JP2009143485A - Hybrid vehicle - Google Patents
Hybrid vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009143485A JP2009143485A JP2007324894A JP2007324894A JP2009143485A JP 2009143485 A JP2009143485 A JP 2009143485A JP 2007324894 A JP2007324894 A JP 2007324894A JP 2007324894 A JP2007324894 A JP 2007324894A JP 2009143485 A JP2009143485 A JP 2009143485A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotational force
- flywheel
- vehicle
- generator motor
- engine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/62—Hybrid vehicles
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Landscapes
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Hybrid Electric Vehicles (AREA)
Abstract
Description
本発明は、エンジンと、エンジンのアシストおよび運動エネルギの回生を行うジェネレータモータとを有するハイブリッド車両に関するものである。 The present invention relates to a hybrid vehicle having an engine and a generator motor that assists the engine and regenerates kinetic energy.
従来、駆動源としてのエンジンと、エンジンのアシストおよび車両の運動エネルギ(慣性力)を回生するジェネレータモータとを備えたハイブリッド車両が知られている。このハイブリッド車両は、車両の加速時にはジェネレータモータを電動機(モータ)として用い、これによりエンジンによる回転力をアシストして燃費の向上を図り、また、車両の制動時にはジェネレータモータを発電機(ジェネレータ)として用いて車両の運動エネルギを電気エネルギに変換(回生)し、これにより、車載バッテリの充電を行えるようにしている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上述した特許文献1に記載されたハイブリット車両によれば、エンジンの回転力が伝達される変速機の出力側(プロペラシャフト側)に、減速機構等を介さずに直接ジェネレータモータを配置するようにしている。したがって、最大出力が大きな大排気量のエンジンを搭載する車両に適用する場合には、高出力のエンジンに見合う大きな駆動力を出力することができる大型のジェネレータモータと、これに対応した大型の車載バッテリとが必要となる。
However, according to the hybrid vehicle described in
このようにジェネレータモータおよび車載バッテリをそれぞれ大型化することにより、車両の加速時におけるエンジンの十分なアシストや車両の制動時における運動エネルギの効率の良い回生を両立させることが可能となるが、単に大型のジェネレータモータおよび車載バッテリを用いたのでは、車両重量の増加を招くことに加え、システムの車両へのレイアウト性が低下するといった問題が生じ得る。 By increasing the size of the generator motor and the on-vehicle battery in this way, it is possible to achieve both sufficient engine assist during vehicle acceleration and efficient kinetic energy regeneration during vehicle braking. The use of a large generator motor and in-vehicle battery may cause a problem in that the layout of the system on the vehicle decreases in addition to an increase in vehicle weight.
本発明の目的は、ジェネレータモータおよび車載バッテリを大型化することなく大きな回転力を入出力可能とし、車両の運動エネルギを効率良く回生することが可能なハイブリッド車両を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a hybrid vehicle that can input and output a large rotational force without increasing the size of a generator motor and a vehicle-mounted battery and can efficiently regenerate the kinetic energy of the vehicle.
本発明のハイブリッド車両は、エンジンと、前記エンジンのアシストおよび運動エネルギの回生を行うジェネレータモータとを有するハイブリッド車両であって、前記エンジンおよび前記ジェネレータモータにより回転し、回転力を運動エネルギとして貯蔵するフライホイールと、前記フライホイールと前記ジェネレータモータとの間に設けられ、前記フライホイールの回転力と前記ジェネレータモータの回転力とを合成する第1回転力合成機構と、前記第1回転力合成機構と前記エンジンとの間に設けられ、前記第1回転力合成機構の回転力と前記エンジンの回転力とを合成する第2回転力合成機構と、前記第2回転力合成機構から出力される回転力を、前記車両の車輪に伝達する回転力伝達機構とを備えることを特徴とする。 The hybrid vehicle of the present invention is a hybrid vehicle having an engine and a generator motor that assists the engine and regenerates kinetic energy, and rotates by the engine and the generator motor to store rotational force as kinetic energy. A flywheel, a first torque synthesizing mechanism that is provided between the flywheel and the generator motor and synthesizes the torque of the flywheel and the torque of the generator motor, and the first torque synthesis mechanism And a second rotational force synthesis mechanism that synthesizes the rotational force of the first rotational force synthesis mechanism and the rotational force of the engine, and a rotation output from the second rotational force synthesis mechanism. And a rotational force transmission mechanism that transmits force to the wheels of the vehicle.
本発明のハイブリッド車両は、前記第1および第2回転力合成機構を一の遊星歯車機構により形成し、前記遊星歯車機構の太陽歯車を前記フライホイールまたは前記ジェネレータモータのいずれか一方に接続し、前記遊星歯車機構の外輪歯車を前記フライホイールまたは前記ジェネレータモータのいずれか他方に接続し、前記遊星歯車機構の遊星キャリアを前記エンジンおよび前記回転力伝達機構に接続することを特徴とする。 In the hybrid vehicle of the present invention, the first and second rotational force combining mechanisms are formed by a single planetary gear mechanism, the sun gear of the planetary gear mechanism is connected to either the flywheel or the generator motor, An outer ring gear of the planetary gear mechanism is connected to either the flywheel or the generator motor, and a planet carrier of the planetary gear mechanism is connected to the engine and the rotational force transmission mechanism.
本発明のハイブリッド車両は、前記車両の制動時に、前記ジェネレータモータは回生動作をするとともに前記フライホイールは回転力を貯蔵し、前記車両の停止後に、前記ジェネレータモータは前記フライホイールに貯蔵された回転力により回生動作をすることを特徴とする。 In the hybrid vehicle of the present invention, when the vehicle is braked, the generator motor performs a regenerative operation and the flywheel stores rotational force, and after the vehicle stops, the generator motor rotates in the flywheel. It is characterized by regenerative operation by force.
本発明のハイブリッド車両によれば、回転力を運動エネルギとして貯蔵するフライホイールと、フライホイールの回転力とジェネレータモータの回転力とを合成する第1回転力合成機構と、第1回転力合成機構の回転力とエンジンの回転力とを合成する第2回転力合成機構とを設けるので、フライホイールの回転力をエンジンのアシストに加えることができる。したがって、ジェネレータモータおよび車載バッテリを大型化することなく大きな回転力を出力することができ、車両重量の増加や車両へのレイアウト性の低下を抑えることができる。また、車両の制動時には、エンジンの回転力をジェネレータモータの回転力とフライホイールの回転力とに分配する。これによってジェネレータモータを回生動作させ電気エネルギを貯蔵する一方で、フライホイールには回転力を運動エネルギとして貯蔵することができるので、ジェネレータモータの回生動作を効率良く行うことができるとともに、運動エネルギの余剰分をフライホイールに貯蔵してエネルギ損失を抑えることができる。また、車両の運動エネルギを電気エネルギに変換せずに貯蔵し、慣性モーメントによって回転する回転力を再び取り出すことができるので、車両のエネルギ効率を改善することができる。 According to the hybrid vehicle of the present invention, the flywheel that stores the rotational force as kinetic energy, the first rotational force combining mechanism that combines the rotational force of the flywheel and the rotational force of the generator motor, and the first rotational force combining mechanism Since the second rotational force combining mechanism for combining the rotational force of the engine and the rotational force of the engine is provided, the rotational force of the flywheel can be applied to the engine assist. Therefore, it is possible to output a large rotational force without increasing the size of the generator motor and the vehicle-mounted battery, and it is possible to suppress an increase in vehicle weight and a decrease in layout performance to the vehicle. Further, during braking of the vehicle, the rotational force of the engine is distributed to the rotational force of the generator motor and the rotational force of the flywheel. This allows the generator motor to regenerate and store electrical energy, while the flywheel can store rotational force as kinetic energy, allowing the generator motor to perform regenerative operation efficiently and reducing kinetic energy. The surplus can be stored in the flywheel to reduce energy loss. Further, since the kinetic energy of the vehicle can be stored without being converted into electric energy and the rotational force that rotates due to the moment of inertia can be taken out again, the energy efficiency of the vehicle can be improved.
本発明のハイブリッド車両によれば、第1および第2回転力合成機構を一の遊星歯車機構により形成し、遊星歯車機構の太陽歯車をフライホイールまたはジェネレータモータのいずれか一方に接続し、遊星歯車機構の外輪歯車をフライホイールまたはジェネレータモータのいずれか他方に接続し、遊星歯車機構の遊星キャリアをエンジンおよび回転力伝達機構に接続するので、第1および第2回転力合成機構をコンパクトにすることができる。したがって、車両重量の増加や車両へのレイアウト性の低下を抑えることができる。また、回転力の伝達経路を歯車の噛み合いにより形成できるので、エネルギ損失を抑えることができる。 According to the hybrid vehicle of the present invention, the first and second rotational force combining mechanisms are formed by one planetary gear mechanism, the sun gear of the planetary gear mechanism is connected to either the flywheel or the generator motor, and the planetary gear Since the outer ring gear of the mechanism is connected to either the flywheel or the generator motor, and the planet carrier of the planetary gear mechanism is connected to the engine and the rotational force transmission mechanism, the first and second rotational force combining mechanisms should be made compact. Can do. Therefore, it is possible to suppress an increase in vehicle weight and a decrease in layout performance on the vehicle. Further, since the transmission path of the rotational force can be formed by meshing the gears, energy loss can be suppressed.
本発明のハイブリッド車両によれば、車両の制動時に、ジェネレータモータは回生動作をするとともにフライホイールは回転力を運動エネルギとして貯蔵し、車両の停止後に、ジェネレータモータはフライホイールに貯蔵された運動エネルギにより回生動作をするので、車両の停止後に継続して運動エネルギを回生することができる。したがって、車両の制動時における運動エネルギの回生効率を向上させることができる。 According to the hybrid vehicle of the present invention, when the vehicle is braked, the generator motor performs a regenerative operation and the flywheel stores rotational force as kinetic energy, and after the vehicle stops, the generator motor stores the kinetic energy stored in the flywheel. Therefore, the kinetic energy can be regenerated continuously after the vehicle is stopped. Therefore, the kinetic energy regeneration efficiency during braking of the vehicle can be improved.
以下、本発明の第1実施の形態について、図1〜図9を用いて説明する。 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は第1実施の形態に係るハイブリッド車両を説明する説明図を、図2は機械駆動力および電力の移動経路を説明する説明図をそれぞれ表している。 FIG. 1 is an explanatory view for explaining a hybrid vehicle according to the first embodiment, and FIG. 2 is an explanatory view for explaining a moving path of mechanical driving force and electric power.
図1に示すように、車両10は、駆動源としてのエンジン(内燃機関)11と、電動機および発電機としての両機能を備えたジェネレータモータ12とを並列に設けており、所謂パラレル方式のハイブリッド車両となっている。車両10は、左右側で対となった車輪としての後輪RTを駆動する後輪駆動方式を採用している。
As shown in FIG. 1, a
車両10のフロント側(図中左側)には、エンジン11が搭載されている。エンジン11の内部には、エンジン11の出力軸となるクランクシャフト(図示せず)が設けられており、クランクシャフトには自動変速機等のトランスミッション13が接続されている。トランスミッション13は、エンジン11の回転数を所定の回転数にまで減速し、減速して高トルク化された回転力をトランスミッション13の出力側(図中右側)に設けられたプロペラシャフト14に伝達するようになっている。
An
プロペラシャフト14のトランスミッション13側とは反対側には、ディファレンシャルギヤ等よりなるギヤ機構15が設けられており、ギヤ機構15には、各後輪RTを駆動するためのドライブシャフト16が接続されている。ギヤ機構15は、プロペラシャフト14の回転方向を略垂直方向に変換し、プロペラシャフト14の回転力をドライブシャフト16に伝達するようになっている。ここで、プロペラシャフト14,ギヤ機構15およびドライブシャフト16により、本発明における回転力伝達機構を構成している。
A
プロペラシャフト14の同軸上で、かつ、トランスミッション13とギヤ機構15との間には、トランスミッション13側から、ワンウェイクラッチ17,フライホイール18,遊星歯車機構19およびジェネレータモータ12が、この順番で設けられている。ジェネレータモータ12には、配線20を介して車載バッテリ21が電気的に接続されており、ジェネレータモータ12は、配線20の途中に設けられるコントローラやインバータ(何れも図示せず)を介して、電動機(モータ)として回転動作され、また、発電機(ジェネレータ)として回生動作されるようになっている。
A one-
遊星歯車機構19は、太陽歯車としてのサンギヤSを有しており、サンギヤSの周囲には複数(例えば3つ)のプラネタリギヤ(遊星ギヤ)Pが設けられている。各プラネタリギヤPは、サンギヤSの外周に形成されたギヤ歯(図示せず)に噛み合って当該サンギヤSの周囲を転動するようになっている。各プラネタリギヤPは、それぞれキャリア(遊星キャリア)Cにより回転自在に支持されており、したがって、キャリアCはプラネタリギヤPの転動に伴いサンギヤSに対して相対回転するようになっている。各プラネタリギヤPの周囲には、内側にギヤ歯(図示せず)を有する外輪歯車としてのリングギヤRが噛み合っている。これによりリングギヤRについても、各プラネタリギヤPの転動に伴いサンギヤSに対して相対回転するようになっている。
The
ここで、遊星歯車機構19は、サンギヤS,プラネタリギヤP,キャリアCおよびリングギヤRにより構成されており、サンギヤS,キャリアCおよびリングギヤRよりなる3つの回転要素を介して外部から回転力を入出力して、入力された各回転力を合成するとともに合成された回転力を分離して出力するようになっている。
Here, the
遊星歯車機構19を構成するリングギヤRの回転中心には、ジェネレータモータ12の出力軸12aが連結されている。リングギヤRは、ジェネレータモータ12から入力される回転力を、各プラネタリギヤPを介してサンギヤSおよびキャリアCに出力する一方で、サンギヤSおよびキャリアCから入力される回転力を、各プラネタリギヤPを介してジェネレータモータ12に出力するようになっている。
An
遊星歯車機構19を構成するキャリアC回転中心には、プロペラシャフト14が連結されている。キャリアCは、プロペラシャフト14から入力される回転力を、各プラネタリギヤPを介してサンギヤSおよびリングギヤRに出力する一方で、サンギヤSおよびリングギヤRから入力される回転力を、各プラネタリギヤPを介してプロペラシャフト14に出力するようになっている。
A
遊星歯車機構19を構成するサンギヤSの回転中心には回転軸Saが一体に設けられており、回転軸Saには慣性質量としての円盤状のフライホイール18と、フライホイール18の一方向(正方向)への回転を許容し他方向(逆方向)への回転を規制するワンウェイクラッチ17とが設けられている。サンギヤSは、フライホイール18から入力される回転力を、各プラネタリギヤPを介してキャリアCおよびリングギヤRに出力する一方で、キャリアCおよびリングギヤRから入力される回転力を、各プラネタリギヤPを介してフライホイール18に出力するようになっている。
A rotation shaft Sa is integrally provided at the center of rotation of the sun gear S constituting the
フライホイール18は、エンジン11およびジェネレータモータ12の回転に伴い遊星歯車機構19から伝達される回転力で回転するようになっている。フライホイール18は、所定の直径寸法(例えば40cm)に設定されるとともに所定の質量(例えば5kg)に設定されており、これにより回転力(慣性力)を貯蔵することが可能となっている。なお、フライホイール18の直径寸法や質量は、車両10の重量やエンジン11の最大出力等、つまり、運動エネルギの大きさや、ジェネレータモータ12の最大出力、車載バッテリ21の容量などに合わせて適宜設定される。
The
ここで、フライホイール18とジェネレータモータ12との間には、フライホイール18の回転力とジェネレータモータ12の回転力とを合成するサンギヤS,各プラネタリギヤPおよびリングギヤRが設けられ、これらのサンギヤS,各プラネタリギヤPおよびリングギヤRは、本発明における第1回転力合成機構を構成している。また、各プラネタリギヤP(第1回転力合成機構)とエンジン11との間には、各プラネタリギヤPの回転力(転動力)とエンジン11の回転力とを合成するキャリアCが設けられ、このキャリアCは、本発明における第2回転力合成機構を構成している。
Here, between the
このように構成される車両10において、機械駆動力および電力の移動経路を模式的に示すと図2のようになる。図中黒塗矢印は機械駆動力の移動を、図中網掛矢印は電力の移動をそれぞれ表している。
In the
車両10の加速時等においては、図2に示すようにジェネレータモータ12の回転力とフライホイール18の回転力がそれぞれリングギヤRおよびサンギヤSを介して遊星歯車機構19に入力される。そして、各回転力は遊星歯車機構19によりエンジン11の回転力と合成されて各後輪RTに出力される。このようにして車両10の加速時等においては、ジェネレータモータ12およびフライホイール18はエンジン11の回転力をアシストする。この場合、ジェネレータモータ12が正回転の時には電動機として回転動作されるため車載バッテリ21の電気エネルギを消費し、また、フライホイール18に貯蔵された運動エネルギも消費される。
When the
車両10の減速時等においては、図2に示すように各後輪RTの回転力がキャリアCを介して遊星歯車機構19に入力される。そして、各後輪RTの回転力は、遊星歯車機構19によりジェネレータモータ12への回転力とフライホイール18への回転力とに分離される。このようにして車両10の減速時等においては、ジェネレータモータ12およびフライホイール18は車両10の運動エネルギを回収する。この場合、ジェネレータモータ12が正回転の時には発電機として回生動作されるため車載バッテリ21を充電し、また、フライホイール18には回転力が貯蔵されて回転数が上昇する。
When the
ここで、ジェネレータモータ12による電力の移動においては、電気エネルギから運動エネルギに、また、運動エネルギから電気エネルギに変換されるため、多少のエネルギ損失(効率70〜90%)が発生する。これに対し、フライホイール18による機械駆動力の移動においては、エネルギ損失(効率は90〜95%)が殆ど発生しない。
Here, in the movement of electric power by the
次に、以上のように構成した車両10の動作について、[走行前],[加速時],[減速時]および[停止後]に分けて図3〜図9を用いて順次説明する。
Next, the operation of the
図3は10・15モード燃費測定基準(JIS)に基づく各後輪,ジェネレータモータ,フライホイールの回転数変化を示すグラフを、図4は図3における運転パターンIの前半を詳細に示すグラフを、図5は図3における運転パターンIVの後半を詳細に示すグラフを、図6は走行前の遊星歯車機構の動作を示す入出力特性線図を、図7は加速時の遊星歯車機構の動作を示す入出力特性線図を、図8は減速時の遊星歯車機構の動作を示す入出力特性線図を、図9は停止後の遊星歯車機構の動作を示す入出力特性線図をそれぞれ表している。なお、入出力特性線図における縦軸および横軸は、それぞれ回転数Nおよびギヤ比λを示している。 Fig. 3 is a graph showing changes in the number of revolutions of each rear wheel, generator motor, and flywheel based on the 10/15 mode fuel consumption measurement standard (JIS), and Fig. 4 is a graph showing in detail the first half of driving pattern I in Fig. 3. 5 is a graph showing in detail the latter half of the driving pattern IV in FIG. 3, FIG. 6 is an input / output characteristic diagram showing the operation of the planetary gear mechanism before traveling, and FIG. 7 is the operation of the planetary gear mechanism during acceleration. FIG. 8 is an input / output characteristic diagram showing the operation of the planetary gear mechanism during deceleration, and FIG. 9 is an input / output characteristic diagram showing the operation of the planetary gear mechanism after stopping. ing. In the input / output characteristic diagram, the vertical axis and the horizontal axis indicate the rotational speed N and the gear ratio λ, respectively.
[走行前](時間t0〜t2)
車両10のイグニッションスイッチ(図示せず)をオン操作すると、トランスミッション13がシフトポジションP(パーキング)にある状態でエンジン11が始動する(時間t0)。このとき、エンジン11はアイドリング状態にあり、ジェネレータモータ12およびフライホイール18は、何れも停止した状態となっている(時間t0〜t1)。
[Before driving] (Time t0 to t2)
When an ignition switch (not shown) of the
図3に示す運転パターンIに移行すべく、フットブレーキ(図示せず)をオン操作するとともに、トランスミッション13をシフトポジションD(ドライブ)にする。すると、フットブレーキ(ON),アクセル(OFF),シフト(D),車速(0km/h)であることをトリガとして、ジェネレータモータ12が電動機として逆方向に回転する。このとき、図6に示すようにジェネレータモータ12には負の回転力Tm1が発生し、これに伴いフライホイール18が正方向に回転し始める(時間t1)。その後、フライホイール18の回転数がN=0からN=N1に上昇していき、フライホイール18に回転力が運動エネルギとして貯蔵されていく(時間t1〜t2)。
In order to shift to the driving pattern I shown in FIG. 3, the foot brake (not shown) is turned on and the
ここで、フライホイール18には、ジェネレータモータ12の回転動作のみにより回転力が貯蔵されるが、エンジン11の始動に伴いオルタネータ(図示せず)の発電が開始されるので、車載バッテリ21への負荷は小さくて済む。
Here, in the
[加速時](時間t2〜t3)
フットブレーキをオフ操作するとともにアクセルをオン操作する。すると、フットブレーキ(OFF),アクセル(ON),シフト(D),車速(0km/h)であることをトリガとして、ジェネレータモータ12が電動機として正方向に回転を始める(時間t2)。このとき、図7に示すようにジェネレータモータ12には正の回転力Tm2が発生する。一方、ジェネレータモータ12の回転に伴いフライホイール18の回転数がN=N1からN=N2に低下し、フライホイール18に貯蔵された回転力(運動エネルギ)が放出される。すると、各後輪RTには、ジェネレータモータ12による正の回転力Tm2,フライホイール18による正の回転反力Tfw1=(1/λ)Tm2およびエンジン11の回転力Teg1が加わり、各回転力を合成した合成力To=(1+1/λ)Tm2+Teg1が発生する。これにより、車両10が正の合成力Toで加速していく(時間t2〜t3)。
[Acceleration] (Time t2 to t3)
Turn off the foot brake and turn on the accelerator. Then, the
ここで、ギヤ比λはZr/Zsにより求められ、ZrはリングギヤRのギヤ歯数を、ZsはサンギヤSのギヤ歯数をそれぞれ表している。 Here, the gear ratio λ is obtained by Zr / Zs, where Zr represents the number of gear teeth of the ring gear R and Zs represents the number of gear teeth of the sun gear S.
[減速時](時間t4〜t5)
アクセルをオフ操作するとともにフットブレーキをオン操作する。すると、フットブレーキ(ON),アクセル(OFF),シフト(D),車速(0km/h以上)であることをトリガとして、ジェネレータモータ12が発電機として回生動作を始め、車載バッテリ21への充電が開始される(時間t4)。このとき、図8に示すようにジェネレータモータ12には負の回転力Tm3が発生する。一方、ジェネレータモータ12の回転に伴いフライホイール18の回転数がN=0からN=N3に上昇し、フライホイール18に回転力が運動エネルギとして貯蔵されていく。すると、各後輪RTには、ジェネレータモータ12による負の回転力Tm3,フライホイール18の慣性による負の回転力Tfw2=(1/λ)Tm3およびエンジン11の回転力Teg2が加わり、各回転力を合成した合成力To=(1+1/λ)Tm3-Teg2が発生する。これにより、車両10が負の合成力Toで減速していく(時間t4〜t5)。
[Deceleration] (Time t4 to t5)
Turn off the accelerator and turn on the foot brake. Then, triggered by the foot brake (ON), the accelerator (OFF), the shift (D), and the vehicle speed (0 km / h or more) as a trigger, the
ここで、図8に示すようにワンウェイクラッチ17によりフライホイール18の逆回転を規制しており、これは、フライホイール18を逆回転させるのに必要な運動エネルギ(無駄エネルギ)の消費を抑えるためである。つまり、フライホイール18の逆回転により得られる回転力は、車両10の前進時、つまり、各後輪RTを正回転させるときには、逆方向に作用する無駄エネルギとなる。なお、図8には示していないが、本実施の形態に係る車両10においては、上述のような回生ブレーキに加えて油圧駆動等による機械式ブレーキを併用している。
Here, as shown in FIG. 8, the reverse rotation of the
[停止後](時間t6〜t9)
車両10を減速させて停止すべく、フットブレーキのオン操作を継続して行うことにより車両10が停止する(時間t6)。すると、フットブレーキ(ON),アクセル(OFF),シフト(D),車速(0km/h)であることをトリガとして、フライホイール18の回転数が不十分である場合にはジェネレータモータ12が電動機として逆方向に回転し、フライホイール18への回転力の貯蔵が継続して行われる(時間t6〜t7)。
[After stop] (Time t6 to t9)
In order to decelerate and stop the
その後、トランスミッション13をシフトポジションN(ニュートラル)にすると、フットブレーキ(ON),アクセル(OFF),シフト(N),車速(0km/h)であることをトリガとして、ジェネレータモータ12が停止(空転状態)され、これによりフライホイール18への回転力の貯蔵が終了する。そして、ジェネレータモータ12およびフライホイール18の回転数が、それぞれの回転抵抗等により徐々に低下していく(時間t7〜t8)。
After that, when the
トランスミッション13をシフトポジションPにする(時間t8)。すると、シフト(P),車速(0km/h),フライホイール18の回転数(N>0)であることをトリガとして、ジェネレータモータ12は発電機として回生動作を行う。このとき、図9の破線に示すように、フライホイール18に貯蔵された回転力がジェネレータモータ12に向けて放出され、ジェネレータモータ12には正の回転力Tm4が発生する。その後、フライホイール18の回転数がN=N4からN=0に低下する。これにより、フライホイール18の運動エネルギが電気エネルギとして回生され、車載バッテリ21が再充電される。車載バッテリ21の再充電後、フライホイール18およびジェネレータモータ12の回転数がそれぞれN=0となる(時間t8〜t9)。
以上のように構成した第1実施の形態に係る車両10によれば、回転力を貯蔵するフライホイール18と、フライホイール18の回転力とジェネレータモータ12の回転力とを合成し、かつ、この合成した回転力とエンジン11の回転力とを合成する遊星歯車機構19とを設けたので、フライホイール18の回転力をエンジン11のアシストに加えることができる。したがって、ジェネレータモータ12および車載バッテリ21を大型化することなく大きな回転力を各後輪RTに出力することができ、車両重量の増加や車両10へのレイアウト性の低下を抑えることができる。また、車両10の制動時には、ジェネレータモータ12を回生動作させる一方で、フライホイール18には回転力を貯蔵することができるので、ジェネレータモータ12の回生動作を効率良く行うことができるとともに、運動エネルギの余剰分をフライホイール18に貯蔵してエネルギ損失を抑えることができる。
According to the
さらに、第1実施の形態に係る車両10によれば、エンジン11,ジェネレータモータ12およびフライホイール18間での回転力の移動を、サンギヤS,プラネタリギヤP,キャリアCおよびリングギヤRよりなる一の遊星歯車機構19により行うようにしたので、車両重量の増加や車両10へのレイアウト性の低下を抑えることができる。また、回転力の伝達経路を歯車の噛み合いにより形成できるので、エネルギ損失を抑えることができる。
Furthermore, according to the
さらに、第1実施の形態に係る車両10によれば、車両10の制動時に、ジェネレータモータ12は回生動作をするとともにフライホイール18は回転力を貯蔵し、車両10の停止後に、ジェネレータモータ12はフライホイール18に貯蔵された回転力により回生動作をするので、車両10の停止後に継続して運動エネルギを回生することができる。したがって、車両10の制動時における運動エネルギの回生効率を向上させることができる。
Furthermore, according to the
次に、本発明の第2実施の形態について図10を用いて説明する。図10は第2実施の形態に係るハイブリッド車両を説明する説明図である。なお、上述した第1実施の形態と同様の部分には同一の符号を付し、第1実施の形態と異なる部分について説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating a hybrid vehicle according to the second embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part similar to 1st Embodiment mentioned above, and a different part from 1st Embodiment is demonstrated.
図10に示す車両30は、上述した第1実施の形態に比して、トランスミッション13をジェネレータモータ12とギヤ機構15との間に配置した点、サンギヤSの回転軸Saにワンウェイクラッチ17に代えてブレーキ機構31を設けた点が異なっている。ブレーキ機構31は、回転軸Saと一体回転するディスクDSと、図示しない比例ソレノイドによりディスクDSに対して相互に近接または離間する一対のパッド(図示せず)とから構成されている。
The
このように構成した第2実施の形態に係る車両30においても、上述した第1実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。これに加え、第2実施の形態においては、所定のタイミングでブレーキ機構31を作動させてフライホイール18の回転を止めることで、運動エネルギの回生効率を抑えることができる。さらに、ジェネレータモータ12の回転数をエンジン11の回転数に比例させることができ、フライホイール18の回転数を変化させることなくジェネレータモータ12を発電機として車載バッテリ21の充電を行うことができる。したがって、車載バッテリ21への過充電等を抑制すること可能となり、車載バッテリ21の長寿命化や小型化を図ることができる。
Also in the
次に、本発明の第3実施の形態について図11を用いて説明する。図11は第3実施の形態に係るハイブリッド車両を説明する説明図である。なお、上述した第1実施の形態と同様の部分には同一の符号を付し、第1実施の形態と異なる部分について説明する。 Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining a hybrid vehicle according to a third embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part similar to 1st Embodiment mentioned above, and a different part from 1st Embodiment is demonstrated.
図11に示す車両40は、上述した第1実施の形態に比して、フライホイール18,遊星歯車機構19およびジェネレータモータ12をプロペラシャフト14から離して別の位置に配置した点、遊星歯車機構19のフライホイール18およびジェネレータモータ12に対する接続関係を逆にした点が異なっている。
The
プロペラシャフト14の軸方向中央部分には大径歯車14aが一体に設けられ、キャリアCの回転中心には小径歯車Caが一体に設けられている。各歯車14a,Caは相互に回転力を伝達するよう噛み合わされている。ジェネレータモータ12の出力軸12aはサンギヤSの回転中心に接続され、リングギヤRの回転軸Raはフライホイール18の回転中心に接続されている。ここで、車両40における遊星歯車機構19の入出力線図は、図6〜図9に示す入出力線図をそれぞれ左右反転させたものと等しくなる。
A large-
このように構成した第3実施の形態に係る車両40においても、上述した第1実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。これに加え、第3実施の形態においては、例えば、各歯車14a,Caの大きさを変更したり各歯車14a,Caの間に他の歯車を複数介在させたりすることで、車両40のレイアウトに応じてジェネレータモータ12等を自由に配置することが可能となり、車両40へのレイアウト性を向上させることができる。
Also in the
次に、本発明の第4実施の形態について図12を用いて説明する。図12は第4実施の形態に係るハイブリッド車両を説明する説明図である。なお、上述した第1実施の形態と同様の部分には同一の符号を付し、第1実施の形態と異なる部分について説明する。 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 12 is an explanatory diagram illustrating a hybrid vehicle according to the fourth embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part similar to 1st Embodiment mentioned above, and a different part from 1st Embodiment is demonstrated.
図12に示す車両50は、上述した第1実施の形態に比して、トランスミッション13をジェネレータモータ12とギヤ機構15との間に配置した点、遊星歯車機構19のフライホイール18およびジェネレータモータ12に対する接続関係を逆にした点、フライホイール18と遊星歯車機構19との間に増速用遊星歯車機構51を設けた点、ワンウェイクラッチ17に代えてブレーキ機構52を設けた点、ブレーキ機構52とエンジン11との間にクラッチCLを設けた点が異なっている。
The
増速用遊星歯車機構51は、サンギヤS1,複数(例えば3つ)のプラネタリギヤP1,キャリアC1およびリングギヤR1とから構成されている。リングギヤR1は、車両50の図示しないボディ等の固定部材に固定され、サンギヤS1の回転軸S1aには、フライホイール18とブレーキ機構52が設けられている。なお、ブレーキ機構52は上述した第2実施の形態と同様に構成されている。また、キャリアC1は、遊星歯車機構19のリングギヤRに接続されている。遊星歯車機構19を構成するサンギヤSの回転中心には、ジェネレータモータ12の出力軸12aが接続されている。
The speed increasing
このように構成した第4実施の形態に係る車両50においても、上述した第1実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。これに加え、第4実施の形態においては、所定のタイミングでブレーキ機構52を作動させてフライホイール18の回転を止めることで、運動エネルギの回生効率を抑えることができる。したがって、車載バッテリ21への過充電等を抑制すること可能となり、車載バッテリ21の長寿命化や小型化を図ることができる。また、増速用遊星歯車機構51によりフライホイール18の回転数を増速させることができるので、フライホイール18の回転ムラに起因する騒音の発生や車両50に生じる振動を抑えることができる。さらに、クラッチCLを切断することにより、ジェネレータモータ12のみにより車両50を走行させることができる。
Also in the
次に、本発明の第5実施の形態について図13を用いて説明する。図13は第5実施の形態に係るハイブリッド車両を説明する説明図である。なお、上述した第1実施の形態と同様の部分には同一の符号を付し、第1実施の形態と異なる部分について説明する。 Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining a hybrid vehicle according to a fifth embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part similar to 1st Embodiment mentioned above, and a different part from 1st Embodiment is demonstrated.
図13に示す車両60は、上述した第2実施の形態に比して、エンジン11を車体(図示せず)に対し横向きに配置した点、エンジン11の出力軸(クランクシャフト)の一端側をトランスミッション13に直接接続し、他端側に遊星歯車機構19,フライホイール18およびジェネレータモータ12を接続した点、ワンウェイクラッチ17に代えてブレーキ機構61を設けた点が異なっている。
The
このように構成した第5実施の形態に係る車両60においても、上述した第1実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。これに加え、第5実施の形態においては、特に前輪駆動方式の車両に適用でき、全ての回転軸が平行のままドライブシャフト16まで伝達されるので、ギヤの噛み合いによる伝達ロスを少なくすることが可能となる。
Also in the
本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、上記各実施の形態においては、第1回転力合成機構と第2回転力合成機構とを一の遊星歯車機構19により構成したものを示したが、本発明はこれに限らず、第1回転力合成機構と第2回転力合成機構とを、それぞれ別個のギヤ列等により構成しても良い。
It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, in each of the embodiments described above, the first rotational force combining mechanism and the second rotational force combining mechanism are configured by one
10 車両(ハイブリッド車両)
11 エンジン
12 ジェネレータモータ
14 プロペラシャフト(回転力伝達機構)
15 ギヤ機構(回転力伝達機構)
16 ドライブシャフト(回転力伝達機構)
18 フライホイール
19 遊星歯車機構(第1回転力合成機構,第2回転力合成機構)
S サンギヤ(第1回転力合成機構,太陽歯車)
R リングギヤ(第1回転力合成機構,外輪歯車)
C キャリア(第2回転力合成機構,遊星キャリア)
RT 後輪(車輪)
30,40,50,60 車両(ハイブリッド車両)
10 Vehicle (hybrid vehicle)
11
15 Gear mechanism (rotational force transmission mechanism)
16 Drive shaft (rotational force transmission mechanism)
18
S Sun gear (first rotational force synthesis mechanism, sun gear)
R ring gear (1st torque composition mechanism, outer ring gear)
C carrier (second rotational force synthesis mechanism, planetary carrier)
RT Rear wheel (wheel)
30, 40, 50, 60 Vehicle (hybrid vehicle)
Claims (3)
前記エンジンおよび前記ジェネレータモータにより回転し、回転力を運動エネルギとして貯蔵するフライホイールと、
前記フライホイールと前記ジェネレータモータとの間に設けられ、前記フライホイールの回転力と前記ジェネレータモータの回転力とを合成する第1回転力合成機構と、
前記第1回転力合成機構と前記エンジンとの間に設けられ、前記第1回転力合成機構の回転力と前記エンジンの回転力とを合成する第2回転力合成機構と、
前記第2回転力合成機構から出力される回転力を、前記車両の車輪に伝達する回転力伝達機構とを備えることを特徴とするハイブリッド車両。 A hybrid vehicle having an engine and a generator motor for assisting the engine and regenerating kinetic energy,
A flywheel that is rotated by the engine and the generator motor and stores rotational force as kinetic energy;
A first torque synthesizing mechanism that is provided between the flywheel and the generator motor and synthesizes the torque of the flywheel and the torque of the generator motor;
A second rotational force combining mechanism provided between the first rotational force combining mechanism and the engine, for combining the rotational force of the first rotational force combining mechanism and the rotational force of the engine;
A hybrid vehicle, comprising: a rotational force transmission mechanism that transmits rotational force output from the second rotational force combining mechanism to wheels of the vehicle.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007324894A JP2009143485A (en) | 2007-12-17 | 2007-12-17 | Hybrid vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007324894A JP2009143485A (en) | 2007-12-17 | 2007-12-17 | Hybrid vehicle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009143485A true JP2009143485A (en) | 2009-07-02 |
Family
ID=40914636
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007324894A Pending JP2009143485A (en) | 2007-12-17 | 2007-12-17 | Hybrid vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009143485A (en) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010221906A (en) * | 2009-03-24 | 2010-10-07 | Mazda Motor Corp | Hybrid vehicle |
JP2010221907A (en) * | 2009-03-24 | 2010-10-07 | Mazda Motor Corp | Hybrid automobile |
US8496553B2 (en) | 2009-11-05 | 2013-07-30 | Denso Corporation | Power transmission system for use in vehicle |
US20140338993A1 (en) * | 2011-11-23 | 2014-11-20 | Dti Group B.V. | Flywheel module for a vehicle, as well as methods of operating the flywheel module |
CN104369663A (en) * | 2014-08-22 | 2015-02-25 | 东北林业大学 | Brake energy recycling device of electric automobile |
US9108625B2 (en) | 2012-04-05 | 2015-08-18 | Denso Corporation | Power transmitting apparatus for vehicle |
CN104986028A (en) * | 2015-07-15 | 2015-10-21 | 北京信息科技大学 | Vehicle hybrid driving system |
CN108136922A (en) * | 2015-05-28 | 2018-06-08 | 久益环球朗维尤运营有限公司 | Excavating machinery and the energy-storage system for excavating machinery |
CN110654354A (en) * | 2019-09-30 | 2020-01-07 | 江苏理工学院 | Power-split type kinetic energy recovery system and working method thereof |
JP2020092560A (en) * | 2018-12-07 | 2020-06-11 | 株式会社豊田中央研究所 | Drive device for electric vehicle and electric vehicle |
CN113479056A (en) * | 2021-07-12 | 2021-10-08 | 山东理工大学 | Power coupling system, automobile and control method |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5845921U (en) * | 1981-09-24 | 1983-03-28 | 三菱自動車工業株式会社 | hybrid power plant |
JPH05179979A (en) * | 1991-10-18 | 1993-07-20 | Nissan Motor Co Ltd | Energy recovery device |
JP2001169404A (en) * | 1999-12-06 | 2001-06-22 | Toyota Motor Corp | Controller for vehicle |
JP2001352606A (en) * | 2000-06-09 | 2001-12-21 | Takayuki Miyao | Flywheel, battery, and energy storage driving method |
-
2007
- 2007-12-17 JP JP2007324894A patent/JP2009143485A/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5845921U (en) * | 1981-09-24 | 1983-03-28 | 三菱自動車工業株式会社 | hybrid power plant |
JPH05179979A (en) * | 1991-10-18 | 1993-07-20 | Nissan Motor Co Ltd | Energy recovery device |
JP2001169404A (en) * | 1999-12-06 | 2001-06-22 | Toyota Motor Corp | Controller for vehicle |
JP2001352606A (en) * | 2000-06-09 | 2001-12-21 | Takayuki Miyao | Flywheel, battery, and energy storage driving method |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010221906A (en) * | 2009-03-24 | 2010-10-07 | Mazda Motor Corp | Hybrid vehicle |
JP2010221907A (en) * | 2009-03-24 | 2010-10-07 | Mazda Motor Corp | Hybrid automobile |
US8496553B2 (en) | 2009-11-05 | 2013-07-30 | Denso Corporation | Power transmission system for use in vehicle |
US8702545B2 (en) | 2009-11-05 | 2014-04-22 | Denso Corporation | Power transmission system for use in vehicle |
US20140338993A1 (en) * | 2011-11-23 | 2014-11-20 | Dti Group B.V. | Flywheel module for a vehicle, as well as methods of operating the flywheel module |
US9531234B2 (en) * | 2011-11-23 | 2016-12-27 | Dti Group B.V. | Flywheel module for a vehicle, as well as methods of operating the flywheel module |
US9108625B2 (en) | 2012-04-05 | 2015-08-18 | Denso Corporation | Power transmitting apparatus for vehicle |
CN104369663A (en) * | 2014-08-22 | 2015-02-25 | 东北林业大学 | Brake energy recycling device of electric automobile |
CN108136922A (en) * | 2015-05-28 | 2018-06-08 | 久益环球朗维尤运营有限公司 | Excavating machinery and the energy-storage system for excavating machinery |
CN104986028A (en) * | 2015-07-15 | 2015-10-21 | 北京信息科技大学 | Vehicle hybrid driving system |
CN104986028B (en) * | 2015-07-15 | 2018-08-07 | 北京信息科技大学 | A kind of vehicle hybrid drive system |
JP2020092560A (en) * | 2018-12-07 | 2020-06-11 | 株式会社豊田中央研究所 | Drive device for electric vehicle and electric vehicle |
CN110654354A (en) * | 2019-09-30 | 2020-01-07 | 江苏理工学院 | Power-split type kinetic energy recovery system and working method thereof |
CN113479056A (en) * | 2021-07-12 | 2021-10-08 | 山东理工大学 | Power coupling system, automobile and control method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109130830B (en) | Transmission and power system for hybrid vehicle | |
JP2009143485A (en) | Hybrid vehicle | |
JP3141262B2 (en) | Hybrid vehicle | |
JP5318185B2 (en) | Vehicle drive device | |
JP4140647B2 (en) | Power output device and hybrid vehicle | |
JP7011754B2 (en) | Hybrid vehicle transmission and power system | |
JP4501814B2 (en) | Control device for hybrid vehicle | |
JP4779935B2 (en) | Hybrid drive unit | |
JP2009012726A (en) | Control device for hybrid vehicle | |
KR101500357B1 (en) | Power transmission system of hybrid electric vehicle | |
JP2002204504A5 (en) | ||
JP2006283917A (en) | Hybrid drive device | |
JPH10217779A (en) | Hybrid driving device | |
JP2014065383A (en) | Vehicular running gear | |
CN110576730A (en) | Hybrid transmission and vehicle | |
JP3958881B2 (en) | Automotive drive unit | |
JP5155752B2 (en) | Vehicle drive device | |
JP6025388B2 (en) | Vehicle drive device | |
JP4779936B2 (en) | Hybrid drive unit | |
JP4179211B2 (en) | Hybrid vehicle drive system | |
JP2010234830A (en) | Hybrid driving device | |
JP5880227B2 (en) | Hybrid vehicle | |
JP4306659B2 (en) | Hybrid vehicle drive system | |
JP4434128B2 (en) | Control device for vehicle drive device | |
JP2007050790A (en) | Control device for hybrid vehicle |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100930 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120515 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120713 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20120807 |