JP2004100580A - Hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンと電動モータとを車両走行時の動力源として備えたハイブリッド車両に関し、特に、エンジン出力軸と同一軸線上にオイルポンプを配置し、エンジン出力でオイルポンプを作動させる潤滑機構を備えたハイブリッド車両に関する。
【従来の技術】
内燃機関と電動モータを動力源とし、エンジン出力軸の回転によってオイルポンプを作動させて動力分割機構などへ潤滑油を供給するハイブリッド車両においては、電気自動車走行(EV走行)時のようにエンジンを停止させて走行するときには、ジェネレータの回転トルクをオイルポンプに伝達し、動力分割機構などへ潤滑油を供給するように構成されたものが知られている。
例えば、特開平10−169485号公報(特許文献1)には、エンジン出力を駆動輪とジェネレータに分配する動力分割機構としてプラネタリーギヤを使用し、車両がハイブリッド走行(HV走行)しているときには、エンジン出力軸の回転トルクでオイルポンプを作動させる一方、車両がEV走行しているときには、ジェネレータの回転トルクでエンジン出力軸を強制的に回転させ、オイルポンプを作動させる構成が開示されている。
プラネタリーギヤの歯車要素と上記各軸の回転数はプラネタリーギヤの共線特性を基にジェネレータの回転数を制御することで調整することが可能であるから、車両がEV走行している場合において、車両の走行負荷が大きくなると、ジェネレータの回転数を上げてオイルポンプの吐出量を増加させる一方で、走行負荷が小さくなると、ジェネレータの回転数を下げてオイルポンプの吐出量を減少させることが可能となる。かかる構成により、車両がエンジン停止のまま走行している場合であっても、走行負荷に対応した適切な回転数でジェネレータを駆動することでオイルポンプを作動できるため、動力分割機構への潤滑油の供給を適切に行うことができる。
【特許文献1】
特開平10−169485号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかし、EV走行期間の全てにおいて、ジェネレータを駆動すると、バッテリの消費量を不要に増大させてしまい、EV走行の航続距離が短縮するなどの不都合が生じる。ハイブリッド車の商品価値を高めるには、EV走行の航続距離を延長することが課題となっている。
そこで、本発明は、エンジン出力軸の回転トルクでオイルポンプを作動させる潤滑機構を備えたハイブリッド車両において、不必要なバッテリ消費を抑制しつつ、オイルポンプを適切なタイミングで作動させる機構を備えたハイブリッド車両を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明のハイブリッド車両は、エンジンとモータジェネレータ機構とを組み合わせた動力源と、前記エンジンの出力を駆動輪と前記モータジェネレータ機構のそれぞれに動力伝達するとともに、当該モータジェネレータ機構によりエンジン出力軸を強制回転できるように構成した動力伝達機構と、前記エンジン出力軸と直結され、前記動力伝達機構に潤滑油を供給するオイルポンプと、前記動力源を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、車両の走行モードがエンジン停止走行モードに遷移したか否かを判定する走行モード判定手段と、当該判定結果に基づいて前記モータジェネレータ機構を制御するモータジェネレータ制御手段とを備え、前記モータジェネレータ制御手段は、前記車両の走行モードがエンジン停止走行モードに遷移した後であって、前記動力伝達機構への潤滑油の供給が休止されてからの経過量を計測する計測手段と、当該計測手段の計測結果と予め定められた所定量を比較する比較手段と、計測結果が所定量を超えた場合に、前記モータジェネレータ機構を作動させてエンジン出力軸を所定時間強制的に回転させるエンジン出力軸強制回転制御手段とを備える。かかる構成により、車両がエンジン停止走行モードに遷移した場合に、動力分割機構が無潤滑状態で焼損しないように適切なタイミングでオイルポンプを作動させ、動力分割機構に間欠的に潤滑油を供給することができるため、常にオイルポンプを作動させる必要がなく、ジェネレータ作動によるバッテリ消費を極力抑えることで、EV走行の航続距離を延ばすことができる。
好ましくは、前記計測手段による前記経過量の計測と、前記エンジン出力軸強制回転制御手段によるエンジン出力軸の強制回転とが交互に繰り返されるように構成される。かかる構成により、適切なタイミングでオイルポンプを作動することで、バッテリ消費を抑えつつ、動力分割機構が焼損しないように構成できる。好ましくは、前記経過量は車両の走行時間又は走行距離とする。これにより、車両の走行時間又は走行距離を基にオイルポンプの作動タイミングを決定できる。
好ましくは、前記モータジェネレータ制御手段は、前記動力伝達機構内の油温を計測する油温センサを含み、当該油温を基にエンジン出力軸の回転数及び回転時間を求める。かかる構成により、より精密なポンプ制御が可能となる。
好ましくは、前記エンジン停止走行モードは、車両が電気自動車走行をしているか、又は減速若しくは制動時の走行モードである。ハイブリッド車両では、車両が電気自動車走行をしているか、又は減速若しくは制動時にエンジンが停止するため、オイルポンプ駆動源の代替動力源として、ジェネレータを利用し、車両の走行状況に応じて適切なタイミングで動力分割機構に潤滑油を供給することが可能となる。
好ましくは、前記駆動輪に動力を出力するための電動モータをさらに備え、
前記動力伝達機構はサンギヤ、プラネタリーキャリア、及びリングギヤの3つの歯車要素から成る遊星歯車機構として構成されており、
前記3つの歯車要素のうち何れか1つに対して前記エンジン出力軸が接続される一方、他の歯車要素のそれぞれは前記モータジェネレータ機構及び前記電動モータに接続され、前記オイルポンプは前記遊星歯車機構に潤滑油を供給するものである。
【発明の実施の形態】
以下、各図を参照して本実施形態について説明する。
図1は本実施形態に係わるハイブリッド車両のトランスアクスルを中心とした動力系統の主なシステム構成図である。
同図に示すように、ハイブリッド車両のトランスアクスルは、内燃機関であるエンジン10の運動エネルギーを電気エネルギーに変換するジェネレータ14と、エンジン10の補助動力源として機能するモータ16と、エンジン出力をジェネレータ14と駆動輪28のそれぞれ2系統に分配する動力分割機構15とを含んで構成されている。ジェネレータ14はインバータ32を介してバッテリ34から電源供給を受けて電動モータとして作動することも可能である。
動力分割機構15は遊星歯車と称されるプラネタリーギヤから構成されており、複数の歯車要素の中心で自転する外歯歯車のサンギヤ15sと、サンギヤ15sに外接しながらその周辺を自転しつつ公転する外歯歯車のピニオンギヤ15pと、ピニオンギヤ15pと噛合するように中空環状に形成された内歯歯車のリングギヤ15rと、ピニオンギヤ15pを軸止するとともにピニオンギヤ15pの公転を通じて自転するプラネタリーキャリア15cとを備えている。
エンジン10を駆動することによって発生した回転トルクは、クランク軸11及びコイルスプリング式トランスアクスルダンパ12を介して出力軸13に伝達される。出力軸13の軸線上にはオイルポンプ17が配設されており、出力軸13の回転トルクの供給を受けてオイルポンプ17が作動するように構成されている。オイルポンプ17としては、トロコイド式ポンプ、ギヤ式ポンプなどを用いることができる。オイルパン18には潤滑油が充填されており、オイルポンプ17によって吸引された潤滑油は動力分割機構15などの各部の動力系統に搬送されて、各歯車要素及び各軸の回転部分及び摺動部分を循環し、各部を冷却するとともに、摩擦抵抗を低減し、腐食防止、気密保持の役割を果たす。
ジェネレータ14は出力軸13に対して回転自在に軸支された永久磁石から成るロータ14rと、3相巻線が巻回されたステータ14sとを備えた交流同期発電機であり、バッテリ34の充電やモータ駆動用の電力を供給するとともに、発電量を制御することでロータ14rの回転数を変化させ、トランスアクスルの無段変速機機能を実現している。同様に、モータ16は出力軸13に対して回転自在に軸止された永久磁石から成るロータ16rと、3相巻線が巻回されたステータ16sとを備えた交流同期発電機であり、当該3相巻線に3相交流電流を供給することで、モータ内に回転磁界を発生させ、所定の回転トルクを出力する。モータ16はエンジン10の補助動力源として、円滑な発進、加速をアシストする他、回生ブレーキ作動時には、車両の運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、バッテリ34を充電する。バッテリ34は必要な定格電圧を備えるように個々のバッテリモジュールを適宜直列接続した構造を備えるようになっていてよい。動力分割機構15の各歯車要素の接続構成については、プラネタリーキャリア15cは出力軸13に、サンギヤ15sはロータ14rに、リングギヤ15rはロータ16r及びチェーンドライブスプロケット19にそれぞれ連結された構成となっている。かかる構成により、エンジン出力の一部は出力軸13、プラネタリーキャリア15c、ピニオンギヤ15p、リングギヤ15r、及びチェーンドライブスプロケット19を介して駆動輪28に伝達される他、残りの一部は出力軸13、プラネタリーキャリア15c、ピニオンギヤ15p、及びサンギヤ15sを介してロータ14rに伝達されて発電に利用される。
同図に示すギヤトレーンは4軸構成となっており、主軸上には出力軸13を中心としてジェネレータ14、動力分割機構15、モータ16、及びチェーンドライブスプロケット19が配置され、第2軸上にはチェーンドライブスプロケット19の回転トルクをチェーン20を介して伝達するチェーンドリブンスプロケット21及び同軸上に固定されたカウンタードライブギヤ22が配置され、第3軸上にはカウンタードライブギヤ22と噛合するカウンタードリブンギヤ23及び同軸上に固定されたファイナルドライブピニオンギヤ24が配置され、第4軸上にはファイナルドライブピニオンギヤ24と噛合するファイナルリングギヤ25と、駆動輪28の内輪及び外輪の回転差を吸収するように回転トルクを分配するディファレンシャル装置26と、ディファレンシャル装置26の差動出力を駆動輪28に伝達するドライブシャフト27とが配置されている。
これらの動力系統を制御するシステムコントローラとして、図示しないクランクポジションセンサ、カムポジションセンサ、及びスロットルポジションセンサなどの各種センサ出力からエンジン10の燃料噴射制御、点火時期制御、及び可変バルブタイミング制御などを行うエンジンコントロールユニット(ECU)29と、アクセル開度、車速、及びシフトポジションから必要なエンジン出力、モータトルク、及びジェネレータトルクを求め、ECU29及びモータコントローラ31に要求値を出力し、動力系統の制御を行うハイブリッド制御用コントローラ30と、同コントローラ30からの駆動要求値に従い、インバータ32を介してジェネレータ14及びモータ16を制御するモータコントローラ31が用意されている。
ところで、エンジン10は高出力で航続距離が長く、ある程度の負荷が荷重された状態ではエンジン効率は良好であるが、低速走行などの低負荷の状態ではエンジン効率が悪い。一方、モータ16は低速トルクが大きく、発進又は低速走行を多用する市街地走行に適しているが、航続距離が短い。本実施形態のハイブリッド車両では、このような特性を利用して、走行状況に応じてエンジン10とモータ16とを巧みに使い分けることで、それぞれの長所を活かしつつ、短所を補うことにより、滑らかでレスポンスのよい動力性能の実現と燃費向上を図っている。
例えば、発進時又は低速走行時では、エンジン10を停止する一方、バッテリ34からの電源供給を受けてモータ16を駆動し、EV走行を行う。このため、ハイブリッド制御用コントローラ30はバッテリ34に備えられたリレー33を作動し、インバータ32へ直流高電圧電源を供給する。インバータ32にはモータ用とジェネレータ用のそれぞれ6個のパワートランジスタで構成される3相ブリッジ回路が備えられており、直流電流と3相交流電流の変換を行う。パワートランジスタの制御はモータコントローラ31によって行われ、インバータ32から同コントローラ31に対して出力電流値などの電流制御に必要な情報が送信されている。インバータ32はモータ16の出力トルク及び回転数を所望の値に調整するために必要な三相交流電流の振幅及び周波数を調整し、モータ16に供給する。
通常走行時においては、エンジン10を駆動することでエンジン出力の一部を駆動輪28に伝達するとともに、残りの一部を発電に利用し、ジェネレータ14で得られた電力でモータ16を駆動してHV走行を行う。HV走行では、燃料消費率のよい高トルク域でエンジン10が作動するように動力分割機構15における動力配分を調整し、エンジン出力をアシストする。ハイブリッド制御用コントローラ30は、アクセルペダルの踏み込み量と車速から必要なエンジン出力を算出し、最適燃費線上からエンジン回転数を算出する。さらに、電子スロットルの開度制御を行うとともに、プラネタリーギヤの共線特性からジェネレータ14の回転数を求め、エンジン回転数を制御する。これと同時に、駆動輪28の必要な駆動力からモータ16分担すべきトルクを算出し、モータコントローラ31に必要な要求値を出力する。
全開加速走行や登坂走行などの高負荷走行時には、上述した通常走行時の駆動方法に加えて、バッテリ34からの電源供給を受けてモータ16を駆動し、モータ16の出力トルクを増大させてエンジン出力をアシストする。モータ16に供給される三相交流電流の電流値を調整することでモータ16の出力トルクを調整できる。減速時若しくは制動時には、車両の運動エネルギーはギヤトレーンを介してモータ16に供給され、電気エネルギーに変換される。つまり、このときモータ16は発電機として機能する。モータ16によって発電された電気エネルギーはバッテリ34に充電される。また、このときエンジン10は自動的に停止される。
図4は上述した各走行条件下におけるオイルポンプ駆動源と走行モードを対応付けた表である。同図に示すように、走行条件が「通常走行」又は「高負荷走行」のときには、エンジン10が作動した状態で車両が走行しているため、オイルポンプ17の駆動源は主としてエンジン10であるが、ジェネレータ14の回転トルクも補助的に加わる。本明細書では、エンジン10が作動した状態での車両走行モードを「エンジン作動走行モード」と称する。一方、走行条件が「発進又は軽負荷走行」又は「減速又は制動」のときには、エンジン10が停止した状態で車両が走行しているため、この間はエンジン出力を利用してオイルポンプ17を作動することができなくなる。動力分割機構15などの動力系統の無潤滑状態が一定期間継続すると、ギヤ等の焼け付き、摩耗が生じるため、本実施形態では、エンジン10に替わるオイルポンプ17の代替動力源として、ジェネレータ14を所定のタイミングで駆動し、オイルポンプ17を作動させる。本明細書では、エンジン10が停止した状態での車両走行モードを「エンジン停止走行モード」と称する。
図1に示すように、ハイブリッド制御用コントローラ30には、車両の走行モードに対応してフラグがセットされるレジスタ36を備えており、走行モードがエンジン停止走行モードに遷移すると、レジスタ36に「1」のフラグがセットされ、走行モードがエンジン作動走行モードに遷移すると、レジスタ36に「0」のフラグがセットされる。同コントローラ30は、さらに、車両の走行時間を計測するタイマー37と、車両の走行距離を計測するカウンタ38を備えている。また、動力分割機構15には油温センサ35が設置されており、ハイブリッド制御用コントローラ30は動力分割機構15内の油温を検出できるように構成されている。
図2はジェネレータ14をオイルポンプ17の代替動力源として駆動するときの処理手順を記述したフローチャートである。同図に示す各処理ステップはハイブリッド制御用コントローラ30によって実行される。ステップS1において、ハイブリッド制御用コントローラ30はレジスタ36にセットされているフラグを監視し、車両の走行モードがエンジン停止走行モードに移行したか否かをチェックする。ハイブリッド車両では、車両の走行状況(車速、アクセル開度、ブレーキ、シフトポジション等)を基に、予め定められたエンジン停止条件が満たされている場合に自動的にエンジンを停止するようシステム設計されているため、上記エンジン停止条件が満たされた場合に、レジスタ36に「1」がセットされる。エンジン停止条件として、例えば、(1)発進してから車速が所定速度に達していない、(2)一定期間継続して車速が所定速度以下になった、(3)車速及びブレーキ操作情報から車両が減速若しくは制動状態にある、(4)ドライバの手動操作によってEV走行モードが選択された、などの条件を設定することができる。エンジン10が駆動している状態でエンジン停止条件が成立すると、ハイブリッド制御用コントローラ30はECU29にエンジン停止要求信号を出力し、エンジン10を停止させる。
ハイブリッド制御用コントローラ30は、レジスタ36に「1」がセットされていることを検出すると(ステップS1;YES)、タイマー37を作動させ、動力分割機構15に潤滑油を供給しないで走行できる時間(以下、「無潤滑走行可能時間」と称する)を計測するとともに(ステップS2)、カウンタ38の値をインクリメントすることで、動力分割機構15に潤滑油を供給しない状態で走行できる距離(以下、「無潤滑走行可能距離」と称する)を計測する(ステップS3)。無潤滑走行可能時間、及び無潤滑走行可能距離は、動力分割機構15に潤滑油を供給しない状態でどの程度の時間又は距離を走行できるかを予め実験で求めた値であり、遊星歯車機構の各歯車要素や各軸が焼損しないで安全に走行できるように多少の余裕をもたせてある。
車両の走行時間が無潤滑走行可能時間内であり(ステップS2;NO)、かつ走行距離が無潤滑走行可能距離内であれば(ステップS3;NO)、ステップS2〜ステップS3の間でループを形成して、これらの判断ステップを繰り返し実行し、走行距離が無潤滑走行可能距離を越えるか(ステップS2;YES)、又は無潤滑走行可能距離を越えた場合に(ステップS4;YES)、当該ループを抜けて、タイマー37の値及びカウンタ38の値をリセットし、ステップS4に移行する。ステップS4では、ハイブリッド制御用コントローラ30は、油温センサ35のセンサ出力信号を取り込み、動力分割機構15内の油温を計測する。図3はオイルポンプ17を作動するために必要なポンプ作動時間を各油温毎に実験で求め、グラフに表したものである。実験では、ポンプ作動回転数として、N1rpm,N2rpm,N3rpmの3種類の回転数を選択した。同図に示すように、油温が高くなる程、オイルの粘性が低いため、短時間でオイルを動力分割機構15内に十分に拡散できることから、オイルポンプ17の作動時間は短くなっている。また、同図において、N1rpm<N2rpm<N3rpmの関係にあり、ポンプ作動回転数が高い程、オイルポンプ17の作動時間は短時間であることを示している。つまり、油温が一定の場合には、ポンプ作動回転数が高い程、短時間でオイルを動力分割機構15内に拡散できることを意味している。以上のことから、ある油温において、オイルを動力分割機構15内にて十分に拡散するには、オイルポンプ17の所要回転時間及びポンプ作動回転数を適宜調整すればよいことがわかる。
ハイブリッド制御用コントローラ30には、オイルポンプ17を作動させるためのポンプ作動回転数及びポンプ作動時間に関する情報が予め実験で求められ、テーブル情報としてメモリに格納されている。同コントローラ30は、ステップS4において、動力分割機構15内の油温を求めたならば、上記テーブル情報を参照して、オイルポンプ17を間欠作動させるためのポンプ作動回転数及びポンプ作動時間を求め、オイルポンプ17を作動させる(ステップS5)。同ステップにおいて、オイルポンプ17を作動させるには、インバータ32を介してバッテリ34からジェネレータ14に三相交流電流を供給し、サンギヤ15sを介してプラネタリーキャリア15cに回転トルクを与える。リングギヤ15rには駆動輪28からの走行負荷が荷重されているため、その反力により、プラネタリーキャリア15cに連結された出力軸13が回転し、オイルポンプ17を作動させることができる。ポンプ作動回転数及び作動時間は、ジェネレータ14へ供給される三相交流電流の周波数及び電流供給時間で調整できる。
このようにして、オイルポンプ17を作動させ、動力分割機構15内に潤滑油を十分に供給したならば(ステップS5)、再びステップS1に戻る。ここで、車両のエンジン停止走行モードが維持されているならば(ステップS1;YES)、ステップS2〜ステップS5の処理を繰り返し、これらのステップ間でループを形成する。つまり、動力分割機構15へ潤滑油を供給しない状態でしばらく車両を走行させ、走行時間が無潤滑走行可能時間に達するか、若しくは走行距離が無潤滑走行可能距離に達した段階でオイルポンプ17を再作動させて、潤滑油が切れ掛かっている動力分割機構15に潤滑油を供給する。つまり、間欠的にオイルポンプ17を作動させることで、動力分割機構15が無潤滑状態となる前に適度なタイミングでオイル供給を促すことができるため、動力分割機構15の焼き付きを防止しつつ、ジェネレータ14の作動によるバッテリ34の消費電力を極力抑えることが可能となる。これによって、EV走行の航続距離を延ばすことができ、ひいてはハイブリッド車両の商品性を高めることができる。また、EV走行の際にオイルポンプ駆動用の専用モータを別途設ける必要がないため、乾燥重量の増大を防ぎ、燃費向上及びコスト低下に資することができる。
ここで、図2の各処理ステップを車両の動作と関連付けて説明すると、以下のようになる。まず、車両停止状態から運転者がアクセルを踏み、車両を発進させ、低速走行を行うまでの段階では、車両はEV走行を行っているため、車両の走行モードはエンジン停止走行モードにある(ステップS1;YES)。そこで、車両はステップS2〜ステップS5の処理ステップを繰り返し実行することで、動力分割機構15に潤滑油を供給しない無潤滑走行(ステップS2,S3)と、オイルポンプを作動させて動力分割機構15に潤滑油を供給する潤滑油供給(ステップS5)を交互に繰り返すことで、バッテリ消費を抑える。
車速が一定速度を超えて通常走行に移行したり、或いは登坂走行や全開加速走行などの高負荷走行状態では、車両はEV走行からHV走行へと切り替わるため、走行モードはエンジン作動走行モードへと遷移する。この走行モードでは、エンジン出力を主動力源とし、モータ出力を補助的に利用しつつ走行するため、ステップS1の判断結果はNOとなり、ステップS2〜ステップS5の処理ステップは実行されず、主としてエンジン出力によるオイルポンプ作動が行われる。一方、運転者がブレーキペダルを踏むなどして、車両が減速又は制動状態にある場合には、エンジン停止走行モードに遷移するため、ステップS1の判断結果はYESとなり、ステップS2〜ステップS5の処理ステップが実行される。
尚、上記の説明ではオイルの状態を検出する手段として、油温センサ35を設けていたが、これに加えて、外気温を検出する温度センサを別途設けることで、より精密なポンプ作動制御を行ってもよい。
【発明の効果】
本発明によれば、車両がエンジン停止走行モードに遷移した場合に、動力伝達機構が焼損しないように適切なタイミングでオイルポンプを作動させ、動力伝達機構に間欠的に潤滑油を供給する構成であるため、常にオイルポンプを作動させる必要がなく、ジェネレータ作動によるバッテリ消費を極力抑えることで、EV走行の航続距離を延ばすことができる。また、動力伝達機構内の油温に基づいて、ポンプ作動回転数及びポンプ作動時間を求めることにより、車両の走行状況を反映したポンプ制御が可能となり、バッテリ消費を極力抑えつつ、動力伝達機構への十分な潤滑油の供給が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態に係わるハイブリッド車両のトランスアクスルを中心とした動力系統の主なシステム構成図である。
【図2】ジェネレータをオイルポンプの代替動力源として駆動するときのハイブリッド制御用コントローラの処理手順を記述したフローチャートである。
【図3】オイルポンプを間欠作動するために必要なポンプ作動時間を各油温毎に実験で求めたグラフである。
【図4】各走行条件下におけるオイルポンプ駆動源と走行モードを対応付けた表である。
【符号の説明】
10…エンジン
13…出力軸
14…ジェネレータ
15…動力分割機構
16…モータ
17…オイルポンプ
28…駆動輪
29…エンジンコントロールユニット
30…ハイブリッド制御用コントローラ
31…モータコントローラ
35…油温センサ
36…レジスタ
37…タイマー
38…カウンタTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a hybrid vehicle equipped with an engine and an electric motor as power sources when the vehicle travels, and in particular, includes a lubrication mechanism that arranges an oil pump on the same axis as an engine output shaft and operates the oil pump with engine output. Related to hybrid vehicles.
[Prior art]
In a hybrid vehicle in which an internal combustion engine and an electric motor are used as power sources and an oil pump is operated by rotation of an engine output shaft to supply lubricating oil to a power split device or the like, the engine is operated as in electric vehicle running (EV running). When the vehicle is stopped and travels, a configuration is known in which the rotational torque of a generator is transmitted to an oil pump and lubricating oil is supplied to a power split device and the like.
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-169485 (Patent Literature 1) discloses that a planetary gear is used as a power split mechanism for distributing engine output to driving wheels and a generator, and the vehicle is running in a hybrid mode (HV mode). There is disclosed a configuration in which an oil pump is operated by a rotation torque of an engine output shaft, and when the vehicle is running in an EV, the engine output shaft is forcibly rotated by a rotation torque of a generator to operate the oil pump. .
Since the rotation speed of the gear elements of the planetary gear and each of the above-mentioned shafts can be adjusted by controlling the rotation speed of the generator based on the collinear characteristics of the planetary gear, when the vehicle is running in the EV mode In the above, when the running load of the vehicle increases, the rotation speed of the generator is increased to increase the discharge amount of the oil pump, while when the running load decreases, the rotation speed of the generator is reduced to decrease the discharge amount of the oil pump. Becomes possible. With this configuration, even when the vehicle is traveling with the engine stopped, the oil pump can be operated by driving the generator at an appropriate rotation speed corresponding to the traveling load. Can be appropriately supplied.
[Patent Document 1]
JP-A-10-169485
[Problems to be solved by the invention]
However, when the generator is driven during the entire EV traveling period, the consumption of the battery is unnecessarily increased, resulting in a disadvantage that the cruising distance of the EV traveling is shortened. In order to increase the commercial value of a hybrid vehicle, it is an issue to extend the cruising range of EV driving.
Therefore, the present invention provides a hybrid vehicle including a lubrication mechanism that operates an oil pump with a rotation torque of an engine output shaft, including a mechanism that operates the oil pump at an appropriate timing while suppressing unnecessary battery consumption. It is an object to propose a hybrid vehicle.
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, a hybrid vehicle according to the present invention includes a power source combining an engine and a motor generator mechanism, and transmitting power of the engine to driving wheels and the motor generator mechanism, respectively, A power transmission mechanism configured so that an engine output shaft can be forcibly rotated by a generator mechanism, an oil pump that is directly connected to the engine output shaft and supplies lubricating oil to the power transmission mechanism, and a control unit that controls the power source; Driving mode determination means for determining whether or not the travel mode of the vehicle has transitioned to the engine stop travel mode, and motor generator control means for controlling the motor generator mechanism based on the determination result. Wherein the motor generator control means is configured to switch the running mode of the vehicle to an Measuring means for measuring the amount of elapsed time after the supply of the lubricating oil to the power transmission mechanism has been stopped, after a transition to the gin stop running mode, and a measurement result of the measuring means and a predetermined amount And an engine output shaft forced rotation control unit that activates the motor generator mechanism to forcibly rotate the engine output shaft for a predetermined time when the measurement result exceeds a predetermined amount. With such a configuration, when the vehicle transits to the engine stop running mode, the oil pump is operated at an appropriate timing so that the power split mechanism is not burned in an unlubricated state, and lubricating oil is intermittently supplied to the power split mechanism. Therefore, it is not necessary to always operate the oil pump, and the cruising distance of EV traveling can be extended by minimizing battery consumption due to generator operation.
Preferably, the measurement of the elapsed amount by the measuring means and the forced rotation of the engine output shaft by the engine output shaft forced rotation control means are alternately repeated. With this configuration, by operating the oil pump at an appropriate timing, it is possible to suppress the battery consumption and to prevent the power split mechanism from burning out. Preferably, the elapsed amount is a running time or a running distance of the vehicle. Thus, the operation timing of the oil pump can be determined based on the travel time or travel distance of the vehicle.
Preferably, the motor generator control means includes an oil temperature sensor for measuring an oil temperature in the power transmission mechanism, and obtains a rotation speed and a rotation time of an engine output shaft based on the oil temperature. With this configuration, more precise pump control becomes possible.
Preferably, the engine stop traveling mode is a traveling mode in which the vehicle is traveling on an electric vehicle or when the vehicle is being decelerated or braked. In a hybrid vehicle, the vehicle is running on an electric vehicle, or the engine stops when decelerating or braking. Therefore, a generator is used as an alternative power source for the oil pump drive source, and an appropriate timing is set according to the running condition of the vehicle. Thus, lubricating oil can be supplied to the power split device.
Preferably, further comprising an electric motor for outputting power to the drive wheels,
The power transmission mechanism is configured as a planetary gear mechanism including three gear elements of a sun gear, a planetary carrier, and a ring gear,
The engine output shaft is connected to any one of the three gear elements, while each of the other gear elements is connected to the motor generator mechanism and the electric motor, and the oil pump is connected to the planetary gear. It supplies lubricating oil to the mechanism.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a main system configuration diagram of a power system centering on a transaxle of a hybrid vehicle according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the transaxle of the hybrid vehicle includes a
The
The rotation torque generated by driving the
The
The gear train shown in the figure has a four-shaft configuration. On the main shaft, a
As a system controller that controls these power systems, it performs fuel injection control, ignition timing control, variable valve timing control, and the like of the
By the way, the
For example, at the time of starting or running at low speed, the
During normal driving, the
At the time of high load traveling such as full-open acceleration traveling or uphill traveling, in addition to the above-described driving method during normal traveling, the
FIG. 4 is a table in which the oil pump drive sources and the traveling modes under the respective traveling conditions described above are associated with each other. As shown in the figure, when the traveling condition is “normal traveling” or “high load traveling”, the vehicle is traveling with the
As shown in FIG. 1, the hybrid control controller 30 includes a register 36 in which a flag is set in accordance with the running mode of the vehicle. When the flag “1” is set and the driving mode shifts to the engine operation driving mode, the flag “0” is set in the register 36. The controller 30 further includes a
FIG. 2 is a flowchart describing a processing procedure when driving the
When the hybrid control controller 30 detects that “1” is set in the register 36 (step S1; YES), the hybrid control controller 30 activates the
If the traveling time of the vehicle is within the lubrication-free travel time (step S2; NO) and the travel distance is within the non-lubrication travel distance (step S3; NO), a loop is performed between steps S2 and S3. After forming these, these determination steps are repeatedly executed, and when the traveling distance exceeds the non-lubricated traveling possible distance (step S2; YES), or when the traveling distance exceeds the non-lubricating traveling possible distance (step S4; YES), After exiting the loop, the value of the
In the hybrid control controller 30, information on the pump operation speed and the pump operation time for operating the
Thus, when the
Here, the respective processing steps in FIG. 2 will be described below in association with the operation of the vehicle. First, in a stage from when the vehicle is stopped to when the driver depresses the accelerator, starts the vehicle, and performs low-speed traveling, the vehicle is in EV traveling, and thus the traveling mode of the vehicle is in the engine stopped traveling mode (step S1; YES). Therefore, the vehicle repeatedly executes the processing steps of Steps S2 to S5 to perform lubrication-free running without supplying lubricating oil to the power split mechanism 15 (Steps S2 and S3), and to operate the oil pump to operate the
When the vehicle speed exceeds a certain speed and shifts to normal driving, or in a high-load driving state such as uphill driving or full-open acceleration driving, the vehicle switches from EV driving to HV driving, so the driving mode changes to the engine operation driving mode. Transition. In this traveling mode, the vehicle travels while using the engine output as the main power source and using the motor output in an auxiliary manner. Therefore, the determination result in step S1 is NO, and the processing steps in steps S2 to S5 are not executed. The oil pump is operated by the output. On the other hand, if the vehicle is in a decelerating or braking state, for example, when the driver depresses the brake pedal, the mode transits to the engine stop traveling mode, so that the determination result in step S1 is YES, and the processing in steps S2 to S5 is performed. The steps are performed.
In the above description, the
【The invention's effect】
According to the present invention, when the vehicle transits to the engine stop traveling mode, the oil pump is operated at an appropriate timing so that the power transmission mechanism does not burn out, and lubricating oil is intermittently supplied to the power transmission mechanism. Therefore, it is not necessary to always operate the oil pump, and the cruising distance of EV traveling can be extended by minimizing battery consumption due to generator operation. In addition, by obtaining the pump operation speed and the pump operation time based on the oil temperature in the power transmission mechanism, it is possible to perform pump control that reflects the running condition of the vehicle, and to minimize the battery consumption and to control the power transmission mechanism. Sufficient lubrication oil can be supplied.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a main system configuration diagram of a power system centering on a transaxle of a hybrid vehicle according to an embodiment.
FIG. 2 is a flowchart describing a processing procedure of a hybrid control controller when driving a generator as an alternative power source of an oil pump.
FIG. 3 is a graph showing experimentally a pump operation time required for intermittently operating an oil pump for each oil temperature.
FIG. 4 is a table in which an oil pump drive source and a traveling mode are associated under each traveling condition.
[Explanation of symbols]
10 ... Engine
13 Output shaft
14 ... Generator
15 Power split mechanism
16 ... motor
17 ... oil pump
28 ... Drive wheel
29 ... Engine control unit
30 ... Hybrid control controller
31 ... Motor controller
35 ... Oil temperature sensor
36 ... Register
37 ... Timer
38 ... Counter
Claims (6)
前記制御手段は、車両の走行モードがエンジン停止走行モードに遷移したか否かを判定する走行モード判定手段と、当該判定結果に基づいて前記モータジェネレータ機構を制御するモータジェネレータ制御手段とを備え、
前記モータジェネレータ制御手段は、前記車両の走行モードがエンジン停止走行モードに遷移した後であって、前記動力伝達機構への潤滑油の供給が休止されてからの経過量を計測する計測手段と、当該計測手段の計測結果と予め定められた所定量を比較する比較手段と、計測結果が所定量を超えた場合に、前記モータジェネレータ機構を作動させてエンジン出力軸を所定時間強制的に回転させるエンジン出力軸強制回転制御手段とを備える、ハイブリッド車両。A power source combining an engine and a motor generator mechanism, and a power source configured to transmit the output of the engine to each of the driving wheels and the motor generator mechanism and to forcibly rotate the engine output shaft by the motor generator mechanism. A transmission mechanism, an oil pump that is directly connected to the engine output shaft and supplies lubricating oil to the power transmission mechanism, and a control unit that controls the power source;
The control unit includes a traveling mode determination unit that determines whether the traveling mode of the vehicle has transitioned to the engine stop traveling mode, and a motor generator control unit that controls the motor generator mechanism based on the determination result.
The motor generator control means, after the traveling mode of the vehicle has transitioned to the engine stop traveling mode, measuring means for measuring the amount of elapsed since the supply of lubricating oil to the power transmission mechanism is suspended, Comparing means for comparing the measurement result of the measuring means with a predetermined amount; and, when the measurement result exceeds the predetermined amount, actuating the motor generator mechanism to forcibly rotate the engine output shaft for a predetermined time. A hybrid vehicle comprising: engine output shaft forced rotation control means.
前記動力伝達機構はサンギヤ、プラネタリーキャリア、及びリングギヤの3つの歯車要素から成る遊星歯車機構として構成されており、
前記3つの歯車要素のうち何れか1つに対して前記エンジン出力軸が接続される一方、他の歯車要素のそれぞれは前記モータジェネレータ機構及び前記電動モータに接続され、
前記オイルポンプは前記遊星歯車機構に潤滑油を供給するものである、請求項1乃至請求項5のうち何れか1項に記載のハイブリッド車両。Further comprising an electric motor for outputting power to the drive wheels,
The power transmission mechanism is configured as a planetary gear mechanism including three gear elements of a sun gear, a planetary carrier, and a ring gear,
While the engine output shaft is connected to any one of the three gear elements, each of the other gear elements is connected to the motor generator mechanism and the electric motor,
The hybrid vehicle according to any one of claims 1 to 5, wherein the oil pump supplies lubricating oil to the planetary gear mechanism.
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