JP2004211709A - Hybrid drive mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はハイブリッド駆動装置に係り、特に、エンジンを動力源として走行する運転モードへ移行する際のエンジン始動制御に関するものである。 The present invention relates to a hybrid drive device, and more particularly to an engine start control at the time of shifting to an operation mode in which the vehicle runs using an engine as a power source.
エンジンおよびモータジェネレータを動力源として備えており、エンジンに第1クラッチを介して連結される第1回転要素、モータジェネレータに連結される第2回転要素、および出力部材に連結される第3回転要素を有して、それらの間で機械的に力を合成、分配する合成分配機構と、合成分配機構の2つの回転要素を連結して合成分配機構を一体回転させる第2クラッチとを有するハイブリッド駆動装置が、例えば特許文献1などに記載されている。このようなハイブリッド駆動装置によれば、第1クラッチ、第2クラッチの係合状態および動力源の作動状態が異なる複数の運転モードで運転することにより、排出ガス量や燃料消費量を低減させることができる。
しかしながら、このようなハイブリッド駆動装置において、エンジンを始動してそのエンジンを動力源として走行する運転モードへ移行する際には、例えばモータジェネレータによりエンジンをクランキングして始動するようになっており、それだけエンジンの始動、更にはエンジンを動力源として走行する運転モードへの移行が遅くなる可能性があった。 However, in such a hybrid drive device, when the engine is started and the operation mode is shifted to a running mode in which the engine is used as a power source, the engine is cranked and started by, for example, a motor generator. Therefore, there is a possibility that the start of the engine and the transition to the operation mode in which the vehicle runs using the engine as a power source may be delayed.
第1発明は、エンジンおよびモータジェネレータを車両走行用の動力源として備えており、そのエンジンおよびモータジェネレータの作動状態が異なる複数の運転モードで走行するハイブリッド駆動装置において、前記エンジンを始動してそのエンジンを動力源として走行する運転モードへ移行する際に、エンジン回転速度が所定値以上の時にはクランキングを行うことなく燃料噴射等のエンジン始動制御のみでそのエンジンを始動することを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a hybrid drive device including an engine and a motor generator as a power source for driving a vehicle, and operating in a plurality of operation modes in which the operation states of the engine and the motor generator are different. When shifting to an operation mode in which the engine runs as a power source, the engine is started only by engine start control such as fuel injection without cranking when the engine rotation speed is equal to or higher than a predetermined value.
第2発明は、第1発明のハイブリッド駆動装置において、3つの回転要素のうちの2つがそれぞれ前記エンジンおよび前記モータジェネレータに連結され、それ等の出力を機械的に合成、分配して出力部材に伝達する合成分配機構を備えていることを特徴とする。 According to a second invention, in the hybrid drive device of the first invention, two of the three rotating elements are respectively connected to the engine and the motor generator, and their outputs are mechanically combined and distributed to output members. It is characterized by having a combining and distributing mechanism for transmitting.
本発明によれば、エンジンを始動してそのエンジンを動力源として走行する運転モードへ移行する際に、エンジン回転速度が所定値以上の時にはクランキングを行うことなく燃料噴射等のエンジン始動制御のみでそのエンジンを始動するため、それだけエンジンの始動、更にはエンジンを動力源として走行する運転モードへの移行が速くなる。 According to the present invention, when shifting to the operation mode in which the engine is started and the vehicle runs using the engine as a power source, only engine start control such as fuel injection is performed without cranking when the engine speed is equal to or higher than a predetermined value. As a result, the engine is started, so that the start of the engine and the transition to the operation mode in which the vehicle runs using the engine as a power source become faster.
ここで、本発明のハイブリッド駆動装置の好適な態様は、前記エンジン、モータジェネレータ、および合成分配機構の他に、それぞれ係合、解放されることにより、前記合成分配機構を介して前記エンジンおよび前記モータジェネレータの作動状態が異なる複数の運転モードを成立させる第1クラッチおよび第2クラッチを有して構成される。 Here, in a preferred aspect of the hybrid drive device of the present invention, in addition to the engine, the motor generator, and the composite distribution mechanism, the engagement and release of the engine and the engine through the composite distribution mechanism by being respectively engaged and disengaged. The motor generator includes a first clutch and a second clutch for establishing a plurality of operation modes in which the operation states are different.
上記合成分配機構は、例えばエンジンに第1クラッチを介して連結される第1回転要素、モータジェネレータに連結される第2回転要素、および出力部材に連結される第3回転要素を有して、それらの間で機械的に力を合成、分配するように構成され、前記第2クラッチは、例えば合成分配機構の2つの回転要素を連結してその合成分配機構を一体回転させるように配設される。 The combining and distributing mechanism includes, for example, a first rotating element connected to the engine via a first clutch, a second rotating element connected to a motor generator, and a third rotating element connected to an output member. The second clutch is arranged to mechanically combine and distribute forces between them, and the second clutch is arranged, for example, to connect two rotating elements of the composite distribution mechanism to rotate the composite distribution mechanism integrally. You.
その場合、前記複数の運転モードとしては、第1クラッチおよび第2クラッチを係合し、エンジンを回転駆動するエンジン運転モードや、第1クラッチを解放し、第2クラッチを係合してモータジェネレータを回転駆動するモータ運転モード、第1クラッチを係合し、第2クラッチを解放してエンジンおよびモータジェネレータを協調制御して運転する協調運転モード、第1クラッチを解放し、第2クラッチを係合して、駆動装置に加わる運動エネルギーでモータジェネレータを回転駆動することにより、蓄電装置を充電するとともに回生制動力を作用させる回生制動モードなどが可能である。 In this case, the plurality of operation modes include an engine operation mode in which the first clutch and the second clutch are engaged and the engine is rotationally driven, and a motor generator in which the first clutch is released and the second clutch is engaged. Operating mode, in which the first clutch is engaged, the second clutch is disengaged, and the engine and the motor generator are operated in a coordinated manner; the first clutch is disengaged, and the second clutch is engaged. In addition, by rotating and driving the motor generator with kinetic energy applied to the drive device, a regenerative braking mode or the like in which the power storage device is charged and a regenerative braking force is applied can be performed.
前記合成分配機構は、遊星歯車装置や傘歯車式の差動装置など、作動的に連結されて相対回転させられる3つの回転要素を有して、機械的に力の合成、分配を行うことができるもので、遊星歯車装置が好適に用いられる。遊星歯車装置を用いた場合、リングギヤを前記第1回転要素とし、サンギヤを前記第2回転要素とし、キャリアを前記第3回転要素とすることが望ましい。 The combining and distributing mechanism has three rotating elements that are operatively connected and relatively rotated, such as a planetary gear device and a bevel gear type differential device, and can mechanically combine and distribute forces. It is possible to use a planetary gear device. When a planetary gear device is used, it is desirable that a ring gear be the first rotating element, a sun gear be the second rotating element, and a carrier be the third rotating element.
前記第1クラッチ、第2クラッチとしては、油圧アクチュエータによって摩擦係合させられる油圧式クラッチ、電磁力で係合させられる電磁式クラッチなど、係合力を制御可能なクラッチが好適に用いられる。また、出力部材は駆動輪であっても良いが、自動変速機の入力部材などでも良い。 As the first clutch and the second clutch, a clutch capable of controlling the engaging force, such as a hydraulic clutch that is frictionally engaged by a hydraulic actuator and an electromagnetic clutch that is engaged by an electromagnetic force, are suitably used. The output member may be a drive wheel, but may be an input member of an automatic transmission.
また、本発明のハイブリッド駆動装置は、必ずしも変速機を必須とするものではないが、平行2軸式や遊星歯車式などの有段の歯車式変速機や、変速比が無段階で変化させられるベルト式やトロイダル型などの無段変速機を駆動輪との間に設けることも可能である。 Further, the hybrid drive device of the present invention does not necessarily require a transmission, but a stepped gear type transmission such as a parallel two-shaft type or a planetary gear type, and a speed ratio can be steplessly changed. It is also possible to provide a continuously variable transmission such as a belt type or a toroidal type between the drive wheels.
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明が適用されたハイブリッド駆動装置10の骨子図である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a skeleton diagram of a
図1において、このハイブリッド駆動装置10はFR(フロントエンジン・リヤドライブ)車両用のもので、燃料の燃焼によって作動する内燃機関等のエンジン12と、電動モータおよび発電機としての機能を有するモータジェネレータ14と、シングルピニオン型の遊星歯車装置16と、自動変速機18とを車両の前後方向に沿って備えており、出力軸19から図示しないプロペラシャフトや差動装置などを介して左右の駆動輪(後輪)へ駆動力を伝達する。
In FIG. 1, a
遊星歯車装置16は機械的に力を合成分配する合成分配機構で、モータジェネレータ14と共に電気式トルコン24を構成しており、第1回転要素としてのリングギヤ16rは第1クラッチCE1 を介してエンジン12に連結され、第2回転要素としてのサンギヤ16sはモータジェネレータ14のロータ軸14rに連結され、第3回転要素としてのキャリア16cは自動変速機18の入力軸26に連結されている。また、サンギヤ16sおよびキャリア16cは第2クラッチCE2 によって連結されるようになっている。尚、自動変速機18の入力軸26は出力部材に相当する。
In the
また、エンジン12の出力は、回転変動やトルク変動を抑制するためのフライホイール28およびスプリング、ゴム等の弾性部材によるダンパ装置30を介して第1クラッチCE1 に伝達される。第1クラッチCE1 および第2クラッチCE2 は、何れも油圧アクチュエータによって係合、解放される摩擦式の多板クラッチである。
The output of the
自動変速機18は、前置式オーバードライブプラネタリギヤユニットから成る副変速機20と、単純連結3プラネタリギヤトレインから成る前進4段、後進1段の主変速機22とを組み合わせたものである。
The
具体的には、副変速機20はシングルピニオン型の遊星歯車装置32と、油圧アクチュエータによって摩擦係合させられる油圧式のクラッチC0 、ブレーキB0 と、一方向クラッチF0 とを備えて構成されている。また、主変速機22は、3組のシングルピニオン型の遊星歯車装置34、36、38と、油圧アクチュエータによって摩擦係合させられる油圧式のクラッチC1 , C2 、ブレーキB1 ,B2 ,B3 ,B4 と、一方向クラッチF1 ,F2 とを備えて構成されている。
Specifically, the configuration
そして、図2に示されているソレノイドバルブSL1〜SL4の励磁、非励磁により油圧回路40が切り換えられたり、図示しないシフトレバーに連結されたマニュアルシフトバルブによって油圧回路40が機械的に切り換えられたりすることにより、クラッチC0 ,C1 ,C2 、ブレーキB0 ,B1 ,B2 ,B3 ,B4 がそれぞれ係合、解放制御され、図3に示されているようにニュートラル(N)と前進5段(1st〜5th)、後進1段(Rev)の各変速段が成立させられる。
The
なお、上記自動変速機18や前記電気式トルコン24は、中心線に対して略対称的に構成されており、図1では中心線の下半分が省略されている。
Note that the
図3のクラッチ、ブレーキ、一方向クラッチの欄の「○」は係合、「●」はシフトレバーがエンジンブレーキレンジ、たとえば「3」、「2」、及び「L」レンジ等の低速レンジへ操作された場合に係合、そして、空欄は非係合を表している。 In the column of clutch, brake, and one-way clutch in FIG. 3, “係 合” indicates engagement, and “●” indicates that the shift lever shifts to an engine brake range, for example, a low speed range such as “3”, “2”, and “L” range. Engage when operated, and blank indicates non-engagement.
その場合に、ニュートラルN、後進変速段Rev、及びエンジンブレーキレンジは、シフトレバーに機械的に連結されたマニュアルシフトバルブによって油圧回路40が機械的に切り換えられることによって成立させられ、前進変速段の1st〜5thの相互間の変速はソレノイドバルブSL1〜SL4によって電気的に制御される。また、前進変速段の変速比は1stから5thとなるに従って段階的に小さくなり、4thの変速比i4 =1である。図3は各変速段の変速比の一例を示したものである。
In this case, the neutral N, the reverse gear Rev, and the engine brake range are established when the
図3の作動表に示されているように、第2変速段(2nd)と第3変速段(3rd)との間の変速は、第2ブレーキB2 と第3ブレーキB3 との係合・解放状態を共に変えるクラッチツウクラッチ変速になる。この変速を円滑に行うために、上述した油圧回路40には図4に示す回路が組み込まれている。
As shown in the operation table of FIG. 3, the shift between the second speed stage (2nd) and third shift stage (3rd), the engagement of the second brake B 2 and the third brake B 3 -A clutch-to-clutch shift that changes both release states. The circuit shown in FIG. 4 is incorporated in the above-described
図4において符号70は1−2シフトバルブを示し、また符号71は2−3シフトバルブを示し、さらに符号72は3−4シフトバルブを示している。これらのシフトバルブ70、71、72の各ポートの各変速段での連通状態は、それぞれのシフトバルブ70、71、72の下側に示している通りである。なお、その数字は各変速段を示す。
In FIG. 4,
その2−3シフトバルブ71のポートのうち第1変速段および第2変速段で入力ポート73に連通するブレーキポート74に、第3ブレーキB3 が油路75を介して接続されている。この油路にはオリフィス76が介装されており、そのオリフィス76と第3ブレーキB3 との間にダンパーバルブ77が接続されている。このダンパーバルブ77は、第3ブレーキB3 にライン圧が急激に供給された場合に少量の油圧を吸入して緩衝作用を行うものである。
A third brake B 3 is connected via an
また符号78はB−3コントロールバルブであって、第3ブレーキB3 の係合圧PB3をこのB−3コントロールバルブ78によって直接制御するようになっている。すなわち、このB−3コントロールバルブ78は、スプール79とプランジャ80とこれらの間に介装したスプリング81とを備えており、スプール79によって開閉される入力ポート82に油路75が接続され、またこの入力ポート82に選択的に連通させられる出力ポート83が第3ブレーキB3 に接続されている。さらにこの出力ポート83は、スプール79の先端側に形成したフィードバックポート84に接続されている。
The
一方、前記スプリング81を配置した箇所に開口するポート85には、2−3シフトバルブ71のポートのうち第3変速段以上の変速段でDレンジ圧を出力するポート86が油路87を介して連通させられている。また、プランジャ80の端部側に形成した制御ポート88には、リニアソレノイドバルブSLUが接続されている。
On the other hand, among the ports of the 2-3 shift valve 71, a
したがって、B−3コントロールバルブ78は、スプリング81の弾性力とポート85に供給される油圧とによって調圧レベルが設定され、且つ制御ポート88に供給される信号圧が高いほどスプリング81による弾性力が大きくなるように構成されている。
Therefore, the B-3
さらに、図4における符号89は、2−3タイミングバルブであって、この2−3タイミングバルブ89は、小径のランドと2つの大径のランドとを形成したスプール90と第1のプランジャ91とこれらの間に配置したスプリング92とスプール90を挟んで第1のプランジャ91とは反対側に配置された第2のプランジャ93とを有している。
Further,
この2−3タイミングバルブ89の中間部のポート94に油路95が接続され、また、この油路95は2−3シフトバルブ71のポートのうち第3変速段以上の変速段でブレーキポート74に連通させられるポート96に接続されている。
An
さらに、この油路95は途中で分岐して、前記小径ランドと大径ランドとの間に開口するポート97にオリフィスを介して接続されている。この中間部のポート94に選択的に連通させられるポート98は油路99を介してソレノイドリレーバルブ100に接続されている。
Further, the
そして、第1のプランジャ91の端部に開口しているポートにリニアソレノイドバルブSLUが接続され、また第2のプランジャ93の端部に開口するポートに第2ブレーキB2 がオリフィスを介して接続されている。
Then, the linear solenoid valve SLU is connected to the port that is open to an end portion of the
前記油路87は第2ブレーキB2 に対して油圧を供給・排出するためのものであって、その途中には小径オリフィス101とチェックボール付きオリフィス102とが介装されている。また、この油路87から分岐した油路103には、第2ブレーキB2 から排圧する場合に開くチェックボールを備えた大径オリフィス104が介装され、この油路103は以下に説明するオリフィスコントロールバルブ105に接続されている。
The oil-
オリフィスコントロールバルブ105は第2ブレーキB2 からの排圧速度を制御するためのバルブであって、そのスプール106によって開閉されるように中間部に形成したポート107には第2ブレーキB2 が接続されており、このポート107より図での下側に形成したポート108に前記油路103が接続されている。
第2ブレーキB2 を接続してあるポート107より図での上側に形成したポート109は、ドレインポートに選択的に連通させられるポートであって、このポート109には、油路110を介して前記B−3コントロールバルブ78のポート111が接続されている。尚、このポート111は、第3ブレーキB3 を接続してある出力ポート83に選択的に連通させられるポートである。
A
オリフィスコントロールバルブ105のポートのうちスプール106を押圧するスプリングとは反対側の端部に形成した制御ポート112が油路113を介して、3−4シフトバルブ72のポート114に接続されている。このポート114は、第3変速段以下の変速段で第3ソレノイドバルブSL3の信号圧を出力し、また、第4変速段以上の変速段で第4ソレノイドバルブSL4の信号圧を出力するポートである。
A
さらに、このオリフィスコントロールバルブ105には、前記油路95から分岐した油路115が接続されており、この油路115を選択的にドレインポートに連通させるようになっている。
Further, an
なお、前記2−3シフトバルブ71において第2変速段以下の変速段でDレンジ圧を出力するポート116が、前記2−3タイミングバルブ89のうちスプリング92を配置した箇所に開口するポート117に油路118を介して接続されている。また、3−4シフトバルブ72のうち第3変速段以下の変速段で前記油路87に連通させられるポート119が油路120を介してソレノイドリレーバルブ100に接続されている。
In the 2-3 shift valve 71, a
そして、図4において、符号121は第2ブレーキB2 用のアキュムレータを示し、その背圧室にはリニアソレノイドバルブSLNが出力する油圧に応じて調圧されたアキュムレータコントロール圧が供給されている。このアキュムレータコントロール圧は、リニアソレノイドバルブSLNの出力圧が低いほど高い圧力になるように構成されている。したがって、第2ブレーキB2 の係合・解放の過渡的な油圧PB2は、リニアソレノイドバルブSLNの信号圧が低いほど高い圧力で推移するようになっている。変速用の他のクラッチC1 、C2 やブレーキB0 などにもアキュムレータが設けられ、上記アキュムレータコントロール圧が作用させられることにより、変速時の過渡油圧が入力軸26のトルクTI などに応じて制御されるようになっている。
Then, in FIG. 4,
また、符号122はC−0エキゾーストバルブを示し、さらに符号123はクラッチC0 用のアキュムレータを示している。C−0エキゾーストバルブ122は2速レンジでの第2変速段のみにおいてエンジンブレーキを効かせるためにクラッチC0 を係合させるように動作するものである。
Further,
したがって、上述した油圧回路40によれば、B−3コントロールバルブ78のポート111がドレインに連通していれば、第3ブレーキB3 の係合圧PB3をB−3コントロ−ルバルブ78によって直接調圧することができ、また、その調圧レベルをリニアソレノイドバルブSLUによって変えることができる。
Therefore, according to the
また、オリフィスコントロールバルブ105のスプール106が、図の左半分に示す位置にあれば、第2ブレーキB2 はこのオリフィスコントロールバルブ105を介して排圧が可能になり、したがって第2ブレーキB2 からのドレイン速度を制御することができる。
If the
さらに、第2変速段から第3変速段への変速は、第3ブレーキB3 を緩やかに解放すると共に第2ブレーキB2 を緩やかに係合する所謂クラッチツウクラッチ変速が行われるわけであるが、入力軸26への入力軸トルクに基づいてリニアソレノイドバルブSLUにより駆動される第3ブレーキB3 の解放過渡油圧PB3を制御することにより変速ショックを好適に軽減することができる。入力軸トルクに基づく油圧PB3の制御は、フィードバック制御などでリアルタイムに行うこともできるが、変速開始時の入力軸トルクのみを基準にして行うものであっても良い。
Furthermore, shifting from the second gear position to the third gear position, but not so-called clutch-to-clutch shifting gently engages the second brake B 2 together slowly releasing the third brake B 3 is performed By controlling the release transient hydraulic pressure P B3 of the third brake B 3 driven by the linear solenoid valve SLU based on the input shaft torque to the
ハイブリッド駆動装置10は、図2に示されるようにハイブリッド制御用コントローラ50及び自動変速制御用コントローラ52を備えている。これらのコントローラ50、52は、CPUやRAM、ROM等を有するマイクロコンピュータを備えて構成され、入力軸回転数NI 、車速V(出力軸回転数NO に対応)、エンジントルクTE 、モータトルクTM 、エンジン回転数NE 、モータ回転数NM 、シフトレバーの操作レンジ、蓄電装置58(図5参照)の蓄電量SOC、ブレーキのON、OFF、アクセル操作量θAC等の各種の情報を読み込むと共に、予め設定されたプログラムに従って信号処理を行う。
The
なお、エンジントルクTE はスロットル弁開度や燃料噴射量などから求められ、モータトルクTM はモータ電流などから求められ、蓄電量SOCはモータジェネレータ14がジェネレータとして機能する充電時のモータ電流や充電効率などから求められる。
The engine torque T E is determined from a throttle valve opening and the fuel injection amount, the motor torque T M is determined from a motor current, the electricity storage amount SOC is Ya motor current during charging
前記エンジン12は、ハイブリッド制御用コントローラ50によってスロットル弁開度や燃料噴射量、点火時期などが制御されることにより、運転状態に応じて出力が制御される。
The output of the
前記モータジェネレータ14は、図5に示すようにM/G制御器(インバータ)56を介してバッテリー等の蓄電装置58に接続されており、ハイブリッド制御用コントローラ50により、その蓄電装置58から電気エネルギーが供給されて所定のトルクで回転駆動される回転駆動状態と、回生制動(モータジェネレータ14自体の電気的な制動トルク)によりジェネレータとして機能して蓄電装置58に電気エネルギーを充電する充電状態と、ロータ軸14rが自由回転することを許容する無負荷状態とに切り換えられる。
The
また、前記第1クラッチCE1 及び第2クラッチCE2 は、ハイブリッド制御用コントローラ50により電磁弁等を介して油圧回路40が切り換えられることにより、係合或いは解放状態が切り換えられる。
The first clutch CE 1 and the second clutch CE 2 are switched between the engaged and disengaged states by the
前記自動変速機18は、自動変速制御用コントローラ52によって前記ソレノイドバルブSL1〜SL4、リニアソレノイドバルブSLU、SLT、SLNの励磁状態が制御され、油圧回路40が切り換えられたり油圧制御が行われることにより、予め定められた変速条件に従って変速段が切り換えられる。変速条件は、例えばアクセル操作量θACおよび車速Vなどの走行状態をパラメータとする変速マップ等により設定される。
In the
上記ハイブリッド制御用コントローラ50は、例えば本願出願人が先に出願した特願平7−294148号に記載されているように、図6に示すフローチャートに従って図7に示す9つの運転モードの1つを選択し、その選択したモードでエンジン12及び電気式トルコン24を作動させる。
For example, as described in Japanese Patent Application No. 7-294148 filed earlier by the present applicant, the
図6において、ステップS1ではエンジン始動要求があったか否かを、例えばエンジン12を動力源として走行したり、エンジン12によりモータジェネレータ14を回転駆動して蓄電装置58を充電したりするために、エンジン12を始動すべき旨の指令があったか否かを判断する。
In FIG. 6, in step S <b> 1, it is determined whether or not an engine start request has been issued, for example, in order to run the vehicle using the
ここで、始動要求があればステップS2でモード9を選択する。モード9は、図7から明らかなように第1クラッチCE1 を係合(ON)し、第2クラッチCE2 を係合(ON)し、モータジェネレータ14により遊星歯車装置16を介してエンジン12を回転駆動すると共に、燃料噴射などのエンジン始動制御を行ってエンジン12を始動する。
If there is a start request,
このモード9は、車両停止時には前記自動変速機18をニュートラルにして行われ、モード1のように第1クラッチCE1 を解放したモータジェネレータ14のみを動力源とする走行時には、第1クラッチCE1 を係合すると共に走行に必要な要求出力以上の出力でモータジェネレータ14を作動させ、その要求出力以上の余裕出力でエンジン12を回転駆動することによって行われる。また、車両走行時であっても、一時的に自動変速機18をニュートラルにしてモード9を実行することも可能である。
This
一方、ステップS1の判断が否定された場合、すなわちエンジン始動要求がない場合には、ステップS3を実行することにより、制動力の要求があるか否かを、例えばブレーキがONか否か、シフトレバーの操作レンジがLや2などのエンジンブレーキレンジ(低速変速段のみで変速制御を行うと共にエンジンブレーキや回生制動が作用するレンジ)で、且つアクセル操作量θACが0か否か、或いは単にアクセル操作量θACが0か否か、等によって判断する。 On the other hand, if the determination in step S1 is denied, that is, if there is no engine start request, step S3 is executed to determine whether there is a request for a braking force, for example, whether the brake is ON or not. The operating range of the lever is an engine brake range such as L or 2 (a range in which the shift control is performed only at the low speed shift stage and the engine brake and the regenerative braking are applied), and the accelerator operation amount θ AC is 0 or not. It is determined by whether the accelerator operation amount θ AC is 0 or not.
この判断が肯定された場合にはステップS4を実行する。ステップS4では、蓄電装置58の蓄電量SOCが予め定められた最大蓄電量B以上か否かを判断し、SOC≧BであればステップS5でモード8を選択し、SOC<BであればステップS6でモード6を選択する。最大蓄電量Bは、蓄電装置58に電気エネルギーを充電することが許容される最大の蓄電量で、蓄電装置58の充放電効率などに基づいて例えば80%程度の値が設定される。
If this determination is affirmed, step S4 is executed. In step S4, it is determined whether or not the state of charge SOC of
上記ステップS5で選択されるモード8は、図7に示されるように第1クラッチCE1 を係合(ON)し、第2クラッチCE2 を係合(ON)し、モータジェネレータ14を無負荷状態とし、エンジン12を停止状態すなわちスロットル弁を閉じると共に燃料噴射量を0とするものであり、これによりエンジン12の引き擦り回転による制動力、すなわちエンジンブレーキが車両に作用させられ、運転者によるブレーキ操作が軽減されて運転操作が容易になる。また、モータジェネレータ14は無負荷状態とされ、自由回転させられるため、蓄電装置58の蓄電量SOCが過大となって充放電効率等の性能を損なうことが回避される。
ステップS6で選択されるモード6は、図7から明らかなように第1クラッチCE1 を解放(OFF)し、第2クラッチCE2 を係合(ON)し、エンジン12を停止し、モータジェネレータ14を充電状態とするもので、車両の運動エネルギーでモータジェネレータ14が回転駆動されることにより、蓄電装置58を充電するとともにその車両にエンジンブレーキのような回生制動力を作用させるため、運転者によるブレーキ操作が軽減されて運転操作が容易になる。
また、第1クラッチCE1 が開放されてエンジン12が遮断されているため、そのエンジン12の引き擦りによるエネルギー損失がないとともに、蓄電量SOCが最大蓄電量Bより少ない場合に実行されるため、蓄電装置58の蓄電量SOCが過大となって充放電効率等の性能を損なうことがない。
Further, since the first clutch CE 1 are blocked is open the
一方、ステップS3の判断が否定された場合、すなわち制動力の要求がない場合にはステップS7を実行し、エンジン発進が要求されているか否かを、例えばモード3などエンジン12を動力源とする走行中の車両停止時か否か、すなわち車速V≒0か否か等によって判断する。
On the other hand, if the determination in step S3 is denied, that is, if there is no request for the braking force, step S7 is executed, and whether the engine start is requested is determined by using the
この判断が肯定された場合には、ステップS8においてシフトレバーにより非駆動レンジである「P」レンジまたは「N」レンジが選択されているか否かを判断し、「P」レンジまたは「N」レンジが選択されていない場合、すなわち「D」レンジや「R」レンジ等の駆動レンジが選択されている場合はステップS9でモード5を選択し、「P」レンジまたは「N」レンジが選択されている場合はステップS10でモード7を選択する。
If this determination is affirmative, it is determined in step S8 whether the "P" range or the "N" range, which is the non-drive range, is selected by the shift lever, and the "P" range or the "N" range is determined. Is not selected, that is, if a drive range such as the "D" range or the "R" range is selected,
上記ステップS9で選択されるモード5は、図7から明らかなように第1クラッチCE1 を係合(ON)し、第2クラッチCE2 を解放(OFF)し、エンジン12を運転状態とし、モータジェネレータ14の回生制動トルク(反力トルク)を制御することにより車両を発進させるもので、アクセルOFFすなわちアクセル操作量θACが略零の場合でも所定のクリープトルクが得られるように所定の回生制動トルクが発生させられる。このモード5は、エンジン12およびモータジェネレータ14を協調制御して運転する協調運転モードの一例である。
具体的に説明すると、遊星歯車装置16のギヤ比をρE とすると、エンジントルクTE :遊星歯車装置16の出力トルク:モータトルクTM =1:(1+ρE ):ρE となるため、例えばギヤ比ρE を一般的な値である0.5程度とすると、エンジントルクTE の半分のトルクをモータジェネレータ14が分担することにより、エンジントルクTE の約1.5倍のトルクがキャリア16cから出力される。
More specifically, assuming that the gear ratio of the planetary gear set 16 is ρ E , the engine torque T E : the output torque of the planetary gear set 16: the motor torque T M = 1: (1 + ρ E ): ρ E for example, if the order of 0.5 which is a common value of the gear ratio [rho E, by half the torque of the engine torque T E motor generator 14 is shared, approximately 1.5 times the torque of the engine torque T E Output from the
すなわち、モータジェネレータ14のトルクの(1+ρE )/ρE 倍の高トルク発進を行うことができるのである。また、モータ電流を遮断してモータジェネレータ14を無負荷状態とすれば、ロータ軸14rが逆回転させられるだけでキャリア16cからの出力は0となり、車両停止状態(クリープトルク=0)となる。
That is, a high torque start of (1 + ρ E ) / ρ E times the torque of
すなわち、この場合の遊星歯車装置16は発進クラッチおよびトルク増幅装置として機能するのであり、モータトルク(回生制動トルク)TM を0から徐々に増大させて反力を大きくすることにより、エンジントルクTE の(1+ρE )倍の出力トルクで車両を滑らかに発進させることができるのである。
That is, the
ここで、本実施例では、エンジン12の最大トルクの略ρE 倍のトルク容量のモータジェネレータ、すなわち必要なトルクを確保しつつできるだけ小型で小容量のモータジェネレータ14が用いられており、装置が小型で且つ安価に構成される。また、本実施例ではモータトルクTM の増大に対応して、スロットル弁開度や燃料噴射量を増大させてエンジン12の出力を大きくするようになっており、反力の増大に伴うエンジン回転数NE の低下に起因するエンジンストール等を防止している。
Here, in this embodiment, a motor generator having a torque capacity approximately ρ E times the maximum torque of the
ステップS10で選択されるモード7は、図7から明らかなように第1クラッチCE1 を係合(ON)し、第2クラッチCE2 を解放(OFF)し、エンジン12を運転状態とし、モータジェネレータ14を無負荷状態として電気的にニュートラルとするもので、モータジェネレータ14のロータ軸14rが逆方向へ自由回転させられることにより、自動変速機18の入力軸26に対する出力が零となる。これにより、モード3などエンジン12を動力源とする走行中の車両停止時に一々エンジン12を停止させる必要がないとともに、前記モード5のエンジン発進が実質的に可能となる。
Mode 7 is selected in step S10, the first clutch CE 1 As apparent from FIG. 7 engaged (ON), the second clutch CE 2 released (OFF), the
一方、ステップS7の判断が否定された場合、すなわちエンジン発進の要求がない場合にはステップS11を実行し、要求出力Pdが予め設定された第1判定値P1以下か否かを判断する。要求出力Pdは、走行抵抗を含む車両の走行に必要な出力で、アクセル操作量θACやその変化速度、車速V(出力軸回転数NO )、自動変速機18の変速段などに基づいて、予め定められたデータマップや演算式などにより算出される。
On the other hand, if the determination in step S7 is negative, that is, if there is no request for starting the engine, step S11 is executed, and it is determined whether the required output Pd is equal to or less than a first determination value P1 set in advance. The required output Pd is an output necessary for the running of the vehicle including the running resistance, and is based on the accelerator operation amount θ AC , its changing speed, the vehicle speed V (output shaft rotation speed N O ), the gear position of the
また、第1判定値P1はエンジン12のみを動力源として走行する中負荷領域とモータジェネレータ14のみを動力源として走行する低負荷領域の境界値であり、エンジン12による充電時を含めたエネルギー効率を考慮して、排出ガス量や燃料消費量などができるだけ少なくなるように実験等によって定められている。
The first determination value P1 is a boundary value between a medium load region where the vehicle runs only with the
ステップS11の判断が肯定された場合、すなわち要求出力Pdが第1判定値P1以下の場合には、ステップS12で蓄電量SOCが予め設定された最低蓄電量A以上か否かを判断し、SOC≧AであればステップS13でモード1を選択する。一方、SOC<AであればステップS14でモード3を選択する。最低蓄電量Aはモータジェネレータ14を動力源として走行する場合に蓄電装置58から電気エネルギーを取り出すことが許容される最低の蓄電量であり、蓄電装置58の充放電効率などに基づいて例えば70%程度の値が設定される。
If the determination in step S11 is affirmative, that is, if the required output Pd is equal to or less than the first determination value P1, it is determined in step S12 whether or not the state of charge SOC is equal to or greater than a preset minimum state of charge A, and If ≧ A,
上記モード1は、前記図7から明らかなように第1クラッチCE1 を解放(OFF)し、第2クラッチCE2 を係合(ON)し、エンジン12を停止し、モータジェネレータ14を要求出力Pdで回転駆動させるもので、モータジェネレータ14のみを動力源として車両を発進させたり走行させる。アクセルOFFすなわちアクセル操作量θACが略零の場合でも所定のクリープトルクが得られるように、モータジェネレータ14は所定の出力で作動(トルク発生)させられる。モード1が選択された場合も、第1クラッチCE1 が解放されてエンジン12が遮断されるため、前記モード6と同様に引き擦り損失が少なく、自動変速機18を適当に変速制御することにより効率の良いモータ駆動制御が可能である。
The
また、このモード1は、要求出力Pdが第1判定値P1以下の低負荷領域で且つ蓄電装置58の蓄電量SOCが最低蓄電量A以上の場合に実行されるため、エンジン12を動力源として走行する場合よりもエネルギー効率が優れていて燃費や排出ガスを低減できるとともに、蓄電装置58の蓄電量SOCが最低蓄電量Aより低下して充放電効率等の性能を損なうことがない。
Further, this
ステップS14で選択されるモード3は、図7から明らかなように第1クラッチCE1 および第2クラッチCE2 を共に係合(ON)し、エンジン12を運転状態とし、モータジェネレータ14を回生制動により充電状態とするもので、エンジン12の出力で車両を走行させながら、モータジェネレータ14によって発生した電気エネルギーを蓄電装置58に充電する。エンジン12は、要求出力Pd以上の出力で運転させられ、その要求出力Pdより大きい余裕動力分だけモータジェネレータ14で消費されるように、そのモータジェネレータ14の電流制御が行われる。
Mode is selected at
一方、前記ステップS11の判断が否定された場合、すなわち要求出力Pdが第1判定値P1より大きい場合には、ステップS15において、要求出力Pdが第1判定値P1より大きく第2判定値P2より小さいか否か、すなわちP1<Pd<P2か否かを判断する。 On the other hand, if the determination in step S11 is negative, that is, if the required output Pd is greater than the first determination value P1, in step S15, the required output Pd is greater than the first determination value P1 and less than the second determination value P2. It is determined whether or not P1 <Pd <P2.
第2判定値P2は、エンジン12のみを動力源として走行する中負荷領域とエンジン12およびモータジェネレータ14の両方を動力源として走行する高負荷領域の境界値であり、エンジン12による充電時を含めたエネルギー効率を考慮して、排出ガス量や燃料消費量などができるだけ少なくなるように実験等によって予め定められている。
The second determination value P2 is a boundary value between a medium load region where the vehicle runs only using the
そして、P1<Pd<P2であればステップS16でSOC≧Aか否かを判断し、SOC≧Aの場合にはステップS17でモード2を選択し、SOC<Aの場合には前記ステップS14でモード3を選択する。
If P1 <Pd <P2, it is determined in step S16 whether or not SOC ≧ A. If SOC ≧ A,
また、Pd≧P2であればステップS18でSOC≧Aか否かを判断し、SOC≧Aの場合にはステップS19でモード4を選択し、SOC<Aの場合にはステップS17でモード2を選択する。
If Pd ≧ P2, it is determined whether or not SOC ≧ A in step S18. If SOC ≧ A,
上記モード2は、前記図7から明らかなように第1クラッチCE1 および第2クラッチCE2 を共に係合(ON)し、エンジン12を要求出力Pdで運転し、モータジェネレータ14を無負荷状態とするもので、エンジン12のみを動力源として車両を走行させる。
The
また、モード4は、第1クラッチCE1 および第2クラッチCE2 を共に係合(ON)し、エンジン12を運転状態とし、モータジェネレータ14を回転駆動するもので、エンジン12およびモータジェネレータ14の両方を動力源として車両を高出力走行させる。
In the
このモード4は、要求出力Pdが第2判定値P2以上の高負荷領域で実行されるが、エンジン12およびモータジェネレータ14を併用しているため、エンジン12およびモータジェネレータ14の何れか一方のみを動力源として走行する場合に比較してエネルギー効率が著しく損なわれることがなく、燃費や排出ガスを低減できる。また、蓄電量SOCが最低蓄電量A以上の場合に実行されるため、蓄電装置58の蓄電量SOCが最低蓄電量Aより低下して充放電効率等の性能を損なうことがない。
This
上記モード1〜4の運転条件についてまとめると、蓄電量SOC≧Aであれば、Pd≦P1の低負荷領域ではステップS13でモード1を選択してモータジェネレータ14のみを動力源として走行し、P1<Pd<P2の中負荷領域ではステップS17でモード2を選択してエンジン12のみを動力源として走行し、P2≦Pdの高負荷領域ではステップS19でモード4を選択してエンジン12およびモータジェネレータ14の両方を動力源として走行する。
To summarize the operating conditions of the
また、SOC<Aの場合には、要求出力Pdが第2判定値P2より小さい中低負荷領域でステップS14のモード3を実行することにより蓄電装置58を充電するが、要求出力Pdが第2判定値P2以上の高負荷領域ではステップS17でモード2が選択され、充電を行うことなくエンジン12により高出力走行が行われる。
When SOC <A, the
ステップS17のモード2は、P1<Pd<P2の中負荷領域で且つSOC≧Aの場合、或いはPd≧P2の高負荷領域で且つSOC<Aの場合に実行されるが、中負荷領域では一般にモータジェネレータ14よりもエンジン12の方がエネルギー効率が優れているため、モータジェネレータ14を動力源として走行する場合に比較して燃費や排出ガスを低減できる。
また、高負荷領域では、モータジェネレータ14およびエンジン12を併用して走行するモード4が望ましいが、蓄電装置58の蓄電量SOCが最低蓄電量Aより小さい場合には、上記モード2によるエンジン12のみを動力源とする運転が行われることにより、蓄電装置58の蓄電量SOCが最低蓄電量Aよりも少なくなって充放電効率等の性能を損なうことが回避される。
In a high load region,
次に、第1クラッチCE1 および第2クラッチCE2 が共に切換え制御されるモード5とモード6との間で運転モードが切り換えられる場合に、制御が複雑化したり、ショックが発生したりすることを防止するための制御作動を図8のフローチャートに基づいて説明する。
Next, when the operation mode is switched between the
図8において、ステップSA1では、図6の運転モード判断サブルーチンに従って運転モードの切換え判断が為されたか否かが判断される。この判断が肯定された場合は、ステップSA2において、その運転モードの切換え判断がモード6からモード5への切換え判断であるか否かが判断される。
In FIG. 8, in step SA1, it is determined whether or not the switching of the operation mode has been performed according to the operation mode determination subroutine of FIG. If this determination is affirmative, in step SA2, it is determined whether or not the switching determination of the operation mode is a switching determination from
このステップSA2の判断が肯定された場合、例えばアクセルOFFの回生制動モード(モード6)でアクセルペダルが踏込み操作され、エンジン発進モード(モード5)への切換え判断が為された場合等には、ステップSA3において、ハイブリッド制御用コントローラ50により油圧回路40の切換え制御や油圧制御が行われることにより、第1クラッチCE1 が解放状態(OFF)から係合状態(ON)へ切り換えられる。次にステップSA4では、第1クラッチCE1 が係合状態(ON)へ完全に切り換えられたか否かが判断される。この判断は、例えばタイマにより所定時間が経過したか否かを判断したり、第1クラッチCE1 の油圧アクチュエータの油圧を直接検出して判断したり、リングギヤ16rの回転数とエンジン12の回転数が略一致したか否かを判断したりすることにより行われる。
When the determination in step SA2 is affirmative, for example, when the accelerator pedal is depressed in the regenerative braking mode (mode 6) in which the accelerator is OFF and the switching to the engine start mode (mode 5) is performed, in step SA3, by switching control and hydraulic control of the
このステップSA4の判断が肯定されると、ステップSA5においてエンジン12が始動させられる。第1クラッチCE1 が係合させられると、エンジン12は車両の走行速度に対応する回転速度で回転駆動されるため、その回転速度がエンジン12の始動に十分な速度であれば、前記モード9を実施することなく燃料噴射などを行うだけでエンジン12を始動できるが、回転速度が低過ぎる場合には、例えばモータジェネレータ14によりエンジン12をクランキングして始動するようにすれば良い。続いて、ステップSA6において、ハイブリッド制御用コントローラ50により油圧回路40の切換え制御や油圧制御が行われることにより、第2クラッチCE2 が係合状態(ON)から解放状態(OFF)へ切り換えられる。
If the determination in step SA4 is affirmative, the
一方、ステップSA2の判断が否定された場合は、ステップSA7において、図6の運転モード判断サブルーチンに従って、モード5からモード6への運転モードの切換え判断が為されたか否かが判断される。この判断が肯定された場合、例えばエンジン発進モード(モード5)でアクセルペダルの踏込み操作が解除され、回生制動モード(モード6)への切換え判断が為された場合等には、ステップSA8において、ハイブリッド制御用コントローラ50により油圧回路40の切換え制御や油圧制御が行われることにより、第1クラッチCE1 が係合状態(ON)から解放状態(OFF)へ切り換えられる。
On the other hand, if the determination in step SA2 is negative, it is determined in step SA7 whether or not a determination of switching the operation mode from
次にステップSA9では、モータジェネレータ14の力行制御によりサンギヤ16sの回転数が増大させられる。続いてステップSA10では、サンギヤ16sの回転数がキャリア16cの回転数と略同じ値となったか否かが、例えばモータ回転数NM および入力軸回転数NI に基づいて判断される。この判断が否定された場合は、肯定されるまでステップSA9が繰り返し実行されることによりサンギヤ16sの回転数が引き続き増大させられるが、この判断が肯定された場合は、サンギヤ16sの力行制御が終了されると共に、ステップSA11においてエンジン12が停止させられる。次にステップSA12において、ハイブリッド制御用コントローラ50により油圧回路40の切換え制御や油圧制御が行われることにより、第2クラッチCE2 が解放状態(OFF)から係合状態(ON)へ切り換えられ、その後モータジェネレータ14が回生制御(発電制御)される。
Next, in step SA9, the rotation speed of the
上述のように本実施例によれば、第1クラッチCE1 と第2クラッチCE2 の切換え制御が共に行われる場合、具体的には、モード6からモード5へ運転モードを切り換える場合や、モード5からモード6へ運転モードを切り換える場合には、第1クラッチCE1 と第2クラッチCE2 の切換え時期が同期しないようにされるため、各クラッチの切換え制御を容易且つ正確に行うことができ、同時に切り換える場合のように、制御が複雑化したり、ショックが発生したりすることが防止される。
As described above, according to this embodiment, when both the switching control of the first clutch CE 1 and the second clutch CE 2 is performed, specifically, the case where the operation mode is switched from the
なお、第1クラッチCE1 、第2クラッチCE2 の係合、解放はスイープ制御を用いても良い。また、ステップSA11のエンジン停止は、ステップSA8に続いて行われるようにしても良い。 The engagement and release of the first clutch CE 1 and the second clutch CE 2 may use sweep control. The stop of the engine in step SA11 may be performed following step SA8.
一方、エンジン12を始動してそのエンジン12を動力源として走行するエンジン発進モード(モード5)へ移行するため、ステップSA5でエンジン12を始動する際に、エンジン回転速度が所定値以上の時にはクランキングを行うことなく燃料噴射等のエンジン始動制御のみでそのエンジン12を始動するため、それだけエンジン12の始動、更にはエンジン12を動力源として走行するエンジン発進モード(モード5)への移行が速くなる。
On the other hand, to start the
以上、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。 As mentioned above, although one Example of this invention was described in detail based on drawing, this invention is applied also in another aspect.
例えば、前述の実施例においては、後進1段および前進5段の変速段を有する自動変速機18が用いられていたが、図9に示されるように、前記副変速機20を省略して前記主変速機22のみから成る自動変速機60を採用し、図10に示されるように前進4段および後進1段で変速制御を行うようにすることも可能である。
For example, in the above-described embodiment, the
本発明は、その主旨を逸脱しない範囲において、その他種々の態様で適用され得るものである。 The present invention can be applied in various other modes without departing from the gist of the present invention.
10:ハイブリッド駆動装置
12:エンジン
14:モータジェネレータ
16:遊星歯車装置(合成分配機構)
16r:リングギヤ(第1回転要素)
16s:サンギヤ(第2回転要素)
16c:キャリア(第3回転要素)
26:入力軸(出力部材)
50:ハイブリッド制御用コントローラ
10: Hybrid drive unit 12: Engine 14: Motor generator 16: Planetary gear unit (combined distribution mechanism)
16r: ring gear (first rotating element)
16s: sun gear (second rotating element)
16c: Carrier (third rotating element)
26: Input shaft (output member)
50: Hybrid control controller
Claims (2)
前記エンジンを始動して該エンジンを動力源として走行する運転モードへ移行する際に、エンジン回転速度が所定値以上の時にはクランキングを行うことなく燃料噴射等のエンジン始動制御のみで該エンジンを始動することを特徴とするハイブリッド駆動装置。 A hybrid drive device including an engine and a motor generator as a power source for running the vehicle and operating in a plurality of operation modes in which the operation states of the engine and the motor generator are different.
When the engine is started and the operation mode is shifted to an operation mode in which the engine runs as a power source, the engine is started only by engine start control such as fuel injection without performing cranking when the engine rotation speed is equal to or higher than a predetermined value. A hybrid drive device.
ことを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド駆動装置。 Two of the three rotating elements are connected to the engine and the motor generator, respectively, and are provided with a combining and distributing mechanism for mechanically combining and distributing their outputs and transmitting them to an output member. The hybrid drive device according to claim 1.
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