JP2004150507A - Hybrid car - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド自動車に関し、詳しくは、内燃機関からの動力と電動機からの動力とにより走行可能なハイブリッド自動車に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種のハイブリッド自動車として、出願人は、遊星歯車機構を介して駆動軸に接続されたエンジンと駆動軸に変速機を介して接続された電動機とを備えるものを提案している(特許文献1参照)。このハイブリッド自動車では、電動機を変速機を介して駆動軸に接続することにより、電動機から駆動軸に出力する動力の形態を変更可能にしている。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−225578号公報(図1)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
こうしたハイブリッド自動車でも、通常の自動車と同様に、駆動輪の空転によるスリップを検出して抑制する際の処理については課題の一つであり、特にハイブリッド自動車特有の処理を行なうことが望ましい場合もある。
【0005】
本発明のハイブリッド自動車は、駆動輪の空転によるスリップの際の電動機の保護に対する処理を提案することを目的の一つとする。また、本発明のハイブリッド自動車は、駆動輪の空転によるスリップにの際に電動機が過大な回転数で運転されるのを防止することを目的の一つとする。
【0006】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明のハイブリッド自動車は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【0007】
本発明の第1のハイブリッド自動車は、
内燃機関からの動力と電動機からの動力とにより走行可能なハイブリッド自動車であって、
前記電動機から車軸に接続された駆動軸への動力の伝達および伝達の解除を行なう伝達解除手段と、
前記車軸に取り付けられた車輪のスリップを検出するスリップ検出手段と、
該スリップが検出されたとき、前記電動機からの動力が前記駆動軸に伝達されないよう前記伝達解除手段を制御するスリップ時制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【0008】
この本発明の第1のハイブリッド自動車では、車軸に取り付けられた車輪のスリップが検出されたときには、電動機からの動力が車軸に接続された駆動軸に伝達されないように伝達解除手段を制御することにより、車輪の空転によるスリップに伴って電動機が過大な回転数で回転するのを防止することができる。この結果、電動機の保護を図ることができる。
【0009】
こうした本発明の第1のハイブリッド自動車において、前記伝達解除手段は、前記電動機から前記駆動軸への動力だけを伝達および伝達の解除を行なう手段であるものとすることもできる。こうすれば、スリップ時でも内燃機関からの動力を出力することができる。
【0010】
また、本発明の第1のハイブリッド自動車において、前記伝達解除手段は、変更可能な変速比をもって前記電動機からの動力を前記駆動軸に伝達可能な手段であるものとすることもできる。こうすれば、ハイブリッド自動車の走行状態に応じて変速比を変更して電動機からの動力を駆動軸に出力することができ、車両全体のエネルギ効率を向上させることができる。
【0011】
この伝達解除手段が電動機の動力を変速して駆動軸に伝達可能な手段である態様の本発明の第1のハイブリッド自動車において、前記検出したスリップの収束を判定するスリップ収束判定手段と、該スリップの収束が判定されたとき、所定の変速比をもって前記電動機からの動力が前記駆動軸に伝達されるよう前記伝達解除手段を制御するスリップ収束時制御手段と、を備えるものとすることもできる。こうすれば、電動機からの動力が緩やかに駆動軸に伝達される変速比を所定の変速比とすることによって再スリップを抑制することができる。この態様の本発明の第1のハイブリッド自動車において、前記スリップ収束時制御手段は、前記伝達解除手段が変更可能な変速比のうち前記駆動軸の回転数に対する前記電動機の回転数が最も小さくなる変速比を前記所定の変速比として制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、再スリップの抑制を効果的に行なうことができる。
【0012】
また、伝達解除手段が電動機の動力を変速して駆動軸に伝達可能な手段である態様の本発明の第1のハイブリッド自動車において、前記伝達解除手段は、遊星歯車機構を有し、変更可能な異なる2段の変速比をもって前記電動機からの動力を前記駆動軸に伝達可能な手段であるものとすることもできる。
【0013】
本発明の第2のハイブリッド自動車は、
内燃機関からの動力と電動機からの動力とにより走行可能なハイブリッド自動車であって、
前記電動機からの動力を変更可能な変速比をもって車軸に接続された駆動軸に伝達する変速手段と、
前記車軸に取り付けられた車輪のスリップを検出するスリップ検出手段と、
該スリップが検出されたとき、前記変速手段の変速比が所定の変速比となるよう該変速手段を制御するスリップ時制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【0014】
この本発明の第2のハイブリッド自動車では、車軸に取り付けられた車輪のスリップが検出されたときには、電動機からの動力を変速して車軸に接続された駆動軸に伝達する変速手段の変速比が所定の変速比となるよう制御することにより、車輪の空転によるスリップに伴って電動機が過大な回転数で回転するのを抑止することができる。この結果、電動機の保護を図ることができる。
【0015】
こうした本発明の第2のハイブリッド自動車において、前記変速手段は、前記電動機からの動力だけを変速して前記駆動軸に伝達する手段であるものとすることもできる。こうすれば、スリップ時に電動機からの動力だけを所定の変速比でもって駆動軸に出力することができる。
【0016】
また、本発明の第2のハイブリッド自動車において、前記スリップ収束時制御手段は、前記変速手段が変更可能な変速比のうち前記駆動軸の回転数に対する前記電動機の回転数が最も小さくなる変速比を前記所定の変速比として制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、電動機が過大な回転数で回転するのをより効果的に抑止することができる。
【0017】
また、本発明の第2のハイブリッド自動車において、前記変速手段は、遊星歯車機構を有し、変更可能な異なる2段の変速比をもって前記電動機からの動力を前記車軸へ伝達する手段であるものとすることもできる。
【0018】
さらに、本発明の第2のハイブリッド自動車において、前記検出したスリップの収束を判定するスリップ収束判定手段と、該スリップの収束が判定されてから所定時間経過するまで、前記所定の変速比をもって前記電動機からの動力が前記駆動軸に伝達されるよう前記変速手段を制御するスリップ収束時制御手段と、を備えるものとすることもできる。こうすれば、再スリップを抑制することができる。
【0019】
これら本発明の第1または第2のハイブリッド自動車において、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第3の軸とに接続され該3軸のいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、前記第3の軸に動力を入出力可能な前記電動機とは異なる第2の電動機と、を備えるものとすることもできる。
【0020】
また、本発明の第1または第2のハイブリッド自動車において、前記内燃機関の出力軸に接続された第1のロータと前記駆動軸に接続された第2のロータとを有し、電力の入出力を伴って該第1のロータと該第2のロータとで動力の授受を行なう対ロータ電動機を備えるものとすることもできる。
【0021】
さらに、本発明の第1または第2のハイブリッド自動車において、前記内燃機関の出力軸の動力を変更可能な変速比をもって車軸に伝達する内燃機関用変速手段と、車両の走行状態に基づいて前記内燃機関用変速手段の変速比を制御する内燃機関用変速制御手段と、を備えるものとすることもできる。
【0022】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。図1は、本発明の一実施例であるハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車20は、図示するように、エンジン22と、エンジン22の出力軸としてのクランクシャフト26にダンパ28を介して接続された3軸式の動力分配統合機構30と、動力分配統合機構30に接続された発電可能なモータMG1と、変速機60を介して動力分配統合機構30に接続されたモータMG2と、車両の駆動系全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット70とを備える。
【0023】
エンジン22は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン22の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット(以下、エンジンECUという)24により燃料噴射制御や点火制御,吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンECU24は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によりエンジン22を運転制御すると共に必要に応じてエンジン22の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。
【0024】
動力分配統合機構30は、外歯歯車のサンギヤ31と、このサンギヤ31と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ32と、サンギヤ31に噛合すると共にリングギヤ32に噛合する複数のピニオンギヤ33と、複数のピニオンギヤ33を自転かつ公転自在に保持するキャリア34とを備え、サンギヤ31とリングギヤ32とキャリア34とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構30は、キャリア34にはエンジン22のクランクシャフト26が、サンギヤ31にはモータMG1が、リングギヤ32には変速機60を介してモータMG2がそれぞれ連結されており、モータMG1が発電機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力をサンギヤ31側とリングギヤ32側にそのギヤ比に応じて分配し、モータMG1が電動機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力とサンギヤ31から入力されるモータMG1からの動力を統合してリングギヤ32に出力する。リングギヤ32は、ギヤ機構37,デファレンシャルギヤ38を介して車両前輪の駆動輪39a,39bに機械的に接続されている。したがって、リングギヤ32に出力された動力は、ギヤ機構37,デファレンシャルギヤ38を介して駆動輪39a,39bに出力されることになる。なお、駆動系として見たときの動力分配統合機構30に接続される3軸は、キャリア34に接続されたエンジン22の出力軸であるクランクシャフト26,サンギヤ31に接続されモータMG1の回転軸となるサンギヤ軸31aおよびリングギヤ32に接続されると共に駆動輪39a,39bに機械的に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aとなる。
【0025】
モータMG1およびモータMG2は、共に発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ41,42を介してバッテリ50と電力のやりとりを行なう。インバータ41,42とバッテリ50とを接続する電力ライン54は、各インバータ41,42が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータMG1,MG2の一方で発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ50は、モータMG1,MG2から生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータMG1とモータMG2とにより電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ50は充放電されない。モータMG1,MG2は、共にモータ用電子制御ユニット(以下、モータECUという)40により駆動制御されている。モータECU40には、モータMG1,MG2を駆動制御するために必要な信号、例えばモータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ43,44からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータMG1,MG2に印加される相電流などが入力されており、モータECU40からは、インバータ41,42へのスイッチング制御信号が出力されている。モータECU40は、回転位置検出センサ43,44から入力した信号に基づいて図示しない回転数算出ルーチンによりモータMG1,MG2の回転子の回転数Nm1,Nm2を計算している。モータECU40は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によってモータMG1,MG2を駆動制御すると共に必要に応じてモータMG1,MG2の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。
【0026】
変速機60は、モータMG2の回転軸48とリングギヤ軸32aとの接続および接続の解除を行なうと共に両軸の接続をモータMG2の回転軸48の回転数を2段に減速してリングギヤ軸32aに伝達できるよう構成されている。変速機60の構成の一例を図2に示す。この図2に示す変速機60は、ダブルピニオンの遊星歯車機構60aとシングルピニオンの遊星歯車機構60bと二つのブレーキB1,B2とにより構成されている。ダブルピニオンの遊星歯車機構60aは、外歯歯車のサンギヤ61と、このサンギヤ61と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ62と、サンギヤ61に噛合する複数の第1ピニオンギヤ63aと、この第1ピニオンギヤ63aに噛合すると共にリングギヤ62に噛合する複数の第2ピニオンギヤ63bと、複数の第1ピニオンギヤ63aおよび複数の第2ピニオンギヤ63bを連結して自転かつ公転自在に保持するキャリア64とを備えており、サンギヤ61はブレーキB1のオンオフによりその回転を自由にまたは停止できるようになっている。シングルピニオンの遊星歯車機構60bは、外歯歯車のサンギヤ65と、このサンギヤ65と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ66と、サンギヤ65に噛合すると共にリングギヤ66に噛合する複数のピニオンギヤ67と、複数のピニオンギヤ67を自転かつ公転自在に保持するキャリア68とを備えており、サンギヤ65はモータMG2の回転軸48に、キャリア68はリングギヤ軸32aにそれぞれ連結されていると共にリングギヤ66はブレーキB2のオンオフによりその回転が自由にまたは停止できるようになっている。ダブルピニオンの遊星歯車機構60aとシングルピニオンの遊星歯車機構60bとは、リングギヤ62とリングギヤ66、キャリア64とキャリア68とによりそれぞれ連結されている。変速機60は、ブレーキB1,B2を共にオフとすることによりモータMG2の回転軸48をリングギヤ軸32aから切り離すことができ、ブレーキB1をオフとすると共にブレーキB2をオンとしてモータMG2の回転軸48の回転を比較的大きな減速比で減速してリングギヤ軸32aに伝達し(以下、この状態をLoギヤの状態という)、ブレーキB1をオンとすると共にブレーキB2をオフ状態としてモータMG2の回転軸48の回転を比較的小さな減速比で減速してリングギヤ軸32aに伝達する(以下、この状態をHiギヤの状態という)。なお、ブレーキB1,B2を共にオンとする状態は回転軸48やリングギヤ軸32aの回転を禁止するものとなる。
【0027】
バッテリ50は、バッテリ用電子制御ユニット(以下、バッテリECUという)52によって管理されている。バッテリECU52には、バッテリ50を管理するのに必要な信号、例えば,バッテリ50の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧,バッテリ50の出力端子に接続された電力ライン54に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流,バッテリ50に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度などが入力されており、必要に応じてバッテリ50の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。なお、バッテリECU52では、バッテリ50を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量(SOC)も演算している。
【0028】
ハイブリッド用電子制御ユニット70は、CPU72を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU72の他に処理プログラムを記憶するROM74と、データを一時的に記憶するRAM76と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット70には、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号,シフトレバー81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP,アクセルペダル83の踏み込み量に対応したアクセル開度を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度,ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBP,車速センサ88からの車速V、駆動輪39a,39bに取り付けられた車輪速センサ89a,89bからの車輪速Vwa,Vwbなどが入力ポートを介して入力されている。また、ハイブリッド用電子制御ユニット70からは、変速機60のブレーキB1,B2の図示しないアクチュエータに駆動信号などが出力されている。なお、ハイブリッド用電子制御ユニット70は、前述したように、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と通信ポートを介して接続されており、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
【0029】
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20は、運転者によるアクセルペダル83の踏み込み量に対応するアクセル開度と車速Vとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるように、エンジン22とモータMG1とモータMG2とが運転制御される。エンジン22とモータMG1とモータMG2の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にエンジン22から出力される動力のすべてが動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによってトルク変換されてリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ50の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にバッテリ50の充放電を伴ってエンジン22から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御する充放電運転モード、エンジン22の運転を停止してモータMG2からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸32aに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。
【0030】
次に、実施例のハイブリッド自動車20の動作、特に駆動輪39a,39bがスリップしたときの変速機60の動作について説明する。図3は、駆動輪39a,39bの空転によるスリップに対する変速機60の制御としてハイブリッド用電子制御ユニット70により実行されるスリップ対応処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎(例えば、8msec毎)に繰り返し実行される。なお、以下の説明では、車両がスリップすることなくグリップ走行している状態から、駆動輪39a,39bの空転によるスリップが発生し、その後、スリップが収束する状態について考えることにする。
【0031】
車両がスリップすることなく走行している状態のときにスリップ対応処理ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット70のCPU72は、まず、スリップ判定フラグFsとスリップ継続フラグFcとを読み込み(ステップS100)、読み込んだスリップ判定フラグFsの値を調べる(ステップS110)。ここで、スリップ判定フラグFsは、図示しないスリップ判定処理ルーチンにより駆動輪39a,39bの空転によるスリップが発生したときに値1が設定されると共にスリップが収束したときに値0に設定されるものである。スリップは、例えば車速センサ88により検出される車速Vから推定される駆動輪39a,39bの車輪速に対して車輪速センサ89a,89bにより検出される車輪速Vwa,Vwbのいずれかが許容範囲として設定された閾値より大きいときに判定することができ、スリップの収束は、車輪速センサ89a,89bにより検出される車輪速Vwa,Vwbのいずれもがその閾値以内となったときに判定することができる。スリップ継続フラグFcは、このルーチンにより設定されるものであり、後述するように、スリップが判定されたときに値1に設定され、スリップが収束してから所定時間経過したときに値0が設定される。いま、車両はスリップすることなく走行している状態を考えているから、スリップ判定フラグFsおよびスリップ継続フラグFcは共に値0が設定されている。
【0032】
ステップS110でスリップ判定フラグFsが値0のときには、更にスリップ継続フラグFcの値を調べる(ステップS140)。スリップ継続フラグFcには値0が設定されているから、ステップS140ではスリップ継続フラグFcが値0、即ち、スリップが発生していない状態のときやスリップが収束してから所定時間経過した以降の状態のときであると判定され、駆動輪39a,39bの空転によるスリップに対する処理は不要と判断して本ルーチンを終了する。このように、スリップすることなく走行しているときには、スリップ対応処理ルーチンでは、変速機60のブレーキB1,B2に対する駆動制御は何も行なわれない。こうしたグリップ走行時の変速機60の変速制御、即ちブレーキB1,B2の駆動制御は、車速Vとアクセルペダル83の踏み込み量などにより設定される要求動力や車速V,シフトポジションSPなどに基づいて行なわれる。この制御は本発明の中核をなさないので、その詳細な説明については省略する。
【0033】
こうしたグリップ走行から駆動輪39a,39bの空転によるスリップが発生すると、上述した図示しないスリップ判定処理ルーチンによりスリップ判定フラグFsに値1が設定されるから、ステップS110ではスリップ判定フラグFsは値1であると判定され、ステップS120の変速機60のブレーキB1,B2をオフとしてモータMG2をリングギヤ軸32aから切り離す処理と続くステップS130のスリップ継続フラグFcに値1を設定する処理とを実行して、本ルーチンを終了する。このようにスリップが発生したときにモータMG2をリングギヤ軸32aから切り離すのは、駆動輪39a,39bの空転によるスリップに伴ってモータMG2が過大な回転数で運転されるのを防止するためである。なお、このスリップ対応処理ルーチンでは、スリップが収束するまで(スリップ判定フラグFsが値1の状態が継続している間)は、ブレーキB1,B2をオフとすると共にスリップ継続フラグFcに値1を設定する処理(ステップS120,S130)が繰り返されることになるが、ステップS110の後にスリップ継続フラグFcの値を調べ、スリップ継続フラグFcが値1のときには、ステップS120,S130の処理を行なわないようにしてもよいのは勿論である。なお、実施例では、駆動輪39a,39bの空転によるスリップが発生すると、図示しないスリップ抑制制御ルーチンが実行されて、発生したスリップが収束するよう制御されるが、この処理についても本発明の中核をなさないから、その説明の詳細は省略する。
【0034】
駆動輪39a,39bの空転によるスリップが収束して上述した図示しないスリップ判定処理ルーチンによりスリップ判定フラグFsに値0が設定されると、ステップS110ではスリップ判定フラグFsが値0であると判定され、ステップS140のスリップ継続フラグFcの値を調べる処理が実行される。スリップが収束してスリップ判定処理ルーチンによりスリップ判定フラグFsに値0が設定されても、スリップ継続フラグFcはスリップが発生したときにステップS130の処理で値1に設定された状態を継続しているから、ステップS140ではスリップ継続フラグFcは値1であると判定され、ステップS150のブレーキB1をオンとすると共にブレーキB2をオフとして変速機60をHiギヤの状態、即ちモータMG2の回転軸48の回転が比較的小さな減速比で減速してリングギヤ軸32aに伝達される状態としてモータMG2をリングギヤ軸32aに接続する処理を実行する。このように、スリップが収束したときに変速機60をHiギヤの状態としてモータMG2を接続するのは、スリップが収束した直後のスリップを生じやすい状態のときにモータMG2の接続に伴うトルク変動やモータMG2からリングギヤ32に出力されるトルクにより再スリップが生じるのを抑制するためであり、また、スリップが収束した直後に再スリップが生じたときにモータMG2が過大な回転数で運転されるのを防止するためである。
【0035】
こうして変速機60をHiギヤの状態としてモータMG2を接続すると、スリップ判定フラグFsに値0が設定されてから所定時間経過したか否かを判定し(ステップS160)、所定時間経過していないときには、このまま本ルーチンを終了する。ここで、所定時間としては、例えばスリップ抑制制御によりスリップが収束してからトルクを復帰させる際のトルク制限を完全に解除するまでの時間として設定することができる。一方、スリップが収束してスリップ判定フラグFsに値0が設定されてから所定時間が経過すると、スリップ継続フラグFcに値0を設定して(ステップS170)、本ルーチンを終了する。このようにスリップが収束してスリップ判定フラグFsに値0が設定されてから所定時間経過した後にスリップ継続フラグFcに値0を設定するのは、スリップが収束した直後のスリップを生じやすい状態のときの変速機60をHiギヤの状態で保持し、再スリップを抑制すると共に再スリップが生じたときにモータMG2が過大な回転数で運転されるのを防止するためである。
【0036】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、駆動輪39a,39bの空転によるスリップが発生したときには、変速機60のブレーキB1,B2を共にオフとしてモータMG2をリングギヤ軸32aから切り離すから、スリップの発生に伴ってモータMG2が過大な回転数で運転されるのを防止することができる。この結果、モータMG2の保護を図ることができる。
【0037】
また、実施例のハイブリッド自動車20によれば、駆動輪39a,39bの空転によるスリップが収束したときには、変速機60をHiギヤの状態としてモータMG2をリングギヤ軸32aに接続するから、スリップが収束した直後のスリップを生じやすい状態のときに再スリップが生じるのを抑制することができると共に再スリップが生じたときでもモータMG2が過大な回転数で運転されるのを防止することができる。しかも、スリップが収束してから所定時間経過するまで変速機60をHiギヤの状態を保つことにより、再スリップを抑制すると共に再スリップが生じたときにモータMG2が過大な回転数で運転されるのを防止することができる。
【0038】
実施例のハイブリッド自動車20では、駆動輪39a,39bの空転によるスリップが発生したときには、変速機60のブレーキB1,B2を共にオフとしてモータMG2をリングギヤ軸32aから切り離すものとしたが、モータMG2のリングギヤ軸32aへの接続を継続した状態で変速機60をHiギヤの状態に切り替えるものとしても構わない。この場合、図3のスリップ対応処理ルーチンに代えて図4のスリップ対応処理ルーチンを実行すればよい。このルーチンでは、スリップが発生してスリップ判定フラグFsに値1が設定されると、変速機60のブレーキB1をオンとすると共にブレーキB2をオフとして変速機60をHiギヤの状態としてモータMG2をリングギヤ軸32aに接続し(ステップS220)、スリップ継続フラグFcに値1を設定して(ステップS230)、このルーチンを終了する。スリップが収束してスリップ判定フラグFsに値0が設定されると、スリップ判定フラグFsに値0が設定されてから所定時間経過するまでは変速機60をHiギヤの状態で維持し(ステップS260,S220,S230)、所定時間経過したときにスリップ継続フラグFcに値0を設定して(ステップS260,S270)、このルーチンを終了する。こうした処理でも、スリップの発生に伴ってモータMG2が過大な回転数で運転されるのを抑制することができると共に再スリップを抑制することができる。この駆動輪39a,39bの空転によるスリップが発生したときに変速機60をHiギヤの状態に切り替える処理は、2段に変速できると共にモータMG2をリングギヤ軸32aから切り離し可能な変速機60に代えて2段に変速はできるがモータMG2のリングギヤ軸32aへの切り離しはできない変速機を用いる際にも適用することができる。
【0039】
実施例のハイブリッド自動車20では、変速機60として2段に変速できると共にモータMG2をリングギヤ軸32aから切り離し可能なものを用いたが、モータMG2をリングギヤ軸32aから切り離し可能であれば、3段以上の有段変速機を用いてもよく、無段変速機を用いるものとしてもよい。また、こうした3段以上の有段変速機や無段変速機を用いた構成に図4に例示する変形例のスリップ対応処理ルーチンを適用する場合には、駆動輪39a,39bの空転によるスリップが発生したときには、変速機のリングギヤ軸32aの回転数に対するモータMG2の回転軸48の回転数が最も小さくなる変速比となるように制御すればよい。
【0040】
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG2の動力を変速機60により変速してリングギヤ軸32aに出力するものとしたが、図5の変形例のハイブリッド自動車120に例示するように、モータMG2の動力を変速機60を介してリングギヤ軸32aが接続された車軸(駆動輪39a,39bが接続された車軸)とは異なる車軸(図5における車輪193a,193bに接続された車軸)に接続するものとしてもよい。
【0041】
実施例のハイブリッド自動車20では、エンジン22の動力を動力分配統合機構30を介して駆動輪39a,39bに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力するものとしたが、図6の変形例のハイブリッド自動車220に例示するように、エンジン22のクランクシャフト26に接続されたインナーロータ232と駆動輪39a,39bに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ234とを有し、エンジン22の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機230を備えるものとしてもよい。また、図7の変形例にハイブリッド自動車320に例示するように、エンジン22からの動力を変速して駆動輪39a,39bの車軸に接続された駆動軸に出力する変速機330を備えるものとしてもよい。この場合、変速機330は有段変速機であっても無段変速機であってもよい。このようにエンジン22からの動力を変速して駆動輪39a,39bの車軸に接続された駆動軸に出力する変速機330を備える場合、図8の変形例のハイブリッド自動車420に例示するように、モータMG2から変速機60を介して出力される動力を更に変速機330で変速して駆動輪39a,39bに伝達するものとしてもよい。この図8の例では、変速機60に代えてクラッチを用いるものとしてもよい。
【0042】
以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である動力出力装置を搭載したハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。
【図2】変速機60の構成の一例を示す構成図である。
【図3】ハイブリッド用電子制御ユニット70により実行されるスリップ対応処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図4】変形例のスリップ対応処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図5】変形例のハイブリッド自動車120の構成の概略を示す構成図である。
【図6】変形例のハイブリッド自動車220の構成の概略を示す構成図である。
【図7】変形例のハイブリッド自動車320の構成の概略を示す構成図である。
【図8】変形例のハイブリッド自動車420の構成の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
20,120,220,320,420 ハイブリッド自動車、22 エンジン、24 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)24、26 クランクシャフト、28 ダンパ、30 動力分配統合機構、31 サンギヤ、31aサンギヤ軸、32 リングギヤ、32a リングギヤ軸、33 ピニオンギヤ、34 キャリア、37 ギヤ機構、38 デファレンシャルギヤ、39a,39b 駆動輪、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,42インバータ、43,44 回転位置検出センサ、50 バッテリ、52 バッテリ用電子制御ユニット(バッテリECU)、54 電力ライン、60 変速機、60a ダブルピニオンの遊星歯車機構、60b シングルピニオンの遊星歯車機構、61 サンギヤ、62 リングギヤ、63a 第1ピニオンギヤ、63b 第2ピニオンギヤ、64キャリア、65 サンギヤ、66 リングギヤ、67 ピニオンギヤ、68 キャリア、70 ハイブリッド用電子制御ユニット、72 CPU、74 ROM、76 RAM、80 イグニッションスイッチ、81 シフトレバー、82 シフトポジションセンサ、83 アクセルペダル、84 アクセルペダルポジションセンサ、85 ブレーキペダル、86 ブレーキペダルポジションセンサ、88 車速センサ、89a,89b 車輪速センサ、193a,193b 駆動輪、230 対ロータ電動機、232 インナーロータ、234 アウターロータ、330 変速機、MG1,MG2 モータ、B1,B2 ブレーキ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a hybrid vehicle, and more particularly, to a hybrid vehicle that can run using power from an internal combustion engine and power from an electric motor.
[0002]
[Prior art]
Heretofore, as a hybrid vehicle of this type, the applicant has proposed a vehicle equipped with an engine connected to a drive shaft via a planetary gear mechanism and an electric motor connected to the drive shaft via a transmission (Patent) Reference 1). In this hybrid vehicle, the form of power output from the motor to the drive shaft can be changed by connecting the motor to the drive shaft via a transmission.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-225578 (FIG. 1)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In such a hybrid vehicle, as in a normal vehicle, the process of detecting and suppressing slip due to idling of the drive wheels is one of the problems, and in particular, it may be desirable to perform a process unique to the hybrid vehicle. .
[0005]
An object of the hybrid vehicle of the present invention is to propose a process for protecting an electric motor in the event of a slip caused by idling of a drive wheel. Another object of the hybrid vehicle of the present invention is to prevent the electric motor from being driven at an excessively high rotational speed when the driving wheel slips due to idling.
[0006]
[Means for Solving the Problems and Their Functions and Effects]
The hybrid vehicle of the present invention employs the following means in order to achieve at least a part of the above objects.
[0007]
The first hybrid vehicle of the present invention is:
A hybrid vehicle that can be driven by power from an internal combustion engine and power from an electric motor,
Transmission release means for transmitting and releasing power from the electric motor to a drive shaft connected to an axle;
Slip detection means for detecting the slip of wheels mounted on the axle,
When the slip is detected, slip control means for controlling the transmission cancel means so that power from the electric motor is not transmitted to the drive shaft,
The gist is to provide
[0008]
In the first hybrid vehicle of the present invention, when slippage of a wheel attached to the axle is detected, the transmission canceling means is controlled so that power from the electric motor is not transmitted to the drive shaft connected to the axle. Further, it is possible to prevent the motor from rotating at an excessive number of revolutions due to slippage caused by wheel slip. As a result, the electric motor can be protected.
[0009]
In the first hybrid vehicle of the present invention, the transmission canceling means may be means for transmitting only the power from the electric motor to the drive shaft and canceling the transmission. In this way, power from the internal combustion engine can be output even during slip.
[0010]
In the first hybrid vehicle of the present invention, the transmission canceling means may be a means capable of transmitting power from the electric motor to the drive shaft with a changeable gear ratio. With this configuration, the power ratio can be changed according to the running state of the hybrid vehicle to output the power from the electric motor to the drive shaft, and the energy efficiency of the entire vehicle can be improved.
[0011]
In the first hybrid vehicle according to the present invention, wherein the transmission canceling means is a means capable of shifting the power of the electric motor and transmitting the power to the drive shaft, a slip convergence determining means for determining convergence of the detected slip; Control means for controlling the transmission canceling means such that the power from the electric motor is transmitted to the drive shaft at a predetermined speed ratio when the convergence of the slip is determined. This makes it possible to suppress the re-slip by setting the speed ratio at which the power from the electric motor is gradually transmitted to the drive shaft to a predetermined speed ratio. In the first hybrid vehicle according to the aspect of the present invention, the slip convergence control means may include: a shift at which the rotational speed of the electric motor becomes the smallest relative to the rotational speed of the drive shaft among the gear ratios changeable by the transmission canceling means. It may be a means for controlling a ratio as the predetermined gear ratio. In this way, re-slip can be effectively suppressed.
[0012]
Further, in the first hybrid vehicle according to the aspect of the invention, wherein the transmission canceling means is a means capable of shifting the power of the electric motor and transmitting the power to the drive shaft, the transmission canceling means has a planetary gear mechanism, and can be changed. It may be a means capable of transmitting power from the electric motor to the drive shaft with two different speed ratios.
[0013]
A second hybrid vehicle according to the present invention includes:
A hybrid vehicle that can be driven by power from an internal combustion engine and power from an electric motor,
Transmission means for transmitting power from the electric motor to a drive shaft connected to an axle with a changeable transmission ratio;
Slip detection means for detecting the slip of wheels mounted on the axle,
When the slip is detected, slip control means for controlling the speed change means such that the speed ratio of the speed change means becomes a predetermined speed ratio;
The gist is to provide
[0014]
In the second hybrid vehicle of the present invention, when slippage of a wheel mounted on the axle is detected, the speed ratio of the speed change means for shifting the power from the electric motor and transmitting the power to the drive shaft connected to the axle is predetermined. By controlling the gear ratio so as to achieve the above-mentioned speed ratio, it is possible to prevent the electric motor from rotating at an excessive number of revolutions due to slippage due to idling of the wheels. As a result, the electric motor can be protected.
[0015]
In the second hybrid vehicle according to the present invention, the speed change means may be means for shifting only the power from the electric motor and transmitting the power to the drive shaft. In this case, only power from the electric motor can be output to the drive shaft at a predetermined gear ratio at the time of slip.
[0016]
In the second hybrid vehicle of the present invention, the slip convergence control means sets a speed ratio at which the rotation speed of the electric motor becomes the smallest relative to the rotation speed of the drive shaft among the speed ratios changeable by the speed change unit. It may be a means for controlling the gear ratio as the predetermined gear ratio. This makes it possible to more effectively prevent the motor from rotating at an excessive number of revolutions.
[0017]
Further, in the second hybrid vehicle according to the present invention, the transmission means has a planetary gear mechanism, and transmits power from the electric motor to the axle with a changeable two-stage gear ratio. You can also.
[0018]
Further, in the second hybrid vehicle of the present invention, a slip convergence determining means for determining the convergence of the detected slip, and the electric motor having the predetermined gear ratio until a predetermined time elapses from the determination of the convergence of the slip. And a slip convergence control means for controlling the speed change means so that power from the drive shaft is transmitted to the drive shaft. In this way, re-slip can be suppressed.
[0019]
In the first or second hybrid vehicle according to the present invention, the first or second hybrid vehicle is connected to the output shaft of the internal combustion engine, the drive shaft, and the third shaft, and is driven based on power input to and output from any two of the three shafts. A three-axis power input / output unit for inputting / outputting power to / from the remaining shaft, and a second motor different from the motor capable of inputting / outputting power to / from the third shaft may be provided.
[0020]
Further, in the first or second hybrid vehicle of the present invention, there is provided a first rotor connected to an output shaft of the internal combustion engine and a second rotor connected to the drive shaft, and input / output of electric power. And a pair-rotor motor for transmitting and receiving power between the first rotor and the second rotor.
[0021]
Further, in the first or second hybrid vehicle according to the present invention, the internal combustion engine transmission means for transmitting the power of the output shaft of the internal combustion engine to the axle with a changeable transmission ratio, and the internal combustion engine based on a running state of the vehicle. And a shift control unit for the internal combustion engine that controls a speed ratio of the shift unit for the engine.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described using examples. FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing the configuration of a
[0023]
The
[0024]
The power distribution and
[0025]
The motor MG1 and the motor MG2 are both configured as well-known synchronous generator motors that can be driven as generators and can also be driven as motors, and exchange power with the
[0026]
The
[0027]
The
[0028]
The hybrid
[0029]
The
[0030]
Next, the operation of the
[0031]
When the slip handling routine is executed while the vehicle is running without slipping, the
[0032]
When the value of the slip determination flag Fs is 0 in step S110, the value of the slip continuation flag Fc is further checked (step S140). Since the
[0033]
When slippage occurs due to idling of the
[0034]
When the slip caused by the idling of the
[0035]
When the motor MG2 is connected with the
[0036]
According to the
[0037]
According to the
[0038]
In the
[0039]
In the
[0040]
In the
[0041]
In the
[0042]
As described above, the embodiments of the present invention have been described using the examples. However, the present invention is not limited to these examples, and may be implemented in various forms without departing from the gist of the present invention. Obviously you can get it.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing the configuration of a
FIG. 2 is a configuration diagram illustrating an example of a configuration of a
FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of a slip handling process routine executed by a hybrid
FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of a slip handling process routine according to a modified example.
FIG. 5 is a configuration diagram schematically showing a configuration of a
FIG. 6 is a configuration diagram illustrating an outline of a configuration of a
FIG. 7 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a
FIG. 8 is a configuration diagram schematically showing a configuration of a
[Explanation of symbols]
20, 120, 220, 320, 420 hybrid vehicle, 22 engine, 24 engine electronic control unit (engine ECU) 24, 26 crankshaft, 28 damper, 30 power distribution integrated mechanism, 31 sun gear, 31a sun gear shaft, 32 ring gear, 32a ring gear shaft, 33 pinion gear, 34 carrier, 37 gear mechanism, 38 differential gear, 39a, 39b driving wheel, 40 motor electronic control unit (motor ECU), 41, 42 inverter, 43, 44 rotation position detection sensor, 50 battery , 52 battery electronic control unit (battery ECU), 54 power line, 60 transmission, 60a double pinion planetary gear mechanism, 60b single pinion planetary gear mechanism, 61 sun gear, 62 ring gear, 63a first pini ON gear, 63b Second pinion gear, 64 carrier, 65 sun gear, 66 ring gear, 67 pinion gear, 68 carrier, 70 hybrid electronic control unit, 72 CPU, 74 ROM, 76 RAM, 80 ignition switch, 81 shift lever, 82 shift position sensor , 83 accelerator pedal, 84 accelerator pedal position sensor, 85 brake pedal, 86 brake pedal position sensor, 88 vehicle speed sensor, 89a, 89b wheel speed sensor, 193a, 193b drive wheel, 230 rotor motor, 232 inner rotor, 234 outer rotor , 330 transmission, MG1, MG2 motor, B1, B2 brake.
Claims (14)
前記電動機から車軸に接続された駆動軸への動力の伝達および伝達の解除を行なう伝達解除手段と、
前記車軸に取り付けられた車輪のスリップを検出するスリップ検出手段と、
該スリップが検出されたとき、前記電動機からの動力が前記駆動軸に伝達されないよう前記伝達解除手段を制御するスリップ時制御手段と、
を備えるハイブリッド自動車。A hybrid vehicle that can be driven by power from an internal combustion engine and power from an electric motor,
Transmission release means for transmitting and releasing power from the electric motor to a drive shaft connected to an axle;
Slip detection means for detecting the slip of wheels mounted on the axle,
When the slip is detected, slip control means for controlling the transmission cancel means so that power from the electric motor is not transmitted to the drive shaft,
Hybrid vehicle equipped with.
前記検出したスリップの収束を判定するスリップ収束判定手段と、
該スリップの収束が判定されたとき、所定の変速比をもって前記電動機からの動力が前記駆動軸に伝達されるよう前記伝達解除手段を制御するスリップ収束時制御手段と、
を備えるハイブリッド自動車。The hybrid vehicle according to claim 3, wherein
Slip convergence determination means for determining the convergence of the detected slip,
When the slip convergence is determined, slip convergence control means for controlling the transmission canceling means so that power from the electric motor is transmitted to the drive shaft with a predetermined gear ratio,
Hybrid vehicle equipped with.
前記電動機からの動力を変更可能な変速比をもって車軸に接続された駆動軸に伝達する変速手段と、
前記車軸に取り付けられた車輪のスリップを検出するスリップ検出手段と、
該スリップが検出されたとき、前記変速手段の変速比が所定の変速比となるよう該変速手段を制御するスリップ時制御手段と、
を備えるハイブリッド自動車。A hybrid vehicle that can be driven by power from an internal combustion engine and power from an electric motor,
Transmission means for transmitting power from the electric motor to a drive shaft connected to an axle with a changeable transmission ratio;
Slip detection means for detecting the slip of wheels mounted on the axle,
When the slip is detected, slip control means for controlling the speed change means such that the speed ratio of the speed change means becomes a predetermined speed ratio;
Hybrid vehicle equipped with.
前記検出したスリップの収束を判定するスリップ収束判定手段と、
該スリップの収束が判定されてから所定時間経過するまで、前記所定の変速比をもって前記電動機からの動力が前記駆動軸に伝達されるよう前記変速手段を制御するスリップ収束時制御手段と、
を備えるハイブリッド自動車。The hybrid vehicle according to any one of claims 7 to 10, wherein
Slip convergence determination means for determining the convergence of the detected slip,
Until a predetermined time has elapsed since the convergence of the slip was determined, slip convergence control means for controlling the speed change means so that power from the electric motor is transmitted to the drive shaft at the predetermined speed ratio,
Hybrid vehicle equipped with.
前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第3の軸とに接続され、該3軸のいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、
前記第3の軸に動力を入出力可能な前記電動機とは異なる第2の電動機と、
を備えるハイブリッド自動車。The hybrid vehicle according to any one of claims 1 to 11, wherein
Three-axis power connected to an output shaft of the internal combustion engine, the drive shaft, and a third shaft, and for inputting and outputting power to the remaining shafts based on power input to and output from any two of the three shafts Input / output means;
A second motor different from the motor capable of inputting and outputting power to the third shaft;
Hybrid vehicle equipped with.
前記内燃機関の出力軸の動力を変更可能な変速比をもって車軸に伝達する内燃機関用変速手段と、
車両の走行状態に基づいて前記内燃機関用変速手段の変速比を制御する内燃機関用変速制御手段と、
を備えるハイブリッド自動車。The hybrid vehicle according to any one of claims 1 to 11, wherein
Transmission means for an internal combustion engine that transmits power of an output shaft of the internal combustion engine to an axle with a changeable transmission ratio,
A shift control unit for the internal combustion engine that controls a speed ratio of the shift unit for the internal combustion engine based on a traveling state of the vehicle;
Hybrid vehicle equipped with.
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