JP2014189081A - Hybrid vehicle - Google Patents

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JP2014189081A
JP2014189081A JP2013064568A JP2013064568A JP2014189081A JP 2014189081 A JP2014189081 A JP 2014189081A JP 2013064568 A JP2013064568 A JP 2013064568A JP 2013064568 A JP2013064568 A JP 2013064568A JP 2014189081 A JP2014189081 A JP 2014189081A
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JP
Japan
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power
motor
torque
output
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JP2013064568A
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Japanese (ja)
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Yoshiaki Tsuruta
義明 鶴田
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To, when a power larger than a power which an engine can output through number-of-rotations limitation is requested, allow a vehicle to travel by suppressing degradation of fuel economy and outputting the requested power.SOLUTION: When a number-of-rotations limit Nelim is imposed on an engine, if a shortage power ΔP obtained by subtracting an engine upper limit power Pelim from a traveling power Pdrv is larger than an output limit Wout of a battery, an opening/closing timing of an intake valve is advanced by a variable valve timing mechanism, and an engine is run at a running point associated with the number-of-rotations limit Nelim and a torque obtained by dividing a difference, which is obtained by subtracting the battery 50 output limit Wout from the traveling power Pdrv, by the number-of-rotations limit Nelim (S190). Control is implemented so that a vehicle can travel by outputting a power equivalent to the output limit Wout from the battery, and outputting the traveling power Pdrv to a driving axle (S200 to S220).

Description

本発明は、ハイブリッド自動車に関し、詳しくは、吸気バルブの開閉タイミングを変更する可変バルブタイミング機構を有するエンジンと、発電可能な第1モータと、エンジンの出力軸と第1モータの回転軸と車軸に連結された駆動軸とに3つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、走行用の動力を入出力する第2モータと、第1モータおよび第2モータと電力のやりとりが可能なバッテリと、を備えるハイブリッド自動車に関する。   The present invention relates to a hybrid vehicle, and more particularly, to an engine having a variable valve timing mechanism that changes the opening / closing timing of an intake valve, a first motor capable of generating power, an output shaft of the engine, a rotating shaft of the first motor, and an axle. A planetary gear mechanism in which three rotating elements are connected to a connected drive shaft, a second motor that inputs and outputs driving power, a battery that can exchange power with the first motor and the second motor, Relates to a hybrid vehicle comprising

従来、この種のハイブリッド自動車としては、通常は要求動力に対してエンジンを最も運転効率のよい運転ポイントで運転するが、回転数制限により運転ポイントで運転できないときは、要求動力に相当する動力を出力できるようにトルクを増大してエンジンを運転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、トルクの増大は、エンジンの回転数とトルクに基づくマップに従って可変バルブタイミング機構を制御し、吸気弁の開閉タイミングを変更することによって行なう。そして、こうした制御により、バッテリからの電力供給を抑制し、要求動力が大きいときでも運転効率を向上している。   Conventionally, in this type of hybrid vehicle, the engine is normally operated at the operating point with the highest operating efficiency with respect to the required power. One that increases the torque so that it can be output and operates the engine has been proposed (see, for example, Patent Document 1). In this hybrid vehicle, the torque is increased by controlling the variable valve timing mechanism according to a map based on the engine speed and torque and changing the opening / closing timing of the intake valve. And by such control, the electric power supply from a battery is suppressed and driving efficiency is improved even when required power is large.

また、アクセルペダルから入力される走行要求パワーとバッテリの充電要求パワーとを合算したエンジン要求パワーがエンジンの燃費最良域を超える場合には、バッテリの充電要求パワーを制限するものが提案されている(例えば、特許文献2参照)。このハイブリッド自動車では、こうした制御により、燃費が低下するのを抑制している。   In addition, when the engine required power, which is the sum of the required travel power input from the accelerator pedal and the required battery charge power, exceeds the best fuel efficiency range of the engine, there is proposed one that limits the required charge power of the battery. (For example, refer to Patent Document 2). In this hybrid vehicle, such control suppresses a reduction in fuel consumption.

特開平11−117782号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-117782 特開2010−184572号公報JP 2010-184572 A

しかしながら、上述の前者のハイブリッド自動車では、要求動力により回転数制限により運転ポイントで運転できないときに、直ちにエンジンのトルクを増大するものとすれば、車両の燃費を悪化させてしまう。また、後者のハイブリッド自動車では、アクセルペダルから入力される走行要求パワーがエンジンの燃費最良域を超える場合には、バッテリの充電要求パワーを制限しても、対処できない。   However, in the above-described hybrid vehicle, if the engine torque is increased immediately when the engine cannot be driven at the driving point due to the rotational speed limitation due to the required power, the fuel consumption of the vehicle is deteriorated. In the latter hybrid vehicle, when the required travel power input from the accelerator pedal exceeds the engine fuel efficiency best range, even if the required charge power of the battery is limited, it cannot be coped with.

本発明のハイブリッド自動車は、回転数制限によりエンジンが出力することができるパワーより大きいパワーが要求がなされたときに燃費の低下を抑制しながら要求されたパワーを出力して走行することを主目的とする。   The hybrid vehicle of the present invention has a main purpose of outputting the requested power while suppressing a decrease in fuel consumption when a power greater than the power that can be output by the engine due to the rotational speed limitation is requested. And

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、
トルクを増大するトルク増大機構を有するエンジンと、発電可能な第1モータと、前記エンジンの出力軸と前記第1モータの回転軸と車軸に連結された駆動軸とに3つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、走行用の動力を入出力する第2モータと、前記第1モータおよび前記第2モータと電力のやりとりが可能なバッテリと、を備えるハイブリッド自動車であって、
前記エンジンに対して所定回転数以下で運転する回転数制限が課されている最中に車両の走行に要求される走行用パワーを前記エンジンから出力するために燃費を優先する燃費優先動作ライン上で前記エンジンを運転すると前記エンジンの回転数が前記所定回転数より大きな回転数になるときであって、更に、前記エンジンを前記燃費優先動作ライン上の前記所定回転数に対応する上限運転ポイントで運転したときに前記エンジンから出力するパワーを前記走行用パワーから減じて得られる不足パワーが前記バッテリから出力可能な許容最大パワーより大きいときには、前記所定回転数で運転する前記エンジンから前記トルク増大機構によるトルクの増大を伴って前記走行用パワーから前記許容最大パワーを減じて得られるパワーを出力すると共に前記バッテリから前記許容最大パワーを出力して前記走行用パワーにより走行するように前記エンジンと前記第1モータと前記第2モータとを制御する制御手段、
を備えることを特徴とする。
The hybrid vehicle of the present invention
Three rotating elements are connected to an engine having a torque increasing mechanism for increasing torque, a first motor capable of generating electricity, an output shaft of the engine, a rotating shaft of the first motor, and a driving shaft connected to an axle. A hybrid vehicle comprising: a planetary gear mechanism; a second motor that inputs and outputs driving power; and a battery that can exchange power with the first motor and the second motor,
On the fuel efficiency priority operation line in which fuel efficiency is given priority in order to output from the engine the traveling power required for traveling of the vehicle while the rotational speed limit for driving the engine at a predetermined rotational speed or less is imposed. When the engine is operated at the time when the engine speed becomes larger than the predetermined engine speed, the engine is operated at an upper limit operation point corresponding to the predetermined engine speed on the fuel consumption priority operation line. When the insufficient power obtained by subtracting the power output from the engine from the driving power when driving is greater than the allowable maximum power that can be output from the battery, the torque increasing mechanism from the engine operating at the predetermined speed The power obtained by subtracting the allowable maximum power from the traveling power with an increase in torque due to Both control means for controlling said engine and said first motor and said second motor so as to run through the traveling power and outputting the maximum allowable power from said battery,
It is characterized by providing.

この本発明のハイブリッド自動車では、(1)エンジンに対して所定回転数以下で運転する回転数制限が課されていること、(2)車両の走行に要求される走行用パワー(Pdrv)をエンジンから出力するために燃費を優先する燃費優先動作ライン上でエンジンを運転するとエンジンの回転数が前記所定回転数より大きな回転数になるときであること、更に、(3)エンジンを燃費優先動作ライン上の所定回転数に対応する上限運転ポイントで運転したときにエンジンから出力するパワー(Pelim)を走行用パワー(Pdrv)から減じて得られる不足パワー(ΔP=Pdrv−Pelim)がバッテリから出力可能な許容最大パワー(Pbmax)より大きいときであること、の3つの条件を満たしているときには、所定回転数で運転するエンジンからトルク増大機構によるトルクの増大を伴って走行用パワー(Pdrv)から許容最大パワー(Pbmax)を減じて得られるパワーを出力すると共にバッテリから許容最大パワー(Pbmax)を出力して走行用パワー(Pdrv)により走行するようにエンジンと第1モータと第2モータとを制御する。これにより、走行用パワー(Pdrv)により走行するために、バッテリの劣化の促進を抑制すると共にトルク増大機構によるトルクの増大を最小限にして、燃費の低下を抑制しつつ走行用パワー(Pdrv)により走行することができる。   In the hybrid vehicle of the present invention, (1) the engine speed is restricted to be operated at a predetermined speed or less, and (2) the power (Pdrv) for traveling required for traveling of the vehicle is engine. When the engine is operated on a fuel efficiency priority operation line that gives priority to fuel efficiency in order to output from the engine, the engine speed becomes a speed greater than the predetermined speed, and (3) the engine is operated in the fuel efficiency priority operation line. Underpower (ΔP = Pdrv-Pelim) obtained by subtracting the power output from the engine (Pelim) from the driving power (Pdrv) when operating at the upper limit operating point corresponding to the above predetermined rotational speed can be output from the battery When the above three conditions are satisfied, the operation is performed at a predetermined rotational speed. The engine outputs a power obtained by subtracting the allowable maximum power (Pbmax) from the traveling power (Pdrv) with an increase in torque by the torque increasing mechanism and outputs the allowable maximum power (Pbmax) from the battery. The engine, the first motor, and the second motor are controlled to run with power (Pdrv). As a result, in order to travel with the power for traveling (Pdrv), the acceleration of battery deterioration is suppressed and the increase in torque by the torque increasing mechanism is minimized, while the power for traveling (Pdrv) is suppressed while suppressing the decrease in fuel consumption. It can drive by.

ここで、トルク増大機構としては、吸気バルブの開閉タイミングを変更する可変バルブタイミング機構や、ターボチャージャーやスーパーチャージャーなどの過給機などを用いることができる。   Here, as the torque increasing mechanism, a variable valve timing mechanism for changing the opening / closing timing of the intake valve, a supercharger such as a turbocharger or a supercharger, or the like can be used.

本発明のハイブリッド自動車では、(1)エンジンに対して所定回転数以下で運転する回転数制限が課されていること、(2)車両の走行に要求される走行用パワー(Pdrv)をエンジンから出力するために燃費を優先する燃費優先動作ライン上でエンジンを運転するとエンジンの回転数が前記所定回転数より大きな回転数になるときであること、の2条件を満たし、更に、(3)エンジンを燃費優先動作ライン上の所定回転数に対応する上限運転ポイントで運転したときにエンジンから出力するパワー(Pelim)を走行用パワー(Pdrv)から減じて得られる不足パワー(ΔP=Pdrv−Pelim)がバッテリから出力可能な許容最大パワー(Pbmax)以下のときには、エンジンを上限運転ポイントで運転すると共にバッテリから不足パワー(ΔP)を出力して走行用パワー(Pdrv)により走行するようにエンジンと第1モータと第2モータとを制御するものとすることもできる。こうすれば、トルク増大機構によるトルクを増大しなくてもよいから、燃費の低下を抑制することができると共に、走行用パワー(Pdrv)で走行することができる。   In the hybrid vehicle of the present invention, (1) the engine speed limit is imposed on the engine at a predetermined speed or less, and (2) the driving power (Pdrv) required for driving the vehicle is from the engine. When the engine is operated on a fuel efficiency priority operation line that gives priority to fuel efficiency for output, the engine speed is when the engine speed is greater than the predetermined speed, and (3) the engine Is the insufficient power (ΔP = Pdrv−Pelim) obtained by subtracting the power (Pelim) output from the engine from the driving power (Pdrv) when driving at the upper limit operating point corresponding to the predetermined rotational speed on the fuel consumption priority operation line Is less than the maximum allowable power (Pbmax) that can be output from the battery, the engine is operated at the upper limit operating point and the battery is It may be one that controls the engine and the first motor and the second motor so as to run due to a lack of Li power traveling power and output (ΔP) (Pdrv). By so doing, it is not necessary to increase the torque by the torque increasing mechanism, so that it is possible to suppress a reduction in fuel consumption and to travel with the traveling power (Pdrv).

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. エンジン22の構成の概略を示す構成図である。2 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of an engine 22. FIG. HVECU70により実行されるエンジン運転モードにおけ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。3 is a flowchart showing an example of a drive control routine in an engine operation mode executed by an HVECU 70. 要求トルク設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 request | requirement torque setting. 最適燃費ラインと最大トルクラインの一例と不足パワーΔPが負の値のときに目標回転数Ne*と目標トルクTe*と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 target rotational speed Ne * and the target torque Te * are set when an example of the optimal fuel consumption line and the maximum torque line and the insufficient power ΔP is a negative value. 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の一例を示す説明図である。FIG. 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 a power distribution and integration mechanism 30 when traveling with power output from an engine 22; 最適燃費ラインと最大トルクラインの一例と不足パワーΔPが正の値で出力制限Wout以下のときに目標回転数Ne*と目標トルクTe*と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 target rotational speed Ne * and the target torque Te * are set when an example of the optimal fuel consumption line and the maximum torque line and the insufficient power ΔP is a positive value and is equal to or less than the output limit Wout. 最適燃費ラインと最大トルクラインの一例と不足パワーΔPが正の値で出力制限Woutより大きいときに目標回転数Ne*と目標トルクTe*と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 target rotational speed Ne * and the target torque Te * are set when an example of the optimal fuel efficiency line and the maximum torque line and the insufficient power ΔP is a positive value and larger than the output limit Wout. 変形例のハイブリッド自動車120の構成の概略を示す構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a hybrid vehicle 120 according to a modification.

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の運転状態を検出する各種センサから信号を入力すると共にエンジン22の燃料噴射制御や点火制御,吸入空気量調節制御などを行なう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の出力軸として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、例えば同期発電電動機として構成されて回転子がプラネタリギヤ30のサンギヤに接続されたモータMG1と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子が駆動軸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の端子間電圧や充放電電流Ib,電池温度Tbなどを用いてバッテリ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、シフトレバー81のポジション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やアクセルペダル83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Acc,ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキポジション,車速センサ88からの車速Vなどを入力すると共にエンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と通信して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 inputs signals from an engine 22 that uses gasoline or light oil as fuel and various sensors that detect the operating state of the engine 22, and also performs fuel injection control and ignition control of the engine 22. , A carrier is connected to an engine electronic control unit (hereinafter referred to as an engine ECU) 24 that performs intake air amount adjustment control, and a crankshaft 26 that serves as an output shaft of the engine 22, and a differential gear 62 is connected to the drive wheels 63a and 63b. A planetary gear 30 in which a ring gear is connected to a drive shaft 32 connected via a motor, a motor MG1 configured as, for example, a synchronous generator motor and a rotor connected to a sun gear of the planetary gear 30, and a motor as a synchronous generator motor, for example. Motor MG having a rotor connected to drive shaft 32 And inverters 41 and 42 for driving the motors MG1 and MG2, and a motor electronic control unit (hereinafter referred to as a motor ECU) for driving and controlling the motors MG1 and MG2 by switching control of switching elements (not shown) of the inverters 41 and 42. 40), a battery 50 configured as, for example, a lithium ion secondary battery and exchanging electric power with the motors MG1 and MG2 via inverters 41 and 42, a voltage between terminals of the battery 50, a charge / discharge current Ib, a battery temperature Tb The shift position SP and the depression amount of the accelerator pedal 83 are detected from a battery electronic control unit (hereinafter referred to as a battery ECU) 52 that manages the battery 50 by using a shift position sensor 82 that detects the position of the shift lever 81. Accelerator pedal The accelerator opening Acc from the position sensor 84, the brake position from the brake pedal position sensor 86 for detecting the depression amount of the brake pedal 85, the vehicle speed V from the vehicle speed sensor 88 and the like are inputted, and the engine ECU 24, the motor ECU 40, the battery ECU 52 and the like. And a hybrid electronic control unit 70 that controls the entire vehicle by communication.

エンジン22は、例えば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可能なエンジンとして構成されており、図2に示すように、エアクリーナ122により清浄された空気をスロットルバルブ124を介して吸入すると共に燃料噴射弁126からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ128を介して燃焼室に吸入し、点火プラグ130による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギにより押し下げられるピストン132の往復運動をクランクシャフト26の回転運動に変換する。エンジン22からの排気は、一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC),窒素酸化物(NOx)の有害成分を浄化する浄化触媒(三元触媒)を有する浄化装置134を介して外気へ排出されると共に排気を吸気に還流する排気再循環装置(以下、「EGR(Exhaust Gas Recirculation)システム」という)160を介して吸気側に供給される。EGRシステム160は、浄化装置134の後段に接続されて排気を吸気側のサージタンクに供給するためのEGR管162と、EGR管162に配置されステッピングモータ163により駆動されるEGRバルブ164とを備え、EGRバルブ164の開度の調節により、不燃焼ガスとしての排気の還流量を調節して吸気側に還流する。エンジン22は、こうして空気と排気とガソリンとの混合気を燃焼室に吸引することができるようになっている。以下、エンジン22の排気を吸気側に還流することをEGRといい、吸気側に還流される排気の量をEGR量Veという。   The engine 22 is configured as an engine capable of outputting power using a hydrocarbon fuel such as gasoline or light oil, for example, and as shown in FIG. 2, the air purified by an air cleaner 122 is sucked through a throttle valve 124. At the same time, gasoline is injected from the fuel injection valve 126 to mix the sucked air and gasoline, the mixture is sucked into the combustion chamber through the intake valve 128, and is explosively burned by an electric spark from the spark plug 130. The reciprocating motion of the piston 132 pushed down by the energy is converted into the rotational motion of the crankshaft 26. The exhaust from the engine 22 is discharged to the outside air through a purification device 134 having a purification catalyst (three-way catalyst) that purifies harmful components such as carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), and nitrogen oxides (NOx). The exhaust gas is supplied to the intake side via an exhaust gas recirculation device 160 (hereinafter referred to as an “EGR (Exhaust Gas Recirculation) system”) 160 that recirculates the exhaust gas to the intake air. The EGR system 160 includes an EGR pipe 162 that is connected to the rear stage of the purification device 134 and supplies exhaust gas to a surge tank on the intake side, and an EGR valve 164 that is disposed in the EGR pipe 162 and is driven by a stepping motor 163. Then, by adjusting the opening degree of the EGR valve 164, the recirculation amount of the exhaust gas as the non-combustion gas is adjusted to recirculate to the intake side. In this way, the engine 22 can suck a mixture of air, exhaust, and gasoline into the combustion chamber. Hereinafter, the recirculation of the exhaust of the engine 22 to the intake side is referred to as EGR, and the amount of the exhaust gas recirculated to the intake side is referred to as an EGR amount Ve.

エンジンECU24は、CPU24a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、CPU24aの他に処理プログラムを記憶するROM24bと、データを一時的に記憶するRAM24c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。エンジンECU24には、エンジン22の状態を検出する種々のセンサからの信号、例えば、クランクシャフト26の回転位置を検出するクランクポジションセンサ140からのクランクポジションやエンジン22の冷却水の温度を検出する水温センサ142からの冷却水温Tw,燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ128や排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ144からのカムポジション,スロットルバルブ124のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ146からのスロットル開度TH,吸気管に取り付けられたエアフローメータ148からの吸入空気量Qa,同じく吸気管に取り付けられた温度センサ149からの吸気温Ta,吸気管内の圧力を検出する吸気圧センサ158からの吸気圧Pin,浄化装置134に取り付けられた温度センサ134aからの触媒温度Tc,空燃比センサ135aからの空燃比AF,酸素センサ135bからの酸素信号O2,シリンダブロックに取り付けられてノッキングの発生に伴って生じる振動を検出するノックセンサ159からのノック信号Ks,EGRバルブ164の開度を検出するEGRバルブ開度センサ165からのEGRバルブ開度EVなどが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンECU24からは、エンジン22を駆動するための種々の制御信号、例えば、燃料噴射弁126への駆動信号や、スロットルバルブ124のポジションを調節するスロットルモータ136への駆動信号、イグナイタと一体化されたイグニッションコイル138への制御信号、吸気バルブ128の開閉タイミングを変更可能な可変バルブタイミング機構150への制御信号,EGRバルブ164の開度を調整するステッピングモータ163への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。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出力する。なお、エンジンECU24は、クランクポジションセンサ140からのクランクポジションに基づいてクランクシャフト26の回転数即ちエンジン22の回転数Neを演算したり、エアフローメータ148からの吸入空気量Qaとエンジン22の回転数Neとに基づいて体積効率(エンジン22の1サイクルあたりの行程容積に対する1サイクルで実際に吸入される空気の容積の比)KLを演算したり、エアフローメータ148からの吸入空気量QaとEGRバルブ開度センサ165からのEGRバルブ開度EVとエンジン22の回転数Neとに基づいてEGR量Veとエンジン22の吸入空気量Qaとの和に対するEGR量Veの比率としてのEGR率Reを演算したり、ノックセンサ159からのノック信号Ksの大きさや波形に基づいてノッキングの発生レベルを示すノック強度Krを演算したりしている。   The engine ECU 24 is configured as a microprocessor centered on the CPU 24a, and includes a ROM 24b that stores a processing program, a RAM 24c that temporarily stores data, an input / output port and a communication port (not shown), in addition to the CPU 24a. . The engine ECU 24 receives signals from various sensors that detect the state of the engine 22, for example, a crank position from the crank position sensor 140 that detects the rotational position of the crankshaft 26, and a water temperature that detects the temperature of cooling water in the engine 22. The cooling water temperature Tw from the sensor 142, the intake valve 128 that performs intake and exhaust to the combustion chamber, the cam position from the cam position sensor 144 that detects the rotational position of the camshaft that opens and closes the exhaust valve, and the throttle that detects the position of the throttle valve 124 The throttle opening TH from the valve position sensor 146, the intake air amount Qa from the air flow meter 148 attached to the intake pipe, the intake air temperature Ta from the temperature sensor 149 also attached to the intake pipe, and the pressure in the intake pipe are detected. Intake pressure sensor 1 8, the catalyst temperature Tc from the temperature sensor 134 a attached to the purifier 134, the air-fuel ratio AF from the air-fuel ratio sensor 135 a, the oxygen signal O2 from the oxygen sensor 135 b, and the cylinder block for knocking. The knock signal Ks from the knock sensor 159 that detects vibrations generated by the occurrence, the EGR valve opening degree EV from the EGR valve opening degree sensor 165 that detects the opening degree of the EGR valve 164, and the like are input via the input port. Yes. The engine ECU 24 also integrates various control signals for driving the engine 22, such as a drive signal to the fuel injection valve 126, a drive signal to the throttle motor 136 that adjusts the position of the throttle valve 124, and an igniter. The control signal to the ignition coil 138, the control signal to the variable valve timing mechanism 150 that can change the opening / closing timing of the intake valve 128, the drive signal to the stepping motor 163 that adjusts the opening degree of the EGR valve 164, and the like are output. It is output through the port. The engine ECU 24 is in communication with the hybrid electronic control unit 70, controls the operation of the engine 22 by a control signal from the hybrid electronic control unit 70, and outputs data related to the operation state of the engine 22 as necessary. The engine ECU 24 calculates the rotational speed of the crankshaft 26, that is, the rotational speed Ne of the engine 22 based on the crank position from the crank position sensor 140, and the intake air amount Qa from the air flow meter 148 and the rotational speed of the engine 22. The volumetric efficiency (ratio of the volume of air actually sucked in one cycle to the stroke volume per cycle of the engine 22) KL is calculated based on Ne, or the intake air amount Qa from the air flow meter 148 and the EGR valve Based on the EGR valve opening degree EV from the opening degree sensor 165 and the rotational speed Ne of the engine 22, an EGR rate Re as a ratio of the EGR amount Ve to the sum of the EGR amount Ve and the intake air amount Qa of the engine 22 is calculated. Or based on the magnitude and waveform of the knock signal Ks from the knock sensor 159. It is or calculating the knock intensity Kr indicating the occurrence level of knocking.

モータECU40は、図示しないが、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、処理プログラムを記憶するROMやデータを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。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からの回転位置θm1,θm2や図示しない電流センサにより検出されるモータMG1,MG2に印加される相電流などが入力ポートを介して入力されており、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などが出力ポートを介して出力されている。また、モータECU40は、HVECU70と通信しており、HVECU70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HVECU70に出力する。なお、モータECU40は、回転位置検出センサからのモータMG1,MG2の回転子の回転位置θm1,θm2に基づいてモータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2も演算している。   Although not shown, the motor ECU 40 is configured as a microprocessor centered on a CPU, and includes a ROM for storing a processing program, a RAM for temporarily storing data, an input / output port, and a communication port in addition to the CPU. . The motor ECU 40 receives signals necessary for driving and controlling the motors MG1 and MG2, such as rotational positions θm1 and θm2 from a rotational position detection sensor for detecting the rotational position of the rotor of the motors MG1 and MG2, and a current sensor (not shown). The detected phase current applied to the motors MG1 and MG2 is input through the input port, and the switching control signal to the inverters 41 and 42 is output from the motor ECU 40 through the output port. . The motor ECU 40 is in communication with the HVECU 70, controls the driving of the motors MG1 and MG2 by a control signal from the HVECU 70, and outputs data related to the operating state of the motors MG1 and MG2 to the HVECU 70 as necessary. The motor ECU 40 also calculates the rotational speeds Nm1 and Nm2 of the motors MG1 and MG2 based on the rotational positions θm1 and θm2 of the rotors of the motors MG1 and MG2 from the rotational position detection sensor.

バッテリECU52は、図示しないが、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、処理プログラムを記憶するROMやデータを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。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Vbやバッテリ50の出力端子に接続された電力ライン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Ib,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Tbなどが入力されており、必要に応じてバッテリ50の状態に関するデータを通信によりHVECU70に送信する。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Ibの積算値に基づいてそのときのバッテリ50から放電可能な電力の容量の全容量に対する割合である蓄電割合SOCを演算したり、演算した蓄電割合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を演算したりしている。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の蓄電割合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。   Although not shown, the battery ECU 52 is configured as a microprocessor centered on a CPU, and includes a ROM for storing a processing program, a RAM for temporarily storing data, an input / output port, and a communication port in addition to the CPU. . The battery ECU 52 receives signals necessary for managing the battery 50, for example, an inter-terminal voltage Vb from a voltage sensor (not shown) installed between the terminals of the battery 50 and a power line connected to the output terminal of the battery 50. The charging / discharging current Ib from the attached current sensor (not shown), the battery temperature Tb from the temperature sensor (not shown) attached to the battery 50, and the like are input. Send to. Further, in order to manage the battery 50, the battery ECU 52 is a power storage that is a ratio of the capacity of the electric power that can be discharged from the battery 50 at that time based on the integrated value of the charge / discharge current Ib detected by the current sensor. The ratio SOC is calculated, and the input / output limits Win and Wout, which are the maximum allowable power that may charge / discharge the battery 50, are calculated based on the calculated storage ratio SOC and the battery temperature Tb. The input / output limits Win and Wout of the battery 50 are set to the basic values of the input / output limits Win and Wout based on the battery temperature Tb, and the output limiting correction coefficient and the input limiting limit are set based on the storage ratio SOC of the battery 50. It can be set by setting a correction coefficient and multiplying the basic value of the set input / output limits Win and Wout by the correction coefficient.

HVECU70は、図示しないが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、処理プログラムを記憶するROMやデータを一時的に記憶するRAM,記憶したデータを保持する不揮発性のフラッシュメモリ,入出力ポート,通信ポートを備える。HVECU70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やシフトレバー81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP,アクセルペダル83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Acc,ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBP,車速センサ88からの車速Vなどが入力ポートを介して入力されている。HVECU70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。   Although not shown, the HVECU 70 is configured as a microprocessor centered on a CPU. In addition to the CPU, a ROM that stores processing programs, a RAM that temporarily stores data, and a nonvolatile flash that holds the stored data Equipped with memory, input / output port and communication port. The HVECU 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 81, and an accelerator opening degree from the accelerator pedal position sensor 84 that detects the amount of depression of the accelerator pedal 83. Acc, the brake pedal position BP from the brake pedal position sensor 86 that detects the depression amount of the brake pedal 85, the vehicle speed V from the vehicle speed sensor 88, and the like are input via the input port. As described above, the HVECU 70 is connected to the engine ECU 24, the motor ECU 40, and the battery ECU 52 via the 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、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32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駆動軸32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プラネタリギヤ30とモータMG1とモータMG2とによってトルク変換されて駆動軸32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プラネタリギヤ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駆動軸32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駆動軸32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。なお、トルク変換運転モードと充放電運転モードは、いずれもエンジン22の運転を伴って要求動力が駆動軸32に出力されるようエンジン22とモータMG1,MG2とを制御するモードであり、実質的な制御における差異はないため、以下、両者を合わせてエンジン運転モードという。   The hybrid vehicle 20 of the embodiment configured in this way calculates the required torque to be output to the drive shaft 32 based on the accelerator opening Acc and the vehicle speed V corresponding to the amount of depression of the accelerator pedal 83 by the driver. The operation of the engine 22, the motor MG1, and the motor MG2 is controlled so that the required power corresponding to the torque is output to the drive shaft 32. As the operation control of the engine 22, the motor MG1, and the motor MG2, the operation of the engine 22 is controlled so that power corresponding to the required power is output from the engine 22, and all of the power output from the engine 22 is transmitted to the planetary gear 30 and the motor MG1. And the motor MG2 convert the torque and output to the drive shaft 32. The torque conversion operation mode for driving and controlling the motor MG1 and the motor MG2 and the power suitable for the sum of the required power and the power required for charging and discharging the battery 50 are obtained. The operation of the engine 22 is controlled so as to be output from the engine 22, and all or a part of the power output from the engine 22 with charging / discharging of the battery 50 is converted by the planetary gear 30, the motor MG1, and the motor MG2. Accordingly, the required power is output to the drive shaft 32. Charge-discharge drive mode for driving and controlling the motor MG1 and the motor MG2, there is a motor operation mode in which operation control to output a power commensurate to stop the operation of the engine 22 to the required power from the motor MG2 to the drive shaft 32. Both the torque conversion operation mode and the charge / discharge operation mode are modes in which the engine 22 and the motors MG1, MG2 are controlled so that the required power is output to the drive shaft 32 with the operation of the engine 22. Since there is no difference in the control, both are hereinafter referred to as the engine operation mode.

エンジン運転モードでは、ハイブリッド用電子制御ユニット70は、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とに基づいて駆動軸32に出力すべき要求トルクTr*を設定し、設定した要求トルクTr*に駆動軸32の回転数Nr(例えば、モータMG2の回転数Nm2に換算係数を乗じて得られる回転数や車速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Pr*を計算すると共に計算した走行用パワーPr*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*を設定し、要求パワーPe*を効率よくエンジン22から出力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)を用いてエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定し、バッテリ50を充放電してもよい最大電力としてバッテリ50の蓄電割合SOCやバッテリ50の温度により設定される入出力制限Win,Woutの範囲内で、エンジン22の回転数Neが目標回転数Ne*となるようにするための回転数フィードバック制御によりモータMG1から出力すべきトルクとしてのトルク指令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*から減じてモータMG2のトルク指令Tm2*を設定し、目標回転数Ne*と目標トルクTe*とについてエンジンECU24に送信し、トルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU40に送信する。そして、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*とに基づいてEGR率Reの目標値としての目標EGR率Re*を設定し、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の制御(具体的には、スロットルバルブ124の開度を制御する吸入空気量制御や、燃料噴射弁126からの燃料噴射量を制御する燃料噴射制御,点火プラグ130の点火時期を制御する点火制御,吸気バルブ128の開閉タイミングを制御する吸気バルブタイミング可変制御など)を行なうと共にEGR率Reが目標EGR率Re*となるようEGRシステム160のEGRバルブ164の開度を制御するEGR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、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のスイッチング制御を行なう。エンジン運転モードでは、要求パワーPe*がエンジン22を効率よく運転するためにエンジン22の運転を停止した方がよいとして予め設定された閾値Pstop未満に至ったときにエンジン22の運転を停止してモータ運転モードに移行する。   In the engine operation mode, the hybrid electronic control unit 70 sets the required torque Tr * to be output to the drive shaft 32 based on the accelerator opening Acc from the accelerator pedal position sensor 84 and the vehicle speed V from the vehicle speed sensor 88. Then, the set 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 by the conversion factor or the rotational speed obtained by multiplying the vehicle speed V by the conversion factor). And calculating the driving power Pr * required for driving and the charging / discharging required power Pb * of the battery 50 obtained from the calculated driving power Pr * based on the storage ratio SOC of the battery 50 (when discharging from the battery 50) Is set to the required power Pe * as the power to be output from the engine 22 by subtracting The target rotational speed Ne * and the target torque Te * of the engine 22 using an operation line (for example, a fuel efficiency optimum operation line) as a relationship between the rotational speed Ne of the engine 22 and the torque Te that can be output from the engine 22 efficiently And the rotational speed Ne of the engine 22 is within the range of the input / output limits Win and Wout set by the storage ratio SOC of the battery 50 and the temperature of the battery 50 as the maximum power that may charge and discharge the battery 50. A torque command Tm1 * as a torque to be output from the motor MG1 is set by the rotational speed feedback control for achieving the rotational speed Ne *, and when the motor MG1 is driven by the torque command Tm1 *, the planetary gear 30 is used. Torque of the motor MG2 by subtracting the torque acting on the drive shaft 32 from the required torque Tr * Set the decree Tm2 *, the target rotation speed Ne * and the target torque Te * capital transmitted to the engine ECU 24, the torque command Tm1 *, the Tm2 * is sent to the motor ECU 40. The engine ECU 24 that has received the target rotational speed Ne * and the target torque Te * sets a target EGR rate Re * as a target value for the EGR rate Re based on the target rotational speed Ne * and the target torque Te *. The engine 22 is controlled so that the engine 22 is operated by the target rotational speed Ne * and the target torque Te * (specifically, the intake air amount control for controlling the opening degree of the throttle valve 124 and the fuel injection valve 126). Fuel injection control for controlling the fuel injection amount, ignition control for controlling the ignition timing of the spark plug 130, intake valve timing variable control for controlling the opening / closing timing of the intake valve 128, etc.) and the EGR rate Re is set to the target EGR rate Re EGR control for controlling the opening degree of the EGR valve 164 of the EGR system 160 is performed so as to satisfy *. The motor ECU 40 that has received 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 *. In the engine operation mode, the operation of the engine 22 is stopped when the required power Pe * is less than a preset threshold value Pstop because it is better to stop the operation of the engine 22 in order to operate the engine 22 efficiently. Transition to motor operation mode.

モータ運転モードでは、ハイブリッド用電子制御ユニット70は、モータMG1のトルク指令Tm1*に値0を設定すると共にバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で要求トルクTr*が駆動軸32に出力されるようモータMG2のトルク指令Tm2*を設定してモータECU40に送信する。そして、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のスイッチング制御を行なう。モータ運転モードでは、上述の要求パワーPe*がエンジン22を効率よく運転するためにエンジン22を始動した方がよいとして予め設定された閾値Pstart以上に至ったときにエンジン22を始動してエンジン運転モードに移行する。   In the motor operation mode, the hybrid electronic control unit 70 sets the torque command Tm1 * of the motor MG1 to a value of 0 and outputs the required torque Tr * to the drive shaft 32 within the range of the input / output limits Win and Wout of the battery 50. Then, torque command Tm2 * of motor MG2 is set and transmitted to motor ECU 40. Then, 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 *. In the motor operation mode, the engine 22 is started and the engine is operated when the above-mentioned required power Pe * reaches or exceeds a preset threshold value Pstart that it is better to start the engine 22 in order to operate the engine 22 efficiently. Enter mode.

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20の動作、特にエンジン22に回転数制限Nelimが課されているときの動作について説明する。図3は、HVECU70により実行されるエンジン運転モードにおける駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎(例えば、数msec毎)に繰り返し実行される。   Next, the operation of the hybrid vehicle 20 of the embodiment configured as described above, particularly the operation when the engine 22 is subjected to the rotational speed limit Nelim will be described. FIG. 3 is a flowchart showing an example of a drive control routine in the engine operation mode executed by the HVECU 70. This routine is repeatedly executed every predetermined time (for example, every several msec).

駆動制御ルーチンが実行されると、HVECU70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や車速センサ88からの車速V,モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2,エンジン22の回転数制限Nelim,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により検出されたモータMG1,MG2の回転子の回転位置θm1,θm2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、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の蓄電割合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。更に、エンジン22の回転数制限Nelimは、図示しない回転数制限設定ルーチンにより設定されたものを入力するものとした。エンジン22の回転数制限Nelimは、種々の要因により設定されるが、主な要因としては、プラネタリギヤ30の回転数制限に基づくものを挙げることができる。プラネタリギヤ30において、サンギヤとリングギヤのギヤ比ρ(サンギヤの歯数/リングギヤの歯数)、サンギヤの回転数Ns、プラネタリキャリアの回転数Nc、リングギヤの回転数Nrの間には、次式(1)の関係が成立する。リングギヤの回転数Nrは車速Vと等価なパラメータであり、プラネタリキャリアの回転数Ncはエンジン22の回転数Neと等価なパラメータである。サンギヤの回転数Nsには機械的な制限値が存在するから、プラネタリキャリアの最大回転数Ncは、この制限値の下でリングギヤの回転数Nrに応じて変化し、回転数Nrが値0のときに最も小さく、回転数Nrが大きくなるにつれて大きくなる。こうした理由により、エンジン22の回転数制限Nelimは車速Vによって変化する。   When the drive control routine is executed, first, the HVECU 70 first determines the accelerator opening degree Acc from the accelerator pedal position sensor 84, the vehicle speed V from the vehicle speed sensor 88, the rotational speeds Nm1, Nm2 of the motors MG1, MG2, and the rotational speed of the engine 22. Processing for inputting data necessary for control such as restriction Nelim, input / output restriction Win, Wout of the battery 50 is executed (step S100). Here, the rotational speeds Nm1 and Nm2 of the motors MG1 and MG2 are input from the motor ECU 40 by communication from those calculated based on the rotational positions θm1 and θm2 of the rotors of the motors MG1 and MG2 detected by the rotational position detection sensor. To do. Further, the input / output limits Win and Wout of the battery 50 are set based on the battery temperature Tb of the battery 50 and the storage ratio SOC of the battery 50 and are input from the battery ECU 52 by communication. Further, the engine speed limit Nelim of the engine 22 is set by a rotation speed limit setting routine (not shown). The engine speed limit Nelim of the engine 22 is set due to various factors, and a main factor may be based on the speed limit of the planetary gear 30. In the planetary gear 30, the following equation (1) is satisfied among the gear ratio ρ (the number of teeth of the sun gear / the number of teeth of the ring gear), the rotational speed Ns of the sun gear, the rotational speed Nc of the planetary carrier, and the rotational speed Nr of the ring gear. ) Is established. The rotation speed Nr of the ring gear is a parameter equivalent to the vehicle speed V, and the rotation speed Nc of the planetary carrier is a parameter equivalent to the rotation speed Ne of the engine 22. Since there is a mechanical limit value for the rotation speed Ns of the sun gear, the maximum rotation speed Nc of the planetary carrier changes according to the rotation speed Nr of the ring gear under this limit value, and the rotation speed Nr is 0. Sometimes it is the smallest and increases as the rotational speed Nr increases. For these reasons, the rotational speed limit Nelim of the engine 22 varies with the vehicle speed V.

Ns=Nc+(Nc−Nr)/ρ・・・(1)   Ns = Nc + (Nc−Nr) / ρ (1)

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63a,63bに連結された駆動軸32に出力すべき要求トルクTr*と走行に要求さえる走行用パワーPdrv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4に要求トルク設定用マップの一例を示す。走行用パワーPdrvは、設定した要求トルクTr*に駆動軸32の回転数Nrを乗じることにより計算することができる。なお、駆動軸32の回転数Nrは、車速Vに換算係数kvを乗じること(Nr=kv・V)によって求めたり、モータMG2の回転数Nm2を換算係数kmを乗じること(Nr=km・Nm2)によって求めることができる。   When the data is input in this way, the required torque Tr * to be output to the drive shaft 32 connected to the drive wheels 63a and 63b as the torque required for the vehicle based on the input accelerator opening Acc and the vehicle speed V and the required travel. A traveling power Pdrv to be set is set (step S110). In the embodiment, the required torque Tr * is determined in advance by storing the relationship between the accelerator opening Acc, the vehicle speed V, and the required torque Tr * in the ROM 74 as a required torque setting map, and the accelerator opening Acc, the vehicle speed V, , The corresponding required torque Tr * is derived and set from the stored map. FIG. 4 shows an example of the required torque setting map. The travel power Pdrv can be calculated by multiplying the set required torque Tr * by the rotational speed Nr of the drive shaft 32. The rotational speed Nr of the drive shaft 32 is obtained by multiplying the vehicle speed V by the conversion coefficient kv (Nr = kv · V), or by multiplying the rotational speed Nm2 of the motor MG2 by the conversion coefficient km (Nr = km · Nm2). ).

続いて、エンジン22の回転数制限Nelimと最適燃費ラインとを用いて最適燃費ライン上でエンジン22を回転数制限Nelimで運転したときにエンジン22から出力するパワーをエンジン上限パワーPelimとして計算する(ステップS120)。図5は、最適燃費ラインと最大トルクラインの一例と不足パワーΔPが負の値のときに目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する様子を示す説明図である。図中、最適動燃費ラインは、可変バルブタイミング機構150やEGRシステム160の作動を含めてエンジン22の回転数に対して最も燃費(エネルギ効率)が良くなる運転ポイントを連続する曲線として示したものであり、最大トルクラインは、可変バルブタイミング機構150やEGRシステム160の作動を含めてエンジン22の回転数に対して最も大きなトルクを出力する運転ポイントを連続する曲線として示したものである。エンジン上限パワーPelimは、回転数制限Nelimと最適燃費ラインとの交点の運転ポイント、即ち、回転数制限Nelimとこれに対応するトルクTelimとからなる運転ポイントでエンジン22うを運転したときにエンジン22から出力されるパワーを意味している。不足パワーΔPが負の値のときに目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する様子については後述する。   Subsequently, using the engine speed limit Nelim and the optimum fuel efficiency line, the power output from the engine 22 when the engine 22 is operated at the engine speed limit Nelim on the optimum fuel efficiency line is calculated as the engine upper limit power Pelim ( Step S120). FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of the optimum fuel consumption line and the maximum torque line and how the target rotational speed Ne * and the target torque Te * are set when the insufficient power ΔP is a negative value. In the figure, the optimal dynamic fuel consumption line is a continuous curve showing the operating point at which the fuel consumption (energy efficiency) is the best with respect to the rotational speed of the engine 22 including the operation of the variable valve timing mechanism 150 and the EGR system 160. The maximum torque line is a continuous curve showing the operating point that outputs the maximum torque with respect to the rotational speed of the engine 22 including the operation of the variable valve timing mechanism 150 and the EGR system 160. The engine upper limit power Pelim is determined when the engine 22 is operated at the operating point of the intersection of the rotational speed limit Nelim and the optimum fuel consumption line, that is, the operating point consisting of the rotational speed limit Nelim and the corresponding torque Telim. This means the power output from. The manner in which the target rotational speed Ne * and the target torque Te * are set when the insufficient power ΔP is a negative value will be described later.

次に、走行用パワーPdrvからエンジン上限パワーPelimを減じて不足パワーΔPを計算し(ステップS130)、不足パワーΔPが値0より大きいか否か、即ち、走行用パワーPdrvがエンジン上限パワーPelimより大きいか否かを判定する(ステップS140)。不足パワーΔPが値0以下のとき、即ち、走行用パワーPdrvがエンジン上限パワーPelim以下のときには、回転数制限Nelimが課された状態でも走行用パワーPdrvを、エンジン22を最適燃費ライン上の運転ポイントで運転してエンジン22から出力することができると判断し、走行用パワーPdrvから充放電要求パワーPb*を減じたものとエンジン上限パワーPelimとのうち小さい方をエンジン22に要求される要求パワーPe*として設定し(ステップS160)、設定した要求パワーPe*と最適燃費ラインとを用いてエンジン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S170)。この目標回転数Ne*と目標トルクTe*の設定は、要求パワーPe*が一定の曲線と最適燃費ラインの交点の運転ポイントにおける回転数とトルクとして求めることができる。充放電要求パワーPb*が値0であるときを考えると、要求パワーPe*は走行用パワーPdrvに一致(Pe*=Pdrv)するから、目標回転数Ne*と目標トルクTe*は、図5では走行用パワーPdrvが一定の曲線と最適燃費ラインとの交点として求めることができる。   Next, the engine upper limit power Pelim is subtracted from the driving power Pdrv to calculate the insufficient power ΔP (step S130), and whether or not the insufficient power ΔP is greater than the value 0, that is, the traveling power Pdrv is greater than the engine upper limit power Pelim. It is determined whether it is larger (step S140). When the insufficient power ΔP is 0 or less, that is, when the travel power Pdrv is less than or equal to the engine upper limit power Pelim, the travel power Pdrv is used even when the engine speed limit Nelim is imposed, and the engine 22 is operated on the optimum fuel consumption line. It is determined that the engine 22 can be operated and output from the engine 22, and the engine 22 is required to have a smaller one of the engine power upper limit Pelim obtained by subtracting the charge / discharge required power Pb * from the traveling power Pdrv It is set as the power Pe * (step S160), and the target rotational speed Ne * and the target torque Te * are set as operating points at which the engine 22 should be operated using the set required power Pe * and the optimum fuel consumption line ( Step S170). The setting of the target rotational speed Ne * and the target torque Te * can be obtained as the rotational speed and torque at the operating point at the intersection of the curve with the constant required power Pe * and the optimum fuel consumption line. Considering the case where the charge / discharge required power Pb * is 0, the required power Pe * matches the travel power Pdrv (Pe * = Pdrv), so the target rotational speed Ne * and the target torque Te * are shown in FIG. Then, the traveling power Pdrv can be obtained as an intersection of a constant curve and the optimum fuel consumption line.

こうして目標回転数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*とモータMG2の回転数Nm2と動力分配統合機構30のギヤ比ρとを用いて次式(2)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(3)によりモータMG1のトルク指令Tm1*を設定する(ステップS200)。ここで、式(2)は、プラネタリギヤ30の回転要素(サンギヤ、リングギヤ、プラネタリキャリア)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プラネタリギヤ30の回転要素(サンギヤ、リングギヤ、プラネタリキャリア)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6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Nsを示し、C軸はエンジン22の回転数Neであるプラネタリキャリアの回転数Ncを示し、R軸はモータMG2の回転数Nm2である駆動軸32の回転数Nrを示す。式(2)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。また、式(3)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(3)中、右辺第2項の「k1」は比例項のゲインであり、右辺第3項の「k2」は積分項のゲインである。   When the target rotational speed Ne * and the target torque Te * are thus set, the following equation (2) is obtained using the target rotational speed Ne * of the engine 22, the rotational speed Nm2 of the motor MG2, and the gear ratio ρ of the power distribution and integration mechanism 30. To calculate the target rotational speed Nm1 * of the motor MG1 and set the torque command Tm1 * of the motor MG1 by the equation (3) based on the calculated target rotational speed Nm1 * and the input rotational speed Nm1 of the motor MG1 (step) S200). Here, Expression (2) is a dynamic relational expression for the rotating elements (sun gear, ring gear, planetary carrier) of the planetary gear 30. FIG. 6 is a collinear diagram showing the dynamic relationship between the rotational speed and torque of the rotating elements (sun gear, ring gear, planetary carrier) of the planetary gear 30 when traveling with the engine 22 outputting power. Show. In the figure, the left S-axis indicates the rotation speed Ns of the sun gear, which is the rotation speed Nm1 of the motor MG1, the C-axis indicates the rotation speed Nc of the planetary carrier, which is the rotation speed Ne of the engine 22, and the R-axis indicates the rotation speed of the motor MG2. The rotational speed Nr of the drive shaft 32 which is the rotational speed Nm2 is shown. Equation (2) can be easily derived by using this alignment chart. The two thick arrows on the R axis indicate the torque that the torque Tm1 output from the motor MG1 acts on the drive shaft 32 and the torque that the torque Tm2 output from the motor MG2 acts on the drive shaft 32. Expression (3) is a relational expression in feedback control for rotating the motor MG1 at the target rotational speed Nm1 *. In Expression (3), “k1” in the second term on the right side is a gain of the proportional term. “K2” in the third term on the right side is the gain of the integral term.

Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/ρ (2)
Tm1*=ρ・Te*/(1+ρ)+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (3)
Nm1 * = Ne * ・ (1 + ρ) / ρ-Nm2 / ρ (2)
Tm1 * = ρ ・ Te * / (1 + ρ) + k1 (Nm1 * -Nm1) + k2∫ (Nm1 * -Nm1) dt (3)

そして、次式(4)により、要求トルクTr*に設定したトルク指令Tm1*をプラネタリギヤ30のギヤ比ρで除したものを加えたものとしてモータMG2のトルク指令Tm2*を設定する(ステップS210)。式(4)は、図8の共線図から容易に導くことができる。   Then, the torque command Tm2 * of the motor MG2 is set by adding the torque command Tm1 * set to the required torque Tr * divided by the gear ratio ρ of the planetary gear 30 according to the following equation (4) (step S210). . Equation (4) can be easily derived from the alignment chart of FIG.

Tm2*=Tr*+Tm1*/ρ (4)   Tm2 * = Tr * + Tm1 * / ρ (4)

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。最適燃費ライン上の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,バルブタイミング制御,EGR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、最適燃費ライン上の運転ポイントでエンジン22を運転して駆動軸32に走行用パワーPdrvを出力して走行することができる。   Thus, when the target engine speed Ne *, the target torque Te *, and the torque commands Tm1 *, Tm2 * of the motors MG1, MG2 are set, the target engine speed Ne * and the target torque Te * of the engine 22 are set in the engine ECU 24. The torque commands Tm1 * and Tm2 * for the motors MG1 and MG2 are transmitted to the motor ECU 40 (step S220), and the drive control routine is terminated. When the engine ECU 24 receives the target rotational speed Ne * and the target torque Te * as operating points on the optimum fuel consumption line, the engine 22 is operated at the operating point indicated by the target rotational speed Ne * and the target torque Te *. Thus, control such as intake air amount control, fuel injection control, ignition control, valve timing control, and EGR control in the engine 22 is performed. The motor ECU 40 that has received the torque commands Tm1 * and Tm2 * controls the switching elements of the inverters 41 and 42 so that the motor MG1 is driven by the torque command Tm1 * and the motor MG2 is driven by the torque command Tm2 *. To do. With such control, the engine 22 can be operated at an operation point on the optimum fuel consumption line, and the travel power Pdrv can be output to the drive shaft 32 to travel.

ステップS140で不足パワーΔPが値0より大きいと判定されたとき、即ち、走行用パワーPdrvがエンジン上限パワーPelimより大きいと判定されたときには、不足パワーΔPがバッテリ50の出力制限Wout以下であるか否かを判定する(ステップS150)。不足パワーΔPがバッテリ50の出力制限Wout以下のときには、エンジン22を最適燃費ライン上の回転数制限Nelimで運転するために、目標回転数Ne*に回転数制限Nelimを設定すると共に目標トルクTe*に最適燃費ライン上で回転数制限Nelimに対応するトルク上限Telimを設定し(ステップS180)、設定した目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを用いてモータMG1のトルク指令Tm1*とモータMG2のトルク指定Tm2*とを設定し(ステップS200,S210)、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。   When it is determined in step S140 that the insufficient power ΔP is greater than 0, that is, when it is determined that the traveling power Pdrv is greater than the engine upper limit power Pelim, is the insufficient power ΔP less than or equal to the output limit Wout of the battery 50? It is determined whether or not (step S150). When the insufficient power ΔP is equal to or less than the output limit Wout of the battery 50, in order to operate the engine 22 at the speed limit Nelim on the optimum fuel consumption line, the speed limit Nelim is set to the target speed Ne * and the target torque Te *. Is set to a torque upper limit Telim corresponding to the rotational speed limit Nelim on the optimal fuel consumption line (step S180), and the torque command Tm1 * and motor MG2 of the motor MG1 are set using the set target rotational speed Ne * and target torque Te *. Torque designation Tm2 * (steps S200 and S210), the target engine speed Ne * and target torque Te * of the engine 22 are set to the engine ECU 24, and the torque commands Tm1 * and Tm2 * of the motors MG1 and MG2 are set to the motor. Each of them is transmitted to the ECU 40 (step S220) and the drive control routine To end the routine.

図7は、最適燃費ラインと最大トルクラインの一例と不足パワーΔPが正の値で出力制限Wout以下のときに目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する様子を示す説明図である。図中、「ΔP」のハッチング部分も含めてトルクTelim以上のハッチング部分全体がバッテリ50の出力制限Woutである。走行用パワーPdrvが一定の曲線と最適燃費ラインとの交点の運転ポイントにおける回転数Ne1は回転数制限Nelimより大きくなり、走行用パワーPdrvが一定の曲線における回転数制限Nelimに対応するトルクTe1はトルクTelimより大きくなる。走行用パワーPdrvは回転数制限NelimとトルクTe1との積(図7ではx軸,y軸,x=Nelim,y=Te1の4直線で囲まれる部分)であるから、エンジン22を回転数制限NelimとトルクTelimの運転ポイントで運転すれば、トルクTe1からトルクTelimを減じたトルクに回転数制限Nelimを乗じて得られる不足パワーΔP(図7では「ΔP」としてハッチングされた部分)だけ不足することになる。不足パワーΔPはバッテリ50の出力制限Wout以下であるから、この不足パワーΔPをバッテリ50から出力すれば、車両は要求トルクTr*を駆動軸32に出力して走行することになる。上述したステップS180,S200〜S220の処理がこの制御である。こうした制御により、最適燃費ライン上の運転ポイントでエンジン22を運転して駆動軸32に走行用パワーPdrvを出力して走行することができる。   FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of the optimum fuel consumption line and the maximum torque line and how the target rotational speed Ne * and the target torque Te * are set when the insufficient power ΔP is a positive value and is equal to or less than the output limit Wout. . In the figure, the entire hatched portion of the torque Telim or more including the hatched portion of “ΔP” is the output limit Wout of the battery 50. The rotational speed Ne1 at the operation point at the intersection of the curve with the constant travel power Pdrv and the optimum fuel consumption line is larger than the rotational speed limit Nelim, and the torque Te1 corresponding to the rotational speed limit Nelim with the constant travel power Pdrv is It becomes larger than the torque Telim. The traveling power Pdrv is the product of the rotational speed limit Nelim and the torque Te1 (in FIG. 7, the portion surrounded by the four straight lines x-axis, y-axis, x = Nelim, y = Te1). When operating at the operation point of Nelim and torque Telim, there is a shortage of insufficient power ΔP (the portion hatched as “ΔP” in FIG. 7) obtained by multiplying the torque obtained by subtracting the torque Telim from the torque Te1 by the rotation speed limit Nelim. It will be. Since the insufficient power ΔP is less than or equal to the output limit Wout of the battery 50, if the insufficient power ΔP is output from the battery 50, the vehicle travels by outputting the required torque Tr * to the drive shaft 32. The above-described processing of steps S180 and S200 to S220 is this control. With such control, the engine 22 can be operated at an operation point on the optimum fuel consumption line, and the travel power Pdrv can be output to the drive shaft 32 to travel.

ステップS150で不足パワーΔPがバッテリ50の出力制限Woutより大きいと判定されたときには、回転数制限Nelimを課した条件ではエンジン22を最適燃費ライン上の運転ポイントでは運転できないと判断し、エンジン22の目標回転数Ne*には回転数制限Nelimを設定すると共に、目標トルクTe*には走行用パワーPdrvからバッテリ50出力制限Woutを減じたものを回転数制限Nelimで除したものを設定し(ステップS190)、設定した目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを用いてモータMG1のトルク指令Tm1*とモータMG2のトルク指定Tm2*とを設定し(ステップS200,S210)、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。   When it is determined in step S150 that the insufficient power ΔP is larger than the output limit Wout of the battery 50, it is determined that the engine 22 cannot be operated at the operating point on the optimal fuel consumption line under the condition that the rotational speed limit Nelim is imposed. The target rotational speed Ne * is set with the rotational speed limit Nelim, and the target torque Te * is set by the value obtained by subtracting the battery 50 output limit Wout from the traveling power Pdrv and dividing by the rotational speed limit Nelim (step). S190), using the set target rotational speed Ne * and the target torque Te *, a torque command Tm1 * of the motor MG1 and a torque designation Tm2 * of the motor MG2 are set (steps S200 and S210), and the target rotation of the engine 22 is set. For the number Ne * and the target torque Te *, the engine ECU 24 MG1, MG2 of the torque commands Tm1 *, Tm2 * and sends each motor ECU40 for (step S220), and terminates the drive control routine.

図8は、最適燃費ラインと最大トルクラインの一例と不足パワーΔPが正の値で出力制限Woutより大きいときに目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する様子を示す説明図である。図中、「Wout」のハッチング部分も含めてトルクTelim以上のハッチング部分全体が不足パワーΔPである。不足パワーΔPが正の値で出力制限Wout以下のときと同様に、走行用パワーPdrvが一定の曲線と最適燃費ラインとの交点の運転ポイントにおける回転数Ne2は回転数制限Nelimより大きくなり、走行用パワーPdrvが一定の曲線における回転数制限Nelimに対応するトルクTe2はトルクTelimより大きくなる。走行用パワーPdrvは回転数制限NelimとトルクTe2との積(図8ではx軸,y軸,x=Nelim,y=Te2の4直線で囲まれる部分)であるから、バッテリ50から出力制限Woutを出力したとしても図8中、下のハッチング部分に相当する分だけパワーが不足する。したがって、エンジン22を回転数制限NelimとトルクTe3の運転ポイントで運転する必要が生じる。このトルクTe3は、走行用パワーPdrvからバッテリ50出力制限Woutを減じたものを回転数制限Nelimで除したものであるから、ステップS190の目標トルクTe*に一致する。したがって、上述したステップS190,S200〜S220の処理は、エンジン22を回転数制限NelimとトルクTelimで運転したときに走行用パワーPdrvに対して不足する不足パワーΔPを、バッテリ50から出力制限Woutに相当するパワーとエンジン22のトルクをトルクTelimより大きいトルクTe3とすることによる増加パワーとにより賄うのである。ここで、エンジン22のトルクを増大する手法としては、可変バルブタイミング機構150の吸気バルブ128の開閉タイミングを進角することにより行なうことができる。こうした制御により、燃費の低下を抑制しながら駆動軸32に走行用パワーPdrvを出力して走行することができる。   FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of the optimal fuel consumption line and the maximum torque line and how the target rotational speed Ne * and the target torque Te * are set when the insufficient power ΔP is a positive value and larger than the output limit Wout. . In the figure, the entire hatched portion of the torque Telim or more including the hatched portion of “Wout” is the insufficient power ΔP. As in the case where the insufficient power ΔP is a positive value and is less than or equal to the output limit Wout, the rotational speed Ne2 at the operating point at the intersection of the traveling power Pdrv with the constant curve and the optimal fuel consumption line becomes larger than the rotational speed limit Nelim, The torque Te2 corresponding to the rotational speed limit Nelim in a curve with a constant power Pdrv is larger than the torque Telim. The travel power Pdrv is the product of the rotational speed limit Nelim and the torque Te2 (in FIG. 8, the portion surrounded by the four straight lines x-axis, y-axis, x = Nelim, y = Te2). Even if is output, the power is insufficient by the amount corresponding to the lower hatched portion in FIG. Therefore, it is necessary to operate the engine 22 at the operation point of the rotational speed limit Nelim and the torque Te3. This torque Te3 is obtained by dividing the battery power output Pdrv by subtracting the battery 50 output limit Wout by the rotation speed limit Nelim, and therefore coincides with the target torque Te * in step S190. Therefore, in the processes in steps S190 and S200 to S220 described above, the insufficient power ΔP that is insufficient with respect to the traveling power Pdrv when the engine 22 is operated with the rotational speed limit Nelim and the torque Telim is changed from the battery 50 to the output limit Wout. This is covered by the corresponding power and the increased power by setting the torque of the engine 22 to the torque Te3 which is larger than the torque Telim. Here, a method for increasing the torque of the engine 22 can be performed by advancing the opening / closing timing of the intake valve 128 of the variable valve timing mechanism 150. By such control, it is possible to travel by outputting the traveling power Pdrv to the drive shaft 32 while suppressing a decrease in fuel consumption.

以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、エンジン22に回転数制限Nelimが課されている最中に走行用パワーPdrvからエンジン上限パワーPelimを減じて得られる不足パワーΔPがバッテリ50の出力制限Woutより大きいときには、可変バルブタイミング機構150による吸気バルブ128の開閉タイミングの進角を伴って回転数制限Nelimと走行用パワーPdrvからバッテリ50出力制限Woutを減じたものを回転数制限Nelimで除したトルクとからなる運転ポイントでエンジン22を運転してエンジン22から走行用パワーPdrvからバッテリ50の出力制限Woutに相当するパワーを減じたパワーを出力し、バッテリ50から出力制限Woutに相当するパワーを出力し、駆動軸32に走行用パワーPdrvを出力して走行するよう制御することにより、燃費の低下を抑制しながら駆動軸32に走行用パワーPdrvを出力して走行することができる。   According to the hybrid vehicle 20 of the embodiment described above, the insufficient power ΔP obtained by subtracting the engine upper limit power Pelim from the traveling power Pdrv while the engine speed limit Nelim is imposed on the engine 22 is the output of the battery 50. When the value is larger than the limit Wout, the rotation speed limit Nelim, which is obtained by subtracting the battery 50 output limit Wout from the traveling power Pdrv with the advance timing of the opening / closing timing of the intake valve 128 by the variable valve timing mechanism 150, is divided by the rotation speed limit Nelim. The engine 22 is operated at the operating point consisting of the torque and the power obtained by subtracting the power corresponding to the output limit Wout of the battery 50 from the traveling power Pdrv is output from the engine 22 and the power corresponding to the output limit Wout is output from the battery 50. Is output and the drive shaft 3 Traveling by controlling so as to run by outputting a power Pdrv, it can run by outputting a driving power Pdrv to the drive shaft 32 while suppressing a decrease in fuel economy.

また、実施例のハイブリッド自動車20によれば、エンジン22に回転数制限Nelimが課されている最中に走行用パワーPdrvからエンジン上限パワーPelimを減じて得られる不足パワーΔPがバッテリ50の出力制限Wout以下のときには、エンジン22を最適燃費ライン上の回転数制限NelimとトルクTelimとからなる運転ポイントで運転すると共に、不足パワーΔPをバッテリ50から出力して駆動軸32に走行用パワーPdrvを出力して走行するよう制御することにより、最適燃費ライン上の運転ポイントでエンジン22を運転して駆動軸32に走行用パワーPdrvを出力して走行することができる。   Further, according to the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the insufficient power ΔP obtained by subtracting the engine upper limit power Pelim from the traveling power Pdrv while the engine speed limit Nelim is imposed on the engine 22 is the output limit of the battery 50. When Wout or less, the engine 22 is operated at an operation point consisting of the rotational speed limit Nelim and the torque Telim on the optimum fuel efficiency line, and the insufficient power ΔP is output from the battery 50 and the traveling power Pdrv is output to the drive shaft 32. By controlling the vehicle to travel, the engine 22 can be operated at the operating point on the optimum fuel efficiency line, and the traveling power Pdrv can be output to the drive shaft 32 to travel.

実施例のハイブリッド自動車20では、不足パワーΔPがバッテリ50の出力制限Woutより大きいときには、可変バルブタイミング機構150による吸気バルブ128の開閉タイミングの進角を伴って回転数制限Nelimと走行用パワーPdrvからバッテリ50出力制限Woutを減じたものを回転数制限Nelimで除したトルクとからなる運転ポイントでエンジン22を運転するものとしたが、可変バルブタイミング機構150による吸気バルブ128の開閉タイミングの進角だけでなく、EGRシステム160におけるEGR量Veを変更したりしてもよい。また、ターボチャージャーやスーパーチャージャーなどの過給機を備えるエンジンでは、過給器の過給率を大きくするものとしてもよい。   In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, when the insufficient power ΔP is larger than the output limit Wout of the battery 50, the rotational speed limit Nelim and the traveling power Pdrv are accompanied by the advance angle of the opening / closing timing of the intake valve 128 by the variable valve timing mechanism 150. It is assumed that the engine 22 is operated at an operating point consisting of a torque obtained by dividing the battery 50 output limit Wout by the rotation speed limit Nelim, but only the advance timing of the opening / closing timing of the intake valve 128 by the variable valve timing mechanism 150 Instead, the EGR amount Ve in the EGR system 160 may be changed. In an engine equipped with a supercharger such as a turbocharger or a supercharger, the supercharge rate of the supercharger may be increased.

実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG2からの動力を駆動輪63a,63bに連結された駆動軸32に出力するものとしたが、図9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からの動力を駆動軸32が接続された車軸(駆動輪63a,63bが接続された車軸)とは異なる車軸(図9における車輪64a,64bに接続された車軸)に出力するものとしてもよい。   In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the power from the motor MG2 is output to the drive shaft 32 connected to the drive wheels 63a and 63b. However, as illustrated in the hybrid vehicle 120 of the modification of FIG. The power from MG2 may be output to an axle (an axle connected to wheels 64a and 64b in FIG. 9) different from an axle to which drive shaft 32 is connected (an axle to which drive wheels 63a and 63b are connected). .

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、可変バルブタイミング機構150を有するエンジン22が「エンジン」に相当し、モータMG1が「第1モータ」に相当し、プラネタリギヤ30が「遊星歯車機構」に相当し、バッテリ50が「バッテリ」に相当し、図3の駆動制御ルーチンを実行するHVECU70とHVECU70からの送信によりエンジン22やモータMG1,MG2を制御するエンジンECU24,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 having the variable valve timing mechanism 150 corresponds to “engine”, the motor MG1 corresponds to “first motor”, the planetary gear 30 corresponds to “planetary gear mechanism”, and the battery 50 corresponds to “battery”. The HVECU 70 that executes the drive control routine of FIG. 3 and the engine ECU 24 and the motor ECU 40 that control the engine 22 and the motors MG1 and MG2 by transmission from the HVECU 70 correspond 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などに利用可能である。   The present invention can be used in the manufacturing industry of hybrid vehicles.

20,120 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)、24a CPU、24b ROM、24c RAM、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、81 シフトレバー、82 シフトポジションセンサ、83 アクセルペダル、84 アクセルペダルポジションセンサ、85 ブレーキペダル、86 ブレーキペダルポジションセンサ、88 車速センサ、122 エアクリーナ、124 スロットルバルブ、126 燃料噴射弁、128 吸気バルブ、130 点火プラグ、132 ピストン、134 浄化装置、134a 温度センサ、135a 空燃比センサ、135b 酸素センサ、136,スロットルモータ、138 イグニッションコイル、140 クランクポジションセンサ、142 水温センサ、144 カムポジションセンサ、146 スロットルバルブポジションセンサ、148 エアフローメータ、149 温度センサ、150 可変バルブタイミング機構、159 ノックセンサ、160 EGRシステム、162 EGR管、163 ステッピングモータ、164 EGRバルブ、165 EGRバルブ開度センサ、MG1,MG2 モータ。   20,120 Hybrid vehicle, 22 engine, 24 engine electronic control unit (engine ECU), 24a CPU, 24b ROM, 24c RAM, 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 Drive wheel, 64a, 64b Wheel, 70 Hybrid electronic control unit, 81 Shift lever, 82 Shift position sensor, 83 Accelerator pedal, 84 Accelerator pedal position sensor, 85 Brake pedal, 86 Brake pedal position sensor, 88 Vehicle speed sensor, 122 Air cleaner, 124 Throttle valve, 126 Fuel injection valve, 128 Intake valve 130 spark plug, 132 piston, 134 purification device, 134a temperature sensor, 135a air-fuel ratio sensor, 135b oxygen sensor, 136, throttle motor, 138 ignition coil, 140 crank position sensor, 142 water temperature sensor, 144 cam position sensor, 146 throttle valve Position sensor, 148 air flow meter, 149 temperature sensor, 150 variable valve timing mechanism, 159 knock sensor, 160 EGR system, 162 EGR pipe, 163 stepping motor, 164 EGR valve, 165 EGR valve opening sensor, MG1, MG2 motor.

Claims (1)

トルクを増大するトルク増大機構を有するエンジンと、発電可能な第1モータと、前記エンジンの出力軸と前記第1モータの回転軸と車軸に連結された駆動軸とに3つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、走行用の動力を入出力する第2モータと、前記第1モータおよび前記第2モータと電力のやりとりが可能なバッテリと、を備えるハイブリッド自動車であって、
前記エンジンに対して所定回転数以下で運転する回転数制限が課されている最中に車両の走行に要求される走行用パワーを前記エンジンから出力するために燃費を優先する燃費優先動作ライン上で前記エンジンを運転すると前記エンジンの回転数が前記所定回転数より大きな回転数になるときであって、更に、前記エンジンを前記燃費優先動作ライン上の前記所定回転数に対応する上限運転ポイントで運転したときに前記エンジンから出力するパワーを前記走行用パワーから減じて得られる不足パワーが前記バッテリから出力可能な許容最大パワーより大きいときには、前記所定回転数で運転する前記エンジンから前記トルク増大機構によるトルクの増大を伴って前記走行用パワーから前記許容最大パワーを減じて得られるパワーを出力すると共に前記バッテリから前記許容最大パワーを出力して前記走行用パワーにより走行するように前記エンジンと前記第1モータと前記第2モータとを制御する制御手段、
を備えるハイブリッド自動車。
Three rotating elements are connected to an engine having a torque increasing mechanism for increasing torque, a first motor capable of generating electricity, an output shaft of the engine, a rotating shaft of the first motor, and a driving shaft connected to an axle. A hybrid vehicle comprising: a planetary gear mechanism; a second motor that inputs and outputs driving power; and a battery that can exchange power with the first motor and the second motor,
On the fuel efficiency priority operation line in which fuel efficiency is given priority in order to output from the engine the traveling power required for traveling of the vehicle while the rotational speed limit for driving the engine at a predetermined rotational speed or less is imposed. When the engine is operated at the time when the engine speed becomes larger than the predetermined engine speed, the engine is operated at an upper limit operation point corresponding to the predetermined engine speed on the fuel consumption priority operation line. When the insufficient power obtained by subtracting the power output from the engine from the driving power when driving is greater than the allowable maximum power that can be output from the battery, the torque increasing mechanism from the engine operating at the predetermined speed The power obtained by subtracting the allowable maximum power from the traveling power with an increase in torque due to Both control means for controlling said engine and said first motor and said second motor so as to run through the traveling power and outputting the maximum allowable power from said battery,
A hybrid car with
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