospheric pressure Pa and the intake air temperature Ta, the engine maximum torque Temax as the maximum torque that can be output from the engine 22 is estimated (step S110). Here, the intake air temperature Ta detected by the temperature sensor 23 is input from the engine ECU 24 by communication. Further, in the embodiment, the engine maximum torque Temax is determined as an engine maximum torque estimation map by previously determining the relationship among the atmospheric pressure Pa, the intake air temperature Ta, and the engine maximum torque Temax through experiments and analysis. When the intake air temperature Ta is given, the corresponding engine maximum torque Temax is derived from the map and estimated. An example of the engine maximum torque setting map is shown in FIG. As shown in the figure, the engine maximum torque Temax decreases as the atmospheric pressure Pa decreases, and decreases as the intake air temperature Ta increases. This is because the density of air sucked into the engine 22 (air density) decreases as the atmospheric pressure Pa decreases and the intake air temperature Ta increases at the same rotational speed and the same throttle opening, and the engine 22 outputs the air. This is because the torque to be reduced.

続いて、エンジン２２から機関最大トルクＴｅｍａｘが出力されるときにプラネタリギヤ３０のサンギヤ（モータＭＧ１の回転軸）に作用するトルクを受け止めるためにモータＭＧ１から出力すべきトルクとしての最大対応トルクＴｍ１ｍｉｎを、機関最大トルクＴｅｍａｘとプラネタリギヤ３０のギヤ比ρとを用いて次式（１）により計算する（ステップＳ１２０）。式（１）は、上述の図２の共線図から容易に導くことができる。 Subsequently, when the engine maximum torque Temax is output from the engine 22, the maximum corresponding torque Tm1min as the torque to be output from the motor MG1 to receive the torque acting on the sun gear of the planetary gear 30 (the rotation shaft of the motor MG1) is Using the maximum engine torque Temax and the gear ratio ρ of the planetary gear 30, the following equation (1) is used for calculation (step S 120). Equation (1) can be easily derived from the alignment chart of FIG.

Tm1min=-ρ・Temax/(1+ρ) (1) Tm1min = -ρ ・ Temax / (1 + ρ) (1)

こうして最大対応トルクＴｍ１ｍｉｎを設定すると、設定した最大対応トルクＴｍ１ｍｉｎを用いてモータＭＧ１の上限回転数Ｎｍ１の仮の値としての仮上限回転数Ｎｍ１ｍａｘｔｍｐを設定すると共に（ステップＳ１３０）、設定した仮上限回転数Ｎｍ１ｔｍｐと所定回転数Ｎｍ１ｓｅｔとのうち大きい方をモータＭＧ１の上限回転数Ｎｍ１ｍａｘとして設定して（ステップＳ１４０）、本ルーチンを終了する。ここで、所定回転数Ｎｍ１ｓｅｔは、減磁領域全体の最小回転数より若干小さな回転数を用いるものとした。また、仮上限回転数Ｎｍ１ｍａｘｔｍｐを設定する様子を図５に示す。図５では、減磁領域や所定回転数Ｎｍ１ｓｅｔについても併せて示した。仮上限回転数Ｎｍ１ｍａｘｔｍｐは、実施例では、最大対応トルクＴｍ１ｍｉｎでモータＭＧ１が駆動されるときでも、モータＭＧ１の動作点（トルクＴｍ１，回転数Ｎｍ１）が減磁領域外となる許容回転数範囲の上限値やその近傍の値（例えば、減磁領域のうち最大対応トルクＴｍ１ｍｉｎにおける最小回転数よりも若干小さな回転数など）を定めるものとした。したがって、この仮上限回転数Ｎｍ１ｍａｘｔｍｐには、所定回転数Ｎｍ１ｓｅｔ以上の回転数が設定されることになる。モータＭＧ１の温度が所定温度以上のときを考えると、固定値を上限回転数Ｎｍ１ｍａｘを設定する場合（比較例）、モータＭＧ１の永久磁石の減磁を抑制するために、所定回転数Ｎｍ１ｓｅｔを上限回転数Ｎｍ１ｍａｘに設定する必要があるが、大気圧Ｐａや吸気温度Ｔａを考慮して上限回転数Ｎｍ１ｍａｘを設定する実施例では、大気圧Ｐａや吸気温度Ｔａに応じて上限回転数Ｎｍ１ｍａｘをより適正に設定することができる。特に、高地など大気圧Ｐａが小さいときや、吸気温度Ｔａが高いときには、機関最大トルクＴｅｍａｘが小さくなって最大対応トルクＴｍ１ｍｉｎが大きくなり（絶対値として小さくなり）、図５から分かるように、減磁領域外のモータＭＧ１の許容回転数範囲が比較的広くなるため、比較的大きな回転数を上限回転数Ｎｍ１ｍａｘに設定することができる。そして、トルクＴｍ１が最大対応トルクＴｍ１ｍｉｎ以上（トルクＴｍ１の絶対値が最大対応トルクＴｍ１ｍｉｎの絶対値以下）で回転数Ｎｍ１が上限回転数Ｎｍ１ｍａｘ以下となる範囲内でモータＭＧ１が駆動されながら要求トルクＴｒ＊に基づくトルクによって走行するようエンジン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＊を設定してエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御することにより、所定回転数Ｎｍ１ｓｅｔを上限回転数Ｎｍ１ｍａｘに設定するものに比して、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の許容範囲の制限をより緩やかなものとしつつモータＭＧ１のロータの永久磁石の減磁を抑制することが可能となる。 When the maximum corresponding torque Tm1min is set in this way, the temporary upper limit rotation speed Nm1maxtmp as a temporary value of the upper limit rotation speed Nm1 of the motor MG1 is set using the set maximum corresponding torque Tm1min (step S130), and the set temporary upper limit rotation is set. The larger one of the number Nm1tmp and the predetermined rotation number Nm1set is set as the upper limit rotation number Nm1max of the motor MG1 (step S140), and this routine is finished. Here, the predetermined rotational speed Nm1set is a rotational speed that is slightly smaller than the minimum rotational speed of the entire demagnetization region. FIG. 5 shows how the temporary upper limit rotation speed Nm1maxtmp is set. FIG. 5 also shows the demagnetization region and the predetermined rotation speed Nm1set. In the embodiment, the temporary upper limit rotational speed Nm1maxtmp is within an allowable rotational speed range where the operating point (torque Tm1, rotational speed Nm1) of the motor MG1 is outside the demagnetization region even when the motor MG1 is driven with the maximum corresponding torque Tm1min. The upper limit value and a value in the vicinity thereof (for example, a rotational speed slightly smaller than the minimum rotational speed at the maximum corresponding torque Tm1min in the demagnetization region) are determined. Therefore, the temporary upper limit rotational speed Nm1maxtmp is set to a rotational speed equal to or higher than the predetermined rotational speed Nm1set. Considering when the temperature of the motor MG1 is equal to or higher than a predetermined temperature, when the upper limit rotational speed Nm1max is set as a fixed value (comparative example), the upper limit of the predetermined rotational speed Nm1set is set to suppress demagnetization of the permanent magnet of the motor MG1. Although it is necessary to set the rotation speed Nm1max, in the embodiment in which the upper limit rotation speed Nm1max is set in consideration of the atmospheric pressure Pa and the intake air temperature Ta, the upper limit rotation speed Nm1max is more appropriate according to the atmospheric pressure Pa and the intake air temperature Ta. Can be set to In particular, when the atmospheric pressure Pa is low, such as at high altitudes, or when the intake air temperature Ta is high, the engine maximum torque Temax decreases and the maximum corresponding torque Tm1min increases (decreases as an absolute value). Since the allowable rotational speed range of the motor MG1 outside the magnetic region becomes relatively wide, a relatively large rotational speed can be set to the upper limit rotational speed Nm1max. The required torque Tr is driven while the motor MG1 is driven within a range where the torque Tm1 is equal to or greater than the maximum corresponding torque Tm1min (the absolute value of the torque Tm1 is equal to or smaller than the absolute value of the maximum corresponding torque Tm1min) and the rotational speed Nm1 is equal to or lower than the upper limit rotational speed Nm1max. The engine 22 and the motors MG1 and MG2 are controlled by setting the target rotational speed Ne * and target torque Te * of the engine 22 and torque commands Tm1 * and Tm2 * of the motors MG1 and MG2 so that the vehicle travels with torque based on *. Therefore, the demagnetization of the permanent magnet of the rotor of the motor MG1 is suppressed while making the limit of the permissible range of the rotation speed Nm1 of the motor MG1 more gradual than that in which the predetermined rotation speed Nm1set is set to the upper limit rotation speed Nm1max. It becomes possible to do.

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ＭＧ１の温度が所定温度以上のときには、大気圧Ｐａと吸気温度Ｔａとに基づいてエンジン２２から出力可能な最大トルクとしての機関最大トルクＴｅｍａｘを設定し、設定した機関最大トルクＴｅｍａｘがエンジン２２から出力されるときにプラネタリギヤ３０のサンギヤに作用するトルクを受け止めるためにモータＭＧ１から出力すべきトルクとしての最大対応トルクＴｍ１ｍｉｎを設定し、設定した最大対応トルクＴｍ１ｍｉｎでモータＭＧ１を駆動するときでもモータＭＧ１の動作点（トルクＴｍ１，回転数Ｎｍ１）が減磁領域外となる範囲でモータＭＧ１の仮上限回転数Ｎｍ１ｍａｘｔｍｐを設定し、設定した仮上限回転数Ｎｍ１ｍａｘと所定回転数Ｎｍ１ｓｅｔとのうち大きい方をモータＭＧ１の上限回転数Ｎｍ１ｍａｘに設定するから、所定回転数Ｎｍ１ｓｅｔを上限回転数Ｎｍ１ｍａｘに設定するものに比して上限回転数Ｎｍ１ｍａｘをより適正に設定することができる。 According to the hybrid vehicle 20 of the embodiment described above, when the temperature of the motor MG1 is equal to or higher than the predetermined temperature, the engine maximum torque Temax as the maximum torque that can be output from the engine 22 based on the atmospheric pressure Pa and the intake air temperature Ta is set. The maximum corresponding torque Tm1min is set as the torque to be output from the motor MG1 in order to receive the torque acting on the sun gear of the planetary gear 30 when the set engine maximum torque Temax is output from the engine 22, and the set maximum Even when the motor MG1 is driven with the corresponding torque Tm1min, the temporary upper limit rotational speed Nm1maxtmp of the motor MG1 is set within a range where the operating point (torque Tm1, rotational speed Nm1) of the motor MG1 is outside the demagnetization region, and the set temporary upper limit rotational speed is set. Number Nm1max and predetermined rotation speed Nm1set Since among larger one is set to the upper limit rotational speed Nm1max the motor MG1, it is possible to set the upper limit rotation speed Nm1max more appropriately in comparison with those for setting the predetermined rotational speed Nm1set the upper limit rotational speed Nm1max.

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、モータＭＧ１が「発電機」に相当し、プラネタリギヤ３０が「遊星歯車機構」に相当し、モータＭＧ２が「電動機」に相当し、バッテリ５０が「二次電池」に相当し、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３２に出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定する処理が「要求トルク設定手段」に相当し、モータＭＧ１の温度が所定温度以上のときには、大気圧Ｐａと吸気温度Ｔａとに基づいてエンジン２２から出力可能な最大トルクとしての機関最大トルクＴｅｍａｘを設定し、設定した機関最大トルクＴｅｍａｘがエンジン２２から出力されるときにプラネタリギヤ３０のサンギヤに作用するトルクを受け止めるためにモータＭＧ１から出力すべきトルクとしての最大対応トルクＴｍ１ｍｉｎを設定し、設定した最大対応トルクＴｍ１ｍｉｎでモータＭＧ１を駆動するときでもモータＭＧ１の動作点（トルクＴｍ１，回転数Ｎｍ１）が減磁領域外となる範囲でモータＭＧ１の仮上限回転数Ｎｍ１ｍａｘｔｍｐを設定し、設定した仮上限回転数Ｎｍ１ｍａｘと所定回転数Ｎｍ１ｓｅｔとのうち大きい方をモータＭＧ１の上限回転数Ｎｍ１ｍａｘに設定する図３の発電機高温時上限回転数設定処理ルーチンを実行すると共に、モータＭＧ１が上限回転数Ｎｍ１ｍａｘ以下の回転数で回転しながら要求トルクＴｒ＊に基づくトルクによって走行するようエンジン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＊を設定してエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信するハイブリッド用電子制御ユニット７０と、受信した目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とに基づいてエンジン２２を制御するエンジンＥＣＵ２４と、受信したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するモータＥＣＵ４０と、が「制御手段」に相当する。 The correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problems will be described. In the embodiment, the engine 22 corresponds to an “internal combustion engine”, the motor MG1 corresponds to a “generator”, the planetary gear 30 corresponds to a “planetary gear mechanism”, the motor MG2 corresponds to a “motor”, and the battery 50 Corresponds to the “secondary battery”, and the processing for setting the required torque Tr * to be output to the drive shaft 32 based on the accelerator opening Acc and the vehicle speed V corresponds to “required torque setting means”. When the temperature is equal to or higher than the predetermined temperature, the engine maximum torque Temax is set as the maximum torque that can be output from the engine 22 based on the atmospheric pressure Pa and the intake air temperature Ta, and the set engine maximum torque Temax is output from the engine 22. The maximum corresponding torque Tm as the torque to be output from the motor MG1 to receive the torque acting on the sun gear of the planetary gear 30 sometimes Even when the motor MG1 is driven with the set maximum corresponding torque Tm1min, the temporary upper limit rotational speed Nm1maxtmp of the motor MG1 is set within the range where the operating point (torque Tm1, rotation speed Nm1) of the motor MG1 is outside the demagnetization region. The generator high-temperature upper-limit rotation speed setting processing routine of FIG. 3 is executed to set the upper limit rotation speed Nm1max of the motor MG1 which is larger between the set temporary upper-limit rotation speed Nm1max and the predetermined rotation speed Nm1set, and the motor The target rotational speed Ne * of the engine 22 and the target torque Te *, and the torque commands Tm1 * and Tm2 of the motors MG1 and MG2 so that the MG1 travels with the torque based on the required torque Tr * while rotating at a rotational speed not more than the upper limit rotational speed Nm1max * Is set and transmitted to the engine ECU 24 and the motor ECU 40. The lid electronic control unit 70, the engine ECU 24 that controls the engine 22 based on the received target rotational speed Ne * and the target torque Te *, and the motors MG1 and MG2 based on the received torque commands Tm1 * and Tm2 *. The motor ECU 40 to be controlled corresponds to “control means”.

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。 The correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problem is the same as that of the embodiment described in the column of means for solving the problem. Therefore, the elements of the invention described in the column of means for solving the problems are not limited. That is, the interpretation of the invention described in the column of means for solving the problems should be made based on the description of the column, and the examples are those of the invention described in the column of means for solving the problems. It is only a specific example.

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated using the Example, this invention is not limited at all to such an Example, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it is with various forms. Of course, it can be implemented.

本発明は、ハイブリッド自動車の製造産業に利用可能である。 The present invention is applicable to the hybrid vehicle manufacturing industry.

２０ハイブリッド自動車、２２エンジン、２３温度センサ、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、３０プラネタリギヤ、３２駆動軸、４０モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２インバータ、５０バッテリ、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、８０イグニッションスイッチ、８２シフトポジションセンサ、８４アクセルペダルポジションセンサ、８６ブレーキペダルポジションセンサ、８８車速センサ、８９大気圧センサ、ＭＧ１，ＭＧ２モータ。 20 hybrid vehicle, 22 engine, 23 temperature sensor, 24 engine electronic control unit (engine ECU), 26 crankshaft, 30 planetary gear, 32 drive shaft, 40 motor electronic control unit (motor ECU), 41, 42 inverter, 50 Battery, 62 differential gear, 63a, 63b driving wheel, 64a, 64b wheel, 70 hybrid electronic control unit, 80 ignition switch, 82 shift position sensor, 84 accelerator pedal position sensor, 86 brake pedal position sensor, 88 vehicle speed sensor, 89 Atmospheric pressure sensor, MG1, MG2 motor.

Claims

内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、車軸に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との３軸に３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやりとりが可能な二次電池と、走行に要求される要求トルクを設定する要求トルク設定手段と、前記設定された要求トルクに基づくトルクによって走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する制御手段と、を備えるハイブリッド自動車において、
前記制御手段は、前記発電機の温度が予め定められた所定温度以上のときには、前記内燃機関に吸入される空気の密度が小さいほど小さくなる傾向に前記内燃機関から出力可能な最大トルクとしての機関最大トルクを設定すると共に該設定した機関最大トルクが前記内燃機関から出力されるときに前記発電機の回転軸に作用するトルクを受け止めるために前記機関最大トルクが小さいほど絶対値が小さくなる傾向に前記発電機から出力すべきトルクとしての最大対応トルクを設定し、該設定した最大対応トルクが前記発電機の回転子の永久磁石の減磁が想定される減磁領域外となる範囲で前記最大対応トルクの絶対値が小さいほど大きくなる傾向に前記発電機の上限回転数を設定し、該設定した上限回転数以下の回転数で前記発電機が駆動されるよう制御する手段である、
ハイブリッド自動車。
Planetary gear in which three rotating elements are connected to three axes of an internal combustion engine, a generator capable of inputting / outputting power, a drive shaft connected to an axle, an output shaft of the internal combustion engine, and a rotating shaft of the generator A mechanism, an electric motor capable of inputting / outputting power to / from the drive shaft, a secondary battery capable of exchanging electric power with the generator and the electric motor, and required torque setting means for setting a required torque required for traveling, In a hybrid vehicle comprising: a control means for controlling the internal combustion engine, the generator, and the electric motor so as to run with a torque based on the set required torque.
When the temperature of the generator is equal to or higher than a predetermined temperature, the control means is an engine as a maximum torque that can be output from the internal combustion engine in a tendency to decrease as the density of air sucked into the internal combustion engine decreases. In order to set the maximum torque and receive the torque acting on the rotating shaft of the generator when the set engine maximum torque is output from the internal combustion engine, the absolute value tends to decrease as the engine maximum torque decreases. the most up to set the corresponding torque becomes demagnetized outside the maximum corresponding torque the set demagnetization of the permanent magnet of the rotor of the generator is assumed range as torque to be output from the generator absolute value sets the upper limit rotational speed of the generator small enough larger trend, the generator at a rotation speed of less than the upper limit rotational speed and the setting drive of the corresponding torque A means for so that control,
Hybrid car.