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JP2017114209A - Hybrid vehicle - Google Patents

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JP2017114209A
JP2017114209A JP2015249675A JP2015249675A JP2017114209A JP 2017114209 A JP2017114209 A JP 2017114209A JP 2015249675 A JP2015249675 A JP 2015249675A JP 2015249675 A JP2015249675 A JP 2015249675A JP 2017114209 A JP2017114209 A JP 2017114209A
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Japan
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engine
electrical machine
rotating electrical
range
rotational speed
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JP2015249675A
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Japanese (ja)
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優 清水
Masaru Shimizu
優 清水
安藤 隆
Takashi Ando
隆 安藤
岳志 岸本
Takashi Kishimoto
岳志 岸本
天野 正弥
Masaya Amano
正弥 天野
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Abstract

【課題】インバータレス走行中に前進レンジから非前進レンジに切り替えられた場合に、モータジェネレータ(MG1)の過剰な回転上昇を抑制する。【解決手段】エンジン、MG1、MG2、これらを連結する遊星歯車機構、バッテリ、コンバータ、およびインバータを備えるハイブリッド車両において、ECUは、インバータをゲート遮断状態にし、かつエンジンを駆動状態にするインバータレス走行制御を実行する。ECUは、インバータレス走行中において、前進レンジ中はコンバータを作動状態にしてMG1から逆起トルクを発生させ、非前進レンジ中はコンバータをゲート遮断状態にして逆起トルクをカットする。ECUは、インバータレス走行中かつ前進レンジ中に、非前進レンジに切り替えられたときのMG1回転速度の予測値を算出し、算出された予測値がしきい値を超えないようにエンジンの回転速度を制御する。【選択図】図8An object of the present invention is to suppress an excessive increase in rotation of a motor generator (MG1) when switching from a forward range to a non-forward range during inverterless travel. In a hybrid vehicle including an engine, MG1, MG2, a planetary gear mechanism that couples them, a battery, a converter, and an inverter, an ECU performs inverterless traveling that places the inverter in a gate-cut off state and drives the engine in a driving state. Execute control. During the inverterless running, the ECU operates the converter during the forward range to generate counter electromotive torque from the MG1, and cuts the counter electromotive torque by setting the converter to the gate cutoff state during the non-forward range. The ECU calculates a predicted value of the MG1 rotational speed when switching to the non-forward range during inverterless traveling and during the forward range, and the engine rotational speed so that the calculated predicted value does not exceed the threshold value. To control. [Selection] Figure 8

Description

本発明は、エンジンと回転電機との少なくとも一方の動力を用いて走行可能なハイブリッド車両に関する。   The present invention relates to a hybrid vehicle capable of traveling using at least one power of an engine and a rotating electrical machine.

特開2013−203116号公報(特許文献1)には、エンジンと、ロータに永久磁石を有する第1回転電機と、第2回転電機と、遊星歯車機構と、バッテリと、バッテリから入力される電圧を昇圧して出力するコンバータと、コンバータと第1回転電機および第2回転電機との間で電力変換を行なうインバータとを備えるハイブリッド車両が開示されている。遊星歯車機構は、第1回転電機に連結されたサンギヤと、第2回転電機に連結されたリングギヤと、エンジンに連結されたキャリアとを含む。   Japanese Patent Laid-Open No. 2013-203116 (Patent Document 1) discloses an engine, a first rotating electrical machine having a permanent magnet in a rotor, a second rotating electrical machine, a planetary gear mechanism, a battery, and a voltage input from the battery. A hybrid vehicle is disclosed that includes a converter that boosts and outputs a voltage, and an inverter that performs power conversion between the converter and the first rotating electric machine and the second rotating electric machine. The planetary gear mechanism includes a sun gear coupled to the first rotating electrical machine, a ring gear coupled to the second rotating electrical machine, and a carrier coupled to the engine.

このハイブリッド車両においては、インバータによる第1回転電機および第2回転電機の電気的な駆動を正常に行なうことができない異常が生じている場合、インバータをゲート遮断状態にしつつエンジンを駆動して車両を退避走行させる「インバータレス走行制御」が実行される。インバータレス走行制御中においては、エンジンの回転力によって第1回転電機を機械的に回転させることによって、第1回転電機に逆起電圧を発生させる。第1回転電機の逆起電圧がコンバータの出力側電圧を超えると、第1回転電機からバッテリに向かって電流が流れ、第1回転電機には逆起電圧に起因するトルク(以下「逆起トルク」ともいう)が発生する。この逆起トルクが第1回転電機からサンギヤに作用することによって、リングギヤには、第1回転電機の逆起トルクの反力として、正方向(前進方向)に作用する駆動トルクが発生する。この駆動トルクによって退避走行が実現される。   In this hybrid vehicle, when there is an abnormality in which the electric drive of the first rotating electric machine and the second rotating electric machine by the inverter cannot be normally performed, the engine is driven while the inverter is in a gate cutoff state, and the vehicle is “Inverter-less travel control” for retreat travel is executed. During inverterless travel control, the first rotating electrical machine is caused to generate a counter electromotive voltage by mechanically rotating the first rotating electrical machine by the rotational force of the engine. When the counter electromotive voltage of the first rotating electric machine exceeds the output side voltage of the converter, a current flows from the first rotating electric machine toward the battery, and torque caused by the counter electromotive voltage (hereinafter referred to as “counter electromotive torque”) flows to the first rotating electric machine. "). When this counter electromotive torque acts on the sun gear from the first rotating electrical machine, a driving torque acting in the forward direction (forward direction) is generated in the ring gear as a reaction force of the counter electromotive torque of the first rotating electrical machine. Retreat travel is realized by this drive torque.

特開2013−203116号公報JP 2013-203116 A

一般的に、車両のシフトレンジ(走行レンジ)には、たとえばD(ドライブ)レンジおよびB(ブレーキ)レンジ等の前進レンジと、P(パーキング)レンジ、R(リバース)レンジおよびN(ニュートラル)レンジ等の非前進レンジとが含まれる。   In general, vehicle shift ranges (travel ranges) include forward ranges such as D (drive) range and B (brake) range, P (parking) range, R (reverse) range, and N (neutral) range. And non-advanced ranges such as

上述のインバータレス走行制御中においてハイブリッド車両がたとえば一時停止した場合、シフトレンジが前進レンジから非前進レンジへ切り替えられる場合がある。シフトレンジが非前進レンジである場合であっても、第1回転電機がエンジンにより機械的に回転させられていると、第1回転電機の逆起トルクの反力が駆動輪に作用してしまい、駆動トルクが0にならない。つまり、シフトレンジが非前進レンジであるにも関わらず、車両を前進させる方向に作用するトルク(以下「前進トルク」ともいう)が駆動輪に発生してしまうことが懸念される。   For example, when the hybrid vehicle temporarily stops during the above inverterless travel control, the shift range may be switched from the forward range to the non-forward range. Even if the shift range is a non-forward range, if the first rotating electrical machine is mechanically rotated by the engine, the reaction force of the counter electromotive torque of the first rotating electrical machine acts on the drive wheels. The driving torque does not become zero. That is, there is a concern that torque (hereinafter also referred to as “forward torque”) that acts in the direction in which the vehicle moves forward is generated in the drive wheels even though the shift range is the non-forward range.

非前進レンジであるときに前進トルクの発生を抑制するための対策としては、たとえば、エンジンを駆動状態に維持しつつ、コンバータをゲート遮断状態にすることが考えられる。コンバータをゲート遮断状態にすると、第1回転電機からバッテリに向かって流れる電流が遮断されるため、エンジンを駆動状態に維持しつつ、第1回転電機の逆起トルクをカットすることができる。しかしながら、エンジントルクと釣り合っていた第1回転電機の逆起トルク(第1回転電機の回転を妨げる制動トルク)がなくなることになるため、第1回転電機の回転速度がエンジントルクによって過渡的に過剰に上昇してしまうことが懸念される。第1回転電機の回転速度が過剰に上昇すると、たとえば、第1回転電機の逆起電圧が過剰に大きくなり、コンバータの出力側電圧が過剰に高くなる過電圧状態に陥ってしまうことが懸念される。   As a measure for suppressing the generation of forward torque when in the non-forward range, for example, it is conceivable to place the converter in the gate cutoff state while maintaining the engine in the driving state. When the converter is in the gate cutoff state, the current flowing from the first rotating electric machine toward the battery is cut off, so that the counter electromotive torque of the first rotating electric machine can be cut while maintaining the engine in the driving state. However, since the counter electromotive torque of the first rotating electrical machine (braking torque that hinders the rotation of the first rotating electrical machine) that is balanced with the engine torque is eliminated, the rotational speed of the first rotating electrical machine is transiently excessive due to the engine torque. There is concern that it will rise. If the rotational speed of the first rotating electrical machine increases excessively, for example, the back electromotive voltage of the first rotating electrical machine becomes excessively large, and there is a concern that an overvoltage state may occur in which the output voltage of the converter becomes excessively high. .

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、インバータレス走行制御中にシフトレンジが前進レンジから非前進レンジに切り替えられた場合に、エンジンを駆動状態に維持し、かつ第1回転電機の回転速度が過剰に上昇することを抑制しつつ、前進トルクの発生を抑制することである。   The present invention has been made to solve the above-described problem, and its purpose is to maintain the engine in a driving state when the shift range is switched from the forward range to the non-forward range during inverterless travel control, And it is suppressing generation | occurrence | production of a forward torque, suppressing that the rotational speed of a 1st rotary electric machine rises excessively.

この発明に係るハイブリッド車両は、エンジンと、ロータに永久磁石を有する第1回転電機と、駆動輪に接続された出力軸と、エンジンに接続されるキャリアと、第1回転電機および出力軸のいずれか一方に接続されるサンギヤと、第1回転電機および出力軸の他方に接続されるリングギヤとを有し、エンジン、第1回転電機および出力軸を機械的に連結する遊星歯車機構と、出力軸に接続された第2回転電機と、バッテリと、バッテリと電力線との間で電圧変換を実行可能に構成されたコンバータと、電力線と第1回転電機と第2回転電機との間で電力変換を実行可能に構成されたインバータと、インバータをゲート遮断状態にし、かつエンジンを駆動状態にするインバータレス走行制御を実行可能な制御装置とを備える。制御装置は、インバータレス走行制御の実行中において、ハイブリッド車両のシフトレンジが前進レンジである場合はコンバータを作動状態にすることによって第1回転電機から逆起電圧に起因するトルクを発生させ、シフトレンジが非前進レンジである場合はコンバータをゲート遮断状態にすることによって逆起電圧に起因するトルクをカットする。制御装置は、インバータレス走行制御の実行中においてシフトレンジが前進レンジである場合、エンジンの出力トルクおよび第1回転電機の回転速度から非前進レンジに切り替えられたときの第1回転電機の回転速度の予測値を算出し、第1回転電機の回転速度の予測値がしきい値を超えないようにエンジンの回転速度を制御する。   The hybrid vehicle according to the present invention includes any one of an engine, a first rotating electrical machine having a permanent magnet in a rotor, an output shaft connected to a drive wheel, a carrier connected to the engine, a first rotating electrical machine, and an output shaft. A planetary gear mechanism having a sun gear connected to one of them and a ring gear connected to the other of the first rotating electrical machine and the output shaft and mechanically connecting the engine, the first rotating electrical machine and the output shaft; The second rotating electrical machine connected to the battery, the battery, the converter configured to be able to perform voltage conversion between the battery and the power line, and the power conversion between the power line, the first rotating electrical machine and the second rotating electrical machine. An inverter configured to be executable, and a control device capable of executing inverterless travel control that places the inverter in a gate cutoff state and drives the engine. When the shift range of the hybrid vehicle is the forward range during the execution of the inverterless travel control, the control device generates torque caused by the counter electromotive voltage from the first rotating electrical machine by bringing the converter into an operating state, and shifts the shift range. When the range is a non-advanced range, the torque caused by the counter electromotive voltage is cut by putting the converter in a gate cutoff state. When the shift range is the forward range during the execution of the inverterless travel control, the control device rotates the output torque of the engine and the rotational speed of the first rotating electrical machine when the rotational speed of the first rotating electrical machine is switched from the rotational speed of the first rotating electrical machine. Is calculated, and the engine speed is controlled so that the predicted value of the rotation speed of the first rotating electrical machine does not exceed the threshold value.

上記構成によれば、インバータレス走行制御中にシフトレンジが非前進レンジである場合、コンバータがゲート遮断状態にされるため、第1回転電機の逆起トルクがカットされる。これにより、エンジンを駆動状態に維持しつつ、前進トルクの発生を抑制することができる。さらに、シフトレンジが前進レンジである場合に、非前進レンジに切り替えられたときの第1回転電機の回転速度の予測値が算出され、その予測値が閾値を超えないようにエンジンの回転速度が制御される。そのため、シフトレンジが非前進レンジに切り替えられた場合であっても、第1回転電機の回転速度がしきい値を超えて過剰に上昇することを抑制することができる。その結果、インバータレス走行制御中にシフトレンジが前進レンジから非前進レンジに切り替えられた場合に、エンジンを駆動状態に維持し、かつ第1回転電機の回転速度が過剰に上昇することを抑制しつつ、前進トルクの発生を抑制することができる。   According to the above configuration, when the shift range is the non-advanced range during the inverterless travel control, the converter is put into the gate cutoff state, and thus the counter electromotive torque of the first rotating electrical machine is cut. Thereby, generation | occurrence | production of a forward torque can be suppressed, maintaining an engine in a drive state. Further, when the shift range is the forward range, a predicted value of the rotational speed of the first rotating electrical machine when the shift range is switched to the non-forward range is calculated, and the engine rotational speed is set so that the predicted value does not exceed the threshold value. Be controlled. Therefore, even when the shift range is switched to the non-advanced range, the rotation speed of the first rotating electrical machine can be prevented from excessively exceeding the threshold value. As a result, when the shift range is switched from the forward range to the non-forward range during inverterless travel control, the engine is maintained in the driving state and the rotational speed of the first rotating electrical machine is prevented from excessively increasing. Meanwhile, the generation of forward torque can be suppressed.

車両の全体構成を概略的に示すブロック図である。1 is a block diagram schematically showing an overall configuration of a vehicle. 車両の電気システムの構成を説明するための回路ブロック図である。It is a circuit block diagram for demonstrating the structure of the electric system of a vehicle. インバータレス走行中にシフトレンジが前進レンジである場合の電気システムの状態を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the state of an electric system in case a shift range is a forward range during inverterless driving | running | working. インバータレス走行中にシフトレンジが前進レンジである場合の制御状態の一例を共線図上に示す図である。It is a figure which shows an example of the control state in case a shift range is a forward range during inverterless driving | running | working on a nomograph. インバータレス走行中にシフトレンジが非前進レンジである場合の電気システムの状態を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the state of an electric system in case a shift range is a non-advanced range during inverterless driving | running | working. ECUの処理手順を示すフローチャート(その1)である。It is a flowchart (the 1) which shows the process sequence of ECU. インバータレス走行中にシフトレンジが前進レンジから非前進レンジに切り替えられる場合の状態変化の一例を共線図上に示す図である。It is a figure which shows an example of a state change in case a shift range is switched from a forward range to a non-forward range during inverterless driving | running | working on a nomograph. ECUの処理手順を示すフローチャート(その2)である。It is a flowchart (the 2) which shows the process sequence of ECU.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

<車両の全体構成>
図1は、本実施の形態に係る車両1の全体構成を概略的に示すブロック図である。車両1は、エンジン100と、モータジェネレータ(第1回転電機)10と、モータジェネレータ(第2回転電機)20と、遊星歯車機構30と、駆動輪50と、駆動輪50に接続された出力軸60と、車速センサ71と、バッテリ150と、システムメインリレー(SMR:System Main Relay)160と、電力制御ユニット(PCU:Power Control Unit)200と、電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)300とを備える。
<Overall configuration of vehicle>
FIG. 1 is a block diagram schematically showing an overall configuration of a vehicle 1 according to the present embodiment. The vehicle 1 includes an engine 100, a motor generator (first rotating electrical machine) 10, a motor generator (second rotating electrical machine) 20, a planetary gear mechanism 30, driving wheels 50, and an output shaft connected to the driving wheels 50. 60, a vehicle speed sensor 71, a battery 150, a system main relay (SMR) 160, a power control unit (PCU) 200, an electronic control unit (ECU) 300, Is provided.

車両1は、エンジン100とモータジェネレータ20との少なくとも一方の動力を用いて走行するハイブリッド車両である。車両1は、後述する通常走行中において、エンジン100の動力を用いずにモータジェネレータ20の動力を用いて走行する電気自動車走行(以下「EV走行」という)と、エンジン100およびモータジェネレータ20の双方の動力を用いて走行するハイブリッド自動車走行(以下「HV走行」という)との間で走行態様を切り替えることができる。   The vehicle 1 is a hybrid vehicle that travels using at least one power of the engine 100 and the motor generator 20. The vehicle 1 travels using an electric vehicle (hereinafter referred to as “EV traveling”) that uses the power of the motor generator 20 without using the power of the engine 100 during normal traveling, which will be described later, and both the engine 100 and the motor generator 20. The traveling mode can be switched between hybrid vehicle traveling (hereinafter referred to as “HV traveling”) that travels using the power of the vehicle.

エンジン100は、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジン等の内燃機関である。エンジン100は、ECU300からの制御信号に応じて車両1が走行するための動力を発生する。エンジン100により発生した動力は遊星歯車機構30に出力される。   The engine 100 is an internal combustion engine such as a gasoline engine or a diesel engine. Engine 100 generates motive power for vehicle 1 to travel in response to a control signal from ECU 300. The power generated by the engine 100 is output to the planetary gear mechanism 30.

エンジン100にはエンジン回転速度センサ410が設けられている。エンジン回転速度センサ410は、エンジン100の回転速度(エンジン回転速度)Neを検出し、その検出結果を示す信号をECU300に出力する。   The engine 100 is provided with an engine rotation speed sensor 410. Engine rotation speed sensor 410 detects a rotation speed (engine rotation speed) Ne of engine 100 and outputs a signal indicating the detection result to ECU 300.

モータジェネレータ10,20の各々は、三相交流永久磁石型同期モータである。モータジェネレータ10は、エンジン100を始動させる際にはバッテリ150の電力を用いてエンジン100のクランクシャフト110を回転させる。なお、車両1は、補機バッテリ(図示せず)の電力を用いてエンジンをクランキングするためのトルクを発生するスタータは備えていない。   Each of motor generators 10 and 20 is a three-phase AC permanent magnet type synchronous motor. When starting the engine 100, the motor generator 10 uses the electric power of the battery 150 to rotate the crankshaft 110 of the engine 100. The vehicle 1 does not include a starter that generates torque for cranking the engine using the power of an auxiliary battery (not shown).

モータジェネレータ10は、エンジン100の動力を用いて発電することも可能である。モータジェネレータ10によって発電された交流電力は、PCU200により直流電力に変換されてバッテリ150に充電される。また、モータジェネレータ10によって発電された交流電力がPCU200を経由してモータジェネレータ20に供給される場合もある。   The motor generator 10 can also generate power using the power of the engine 100. The AC power generated by the motor generator 10 is converted into DC power by the PCU 200 and the battery 150 is charged. In some cases, AC power generated by the motor generator 10 is supplied to the motor generator 20 via the PCU 200.

モータジェネレータ20のロータは、出力軸60に連結される。モータジェネレータ20は、バッテリ150およびモータジェネレータ10の少なくとも一方から供給される電力を用いて出力軸60を回転させる。また、モータジェネレータ20は、回生制動によって発電することも可能である。モータジェネレータ20によって発電された交流電力は、PCU200により直流電力に変換されてバッテリ150に充電される。   The rotor of motor generator 20 is connected to output shaft 60. Motor generator 20 rotates output shaft 60 using electric power supplied from at least one of battery 150 and motor generator 10. The motor generator 20 can also generate electric power by regenerative braking. The AC power generated by the motor generator 20 is converted into DC power by the PCU 200 and the battery 150 is charged.

遊星歯車機構30は、エンジン100、モータジェネレータ10および出力軸60を機械的に連結し、エンジン100、モータジェネレータ10および出力軸60の間でトルクを伝達するように構成される。具体的には、遊星歯車機構30は、回転要素として、モータジェネレータ10のロータに連結されるサンギヤSと、出力軸60に連結されるリングギヤRと、エンジン100のクランクシャフト110に連結されるキャリアCAと、サンギヤSとリングギヤRとに噛合するピニオンギヤPとを含む。キャリアCAは、ピニオンギヤPが自転かつ公転できるようにピニオンギヤPを保持する。   The planetary gear mechanism 30 is configured to mechanically connect the engine 100, the motor generator 10, and the output shaft 60, and to transmit torque between the engine 100, the motor generator 10, and the output shaft 60. Specifically, the planetary gear mechanism 30 includes, as rotating elements, a sun gear S coupled to the rotor of the motor generator 10, a ring gear R coupled to the output shaft 60, and a carrier coupled to the crankshaft 110 of the engine 100. CA and a pinion gear P meshing with the sun gear S and the ring gear R are included. The carrier CA holds the pinion gear P so that the pinion gear P can rotate and revolve.

バッテリ150は、再充電が可能に構成されたリチウムイオン二次電池である。なお、バッテリ150は、ニッケル水素二次電池などの他の二次電池であってもよい。   The battery 150 is a lithium ion secondary battery configured to be rechargeable. The battery 150 may be another secondary battery such as a nickel hydride secondary battery.

SMR160は、バッテリ150とPCU200との間の電力線に直列に接続されている。SMR160は、ECU300からの制御信号に応じて、バッテリ150とPCU200との導通状態および遮断状態を切り替える。   SMR 160 is connected in series to a power line between battery 150 and PCU 200. SMR 160 switches between a conduction state and a cutoff state between battery 150 and PCU 200 in accordance with a control signal from ECU 300.

PCU200は、バッテリ150に蓄えられた直流電力を昇圧し、昇圧された電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータ10およびモータジェネレータ20に供給する。また、PCU200は、モータジェネレータ10およびモータジェネレータ20により発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ150に供給する。PCU200の構成については図2にて詳細に説明する。   PCU 200 boosts the DC power stored in battery 150, converts the boosted voltage to an AC voltage, and supplies it to motor generator 10 and motor generator 20. PCU 200 converts AC power generated by motor generator 10 and motor generator 20 into DC power and supplies it to battery 150. The configuration of the PCU 200 will be described in detail with reference to FIG.

車速センサ71は、駆動輪50の回転速度を車両1の速度(車速)VSとして検出し、検出結果を示す信号をECU300に出力する。   The vehicle speed sensor 71 detects the rotational speed of the drive wheel 50 as the speed (vehicle speed) VS of the vehicle 1 and outputs a signal indicating the detection result to the ECU 300.

車両1は、シフトレバー500と、ポジションセンサ510とをさらに備える。シフトレバー500は、ユーザが車両1のシフトレンジを設定するための機器である。ユーザがシフトレバー500を操作すると、ポジションセンサ510はシフトレバー500の位置(シフトポジション)SFTを検出し、その検出結果を示す信号をECU300に出力する。ECU300は、シフトポジションSFTに対応するシフトレンジを設定する。シフトレンジは、たとえばD(ドライブ)レンジおよびB(ブレーキ)レンジ等の前進レンジと、P(パーキング)レンジ、R(リバース)レンジおよびN(ニュートラル)レンジ等の非前進レンジとを含む。   The vehicle 1 further includes a shift lever 500 and a position sensor 510. The shift lever 500 is a device for the user to set the shift range of the vehicle 1. When the user operates the shift lever 500, the position sensor 510 detects the position (shift position) SFT of the shift lever 500 and outputs a signal indicating the detection result to the ECU 300. ECU 300 sets a shift range corresponding to shift position SFT. The shift range includes a forward range such as a D (drive) range and a B (brake) range, and a non-forward range such as a P (parking) range, an R (reverse) range, and an N (neutral) range.

ECU300は、いずれも図示しないが、CPU(Central Processing Unit)と、メモリと、入出力バッファ等とを含んで構成される。ECU300は、各センサおよび機器からの信号、ならびにメモリに格納されたマップおよびプログラムに基づいて、車両1が所望の走行状態となるようにエンジン100の出力(燃料噴射、点火時期、スロットル開度等)およびモータジェネレータ10,20の出力(通電量)を制御する。なお、各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)により処理することも可能である。   Although not shown, ECU 300 includes a CPU (Central Processing Unit), a memory, an input / output buffer, and the like. The ECU 300 outputs the engine 100 (fuel injection, ignition timing, throttle opening, etc.) so that the vehicle 1 enters a desired running state based on signals from each sensor and device, and a map and program stored in the memory. ) And the output (energization amount) of the motor generators 10 and 20 are controlled. Various controls are not limited to processing by software, and can be processed by dedicated hardware (electronic circuit).

ECU300は、エンジン100の停止中(燃料供給の停止中)にエンジン100の始動要求がある場合、エンジン100をクランキングするためのトルクをモータジェネレータ10が発生するようにPCU200(より詳しくは後述のインバータ221)を制御する。そして、クランキングによりエンジン回転速度Neが所定値に達すると、エンジン100の燃料噴射制御および点火制御を開始する。これにより、エンジン100が始動される。   When there is a request to start engine 100 while engine 100 is stopped (when fuel supply is stopped), ECU 300 causes PCU 200 (to be described in detail later) so that torque for cranking engine 100 is generated. Inverter 221) is controlled. When engine speed Ne reaches a predetermined value due to cranking, fuel injection control and ignition control of engine 100 are started. Thereby, engine 100 is started.

<電気システムおよびECUの構成>
図2は、車両1の電気システムの構成を説明するための回路ブロック図である。車両1の電気システムは、バッテリ150と、SMR160と、PCU200と、モータジェネレータ10,20と、ECU300とを含む。PCU200は、コンバータ210と、コンデンサC2と、インバータ221,222と、電圧センサ230とを含む。
<Configuration of electrical system and ECU>
FIG. 2 is a circuit block diagram for explaining the configuration of the electric system of the vehicle 1. The electric system of vehicle 1 includes a battery 150, SMR 160, PCU 200, motor generators 10 and 20, and ECU 300. PCU 200 includes a converter 210, a capacitor C <b> 2, inverters 221 and 222, and a voltage sensor 230.

バッテリ150には監視ユニット440が設けられている。監視ユニット440は、バッテリ150の電圧(バッテリ電圧)VB、バッテリ150を流れる電流(バッテリ電流)IB、バッテリ150の温度(バッテリ温度)TBをそれぞれ検出して、それらの検出結果を示す信号をECU300に出力する。   The battery 150 is provided with a monitoring unit 440. The monitoring unit 440 detects the voltage of the battery 150 (battery voltage) VB, the current flowing through the battery 150 (battery current) IB, and the temperature of the battery 150 (battery temperature) TB, and sends signals indicating the detection results to the ECU 300. Output to.

コンバータ210は、コンデンサC1と、リアクトルL1と、スイッチング素子Q1(上アーム)およびスイッチング素子Q2(下アーム)と、ダイオードD1,D2とを含む。コンデンサC1は、バッテリ電圧VBを平滑化してコンバータ210に供給する。スイッチング素子Q1,Q2および後述するスイッチング素子Q3〜Q14の各々は、たとえばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)である。スイッチング素子Q1,Q2は、電力線PLと電力線NLとの間に互いに直列に接続されている。ダイオードD1,D2は、スイッチング素子Q1,Q2のコレクタ−エミッタ間に逆並列にそれぞれ接続されている。リアクトルL1の一方端は、バッテリ150の高電位側に接続されている。リアクトルL1の他方端は、上アームと下アームとの中間点(スイッチング素子Q1のエミッタとスイッチング素子Q2のコレクタとの接続点)に接続されている。   Converter 210 includes a capacitor C1, a reactor L1, a switching element Q1 (upper arm) and a switching element Q2 (lower arm), and diodes D1 and D2. Capacitor C1 smoothes battery voltage VB and supplies it to converter 210. Each of switching elements Q1, Q2 and switching elements Q3-Q14 described later are, for example, IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors). Switching elements Q1, Q2 are connected in series between power line PL and power line NL. Diodes D1 and D2 are connected in antiparallel between the collectors and emitters of switching elements Q1 and Q2, respectively. One end of the reactor L1 is connected to the high potential side of the battery 150. The other end of reactor L1 is connected to an intermediate point between the upper arm and the lower arm (a connection point between the emitter of switching element Q1 and the collector of switching element Q2).

コンバータ210は、ECU300からの制御信号に応じた上アームおよび下アームのスイッチング動作によって、バッテリ150から入力されるバッテリ電圧VBを昇圧して電力線PL,NLに出力する。また、コンバータ210は、ECU300からの制御信号に応じた上アームおよび下アームのスイッチング動作によって、インバータ221およびインバータ222の一方または両方から供給される電力線PL,NLの直流電圧を降圧してバッテリ150に出力する。   Converter 210 boosts battery voltage VB input from battery 150 and outputs it to power lines PL and NL by switching operations of the upper arm and the lower arm in accordance with a control signal from ECU 300. Converter 210 steps down DC voltage of power lines PL and NL supplied from one or both of inverter 221 and inverter 222 by switching operation of the upper arm and the lower arm in accordance with a control signal from ECU 300. Output to.

コンデンサC2は、電力線PLと電力線NLとの間に接続されている。コンデンサC2は、コンバータ210から供給された直流電圧を平滑化してインバータ221,222に供給する。   Capacitor C2 is connected between power line PL and power line NL. Capacitor C <b> 2 smoothes the DC voltage supplied from converter 210 and supplies it to inverters 221 and 222.

電圧センサ230は、コンデンサC2の両端の電圧、すなわちコンバータ210の出力電圧(以下「システム電圧」ともいう)VHを検出し、その検出結果を示す信号をECU300に出力する。   Voltage sensor 230 detects a voltage across capacitor C2, that is, an output voltage (hereinafter also referred to as “system voltage”) VH of converter 210, and outputs a signal indicating the detection result to ECU 300.

インバータ221は、システム電圧VHが供給されると、ECU300からの制御信号に応じて、直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータ10を駆動する。インバータ221は、U相アーム1Uと、V相アーム1Vと、W相アーム1Wとを含む。各相アームは、電力線PLと電力線NLとの間に互いに並列に接続されている。U相アーム1Uは、互いに直列に接続されたスイッチング素子Q3(上アーム)およびスイッチング素子Q4(下アーム)を有する。V相アーム1Vは、互いに直列に接続されたスイッチング素子Q5(上アーム)およびスイッチング素子Q6(下アーム)を有する。W相アーム1Wは、互いに直列に接続されたスイッチング素子Q7(上アーム)およびスイッチング素子Q8(下アーム)を有する。各スイッチング素子Q3〜Q8のコレクタ−エミッタ間には、ダイオードD3〜D8が逆並列にそれぞれ接続されている。   When the system voltage VH is supplied, the inverter 221 drives the motor generator 10 by converting a DC voltage into an AC voltage in accordance with a control signal from the ECU 300. Inverter 221 includes a U-phase arm 1U, a V-phase arm 1V, and a W-phase arm 1W. Each phase arm is connected in parallel between power line PL and power line NL. U-phase arm 1U has switching element Q3 (upper arm) and switching element Q4 (lower arm) connected in series with each other. V-phase arm 1V has switching element Q5 (upper arm) and switching element Q6 (lower arm) connected in series with each other. W-phase arm 1W has switching element Q7 (upper arm) and switching element Q8 (lower arm) connected in series with each other. Diodes D3 to D8 are connected in antiparallel between the collectors and emitters of the switching elements Q3 to Q8, respectively.

インバータ222は、各相アーム2U〜2Wと、スイッチング素子Q9〜Q14と、ダイオードD9〜D14とを含む。なお、インバータ222の構成は、基本的にはインバータ221の構成と同等であるため、説明は繰り返さない。   Inverter 222 includes phase arms 2U to 2W, switching elements Q9 to Q14, and diodes D9 to D14. The configuration of inverter 222 is basically the same as the configuration of inverter 221, and therefore description thereof will not be repeated.

モータジェネレータ10には、レゾルバ421および電流センサ241が設けられる。モータジェネレータ20には、レゾルバ422および電流センサ242が設けられる。レゾルバ421は、モータジェネレータ10の回転速度(MG1回転速度Nm1)を検出する。レゾルバ422は、モータジェネレータ20の回転速度(MG2回転速度Nm2)を検出する。電流センサ241は、モータジェネレータ10を流れる電流(モータ電流)IM1を検出する。電流センサ242は、モータジェネレータ20を流れる電流(モータ電流)IM2を検出する。これらのセンサは、検出結果を示す信号をECU300にそれぞれ出力する。   The motor generator 10 is provided with a resolver 421 and a current sensor 241. The motor generator 20 is provided with a resolver 422 and a current sensor 242. Resolver 421 detects the rotational speed of motor generator 10 (MG1 rotational speed Nm1). Resolver 422 detects the rotational speed of motor generator 20 (MG2 rotational speed Nm2). Current sensor 241 detects a current (motor current) IM1 flowing through motor generator 10. Current sensor 242 detects a current (motor current) IM <b> 2 flowing through motor generator 20. Each of these sensors outputs a signal indicating the detection result to ECU 300.

ECU300は、各センサからの情報等に基づいて、モータジェネレータ10,20の出力が所望の出力となるようにPCU200(コンバータ210およびインバータ221,222)を制御する。なお、図2に示す例では、ECU300が1つのユニットとして構成されているが、ECU300は、複数のユニットに分割されていてもよい。   ECU 300 controls PCU 200 (converter 210 and inverters 221 and 222) based on information from each sensor and the like so that the output of motor generators 10 and 20 becomes a desired output. In the example shown in FIG. 2, ECU 300 is configured as one unit, but ECU 300 may be divided into a plurality of units.

<通常走行およびインバータレス走行>
ECU300は、通常モードと退避モードとのどちらかの制御モードで車両1を走行させることができる。
<Normal travel and inverter-less travel>
ECU 300 can cause vehicle 1 to travel in either the normal mode or the retreat mode.

通常モードは、上述のEV走行とHV走行とを必要に応じて切り替えながら車両1を走行させるモードである。以下では、通常モードによる走行を「通常走行」と記載する。   The normal mode is a mode in which the vehicle 1 travels while switching between the EV travel and the HV travel as necessary. Hereinafter, traveling in the normal mode is referred to as “normal traveling”.

退避モードは、インバータ221,222のPWM(Pulse Width Modulation)制御によるモータジェネレータ10,20の駆動を正常に行なうことができない異常(以下、このような異常を説明の便宜上「インバータ異常」ともいう)が生じた場合、インバータ221,222をゲート遮断状態としつつ、エンジン100を駆動して車両1を退避走行させるモードである。インバータ異常には、レゾルバ421,422、電流センサ241,242等のセンサ類の故障、インバータ221,222に含まれるスイッチング素子Q3〜Q14の短絡故障、オープン故障、断線などが含まれる。以下では、この退避モードによる走行を「インバータレス走行」と記載し、インバータレス走行を行なうための制御を「インバータレス走行制御」と記載する。   The evacuation mode is an abnormality in which the motor generators 10 and 20 cannot be normally driven by PWM (Pulse Width Modulation) control of the inverters 221 and 222 (hereinafter, such abnormality is also referred to as “inverter abnormality” for convenience of explanation). Is a mode in which the engine 100 is driven and the vehicle 1 is evacuated while the inverters 221 and 222 are in a gate-blocking state. The inverter abnormality includes failure of sensors such as the resolvers 421 and 422 and current sensors 241 and 242, short-circuit failure of the switching elements Q <b> 3 to Q <b> 14 included in the inverters 221 and 222, open failure, disconnection, and the like. Hereinafter, the traveling in the retreat mode is referred to as “inverter-less traveling”, and the control for performing inverter-less traveling is referred to as “inverter-less traveling control”.

図3は、インバータレス走行中にシフトレンジが前進レンジである場合の電気システムの状態を概略的に示す図である。インバータレス走行中においては、ECU300は、インバータ221に含まれるすべてのスイッチング素子Q3〜Q8をゲート遮断状態(非導通状態)にする。そのため、インバータ221に含まれるダイオードD3〜D8によって三相全波整流回路が構成される。なお、ECU300は、図3には示していないが、インバータ222に含まれるすべてのスイッチング素子Q9〜Q14(図2参照)もゲート遮断状態にする。   FIG. 3 is a diagram schematically showing the state of the electrical system when the shift range is the forward range during inverterless travel. During inverterless travel, ECU 300 sets all switching elements Q3 to Q8 included in inverter 221 to a gate cutoff state (non-conductive state). Therefore, a three-phase full-wave rectifier circuit is configured by the diodes D3 to D8 included in the inverter 221. Although not shown in FIG. 3, ECU 300 also puts all switching elements Q9 to Q14 (see FIG. 2) included in inverter 222 into the gate cutoff state.

さらに、シフトレンジが前進レンジである場合、ECU300は、コンバータ210のスイッチング素子Q1,Q2のスイッチング素子Q1,Q2の各々をスイッチング動作させるためのPWM方式の制御信号PWMCを生成してコンバータ210に出力する。これにより、コンバータ210はPWM制御によるスイッチング状態(以下「PWM動作状態」という)となり、システム電圧VHがECU300からの制御信号に応じた値となる。   Further, when the shift range is the forward range, ECU 300 generates a PWM control signal PWMC for switching each of switching elements Q 1 and Q 2 of switching elements Q 1 and Q 2 of converter 210, and outputs it to converter 210. To do. Thereby, converter 210 enters a switching state by PWM control (hereinafter referred to as “PWM operation state”), and system voltage VH takes a value corresponding to a control signal from ECU 300.

また、インバータレス走行中においては、エンジン100が駆動状態とされ、エンジン100からエンジントルクTeが出力される。このエンジントルクTeによってモータジェネレータ10が機械的に回転させられる。モータジェネレータ10は同期モータであるので、モータジェネレータ10のロータには永久磁石12が設けられている。このため、エンジントルクTeによってモータジェネレータ10のロータに設けられた永久磁石12が回転させられることによって、モータジェネレータ10には逆起電圧Vcが生じる。この逆起電圧Vcがシステム電圧VHを超えると、モータジェネレータ10からバッテリ150に向かって電流が流れる。この際、モータジェネレータ10には、モータジェネレータ10の回転を妨げる方向に作用する逆起トルクTc(制動トルク)が発生する。   Further, during the inverterless travel, the engine 100 is in a driving state, and the engine torque Te is output from the engine 100. The motor generator 10 is mechanically rotated by the engine torque Te. Since the motor generator 10 is a synchronous motor, the rotor of the motor generator 10 is provided with a permanent magnet 12. For this reason, when the permanent magnet 12 provided on the rotor of the motor generator 10 is rotated by the engine torque Te, a counter electromotive voltage Vc is generated in the motor generator 10. When the back electromotive voltage Vc exceeds the system voltage VH, a current flows from the motor generator 10 toward the battery 150. At this time, the motor generator 10 generates a counter electromotive torque Tc (braking torque) that acts in a direction that prevents rotation of the motor generator 10.

図4は、インバータレス走行中にシフトレンジが前進レンジである場合のエンジン100およびモータジェネレータ10,20の制御状態の一例を共線図上に示す図である。遊星歯車機構30が上記のように構成されることによって、サンギヤSの回転速度(=MG1回転速度Nm1)と、キャリアCAの回転速度(=エンジン回転速度Ne)と、リングギヤRの回転速度(=MG2回転速度Nm2)とは、共線図上において直線で結ばれる関係(いずれか2つの回転速度が決まれば残り1つの回転速度も決まる関係、以下「共線図の関係」ともいう)を有する。   FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a control state of engine 100 and motor generators 10 and 20 when the shift range is the forward range during inverterless travel. By configuring the planetary gear mechanism 30 as described above, the rotational speed of the sun gear S (= MG1 rotational speed Nm1), the rotational speed of the carrier CA (= engine rotational speed Ne), and the rotational speed of the ring gear R (= The MG2 rotational speed Nm2) has a relationship that is connected by a straight line on the collinear diagram (a relationship that determines the remaining one rotational speed if any two rotational speeds are determined, hereinafter also referred to as a “collinear diagram relationship”). .

インバータレス走行中においては、上述のように、エンジントルクTeによってモータジェネレータ10が機械的に回転させられることによって、モータジェネレータ10は、モータジェネレータ10の回転を妨げる方向(負方向)に作用する逆起トルクTcを発生する。   During the inverterless travel, as described above, the motor generator 10 is mechanically rotated by the engine torque Te, so that the motor generator 10 acts in a direction that prevents rotation of the motor generator 10 (negative direction). An electromotive torque Tc is generated.

逆起トルクTcがモータジェネレータ10からサンギヤSに作用することによって、リングギヤRには、逆起トルクTcの反力として、前進方向(正方向)に作用する駆動トルクTepが発生する。この駆動トルクTepによって車両1が退避走行される。   When the counter electromotive torque Tc acts on the sun gear S from the motor generator 10, the ring gear R generates a driving torque Tep that acts in the forward direction (forward direction) as a reaction force of the counter electromotive torque Tc. The vehicle 1 is evacuated by this drive torque Tep.

なお、駆動トルクTepによってモータジェネレータ20が回転させられるためモータジェネレータ20にも逆起電圧が生じるが、図4に示す例では、モータジェネレータ20の逆起電圧がシステム電圧VHを超えない回転速度までMG2回転速度Nm2が低下しているため、モータジェネレータ20には逆起トルクは生じていない。   Note that, since the motor generator 20 is rotated by the drive torque Tep, a counter electromotive voltage is also generated in the motor generator 20. However, in the example shown in FIG. 4, the counter electromotive voltage of the motor generator 20 does not exceed the system voltage VH. Since the MG2 rotational speed Nm2 is decreasing, no counter electromotive torque is generated in the motor generator 20.

図5は、インバータレス走行中にシフトレンジが非前進レンジである場合の電気システムの状態を概略的に示す図である。シフトレンジが非前進レンジである場合、ECU300は、インバータ221,222を前進レンジ中と同様にゲート遮断状態にする一方、コンバータ210を、前進レンジ中のPWM動作状態ではなく、ゲート遮断状態(スイッチング素子Q1,Q2が非導通状態となる状態)にする。これにより、モータジェネレータ10からバッテリ150へと向かう方向の電流経路がダイオードD1によって遮断される。これにより、モータジェネレータ10からコンデンサC2へと電流が流れる一方で、コンデンサC2からコンデンサC1への電荷の移動が起こらなくなる。そのため、システム電圧VHが増加し、システム電圧VHが逆起電圧Vcにまで到達すると、モータジェネレータ10からコンデンサC2へと電流が流れなくなる。よって、モータジェネレータ10にて発生する逆起トルクTc(絶対値)も0になる。   FIG. 5 is a diagram schematically showing the state of the electrical system when the shift range is a non-forward range during inverterless travel. When the shift range is the non-forward range, the ECU 300 puts the inverters 221 and 222 in the gate cutoff state as in the forward range, while the converter 210 is not in the PWM operation state in the forward range but in the gate cutoff state (switching). Element Q1 and Q2 are turned off). Thereby, the current path in the direction from motor generator 10 to battery 150 is blocked by diode D1. As a result, a current flows from motor generator 10 to capacitor C2, while charge transfer from capacitor C2 to capacitor C1 does not occur. Therefore, when system voltage VH increases and system voltage VH reaches back electromotive voltage Vc, no current flows from motor generator 10 to capacitor C2. Therefore, the counter electromotive torque Tc (absolute value) generated by the motor generator 10 is also zero.

このように、インバータレス走行中にシフトレンジが非前進レンジである場合には、コンバータ210をゲート遮断状態にすることによって、システム電圧VHが逆起電圧Vcまで上昇し、モータジェネレータ10からバッテリ150へと向かう電流が遮断される。これにより、逆起トルクTcも発生しなくなる。その結果として、エンジン100を停止することなく、駆動トルクTepの発生を防止することができる。   As described above, when the shift range is the non-advanced range during the inverterless travel, the system voltage VH rises to the counter electromotive voltage Vc by setting the converter 210 to the gate cutoff state, and the motor generator 10 to the battery 150. The current going to is cut off. Thereby, the counter electromotive torque Tc is not generated. As a result, the generation of the drive torque Tep can be prevented without stopping the engine 100.

図6は、ECU300がインバータレス走行制御を行なう際の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートは所定周期で繰り返し実行される。   FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure when ECU 300 performs inverterless travel control. This flowchart is repeatedly executed at a predetermined cycle.

ステップ(以下、ステップを「S」と略す)10にて、ECU300は、上述したインバータ異常が生じているか否かを判定する。インバータ異常が生じていない場合(S10にてNO)、ECU300は、S11にて、制御モードを通常モードに設定して通常走行を行なう。   In step (hereinafter, step is abbreviated as “S”) 10, ECU 300 determines whether or not the above-described inverter abnormality has occurred. If an inverter abnormality has not occurred (NO in S10), ECU 300 sets the control mode to the normal mode and performs normal traveling in S11.

インバータ異常が生じている場合(S10にてYES)、ECU300は、S12〜S16にて、制御モードを退避モードに設定してインバータレス走行を行なう。   If an inverter abnormality has occurred (YES in S10), ECU 300 sets the control mode to the evacuation mode and performs inverterless traveling in S12 to S16.

具体的には、ECU300は、S12にてインバータ221,222をゲート遮断状態にし、S13にてエンジン100を駆動状態にする。   Specifically, ECU 300 causes inverters 221 and 222 to be in a gate cutoff state in S12, and causes engine 100 to be in a driving state in S13.

その後、ECU300は、S14にて、シフトレンジが非前進レンジ(Pレンジ、NレンジおよびRレンジのいずれか)であるか否かを判定する。   Thereafter, in S14, ECU 300 determines whether or not the shift range is a non-forward range (any one of P range, N range, and R range).

シフトレンジが非前進レンジでない場合(S14にてNO)、すなわちシフトレンジがDレンジまたはBレンジである場合、ECU300は、S15にて、コンバータ210をPWM動作状態にする。これにより、上述の図3、4に示したように、モータジェネレータ10から逆起トルクTcを発生させ、その反力として、出力軸60に駆動トルクTepを発生することができる。   If the shift range is not the non-forward range (NO in S14), that is, if the shift range is the D range or B range, ECU 300 causes converter 210 to be in the PWM operation state in S15. As a result, as shown in FIGS. 3 and 4, the counter electromotive torque Tc can be generated from the motor generator 10, and the driving torque Tep can be generated on the output shaft 60 as the reaction force.

一方、シフトレンジが非前進レンジである場合(S14にてYES)、ECU300は、S16にて、コンバータ210をゲート遮断状態にする。これにより、上述の図5に示したように、逆起トルクTcをカットすることができるので、エンジン100を停止することなく駆動トルクTepをカットすることができる。   On the other hand, when the shift range is the non-forward range (YES in S14), ECU 300 causes converter 210 to be in a gate cutoff state in S16. Thereby, as shown in FIG. 5 described above, the counter electromotive torque Tc can be cut, and therefore the drive torque Tep can be cut without stopping the engine 100.

<非前進レンジへの切替時におけるMG1回転速度Nm1の上昇抑制>
上述のように、インバータレス走行中にシフトレンジが非前進レンジである場合、コンバータ210をゲート遮断状態にすることによって、モータジェネレータ10の逆起トルクTcがカットされる。しかしながら、前進レンジから非前進レンジへの切替時においては、逆起トルクTcのカットによってMG1回転速度Nm1が過渡的に過剰に上昇してしまうことが懸念される。
<Inhibition of increase in MG1 rotation speed Nm1 when switching to the non-forward range>
As described above, when the shift range is the non-advanced range during the inverterless travel, the counter electromotive torque Tc of the motor generator 10 is cut by setting the converter 210 to the gate cutoff state. However, at the time of switching from the forward range to the non-forward range, there is a concern that the MG1 rotational speed Nm1 excessively increases excessively due to the cut of the counter electromotive torque Tc.

図7は、インバータレス走行中にシフトレンジが前進レンジから非前進レンジに切り替えられる場合のエンジン100およびモータジェネレータ10,20の状態変化の一例を共線図上に示す図である。図7において、実線は前進レンジでの共線図を示し、一点鎖線は非前進レンジに切り替えられた場合の共線図を示す。   FIG. 7 is a diagram illustrating an example of state changes of the engine 100 and the motor generators 10 and 20 when the shift range is switched from the forward range to the non-forward range during inverterless travel. In FIG. 7, the solid line indicates a collinear diagram in the forward range, and the alternate long and short dash line indicates a collinear diagram when switched to the non-forward range.

前進レンジ中においては、エンジントルクTeが正方向に作用し、モータジェネレータ10は正方向に回転するため、モータジェネレータ10は負方向に作用する逆起トルクTcを発生する。MG1回転速度Nm1は、エンジントルクTe(モータジェネレータ10を正方向に回転させるトルク)と逆起トルクTc(モータジェネレータ10の回転を妨げるトルク)とが釣り合った状態で維持される。すなわち、実線で示す前進レンジ中においては、エンジントルクTeと逆起トルクTcとが釣り合った状態である。   During the forward range, the engine torque Te acts in the positive direction and the motor generator 10 rotates in the forward direction, so that the motor generator 10 generates the counter electromotive torque Tc acting in the negative direction. MG1 rotation speed Nm1 is maintained in a state where engine torque Te (torque that rotates motor generator 10 in the forward direction) and counter electromotive torque Tc (torque that prevents rotation of motor generator 10) are balanced. That is, during the forward range indicated by the solid line, the engine torque Te and the counter electromotive torque Tc are in balance.

しかしながら、シフトレンジが前進レンジから非前進レンジに切り替えられると、コンバータ210がゲート遮断状態とされ、エンジントルクTeと釣り合っていた逆起トルクTcがカットされる。そのため、一点鎖線に示すように、MG1回転速度Nm1はエンジントルクTeによって過渡的に過剰に上昇してしまうことが懸念される。MG1回転速度Nm1が過剰に上昇すると、モータジェネレータ10の逆起電圧Vcが過剰に大きくなり、逆起電圧Vcの増加に伴ってシステム電圧VHも過剰に高くなって過電圧状態に陥ってしまうことが懸念される。   However, when the shift range is switched from the forward range to the non-forward range, converter 210 is turned off, and counter electromotive torque Tc that is balanced with engine torque Te is cut. Therefore, as indicated by the alternate long and short dash line, there is a concern that the MG1 rotation speed Nm1 excessively increases excessively due to the engine torque Te. When the MG1 rotation speed Nm1 is excessively increased, the counter electromotive voltage Vc of the motor generator 10 is excessively increased, and the system voltage VH is excessively increased as the counter electromotive voltage Vc is increased, resulting in an overvoltage state. Concerned.

上記の点に鑑み、本実施の形態によるECU300は、インバータレス走行中にシフトレンジが前進レンジである場合、現在のエンジントルクTeおよびMG1回転速度Nm1から、非前進レンジに切り替えられたと仮定したときのMG1回転速度Nm1の予測値を算出し、算出されたMG1回転速度Nm1の予測値がしきい値を超えないようにエンジン回転速度Neを制御する。そのため、シフトレンジが非前進レンジに切り替えられた場合であっても、MG1回転速度Nm1がしきい値を超えて過剰に上昇することを抑制することができ、上記の過電圧状態となることを防止することができる。   In view of the above points, when ECU 300 according to the present embodiment assumes that the current engine torque Te and MG1 rotation speed Nm1 are switched to the non-forward range when the shift range is the forward range during inverterless travel. The predicted value of the MG1 rotational speed Nm1 is calculated, and the engine rotational speed Ne is controlled so that the calculated predicted value of the MG1 rotational speed Nm1 does not exceed the threshold value. Therefore, even when the shift range is switched to the non-forward range, the MG1 rotation speed Nm1 can be suppressed from excessively exceeding the threshold value, and the above-described overvoltage state can be prevented. can do.

図8は、インバータレス走行中においてECU300が行なう処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートは所定周期で繰り返し実行される。   FIG. 8 is a flowchart showing a processing procedure performed by ECU 300 during inverterless traveling. This flowchart is repeatedly executed at a predetermined cycle.

S20にて、ECU300は、インバータレス走行中であるか否かを判定する。インバータレス走行中でない場合(S20にてNO)、ECU300は処理を終了する。   In S20, ECU 300 determines whether or not the inverter is traveling. When the inverter is not traveling (NO in S20), ECU 300 ends the process.

インバータレス走行中である場合(S20にてYES)、ECU300は、S21にて、シフトレンジが前進レンジ(DレンジまたはBレンジ)であるか否かを判定する。   If the inverter is traveling (YES in S20), ECU 300 determines in S21 whether the shift range is the forward range (D range or B range).

シフトレンジが前進レンジである場合(S21にてYES)、ECU300は、S22にて、現在のエンジントルクTeおよび現在のMG1回転速度Nm1などから、非前進レンジに切り替えられたと仮定したときのMG1回転速度Nm1の予測値を算出する。具体的には、非前進レンジへの切替(コンバータ210のゲート遮断による逆起トルクTcのカット)によるMG1回転速度Nm1の予測上昇量ΔNを、現在のエンジントルクTe、エンジン回転速度Ne、MG1回転速度Nm1などに基づいて算出する。そして、算出された予測上昇量ΔNを現在のMG1回転速度Nm1に加えた値を、非前進レンジに切り替えられたと仮定したときのMG1回転速度Nm1の予測値として算出する。   When the shift range is the forward range (YES in S21), ECU 300 performs MG1 rotation when it is assumed in S22 that the current engine torque Te and the current MG1 rotational speed Nm1 are switched to the non-forward range. A predicted value of the speed Nm1 is calculated. Specifically, the predicted increase amount ΔN of the MG1 rotational speed Nm1 due to switching to the non-forward range (cutting of the counter electromotive torque Tc by shutting off the gate of the converter 210) is used as the current engine torque Te, engine rotational speed Ne, and MG1 rotational speed. Calculation is made based on the speed Nm1 or the like. Then, a value obtained by adding the calculated predicted increase amount ΔN to the current MG1 rotational speed Nm1 is calculated as a predicted value of the MG1 rotational speed Nm1 when it is assumed that the non-forward range has been switched.

なお、現在のMG1回転速度Nm1としては、レゾルバ421による検出値を用いることができる。また、レゾルバ421が異常である場合には、共線図の関係を利用して、エンジン回転速度Neと車速VSとから算出される値を用いることができる。   Note that a value detected by the resolver 421 can be used as the current MG1 rotational speed Nm1. In addition, when the resolver 421 is abnormal, a value calculated from the engine speed Ne and the vehicle speed VS can be used using the relationship of the nomograph.

S23にて、ECU300は、S22にて算出されたMG1回転速度Nm1の予測値がしきい値を超えているか否かを判定する。ここで、しきい値は、たとえば、非前進レンジへの切替後においてシステム電圧VH(逆起電圧Vc)が過電圧状態となる値に設定される。   In S23, ECU 300 determines whether or not the predicted value of MG1 rotation speed Nm1 calculated in S22 exceeds a threshold value. Here, for example, the threshold value is set to a value at which system voltage VH (back electromotive voltage Vc) is in an overvoltage state after switching to the non-advanced range.

S22にて算出されたMG1回転速度Nm1の予測値がしきい値を超えていない場合(S23にてNO)、すなわち仮に非前進レンジに切り替えられてもMG1回転速度Nm1がしきい値を超えないと予測される場合、ECU300は処理を終了する。   When the predicted value of MG1 rotational speed Nm1 calculated in S22 does not exceed the threshold value (NO in S23), that is, even if it is switched to the non-advanced range, MG1 rotational speed Nm1 does not exceed the threshold value Is predicted, ECU 300 ends the process.

S22にて算出されたMG1回転速度Nm1の予測値がしきい値を超えている場合(S23にてYES)、すなわち仮に非前進レンジに切り替えられるとMG1回転速度Nm1がしきい値を超えると予測される場合、ECU300は、エンジントルクTeを低下することによってエンジン回転速度Neを低下させる。すなわち、ECU300は、非前進レンジへの切替によってMG1回転速度Nm1がしきい値を超えると予測される場合には、非前進レンジへの切替によってMG1回転速度Nm1がしきい値を超えてしまうことがないように、前進レンジ中に予めエンジン回転速度Neを低下させておく。これにより、シフトレンジが非前進レンジに切り替えられた場合であっても、MG1回転速度Nm1がしきい値を超えて過剰に上昇することを未然に抑制することができる。   If the predicted value of MG1 rotational speed Nm1 calculated in S22 exceeds the threshold value (YES in S23), that is, if the MG1 rotational speed Nm1 exceeds the threshold value if it is switched to the non-forward range. In the case of being performed, the ECU 300 decreases the engine rotation speed Ne by decreasing the engine torque Te. That is, when it is predicted that MG1 rotational speed Nm1 exceeds the threshold value due to switching to the non-forward range, ECU 300 causes MG1 rotational speed Nm1 to exceed the threshold value due to switching to the non-forward range. The engine speed Ne is reduced in advance during the forward range so that there is no occurrence. Thereby, even when the shift range is switched to the non-forward range, it is possible to prevent the MG1 rotation speed Nm1 from exceeding the threshold value and excessively rising.

以上のように、本発明の実施の形態によるECU300は、インバータレス走行中にシフトレンジが非前進レンジである場合、コンバータ210をゲート遮断状態にすることによって、モータジェネレータ10の逆起トルクTcをカットする。これにより、エンジン100を駆動状態に維持しつつ、駆動トルクTepをカットすることができる。さらに、ECU300は、インバータレス走行中にシフトレンジが前進レンジである場合、現在のエンジントルクTeおよびMG1回転速度Nm1から、非前進レンジに切り替えられたと仮定したときのMG1回転速度Nm1の予測値を算出し、算出された予測値がしきい値を超えないようにエンジン回転速度Neを制御する。そのため、シフトレンジが非前進レンジに切り替えられた場合であっても、MG1回転速度Nm1がしきい値を超えて過剰に上昇することを前進レンジ中に未然に抑制することができる。その結果、インバータレス走行中にシフトレンジが前進レンジから非前進レンジに切り替えられた場合に、エンジン100を駆動状態に維持し、かつMG1回転速度Nm1が過剰に上昇することを抑制しつつ、駆動トルクTep(前進トルク)の発生を抑制することができる。   As described above, the ECU 300 according to the embodiment of the present invention sets the counter electromotive torque Tc of the motor generator 10 by setting the converter 210 to the gate cutoff state when the shift range is the non-forward range during the inverterless travel. Cut. Thereby, driving torque Tep can be cut while maintaining engine 100 in a driving state. Further, when the shift range is the forward range during the inverterless travel, ECU 300 calculates the predicted value of MG1 rotational speed Nm1 when it is assumed that the current engine torque Te and MG1 rotational speed Nm1 are switched to the non-forward range. The engine speed Ne is calculated so that the calculated predicted value does not exceed the threshold value. Therefore, even when the shift range is switched to the non-forward range, it is possible to prevent the MG1 rotation speed Nm1 from excessively exceeding the threshold value during the forward range. As a result, when the shift range is switched from the forward range to the non-advance range during inverterless travel, the engine 100 is maintained in the drive state and the MG1 rotational speed Nm1 is suppressed from excessively increasing while driving. Generation of torque Tep (forward torque) can be suppressed.

なお、上述の実施の形態においては、図8のS23にて用いられる「しきい値」を、システム電圧VHの過電圧を防止する観点から決定していた。しかしながら、「しきい値」の決め方は、これに限定されるものではない。たとえば、遊星歯車機構30のピニオンギヤPあるいはモータジェネレータ10などの過回転を防止する観点から上記の「しきい値」を決定するようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the “threshold value” used in S23 of FIG. 8 is determined from the viewpoint of preventing overvoltage of the system voltage VH. However, the method of determining the “threshold value” is not limited to this. For example, the above “threshold value” may be determined from the viewpoint of preventing over-rotation of the pinion gear P or the motor generator 10 of the planetary gear mechanism 30.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

1 車両、10,20 モータジェネレータ、12 永久磁石、30 遊星歯車機構、50 駆動輪、60 出力軸、71 車速センサ、100 エンジン、110 クランクシャフト、150 バッテリ、160 SMR、200 PCU、210 コンバータ、221,222 インバータ、230 電圧センサ、241,242 電流センサ、300 ECU、410 エンジン回転速度センサ、421,422 レゾルバ、440 監視ユニット、500 シフトレバー、510 ポジションセンサ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle, 10, 20 Motor generator, 12 Permanent magnet, 30 Planetary gear mechanism, 50 Drive wheel, 60 Output shaft, 71 Vehicle speed sensor, 100 Engine, 110 Crankshaft, 150 Battery, 160 SMR, 200 PCU, 210 Converter, 221 , 222 Inverter, 230 Voltage sensor, 241, 242 Current sensor, 300 ECU, 410 Engine rotation speed sensor, 421, 422 Resolver, 440 Monitoring unit, 500 Shift lever, 510 Position sensor.

Claims (1)

ハイブリッド車両であって、
エンジンと、
ロータに永久磁石を有する第1回転電機と、
駆動輪に接続された出力軸と、
前記エンジンに接続されるキャリアと、前記第1回転電機および前記出力軸のいずれか一方に接続されるサンギヤと、前記第1回転電機および前記出力軸の他方に接続されるリングギヤとを有し、前記エンジン、前記第1回転電機および前記出力軸を機械的に連結する遊星歯車機構と、
前記出力軸に接続された第2回転電機と、
バッテリと、
前記バッテリと電力線との間で電圧変換を実行可能に構成されたコンバータと、
前記電力線と前記第1回転電機と前記第2回転電機との間で電力変換を実行可能に構成されたインバータと、
前記インバータをゲート遮断状態にし、かつ前記エンジンを駆動状態にするインバータレス走行制御を実行可能な制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記インバータレス走行制御の実行中において、前記ハイブリッド車両のシフトレンジが前進レンジである場合は前記コンバータを作動状態にすることによって前記第1回転電機から逆起電圧に起因するトルクを発生させ、前記シフトレンジが非前進レンジである場合は前記コンバータをゲート遮断状態にすることによって前記逆起電圧に起因するトルクをカットし、
前記制御装置は、前記インバータレス走行制御の実行中において前記シフトレンジが前記前進レンジである場合、前記エンジンの出力トルクおよび前記第1回転電機の回転速度から前記非前進レンジに切り替えられたときの前記第1回転電機の回転速度の予測値を算出し、前記第1回転電機の回転速度の予測値がしきい値を超えないように前記エンジンの回転速度を制御する、ハイブリッド車両。
A hybrid vehicle,
Engine,
A first rotating electric machine having a permanent magnet in the rotor;
An output shaft connected to the drive wheels;
A carrier connected to the engine, a sun gear connected to one of the first rotating electrical machine and the output shaft, and a ring gear connected to the other of the first rotating electrical machine and the output shaft, A planetary gear mechanism that mechanically connects the engine, the first rotating electrical machine, and the output shaft;
A second rotating electrical machine connected to the output shaft;
Battery,
A converter configured to be able to perform voltage conversion between the battery and the power line;
An inverter configured to perform power conversion between the power line, the first rotating electrical machine, and the second rotating electrical machine;
A control device capable of performing inverter-less running control for setting the inverter in a gate cutoff state and driving the engine in a driving state;
While the inverterless travel control is being performed, the control device causes the converter to operate when the shift range of the hybrid vehicle is a forward range, thereby causing torque generated from the first rotating electrical machine to be caused by a counter electromotive voltage. When the shift range is a non-advanced range, the torque caused by the counter electromotive voltage is cut by turning the converter into a gate cutoff state,
When the shift range is the forward range during execution of the inverterless travel control, the control device is switched from the output torque of the engine and the rotational speed of the first rotating electrical machine to the non-forward range. A hybrid vehicle that calculates a predicted value of the rotational speed of the first rotating electrical machine and controls the rotational speed of the engine so that the predicted value of the rotational speed of the first rotating electrical machine does not exceed a threshold value.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109664876A (en) * 2017-10-13 2019-04-23 丰田自动车株式会社 Hybrid vehicle
JP2019073099A (en) * 2017-10-13 2019-05-16 トヨタ自動車株式会社 Hybrid automobile
US10800401B2 (en) 2017-10-13 2020-10-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Hybrid vehicle

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