JP2005125876A - Hybrid vehicle driving device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、複数の駆動力源を有するハイブリッド車の駆動装置に関するものである。 The present invention relates to a drive device for a hybrid vehicle having a plurality of drive force sources.
従来より、ハイブリッド車としては、例えば内燃機関に加えて電動機やモータ・ジェネレータを動力源として備えた車両が知られている。このハイブリッド車の例では、遊星歯車機構の差動作用を利用して、内燃機関を最適運転点で駆動させるように遊星歯車機構に接続された電動機もしくはモータ・ジェネレータで回転数制御をおこなう。一方、駆動力やエンジンブレーキ力の過不足を電動機もしくはモータ・ジェネレータで補い、さらには減速時にエネルギの回生をおこなうことにより、内燃機関による排ガスを低減し、同時に燃費の向上を図るように構成された車両が知られている。 Conventionally, as a hybrid vehicle, for example, a vehicle including an electric motor or a motor / generator as a power source in addition to an internal combustion engine is known. In this example of the hybrid vehicle, the rotational speed is controlled by an electric motor or a motor / generator connected to the planetary gear mechanism so as to drive the internal combustion engine at the optimum operating point by utilizing the differential action of the planetary gear mechanism. On the other hand, it is configured to compensate for excess or deficiency of driving force and engine braking force with an electric motor or motor generator, and to regenerate energy during deceleration to reduce exhaust gas from the internal combustion engine and improve fuel efficiency at the same time. Vehicle is known.
ハイブリッド車の一例として、特許文献1に記載されたハイブリッド車の駆動装置が知られている。この駆動装置は、二つのモータを有し、一方のモータの回転軸を固定するようにブレーキが備えられており、また、他方のモータの回転軸と駆動軸とを係合・解放するクラッチが設けられている。そして、高車速低負荷時には、ブレーキを係合し、クラッチを解放することで、二つのモータの回転を停止させ、エンジンのみで駆動が行われる。したがって、高車速低負荷時には二つのモータを停止させることができるので、動力循環などが防止され、駆動装置全体の伝達効率低下を防止することができる。
As an example of a hybrid vehicle, a drive device for a hybrid vehicle described in
また、特許文献2には、アシストモータと遊星歯車機構のリングギヤとがクラッチを介して連結されており、クラッチを解放することで、アシストモータとリングギヤとの連結を解放することができる駆動装置が記載されている。
特許文献1の発明では、モータの回転が停止しているので、モータによるエンジンの回転数制御はおこなうことができない。すなわち高車速低負荷時においては、エンジンのみで駆動が行われる。そのため、高車速低負荷時における走行状態の変動に従ってエンジンの運転点は変動し、エンジンの運転点を最適な運転点で維持することができない。また、モータによる発電は行われないので、補機やバッテリーに対する電力供給が行われなくなる。従って、バッテリーの負荷が増大するという問題点があった。
In the invention of
この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであり、車速や負荷の状態にかかわらず効率の良い運転が可能なハイブリッド車の駆動装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made paying attention to the above technical problem, and an object of the present invention is to provide a hybrid vehicle drive device capable of efficient driving regardless of the vehicle speed and load state.
上記の目的を達成するために、この発明は、モータなどの駆動力源を停止させずに動力伝達効率の低下を防止させることを特徴とするものである。すなわち、請求項1の発明は、少なくとも三要素からなる差動作用を有する動力分配機構の入力要素に内燃機関が連結され、前記動力分配機構の反力要素に第1駆動力源が連結され、前記動力分配機構の出力要素に第2駆動力源が連結されているハイブリッド車の駆動装置において、出力部材を前記出力要素と前記反力要素とに選択的に切り換えて連結する切換機構を備えていることを特徴とする駆動装置である。
In order to achieve the above object, the present invention is characterized in that a reduction in power transmission efficiency is prevented without stopping a driving force source such as a motor. That is, in the invention of
また、請求項2の発明は、請求項1において、前記切換機構の動力伝達経路上で上流側に変速機構が設けられていることを特徴とする駆動装置である。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the speed change mechanism is provided on the upstream side of the power transmission path of the switching mechanism.
さらに、請求項3の発明は、少なくとも三要素からなる動力分配機構の入力要素に内燃機関が連結され、前記動力分配機構の反力要素に第1駆動力源が連結され、前記動力分配機構の出力要素に第2駆動力源が連結されているハイブリッド車の駆動装置において、出力部材を前記出力要素と前記反力要素とに選択的に切り換えて連結する切換機構と、前記駆動力源が負回転で力行状態となっているか否かを判断する駆動力源状態判別手段と、前記駆動力源状態判別手段で前記駆動力源が負回転で力行状態と判断された場合には前記切換機構を前記反力要素と出力要素が連結するように切り換える切換機構制御手段とを有していることを特徴とする駆動装置である。
Further, the invention of
そして、請求項4の発明は、請求項3において、前記駆動力源状態判別手段が前記動力分配機構の各要素の現在の回転状態と前記駆動力源の現在の運転状態から現在の動力損失を求める動力損失算出手段と、前記動力分配機構の各要素の切換後の回転状態と前記駆動力源の切換後の運転状態を予測し切換後の動力損失を求める動力損失予測手段と、前記動力損失算出手段で求められた現在の動力損失と前記動力損失予測手段で求められた切換後の動力損失とを比較した結果に基づいて、前記切換機構の切り離しまたは連結を選択する切換選択手段とを有することを特徴とする駆動装置である。 According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the driving force source state determining means calculates the current power loss from the current rotational state of each element of the power distribution mechanism and the current operating state of the driving force source. A power loss calculating means to obtain; a power loss predicting means for predicting a rotation state after switching of each element of the power distribution mechanism and an operating state after switching of the driving force source to obtain a power loss after switching; and the power loss Switching selection means for selecting disconnection or connection of the switching mechanism based on a result of comparing the current power loss obtained by the calculation means and the power loss after switching obtained by the power loss prediction means. This is a drive device characterized by that.
請求項1の発明によれば、切換機構を設けることで、すなわち動力循環状態等の動力伝達損失の大きい状態の時には、第1駆動力源が出力軸と係合され、第2駆動力源が出力軸から切り離される。すなわち第2駆動力源の代わりに第1駆動力源が駆動軸に対してトルクを加減するようになる。言い換えれば、第1駆動力源と第2駆動力源との機能が入れ替わる。その結果、動力循環状態等の動力伝達損失の大きい状態が回避される。また、エンジンの運転点は変化しないので、エンジンの最適運転点を維持したまま運転を行うことができる。さらに、駆動力源はいずれも停止しない。したがって、発電が中止されないので、バッテリーの負荷を低減できる。 According to the first aspect of the present invention, when the switching mechanism is provided, that is, when the power transmission loss is large such as the power circulation state, the first driving force source is engaged with the output shaft, and the second driving force source is Disconnected from the output shaft. That is, instead of the second driving force source, the first driving force source adjusts the torque with respect to the drive shaft. In other words, the functions of the first driving force source and the second driving force source are switched. As a result, a state with a large power transmission loss such as a power circulation state is avoided. Further, since the engine operating point does not change, the engine can be operated while maintaining the optimum engine operating point. Furthermore, none of the driving force sources stops. Therefore, since the power generation is not stopped, the load on the battery can be reduced.
また、請求項2の発明によれば、動力伝達経路で切換機構の上流側に変速機構が追加されている。このため駆動力源切換後の駆動装置全体のギヤ比は前記変速機構のギヤ比を含んだものとなる。すなわち、前記変速機構のギヤ比を変化させることで駆動装置全体のギヤ比を変化させることができる。つまり、駆動力源切換前の駆動装置全体のギヤ比と駆動力源切換後の駆動装置全体のギヤ比を保ちながら、遊星歯車機構のギヤ比を駆動力源切換前と駆動力源切換後とで異なる値とすることができる。そのため、駆動力源切換後の遊星歯車機構のギヤ比の設定の自由度を向上させることができる。
According to the invention of
さらに、請求項3の発明によれば、動力循環等の動力伝達損失の大きい状態となった場合には、負回転・力行状態となった駆動力源が出力部材と接続され、負回転・力行状態となっていない駆動力源が動力分配機構の反力要素と接続される。その結果、切換前に負回転・力行状態であった駆動力源は切換後は正回転・回生状態となり、高車速・低負荷時の動力循環やそれに起因する動力伝達損失を低減することができる。 According to the third aspect of the present invention, when the power transmission loss such as power circulation is large, the driving force source that is in the negative rotation / power running state is connected to the output member, and the negative rotation / power running is achieved. The driving force source that is not in the state is connected to the reaction force element of the power distribution mechanism. As a result, the driving force source that was in the negative rotation / power running state before switching becomes the positive rotation / regenerative state after switching, and it is possible to reduce power circulation at high vehicle speeds / low loads and power transmission loss caused thereby. .
そして、請求項4の発明によれば、動力循環状態などの動力伝達損失の大きい状態か否かは、駆動力源切換前の現在の動力損失と駆動力源切換後の予測した動力損失とを比較することで判断される。そして、予測した動力損失が現在の動力損失よりも少ない場合には切換機構が切換えられる。したがって、駆動装置全体としての伝達効率は常に最良となるように制御されるので、燃費を向上させることができる。また、駆動力源切換前後における各駆動力源と出力軸との回転数が一致した時に切換が行われるので、運転者に違和感を与えることなく駆動力源切換動作をおこなうことができる。 According to the fourth aspect of the present invention, whether or not the power transmission loss such as the power circulation state is large is based on the current power loss before switching the driving force source and the predicted power loss after switching the driving force source. Judged by comparison. When the predicted power loss is smaller than the current power loss, the switching mechanism is switched. Therefore, since the transmission efficiency of the entire drive device is controlled so as to be always the best, fuel efficiency can be improved. Further, since the switching is performed when the rotational speeds of the respective driving force sources and the output shaft match before and after the switching of the driving force source, the driving force source switching operation can be performed without giving the driver a sense of incongruity.
つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。図2はこの発明の対象とする車両のパワートレーンを概念的に示すスケルトン図である。本パワートレーンは、エンジン1と、第1モータ・ジェネレータ2と、このエンジン1の動力を第1モータ・ジェネレータ2および第1中間軸19に分配する動力分配機構4と、第2モータ・ジェネレータ3と、その第2モータ・ジェネレータ3の動力を減速して第1中間軸19に加減する減速機とを主体として構成されている。
Next, the present invention will be described based on specific examples. FIG. 2 is a skeleton diagram conceptually showing the power train of the vehicle to which the present invention is applied. The power train includes an
エンジン1は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの燃料を燃焼させて動力を出力する公知の動力装置であって、スロットル開度(吸気量)や燃料供給量、点火時期などの運転状態を電気的に制御できるように構成されている。そのエンジン1の制御は、例えば、マイクロコンピュータを主体とする電子制御装置(ECU)100によっておこなうように構成されている。
The
また、第1モータ・ジェネレータ2は、例えば同期電動機を用いることが可能であり、この第1モータ・ジェネレータ2は、電動機としての機能と発電機としての機能とを生じるように構成されている。さらに第1モータ・ジェネレータ2にはインバータ(図示せず)を介してバッテリー(図示せず)が電気的に接続されている。そして、前記インバータを電子制御装置100により制御することにより、第1モータ・ジェネレータ2の出力トルクあるいは回生トルクを適宜に設定するようになっている。なお、第1モータ・ジェネレータ2のステータ6はケーシング(図示せず)に固定されており、回転しないようになっている。
The first motor /
動力分配機構4は、遊星歯車機構により構成されている。この遊星歯車機構は外歯歯車であるサンギヤ12と、そのサンギヤ12に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ11と、これらサンギヤ12とリングギヤ11とに噛合しているピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持しているキャリヤ10とを三つの回転要素として差動作用を生じる公知の歯車機構である。前記エンジン1の出力軸が第1の回転要素であるキャリヤ10に連結されている。言い換えれば、キャリヤ10が入力要素となっている。
The power distribution mechanism 4 is constituted by a planetary gear mechanism. This planetary gear mechanism rotates a
これに対して第2の回転要素であるサンギヤ12に、第1モータ・ジェネレータ2のロータ7が連結されているとともに第2中間軸20が接続されている。したがってサンギヤ12がエンジン1に対する反力要素となっており、また第3の回転要素であり、動力分配機構4の出力要素であるリングギヤ11が第1中間軸19に連結されている。
On the other hand, the
第1中間軸19には第2モータ・ジェネレータ3のロータ9が減速機を介して接続され、第1中間軸19で伝達される伝達トルクに第2モータ・ジェネレータ3の出力トルクを加減するようになっている。さらに前記第2モータ・ジェネレータ3は、インバータ(図示せず)を経由してバッテリー(図示せず)に接続されている。そして、マイクロコンピュータを主体とする電子制御装置100によってインバータ(図示せず)を制御することにより、第2モータ・ジェネレータ3の力行および回生ならびにそれぞれの場合におけるトルクおよび回転数を制御するように構成されている。なお、第2モータ・ジェネレータ3のステータ8はケーシング(図示せず)に固定されている。
The
減速機5は動力分配機構4と同様、遊星歯車機構により構成されている。そして、この遊星星歯車機構におけるサンギヤ15に第2モータ・ジェネレータ(MG2)3のロータ9が連結されている。また、キャリヤ13は第2モータ・ジェネレータ3のケーシングに連結され、固定されている。そして、リングギヤ14が第1中間軸19と連結されている。
Similar to the power distribution mechanism 4, the
なお、第1中間軸19とカウンタギヤ16とはクラッチC2を介して接続されているとともに、第2中間軸20とカウンタギヤ16とはクラッチC1を介して接続されている。そして、カウンタギヤ16はアクスル軸21と連結されている。
The first
エンジン1の最適燃費運転は、モータ・ジェネレータ2,3の回転数を高低に変化させることにより、エンジン1の回転数を連続的に(無段階に)変化させることでおこなわれる。すなわち、エンジン1の回転数を例えば燃費が最もよい回転数に設定する無段変速制御は、モータ・ジェネレータ2,3の回転数を制御することによっておこなうことができる。なお、このように遊星歯車機構により構成された動力分配機構を用いて動力を分配する方式のハイブリッド駆動装置は機械分配式ハイブリッド駆動装置と呼ばれる。
The optimum fuel efficiency operation of the
車両状態が高速・低負荷時の時のように第1モータ・ジェネレータ2が負回転・力行状態で、第2モータ・ジェネレータ2が正回転・発電状態の時には動力循環が発生する。これは、第1モータ・ジェネレータ2を駆動する動力を第2モータ・ジェネレータ3で発生させている状態であり、駆動装置全体の動力伝達効率が低下する。そこで、動力伝達効率の低下を回避するために以下のような制御がおこなわれる。
Power circulation occurs when the first motor /
図1はモータ・ジェネレータ2,3を切り換える制御の一例を示すフローチャートである。まず、イグニッションスイッチがONとなっているか否か、すなわち、走行可能状態か否かが判断される(ステップS1)。ステップS1で肯定的すなわち、走行可能状態と判断された場合は、クラッチC1,C2を通常状態すなわち、クラッチC1を解放し、クラッチC2を係合して、車両の走行を開始する(ステップS2)。したがって、第1モータ・ジェネレータ2が動力分配機構4に反力を与えてエンジン1の回転数を制御し、第2モータ・ジェネレータ3が出力トルクのトルクアシストを行う状態となる。なお、イグニッションスイッチがOFFの場合には、このルーチンを抜ける。また、クラッチC1とクラッチC2とは、切換動作中を除いて一方が係合時には他方は必ず解放状態になる。
FIG. 1 is a flowchart showing an example of control for switching the
次に、走行状態が安定状態となったか否かが判断される(ステップS3)。具体的には、アクセル開度の変化量が一定の範囲に収まっているか否かが判断される。これにより、走行状態の変動に合わせてクラッチC1,C2が頻繁に切り換わる、いわゆる切換ビジー状態が回避される。したがって、走行状態が安定しない間は否定的に判断され、次のステップには制御が進行しない。 Next, it is determined whether or not the running state has become a stable state (step S3). Specifically, it is determined whether or not the amount of change in the accelerator opening is within a certain range. This avoids a so-called switching busy state in which the clutches C1 and C2 are frequently switched in accordance with fluctuations in the traveling state. Therefore, a negative determination is made while the running state is not stable, and control does not proceed to the next step.
ステップS3で肯定的に判断されると、各部の伝達損失の計算が行われる(ステップS4)。ここで、Lmg1は第1モータ・ジェネレータ2の回転数とトルクより求められる損失を示す関数であり、Lmg2は第2モータ・ジェネレータ3の回転数とトルクより求められる損失を示す関数である。
If a positive determination is made in step S3, the transmission loss of each part is calculated (step S4). Here, Lmg1 is a function indicating the loss obtained from the rotational speed and torque of the first motor /
したがって、第1モータ・ジェネレータ2のクラッチC2係合時の動力損失loss_mg1は、関数Lmg1に第1モータ・ジェネレータ2のクラッチC2係合時の回転数Nmg1と、第1モータ・ジェネレータ2のクラッチC2係合時のトルクTmg1とを代入して求められる。また、第1モータ・ジェネレータ2のクラッチC1係合時の動力損失loss_mg1' は、関数Lmg1に第1モータ・ジェネレータ2のクラッチC1係合時の回転数Nmg1' と第1モータ・ジェネレータ2のクラッチC1係合時のトルクTmg1' とを代入して求められる。
Therefore, the power loss loss_mg1 when the clutch C2 of the first motor /
同様に、第2モータ・ジェネレータ3のクラッチC2係合時の動力損失loss_mg2は、関数Lmg2に第2モータ・ジェネレータ3のクラッチC2係合時の回転数Nmg2と第2モータ・ジェネレータ3のクラッチC2係合時のトルクTmg2を代入して求められる。また、第2モータ・ジェネレータ3のクラッチC1係合時の動力損失loss_mg2' は関数Lmg2に第2モータ・ジェネレータ3のクラッチC1係合時の回転数Nmg2' と第2モータ・ジェネレータ3のクラッチC1係合時のトルクTmg2' とを代入して求められる。
Similarly, the power loss loss_mg2 when the clutch C2 of the second motor /
さらに、Lpg は動力分配機構の各回転要素の回転数より求められる損失を示す関数である。また、Lrg は第2モータ・ジェネレータ3に接続された減速機の各回転要素の回転数より求められる損失を示す関数である。
Furthermore, Lpg is a function indicating the loss obtained from the rotational speed of each rotating element of the power distribution mechanism. Lrg is a function indicating a loss obtained from the rotational speed of each rotating element of the reduction gear connected to the second motor /
従って、クラッチC2係合時の動力分配機構の損失loss_pg は動力分配機構のサンギヤ12のクラッチC2係合時の回転数Nsとサンギヤ12のクラッチC2係合時のトルクTsと、キャリア10のクラッチC2係合時の回転数Ncとキャリア10のクラッチC2係合時のトルクTcと、リングギヤ11のクラッチC2係合時の回転数Nrとリングギヤ11のクラッチC2係合時のトルクTrとを関数Lpg に代入することで求められる。
Therefore, the loss loss_pg of the power distribution mechanism when the clutch C2 is engaged includes the rotational speed Ns when the clutch C2 of the
また、クラッチC1係合時の動力分配機構の損失loss_pg'は動力分配機構のサンギヤ12のクラッチC1係合時の回転数Ns' とサンギヤ12のクラッチC1係合時のトルクTs' と、キャリア10のクラッチC1係合時の回転数Nc' とキャリア10のクラッチC1係合時のトルクTc' と、リングギヤ11のクラッチC1係合時の回転数Nr' とリングギヤ11のクラッチC1係合時のトルクTr' とを関数Lpg に代入することで求められる。
The loss loss_pg ′ of the power distribution mechanism when the clutch C1 is engaged includes the rotation speed Ns ′ when the
同様に、クラッチC2係合時の第2モータ・ジェネレータ3に接続された減速機の損失loss_rg は減速機のリングギヤ14のクラッチC2係合時の回転数Nrとリングギヤ14のクラッチC2係合時のトルクTrと、第2モータ・ジェネレータ3のクラッチC2係合時の回転数Nmg2と第2モータ・ジェネレータ3のクラッチC2係合時トルクTmg2とを関数Lrg に代入することで求められる。
Similarly, the loss loss_rg of the speed reducer connected to the second motor /
また、クラッチC1係合時の第2モータ・ジェネレータ3に接続された減速機の損失loss_rg'は減速機のリングギヤ14のクラッチC1係合時の回転数Nr' とリングギヤ14のクラッチC1係合時のトルクTr' と、第2モータ・ジェネレータ3のクラッチC1係合時の回転数Nmg2' と第2モータ・ジェネレータ3のクラッチC1係合時トルクTmg2' とを関数Lrg に代入することで求められる。
The loss loss_rg ′ of the speed reducer connected to the second motor /
次にクラッチC2係合時の総合損失loss_totalとクラッチC1係合時の総合損失loss_total' を求める(ステップS5)。これは以下のようにして求める。まずクラッチC2係合時の総合損失loss_totalは、ステップS4で求めた第1モータ・ジェネレータ2のクラッチC2係合時の動力損失loss_mg1に、第2モータ・ジェネレータ3のクラッチC2係合時の動力損失loss_mg2と、クラッチC2係合時の動力分配機構の損失loss_pg と、クラッチC2係合時の第2モータ・ジェネレータ3に接続された減速機の損失loss_rg とを加えた値となる。
Next, the total loss loss_total when the clutch C2 is engaged and the total loss loss_total 'when the clutch C1 is engaged are obtained (step S5). This is obtained as follows. First, the total loss loss_total when the clutch C2 is engaged is equal to the power loss loss_mg1 when the clutch C2 of the first motor /
同様に、クラッチC1係合時の総合損失loss_total' は、第1モータ・ジェネレータ2のクラッチC1係合時の動力損失loss_mg1' に、第2モータ・ジェネレータ3のクラッチC1係合時の動力損失loss_mg2' と、クラッチC1係合時の動力分配機構の損失loss_pg'と、クラッチC1係合時の第2モータ・ジェネレータ3に接続された減速機の損失loss_rg'とを加えた値となる。
Similarly, the total loss loss_total ′ when the clutch C1 is engaged is equal to the power loss loss_mg1 ′ when the clutch C1 of the first motor /
そして、ステップS5で求めたクラッチC2係合時の総合損失loss_totalがクラッチC1係合時の総合損失loss_total' よりも大きいか否かを判断する(ステップS6)。 Then, it is determined whether or not the total loss loss_total at the time of engaging the clutch C2 obtained in step S5 is larger than the total loss loss_total 'at the time of engaging the clutch C1 (step S6).
ステップS6で肯定的、すなわちクラッチC2係合時の総合損失がクラッチC1係合時の総合損失よりも大きい場合、第2モータ・ジェネレータ3の目標回転数Nmg2_tagを第2モータ・ジェネレータ3のクラッチC2係合時の回転数Nmg2とする。したがって、エンジン1の目標回転数Ne_tagは第2モータ・ジェネレータ3の回転数Nmg2を減速機の減速比ρ2で割った値となる。そして、エンジン1の目標出力Pe_tagはエンジン1の目標回転数Ne_tagに現在のエンジントルクTeを乗じた値となる。すなわち、エンジン1の目標回転数Ne_tagは第2モータ・ジェネレータ3により制御されることになる。(以上ステップS10)。これにより、次のステップにおけるモータジェネレータ2,3の切換制御時の回転数の落ち込みや、トルクの落ち込みを防止することができる。
If it is affirmative in step S6, that is, if the total loss when the clutch C2 is engaged is larger than the total loss when the clutch C1 is engaged, the target rotational speed Nmg2_tag of the second motor /
ステップS10でエンジン目標回転数Ne_tagと目標エンジン出力Pe_tagが設定されると、クラッチC1を解放しクラッチC2を係合する制御がおこなわれる(ステップS11)。これによりアクスル軸と第2モータ・ジェネレータ3とが結合され、第2モータ・ジェネレータ3によりトルクのアシストが行われる。なお、ステップS2でクラッチC1、クラッチC2の状態が設定されているため、ルーチン初回時には特に切換は行われない。
When the engine target rotational speed Ne_tag and the target engine output Pe_tag are set in step S10, control for releasing the clutch C1 and engaging the clutch C2 is performed (step S11). As a result, the axle shaft and the second motor /
ステップS11でクラッチC1,C2の係合・解放状態の設定が行われると、クラッチC2係合時の第1モータ・ジェネレータ2を第1モータ・ジェネレータ2の目標回転数とする。したがって、第1モータ・ジェネレータ2の目標回転数Nmg1に動力分配機構のサンギヤ12とキャリア10との間のギヤ比を乗じた値に、動力分配機構のリングギヤ11の回転数にそのリングギヤ11とキャリア10との間のギヤ比を乗じた値を加えた値が新たなエンジン1の目標回転数Ne_tagとなる。そして、エンジン1の目標出力Pe_tagはNe_tagに現在のエンジントルクTeを乗じた値となる。すなわち、エンジン1の回転数は第1モータ・ジェネレータ2により制御されることになる(以上ステップS12)。
When the engagement / release states of the clutches C1 and C2 are set in step S11, the first motor /
一方、ステップS6で否定的、すなわちクラッチC2係合時の総合損失がクラッチC1係合時の総合損失よりも小さい場合、第1モータ・ジェネレータ2目標回転数Nmg1_tagを第1モータ・ジェネレータ2のクラッチC1係合時の回転数Nmg1' とする。したがって、エンジン目標回転数Ne_tagは第1モータ・ジェネレータ2のクラッチC1係合時の回転数Nmg1' となる。そして、エンジンの目標出力Pe_tagはエンジン1の目標回転数Ne_tagに現在のエンジントルクTeを乗じた値となる。すなわち、エンジン1の目標回転数Ne_tagは第1モータ・ジェネレータ2により制御されることになる。これにより、次のステップにおけるモータジェネレータ2,3の切換制御時の回転数の落ち込みや、トルクの落ち込みを防止することができる(以上ステップS7)。
On the other hand, if negative in step S6, that is, if the total loss when the clutch C2 is engaged is smaller than the total loss when the clutch C1 is engaged, the first motor /
ステップS7でエンジン1の目標回転数Ne_tagと目標エンジン出力Pe_tagが設定されると、クラッチC1を係合しクラッチC2を解放する制御がおこなわれる(ステップS8)。これによりアクスル軸と第1モータ・ジェネレータ2とが結合され、第1モータ・ジェネレータ2によりトルクのアシストが行われる。したがって、第2モータ・ジェネレータ3が動力分配機構4に反力を与えてエンジン1の回転数を制御し、第1モータ・ジェネレータ2が出力軸トルクのトルクアシストを行う状態になる。
When the target rotational speed Ne_tag and the target engine output Pe_tag of the
ステップS8でモータ・ジェネレータ2,3の切換が行われると、クラッチC1係合時の第2モータ・ジェネレータ3の回転数を第2モータ・ジェネレータ3の目標回転数とする。したがって、第1モータ・ジェネレータ2の目標回転数Nmg1' に動力分配機構のサンギヤ12とキャリア10との間のギヤ比を乗じた値に、動力分配機構のリングギヤ11の回転数にそのリングギヤ11とキャリア10との間のギヤ比を乗じた値を加えた値が新たなエンジン1の目標回転数Ne_tagとなる。そして、エンジン1の目標出力Pe_tagはNe_tagに現在のエンジントルクTeを乗じた値となる。すなわち、エンジン回転数は第1モータ・ジェネレータ2により制御されることになる(以上ステップS9)。
When the
図3はこの装置に係わる共線図である。走行状態が高速で低負荷の場合、細実線(a)で示す状態となっている。すなわち、車速が高速な状態になっているので、第1中間軸19の回転数は高回転数となり、第1モータ・ジェネレータ2は負回転となる。つまり、この状態では動力循環が発生し、駆動装置全体の動力伝達効率は低下する。
FIG. 3 is a collinear diagram relating to this apparatus. When the traveling state is high speed and low load, it is in a state indicated by a thin solid line (a). That is, since the vehicle speed is high, the rotation speed of the first
そこで、上記の制御をおこない、まず第1モータ・ジェネレータ2の回転数を第1中間軸19の回転数まで持ち上げる(破線(c))。これは上記ステップS7に相当する。そしてクラッチC1,C2を切換えたのち、エンジン1の回転数をクラッチC2係合時の回転数になるように第1モータ・ジェネレータ2を制御する(太実線(b))。これはステップS9に相当する。
Therefore, the above control is performed, and first, the rotational speed of the first motor /
切換機構を設けることで、すなわち動力循環状態等の動力伝達損失の大きい状態の時には、第1モータ・ジェネレータ2がアクスル軸21と連結され、第2モータ・ジェネレータ3がアクスル軸21と切り離される。すなわち第2モータ・ジェネレータ3の代わりに第1モータ・ジェネレータ2が駆動軸に対してトルクを加減するようになる。また、遊星歯車機構のギヤ比は小さくなっているので、動力循環状態等の動力伝達損失の大きい状態が回避される。さらに、第2モータ・ジェネレータ3の回転数を下げることができるので、第2モータ・ジェネレータ3に接続された遊星歯車機構の伝達損失を低減することができる。また、エンジン1の運転点は特には変化しないので、エンジン1の最適運転点を維持したまま運転を行うことができる。さらに、モータ・ジェネレータ2,3はいずれも停止しない。すなわち、動力循環を生じることなく、一方のモータ・ジェネレータが発電を行いその電力を他方のモータ・ジェネレータに供給するので、バッテリーの負荷を低減できる。
By providing the switching mechanism, that is, when the power transmission loss is large, such as a power circulation state, the first motor /
また、動力循環等の動力伝達損失の大きい状態となった場合には、負回転・力行状態となった第1モータ・ジェネレータ2が出力部材と接続され、負回転・力行状態となっていない第2モータ・ジェネレータ3が動力分配機構の反力要素と接続される。その結果、クラッチC2係合時に負回転・力行状態であった第1モータ・ジェネレータ2はクラッチC1係合時は正回転・回生状態となり、動力循環を回避し、動力伝達損失を低減させることができる。
When the power transmission loss such as power circulation is large, the first motor /
さらに、動力循環状態などの動力伝達損失の大きい状態か否かは、モータ・ジェネレータ2,3を切換える前の現在の動力損失とクラッチC1係合時の予測した動力損失とを比較することで判断される。そして、予測した動力損失が現在の動力損失よりも少ない場合には切換機構が切換えられる。したがって、駆動装置全体としての伝達効率は常に最良となるように制御されるので、燃費を向上させることができる。また、モータ・ジェネレータ2,3はクラッチC2係合時後における各駆動力源と出力軸との回転数が一致した時に切換が行われるので、運転者に違和感を与えることなく駆動力源切換動作をおこなうことができる。
Further, whether or not the power transmission loss is large such as a power circulation state is determined by comparing the current power loss before switching the motor /
つぎに、この発明の対象となるパワートレーンの他の実施例を以下に説明する。図4は、この発明の対象とする他の例の車両のパワートレーンを概念的に示すスケルトン図であり、二組のクラッチの動力伝達経路上で上流側にカウンタギヤ17,18をそれぞれ挿入した例である。なお、図4の実施例において図2の構成と同じ構成については図2と同じ符号を付してある。また、図4に示す実施例は、図2に示す実施例の変形例であり、図2の構成と同じ部分について得られる作用・効果は同一である。また、クラッチの制御も図2に示す実施例と同様におこなわれる。 Next, another embodiment of the power train that is an object of the present invention will be described below. FIG. 4 is a skeleton diagram conceptually showing a power train of another example vehicle that is an object of the present invention, in which counter gears 17 and 18 are inserted upstream on the power transmission paths of two sets of clutches, respectively. It is an example. In the embodiment of FIG. 4, the same components as those of FIG. 2 are denoted by the same reference numerals as those of FIG. Further, the embodiment shown in FIG. 4 is a modification of the embodiment shown in FIG. 2, and the actions and effects obtained for the same parts as those in the configuration of FIG. 2 are the same. The clutch is also controlled in the same manner as in the embodiment shown in FIG.
第1中間軸19とクラッチC2とがカウンタギヤ17を介して連結されているとともに、第2中間軸20とクラッチC1とがカウンタギヤ18を介して連結されている。そして、クラッチC1とクラッチC2とが並列にアクスル軸21と接続されている。
The first
図5はこの実施例における共線図である。図3の共線図と同様、まず第1モータ・ジェネレータ2の回転数を第1中間軸19の回転数まで持ち上げる(細破線(c))。そして、第2モータ・ジェネレータ3の回転数を制御し、エンジン1の回転数をクラッチC2係合時の回転数にする(太破線(d))。
FIG. 5 is a collinear diagram in this embodiment. As in the nomogram of FIG. 3, first, the rotational speed of the first motor /
一方、クラッチC1,C2とリングギヤ11,14との間、すなわち、動力伝達経路でクラッチC1,C2の上流側にカウンタギヤ17,18が追加されている。したがって、共線図上においては、ケーシングとアクスル軸21との間の距離がカウンタギヤ17,18のギヤ比によって設定される。つまり、クラッチC1係合時の駆動装置全体のギヤ比は前記カウンタギヤ17,18のギヤ比を含むことになる。すなわち、前記カウンタギヤ17,18のギヤ比を変化させることで駆動装置全体のギヤ比を変化させることができる。つまり、モータ・ジェネレータ2,3のクラッチC2係合時の駆動装置全体のギヤ比とモータ・ジェネレータ2,3のクラッチC1係合時の駆動装置全体のギヤ比を保ちながら、遊星歯車機構のギヤ比をモータ・ジェネレータ2,3のクラッチC2係合時とモータ・ジェネレータ2,3のクラッチC1係合時とで異なる値とすることができる。そのため、モータ・ジェネレータ2,3のクラッチC1係合時の遊星歯車機構のギヤ比の設定の自由度を向上させることができる。
On the other hand, counter gears 17 and 18 are added between the clutches C1 and C2 and the ring gears 11 and 14, that is, upstream of the clutches C1 and C2 in the power transmission path. Therefore, on the nomograph, the distance between the casing and the
ここで、上述した各具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、動力分配機構4が「動力分配機構」に相当し、エンジン1が「内燃機関」に相当する。また、第1モータ・ジェネレータ2が「第1駆動力源」に相当し、第2モータ・ジェネレータ3が「第2駆動力源」に相当する。そして、クラッチC1、C2が「切換機構」に相当する。また、カウンタギヤ17,18が「変速機構」に相当する。
Here, the relationship between each of the above-described specific examples and the present invention will be briefly described. The power distribution mechanism 4 corresponds to a “power distribution mechanism”, and the
さらにステップS4ないしステップS6の機能的手段が「駆動力源状態判別手段」に相当し、ステップS7ないしステップS12の機能的手段が「切換機構制御手段」に相当する。また、ステップS4とステップS5の機能的手段が「動力損失算出手段」に相当し、ステップS4とステップS5の機能的手段が「動力損失予測手段」に相当し、ステップS8およびステップS11の機能的手段が「切換選択手段」に相当する。 Further, the functional means in steps S4 to S6 corresponds to “driving force source state determination means”, and the functional means in steps S7 to S12 correspond to “switching mechanism control means”. The functional means in steps S4 and S5 correspond to “power loss calculation means”, the functional means in steps S4 and S5 correspond to “power loss prediction means”, and the functional means in steps S8 and S11. The means corresponds to “switching selection means”.
また、クラッチC1,C2は油圧制御式、電磁制御式のいずれでもよい。また、この発明における「内燃機関」と「第1駆動力源」および「第2駆動力源」とは、駆動力の発生の原理が異なる。本実施例では「内燃機関」を使用して熱エネルギを運動エネルギに変換したが、内燃機関の他に外燃機関等を用いてもよい。要は、熱エネルギを運動エネルギに変換する装置であればよい。 The clutches C1 and C2 may be either a hydraulic control type or an electromagnetic control type. Further, the “internal combustion engine”, “first driving force source”, and “second driving force source” in the present invention are different in the principle of generation of driving force. In this embodiment, the “internal combustion engine” is used to convert heat energy into kinetic energy, but an external combustion engine or the like may be used in addition to the internal combustion engine. In short, any device that converts thermal energy into kinetic energy may be used.
1…エンジン、 2…第1モータ・ジェネレータ、 3…第2モータ・ジェネレータ、 19…第1中間軸、 20…第2中間軸、 21…アクスル軸、 4…動力分配機構、 5…減速機、 C1,C2…クラッチ、 100…電子制御装置(ECU)。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
出力部材を前記出力要素と前記反力要素とに選択的に切り換えて連結する切換機構を備えていることを特徴とするハイブリッド車の駆動装置。 An internal combustion engine is connected to an input element of a power distribution mechanism having a differential action consisting of at least three elements, a first driving force source is connected to a reaction force element of the power distribution mechanism, and a first drive power source is connected to an output element of the power distribution mechanism. In a hybrid vehicle drive device in which two drive force sources are connected,
A hybrid vehicle drive device comprising a switching mechanism for selectively switching and connecting an output member between the output element and the reaction force element.
出力部材を前記出力要素と前記反力要素とに選択的に切り換えて連結する切換機構と、
前記駆動力源が負回転で力行状態となっているか否かを判断する駆動力源状態判別手段と、
前記駆動力源状態判別手段で前記駆動力源が負回転で力行状態と判断された場合には前記切換機構を前記反力要素と出力要素が連結するように切り換える切換機構制御手段とを有していることを特徴とするハイブリッド車の駆動装置。 An internal combustion engine is connected to an input element of a power distribution mechanism composed of at least three elements, a first driving force source is connected to a reaction force element of the power distribution mechanism, and a second driving force source is connected to an output element of the power distribution mechanism. In the hybrid vehicle drive device connected,
A switching mechanism for selectively switching and connecting the output member to the output element and the reaction force element;
Driving force source state determining means for determining whether or not the driving force source is in a power running state with negative rotation;
Switching mechanism control means for switching the switching mechanism so that the reaction force element and the output element are connected when the driving force source state determining means determines that the driving force source is in a negative rotation and a power running state. A drive device for a hybrid vehicle.
前記動力分配機構の各要素の切換後の回転状態と前記駆動力源の切換後の運転状態とを予測し切換後の動力損失を求める動力損失予測手段と、
前記動力損失算出手段で求められた現在の動力損失と前記動力損失予測手段で求められた切換後の動力損失とを比較した結果に基づいて、前記切換機構の切り離しまたは連結を選択する切換選択手段とを有することを特徴とする請求項3に記載のハイブリッ車の駆動装置。 A power loss calculating means for calculating a current power loss from a current rotation state of each element of the power distribution mechanism and a current operation state of the driving force source;
A power loss prediction means for predicting a rotation state after switching of each element of the power distribution mechanism and an operating state after switching of the driving force source to obtain a power loss after switching;
Switching selection means for selecting disconnection or connection of the switching mechanism based on a result of comparing the current power loss obtained by the power loss calculation means and the power loss after switching obtained by the power loss prediction means. The hybrid vehicle drive device according to claim 3, further comprising:
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