JP2016084077A - Vehicular drive apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両の駆動装置に関し、より特定的には、内燃機関、第1および第2の回転電機の少なくともいずれかの出力を用いて走行する車両についての駆動装置に関する。 The present invention relates to a vehicle drive device, and more particularly to a drive device for a vehicle that travels using the output of at least one of an internal combustion engine and first and second rotating electrical machines.
内燃機関(エンジン)と第1および第2の回転電機(モータジェネレータ)との間に変速装置および動力分配装置が設けられた構成を有するハイブリッド車両が知られている。たとえば、国際公開第2013/114594号(特許文献1)に開示されるハイブリッド車両においては、キャリア、サンギヤ、およびリングギヤを有する遊星歯車機構が動力分配装置として用いられている。キャリアは、変速装置を介してエンジンと結合される。サンギヤは、第1の回転電機に結合される。リングギヤは、カウンタ軸に結合されており、このカウンタ軸に第2の回転電機および出力軸が接続されている。 A hybrid vehicle having a configuration in which a transmission and a power distribution device are provided between an internal combustion engine (engine) and first and second rotating electrical machines (motor generators) is known. For example, in a hybrid vehicle disclosed in International Publication No. 2013/114594 (Patent Document 1), a planetary gear mechanism having a carrier, a sun gear, and a ring gear is used as a power distribution device. The carrier is coupled to the engine via a transmission. The sun gear is coupled to the first rotating electric machine. The ring gear is coupled to the counter shaft, and the second rotating electrical machine and the output shaft are connected to the counter shaft.
特許文献1に開示されるハイブリッド車両では、エンジンの駆動力を用いて走行するハイブリッド(HV)走行モードにおいては、変速装置および動力分配装置を介して伝達されるエンジンおよび第1の回転電機からの駆動力と、第2の回転電機からの駆動力とがカウンタ軸に伝達され、これらの合成駆動力によって車両が走行する。
In the hybrid vehicle disclosed in
上記のような車両において、変速装置の出力軸(すなわち、動力分配装置のキャリア)に、機械式オイルポンプが連結された構成を有するものが知られている。この機械式オイルポンプは、駆動装置の潤滑や冷却のために必要となる油圧を供給するものであり、エンジンの回転によって駆動される。機械式オイルポンプの回転速度は、エンジンの回転速度だけでなく、変速装置の変速比によっても変化する。 A vehicle having a configuration in which a mechanical oil pump is connected to an output shaft of a transmission (that is, a carrier of a power distribution device) is known. This mechanical oil pump supplies hydraulic pressure necessary for lubrication and cooling of the drive device, and is driven by the rotation of the engine. The rotational speed of the mechanical oil pump varies not only with the rotational speed of the engine but also with the gear ratio of the transmission.
特に高速段の変速比が選択されている場合には、低速段の変速比が選択されている場合よりも機械式オイルポンプの回転速度は高くなり、それに応じて吐出油量も多くなる。しかしながら、機械式オイルポンプの回転速度が高くなりすぎると、油路内に気泡が生じるキョビテーションが生じる可能性がある。 In particular, when the high speed gear ratio is selected, the rotational speed of the mechanical oil pump is higher than when the low speed gear ratio is selected, and the amount of discharged oil increases accordingly. However, if the rotational speed of the mechanical oil pump becomes too high, there is a possibility that cavitation in which bubbles are generated in the oil passage may occur.
一方、ハイブリッド車両においては、一般的に、エンジンは、所望の要求パワーを達成しつつ燃費が最適となる動作点で駆動される。そのため、上記のキャビテーションの発生を防止するために、エンジンの動作点(回転速度)を変化させると、エンジンの効率を悪化させてしまうことになる可能性がある。 On the other hand, in a hybrid vehicle, the engine is generally driven at an operating point at which fuel efficiency is optimal while achieving a desired required power. Therefore, if the operating point (rotational speed) of the engine is changed in order to prevent the occurrence of cavitation, the efficiency of the engine may be deteriorated.
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、エンジンと第1および第2の回転電機との間に変速装置および動力分配装置が設けられ、変速装置の出力軸により駆動されるオイルポンプを有するハイブリッド車両において、エンジンの燃費の悪化を抑制しつつ、キャビテーションの発生を防止することである。 The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a transmission and a power distribution device between the engine and the first and second rotating electrical machines, and the transmission. In a hybrid vehicle having an oil pump driven by the output shaft, cavitation is prevented while suppressing deterioration of fuel consumption of the engine.
本発明による車両の駆動装置は、内燃機関、第1および第2の回転電機の少なくともいずれかの駆動力を用いて走行する車両を駆動するための駆動装置である。駆動装置は、内燃機関の出力軸に結合された変速装置と、動力分配装置と、変速装置の出力軸によって駆動されるオイルポンプと、第1および第2の回転電機ならびに変速装置を制御するための制御装置とを備える。動力分配装置は、第1および第2の回転電機の出力軸と変速装置の出力要素とに結合され、第1および第2の回転電機ならびに変速装置からの駆動力を駆動輪に伝達する。制御装置は、内燃機関からの駆動力と第2の回転電機からの駆動力とを用いて走行する走行モードにおいて、オイルポンプの回転速度が所定のしきい値まで増加した場合は、変速装置の変速比がより大きくなるように変速装置を制御するとともに、変速比の変更の際に駆動輪の回転速度が維持されるように第1の回転電機の回転速度を調整する。 A vehicle drive device according to the present invention is a drive device for driving a vehicle that travels by using a driving force of at least one of an internal combustion engine and first and second rotating electrical machines. The drive device controls a transmission coupled to the output shaft of the internal combustion engine, a power distribution device, an oil pump driven by the output shaft of the transmission, the first and second rotating electric machines, and the transmission. Control device. The power distribution device is coupled to the output shafts of the first and second rotating electrical machines and the output element of the transmission, and transmits the driving force from the first and second rotating electrical machines and the transmission to the drive wheels. In the travel mode in which the control device travels using the driving force from the internal combustion engine and the driving force from the second rotating electrical machine, when the rotational speed of the oil pump increases to a predetermined threshold value, the control device The transmission is controlled so that the gear ratio becomes larger, and the rotational speed of the first rotating electrical machine is adjusted so that the rotational speed of the drive wheels is maintained when the gear ratio is changed.
このような構成とすることによって、オイルポンプの回転速度が、キャビテーションの発生から定まる上限値(しきい値)まで上昇した場合には、変速比がより大きくなるように低速段側へ変速装置を変速することによって、エンジンの動作点を変更することなく、オイルポンプの回転速度を低下させることができる。 By adopting such a configuration, when the rotation speed of the oil pump increases to an upper limit (threshold value) determined from the occurrence of cavitation, the transmission device is moved to the lower speed side so that the gear ratio becomes larger. By shifting the speed, the rotational speed of the oil pump can be reduced without changing the operating point of the engine.
また、変速動作の際に、適切に第1の回転電機の回転速度を調整することで、変速動作に伴って駆動輪の回転速度が変動することを抑制することができる。 In addition, by appropriately adjusting the rotation speed of the first rotating electrical machine during the speed change operation, it is possible to suppress fluctuations in the rotation speed of the drive wheels accompanying the speed change operation.
本発明によれば、エンジンと第1および第2の回転電機との間に変速装置および動力分配装置が設けられ、変速装置の出力軸により駆動されるオイルポンプを有するハイブリッド車両において、エンジンの燃費の悪化を抑制しつつ、キャビテーションの発生を防止することができる。 According to the present invention, in a hybrid vehicle having an oil pump that is provided with a transmission and a power distribution device between the engine and the first and second rotating electrical machines and that is driven by the output shaft of the transmission, the fuel consumption of the engine It is possible to prevent the occurrence of cavitation while suppressing the deterioration of.
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.
[実施の形態1]
(車両の基本構成)
図1は、実施の形態1に従う駆動装置が搭載された車両1の全体構成を示すスケルトン図である。車両1の駆動装置は、エンジン10と、第1モータジェネレータ(以下「第1MG」という)20と、第2モータジェネレータ(以下「第2MG」という)30と、第1MGおよび第2のMGをそれぞれ駆動するためのインバータ25,35と、変速装置40と、動力分配装置(遊星歯車装置)50と、カウンタ軸(出力軸)70と、差動装置80と、駆動輪90と、ECU(Electronic Control Unit)300とを含む。
[Embodiment 1]
(Basic configuration of vehicle)
FIG. 1 is a skeleton diagram showing an overall configuration of a
車両1は、エンジン10、第1MG20および第2MG30の少なくともいずれかの動力を用いて走行する、FF(フロントエンジン・フロントドライブ)方式のハイブリッド車両である。なお、車両1の駆動方式は、FF方式に限定されず、FR(フロントエンジン・リアドライブ)方式であってもよい。また、車両1は、図示しない車載バッテリを外部電源により充電可能なプラグインハイブリッド車両であってもよい。
The
エンジン10は、たとえば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関である。エンジン10は、ECU300からの制御信号DRVにより制御される。
The
第1MG20および第2MG30は、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。第1MG20の回転軸21は、エンジン10のクランク軸と同軸上に配置されている。第2MG30の回転軸31は、第1MG20の回転軸21と平行に配置される。カウンタ軸(出力軸)70は、第1MG20の回転軸21および第2MG30の回転軸31と平行に配置される。
The first MG 20 and the second MG 30 are, for example, permanent magnet type synchronous motors including a rotor in which permanent magnets are embedded. The
第1MG20および第2MG30は、インバータ25,35によってそれぞれ駆動される。インバータ25はECU300からの制御信号PWI1によって制御され、図示しない車載バッテリからの直流電力を交流電力に変換して第1MG20に供給する。同様に、インバータ35はECU300からの制御信号PWI2によって制御され、バッテリからの直流電力を交流電力に変換して第2MG30に供給する。なお、第2MG30は、第1MG20によって発電された電力によっても駆動される。
First MG 20 and second MG 30 are driven by
変速装置40は、エンジン10と動力分配装置(遊星歯車装置)50との間に設けられ、エンジン10の回転を変速して動力分配装置50に出力する。変速装置40は、サンギヤS1とピニオンギヤP1とリングギヤR1とキャリアCA1とを含むシングルピニオン式の遊星歯車機構と、クラッチC1およびブレーキB1とを備える。
The
キャリアCA1は、エンジン10のクランク軸と連結される。ピニオンギヤP1は、サンギヤS1とリングギヤR1との間に配置され、サンギヤS1およびリングギヤR1とそれぞれ噛み合う。ピニオンギヤP1は、キャリアCA1によって自転および公転可能に支持される。
Carrier CA1 is coupled to the crankshaft of
サンギヤS1の回転速度、キャリアCA1の回転速度(すなわちエンジン10の回転速度)、リングギヤR1の回転速度は、後述の図3〜6に示すように、共線図上で直線で結ばれる関係(すなわち、いずれか2つの回転速度が決まれば残りの回転速度も決まる関係)になる。 The rotational speed of the sun gear S1, the rotational speed of the carrier CA1 (that is, the rotational speed of the engine 10), and the rotational speed of the ring gear R1 are connected in a straight line on the collinear chart as shown in FIGS. If any two rotation speeds are determined, the remaining rotation speed is also determined).
クラッチC1は、サンギヤS1とキャリアCA1とを連結可能な油圧式の摩擦係合要素である。クラッチC1が係合されると、サンギヤS1とキャリアCA1が連結される。クラッチC1が解放されると、サンギヤS1とキャリアCA1とが切り離される。 The clutch C1 is a hydraulic friction engagement element capable of connecting the sun gear S1 and the carrier CA1. When the clutch C1 is engaged, the sun gear S1 and the carrier CA1 are connected. When the clutch C1 is released, the sun gear S1 and the carrier CA1 are disconnected.
ブレーキB1は、サンギヤS1の回転を規制(ロック)可能な油圧式の摩擦係合要素である。ブレーキB1が係合されると、サンギヤS1がギヤケース(車体)に固定されるため、サンギヤS1の回転が規制される。ブレーキB1が解放されると、サンギヤS1がギヤケース(車体)から切り離されるため、サンギヤS1の回転が許容される。 The brake B1 is a hydraulic friction engagement element that can restrict (lock) the rotation of the sun gear S1. When the brake B1 is engaged, the sun gear S1 is fixed to the gear case (vehicle body), so that the rotation of the sun gear S1 is restricted. When the brake B1 is released, the sun gear S1 is disconnected from the gear case (vehicle body), so that the sun gear S1 is allowed to rotate.
変速装置40の変速比(入力要素であるキャリアCA1の回転速度と出力要素であるリングギヤR1の回転速度との比、具体的にはキャリアCA1の回転速度/リングギヤR1の回転速度)は、クラッチC1およびブレーキB1の係合および解放の組合せに応じて切換えられる。クラッチC1を係合しかつブレーキB1を解放すると、変速比が1.0(直結状態)となるローギヤ段Loが形成される。クラッチC1を解放しかつブレーキB1を係合すると、変速比が1.0よりも小さい値(たとえば0.7、いわゆるオーバードライブ状態)となるハイギヤ段Hiが形成される。なお、クラッチC1を係合しかつブレーキB1を係合すると、サンギヤS1およびキャリアCA1の回転が規制されるため、リングギヤR1の回転も規制される。なお、本実施の形態においては、変速装置40が、ローギヤ段Loおよびハイギヤ段Hiの2つの変速段を切換える場合を例として説明するが、変速装置40は、3つ以上の変速段を切換えるものであってもよいし、連続的に変速比を変化させるものであってもよい。
The speed ratio of the transmission 40 (the ratio between the rotational speed of the carrier CA1 as an input element and the rotational speed of the ring gear R1 as an output element, specifically, the rotational speed of the carrier CA1 / the rotational speed of the ring gear R1) is determined by the clutch C1. And switching according to the combination of engagement and release of the brake B1. When the clutch C1 is engaged and the brake B1 is released, a low gear stage Lo having a gear ratio of 1.0 (directly connected state) is formed. When the clutch C1 is released and the brake B1 is engaged, a high gear stage Hi is formed in which the gear ratio becomes a value smaller than 1.0 (for example, 0.7, so-called overdrive state). Note that when the clutch C1 is engaged and the brake B1 is engaged, the rotation of the sun gear S1 and the carrier CA1 is restricted, so that the rotation of the ring gear R1 is also restricted. In the present embodiment, the case where the
動力分配装置50は、サンギヤS2とピニオンギヤP2とリングギヤR2とキャリアCA2とを含むシングルピニオン式の遊星歯車装置である。動力分配装置50のキャリアCA2は、変速装置40の出力要素であるリングギヤR1に連結され、リングギヤR1と一体的に回転する。
The
ピニオンギヤP2は、サンギヤS2とリングギヤR2との間に配置され、サンギヤS2およびリングギヤR2とそれぞれ噛み合う。ピニオンギヤP2は、キャリアCA2によって自転および公転可能に支持される。 Pinion gear P2 is arranged between sun gear S2 and ring gear R2, and meshes with sun gear S2 and ring gear R2, respectively. Pinion gear P2 is supported by carrier CA2 so as to be capable of rotating and revolving.
サンギヤS2は、第1MG20の回転軸21に連結される。リングギヤR2には、カウンタドライブギヤ51が接続されている。カウンタドライブギヤ51は、リングギヤR2と一体回転する、動力分配装置50の出力ギヤである。
Sun gear S2 is coupled to rotating
サンギヤS2の回転速度(すなわち第1MG20の回転速度)、キャリアCA2の回転速度、リングギヤR2の回転速度は、後述の図3〜6に示すように、共線図上で直線で結ばれる関係(すなわち、いずれか2つの回転速度が決まれば残りの回転速度も決まる関係)になる。したがって、第1MG20の回転速度を調整することによって、キャリアCA2の回転速度とリングギヤR2との比を無段階に切換えることができる。
The rotational speed of the sun gear S2 (that is, the rotational speed of the first MG 20), the rotational speed of the carrier CA2, and the rotational speed of the ring gear R2, as shown in FIGS. If any two rotation speeds are determined, the remaining rotation speed is also determined). Therefore, by adjusting the rotation speed of the
カウンタ軸(出力軸)70には、カウンタドリブンギヤ71およびデフドライブギヤ72が設けられる。カウンタドリブンギヤ71は、動力分配装置50のカウンタドライブギヤ51と噛み合う。つまり、エンジン10および第1MG20の動力は、動力分配装置50のカウンタドライブギヤ51を介してカウンタ軸(出力軸)70に伝達される。
The counter shaft (output shaft) 70 is provided with a counter driven
なお、変速装置40と動力分配装置50とは、エンジン10からカウンタ軸(出力軸)70までの動力伝達経路上において直列に接続されている。そのため、エンジン10の回転は、変速装置40と動力分配装置50とにおいて変速された後に、カウンタ軸(出力軸)70に伝達される。
The
また、カウンタドリブンギヤ71は、第2MG30の回転軸31に接続されたリダクションギヤ32とも噛み合う。つまり、第2MG30の動力は、リダクションギヤ32を介してカウンタ軸(出力軸)70に伝達される。
Counter driven
デフドライブギヤ72は、差動装置80のデフリングギヤ81と噛み合っている。差動装置80は、左右の駆動軸82を介してそれぞれ左右の駆動輪90と接続されている。つまり、カウンタ軸(出力軸)70の回転は、差動装置80を介して左右の駆動軸82に伝達される。
The
車両1は、変速装置40を駆動するための構成として、オイルポンプ62と、油圧回路63とを備える。
The
オイルポンプ62の回転軸65は、ワンウェイクラッチF1を介して、変速装置40の出力軸であるリングギヤR1に設けられたギヤ64に連結される。これにより、エンジン10が駆動されることによって、オイルポンプ62が駆動され、油圧回路63に油圧が供給される。すなわち、オイルポンプ62は、エンジン10によって駆動される機械式オイルポンプ(以下「MOP」ともいう)として機能する。
The
また、オイルポンプ62の回転軸65は、ワンウェイクラッチF2を介して、モータ61の出力軸67に設けられたギヤ66とも連結される。たとえば、車両1が、エンジン10を停止した状態で、第1MG20あるいは第2MG30の少なくとも一方の駆動力で走行する「モータ走行モード(以下「EV走行モード」という)」で走行する場合には、以降で後述するように、変速装置40のリングギヤR1が停止した状態となり、オイルポンプ62はエンジン10により駆動されなくなる場合がある。このような場合には、ECU300からの制御指令SE1によってモータ61が駆動され、モータ61によってオイルポンプ62が駆動される。すなわち、この場合には、オイルポンプ62は、モータ61によって駆動される電動式オイルポンプ(以下「EOP」ともいう)として機能する。これによって、エンジン10が停止した状態であっても、油圧回路63に油圧を供給することができる。
The
図1のように、ワンウェイクラッチF1,F2を用いることで、オイルポンプ62は、リングギヤR1およびモータ61のうち、回転速度が速くなるほうの駆動力を用いて動作する。たとえば、「ハイブリッド走行モード(以下「HV走行モード」という)」で走行している場合であっても、モータ61を駆動することによって、オイルポンプ62を電動オイルポンプとして動作させることもできる。なお、電動式オイルポンプを、機械式オイルポンプと独立して設ける構成としてもよい。
As shown in FIG. 1, by using the one-way clutches F <b> 1 and F <b> 2, the
油圧回路63は、オイルポンプ62から供給される油圧を元圧として、変速装置40のクラッチC1、ブレーキB1に供給する油圧をそれぞれ調圧するソレノイドバルブを含む。油圧回路63における各ソレノイドバルブは、ECU300からの制御信号PbC,PbBによって制御される。
The
ECU300は、いずれも図1には図示しないがCPU(Central Processing Unit)、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力および各機器への制御信号の出力を行なうとともに、車両1および各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、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)で処理することも可能である。
ECU300は、「ハイブリッド走行モード(HV走行モード)」あるいは「モータ走行モード(EV走行モード)」で車両1を走行させる。HV走行モードとは、エンジン10および第2MG30の動力で車両1を走行させる制御モードである。EV走行モードとは、上述のように、エンジン10を停止し、第1MG20あるいは第2MG30の少なくとも一方の動力で車両1を走行させる制御モードである。EV走行モード中においては、ECU300は、第2MG30単独の動力で車両1を走行させる「単モータ走行モード」と、第1MG20および第2MG30の両方の動力で車両1を走行させる「両モータ走行モード」とを、ユーザの要求トルクなどに応じて選択的に切換える。
The
図2は、各走行モードにおける変速装置40のクラッチC1およびブレーキB1の作動係合表を示す図である。図2において、「C1」、「B1」、「MG1」、「MG2」はそれぞれクラッチC1、ブレーキB1、第1MG20、第2MG30を示す。C1の欄およびB1の欄の丸(○)印は「係合」を示し、×印は「解放」を示し、三角(△)印はエンジンブレーキ時にクラッチC1およびブレーキB1のどちらか一方を係合することを示す。また、MG1の欄およびMG2の欄の「G」はジェネレータとして動作させることを示し、「M」はモータとして動作させることを示す。
FIG. 2 is a diagram showing an operation engagement table of the clutch C1 and the brake B1 of the
HV走行モードにおいては、ECU300は、車速に応じて変速装置40の変速比を切換える。中低速域で車両1を前進させる場合あるいは車両1を後進させる場合、ECU300は、クラッチC1を係合しかつブレーキB1を解放することで、ローギヤ段Loを形成する(後述の図3参照)。一方、高速域で車両1を前進させる場合、ECU300は、クラッチC1を解放しかつブレーキB1を係合することで、ハイギヤ段Hiを形成する(後述の図4参照)。また、エンジン走行モードにおいては、ECU300は、第1MG20をジェネレータとして動作させ、第2MG30をモータとして動作させる。
In the HV traveling mode,
HV走行モードでは、エンジン10が作動しているため、オイルポンプ62はエンジン10によって駆動される。
In the HV traveling mode, since the
EV走行モードにおいては、ECU300は、上述したように、単モータ走行モードと両モータ走行モードとを選択的に切換える。単モータ走行モードで車両1を駆動(前進あるいは後進)させる場合、ECU300は、クラッチC1を解放しかつブレーキB1を解放することで、変速装置40をニュートラル状態(動力を伝達しない状態)とする。単モータ走行モードで車両1を制動する場合でかつエンジンブレーキが必要な場合、ECU300は、クラッチC1およびブレーキB1のどちらか一方を係合する。これにより、駆動輪90の回転がエンジン10に伝達されることによってエンジン10が回転させられる、いわゆるエンジンブレーキ状態となる。なお、単モータ走行モードにおいては、ECU300は、第1MG20をジェネレータとして動作させ、第2MG30をモータとして動作させる(後述の図5参照)。
In the EV travel mode, the
一方、両モータ走行モードで車両1を駆動(前進あるいは後進)させる場合、ECU300は、クラッチC1を係合しかつブレーキB1を係合して変速装置40のリングギヤR1の回転を規制(ロック)する。これにより、変速装置40のリングギヤR1に連結された動力分配装置50のキャリアCA2の回転も規制(ロック)されるため、動力分配装置50のキャリアCA2が停止状態に維持される。そして、ECU300は、第1MG20および第2MG30をモータとして動作させる(後述の図6参照)。
On the other hand, when the
EV走行モードにおける両モータ走行モードにおいては、エンジン10が停止され、かつリングギヤR1も停止するため、オイルポンプ62をエンジン10で駆動することはできない。したがって、両モータ走行モードでは、オイルポンプ62はモータ61により駆動される。
In the both-motor travel mode in the EV travel mode, the
(走行モードの説明)
図3〜6は、それぞれHV走行モード中(Lo/Hi)、単モータ走行モード中、両モータ走行モード中の共線図である。図3〜6に示す「S1」、「CA1」、「R1」はそれぞれ変速装置40のサンギヤS1、キャリアCA1、リングギヤR1を示し、「S2」、「CA2」、「R2」はそれぞれ動力分配装置50のサンギヤS2、キャリアCA2、リングギヤR2を示す。なお、オイルポンプ62は、リングギヤR1およびキャリアCA2に連結されている。
(Explanation of driving mode)
3 to 6 are collinear charts during the HV traveling mode (Lo / Hi), during the single motor traveling mode, and during both motor traveling modes, respectively. 3 to 6, “S1”, “CA1”, and “R1” respectively indicate the sun gear S1, the carrier CA1, and the ring gear R1 of the
図3を参照して、HV走行モード中のローギヤ段Loで前進走行している場合の制御状態について説明する。ローギヤ段Lo形成時には、クラッチC1が係合され、ブレーキB1が解放される。そのため、回転要素S1,CA1,R1は一体となって回転する。これにより、変速装置40のリングギヤR1も、キャリアCA1と同じ回転速度で回転し、エンジン10の回転は、同じ回転速度でリングギヤR1から動力分配装置50のキャリアCA2に伝達される。すなわち、変速装置40のキャリアCA1に入力されたエンジン10のトルク(以下「エンジントルクTe」という)は、変速装置40のリングギヤR1から動力分配装置50のキャリアCA2に伝達される。なお、リングギヤR1から出力されるトルク(以下「変速部出力トルクTr1」という)は、エンジントルクTeと同じ大きさである(Te=Tr1)。
With reference to FIG. 3, the control state when traveling forward at the low gear stage Lo in the HV traveling mode will be described. When the low gear stage Lo is formed, the clutch C1 is engaged and the brake B1 is released. Therefore, the rotation elements S1, CA1, and R1 rotate together. Thereby, the ring gear R1 of the
動力分配装置50のキャリアCA2に伝達されたエンジン10の回転は、サンギヤS2の回転速度(第1MG20の回転速度)によって無段階に変速されて動力分配装置50のリングギヤR2に伝達される。この際、ECU300は、第1MG20をジェネレータとして動作させて、第1MG20のトルク(以下「第1MGトルクTm1」という)を負方向に作用させる。これにより、キャリアCA2に入力されたエンジントルクTeをリングギヤR2に伝達するための反力を第1MGトルクTm1が受け持つことになる。
The rotation of the
リングギヤR2に伝達されたエンジントルクTe(以下「エンジン伝達トルクTec」という)は、カウンタドライブギヤ51からカウンタ軸(出力軸)70に伝達され、車両1の駆動力として作用する。
Engine torque Te transmitted to ring gear R2 (hereinafter referred to as “engine transmission torque Tec”) is transmitted from
また、HV走行モードでは、ECU300は、第2MG30をモータとして動作させる。第2MG30のトルク(以下「第2MGトルクTm2」という)は、リダクションギヤ32からカウンタ軸(出力軸)70に伝達され、車両1の駆動力として作用する。つまり、HV走行モードでは、エンジン伝達トルクTecと第2MGトルクTm2とを用いて、車両1は走行する。
Further, in the HV traveling mode,
図4には、HV走行モード中のハイギヤ段Hiで前進走行している場合が例示されている。ハイギヤ段Hi形成時には、ブレーキB1が係合されるため、サンギヤS1の回転が規制される。これにより、変速装置40のキャリアCA1に入力されたエンジン10の回転は、増速されて変速装置40のリングギヤR1から動力分配装置50のキャリアCA2に伝達される。したがって、変速部出力トルクTr1はエンジントルクTeよりも小さくなる(Te>Tr1)。
FIG. 4 illustrates a case where the vehicle is traveling forward at the high gear stage Hi in the HV traveling mode. Since the brake B1 is engaged when the high gear stage Hi is formed, the rotation of the sun gear S1 is restricted. Thus, the rotation of the
図3および図4の共線図に示されるように、HV走行モードにおいては、エンジン10によりリングギヤR1が駆動されるので、オイルポンプ62は機械式オイルポンプとして動作する。
As shown in the nomographs of FIGS. 3 and 4, in the HV traveling mode, the ring gear R1 is driven by the
次に、図5を用いて、単モータ走行モード中の制御状態について説明する。単モータ走行モードでは、ECU300は、エンジン10を停止し、第2MG30をモータとして動作させる。そのため、単モータ走行モードでは、第2MGトルクTm2を用いて車両1は走行する。
Next, the control state during the single motor travel mode will be described with reference to FIG. In the single motor travel mode,
この際、ECU300は、サンギヤS1の回転速度がゼロとなるように第1MGトルクTm1をフィードバック制御する。そのため、サンギヤS1は回転しない。しかしながら、変速装置40のクラッチC1およびブレーキB1は解放されているため、動力分配装置50のキャリアCA2の回転は規制されない。したがって、動力分配装置50のリングギヤR2、キャリアCA2および変速装置40のリングギヤR1は、第2MG30の回転に連動して、第2MG30の回転方向と同じ方向に回転(空転)させられる。
At this time,
一方、変速装置40のキャリアCA1は、エンジン10が停止されていることによって、停止状態に維持される。変速装置40のサンギヤS1は、リングギヤR1の回転に連動して、リングギヤR1の回転方向とは反対の方向に回転(空転)させられる。
On the other hand, the carrier CA1 of the
なお、単モータ走行モードにおいては、エンジン10は停止した状態であるが、第2MG30よって、キャリアCA2が駆動されるため、オイルポンプ62は機械式オイルポンプとして動作する。
In the single motor traveling mode, the
図6を参照して、両モータ走行モード中における制御状態について説明する。両モータ走行モードでは、ECU300は、エンジン10を停止し、変速装置40のクラッチC1を係合しかつブレーキB1を係合する。したがって、変速装置40のサンギヤS1、キャリアCA1、リングギヤR1の回転が規制される。
With reference to FIG. 6, the control state during the both motor travel mode will be described. In the both-motor running mode, the
変速装置40のリングギヤR1の回転が規制されることで、動力分配装置50のキャリアCA2の回転も規制(ロック)される。この状態で、ECU300は、第1MG20および第2MG30をモータとして動作させる。具体的には、第2MGトルクTm2を正トルクとして第2MG30を正回転させるとともに、第1MGトルクTm1を負トルクとして第1MG20を負回転させる。
By restricting the rotation of the ring gear R1 of the
クラッチC1を係合してキャリアCA2の回転を規制することで、第1MGトルクTm1は、キャリアCA2を支点としてリングギヤR2に伝達される。リングギヤR2に伝達される第1MGトルクTm1(以下「第1MG伝達トルクTm1c」という)は、正方向に作用し、カウンタ軸(出力軸)70に伝達される。そのため、両モータ走行モードでは、第1MG伝達トルクTm1cと第2MGトルクTm2とを用いて、車両1は走行する。ECU300は、第1MG伝達トルクTm1cと第2MGトルクTm2との合計によってユーザ要求トルクを満たすように、第1MGトルクTm1と第2MGトルクTm2との分担比率を調整する。
By engaging clutch C1 and restricting rotation of carrier CA2, first MG torque Tm1 is transmitted to ring gear R2 with carrier CA2 as a fulcrum. First MG torque Tm1 (hereinafter referred to as “first MG transmission torque Tm1c”) transmitted to ring gear R2 acts in the positive direction and is transmitted to counter shaft (output shaft) 70. Therefore, in both motor travel modes,
両モータ走行モードにおいては、リングギヤR1およびキャリアCA2の回転がロックされるので、オイルポンプ62は機械式オイルポンプとしては動作することはできない。そのため、両モータ走行モードでは、オイルポンプ62はモータ61によって電動式オイルポンプとして動作する。
In the two-motor running mode, the rotation of the ring gear R1 and the carrier CA2 is locked, so that the
図7は、ユーザからの要求駆動力(要求トルク)および車速に応じて選択される走行モードを説明するための図である。図7においては、縦軸に要求駆動力が示され、横軸には車速が示される。 FIG. 7 is a diagram for explaining a driving mode selected in accordance with the required driving force (requested torque) and the vehicle speed from the user. In FIG. 7, the required driving force is shown on the vertical axis, and the vehicle speed is shown on the horizontal axis.
図7を参照して、要求駆動力が相対的に低い領域(線LN10と縦軸および横軸とで囲まれる領域)AR1は、EV走行モードの単モータ走行モードで走行可能な領域である。また、線LN11と線LN10とで囲まれる領域AR2は、EV走行モードの両モータ走行モードで走行可能な領域である。そして、領域AR1,AR2の範囲外においては、HV走行モードが選択される。 Referring to FIG. 7, an area AR1 where the required driving force is relatively low (area surrounded by line LN10, the vertical axis, and the horizontal axis) AR1 is an area where the vehicle can travel in the single motor travel mode of the EV travel mode. An area AR2 surrounded by the line LN11 and the line LN10 is an area in which the vehicle can travel in both motor travel modes of the EV travel mode. And outside the range of area | region AR1, AR2, HV driving mode is selected.
図8は、実施の形態1に従う、キャビテーションを抑制するための変速制御を説明するための共線図である。 FIG. 8 is a collinear diagram for illustrating the shift control for suppressing cavitation according to the first embodiment.
図8を参照して、HV走行モードにおいてハイギヤ段Hiで前進走行している場合、図4で説明したように、クラッチC1が解放され、かつブレーキB1が係合されることで、変速装置40および動力分配装置50は、それぞれ破線LN1,LN3のようになる。
Referring to FIG. 8, when the vehicle is traveling forward at high gear stage Hi in the HV traveling mode, as explained in FIG. 4, clutch C1 is released and brake B1 is engaged, so that
この状態において、リングギヤR1に連結されるオイルポンプ62の回転速度が、キャビテーションの発生を考慮した上限回転速度まで上昇すると、クラッチC1が係合されるとともにブレーキB1が解放されることによって、ローギヤ段Loに変速される。これによって、変速装置40の各回転要素S1,CA1,R1が一体的に回転し(実線LN2)、リングギヤR1の回転速度が低下する。それとともに、動力分配装置50のキャリアCA2の回転速度も低下する。
In this state, when the rotation speed of the
このとき、リングギヤR2すなわち駆動輪90の回転速度が変化しないように、第1MG20の回転速度が調整される(線LN4)。なお、このとき、駆動輪90の出力トルクが変化しないように、第2MG30の出力トルクについても適宜調整される。
At this time, the rotation speed of the
このように、ハイギヤ段Hiからローギヤ段Loへ変速することによって、エンジン10の動作点、および駆動輪90の駆動状態を変化させることなく、オイルポンプ62の回転速度が低減され、キャビテーションの発生を抑制することができる。
Thus, by shifting from the high gear stage Hi to the low gear stage Lo, the rotational speed of the
図9は、本実施の形態において、ECU300で実行される変速制御を説明するための機能ブロック図である。図9で説明される機能ブロック図に記載された各機能ブロックは、ECU300によるハードウェア的あるいはソフトウェア的な処理によって実現される。
FIG. 9 is a functional block diagram for explaining the shift control executed by
図9を参照して、ECU300は、指令設定部310と、MOP上限速度設定部320と、MG制御部330と、エンジン制御部340と、油圧制御部350とを含む。
Referring to FIG. 9,
MOP上限速度設定部320は、油路に配設された温度センサ(図示せず)から油温TMPを受ける。MOP上限速度設定部320は、油温TMPに基づいて、オイルポンプ62の上限回転速度Nmaxを設定する。
MOP upper limit speed setting unit 320 receives oil temperature TMP from a temperature sensor (not shown) disposed in the oil passage. The MOP upper limit speed setting unit 320 sets the upper limit rotation speed Nmax of the
オイルポンプ62の上限回転速度Nmaxは、たとえば、図10に示されるようなマップを用いて設定される。一般的に、油温TMPが高くなるとキャビテーションが発生しやすくなることが知られている。そのため、オイルポンプ62の上限回転速度Nmaxは、油温が高くなるにつれて低くなるように設定される。MOP上限速度設定部320は、設定された上限回転速度Nmaxを、指令設定部310に出力する。
The upper limit rotational speed Nmax of the
指令設定部310は、車速VS、アクセル開度ACC、第1MG20および第2MG30の回転速度Nm1、Nm2、エンジン10の回転速度Ne、バッテリの充電状態SOC(State of Charge)、およびMOP上限速度設定部320からの上限回転速度Nmaxを受ける。指令設定部310は、これらの情報に基づいて、エンジン10,第1MG20,第2MG30へのトルク指令値Te,Tm1,Tm2を設定する。また、指令設定部310は、変速装置40についての変速指令SFTを設定する。
Command setting unit 310 includes vehicle speed VS, accelerator opening degree ACC, rotation speeds Nm1 and Nm2 of
MG制御部330は、指令設定部310から、第1MG20のトルク指令値Tm1および第2MG30のトルク指令値Tm2を受ける。MG制御部330は、これらのトルク指令値と各MGの回転速度およびSOC等に基づいて、インバータ25,35の制御信号PWI1,PWI2を生成して、インバータ25,35に出力する。
MG control unit 330 receives torque command value Tm1 of
エンジン制御部340は、指令設定部310からのエンジン指令トルクTe、および回転速Ne等に基づいて、エンジン10の制御指令DRVを生成する。
Engine control unit 340 generates control command DRV for
油圧制御部350は、指令設定部310からの変速指令SFTに基づいて、変速装置40内のクラッチC1,ブレーキB1の係合指令PbC,PbBを生成し、油圧回路63へ出力する。また、ECU300は、オイルポンプ62をモータ61で駆動する場合には、モータ61を駆動するための制御信号SE1を生成し、モータ61へ出力する。
Based on the shift command SFT from the command setting unit 310, the hydraulic control unit 350 generates engagement commands PbC and PbB for the
図11は、実施の形態1において、ECU300で実行される変速制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図11に示すフローチャートは、ECU300に予め格納されたプログラムが、メインルーチンから所定周期で呼び出されて実行されることによって実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア(電子回路)を構築して処理を実現することも可能である。
FIG. 11 is a flowchart for illustrating details of the shift control process executed by
図11を参照して、ECU300は、ステップ(以下、ステップをSと略す)100にて、現在、エンジン10を運転した走行(HV走行モード)を実行中であるか否かを判定する。
Referring to FIG. 11,
エンジン走行中でない場合(S100にてNO)には、以降の処理がスキップされて、処理がメインルーチンに戻される。
エンジン走行中の場合(S100にてYES)は、処理がS110に進められて、ECU300は、たとえば、図10で説明したマップを用いて、油温の情報から、キャビテーションの発生を考慮したオイルポンプ62の上限回転速度Nmaxを演算する。そして、ECU300は、S120にて、現在の変速比がハイギヤ段Hiであるか否かを判定する。
If the engine is not running (NO in S100), the subsequent processing is skipped and the processing returns to the main routine.
If the engine is running (YES in S100), the process proceeds to S110, and
変速比がハイギヤ段Hiである場合(S120にてYES)は、処理がS130に進められて、ECU300は、オイルポンプ62の回転速度NPが、S110で演算された上限回転速度Nmaxに到達したか否かを判定する。
If the gear ratio is high gear stage Hi (YES in S120), the process proceeds to S130, and
回転速度NPが上限回転速度Nmaxに到達した場合(S130にてYES)は、ECU300は、キャビテーションが生じる可能性があると判断して、処理をS140に進める。S140では、ECU300は、エンジン100の動作点および駆動輪90の回転速度が維持されるように、変速比をローギヤ段Loにした場合の第1MG20の回転速度を演算する。そして、演算された回転速度によって第1MG20が過回転等にならない場合には、ECU300は、変速比をローギヤ段Loに変速するとともに、第1MG20の回転速度をS140で算出した回転速度に調整する。
When rotation speed NP reaches upper limit rotation speed Nmax (YES in S130),
なお、変速比がローギヤ段Loの場合(S120にてNO)、および、オイルポンプ62の回転速度NPが上限回転速度Nmaxに到達していない場合(S130にてNo)は、キャビテーションが発生する可能性は少ないため、ECU300は、S160に処理を進めて、燃費が最適となるように、エンジン10の回転速度、変速比、第1MG20の回転速度を設定する。
Cavitation can occur when the gear ratio is the low gear stage Lo (NO in S120) and when the rotational speed NP of the
以上のような処理に従って制御を行うことによって、エンジンと第1および第2の回転電機との間に変速装置および動力分配装置が設けられ、変速装置の出力軸により駆動されるオイルポンプを有するハイブリッド車両において、HV走行モードで走行中に、キャビテーションが生じやすい速度までオイルポンプの回転速度が上昇した場合に、エンジンの動作点を維持した状態で変速装置を低速側に切換えられることによって、オイルポンプの回転速度が低減されるとともに、オイルポンプの回転速度の変更に対応して、駆動輪の回転速度が変動しないように第1の回転電機の回転速度が調整される。そのため、燃費の悪化を抑制しつつ、キャビテーションの発生を防止することができる。 By performing control according to the above-described processing, a hybrid having an oil pump that is provided with a transmission and a power distribution device between the engine and the first and second rotating electrical machines and is driven by the output shaft of the transmission In a vehicle, when the rotational speed of the oil pump is increased to a speed at which cavitation is likely to occur during traveling in the HV traveling mode, the transmission can be switched to the low speed side while maintaining the operating point of the engine. The rotational speed of the first rotating electrical machine is adjusted so that the rotational speed of the drive wheels does not fluctuate in response to a change in the rotational speed of the oil pump. Therefore, the occurrence of cavitation can be prevented while suppressing the deterioration of fuel consumption.
[実施の形態2]
図12は、実施の形態2に従う他の駆動装置を搭載した車両1Aのスケルトン図である。実施の形態2に係るハイブリッド車両1Aにおいては、エンジン10、第1MG20、第2G30、変速装置40、および動力分配装置50が単軸式となっている点が、図1で説明した実施の形態1の車両1とは異なっている。なお、図12においては、図1と共通の機能を有する要素については同じ参照符号を用いて表しており、その詳細な説明は繰り返さない。
[Embodiment 2]
FIG. 12 is a skeleton diagram of vehicle 1A on which another drive device according to the second embodiment is mounted. In the hybrid vehicle 1A according to the second embodiment, the
図12を参照して、車両1Aの駆動装置は、エンジン10、第1MG20、第2G30、変速装置40、および動力分配装置50が同軸上に配置された単軸式で構成される。さらに、駆動装置は、第2MG30の減速部を構成する遊星歯車機構55を備える。実施の形態2における駆動装置においては、エンジン10の近い側から順に、ブレーキB1、第1MG20、動力分配装置50、クラッチC1、変速装置40、第2MG30、遊星歯車機構55が配置されている。第1MG20の回転軸21および第2MG30の回転軸31は中空となっており、その内部にエンジン10の出力軸および変速装置40の出力軸33等が挿入されている。このような構成は、たとえば、FR方式の車両に適用可能である。
Referring to FIG. 12, the drive device of
変速装置40は、実施の形態1と同様に、ブレーキB1と、クラッチC1と、遊星歯車機構とを含む。エンジン10の出力軸11は、第1MG20の中空の回転軸21の内部を通り、変速装置40の遊星歯車機構のキャリアCA1に連結される。サンギヤS1には、ブレーキB1およびクラッチC1の回転要素が設けられた回転軸が連結される。また、リングギヤR1は、動力分配装置50のキャリアCA2に連結される。
As in the first embodiment,
動力分配装置50のサンギヤS2は、第1MG20の回転軸21に連結され、リングギヤR2は、駆動輪へ連結される出力軸33に連結される。また、キャリアCA2には、ギヤ64が連結されており、このギヤ64の回転がワンウェイクラッチF1を介してオイルポンプ62の回転軸65に伝達されて、オイルポンプ62が駆動される。なお、オイルポンプ62は、実施の形態1と同様に、モータ61によっても駆動可能である。
The sun gear S2 of the
遊星歯車機構55は、サンギヤS3、ピニオンギヤP3、キャリアCA3、リングギヤR3を含む。サンギヤS3は、第2MG30の出力軸31に連結される。キャリアCA3は、動力分配装置50のリングギヤR2に連結される出力軸33に連結される。リングギヤR3は、ギヤケース(車体)に固定されている。このような構成によって、第2MG30からの駆動力が、遊星歯車機構55により変速されて、出力軸33に伝達される。
The
このような構成を有する駆動装置においても、実施の形態1における図2の作動係合表で説明したようにブレーキB1およびクラッチC1を係合/解放することによって、EV走行モードおよびHV走行モードを切換えることができる。 Also in the drive device having such a configuration, the EV traveling mode and the HV traveling mode are set by engaging / releasing the brake B1 and the clutch C1 as described in the operation engagement table of FIG. 2 in the first embodiment. Can be switched.
また、変速装置40のリングギヤR1(および動力分配装置50のキャリアCA2)にオイルポンプ62が連結されているため、オイルポンプ62の回転速度は、変速装置40の変速比によって変化する。したがって、図12に示されるような構成を有する駆動装置においても、実施の形態1で説明した変速制御を適用することによってキャビテーションの発生を抑制することができる。
Further, since the
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 エンジン、11,33,67 出力軸、20,30 MG、21,31,65 回転軸、25,35 インバータ、32 リダクションギヤ、40 変速装置、50 動力分配装置、51 カウンタドライブギヤ、61 モータ、62 オイルポンプ、63 油圧回路、64,66 ギヤ、71 カウンタドリブンギヤ、72 デフドライブギヤ、80 差動装置、81 デフリングギヤ、82 駆動軸、90 駆動輪、300 ECU、310 指令設定部、320 MOP上限速度演算部、330 MG制御部、340 エンジン制御部、350 油圧制御部、B1 ブレーキ、C1 クラッチ、CA1,CA2,CA3 キャリア、F1,F2 ワンウェイクラッチ、P1,P2,P3 ピニオンギヤ、R1,R2,R3 リングギヤ、S1,S2,S3 サンギヤ。 1 vehicle, 10 engine, 11, 33, 67 output shaft, 20, 30 MG, 21, 31, 65 rotary shaft, 25, 35 inverter, 32 reduction gear, 40 transmission, 50 power distribution device, 51 counter drive gear, 61 motor, 62 oil pump, 63 hydraulic circuit, 64, 66 gear, 71 counter driven gear, 72 differential drive gear, 80 differential, 81 differential ring gear, 82 drive shaft, 90 drive wheel, 300 ECU, 310 command setting unit, 320 MOP upper limit speed calculation unit, 330 MG control unit, 340 engine control unit, 350 hydraulic control unit, B1 brake, C1 clutch, CA1, CA2, CA3 carrier, F1, F2 one-way clutch, P1, P2, P3 pinion gear, R1, R2, R3 ring gear, S1 , S2, S3 Sun gear.
Claims (1)
前記内燃機関の出力軸に結合された変速装置と、
前記第1および第2の回転電機の出力軸と前記変速装置の出力要素とに結合され、前記第1および第2の回転電機ならびに前記変速装置からの駆動力を駆動輪に伝達する動力分配装置と、
前記変速装置の出力軸によって駆動されるオイルポンプと、
前記第1および第2の回転電機、ならびに前記変速装置を制御するための制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記内燃機関からの駆動力と前記第2の回転電機からの駆動力とを用いて走行する走行モードにおいて、前記オイルポンプの回転速度が所定のしきい値まで増加した場合は、前記変速装置の変速比がより大きくなるように前記変速装置を制御するとともに、変速比の変更の際に前記駆動輪の回転速度が維持されるように前記第1の回転電機の回転速度を調整する、車両の駆動装置。 A drive device for driving a vehicle that travels using a drive force of at least one of an internal combustion engine and first and second rotating electrical machines,
A transmission coupled to the output shaft of the internal combustion engine;
A power distribution device coupled to the output shafts of the first and second rotating electrical machines and the output element of the transmission, and for transmitting the driving force from the first and second rotating electrical machines and the transmission to driving wheels. When,
An oil pump driven by the output shaft of the transmission;
A control device for controlling the first and second rotating electrical machines and the transmission,
When the rotational speed of the oil pump increases to a predetermined threshold in a travel mode in which the control device travels using the driving force from the internal combustion engine and the driving force from the second rotating electrical machine, The transmission device is controlled so that the transmission gear ratio of the transmission device becomes larger, and the rotation speed of the first rotating electrical machine is adjusted so that the rotation speed of the drive wheel is maintained when the transmission gear ratio is changed. A vehicle drive device to be adjusted.
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