JP2012091784A - Hybrid vehicle drive apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の走行モードに切り替え可能なハイブリッド車の駆動装置に関する。 The present invention relates to a drive device for a hybrid vehicle that can be switched to a plurality of travel modes.
周知のように、ハイブリッド車は内燃機関を走行用の駆動力源として備えるとともに、電動機やモータ・ジェネレータを他の走行用の駆動力源として備えた車両である。そして、ハイブリッド車は、内燃機関をできるだけ効率の良い状態で運転する一方で、駆動力やエンジンブレーキ力の過不足を他の駆動力源にて補い、かつ車両減速時等にエネルギの回生を行うことにより、内燃機関のエミッション悪化の防止と燃費性能の向上とを実現できるように構成されている。 As is well known, a hybrid vehicle is a vehicle that includes an internal combustion engine as a driving force source for traveling, and also includes an electric motor or a motor / generator as another driving force source for traveling. The hybrid vehicle operates the internal combustion engine in as efficient a manner as possible while compensating for excess or deficiency of the driving force or engine braking force with another driving force source and regenerating energy when the vehicle decelerates or the like. Thus, it is configured to prevent the deterioration of the emission of the internal combustion engine and improve the fuel efficiency.
このようなハイブリッド車に適用される駆動装置としては、内燃機関から出力された回転がワンウェイクラッチにて一方向に制限された状態で遊星歯車機構として構成された動力分配機構に入力され、内燃機関の運転を停止した状態で動力分配機構に接続された電動機のみで車両を走行させるものが知られている(特許文献1)。 As a drive device applied to such a hybrid vehicle, the rotation output from the internal combustion engine is input to a power distribution mechanism configured as a planetary gear mechanism in a state where the rotation is limited in one direction by a one-way clutch, and the internal combustion engine There is known a vehicle that travels only with an electric motor connected to a power distribution mechanism in a state in which the operation is stopped (Patent Document 1).
特許文献1の駆動装置は、内燃機関の運転が停止中であってもワンウェイクラッチが許容する方向に回転できる。このため、電動機のみで車両を走行させる場合に動力分配機構の差動により内燃機関を回転させることになるから動力の伝達損失が発生する。また、車速が高い場合、特に電動機を発電機として機能させる回生時の場合にも、動力分配機構の差動制限により内燃機関を回転させることになるため、動力の伝達損失が発生して十分な回生力を得ることができないおそれがある。
The drive device of
そこで、本発明は、動力の伝達損失を抑えつつ、内燃機関の運転を停止した状態で電動機にて走行させる電気走行モード及び電動機を発電機として機能させる回生走行モードを実行できるハイブリッド車の駆動装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a hybrid vehicle drive device capable of executing an electric travel mode in which an electric motor travels while the operation of an internal combustion engine is stopped and a regenerative travel mode in which the motor functions as a generator while suppressing transmission loss of power. The purpose is to provide.
本発明の駆動装置は、内燃機関から出力された動力を伝達する伝達軸と、第1電動機と、駆動輪に動力を出力する出力軸と、相互に差動回転可能な3つの回転要素を持ち、これら3つの回転要素のそれぞれに前記伝達軸、前記第1電動機及び前記出力軸が接続された動力分配機構と、入力された回転を減速して出力する変速機を介して前記出力軸に接続された第2電動機とを備え、前記内燃機関の運転を停止させた状態で前記第1電動機及び前記第2電動機の少なくとも一方から出力される動力を利用して前記駆動輪に動力を出力させる電気走行モードと、前記第1電動機及び前記第2電動機の少なくとも一方を発電機として機能させる回生走行モードと、前記内燃機関から出力された動力を利用して前記駆動輪に動力を出力させる機関走行モードとを選択的に実行可能に構成されたハイブリッド車の駆動装置において、前記内燃機関から前記伝達軸への動力の伝達を許容する係合状態とその伝達を禁止する解放状態とを切り替える第1クラッチと、動力分配機構の前記3つの回転要素が一体回転するように前記3つの回転要素から選ばれた2つの回転要素を相互に結合する係合状態と前記2つの回転要素の結合を解放する解放状態とを切り替える第2クラッチと、を更に備えることにより、上述した課題を解決する(請求項1)。 The drive device of the present invention has a transmission shaft that transmits power output from the internal combustion engine, a first electric motor, an output shaft that outputs power to the drive wheels, and three rotating elements that are differentially rotatable with respect to each other. A power distribution mechanism in which the transmission shaft, the first electric motor, and the output shaft are connected to each of these three rotating elements, and a transmission that decelerates and outputs the input rotation, and is connected to the output shaft. A second electric motor configured to output power to the drive wheels using power output from at least one of the first motor and the second motor in a state where the operation of the internal combustion engine is stopped. Travel mode, regenerative travel mode in which at least one of the first motor and the second motor functions as a generator, and engine travel in which power is output to the drive wheels using power output from the internal combustion engine In the hybrid vehicle drive device configured to selectively execute the mode, a first state is switched between an engagement state allowing transmission of power from the internal combustion engine to the transmission shaft and a release state prohibiting transmission thereof. 1 clutch, engagement state in which the two rotating elements selected from the three rotating elements are coupled to each other so that the three rotating elements of the power distribution mechanism rotate integrally, and the coupling of the two rotating elements are released. The above-described problem is solved by further including a second clutch that switches between the released state and the released state.
本発明の駆動装置によれば、二つのクラッチの係合状態と解放状態とを適宜選択することにより出力軸への動力伝達経路を変更することができるので、車両の走行状況に適した複数の走行モードを選択することができる。 According to the drive device of the present invention, the power transmission path to the output shaft can be changed by appropriately selecting the engagement state and the disengagement state of the two clutches. A driving mode can be selected.
本発明の駆動装置の一態様において、前記電気走行モード及び前記回生走行モードの際に、前記第1クラッチを前記解放状態へ、前記第2クラッチを前記係合状態へそれぞれ切り替える走行モード制御手段を更に備えてもよい(請求項2)。電気走行モード及び回生走行モードは、第1クラッチにて内燃機関から伝達軸への動力伝達が遮断された状態で行われ、かつ第2クラッチにて動力分配機構の3つの回転要素が一体回転するので、動力の伝達損失を抑えることができる。これにより電気走行モードにおける最大駆動力及び回生走行モードにおける最大回生力が向上する。また、動力伝達損失を抑えることができるので、電動機の消費電力が低減して電気走行モードにおける車両の走行距離を増加させることができる。 In one aspect of the drive device of the present invention, travel mode control means for switching the first clutch to the disengaged state and the second clutch to the engaged state in the electric travel mode and the regenerative travel mode, respectively. It may be further provided (claim 2). The electric travel mode and the regenerative travel mode are performed in a state where power transmission from the internal combustion engine to the transmission shaft is interrupted by the first clutch, and the three rotation elements of the power distribution mechanism rotate integrally by the second clutch. Therefore, power transmission loss can be suppressed. Thereby, the maximum driving force in the electric travel mode and the maximum regenerative force in the regenerative travel mode are improved. Further, since power transmission loss can be suppressed, the power consumption of the electric motor can be reduced and the travel distance of the vehicle in the electric travel mode can be increased.
この態様においては、前記機関走行モードの際に、前記第1クラッチを前記係合状態へ、前記第2クラッチを前記解放状態へそれぞれ切り替えてもよい(請求項3)。この場合には、内燃機関の動力が動力分配機構を介して出力軸に伝達されて、内燃機関の動力を利用した機関走行モードを実現できる。 In this aspect, in the engine traveling mode, the first clutch may be switched to the engaged state, and the second clutch may be switched to the released state. In this case, the power of the internal combustion engine is transmitted to the output shaft via the power distribution mechanism, and an engine traveling mode using the power of the internal combustion engine can be realized.
本発明の駆動装置の一態様においては、前記電気走行モードを選択する運転者の意思が反映された所定操作を受け付ける操作部材と、アクセルペダルに対する運転者の操作量が所定量を超えたか否かを検出する検出手段とを更に備え、前記走行モード制御手段は、前記機関走行モードの実行中に前記所定操作を前記操作部材が受け付けた場合に前記機関走行モードの実行が禁止されるように、前記第1クラッチを前記係合状態から前記解放状態へ、前記第2クラッチを前記解放状態から前記係合状態へそれぞれ切り替えるとともに、前記機関走行モードの実行が禁止されている場合において前記操作量が所定量を超えたことを前記検出手段が検出したときにその禁止が解除されるように、前記第1クラッチを前記解放状態から前記係合状態へ、前記第2クラッチを前記係合状態から前記解放状態へそれぞれ切り替えてもよい(請求項4)。この態様によれば、操作部材に対する運転者の操作に応じて機関走行モードの実行が禁止される。そのため、運転者が意図せずに切替手段が係合状態へ切り替えられことがない。つまり、その切り替えを操作部材を操作した運転者が予期しているので、その切り替えに伴って発生し得る機械的なショック、駆動力抜け等の否定的現象に対して運転者が不快と感じるレベルが下がる。そのため切替手段の設計自由度を拡大することができる。また、アクセルペダルに対する操作量が所定量を超えたときに機関走行モードの禁止が解除されるので、例えば緊急時等のように大きな駆動力が必要なときに速やかに機関走行モードへ切り替えることができる。 In one aspect of the drive device of the present invention, an operation member that receives a predetermined operation reflecting the driver's intention to select the electric travel mode, and whether or not the operation amount of the driver with respect to the accelerator pedal exceeds a predetermined amount. Detecting means for detecting the engine travel mode, and the travel mode control means is configured to prohibit execution of the engine travel mode when the operation member receives the predetermined operation during execution of the engine travel mode. When the first clutch is switched from the engaged state to the disengaged state, the second clutch is switched from the disengaged state to the engaged state, and when the execution of the engine travel mode is prohibited, the operation amount is The first clutch is moved from the disengaged state to the engaged state so that the prohibition is released when the detecting means detects that the predetermined amount is exceeded. May be switched each said second clutch to the released state from the engagement state (claim 4). According to this aspect, the execution of the engine travel mode is prohibited in accordance with the driver's operation on the operation member. Therefore, the switching means is not switched to the engaged state without the driver's intention. In other words, since the driver who operated the operation member expects the switching, there is a level at which the driver feels uncomfortable with negative phenomena such as mechanical shock and loss of driving force that can occur with the switching. Go down. Therefore, the design freedom of the switching unit can be expanded. In addition, since the prohibition of the engine travel mode is canceled when the amount of operation with respect to the accelerator pedal exceeds a predetermined amount, it is possible to quickly switch to the engine travel mode when a large driving force is required, such as in an emergency. it can.
本発明の駆動装置の一態様においては、前記第1電動機は、前記伝達軸と同軸上で、かつ前記伝達軸との間に空間が形成されるように配置されたロータと、前記ロータの外周側に配置されたステータとを有し、前記第1クラッチ及び前記第2クラッチのそれぞれは、前記空間内に配置されていてもよい(請求項5)。この態様によれば、第1クラッチ及び第2クラッチを効率良く配置されるため、内燃機関から離れる方向に関する駆動装置の寸法増大を抑制できる。これにより、駆動装置の車両搭載性が向上する。 In one aspect of the driving apparatus of the present invention, the first electric motor includes a rotor arranged coaxially with the transmission shaft and so as to form a space between the transmission shaft and an outer periphery of the rotor. And the first clutch and the second clutch may be disposed in the space (claim 5). According to this aspect, since the first clutch and the second clutch are efficiently arranged, an increase in the size of the drive device in the direction away from the internal combustion engine can be suppressed. Thereby, the vehicle mounting property of a drive device improves.
以上説明したように、本発明によれば、電気走行モード又は回生走行モードの際に内燃機関を回転させることがないので動力の伝達損失を抑えることができる。これにより、電気走行モードにおける最大駆動力と回生走行モードにおける回生力とをそれぞれ向上できる。 As described above, according to the present invention, since the internal combustion engine is not rotated in the electric travel mode or the regenerative travel mode, power transmission loss can be suppressed. Thereby, the maximum driving force in the electric travel mode and the regenerative force in the regenerative travel mode can be improved.
(第1の参考例)
本発明の実施の形態を説明する前に、まずは本発明の実施の形態と共通の部分を有する参考例を説明する。図1は本発明の実施の形態に対する第1の参考例に係る駆動装置が適用された車両の概略を示している。この図に示すように、車両1はいわゆるハイブリッド車両として構成されている。車両1にはその走行のために駆動装置2Aが設けられており、その駆動装置2Aは、内燃機関3から出力された動力を伝達する伝達軸4と、第1電動機としての第1モータ・ジェネレータ5と、駆動輪10に動力を出力する出力軸6と、相互に差動回転可能な3つの回転要素を持ち、これらの3つの回転要素のそれぞれに伝達軸4、第1モータ・ジェネレータ5及び出力軸6が接続された動力分配機構7と、変速機9を介して出力軸6に接続された第2電動機としての第2モータ・ジェネレータ8とを備えている。第1モータ・ジェネレータ5、動力分配機構7及び第2モータ・ジェネレータ8は、内燃機関3から離れる方向に向かって第1モータ・ジェネレータ5、動力分配機構7及び第2モータ・ジェネレータ8の順番でケーシング12内に収容されている。
(First reference example)
Before describing the embodiment of the present invention, first, a reference example having portions common to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 shows an outline of a vehicle to which a drive device according to a first reference example for the embodiment of the present invention is applied. As shown in this figure, the
内燃機関3は火花点火型の多気筒内燃機関として構成されている。内燃機関3の動力は不図示のクランク軸を介して伝達軸4に出力される。第1モータ・ジェネレータ5は電動機としての機能と発電機としての機能とを生じるように構成されている。第1モータ・ジェネレータ5には不図示のインバータを介してバッテリ11が電気的に接続されていて、そのインバータを制御することにより第1モータ・ジェネレータ5の出力トルク又は回生トルクを適宜設定するようになっている。第1モータ・ジェネレータ5は、伝達軸4と同軸上に回転可能に設けられたロータ5aと、そのロータ5aの外周側に位置するステータ5bとを有する。ステータ5bはケーシング12に固定されており回転しないようになっている。ステータ5bの内周側には、駆動装置2Aの各部に潤滑油を供給するための周知のオイルポンプ13が配置されている。オイルポンプ13は伝達軸4にて伝達された動力にて駆動される。
The
第2モータ・ジェネレータ8も第1モータ・ジェネレータ5と同様の構成を有している。即ち、第2モータ・ジェネレータ8は、伝達軸4と同軸上に回転可能に設けられたロータ8aと、ロータ8aの外周側に位置するようにしてケーシング12に固定されたステータ8bとを有している。また、第2モータ・ジェネレータ8は不図示のインバータを介してバッテリ11が電気的に接続されている。
The second motor /
動力分配機構7は遊星歯車機構として構成されている。即ち、動力分配機構7は外歯歯車であるサンギアS1と、そのサンギアS1に対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギアR1と、これらのギアS1、R1に噛み合うピニオン15を自転かつ公転自在に保持するキャリアC1とを有し、これらの3つの回転要素の間に差動作用を生じさせる周知の歯車機構である。この参考例では、伝達軸4がキャリアC1に、第1モータ・ジェネレータ5のロータ5aがサンギアS1に、出力軸6がリングギアR1にそれぞれ接続されている。
The
変速機9は遊星歯車機構として構成されていて、外歯歯車であるサンギアS2と、そのサンギアS2に対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギアR2と、これらのギアS2、R2に噛み合うピニオン16を自転かつ公転自在に保持するキャリアC2とを有している。変速機9のサンギアS2には第2モータ・ジェネレータ8のロータ8aが接続されていて、キャリアC2はケーシング12に固定されており回転しないようになっている。リングギアR2は動力分配機構7のリングギアR1と一体回転できるように相互に連結されている。これにより、第2モータ・ジェネレータ8の出力トルクは変速機9を介して出力軸6に加減される。
The
駆動装置2Aには、伝達軸4の両方向の回転を阻止する係合状態と、その回転を許容する解放状態とを切り替える切替手段として、噛み合い式クラッチ18が設けられている。図2は噛み合い式クラッチ18の詳細を示す部分断面図である。図1及び図2に示すように、噛み合い式クラッチ18は伝達軸4と一体回転可能に設けられた第1噛み合い部材19と、第1噛み合い部材19と噛み合うことができる第2噛み合い部材20と、第2噛み合い部材20を伝達軸4の軸線Ax1の回りに回転不能かつ軸線Ax1方向に移動可能に支持する支持部材21とを有している。噛み合い式クラッチ18は第1噛み合い部材19と第2噛み合い部材20とを噛み合わせることにより係合状態へ、第1噛み合い部材19と第2噛み合い部材20とを離間させることにより解放状態へそれぞれ切り替えることができる。図2は噛み合い式クラッチ18の解放状態を示している。
The
噛み合い式クラッチ18は、第2噛み合い部材20と支持部材21とが組み合わされることによってクラッチアッセンブリ22が構成される。クラッチアッセンブリ22はケーシング12の後端、即ち内燃機関3から遠い側の一端にボルト等の締結部材23を介して着脱可能に取り付けられている。クラッチアッセンブリ22には、第2噛み合い部材20を第1噛み合い部材19から離れる方向に付勢するコイルばね等の付勢部材24と、その付勢部材24に抗して第2噛み合い部材20を第1噛み合い部材19へ近づく方向に移動させるソレノイド25とが組み込まれている。ソレノイド25には不図示の駆動回路が電気的に接続されており、その駆動回路を介してソレノイド25に通電されると係合状態に切り替えられ、その通電が遮断されると付勢部材24にて解放状態に切り替えられる。
The meshing
図1に示すように、噛み合い式クラッチ18の動作は駆動装置2A及び内燃機関3の運転状態を適正に制御するために設けられた制御装置30にて制御される。制御装置30は不図示のマイクロプロセッサ及びその動作に必要なRAM、ROM等の周辺装置を含んだコンピュータとして構成されている。制御装置30には、内燃機関3の回転速度に応じた信号を出力するクランク角センサ31、車両1の車速に応じた信号を出力する車速センサ32、アクセルペダル27の操作量(踏み込み量)に応じた信号を出力するアクセルポジションセンサ33等の各種センサからの信号が入力される。制御装置30は、各種センサからの信号を参照しつつ所定のプログラムに従って内燃機関3、第1モータジェネレータ5、第2モータジェネレータ8及び噛み合い式クラッチ18の動作を互いに連係して制御する。これにより、電気走行モード、回生走行モード及び機関走行モードを選択的に実行する。これらの走行モードは周知であるので詳細な説明は省略するが、電気走行モードは内燃機関3の運転を停止させた状態で第1モータ・ジェネレータ5及び第2モータ・ジェネレータ8の少なくとも一方から出力される動力を利用して駆動輪10に動力を出力させる走行モードであり、回生走行モードは第1モータ・ジェネレータ5及び第2モータ・ジェネレータ8の少なくとも一方を発電機として機能させる走行モードであり、機関走行モードは内燃機関3から出力された動力を利用して駆動輪10に動力を出力させる走行モードである。
As shown in FIG. 1, the operation of the meshing
図3は、第1の参考例に係る制御装置30が実行する制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンのプログラムは制御装置30のROMに予め格納されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。まず、制御装置30はステップS1において車両1の制御に必要な運転パラメータを各種センサからの信号を参照することにより取得する。制御装置30が取得する運転パラメータとしては機関回転数、車速、アクセル開度等がある。次に、ステップS2においては、ステップS1で取得した運転パラメータに対して適切な走行モードを、電気走行モード、回生走行モード及び機関走行モードのなかから選択する。次に、ステップS3においては、電気走行モード又は回生走行モードのいずれかを選択したか否かを判定し、肯定的判定の場合はステップS4に進み、否定的判定の場合はステップS7に進む。
FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of a control routine executed by the
ステップS4においては、内燃機関3を停止させ、続くステップS5においては噛み合い式クラッチ18を係合状態に切り替える。これにより、伝達軸4の両方向の回転が阻止される。次に、ステップS6において、第1モータ・ジェネレータ5及び第2モータジェネレータ8のそれぞれの動作を制御して今回のルーチンを終了する。
In step S4, the
図4は噛み合い式クラッチ18が係合状態に切り替えられた場合の共線図の一例を示している。なお、この図において、「MG1」は第1モータ・ジェネレータ5を、「Eng」は内燃機関3を、「MG2」は第2モータ・ジェネレータ8をそれぞれ示し、図中の矢印はトルクの向きを示している。この図から明らかなように、噛み合い式クラッチ18が係合状態に切り替えられることにより、内燃機関3の運転が停止された状態で伝達軸4の回転速度は0となり、第1モータ・ジェネレータ5及び第2モータ・ジェネレータ8のそれぞれの動力が出力軸6に出力されて駆動輪10が回転駆動される。なお、回生走行モードの場合は図中の矢印の向きが反対向きになる。
FIG. 4 shows an example of an alignment chart when the meshing
図3に戻り、ステップS7においては、内燃機関3を適正に運転させ、続くステップS8においては噛み合い式クラッチ18を解放状態に切り替える。そして、ステップS9で第1モータ・ジェネレータ5及び第2モータ・ジェネレータ8のそれぞれの動作を制御して今回のルーチンを終了する。
Returning to FIG. 3, in step S7, the
図3のルーチンの実行により、電気走行モード及び回生走行モードのそれぞれが実行される際には噛み合い式クラッチ18が係合状態に切り替えられて伝達軸4の両方向の回転が阻止される。そのため、電気走行モード又は回生走行モードの際に運転が停止した内燃機関3を回転させることを回避できる。これにより、動力の伝達損失を抑えることができるから、電気走行モードにおける最大駆動力と回生走行モードにおける回生力とをそれぞれ向上できる。
When the electric travel mode and the regenerative travel mode are executed by executing the routine of FIG. 3, the meshing
また、駆動装置2Aによれば、噛み合い式クラッチ18のクラッチアッセンブリ22をケーシング12の一端に着脱できるためメインテナンスが容易になる。更に、オイルポンプ13が第1モータ・ジェネレータ5のステータ5bの内周側に配置されるため、内燃機関3から離れる方向に関する駆動装置2Aの寸法増大を抑制できる。これにより、駆動装置2Aの車両搭載性が向上する。
Further, according to the
(第2の参考例)
次に、本発明の実施の形態に対する第2の参考例を図5を参照して説明する。図5は第2の参考例に係る駆動装置が適用された車両の概略を示している。以下では、第1の参考例と共通の構成には図5に同一符号を付して説明を省略する。図5に示すように、第2の参考例の駆動装置2Bはオイルポンプ41の配置と噛み合い式クラッチ42の配置が第1の参考例と比べて相違している。即ち、駆動装置2Bのオイルポンプ41は内燃機関3から離れた伝達軸4の一端に接続されていて、その伝達軸4に伝達された動力にて駆動される。また、噛み合い式クラッチ42は第1モータ・ジェネレータ5のステータ5bの内周側に配置されている。噛み合い式クラッチ42は伝達軸4と一体回転するキャリアC1に接続された第1噛み合い部材43と、その第1噛み合い部材43と噛み合うことができる第2噛み合い部材44と、第2噛み合い部材44と噛み合うことができ、かつケーシング12に固定された第3噛み合い部材45とを備えている。
(Second reference example)
Next, a second reference example for the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows an outline of a vehicle to which the drive device according to the second reference example is applied. In the following, the same components as those in the first reference example are denoted by the same reference numerals in FIG. As shown in FIG. 5, the
詳細な図示を省略したが、噛み合い式クラッチ42は、第1の参考例と同様に、第2噛み合い部材44を第1噛み合い部材43(第3噛み合い部材45)へ近づく方向に移動させるソレノイドと、第2噛み合い部材44を第1噛み合い部材43から離れる方向に付勢する付勢部材とが設けられており、そのソレノイドへの通電されると第1噛み合い部材43と第2噛み合い部材44とが噛み合う係合状態に切り替えられ、その通電が遮断すると付勢部材によって第1噛み合い部材43と第2噛み合い部材44とが離間する解放状態へ切り替えられる。
Although not shown in detail, the meshing
駆動装置2Bに対する制御は図3の制御を適用することができる。即ち、駆動装置2Bの動作は制御装置30にて制御され、電気走行モード及び回生走行モードの際には噛み合い式クラッチ42が係合状態に切り替えられ、かつ機関走行モードの際には噛み合い式クラッチ42が解放状態へ切り替えられる。これにより、駆動装置2Bは第1の参考例と同等の効果を達成することができる。
The control of FIG. 3 can be applied to the control for the
(第1の形態)
次に、本発明の第1の形態に係る駆動装置を図6〜図8を参照して説明する。図6は第1の形態に係る駆動装置が適用された車両の概略を示している。以下では、第1の参考例又は第2の参考例と共通の構成には図6に同一符号を付して説明を省略する。図6に示すように、駆動装置2Cは内燃機関3から伝達軸4への動力の伝達を許容する係合状態と、その伝達を禁止する解放状態とを切り替える第1クラッチ51と、動力分配機構7の3つの回転要素、即ちサンギアS1、リングギアR1及びキャリアC1が一体回転するように、サンギアS1とキャリアC1とを結合する係合状態と、その結合を解放する解放状態とを切り替える第2クラッチ52とを備えている。詳しい図示を省略するが、これらのクラッチ51、52は例えば噛み合い式クラッチとして構成されており、一組の噛み合い式クラッチで二つのクラッチを兼用させることもできる。
(First form)
Next, the driving apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 6 shows an outline of a vehicle to which the drive device according to the first embodiment is applied. In the following, the same reference numerals are given to the same components as those in the first reference example or the second reference example, and the description thereof is omitted. As shown in FIG. 6, the
第1モータ・ジェネレータ5のロータ5aは伝達軸4と同軸上に配置され、かつ伝達軸4との間に空間SPが形成されている。第1クラッチ51及び第2クラッチ52のそれぞれはその空間SP内に配置されている。これにより、これらのクラッチ51、52が効率的に配置されることになるため、内燃機関3から離れる方向に関する駆動装置2Cの寸法増大を抑制できる。よって駆動装置2Cの車両搭載性が向上する。
The
第1クラッチ51及び第2クラッチ52のそれぞれの動作は制御装置30にて制御される。図7は、第1の形態に係る制御装置30が実行する制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンのプログラムは制御装置30のROMに予め格納されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。まず、制御装置30はステップS11において車両1の制御に必要な運転パラメータを各種センサからの信号を参照することにより取得する。制御装置30が取得する運転パラメータとしては機関回転数、車速、アクセル開度等がある。次に、ステップS12においては、ステップS11で取得した運転パラメータに対して適切な走行モードを、電気走行モード、回生走行モード及び機関走行モードのなかから選択する。次に、ステップS13においては、電気走行モード又は回生走行モードのいずれかを選択したか否かを判定し、肯定的判定の場合はステップS14に進み、否定的判定の場合はステップS17に進む。
Each operation of the first clutch 51 and the second clutch 52 is controlled by the
ステップS14においては、内燃機関3を停止させ、続くステップS15において第1クラッチ51を解放状態に、第2クラッチ52を係合状態にそれぞれ切り替える。これにより、内燃機関3から伝達軸4への動力の伝達が禁止されると同時に、動力分配機構7の各回転要素S1、R1、C1が一体回転する。次に、ステップS16において、第1モータ・ジェネレータ5及び第2モータジェネレータ8のそれぞれの動作を制御して今回のルーチンを終了する。
In step S14, the
図8は第1クラッチ51が解放状態に、第2クラッチ52が係合状態にそれぞれ切り替えられた場合の共線図の一例を示している。なお、この図において、「MG1」は第1モータ・ジェネレータ5を、「Eng」は内燃機関3を、「MG2」は第2モータ・ジェネレータ8をそれぞれ示し、図中の矢印はトルクの向きを示している。この図から明らかなように、第1クラッチ51が解放状態に切り替えられることで内燃機関3の動力伝達が遮断され、第1モータ・ジェネレータ5及び第2モータ・ジェネレータ8のそれぞれの動力が出力軸6に出力されて駆動輪10が回転駆動される。なお、回生走行モードの場合は図中の矢印の向きが反対向きになる。
FIG. 8 shows an example of a collinear diagram when the first clutch 51 is switched to the released state and the second clutch 52 is switched to the engaged state. In this figure, “MG1” indicates the first motor /
図7に戻り、ステップS17においては、内燃機関3を適正に運転させ、続くステップS18においては第1クラッチ51を係合状態に、第2クラッチ52を解放状態にそれぞれ切り替える。そして、ステップS19で第1モータ・ジェネレータ5及び第2モータ・ジェネレータ8のそれぞれの動作を制御して今回のルーチンを終了する。
Returning to FIG. 7, in step S17, the
図7のルーチンの実行により、電気走行モード及び回生走行モードが実行される際には、第1クラッチ51にて内燃機関3から伝達軸4への動力伝達が遮断され、かつ第2クラッチ52にて動力分配機構7の3つの回転要素S1、R1、C1が一体回転するので、動力の伝達損失を抑えることができる。これにより電気走行モードにおける最大駆動力及び回生走行モードにおける最大回生力が向上する。また、動力伝達損失を抑えることができるので、電動機の消費電力が低減して電気走行モードにおける車両1の走行距離を増加させることができる。
When the electric travel mode and the regenerative travel mode are executed by executing the routine of FIG. 7, power transmission from the
(第2の形態)
次に、本発明の第2の形態を図9及び図10を参照して説明する。第2の形態は駆動装置の制御に主な特徴があり上述した第1の形態及び各参考例の制御の代わりに適用することができる。ここでは、図1の駆動装置2Aに適用した場合を説明する。図9に示すように、車両1には操作部材としての電気走行モードスイッチ61が設けられており、その電気走行モードスイッチ61は制御装置30に電気的に接続されている。電気走行モードスイッチ61は、ONとOFFとを切り替えることができるように構成されており、車両1の運転者が電気走行モードを希望した場合に運転者にてONに切り替えられる。つまり、電気走行モードスイッチ61は、電気走行モードを選択する運転者の意思が反映された所定操作としてのON操作を受け付けることができる。運転者にて電気走行モードスイッチ61がON操作された場合には原則として電気走行モードが選択され、機関走行モードの実行が禁止されるように制御される。なお、回生走行モードについては電気走行モードスイッチ61がON操作された場合に必要に応じて選択されるようになっている。
(Second form)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The second embodiment has a main feature in the control of the driving device, and can be applied instead of the control in the first embodiment and each reference example described above. Here, the case where it applies to the
図10は第2の形態に係る制御装置30が実行する制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンのプログラムは制御装置30のROMに予め格納されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。まず、制御装置30はステップS21において車両1の制御に必要な運転パラメータを各種センサからの信号を参照することにより取得する。制御装置30が取得する運転パラメータとしては機関回転数、車速、アクセル開度等がある。次に、ステップS22において、電気走行モードスイッチ61がON操作されたか否かを判定し、ON操作された場合はステップS23に進み、そうでない場合はステップS27に進む。
FIG. 10 is a flowchart showing an example of a control routine executed by the
ステップS23では、アクセルペダル27の踏み込み量が所定量を超えたか否かを判定する。アクセルペダル27の踏み込み量はステップS21において検出手段としてのアクセルポジションセンサ33の出力信号から取得したものである。その踏み込み量が所定量を超えていない場合は電気走行モードを実行すべくステップS24に進んで内燃機関3の運転を停止させ、続くステップS25においては噛み合い式クラッチ18を係合状態に切り替える。これにより、伝達軸4の両方向の回転が阻止される。次に、ステップS26において、第1モータ・ジェネレータ5及び第2モータジェネレータ8のそれぞれの動作を制御して今回のルーチンを終了する。
In step S23, it is determined whether or not the depression amount of the
一方、ステップS27においては、内燃機関3を適正に運転させ、続くステップS28においては噛み合い式クラッチ18を解放状態に切り替える。そして、ステップS29で第1モータ・ジェネレータ5及び第2モータ・ジェネレータ8のそれぞれの動作を制御して今回のルーチンを終了する。
On the other hand, in step S27, the
図10のルーチンの実行により、電気走行モードスイッチ61がON操作された場合は電気走行モードが実行される。換言すれば、電気走行モードスイッチ61がON操作された場合は機関走行モードの実行が禁止される。そのため、運転者が意図せずに噛み合い式クラッチ18が係合状態へ切り替えられことがない。つまり、その切り替えを電気走行モードスイッチ61を操作した運転者が予期しているので、その切り替えに伴って発生し得る機械的なショック、駆動力抜け等の否定的現象に対して運転者が不快と感じるレベルが下がる。そのため噛み合い式クラッチ18の設計自由度を拡大することができる。また、ステップS23において、アクセルペダル27の踏み込み量が所定量を超えたときに機関走行モードの禁止が解除されるので、例えば緊急時等のように大きな駆動力が必要なときに速やかに機関走行モードへ切り替えることができる。
When the electric
なお、第2の形態を図5の駆動装置2Cに適用した場合は、図10のステップS25において第1クラッチ51を係合状態から解放状態へ、第2クラッチ52を解放状態から係合状態へそれぞれ切り替えるとともに、ステップS28において第1クラッチ51を解放状態から係合状態へ、第2クラッチ52を係合状態から解放状態へそれぞれ切り替えられることになる。
When the second embodiment is applied to the
以上の各形態において、制御装置30は図7及び図10の制御ルーチンを実行することにより、本発明に係る走行モード制御手段として機能する。但し、本発明は以上の各形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の形態にて実施できる。例えば、上述した各駆動装置は、バッテリ11と不図示の外部電源とを接続してバッテリ11を充電する外部充電装置(不図示)とを更に備えてもよい。この場合には、車両1がいわゆるプラグインハイブリッド車両として構成される。上述した各駆動装置は電気走行モードにおける最大駆動力と走行距離とをそれぞれ増大させることができるため、外部充電装置を備えた場合に機関走行モードの選択の頻度を相対的に減らして電気走行モードを主体とすることがより容易になる。つまり、上述した各駆動装置はプラグインハイブリッド車両に適しているといえる。
In each of the above embodiments, the
また、上述した動力分配機構7及び変速機9の構成は一例にすぎず、これらを機構学上等価な別形態に変更することも可能である。また、動力分配機構7の各回転要素に対する接続関係も別形態に変更することも可能である。更に、これらを遊星歯車機構で構成することは一例にすぎず、例えばこれらを歯車ではない摩擦車(ローラ)を回転要素として持つ遊星ローラ機構に置き換えて実施することも可能である。
In addition, the configurations of the
また、上述した噛み合い式クラッチ18、42、第1クラッチ51及び第2クラッチ52の構成は一例にすぎず、これらのクラッチを湿式又は乾式クラッチ等の周知のクラッチに置き換えて実施することも可能である。
The above-described configurations of the meshing
2A〜2C 駆動装置
3 内燃機関
4 伝達軸
5 第1モータ・ジェネレータ(第1電動機)
5a ロータ
5b ステータ
6 出力軸
7 動力分配機構
8 第2モータ・ジェネレータ(第2電動機)
9 変速機
10 駆動輪
11 バッテリ
12 ケーシング
13 オイルポンプ
18 噛み合い式クラッチ(切替手段)
19 第1噛み合い部材
20 第2噛み合い部材
21 支持部材
22 クラッチアッセンブリ
27 アクセルペダル
30 制御装置(走行モード制御手段)
33 アクセルポジションセンサ(検出手段)
42 噛み合い式クラッチ(切替手段)
43 第1噛み合い部材
44 第2噛み合い部材
51 第1クラッチ
52 第2クラッチ
61 電気走行モードスイッチ(操作部材)
S1 サンギア
R1 リングギア
C1 キャリア
SP 空間
2A to
9
DESCRIPTION OF
33 Accelerator position sensor (detection means)
42 meshing clutch (switching means)
43
S1 Sun Gear R1 Ring Gear C1 Carrier SP Space
Claims (5)
前記内燃機関から前記伝達軸への動力の伝達を許容する係合状態とその伝達を禁止する解放状態とを切り替える第1クラッチと、動力分配機構の前記3つの回転要素が一体回転するように前記3つの回転要素から選ばれた2つの回転要素を相互に結合する係合状態と前記2つの回転要素の結合を解放する解放状態とを切り替える第2クラッチと、を更に備えることを特徴とするハイブリッド車の駆動装置。 The transmission shaft that transmits the power output from the internal combustion engine, the first electric motor, the output shaft that outputs the power to the drive wheels, and three rotating elements that can rotate differentially with each other. A power distribution mechanism to which the transmission shaft, the first electric motor, and the output shaft are respectively connected, and a second electric motor connected to the output shaft via a transmission that decelerates and outputs the input rotation. An electric travel mode in which power is output to the drive wheels using power output from at least one of the first electric motor and the second electric motor in a state where the operation of the internal combustion engine is stopped; and A regenerative travel mode in which at least one of the electric motor and the second electric motor functions as a generator and an engine travel mode in which power is output to the drive wheels using the power output from the internal combustion engine are selectively implemented. The drive device for possible-configured hybrid vehicle,
A first clutch that switches between an engagement state allowing transmission of power from the internal combustion engine to the transmission shaft and a disengagement state prohibiting transmission; and the three rotation elements of the power distribution mechanism rotate integrally. A hybrid comprising: a second clutch that switches between an engagement state in which two rotation elements selected from three rotation elements are coupled to each other and a release state in which the coupling between the two rotation elements is released. Car drive device.
前記走行モード制御手段は、前記機関走行モードの実行中に前記所定操作を前記操作部材が受け付けた場合に前記機関走行モードの実行が禁止されるように、前記第1クラッチを前記係合状態から前記解放状態へ、前記第2クラッチを前記解放状態から前記係合状態へそれぞれ切り替えるとともに、前記機関走行モードの実行が禁止されている場合において前記操作量が所定量を超えたことを前記検出手段が検出したときにその禁止が解除されるように、前記第1クラッチを前記解放状態から前記係合状態へ、前記第2クラッチを前記係合状態から前記解放状態へそれぞれ切り替える請求項3に記載のハイブリッド車の駆動装置。 An operation member that receives a predetermined operation in which the driver's intention to select the electric travel mode is reflected; and a detection unit that detects whether the operation amount of the driver with respect to the accelerator pedal exceeds a predetermined amount;
The travel mode control means sets the first clutch from the engaged state so that execution of the engine travel mode is prohibited when the operation member receives the predetermined operation during execution of the engine travel mode. The detecting means switches the second clutch from the disengaged state to the engaged state to the disengaged state, and the operation amount exceeds a predetermined amount when execution of the engine travel mode is prohibited. 4. The first clutch is switched from the disengaged state to the engaged state, and the second clutch is switched from the engaged state to the disengaged state, respectively, so that the prohibition is released when detected. Hybrid vehicle drive system.
前記第1クラッチ及び前記第2クラッチのそれぞれは、前記空間内に配置されている請求項1〜4のいずれか一項に記載のハイブリッド車の駆動装置。 The first electric motor has a rotor arranged coaxially with the transmission shaft and so as to form a space between the transmission shaft, and a stator arranged on the outer peripheral side of the rotor,
Each of the said 1st clutch and the said 2nd clutch is a drive device of the hybrid vehicle as described in any one of Claims 1-4 arrange | positioned in the said space.
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