【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、駆動力源として内燃機関（エンジン）とモータを備えたハイブリッド車両に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、燃費向上、排出ガス低減等を目的として、駆動力源として内燃機関（以下、エンジンという）とモータを備えたハイブリッド車両が種々提案されている。このようなハイブリッド車両は大別すると、モータが駆動車輪側に接続され、エンジンが発電機に接続されていて、エンジンは発電機の駆動にだけ用い、走行にはモータからの駆動力だけで駆動車輪を駆動して走行するもの（所謂シリーズ型ハイブリッド車両）や、エンジンとモータを選択的に駆動車輪側に接続して、モータの駆動出力とエンジンの駆動出力とを駆動車輪側に伝達して走行するもの（所謂パラレル型ハイブリッド車両）がある。
【０００３】
このうちパラレル型ハイブリッド車両としては、特許文献１や特許文献２に開示されているように、遊星歯車の三要素であるサンギヤとリングギヤとキャリアのいずれか一つにそれぞれエンジン、モータ・ジェネレータ、出力軸（駆動車軸）を結合し モータ・ジェネレータを遊星歯車の反力要素として機能させるハイブリッド車両が知られている。
【０００４】
これら特許文献１，２に記載のハイブリッド車両の場合には、モータ・ジェネレータを反力要素として機能させているので、駆動車軸に出力されるトルクＴｏｕｔは、エンジンからの入力トルクＴｅとモータ・ジェネレータのトルクＴｍｏｔの和となり（Ｔｏｕｔ＝Ｔｅ＋Ｔｍｏｔ）、駆動車軸に大きな駆動力を伝達することができる。つまり、モータ・ジェネレータが従来の流体継手と同様の役割を果たし、トルク増幅効果をもたらす。
また、このハイブリッド車両の場合には、トルク増幅中はモータ・ジェネレータが発電機として機能するため、従来トルク増幅中は熱として放出していたエネルギーを電気エネルギーとして回収できるため、その電気エネルギーによりモータ走行あるいはエンジンとモータの両方を駆動力源とする走行（所謂モータアシスト走行）が可能になり、燃費の向上が期待できる。
【０００５】
また、特許文献２に記載のハイブリッド車両の場合には、モータ・ジェネレータを結合させた要素に、該モータ・ジェネレータと並列にブレーキ機構が設けられており、モータ・ジェネレータのフェール時やバッテリーが満充電状態のときには、前記ブレーキ機構によって反力を発生させてトルク増幅を可能にしている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−１８３３５６号公報
【特許文献２】
特開平５−３１９１１０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のハイブリッド車両においては、発進時やストール（駆動力軸に駆動力が発生しながら車両が停止している状態）時などにエンジンの駆動力を増幅して駆動車軸に伝達するためには、ストール時のエンジン出力と同等のモータ・ジェネレータの出力が必要となり、モータ・ジェネレータの大出力化を招く。モータ・ジェネレータの出力アップはモータ・ジェネレータの大型化、バッテリー電圧の増大を招き、その結果、搭載性の悪化や、重量増大、コストアップなどの問題が生じる。しかしながら、モータ・ジェネレータの出力を小さくすると、エンジンストール時の出力が低下し、駆動車軸に伝達される駆動力が不足し、坂道やフルロードでのスムーズな発進が難しくなる。
【０００８】
また、特許文献２のハイブリッド車両においては、モータ・ジェネレータと並列に配置されたブレーキ機構によって反力を発生させて発進する場合に、エンジンのトルクバラツキや作動油圧のバラツキ等によりブレーキトルクにバラツキが発生することがあり、発進商品性の悪化が懸念される。
そこで、この発明は、モータ・ジェネレータの小出力化および小型化が可能で、発進商品性も向上させることができるハイブリッド車両を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、遊星歯車（例えば、後述する実施の形態における遊星歯車装置２０）の三要素であるサンギヤ（例えば、後述する実施の形態におけるサンギヤ２４）とリングギヤ（例えば、後述する実施の形態におけるリングギヤ２１）とキャリア（例えば、後述する実施の形態におけるキャリア２３）のいずれか一つにそれぞれ結合するエンジン（例えば、後述する実施の形態におけるエンジン２）、モータ・ジェネレータ（例えば、後述する実施の形態におけるモータ・ジェネレータ３０）、車軸（例えば、後述する実施の形態における車軸５ａ，５ｂ）と、前記遊星歯車の三要素のうちの二つの要素を連結し一体化するクラッチ（例えば、後述する実施の形態におけるクラッチ４０）と、前記モータ・ジェネレータが結合する前記要素に該モータ・ジェネレータと並列に設けたブレーキ手段（例えば、後述する実施の形態におけるブレーキ機構５０）を備え、前記エンジンを作動させ、前記クラッチを開放するとともに前記モータ・ジェネレータによる反力を増大させることで発進制御を行うハイブリッド車両であって、要求駆動力を検出する要求駆動力検出手段（例えば、後述する実施の形態におけるステップＳ１０１）と、前記モータ・ジェネレータだけを前記遊星歯車の反力要素として得られる駆動力では前記要求駆動力検出手段で検出した要求駆動力に不足すると判断した場合に前記ブレーキ手段のスリップ状態を制御するブレーキスリップ制御手段（例えば、後述する実施の形態におけるステップＳ１０６）を備えたことを特徴とするハイブリッド車両（例えば、後述する実施の形態におけるハイブリッド車両１）である。
このように構成することにより、モータ・ジェネレータだけを遊星歯車の反力要素としたときに得られる駆動力では所望する要求駆動力に不足すると判断した場合に、ブレーキスリップ制御手段がブレーキ手段のスリップ状態を制御してブレーキ手段による反力を生じさせるので、遊星歯車にはモータ・ジェネレータによる反力とブレーキ手段による反力が両方作用し、不足する駆動力がブレーキ手段の反力に基づく駆動力で補われ、所望の要求駆動力を得ることができる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の発明において、前記モータ・ジェネレータだけを前記遊星歯車の反力要素として得られる駆動力の最大値は、前記モータ・ジェネレータの最大出力よりも所定値だけ小さい出力を反力として得られる駆動力に設定されていることを特徴とする。
このように構成することにより、ブレーキスリップ制御手段によるブレーキのスリップ状態を制御しているときに、エンジントルクのバラツキやブレーキ手段の摩擦係数のバラツキやブレーキ手段の作動油圧のバラツキによりブレーキトルクのバラツキが発生した場合に、モータ・ジェネレータの余裕出力があるので、ブレーキトルクのバラツキに起因する要求駆動力との誤差をモータ・ジェネレータの制御によって補正することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係るハイブリッド車両の一実施の形態を図１から図８の図面を参照して説明する。
図１に示すように、このハイブリッド車両１は、エンジン２の動力が発進機構部３およびトランスミッション４を介して前輪の車軸（駆動軸）５ａ，５ｂに伝達されるように構成されている。
【００１２】
発進機構部３は、図２に示すように、シングルプラネタリの遊星歯車装置２０と、モータ・ジェネレータ３０と、クラッチ４０と、ブレーキ機構（ブレーキ手段）５０を主要構成としている。
遊星歯車装置２０は、リングギヤ２１と、ピニオン２２を有するキャリア２３と、サンギヤ２４の三要素を備え、リングギヤ２１にフライホイール６１およびダンパ６２を介してエンジン２の出力軸２ａが接続され、キャリア２３にトランスミッション４の入力軸４ａに接続され、サンギヤ２４にモータ・ジェネレータ３０のロータ３１が接続されている。なお、モータ・ジェネレータ３０のステータ３２は発進機構部３のケーシング３ａに固定されている。
【００１３】
また、サンギヤ２４には、モータ・ジェネレータ３０と並列にブレーキ機構５０が設けられている。リングギヤ２１とサンギヤ２４の間には、この両者を連結・開放可能にするクラッチ４０が設けられており、クラッチ４０を連結した状態ではリングギヤ２１とサンギヤ２４が一体化して回転する。クラッチ４０およびブレーキ機構５０は、図示しないリニアソレノイドなどの油圧制御手段を備えており、締結から開放までをリニアに制御できるようにされている。
このように構成された発進機構部３では、エンジン２からの動力はフライホイール６１およびダンパ６２を介して遊星歯車装置２０に入力され、トランスミッション４を介して前輪の車軸５ａ，５ｂに伝達される。
【００１４】
モータ・ジェネレータ３０は電動機と発電機の機能を有しており、電動機として作用させたときにはモータ走行あるいはモータアシスト走行が可能であり、発電機として作用させたときにはバッテリ７への充電が可能になる。このために、モータ・ジェネレータ３０とバッテリ７との間の電力の授受をＰＤＵ６が制御している。バッテリ７には、バッテリ７の残容量（ＳＯＣ）を検出するＳＯＣ検出装置８が接続されている。
また、クラッチ４０を開放状態にしてモータ・ジェネレータ３０を発電機として作用させると、モータ・ジェネレータ３０はブレーキ機構５０と同じく遊星歯車装置２０における反力要素として機能する。
さらに、モータ・ジェネレータ３０はレゾルバ（図示せず）を備えており、このレゾルバによりロータ３１の回転数、すなわちサンギヤ２４の回転数を検出することができるようになっている。
【００１５】
このハイブリッド車両１は、モータ・ジェネレータＥＣＵ（以下、Ｍ／Ｇ−ＥＣＵと略す）１１と、燃料噴射ＥＣＵ（以下、ＦＩ−ＥＣＵと略す）１２と、トランスミッションＥＣＵ（Ｔ／Ｍ−ＥＣＵと略す）１３を備えている。
Ｍ／Ｇ−ＥＣＵ１１は、本発明の特徴部分である発進制御を実行するものであり、Ｍ／Ｇ−ＥＣＵ１１には、ＳＯＣ検出装置８、スロットル開度センサ９、モータ・ジェネレータ３０の前記レゾルバからの出力信号のほか、アクセルペダルセンサ、エンジン回転数センサ、温度センサ、シフトポジションセンサ（いずれも図示せず）などからの出力信号が入力される。
ＦＩ−ＥＣＵ１２は、スロットル開度、燃料噴射量、点火時期などを制御することによりエンジン２を運転状態に応じた出力に制御する。Ｔ／Ｍ−ＥＣＵ１３は遊星歯車装置２０のクラッチ４０やブレーキ機構５０などの結合要素を制御する。
【００１６】
次に、この実施の形態におけるハイブリッド車両１の発進制御について、図３のフローチャートに従って説明する。なお、ステップＳ１０１に進む以前に、すでにエンジン２は作動されており、クラッチ４０も開放状態にあるものとする。
まず、ステップＳ１０１において、スロットル開度センサ９で検出したスロットル開度などに基づいてハイブリッド車両１の要求駆動力Ｗｃｏｍを算出する。
なお、この実施の形態においては、ステップＳ１０１の処理を実行することにより要求駆動力検出手段が実現される。
次に、ステップＳ１０２に進み、モータ・ジェネレータ３０が故障しているか否か判定する。モータ・ジェネレータ３０の故障は、例えば、レゾルバにより検出されたモータ・ジェネレータ３０の回転数Ｎｍｏｔとモータ指令値との差が閾値を越えた場合などにより検出することができる。
ステップＳ１０２における判定結果が「ＮＯ」（モータ・ジェネレータ３０が故障していない）である場合は、ステップＳ１０３に進み、ＳＯＣ検出装置８で検出したバッテリ７のＳＯＣが所定値Ａ（例えば、全容量の８０％）以上か否かを判定する。
【００１７】
ステップＳ１０２における判定結果が「ＹＥＳ」（モータ・ジェネレータ３０が故障している）である場合、あるいは、ステップＳ１０３における判定結果が「ＹＥＳ」（ＳＯＣ≧Ａ）である場合には、モータ・ジェネレータ３０の回生制御を実行すべきではないか、あるいは、実行できないので、ステップＳ１０８に進み、ブレーキ機構５０による反力だけを遊星歯車装置２０における反力として発進するために、ブレーキ機構５０のスリップ状態をブレーキスリップ制御１によって制御する。
ステップＳ１０８におけるブレーキスリップ制御１では、図４のブロック図に示すように、モータ・ジェネレータ３０のトルクＴｍｏｔは「０」であり（Ｔｍｏｔ＝０）、ブレーキトルクＴｂｒｋは可変である。レゾルバにより検出されたモータ・ジェネレータ３０の実回転数Ｎｍｏｔがフィードバックされ、この実回転数Ｎｍｏｔと要求回転数Ｎｃｏｍに基づいてブレーキ機構５０の締結力をＰＩ制御し、その締結力に応じた作動油圧となるようにブレーキ機構５０のリニアソレノイドを制御する。
【００１８】
一方、ステップＳ１０３における判定結果が「ＮＯ」（ＳＯＣ＜Ａ）である場合は、ステップＳ１０４に進み、ステップＳ１０１で算出した要求駆動力Ｗｃｏｍが所定値Ｗｍｏｔよりも大きいか否かを判定する。ここで、所定値Ｗｍｏｔはモータ・ジェネレータ３０の最大出力から所定値だけ低い値に設定する。例えば、最大出力２５ｋｗのモータ・ジェネレータ３０に対してＷｍｏｔを２０ｋｗに設定する如くである。
【００１９】
ステップＳ１０４における判定結果が「ＮＯ」（Ｗｃｏｍ≦Ｗｍｏｔ）である場合は、ステップＳ１０５に進み、モータ・ジェネレータ３０の回生による反力だけを遊星歯車装置２０における反力とする発進（以下、「Ｍ／Ｇ発電発進」と称す）をするための、モータ・ジェネレータ３０の回生制御を行う。この場合、要求駆動力Ｗｃｏｍが大きいほど回生量を大きくする。
なお、前述の如く所定値Ｗｍｏｔにはモータ・ジェネレータ３０の最大出力から所定値だけ低い値を設定しているので、モータ・ジェネレータ３０の回生による反力だけを遊星歯車装置２０における反力として得られる駆動力の最大値は、モータ・ジェネレータ３０の最大出力よりも所定値だけ小さい出力Ｗｍｏｔを反力としたときに得られる駆動力に設定されることとなる。
【００２０】
一方、ステップＳ１０４における判定結果が「ＹＥＳ」（Ｗｃｏｍ＞Ｗｍｏｔ）である場合は、ステップＳ１０６に進んで、モータ・ジェネレータ３０だけの反力では不足する分をブレーキ機構５０の反力で補うためのブレーキスリップ制御２を行い、さらに、ステップＳ１０７に進んで、ブレーキトルクのバラツキ等に対する補正のためにモータ・ジェネレータ３０の回生制御を行う。つまり、要求駆動力Ｗｃｏｍが所定値Ｗｍｏｔよりも大きいときには、モータ・ジェネレータ３０とブレーキ機構５０の両方を遊星歯車装置２０における反力要素として作用させて発進を行う。以下、この発進を「Ｍ／Ｇ発電ブレーキ併用発進」と称す。
【００２１】
ステップＳ１０６におけるブレーキスリップ制御２においては、図５に示すブロック図に示すように、予め用意されたブレーキトルクマップに基づき、要求駆動力Ｗｃｏｍに応じたブレーキトルクＴｂｒｋを算出し、このブレーキトルクＴｂｒｋをトルク指令値Ｔｃｏｍとして、ブレーキ機構５０のリニアソレノイドを制御する。なお、ブレーキトルクマップでは、要求駆動力ＷｃｏｍからＷｍｏｔを引いた値に応じたトルク値がブレーキトルクＴｂｒｋとして算出される。
なお、この実施の形態においては、ステップＳ１０６の処理を実行することによりブレーキスリップ制御手段が実現される。
【００２２】
また、ステップＳ１０７におけるモータ・ジェネレータ３０の回生制御においては、図６のブロック図に示すように、ブレーキトルクＴｂｒｋはステップＳ１０６で決定したトルク指令値Ｔｃｏｍで一定であり、モータ・ジェネレータ３０のトルクＴｍｏｔが可変である。レゾルバにより検出されたモータ・ジェネレータ３０の実回転数Ｎｍｏｔがフィードバックされ、この実回転数Ｎｍｏｔと目標回転数Ｎｃｏｍに基づいてモータ・ジェネレータ３０のトルク指令値ＴｍｏｔをＰＩ制御し、このトルク指令値Ｔｍｏｔに基づいてモータ・ジェネレータ３０を制御し、要求回転数Ｎｃｏｍまでトルク制御する。
このようにモータ・ジェネレータ３０の回生制御を行うことにより、エンジン２の出力バラツキやブレーキ機構５０の摩擦係数μのバラツキやブレーキ機構５０の作動油圧のバラツキ（以下、エンジン出力のバラツキ等という）に起因して生じるブレーキトルクＴｂｒｋの変動を、モータ・ジェネレータ３０のトルクＴｍｏｔで補正することができる。
【００２３】
図７は、発進時におけるエンジン２の出力軸２ａ（すなわち、リングギヤ２１）とトランスミッション４の入力軸４ａ（すなわち、キャリア２３）とモータ・ジェネレータ３０（すなわち、サンギヤ２４）の回転数の関係を示す図であり、実線は車両停止状態、破線はアンダードライブ状態（発進状態）を示している。
車両停止状態では、モータ・ジェネレータ３０の回生トルクＴｍｏｔもブレーキ機構５０のブレーキトルクＴｂｒｋも「０」であるので、駆動軸５ａ，５ｂに動力伝達は行われない。
車両停止状態から回生トルクＴｍｏｔまたはブレーキトルクＴｂｒｋを「０」から徐々に上げていくと、モータ・ジェネレータ３０のロータ３１またはブレーキ機構５０における可動側の回転が抑制され、トランスミッション４の入力軸４ａに駆動力が発止し、駆動軸５ａ，５ｂが回転し始める。このとき、エンジン２の出力をモータ・ジェネレータ３０またはブレーキ機構５０と協調して制御し、エンジン２が吹き上がるのを防止する。
【００２４】
発進時における負荷の関係は次のようになる。
まず、Ｍ／Ｇ発電発進の場合の出力トルクＴｏｕｔは、モータ・ジェネレータ３０のトルクＴｍｏｔとエンジン２のトルクＴｅの和となる。
Ｔｏｕｔ＝Ｔｍｏｔ＋Ｔｅ
なお、ＴｍｏｔとＴｅの間には次式が成立する。
Ｔｅ×Ｌ１＝Ｔｍｏｔ×Ｌ２
【００２５】
また、Ｍ／Ｇ発電ブレーキ併用発進の場合の出力トルクＴｏｕｔは、モータ・ジェネレータ３０のトルクＴｍｏｔとブレーキ機構５０のブレーキトルクＴｂｒｋとエンジン２のトルクＴｅの和となる。
Ｔｏｕｔ＝Ｔｍｏｔ＋Ｔｂｒｋ＋Ｔｅ
なお、ＴｍｏｔとＴｂｒｋとＴｅの間には次式が成立する。
Ｔｅ×Ｌ１＝（Ｔｍｏｔ＋Ｔｂｒｋ）×Ｌ２
【００２６】
図８は、この実施の形態にようにハイブリッド車両１を発進制御した場合における要求駆動力に対する領域図の一例であり、横軸に発進Ｇ（加速Ｇ）を、縦軸にエンジン出力を取っている。また、この例では、、エンジンストール回転数Ｎｅを２０００ｒｐｍ、モータ・ジェネレータの発電能力を２５ｋｗ、所定値Ｗｍｏｔを約２０ｋｗとした。
この例においては、発進Ｇが約０．１７未満はＭ／Ｇ発電発進領域となり、発進Ｇがそれ以上でＭ／Ｇ発電ブレーキ併用発進領域となる。
そして、Ｍ／Ｇ発電ブレーキ併用発進領域では、約２０ｋｗまでがＭ／Ｇ回生制御領域であり、約２０ｋｗ以上の部分がブレーキスリップ制御領域であり、約２０〜２５ｋｗの間が、ブレーキトルクＴｂｒｋの変動に応じてモータ・ジェネレータ３０の回生量を補正して要求駆動力Ｗｃｏｍとなるように補正するＭ／Ｇ補正制御領域である。
【００２７】
このように、この実施の形態におけるハイブリッド車両１によれば、モータ・ジェネレータ３０が正常に作動し、ＳＯＣが所定値Ａ以下のときであって、要求駆動力Ｗｃｏｍが所定値Ｗｍｏｔよりも大きい場合には、モータ・ジェネレータ３０とブレーキ機構５０の両方を遊星歯車装置２０における反力要素として作用させて発進を行っているので、従来のようにブレーキ機構を併用しない場合と比較すると、モータ・ジェネレータ３０が小出力で済み、モータ・ジェネレータ３０の小型・軽量化を図ることができる。
【００２８】
また、Ｍ／Ｇ発電発進からＭ／Ｇ発電ブレーキ併用発進への切り替え閾値であるＷｍｏｔを、モータ・ジェネレータ３０の最大出力よりも所定値だけ低い値に設定しているので、Ｍ／Ｇ発電ブレーキ併用発進領域においてモータ・ジェネレータ３０の出力に余裕があり、この余裕により、エンジン出力のバラツキ等に起因して生じるブレーキトルクＴｂｒｋの変動を、モータ・ジェネレータ３０のトルクＴｍｏｔで補正することができるので、要求駆動力Ｗｃｏｍを安定して実現させることができ、発進時の商品性が極めて向上する。
【００２９】
〔他の実施の形態〕
なお、この発明は前述した実施の形態に限られるものではない。
例えば、遊星歯車装置２０の三要素であるリングギヤ２１、キャリア２３、サンギヤ２４と、エンジン２、車軸５ａ，５ｂ、モータ・ジェネレータ３０のロータ３１との結合の組み合わせはどのようにされていてもよく、要は、モータ・ジェネレータ３０のロータ３１が結合された要素にブレーキ機構５０が並列に接続されていればよい。また、遊星歯車としてダブルピニオンプラネタリを用いることも可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明するように、請求項１に係る発明によれば、モータ・ジェネレータだけを遊星歯車の反力要素としたときに得られる駆動力では所望する要求駆動力に不足すると判断した場合に、遊星歯車にはモータ・ジェネレータによる反力とブレーキ手段による反力が両方作用し、不足する駆動力がブレーキ手段の反力に基づく駆動力で補われ、所望の要求駆動力を得ることができるので、モータ・ジェネレータの小出力化が可能になり、その結果、小型・軽量化が可能になる。
【００３１】
請求項２に係る発明によれば、ブレーキスリップ制御手段によるブレーキのスリップ状態を制御しているときにブレーキトルクのバラツキが発生した場合に、ブレーキトルクのバラツキに起因する要求駆動力との誤差をモータ・ジェネレータの制御によって補正することができるので。発進商品性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るハイブリッド車両の一実施の形態における概略構成図である。
【図２】前記ハイブリッド車両における発進機構部の構成図である。
【図３】前記ハイブリッド車両における発進制御を示すフローチャートである。
【図４】前記ハイブリッド車両の発進制御におけるブレーキスリップ制御１のブロック図である。
【図５】前記ハイブリッド車両の発進制御におけるブレーキスリップ制御２のブロック図である。
【図６】前記ハイブリッド車両の発進制御におけるモータ・ジェネレータの回生制御のブロック図である。
【図７】前記ハイブリッド車両の発進時における回転数関係を示す図である。
【図８】前記ハイブリッド車両を発進制御した場合における要求駆動力に対する領域図である。
【符号の説明】
１ ハイブリッド車両
２ エンジン
４ トランスミッション
５ａ，５ｂ 車軸
２０ 遊星歯車装置（遊星歯車）
２１ リングギヤ
２３ キャリア
２４ サンギヤ
４０ クラッチ
５０ ブレーキ機構（ブレーキ手段）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a hybrid vehicle including an internal combustion engine (engine) and a motor as driving force sources.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, various hybrid vehicles having an internal combustion engine (hereinafter, referred to as an engine) and a motor as driving power sources have been proposed for the purpose of improving fuel efficiency and reducing exhaust gas. Such hybrid vehicles are roughly classified into a motor connected to the drive wheels and an engine connected to the generator. The engine is used only for driving the generator, and the vehicle is driven only by the driving force from the motor. A vehicle that drives by driving wheels (a so-called series-type hybrid vehicle), or by selectively connecting an engine and a motor to the drive wheels, and transmitting the drive output of the motor and the drive output of the engine to the drive wheels. There is a traveling type (so-called parallel type hybrid vehicle).
[0003]
Among these, as disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, as a parallel type hybrid vehicle, an engine, a motor / generator, and an output are provided on one of three elements of a planetary gear, a sun gear, a ring gear, and a carrier. Hybrid vehicles are known in which shafts (driving axles) are connected and a motor / generator functions as a reaction element of a planetary gear.
[0004]
In the case of the hybrid vehicles described in Patent Documents 1 and 2, the motor / generator functions as a reaction force element, so that the torque Tout output to the drive axle is equal to the input torque Te from the engine and the motor / generator. (Tout = Te + Tmot), and a large driving force can be transmitted to the driving axle. That is, the motor / generator plays a role similar to that of the conventional fluid coupling, and provides a torque amplification effect.
In addition, in the case of this hybrid vehicle, the motor / generator functions as a generator during the torque amplification, so that the energy previously released as heat during the torque amplification can be recovered as electric energy. Traveling or traveling using both an engine and a motor as a driving force source (so-called motor-assisted traveling) becomes possible, and improvement in fuel efficiency can be expected.
[0005]
Further, in the case of the hybrid vehicle described in Patent Document 2, a brake mechanism is provided in parallel with the motor / generator in an element to which the motor / generator is coupled, so that when the motor / generator fails or the battery becomes full. In the charged state, the brake mechanism generates a reaction force to enable torque amplification.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-8-183356 [Patent Document 2]
JP-A-5-319110
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-mentioned conventional hybrid vehicle, the driving force of the engine is amplified and transmitted to the driving axle at the time of starting or a stall (when the vehicle is stopped while driving force is generated on the driving force shaft). Requires an output of the motor generator equivalent to the engine output at the time of stall, which results in an increase in the output of the motor generator. Increasing the output of the motor generator causes an increase in the size of the motor generator and an increase in the battery voltage. As a result, problems such as deterioration of mountability, weight increase, and cost increase occur. However, when the output of the motor / generator is reduced, the output during engine stall decreases, the driving force transmitted to the driving axle becomes insufficient, and it becomes difficult to smoothly start on a hill or a full load.
[0008]
Further, in the hybrid vehicle disclosed in Patent Document 2, when a vehicle is started by generating a reaction force by a brake mechanism arranged in parallel with a motor / generator, the brake torque varies due to a variation in engine torque or a variation in operating oil pressure. It may occur, and there is a concern that the starting merchantability may deteriorate.
Therefore, the present invention provides a hybrid vehicle capable of reducing the output and size of the motor generator and improving the starting merchantability.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, the invention according to claim 1 is a sun gear (for example, a sun gear 24 in an embodiment described later) which is a three element of a planetary gear (for example, a planetary gear device 20 in an embodiment described below). And an engine (for example, an engine 2 in an embodiment to be described later) that is coupled to one of a ring gear (for example, a ring gear 21 in an embodiment to be described later) and a carrier (for example, a carrier 23 to an embodiment to be described later). A motor generator (for example, a motor generator 30 in an embodiment described later), an axle (for example, axles 5a and 5b in an embodiment described later), and two of the three elements of the planetary gear are connected. And a unified clutch (for example, a clutch 40 in an embodiment described later) and the motor A brake means (for example, a brake mechanism 50 in an embodiment to be described later) provided in parallel with the motor / generator on the element to which the generator is coupled, to operate the engine, release the clutch, and A hybrid vehicle that performs start control by increasing a reaction force generated by a generator, and includes only a required driving force detection unit (for example, step S101 in an embodiment described below) that detects a required driving force, and only the motor generator. Brake slip control means (for example, described later) that controls the slip state of the brake means when it is determined that the drive force obtained as the reaction force element of the planetary gear is insufficient for the required drive force detected by the required drive force detection means. It is noted that step S106) in the embodiment is provided. Hybrid vehicle (e.g., a hybrid vehicle 1 in the embodiment described below) to be.
With this configuration, when it is determined that the driving force obtained when only the motor / generator is the reaction force element of the planetary gear is insufficient for the desired required driving force, the brake slip control means sets the slip of the brake means. Since the state is controlled and the reaction force of the brake means is generated, both the reaction force of the motor generator and the reaction force of the brake means act on the planetary gear, and the insufficient driving force is the driving force based on the reaction force of the brake means. And the required required driving force can be obtained.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the maximum value of the driving force obtained by using only the motor generator as a reaction force element of the planetary gear is more predetermined than the maximum output of the motor generator. It is characterized in that the driving force is set such that an output smaller by the value is obtained as a reaction force.
With this configuration, when the brake slip state is controlled by the brake slip control unit, the variation in the brake torque is caused by the variation in the engine torque, the variation in the friction coefficient of the brake unit, and the variation in the operating oil pressure of the brake unit. Occurs, there is a margin output of the motor generator, so that an error from the required driving force due to the variation of the brake torque can be corrected by controlling the motor generator.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a hybrid vehicle according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 8.
As shown in FIG. 1, the hybrid vehicle 1 is configured so that the power of an engine 2 is transmitted to axles (drive shafts) 5a and 5b of front wheels via a starting mechanism 3 and a transmission 4.
[0012]
As shown in FIG. 2, the starting mechanism 3 mainly includes a single planetary planetary gear set 20, a motor generator 30, a clutch 40, and a brake mechanism (brake means) 50.
The planetary gear device 20 includes a ring gear 21, a carrier 23 having a pinion 22, and a sun gear 24. The output shaft 2 a of the engine 2 is connected to the ring gear 21 via a flywheel 61 and a damper 62. Is connected to the input shaft 4 a of the transmission 4, and the rotor 31 of the motor generator 30 is connected to the sun gear 24. The stator 32 of the motor generator 30 is fixed to the casing 3a of the starting mechanism 3.
[0013]
The sun gear 24 is provided with a brake mechanism 50 in parallel with the motor generator 30. A clutch 40 is provided between the ring gear 21 and the sun gear 24 so that the two can be connected and released. When the clutch 40 is connected, the ring gear 21 and the sun gear 24 rotate integrally. The clutch 40 and the brake mechanism 50 are provided with hydraulic control means such as a linear solenoid (not shown), and can linearly control from engagement to release.
In the starting mechanism 3 configured as described above, the power from the engine 2 is input to the planetary gear device 20 via the flywheel 61 and the damper 62 and transmitted to the axles 5a and 5b of the front wheels via the transmission 4. .
[0014]
The motor / generator 30 has the functions of a motor and a generator. When the motor / generator 30 is operated as a motor, it can be driven by a motor or a motor assist, and when it is operated as a generator, the battery 7 can be charged. . For this purpose, the transfer of power between the motor generator 30 and the battery 7 is controlled by the PDU 6. The battery 7 is connected to an SOC detection device 8 that detects the remaining capacity (SOC) of the battery 7.
When the clutch 40 is released and the motor / generator 30 functions as a generator, the motor / generator 30 functions as a reaction element in the planetary gear device 20 in the same manner as the brake mechanism 50.
Further, the motor generator 30 is provided with a resolver (not shown), and the rotational speed of the rotor 31, that is, the rotational speed of the sun gear 24 can be detected by the resolver.
[0015]
The hybrid vehicle 1 includes a motor / generator ECU (hereinafter abbreviated as M / G-ECU) 11, a fuel injection ECU (hereinafter abbreviated as FI-ECU) 12, and a transmission ECU (abbreviated as T / M-ECU). 13 is provided.
The M / G-ECU 11 executes start control which is a characteristic part of the present invention. The M / G-ECU 11 includes a SOC detection device 8, a throttle opening sensor 9, and a resolver of the motor generator 30. , An output signal from an accelerator pedal sensor, an engine speed sensor, a temperature sensor, a shift position sensor (all not shown) and the like are input.
The FI-ECU 12 controls the engine 2 to an output corresponding to an operating state by controlling a throttle opening, a fuel injection amount, an ignition timing, and the like. The T / M-ECU 13 controls coupling elements such as the clutch 40 and the brake mechanism 50 of the planetary gear device 20.
[0016]
Next, start control of the hybrid vehicle 1 in this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. Before proceeding to step S101, it is assumed that the engine 2 has already been operated and the clutch 40 has been released.
First, in step S101, the required driving force Wcom of the hybrid vehicle 1 is calculated based on the throttle opening detected by the throttle opening sensor 9, and the like.
In this embodiment, a required driving force detecting unit is realized by executing the process of step S101.
Next, the process proceeds to step S102, where it is determined whether the motor generator 30 has failed. The failure of the motor generator 30 can be detected, for example, when the difference between the rotational speed Nmot of the motor generator 30 detected by the resolver and the motor command value exceeds a threshold value.
If the determination result in step S102 is “NO” (the motor / generator 30 has not failed), the process proceeds to step S103, where the SOC of the battery 7 detected by the SOC detection device 8 is set to a predetermined value A (for example, the full capacity). 80%) or more.
[0017]
If the determination result in step S102 is “YES” (the motor generator 30 is out of order), or if the determination result in step S103 is “YES” (SOC ≧ A), the motor generator 30 Since the regenerative control should not be performed or cannot be performed, the process proceeds to step S108, and the slip state of the brake mechanism 50 is changed to start only the reaction force by the brake mechanism 50 as the reaction force in the planetary gear device 20. It is controlled by the brake slip control 1.
In the brake slip control 1 in step S108, as shown in the block diagram of FIG. 4, the torque Tmot of the motor generator 30 is “0” (Tmot = 0), and the brake torque Tbrk is variable. The actual rotation speed Nmot of the motor / generator 30 detected by the resolver is fed back, and the engagement force of the brake mechanism 50 is PI-controlled based on the actual rotation speed Nmot and the required rotation speed Ncom. The linear solenoid of the brake mechanism 50 is controlled so that
[0018]
On the other hand, if the result of the determination in step S103 is “NO” (SOC <A), the process proceeds to step S104, and it is determined whether the required driving force Wcom calculated in step S101 is larger than a predetermined value Wmot. Here, the predetermined value Wmot is set to a value lower than the maximum output of the motor generator 30 by a predetermined value. For example, Wmot is set to 20 kW for a motor generator 30 having a maximum output of 25 kW.
[0019]
If the determination result in step S104 is “NO” (Wcom ≦ Wmot), the process proceeds to step S105, in which only the reaction force due to the regeneration of the motor / generator 30 is set as the reaction force in the planetary gear device 20 (hereinafter, “M”). / G power generation start) for the motor / generator 30. In this case, the larger the required driving force Wcom, the larger the regeneration amount.
Since the predetermined value Wmot is set to a value lower than the maximum output of the motor generator 30 by the predetermined value as described above, only the reaction force due to the regeneration of the motor generator 30 is obtained as the reaction force in the planetary gear device 20. The maximum value of the applied driving force is set to a driving force obtained when an output Wmot smaller than the maximum output of the motor generator 30 by a predetermined value is set as a reaction force.
[0020]
On the other hand, if the result of the determination in step S104 is “YES” (Wcom> Wmot), the process proceeds to step S106, in which the reaction force of the brake mechanism 50 compensates for the insufficient reaction force of the motor generator 30 alone. The brake slip control 2 is performed, and further, the process proceeds to step S107, in which regenerative control of the motor / generator 30 is performed to correct for variations in brake torque and the like. That is, when the required driving force Wcom is larger than the predetermined value Wmot, the vehicle starts by causing both the motor generator 30 and the brake mechanism 50 to act as reaction elements in the planetary gear device 20. Hereinafter, this start is referred to as "start with M / G power generation brake".
[0021]
In the brake slip control 2 in step S106, as shown in the block diagram of FIG. 5, a brake torque Tbrk corresponding to the required driving force Wcom is calculated based on a prepared brake torque map, and the brake torque Tbrk is calculated. The linear solenoid of the brake mechanism 50 is controlled as the torque command value Tcom. In the brake torque map, a torque value corresponding to a value obtained by subtracting Wmot from the required driving force Wcom is calculated as the brake torque Tbrk.
In this embodiment, a brake slip control unit is realized by executing the process of step S106.
[0022]
In the regenerative control of the motor generator 30 in step S107, as shown in the block diagram of FIG. 6, the brake torque Tbrk is constant at the torque command value Tcom determined in step S106, and the torque Tmot of the motor generator 30 is set. Is variable. The actual rotational speed Nmot of the motor / generator 30 detected by the resolver is fed back, and the torque command value Tmot of the motor / generator 30 is PI-controlled based on the actual rotational speed Nmot and the target rotational speed Ncom. , And controls the torque of the motor / generator 30 to the required rotational speed Ncom.
By performing the regenerative control of the motor / generator 30 in this manner, variations in the output of the engine 2, variations in the friction coefficient μ of the brake mechanism 50, and variations in the operating oil pressure of the brake mechanism 50 (hereinafter, variations in engine output, etc.) are reduced. Fluctuations in brake torque Tbrk caused by this can be corrected by torque Tmot of motor generator 30.
[0023]
FIG. 7 shows a relationship between the output shaft 2a of the engine 2 (that is, the ring gear 21), the input shaft 4a of the transmission 4 (that is, the carrier 23), and the rotation speed of the motor generator 30 (that is, the sun gear 24) at the time of starting. In the figure, a solid line indicates a vehicle stopped state, and a broken line indicates an underdrive state (starting state).
When the vehicle is stopped, both the regenerative torque Tmot of the motor generator 30 and the brake torque Tbrk of the brake mechanism 50 are “0”, and thus no power is transmitted to the drive shafts 5a and 5b.
When the regenerative torque Tmot or the brake torque Tbrk is gradually increased from "0" from the vehicle stopped state, the rotation of the rotor 31 of the motor / generator 30 or the movable side of the brake mechanism 50 is suppressed, and the input shaft 4a of the transmission 4 The driving force stops, and the drive shafts 5a and 5b start rotating. At this time, the output of the engine 2 is controlled in cooperation with the motor generator 30 or the brake mechanism 50 to prevent the engine 2 from blowing up.
[0024]
The relationship of the load at the time of starting is as follows.
First, the output torque Tout in the case of M / G power generation start is the sum of the torque Tmot of the motor generator 30 and the torque Te of the engine 2.
Tout = Tmot + Te
Note that the following equation is established between Tmot and Te.
Te × L1 = Tmot × L2
[0025]
In addition, the output torque Tout in the case of starting with the M / G power generation brake is the sum of the torque Tmot of the motor generator 30, the brake torque Tbrk of the brake mechanism 50, and the torque Te of the engine 2.
Tout = Tmot + Tbrk + Te
Note that the following equation is established between Tmot, Tbrk, and Te.
Te × L1 = (Tmot + Tbrk) × L2
[0026]
FIG. 8 is an example of a region diagram with respect to the required driving force in the case where the start control of the hybrid vehicle 1 is performed as in this embodiment. The start G (acceleration G) is plotted on the horizontal axis, and the engine output is plotted on the vertical axis. I have. In this example, the engine stall rotation speed Ne was 2000 rpm, the power generation capacity of the motor generator was 25 kw, and the predetermined value Wmot was about 20 kw.
In this example, when the start G is less than about 0.17, it is an M / G power generation start area, and when the start G is greater than that, it is an M / G power brake combined use start area.
In the M / G power / brake combined use start region, up to about 20 kw is the M / G regeneration control region, the portion of about 20 kw or more is the brake slip control region, and the brake torque Tbrk is about 20 to 25 kw. This is an M / G correction control area in which the regenerative amount of the motor / generator 30 is corrected in accordance with the fluctuation so that the required driving force Wcom is obtained.
[0027]
Thus, according to hybrid vehicle 1 of the present embodiment, when motor / generator 30 operates normally and SOC is equal to or less than predetermined value A and required driving force Wcom is larger than predetermined value Wmot. Since the start is performed by using both the motor / generator 30 and the brake mechanism 50 as reaction force elements in the planetary gear device 20, the motor / generator is compared with the conventional case where the brake mechanism is not used together. Since the output 30 is small, the size and weight of the motor generator 30 can be reduced.
[0028]
Further, Wmot, which is a threshold value for switching from M / G power generation start to M / G power generation brake combined start, is set to a value lower than the maximum output of the motor generator 30 by a predetermined value. In the combined start region, there is a margin in the output of the motor / generator 30, and this margin allows the fluctuation of the brake torque Tbrk caused by the variation of the engine output or the like to be corrected by the torque Tmot of the motor / generator 30. As a result, the required driving force Wcom can be stably realized, and the commercial value at the time of starting is greatly improved.
[0029]
[Other embodiments]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment.
For example, the combination of the ring gear 21, carrier 23, and sun gear 24, which are the three elements of the planetary gear device 20, and the engine 2, the axles 5a and 5b, and the rotor 31 of the motor generator 30 may be any combination. In short, it is only necessary that the brake mechanism 50 is connected in parallel to the element of the motor generator 30 to which the rotor 31 is coupled. It is also possible to use a double pinion planetary as the planetary gear.
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the invention of claim 1, when it is determined that the driving force obtained when only the motor / generator is the reaction force element of the planetary gear is insufficient for the desired required driving force, The reaction force of the motor / generator and the reaction force of the braking means act on the gear, and the insufficient driving force is supplemented by the driving force based on the reaction force of the braking means, so that a desired required driving force can be obtained. The output of the motor / generator can be reduced, and as a result, the size and weight can be reduced.
[0031]
According to the second aspect of the present invention, when a variation in brake torque occurs while the brake slip state is being controlled by the brake slip control means, an error from the required driving force due to the variation in brake torque is determined. Because it can be corrected by controlling the motor generator. The launch merchantability is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of a hybrid vehicle according to the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a starting mechanism in the hybrid vehicle.
FIG. 3 is a flowchart showing start control in the hybrid vehicle.
FIG. 4 is a block diagram of a brake slip control 1 in the start control of the hybrid vehicle.
FIG. 5 is a block diagram of a brake slip control 2 in the start control of the hybrid vehicle.
FIG. 6 is a block diagram of regenerative control of a motor generator in the start control of the hybrid vehicle.
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between the number of rotations of the hybrid vehicle at the time of starting.
FIG. 8 is a region diagram for a required driving force when the hybrid vehicle is controlled to start.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 hybrid vehicle 2 engine 4 transmission 5a, 5b axle 20 planetary gear device (planetary gear)
21 ring gear 23 carrier 24 sun gear 40 clutch 50 brake mechanism (brake means)
