JP2009040132A - 車両用ハイブリッド駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】必要発電量を確保しつつ燃費を向上させる車両用ハイブリッド駆動装置を提供する。
【解決手段】燃料の燃焼によって動力を発生させるエンジン１６と、回転エネルギにより発電を行い得る第１モータジェネレータＭＧ１と、前記エンジン１６により発生させられる動力をその第１モータジェネレータＭＧ１と出力歯車２６とに分割する動力分割装置とを、備えた車両用ハイブリッド駆動装置１０において、その動力分割装置は、前記エンジン１６により発生させられる動力の前記第１モータジェネレータＭＧ１及び出力歯車２６への分割比率を変更できる遊星円錐機構１８から成るものであることから、その遊星円錐機構１８における分割比率を適宜設定することにより前記エンジン１６の最適燃費線上で運転することができ、前記第１モータジェネレータＭＧ１による発電を阻害することなく燃費を向上させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料の燃焼によって動力を発生させるエンジン及び回転エネルギにより発電を行い得る電動機を備えた車両用ハイブリッド駆動装置に関し、特に、必要発電量を確保しつつ燃費を向上させるための改良に関する。

燃料の燃焼によって動力を発生させるエンジンと、回転エネルギにより発電を行い得る電動機と、前記エンジンにより発生させられる動力をその電動機と出力回転部材とに分割する動力分割装置とを、備えた車両用ハイブリッド駆動装置が知られている。例えば、特許文献１に記載されたハイブリッド車両の動力伝達装置がそれである。斯かる技術によれば、前記エンジンにより発生させられた動力を前記動力分割装置により発電用の電動機と車両の駆動力とに分割することで、その発電により得られた電気エネルギを車両の駆動力に用いる実用的な車両用ハイブリッド駆動装置を実現することができる。

特開平１１−１８９０５３号公報

ところで、前述したような従来の技術において、前記動力分割装置には一般的な遊星歯車装置等が用いられていたが、斯かる構成では前記エンジンにより発生させられる動力の前記電動機及び出力回転部材への分割比率を変更することができないため、必ずしも前記エンジンの最適燃費線上で運転することができずに燃費が悪化するという不具合があった。車両用ハイブリッド駆動装置においては、電動機により駆動力を発生させるための必要発電量を確保すると共にエンジンの燃費を向上させることが求められるが、そのように、必要発電量を確保しつつ燃費を向上させる車両用ハイブリッド駆動装置は、未だ開発されていないのが現状である。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、必要発電量を確保しつつ燃費を向上させる車両用ハイブリッド駆動装置を提供することにある。

斯かる目的を達成するために、本発明の要旨とするところは、燃料の燃焼によって動力を発生させるエンジンと、回転エネルギにより発電を行い得る電動機と、前記エンジンにより発生させられる動力をその電動機と出力回転部材とに分割する動力分割装置とを、備えた車両用ハイブリッド駆動装置であって、前記動力分割装置は、前記エンジンにより発生させられる動力の前記電動機及び出力回転部材への分割比率を変更できる分割比率可変機構から成ることを特徴とするものである。

このようにすれば、燃料の燃焼によって動力を発生させるエンジンと、回転エネルギにより発電を行い得る電動機と、前記エンジンにより発生させられる動力をその電動機と出力回転部材とに分割する動力分割装置とを、備えた車両用ハイブリッド駆動装置であって、前記動力分割装置は、前記エンジンにより発生させられる動力の前記電動機及び出力回転部材への分割比率を変更できる分割比率可変機構から成るものであることから、前記動力分割装置における分割比率を適宜設定することにより前記エンジンの最適燃費線上で運転することができ、前記電動機による発電を阻害することなく燃費を向上させることができる。すなわち、必要発電量を確保しつつ燃費を向上させる車両用ハイブリッド駆動装置を提供することができる。

ここで、好適には、前記動力配分装置は、内周側に突起部を備えて前記出力回転部材に連結されたリング部と、前記電動機に連結されたサンギヤと、前記突起部と摩擦接触させられる円錐状の当接面及び前記サンギヤと噛み合わされるギヤ部を備えたピニオン部と、そのピニオン部を保持すると共に前記エンジンに連結されたキャリアと、前記サンギヤ、ピニオン部、及びキャリアを一体的に前記リング部に対して軸心方向に相対移動させるアクチュエータとを、備え、前記リング部に対するピニオン部の相対位置を変更して前記当接面に対する突起部の当接位置を変更することで前記エンジンにより発生させられる動力の前記電動機及び出力回転部材への分割比率を変更できる遊星円錐機構から成るものである。このようにすれば、実用的な分割比率可変機構である遊星円錐機構により前記エンジンにより発生させられる動力の前記電動機及び出力回転部材への分割比率を適宜変更することができる。

また、好適には、車速が予め定められた所定速度以上である場合に前記動力分割装置の分割比率を変化させるものである。このようにすれば、車両の高速走行時に前記動力分割装置の分割比率を変化させることで、燃費が最適となる動作点を実現できる。

また、好適には、蓄電装置の蓄電量が予め定められた所定値未満である場合に前記動力分割装置の分割比率を変化させるものである。このようにすれば、蓄電装置の蓄電量の低下時に前記動力分割装置の分割比率を変化させることで、必要発電量を確保しつつ燃費を向上させる動作点を実現できる。

以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明が好適に適用される前後輪駆動型車両すなわち四輪駆動型車両のハイブリッド駆動装置１０（以下、単に駆動装置１０という）の構成を説明する骨子図である。この駆動装置１０は、前輪３８Ｒ、３８Ｌ（以下、特に区別しない場合には単に前輪３８という）を駆動する主駆動装置１２と、後輪４８Ｒ、４８Ｌ（以下、特に区別しない場合には単に後輪４８という）を駆動する副駆動装置１４とを備えており、その主駆動装置１２は、燃料の燃焼によって動力を発生させる内燃機関であるエンジン１６と、それぞれ発動機及び発電機として選択的に作動させられる電動機である第１モータジェネレータＭＧ１（以下、単にＭＧ１という）及び第２モータジェネレータＭＧ２（以下、単にＭＧ２という）と、動力分割装置である遊星円錐機構１８と、遊星歯車装置２０とを、同軸上に備えている。

上記エンジン１６は、その吸気配管の吸入空気量を制御するスロットル弁の開度θ_THを電気的に制御できるスロットルアクチュエータ３０を備えていると共に、トルクコンバータ等の流体式伝動装置が介在することなくダンパ２２を介して入力軸２４に機械的に接続されている。また、上記ＭＧ１は、主に上記遊星円錐機構１８により分割される前記エンジン１６の動力により発電を行う発電機として使用されるものであり、上記ＭＧ２は、主に電気エネルギにより動力を発生させる発動機（電動モータ）として使用されるものである。

前記遊星円錐機構１８は、前記エンジン１６により発生させられる動力を上記ＭＧ１と出力回転部材である出力歯車２６とに分割する動力分割装置であり、その出力歯車２６に連結されて一体的に回転させられるリング部材Ｒ１と、前記ＭＧ１のコアに連結されてそのコアと一体的に回転させられるサンギヤＳ１と、上記リング部Ｒ１の内周側に設けられた突起部Ｒｐと摩擦接触させられる円錐状の当接面Ｐｃ及び前記サンギヤＳ１と噛み合わされるギヤ部Ｐｇを備えたピニオン部Ｐ１と、そのピニオン部Ｐ１を自転可能に保持すると共に前記入力軸２４すなわち前記エンジン１６の出力軸（ダンパ２２）に連結されて一体的に回転させられるキャリアＣＡ１とを、備えて構成されている。また、上記サンギヤＳ１、キャリアＣＡ１、及びピニオン部Ｐ１は、上記リング部Ｒ１に対して軸心方向に一体的に相対移動可能に設けられたものであり、それらサンギヤＳ１、キャリアＣＡ１、及びピニオン部Ｐ１を一体的に前記リング部Ｒ１に対して軸心方向に相対移動させるアクチュエータ２８を備えている。この遊星円錐機構１８による動力の分割については、図８乃至図１０等を用いて後述する。

前記遊星歯車装置２０は、前記遊星円錐機構１８のリング部Ｒ１に連結されて一体的に回転させられるリングギヤＲ２と、非回転部材である変速機ケース等に接続されたキャリアＣＡ２と、前記ＭＧ２のコアに連結されてそのコアと一体的に回転させられるサンギヤＳ２と、上記キャリアＣＡ２に保持されて上記リングギヤＲ２及びサンギヤＳ２と噛み合わされるピニオンギヤＰ２とを、備えて構成されたシングルピニオン型の遊星歯車装置である。前記エンジン１６により発生させられた動力は前記遊星円錐機構１８を介して、前記ＭＧ２により発生させられた動力は前記遊星歯車装置２０を介してそれぞれ前記出力歯車２６から出力される。その出力歯車２６から出力された動力は、減速装置３２、差動歯車装置３４、及び左右１対の車軸３６Ｒ、３６Ｌを介して前記前輪３８へ伝達されるようになっている。なお、図１では、前輪３８Ｒ、３８Ｌの舵角を変更する操舵装置が省略されている。

前記副駆動装置１４は、発動機（電動モータ）及び発電機として選択的に作動させられる電動機であるリヤモータジェネレータＭＧＲ（以下、単にＭＧＲという）を備えており、そのＭＧＲから出力されたトルクは、減速装置４２、差動歯車装置４４、及び左右１対の車軸４６Ｒ、４６Ｌを介して前記後輪４８へ伝達されるようになっている。

図２は、前記駆動装置１０に備えられた制御系統の要部を説明する図である。この図２に示すエンジン制御装置５０、ハイブリッド制御装置５２、及びブレーキ制御装置５４は、何れもＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を有する所謂マイクロコンピュータを備えて構成されており、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って入力信号を処理し、種々の制御を実行する。また、それらエンジン制御装置５０、ハイブリッド制御装置５２、及びブレーキ制御装置５４は、相互に通信可能とされており、所定の制御装置から必要な信号が要求されると、他の制御装置からその所定の制御装置へ適宜送信されるようになっている。

上記エンジン制御装置５０は、前記エンジン１６のトルク制御を実行するもので、前記スロットルアクチュエータ３０によりスロットル弁開度θ_THを制御する他、燃料噴射量制御のために図示しない燃料噴射弁を制御したり、点火時期制御のために図示しないイグナイタを制御したりする。また、定常走行等の所定の運転状態では、最適燃費で前記エンジン１６を作動させるようにスロットルアクチュエータ３０や燃料噴射量等を制御する。

前記ハイブリッド制御装置５２は、バッテリ等の蓄電装置５６から前記ＭＧ１、ＭＧ２に供給される駆動電流や、それ等ＭＧ１、ＭＧ２からその蓄電装置５６へ供給される発電電流、或いは前記ＭＧ１からＭＧ２に供給される発電電流（駆動電流）等を制御するインバータ６０を制御するためのＭＧ制御装置６２と、上記蓄電装置５６から前記ＭＧＲに供給される駆動電流や、そのＭＧＲから上記蓄電装置５６へ供給される発電電流を制御するインバータ６４を制御するためのＭＧＲ制御装置６６とを、備えている。そして、例えば図３に示すように車両の運転状態や走行環境等に応じて複数の走行モードを切り換えて走行するように制御を行う。斯かる制御を行うために、車輪速センサ７６から車速Ｖに対応する前記後輪４８の車輪速が、蓄電量センサ７８から上記蓄電装置５６の蓄電量（残容量）ＳＯＣが、それぞれ前記ハイブリッド制御装置５２へ供給されるようになっている。その他、アクセルペダル６８の操作量Ａccや、前記ＭＧ１、ＭＧ２、ＭＧＲの回転速度等を表す信号が図示しないセンサ等から前記ハイブリッド制御装置５２へ供給されるようになっている。

図３は、前記駆動装置１０において選択的に成立させられる複数の走行モードを説明する図である。この図３の各走行モードは一例で、前進走行時のものであり、後進時には前記ＭＧ２を逆回転方向へ力行制御する。また、前記エンジン１６の始動時には、前記ＭＧ１を力行制御してクランキングする。なお、図３のモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２、ＭＧＲの欄の「○」は、駆動トルクを発生する力行制御を意味し、「●」は、エネルギー回生を行う回生制御を意味している。

図３に示す「モータ二輪走行モード」は、前記エンジン１６の作動を停止すると共に、前記ＭＧ２を力行制御して走行するもので、低速の軽負荷走行時等に選択される。「ハイブリッド二輪走行モード」は、前記エンジン１６を主動力源として走行するもので、前記ＭＧ１を回生制御すると共に、その回生制御で得られた電気エネルギで前記ＭＧ２を補助的に力行制御するようになっており、定常走行時や前記蓄電装置５６の蓄電量ＳＯＣが少ない時の軽負荷走行時等に選択される。「モータ四輪走行モード」は、前記エンジン１６の作動を停止すると共に、前記ＭＧ２及びＭＧＲを力行制御して走行するもので、発進時等に選択される。「ハイブリッド四輪走行モード」は、前記エンジン１６を作動させると共に、前記ＭＧ１を回生制御して得られた電気エネルギや前記蓄電装置５６の電気エネルギにより前記ＭＧ２及びＭＧＲを力行制御して走行するもので、加速時や前記蓄電装置５６の蓄電量ＳＯＣが少ない時の発進時、或いは路面の摩擦係数μが低い低μ路走行時等に選択される。「減速制動走行モード」は、前記ＭＧ２及びＭＧＲを回生制御することにより、車両に制動トルクを付与すると共にエネルギ回生を行って前記蓄電装置５６を充電するもので、アクセルＯＦＦの減速時等に選択される。以上の走行モードのうち「モータ二輪走行モード」及び「モータ四輪走行モード」はモータ走行モードであり、「ハイブリッド二輪走行モード」及び「ハイブリッド四輪走行モード」はハイブリッド走行モードである。

図２に戻って、前記ブレーキ制御装置５４は、油圧ブレーキ制御回路７０を介して各車輪３８Ｒ、３８Ｌ、４８Ｒ、４８Ｌに設けられたホイールブレーキ７２Ｒ、７２Ｌ、７４Ｒ、７４Ｌの制動トルクを制御する。このブレーキ制御装置５４には、前記車輪速センサ７６から車輪の回転速度を表す信号が供給されるようになっており、低μ路等における発進走行時や制動時、旋回時の車両の安定性を高めるために、ＴＲＣ（トラクションコントロール）制御やＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）制御、ＶＳＣ（ヴィークルスタビリティコントロール）制御等を実行する。上記ホイールブレーキ７２Ｒ、７２Ｌ、７４Ｒ、７４Ｌは、油圧により対応する各車輪３８Ｒ、３８Ｌ、４８Ｒ、４８Ｌに制動力を発生させる制動装置である。また、前記ブレーキ制御装置５４には、ＴＲＣ制御等に必要な前後加速度Ｇやヨーレート等を表す信号が図示しない加速度センサやヨーレートセンサ等から供給される。

図４は、前記ハイブリッド制御装置５２が備えている各種の機能を説明する機能ブロック線図である。この図４に示す要求トルク算出手段８０は、例えばアクセル操作量Ａcc及び車速Ｖをパラメータとして予め定められたマップや演算式等に基づいて、運転者が車両に要求する要求駆動トルクＴ_Dを算出する。走行モード切換手段８２は、上記要求トルク算出手段８０により算出された要求駆動トルクＴ_Dや車速Ｖ、車両加速度、蓄電量ＳＯＣ等に基づいて、例えば図３に示す複数の走行モードのうち何れかを選択すると共に、上記要求駆動トルクＴ_D等の変化に応じて走行モードを順次切り換える。トルク分配制御手段８４は、上記走行モード切換手段８２によって前記「モータ四輪走行モード」或いは「ハイブリッド四輪走行モード」が選択された場合に、運転状態や走行環境等に応じて前後輪のトルク分配を制御するもので、例えば図示しない加速度センサによって検出される前後加速度Ｇに基づいて車体の荷重を担う前記前輪３８Ｒ及び３８Ｌと前記後輪４８Ｒ及び４８Ｌとの間の荷重分配比を決定すると共に、その荷重分配比に基づいてフロント側トルク分配比Ｋ_tf及びリヤ側トルク分配比Ｋ_tr（Ｋ_trは１よりも小さい値で、Ｋ_tf＋Ｋ_tr＝１）を決定する。このリヤ側トルク分配比Ｋ_trは、例えば静的後輪荷重分配比Ｋ_trwに前後加速度Ｇから求められる路面傾斜角度θ_Lに基づいて決定される補正値(sinθ_L・Ｋ)を加えることによって算出される。また、リヤ側トルク分配比Ｋ_trをマイナスとすることも可能で、その場合は前記ＭＧＲを回生制御して制動トルクを発生させる一方、Ｋ_tf＋Ｋ_tr＝１となるようにフロント側トルク分配比Ｋ_tfが１より大きな値とされる。なお、上記走行モード切換手段８２によって「モータ二輪走行モード」或いは「ハイブリッド二輪走行モード」が選択された場合は、フロント側トルク分配比Ｋ_tf＝１、リヤ側トルク分配比Ｋ_tr＝０とされる。

フロント側駆動トルク制御手段８６は、上記要求トルク算出手段８０により算出された要求駆動トルクＴ_Dと上記トルク分配制御手段８４により決定されたフロント側トルク分配比Ｋ_tf或いはリヤ側駆動トルクＴ_Rとに基づいてフロント側駆動トルクＴ_F（＝Ｔ_D×Ｋ_tfまたはＴ_D−Ｔ_R）を算出し、そのフロント側駆動トルクＴ_Fが得られるように前記エンジン１６、ＭＧ１、及びＭＧ２のトルク制御を行う。また、上記走行モード切換手段８２によって選択された走行モードに応じて前記エンジン１６の運転を停止したり作動させたりすると共に、前記ＭＧ２のトルクを制御する。リヤ側駆動トルク制御手段８８は、上記要求トルク算出手段８０により算出された要求駆動トルクＴ_Dと上記トルク分配制御手段８４により決定されたリヤ側トルク分配比Ｋ_tr或いはフロント側駆動トルクＴ_Fとに基づいてリヤ側駆動トルクＴ_R（＝Ｔ_D×Ｋ_trまたはＴ_D−Ｔ_F）を算出し、そのリヤ側駆動トルクＴ_Rが得られるように前記ＭＧＲのトルク制御を行う。このように、上記フロント側駆動トルク制御手段８６及びリヤ側駆動トルク制御手段８８によりフロント側及びリヤ側の駆動トルクＴ_F及びＴ_Rが制御されることにより、車両全体として運転者の要求駆動トルクＴ_Dが発生させられる。なお、上記ＭＧ１、ＭＧ２、及びＭＧＲのトルク制御は、力行トルクを発生する力行制御だけでなく、制動トルクを発生する回生制御も含む。

動力分割制御手段９０は、動力分割装置としての前記遊星円錐機構１８における動力の分割比率を制御する。具体的には、前記アクチュエータ２８を介して前記サンギヤＳ１、キャリアＣＡ１、及びピニオン部Ｐ１を一体的に前記リング部Ｒ１に対して軸心方向に相対移動させることにより、そのリング部Ｒ１に対するピニオン部Ｐ１の相対位置を変更することで、前記遊星円錐機構１８による前記ＭＧ１及び出力歯車２６への動力の分割比率を制御する。以下、この遊星円錐機構１８における動力の分割比率の変更制御を、図５乃至図１０を用いて説明する。

図５は、前記遊星円錐機構１８の代替として、ギヤ比が不可変（固定）である一般的なシングルピニオン型の遊星歯車機構を前記駆動装置１０に適用した構成において、その遊星歯車機構の各回転要素の回転速度の相対関係を直線上で表すことができる共線図である。この図５の共線図は、上記遊星歯車機構のサンギヤＳ、リングギヤＲ、及びピニオンギヤＰのギヤ比の関係を示す横軸と、相対的な回転速度を示す縦軸とから成る二次元座標であり、キャリアＣＡの回転速度が前記エンジン１６の回転速度ｎｅに対応している。前記エンジン１６のように、燃料の燃焼により動力を発生させる内燃機関においては、後述する図７に示すようにその燃費を最適にする運転点がエンジン回転速度ｎｅ及びエンジントルクｔｅ等に応じて定まる。ここで、上述のように一般的なシングルピニオン型の遊星歯車機構を前記駆動装置１０に適用した構成では、所定の車速（リングギヤ回転速度ｎｒ）に対応して前記エンジン１６の運転点を燃費が最適なものすなわち図５に破線で示すようなものにしようとしても、ピニオンギヤの回転速度ｎｐが許容回転数Ｎｐ_maxを越えないように運転点が制限されるため、結果としてエンジン回転速度ｎｅが釣り上げられて図５に実線で示すようにｎｅ′となってしまう。そのように回転制限を受ける運転点では、図６に示すように、リングギヤ回転速度ｎｒ及びエンジン回転速度ｎｅの関係がプラネタリ過回転制限領域内に入るように制限され、結果として図７に示すように、エンジン回転速度ｎｅ及びエンジントルクｔｅの関係が、前記エンジン１６の燃費を最適なものとする最適燃費線から離れたものになってしまう。

図８は、動力分割装置として前記遊星円錐機構１８を前記駆動装置１０に適用した構成において、その遊星円錐機構１８の各回転要素の回転速度の相対関係を直線上で表すことができる共線図である。この図８の共線図は、前記遊星円錐機構１８のサンギヤＳ１、リング部Ｒ１、及びピニオン部Ｐ１のギヤ比（リング部Ｒ１及びピニオン部Ｐ１に関しては後述する有効径）の関係を示す横軸と、相対的な回転速度を示す縦軸とから成る二次元座標であり、キャリアＣＡ１の回転速度が前記エンジン１６の回転速度ｎｅに対応している。また、図８に示すρ（ρ_o、ρ₁）はサンギヤＳ１の歯数Ｚｓとリング部Ｒ１の有効径に対応する歯数Ｚｒの比（＝Ｚｓ／Ｚｒ）であり、δ（δ_o、δ₁）はサンギヤＳ１の歯数Ｚｓとピニオン部Ｐ１の有効径に対応する歯数Ｚｐの比（＝Ｚｓ／Ｚｐ）である。

前述のように、本実施例の遊星円錐機構１８において、前記サンギヤＳ１、キャリアＣＡ１、及びピニオン部Ｐ１は、前記リング部Ｒ１に対して軸心方向に一体的に相対移動可能に設けられたものであり、それらサンギヤＳ１、キャリアＣＡ１、及びピニオン部Ｐ１を一体的に前記リング部Ｒ１に対して軸心方向に相対移動させるアクチュエータ２８を備えている。また、前記ピニオン部Ｐ１は、円錐状の当接面Ｐｃにより前記リング部Ｒ１の内周側に設けられた突起部Ｒｐと摩擦接触させられており、そのピニオンＰ１の回転力が摩擦によりそのリング部Ｒ１へ伝達されるようになっている。斯かる構成においては、前記アクチュエータ２８により前記サンギヤＳ１、キャリアＣＡ１、及びピニオン部Ｐ１が一体的に前記リング部Ｒ１に対して軸心方向に相対移動させられることで、前記リング部Ｒ１に対するピニオン部Ｐ１の相対位置が変化させられる。斯かる相対位置の変化により、前記リング部Ｒ１における突起部Ｒｐに対する前記ピニオン部Ｐ１における円錐状の当接面Ｐｃの当接位置（接触位置）が変化させられ、その当接面Ｐｃにおける有効径すなわち動力伝達に係る接触部分の径寸法が変化させられて、前記キャリアＣＡ１を介して入力される動力の前記サンギヤＳ１及びリング部Ｒ１への分配比率が変化させられる。なお、図２に示す構成では、前記ピニオン部Ｐ１が前記リング部Ｒ１に対して前記ＭＧ１側へ移動させられるほど有効径が大きくなりそのリング部Ｒ１への動力の分配比率が大きくなる（サンギヤＳ１への分配比率が小さくなる）一方、前記ＭＧ２側へ移動させられるほど有効径が小さくなりそのリング部Ｒ１への動力の分配比率が小さくなる（サンギヤＳ１への分配比率が大きくなる）。

本実施例の遊星円錐機構１８を前記駆動装置１０に適用した構成では、ピニオン部Ｐ１の回転速度ｎｐが許容回転速度Ｎｐ_maxを越えると判断される場合には、前述のように前記リング部Ｒ１に対するピニオン部Ｐ１の相対位置を変更して前記キャリアＣＡ１を介して入力される動力の前記サンギヤＳ１及びリング部Ｒ１への分配比率を変化させることで、図８にｎｐ₀からｎｐ₁への変化（或いはＰ₀からＰ₁、ρ₀からρ₁、δ₀からδ₁への変化）で示すように、前記エンジン１６の運転点の領域が拡張される。それにより、図９に示すように、リングギヤ回転速度ｎｒ及びエンジン回転速度ｎｅの関係に対応するプラネタリ過回転制限領域が拡張され、結果として図１０に示すように、エンジン回転速度ｎｅ及びエンジントルクｔｅの関係を、前記エンジン１６の燃費を最適なものとする最適燃費線に可及的に近いものとすることができる。

図４に戻って、前記動力分割制御手段９０は、予め定められた関係から前記エンジン１６の燃費を最適なものとするように前記遊星円錐機構１８における分割比率を制御する。例えば、エンジン回転速度ｎｅ及びエンジントルクｔｅの関係を図１０に示すように予め定められた最適燃費線上の値とすることが可能となるように、前記アクチュエータ２８を介して前記サンギヤＳ１、キャリアＣＡ１、及びピニオン部Ｐ１を一体的に前記リング部Ｒ１に対して軸心方向に相対移動させて、そのリング部Ｒ１に対するピニオン部Ｐ１の相対位置を変更する。斯かる制御は、好適には、車速Ｖが予め定められた所定速度Ｖａ以上である場合に実行される。また、前記動力分割制御手段９０は、好適には、前記蓄電装置５６の蓄電量ＳＯＣが予め定められた所定値ＳＯＣａ未満である場合には、必要発電量が得られるように前記遊星円錐機構１８の分割比率を変化させる。すなわち、前記サンギヤＳ１への動力の分配比率を大きくするように前記アクチュエータ２８の駆動を制御することで、前記ＭＧ１による発電量を増大させて前記蓄電装置５６の蓄電量ＳＯＣを確保する。

図１１は、前記ハイブリッド制御装置５２による駆動力分配制御の要部を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。

先ず、ステップ（以下、ステップを省略する）Ｓ１において、前記遊星円錐機構１８のギヤ比ρが初期値であるρ₀に設定される。次に、Ｓ２において、リング部Ｒ１軸上回転速度ｎｒが入力される。次に、Ｓ３において、前記アクセルペダル６８の踏込量に対応するアクセル開度が入力される。次に、Ｓ４において、Ｓ３にて入力されたアクセル開度に相当する必要出力Ｐが入力される。次に、Ｓ５において、Ｓ１（又はＳ７）にて設定されたギヤ比ρ、Ｓ２にて入力されたリングギヤ軸上回転速度ｎｒ、及びＳ４にて入力された必要出力Ｐに基づいてエンジン回転速度ｎｅ（＝ｆ（Ｐ））及びピニオン回転速度ｎｐ（＝ｇ（ｎｅ，ｎｒ，ρ））が算出される。次に、Ｓ６において、Ｓ５にて算出されたピニオン回転速度ｎｐが所定の上限回転速度ｎｐ_ｍａｘ以下であるか否かが判断される。このＳ６の判断が肯定される場合には、それをもって本ルーチンが終了させられるが、Ｓ６の判断が否定される場合には、前記動力分割制御手段９０の動作に対応するＳ７において、前記アクチュエータ２８を介して前記サンギヤＳ１、キャリアＣＡ１、及びピニオン部Ｐ１が一体的に前記リング部Ｒ１に対して軸心方向に相対移動させられ、そのリング部Ｒ１に対するピニオン部Ｐ１の相対位置が変更されて、前記ピニオン回転速度ｎｐが上限回転速度ｎｐ_ｍａｘ以下となるように前記遊星円錐機構１８のギヤ比ρが変更（補正）された後、再びＳ５以下の処理が実行される。

図１２は、前記ハイブリッド制御装置５２による前記遊星円錐機構１８の動力分割比率制御の要部を説明するフローチャートであり、図１１に示す制御と併行して所定の周期で繰り返し実行されるものである。この制御では、先ず、ＳＡ１において、前記車輪速センサ７６により検出される車輪速に対応する車速Ｖが予め定められた所定速度Ｖａより大きいか否かが判断される。このＳＡ１の判断が否定される場合には、それをもって本ルーチンが終了させられるが、ＳＡ１の判断が肯定される場合には、前記動力分割制御手段９０の動作に対応するＳＡ２において、前記アクチュエータ２８を介して前記サンギヤＳ１、キャリアＣＡ１、及びピニオン部Ｐ１が一体的に前記リング部Ｒ１に対して軸心方向に相対移動させられ、そのリング部Ｒ１に対するピニオン部Ｐ１の相対位置が変更されて、前記遊星円錐機構１８のギヤ比ρが変更された後、本ルーチンが終了させられる。

図１３は、前記ハイブリッド制御装置５２による前記遊星円錐機構１８の動力分割比率制御の要部を説明するフローチャートであり、図１１及び図１２に示す制御と併行して所定の周期で繰り返し実行されるものである。この制御では、先ず、ＳＢ１において、前記蓄電量センサ７８により検出される蓄電量ＳＯＣが予め定められた所定値ＳＯＣａより小さいか否かが判断される。このＳＢ１の判断が否定される場合には、それをもって本ルーチンが終了させられるが、ＳＢ１の判断が肯定される場合には、前記動力分割制御手段９０の動作に対応するＳＢ２において、前記アクチュエータ２８を介して前記サンギヤＳ１、キャリアＣＡ１、及びピニオン部Ｐ１が一体的に前記リング部Ｒ１に対して軸心方向に相対移動させられ、そのリング部Ｒ１に対するピニオン部Ｐ１の相対位置が変更されて、前記ＭＧ１により必要発電量が得られるように前記遊星円錐機構１８のギヤ比ρが変更された後、本ルーチンが終了させられる。

このように、本実施例によれば、燃料の燃焼によって動力を発生させるエンジン１６と、回転エネルギにより発電を行い得る電動機であるＭＧ１と、前記エンジン１６により発生させられる動力をそのＭＧ１と出力回転部材である出力歯車２６とに分割する動力分割装置とを、備えた車両用ハイブリッド駆動装置であって、その動力分割装置は、前記エンジン１６により発生させられる動力の前記ＭＧ１及び出力歯車２６への分割比率を変更できる分割比率可変機構から成るものであることから、前記動力分割装置における分割比率を適宜設定することにより前記エンジン１６の最適燃費線上で運転することができ、前記ＭＧ１による発電を阻害することなく燃費を向上させることができる。すなわち、必要発電量を確保しつつ燃費を向上させる駆動装置１０を提供することができる。

また、前記動力配分装置は、内周側に突起部Ｒｐを備えて前記出力歯車２６に連結されたリング部Ｒ１と、前記ＭＧ１に連結されたサンギヤＳ１と、前記突起部Ｒｐと摩擦接触させられる円錐状の当接面Ｐｃ及び前記サンギヤＳ１と噛み合わされるギヤ部Ｐｇを備えたピニオン部Ｐ１と、そのピニオン部Ｐ１を保持すると共に前記エンジン１６に連結されたキャリアＣＡ１と、前記サンギヤＳ１、ピニオン部Ｐ１、及びキャリアＣＡ１を一体的に前記リング部Ｒ１に対して軸心方向に相対移動させるアクチュエータ２８とを、備え、前記リング部Ｒ１に対するピニオン部Ｐ１の相対位置を変更して前記当接面Ｐｃに対する突起部Ｒｐの当接位置を変更することで前記エンジン１６により発生させられる動力の前記ＭＧ１及び出力歯車２６への分割比率を変更できる遊星円錐機構１８から成るものであるため、実用的な分割比率可変機構である遊星円錐機構１８により前記エンジン１６により発生させられる動力の前記ＭＧ１及び出力歯車２６への分割比率を適宜変更することができる。

また、車速Ｖが予め定められた所定速度Ｖａ以上である場合に前記遊星円錐機構１８の分割比率を変化させるものであるため、車両の高速走行時にその遊星円錐機構１８の分割比率を変化させることで、燃費が最適となる動作点を実現できる。

また、前記蓄電装置５６の蓄電量ＳＯＣが予め定められた所定値ＳＯＣａ未満である場合に前記遊星円錐機構１８の分割比率を変化させるものであるため、前記蓄電装置５６の蓄電量ＳＯＣの低下時に前記遊星円錐機構１８の分割比率を変化させることで、必要発電量を確保しつつ燃費を向上させる動作点を実現できる。

以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に別の態様においても実施される。

例えば、前述の実施例において、前記駆動装置１０は、前記前輪３８を駆動させるための主駆動装置１２及び後輪４８を駆動させるための副駆動装置１４から成るものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、前記副駆動装置１４を備えず主駆動装置１２のみから成るものであってもよい。また、斯かる主駆動装置１２により後輪４８を駆動させる構成のものであってもよく、種々の態様の駆動装置に本発明は好適に適用されるものである。

また、前述の実施例において、前記主駆動装置１２は、前記エンジン１６、ＭＧ１、及びＭＧ２を備えて構成されたものであったが、更に第３のモータジェネレータや有段或いは無段の変速機等を備えたものであってもよく、種々のハイブリッド駆動部を採用できる。

また、前述の実施例において、前記遊星円錐機構１８による動力の分割に係る電動機であるＭＧ１は、回転エネルギにより発電を行うと共に電気エネルギにより駆動力を発生させるものであったが、少なくとも発電を行い得るものであればよく発動機としての機能を備えないものであってもよい。

また、前述の実施例では、前記エンジン１６により発生させられる動力の前記ＭＧ１及び出力歯車２６への分割比率を変更できる分割比率可変機構として遊星円錐機構１８を備えた駆動装置１０について説明したが、例えばベルト式無段変速機やトロイダル式無段変速機等を分割比率可変機構として備えたものであっても構わない。

また、前述の実施例では、前記遊星円錐機構１８がダンパ２２を介して前記エンジン１６に接続された駆動装置１０について説明したが、トルクコンバータ等の流体式伝動装置が介在させられた構成にも本発明は好適に適用される。

また、前述の実施例では、前記エンジン１６及びＭＧ２等により左右の前輪３８Ｒ、３８Ｌに駆動トルクを付与する態様の駆動装置１０について説明したが、左右の車輪に別々に駆動トルクを付与する一対の駆動源を備えた駆動装置にも本発明は好適に適用される。

その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。

本発明が好適に適用される前後輪駆動型車両のハイブリッド駆動装置の構成を説明する骨子図である。 図１の車両用ハイブリッド駆動装置に備えられた制御系統の要部を説明する図である。 図１の車両用ハイブリッド駆動装置において選択的に成立させられる複数の走行モードを説明する図である。 図２のハイブリッド制御装置が備えている各種の機能を説明する機能ブロック線図である。 図１に示す遊星円錐機構の代替として、ギヤ比が不可変である一般的なシングルピニオン型の遊星歯車機構を図１の車両用ハイブリッド駆動装置に適用した構成において、その遊星歯車機構の各回転要素の回転速度の相対関係を直線上で表すことができる共線図である。 図５の共線図に対応して、リングギヤ回転速度とエンジン回転速度との関係がプラネタリ過回転制限領域内に入るように制限されることを説明する図である。 図５の共線図に対応して、エンジン回転速度とエンジントルクとの関係が最適燃費線から外れることを説明する図である。 図１に示す車両用ハイブリッド駆動装置における遊星円錐機構の各回転要素の回転速度の相対関係を直線上で表すことができる共線図である。 図８の共線図に対応して、遊星円錐機構における分配比率の変更によりプラネタリ過回転制限領域が拡張されてリングギヤ回転速度とエンジン回転速度との関係がその領域内に収まることを説明する図である。 図８の共線図に対応して、エンジン回転速度とエンジントルクとの関係が最適燃費線に可及的に近づけられることを説明する図である。 図２のハイブリッド制御装置による駆動力分配制御の要部を説明するフローチャートである。 図２のハイブリッド制御装置による動力分割比率制御の要部を説明するフローチャートである。 図２のハイブリッド制御装置による動力分割比率制御の要部を説明するフローチャートである。

符号の説明

１０：車両用ハイブリッド駆動装置
１６：エンジン
１８：遊星円錐機構（動力分割装置）
２６：出力歯車（出力回転部材）
２８：アクチュエータ
ＭＧ１：第１モータジェネレータ（電動機）
ＣＡ１：キャリア
Ｐ１：ピニオン部
Ｐｃ：当接面
Ｐｇ：ギア部
Ｒ１：リング部
Ｒｐ：突起部
Ｓ１：サンギヤ

Claims (4)

1. 燃料の燃焼によって動力を発生させるエンジンと、回転エネルギにより発電を行い得る電動機と、前記エンジンにより発生させられる動力を該電動機と出力回転部材とに分割する動力分割装置とを、備えた車両用ハイブリッド駆動装置であって、
   前記動力分割装置は、前記エンジンにより発生させられる動力の前記電動機及び出力回転部材への分割比率を変更できる分割比率可変機構から成るものであることを特徴とする車両用ハイブリッド駆動装置。
2. 前記動力配分装置は、
   内周側に突起部を備えて前記出力回転部材に連結されたリング部と、
   前記電動機に連結されたサンギヤと、
   前記突起部と摩擦接触させられる円錐状の当接面及び前記サンギヤと噛み合わされるギヤ部を備えたピニオン部と、
   該ピニオン部を保持すると共に前記エンジンに連結されたキャリアと、
   前記サンギヤ、ピニオン部、及びキャリアを一体的に前記リング部に対して軸心方向に相対移動させるアクチュエータと
   を、備え、
   前記リング部に対するピニオン部の相対位置を変更して前記当接面に対する突起部の当接位置を変更することで前記エンジンにより発生させられる動力の前記電動機及び出力回転部材への分割比率を変更できる遊星円錐機構から成るものである請求項１に記載の車両用ハイブリッド駆動装置。
3. 車速が予め定められた所定速度以上である場合に前記動力分割装置の分割比率を変化させるものである請求項１又は２に記載の車両用ハイブリッド駆動装置。
4. 蓄電装置の蓄電量が予め定められた所定値未満である場合に前記動力分割装置の分割比率を変化させるものである請求項１から３の何れか１に記載の車両用ハイブリッド駆動装置。

Images