JP2009173196A - Hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、原動機として内燃機関とモータジェネレータとを備え、駆動輪とロータとを係合させると共にモータジェネレータを発電機として作動させて、駆動輪を制動する回生制動を行うことが可能なハイブリッド車両に関する。 The present invention includes a hybrid vehicle including an internal combustion engine and a motor generator as a prime mover, and capable of performing regenerative braking that brakes the drive wheel by engaging the drive wheel and the rotor and operating the motor generator as a generator. About.
車両用変速機においては、近年、変速時における機械的動力の伝達の途切れをなくすために、第1群の変速段で構成される第1変速機構と、第1群以外の変速段である第2群の変速段で構成される第2変速機構との2つの変速機構を備え、さらに、第1変速機構の入力軸(以下、第1入力軸と記す)と、内燃機関の出力軸(以下、機関出力軸と記す)とを係合可能な第1クラッチと、第2変速機構の入力軸(以下、第2入力軸と記す)と機関出力軸とを係合可能な第2クラッチとを備え、これら2つのクラッチを交互につなぎ替えることで変速を行う、いわゆるデュアルクラッチ式変速機を用いたものが知られている。 2. Description of the Related Art In recent years, in a vehicle transmission, in order to eliminate interruption of transmission of mechanical power at the time of shifting, a first transmission mechanism configured with a first group of shift stages and a shift stage other than the first group are used. Two transmission mechanisms including a second transmission mechanism composed of two groups of shift stages are provided, and further includes an input shaft of the first transmission mechanism (hereinafter referred to as a first input shaft) and an output shaft of the internal combustion engine (hereinafter referred to as a first input shaft). A first clutch capable of engaging with the engine output shaft, and a second clutch capable of engaging with the input shaft of the second speed change mechanism (hereinafter referred to as the second input shaft) and the engine output shaft. It is known that a so-called dual clutch transmission is used that shifts by alternately switching these two clutches.
また、下記の特許文献1には、原動機として内燃機関(エンジン)とモータジェネレータ(以下、単に「モータ」と記す)とを備え、変速機構としてデュアルクラッチ式変速機が設けられ、デュアルクラッチ式変速機の2つの入力軸のうち少なくとも一方にモータのロータが係合している車両用動力伝達システムが開示されている。
また、下記の特許文献2には、原動機として内燃機関(エンジン)とモータ(電動発電機)とを備え、デュアルクラッチ式変速機が搭載されたハイブリッド車両が開示されている。特許文献2には、充電容量が不足している場合に、定常走行又は軽負荷走行を行う場合には、電動発電機を発電機として作動させた状態で、エンジンからの機械的動力により駆動輪(後輪)を駆動することで、エンジンが発生した機械的エネルギの一部を、電気エネルギに変換して蓄えることが提案されている。 Patent Document 2 below discloses a hybrid vehicle that includes an internal combustion engine (engine) and a motor (motor generator) as a prime mover and is equipped with a dual clutch transmission. In Patent Document 2, when a steady running or a light load running is performed when a charging capacity is insufficient, a driving wheel is driven by mechanical power from an engine while a motor generator is operated as a generator. It has been proposed that a part of mechanical energy generated by the engine is converted into electric energy and stored by driving the (rear wheel).
このようなデュアルクラッチ式変速機を備えたハイブリッド車両は、渋滞時などの低速での車両走行を長時間継続する場合、例えば、モータからの機械的動力を、第2変速機構における最も低速側の変速段(以下、最低速段と記す)により変速して駆動輪に伝達させることで、原動機としてモータのみを選択使用する車両走行(以下、モータ走行と記す)を行うことが可能である。しかし、渋滞時など低速での車両走行を長時間継続する場合にモータ走行を行うと、当該モータに電力を供給する電池(以下、二次電池と記す)の蓄電状態(state-of-charge、SOC)が低下して、モータ走行を長く継続することができないという問題がある。 When a hybrid vehicle equipped with such a dual clutch type transmission continues for a long time at a low speed such as when there is a traffic jam, for example, the mechanical power from the motor is transmitted to the lowest speed side in the second transmission mechanism. It is possible to perform vehicle travel (hereinafter referred to as motor travel) in which only the motor is selected and used as a prime mover by shifting the speed at a shift speed (hereinafter referred to as the lowest speed speed) and transmitting it to the drive wheels. However, if the motor is driven when the vehicle travels at a low speed such as in a traffic jam for a long time, the state-of-charge of the battery that supplies power to the motor (hereinafter referred to as a secondary battery) There is a problem that the motor travel cannot be continued for a long time because the SOC) decreases.
また、内燃機関からの機械的動力を、第1変速機構又は第2変速機構の最低速段により変速して駆動輪に伝達させると共に、モータからの機械的動力を、第2変速機構の最低速段により変速して駆動輪に伝達させることで、原動機として内燃機関とモータジェネレータとを併用する車両走行(以下、ハイブリッド走行と記す)を行うことも可能である。この場合、モータ走行を継続する場合に比べて二次電池の蓄電状態の低下を抑制することができるものの、内燃機関を軽負荷且つ低回転速度で作動させることとなるため、内燃機関における燃料消費率が高くなり、ハイブリッド車両としてのエネルギ効率が悪いという問題が生じる。 Further, the mechanical power from the internal combustion engine is shifted by the lowest speed of the first speed change mechanism or the second speed change mechanism and transmitted to the drive wheel, and the mechanical power from the motor is transferred to the lowest speed of the second speed change mechanism. It is also possible to perform vehicle travel (hereinafter referred to as hybrid travel) using both an internal combustion engine and a motor generator as a prime mover by shifting the speed by the speed and transmitting it to the drive wheels. In this case, although it is possible to suppress a decrease in the storage state of the secondary battery as compared with the case where the motor travel is continued, the internal combustion engine is operated at a light load and a low rotational speed. The rate becomes high and the problem that the energy efficiency as a hybrid vehicle is bad arises.
なお、内燃機関からの機械的動力を、第1変速機構又は第2変速機構の最低速段により変速して駆動輪に伝達させることで、原動機として内燃機関のみを選択使用する車両走行(以下、エンジン走行と記す)を行って、渋滞時などの低速での走行を継続すると、車両停止時に内燃機関のストールを防止するため、第1クラッチ及び第2クラッチの係合/解放動作を行う頻度が増大してしまい、運転性が良好でないという問題がある。 In addition, the vehicle driving | running | working which selects and uses only an internal combustion engine as a motor | power_engine by changing the mechanical motive power from an internal combustion engine by the minimum speed stage of a 1st transmission mechanism or a 2nd transmission mechanism, and transmitting to a driving wheel (henceforth, In order to prevent the internal combustion engine from stalling when the vehicle is stopped, the frequency of engaging / disengaging the first clutch and the second clutch is reduced. There is a problem that the driving performance is not good.
したがって、デュアルクラッチ式変速機を備え、2つの入力軸のうち一方にモータのロータが係合しているハイブリッド車両においては、二次電池の蓄電状態が低く且つ車速が低い場合に、二次電池の蓄電状態を上昇させると共に、内燃機関を、極力、燃料消費率の低い運転条件で作動させて、車両全体としてエネルギ効率の良好な走行を行う制御技術が要望されている。 Therefore, in a hybrid vehicle having a dual clutch transmission and having a motor rotor engaged with one of the two input shafts, the secondary battery can be used when the secondary battery has a low storage state and the vehicle speed is low. There is a demand for a control technology that increases the energy storage state of the vehicle and operates the internal combustion engine under operating conditions with a low fuel consumption rate as much as possible so that the vehicle as a whole travels with good energy efficiency.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、デュアルクラッチ式変速機を備え、2つの入力軸のうち一方にモータのロータが係合しているハイブリッド車両において、モータに電力を供給する電池の蓄電状態が低く且つ車速が低い場合に、電池の蓄電状態を上昇させると共に内燃機関を燃料消費率の低い作動状態で作動させることが可能な制御技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and supplies power to a motor in a hybrid vehicle including a dual clutch transmission and having a motor rotor engaged with one of two input shafts. It is an object of the present invention to provide a control technique that can increase the battery storage state and operate the internal combustion engine in an operation state with a low fuel consumption rate when the battery storage state is low and the vehicle speed is low.
上記の目的を達成するために、本発明に係るハイブリッド車両は、機関出力軸から機械的動力を出力する内燃機関と、発電機として作動してロータを制動可能なモータジェネレータと、機関出力軸からの機械的動力を第1入力軸で受け、複数の変速段のうちいずれか1つにより変速して、駆動輪に向けて伝達可能な第1変速機構と、機関出力軸及びロータからの機械的動力を、当該ロータと係合する第2入力軸で受け、複数の変速段のうちいずれか1つにより変速して、駆動輪に向けて伝達可能な第2変速機構と、機関出力軸と第1入力軸とを係合可能な第1クラッチと、機関出力軸と第2入力軸とを係合可能な第2クラッチと、第1及び第2クラッチの係合/解放状態と、第1及び第2変速機構における変速段の選択と、内燃機関及びモータジェネレータの作動を制御可能な制御手段と、を備え、駆動輪とロータとを係合させると共にモータジェネレータを発電機として作動させて、駆動輪を制動する回生制動を行うことが可能なハイブリッド車両であって、制御手段は、モータジェネレータに電力を供給する二次電池の蓄電状態が判定値以下であり、且つ、車速が判定車速以下である場合には、機関回転速度に応じて燃料消費率が最も低くなる機関負荷で内燃機関を作動させると共に、機関出力軸からの機械的動力により駆動輪に作用する機関駆動トルクから、駆動輪に生じることが要求される要求駆動トルクを減じた値を、駆動輪に作用させる回生制動トルクに設定してモータジェネレータを発電機として作動させることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a hybrid vehicle according to the present invention includes an internal combustion engine that outputs mechanical power from an engine output shaft, a motor generator that operates as a generator and can brake a rotor, and an engine output shaft. The first input shaft receives the mechanical power of the first gear, the first speed change mechanism capable of shifting the speed by any one of a plurality of shift speeds and transmitting it to the drive wheels, the mechanical output shaft and the mechanical force from the rotor Power is received by a second input shaft that engages with the rotor, and a second speed change mechanism that is capable of shifting gears by any one of a plurality of shift speeds and transmitting the power to drive wheels, an engine output shaft, A first clutch capable of engaging with one input shaft, a second clutch capable of engaging with an engine output shaft and a second input shaft, engagement / release states of the first and second clutches, Selection of the gear position in the second transmission mechanism, the internal combustion engine and the motor And a control unit capable of controlling the operation of the generator, and a hybrid vehicle capable of engaging the drive wheel and the rotor and operating the motor generator as a generator to perform regenerative braking that brakes the drive wheel. The control means has a fuel consumption rate corresponding to the engine speed when the storage state of the secondary battery that supplies power to the motor generator is equal to or less than the determination value and the vehicle speed is equal to or less than the determination vehicle speed. The value obtained by operating the internal combustion engine at the lowest engine load and subtracting the required drive torque required to be generated in the drive wheel from the engine drive torque acting on the drive wheel by the mechanical power from the engine output shaft, The motor generator is operated as a generator by setting the regenerative braking torque to be applied to the drive wheels.
本発明に係るハイブリッド車両において、制御手段は、機関回転速度及び機関負荷に対する燃料消費率を規定する燃料消費率マップが記憶された記憶手段を備え、機関回転速度と燃料消費率マップに基づいて燃料消費率が最も低い機関負荷を推定するものとすることができる。 In the hybrid vehicle according to the present invention, the control means includes storage means for storing a fuel consumption rate map that defines a fuel consumption rate with respect to the engine rotation speed and the engine load, and the fuel is generated based on the engine rotation speed and the fuel consumption rate map. The engine load with the lowest consumption rate can be estimated.
本発明に係るハイブリッド車両において、第1変速機構及び第2変速機構からの機械的動力は、動力統合機構において統合されて駆動輪に伝達されるものであり、第1変速機構の最低速段は、第2変速機構の最低速段に比べて減速比が大きく設定されており、制御手段は、第1変速機構及び第2変速機構において、それぞれ最低速段を選択し、第1クラッチを係合状態にすると共に第2クラッチを解放状態にして、機関出力軸からの機械的動力を、第1変速機構の最低速段により変速して、動力統合機構に伝達し、動力統合機構に伝達された機械的動力のうち、一部を駆動輪に伝達させると共に、残りを第2変速機構の最低速段により変速してロータに伝達させるものとすることができる。 In the hybrid vehicle according to the present invention, the mechanical power from the first speed change mechanism and the second speed change mechanism is integrated in the power integration mechanism and transmitted to the drive wheels. The minimum speed of the first speed change mechanism is The reduction gear ratio is set to be larger than the lowest speed of the second speed change mechanism, and the control means selects the lowest speed in the first speed change mechanism and the second speed change mechanism, and engages the first clutch. And the second clutch is disengaged, the mechanical power from the engine output shaft is shifted by the lowest speed of the first transmission mechanism, transmitted to the power integration mechanism, and transmitted to the power integration mechanism A part of the mechanical power can be transmitted to the driving wheel, and the remaining can be transmitted to the rotor after being changed by the lowest speed of the second speed change mechanism.
本発明に係るハイブリッド車両において、第1変速機構の最低速段は、第2変速機構の最低速段に比べて減速比が大きく設定されており、制御手段は、第2変速機構において最低速段を選択し、第1クラッチを解放状態にすると共に第2クラッチを係合状態にして、機関出力軸から第2入力軸に伝達された機械的動力のうち、一部を第2変速機構の最低速段により変速して駆動輪に伝達させると共に、残りをロータに伝達させるものとすることができる。 In the hybrid vehicle according to the present invention, the lowest speed of the first speed change mechanism is set to have a larger reduction ratio than the lowest speed of the second speed change mechanism, and the control means is the lowest speed of the second speed change mechanism. The first clutch is disengaged and the second clutch is engaged, and a part of the mechanical power transmitted from the engine output shaft to the second input shaft is reduced to the minimum of the second transmission mechanism. It is possible to change the speed at a high speed and transmit it to the drive wheel and to transmit the rest to the rotor.
本発明に係るハイブリッド車両において、制御手段は、車速が、前記判定車速に比べて低い値に設定された第2判定車速以下である場合には、第1変速機構及び第2変速機構において、それぞれ最低速段を選択し、第1クラッチを係合状態にすると共に第2クラッチを解放状態にし、車速が第2判定車速を上回る場合には、第2変速機構において最低速段を選択し、第1クラッチを解放状態にすると共に第2クラッチを係合状態にするものとすることができる。 In the hybrid vehicle according to the present invention, when the vehicle speed is equal to or lower than the second determination vehicle speed set to a value lower than the determination vehicle speed, the first transmission mechanism and the second transmission mechanism respectively When the lowest gear is selected, the first clutch is engaged and the second clutch is released, and the vehicle speed exceeds the second determination vehicle speed, the lowest gear is selected in the second transmission mechanism, One clutch can be released and the second clutch can be engaged.
本発明によれば、機関回転速度に応じて最も燃料消費率の低い機関負荷で内燃機関を作動させると共に、内燃機関からの機械的動力の一部を駆動輪に伝達させて、駆動輪に所望の要求駆動トルクを生じさせつつ、残りの機械的動力を、ロータに伝達させてモータジェネレータにより電力に変換して、二次電池の蓄電状態を上昇させることができる。 According to the present invention, the internal combustion engine is operated with the engine load having the lowest fuel consumption rate in accordance with the engine rotation speed, and a part of the mechanical power from the internal combustion engine is transmitted to the drive wheel, so that the drive wheel is desired. While generating the required drive torque, the remaining mechanical power can be transmitted to the rotor and converted into electric power by the motor generator to increase the storage state of the secondary battery.
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art or those that are substantially the same.
まず、本実施例に係るハイブリッド車両及び駆動装置の構成について、図1〜図3を用いて説明する。図1は、ハイブリッド車両及び駆動装置の概略構成を示す模式図である。図2は、駆動装置に設けられたデュアルクラッチ機構の構造を示す模式図である。図3は、変形例のデュアルクラッチ機構の構造を示す模式図である。 First, the structure of the hybrid vehicle and drive device which concern on a present Example is demonstrated using FIGS. 1-3. FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a hybrid vehicle and a drive device. FIG. 2 is a schematic diagram showing a structure of a dual clutch mechanism provided in the drive device. FIG. 3 is a schematic diagram showing the structure of a modified dual clutch mechanism.
ハイブリッド車両1は、駆動輪88を回転駆動するための原動機として、内燃機関5とモータジェネレータ50(以下、単に「モータ」と記す)とを備えている。モータ50は、内燃機関5からの機械的動力を変速して駆動輪88に伝達する駆動装置10に含まれている。内燃機関5は、モータ50を備えた駆動装置10と共に結合されて、ハイブリッド車両1に搭載される。ハイブリッド車両1には、内燃機関5及び駆動装置10を制御する制御手段として、ハイブリッド車両用の電子制御装置100(以下、ECUと記す)が設けられている。ECU100には、各種制御定数を記憶する記憶手段としてROM(図示せず)が設けられている。
The
内燃機関5は、燃料のエネルギを燃焼により機械的動力に変換して出力する熱機関であり、ピストン往復動機関である。内燃機関5は、図示しない燃料噴射装置、点火装置、及びスロットル弁装置を備えている。これら装置は、ECU100により制御される。内燃機関5が発生した機械的動力は、出力軸(クランク軸)8から出力される。内燃機関5の出力軸8(以下、機関出力軸と記す)には、後述する駆動装置10のデュアルクラッチ機構20の入力側、例えば、クラッチハウジング14a(図2参照)が結合される。ECU100は、内燃機関5の機関出力軸8から出力する機械的動力を調整することが可能となっている。内燃機関5には、機関出力軸8の回転角位置(以下、クランク角と記す)を検出するクランク角センサ(図示せず)が設けられており、クランク角に係る信号をECU100に送出している。
The internal combustion engine 5 is a heat engine that converts fuel energy into mechanical power by combustion and outputs it, and is a piston reciprocating engine. The internal combustion engine 5 includes a fuel injection device, an ignition device, and a throttle valve device (not shown). These devices are controlled by the ECU 100. The mechanical power generated by the internal combustion engine 5 is output from an output shaft (crankshaft) 8. The output side of the internal combustion engine 5 (hereinafter referred to as the engine output shaft) is coupled to the input side of a
また、ハイブリッド車両1には、原動機としての内燃機関5及びモータ50からの機械的動力を駆動輪88に伝達する動力伝達装置として、機関出力軸8及びモータ50からの機械的動力を変速しトルクを変化させて、駆動軸80に向けて出力可能な駆動装置10が設けられている。
Further, the
駆動装置10は、第1クラッチ21及び第2クラッチ22のいずれかを用いて内燃機関5の機関出力軸8からの機械的動力を後述する変速機構に伝達するデュアルクラッチ機構20と、内燃機関5から第1クラッチ21を介して伝達される機械的動力を、第1入力軸27で受けて、第1群の変速段31,33,35,39のうちいずれか1つにより変速して、推進軸66に伝達可能な第1変速機構30と、内燃機関5から第2クラッチ22を介して伝達される機械的動力を、第2入力軸28で受けて、第2群の変速段42,44,46のうちいずれか1つにより変速して、推進軸66に伝達可能な第2変速機構40と、推進軸66に伝達された機械的動力を、減速すると共に駆動輪88に係合する左右の駆動軸80に分配する終減速装置70とを有している。つまり、デュアルクラッチ式変速機は、デュアルクラッチ機構20、第1変速機構30及び第2変速機構40により構成されている。
The
第1変速機構30及び第2変速機構40は、前進に第1速ギヤ段31から第6速ギヤ段46までの6つの変速段を有しており、後進に1つの変速段、後進ギヤ段39を有している。前進の変速段である第1速〜第6速ギヤ段31〜46の減速比は、第1速ギヤ段31、第2速ギヤ段42、第3速ギヤ段33、第4速ギヤ段44、第5速ギヤ段35、第6速ギヤ段46の順に小さくなるよう設定されている。
The first
第1変速機構30は、複数の歯車対を備えた平行軸歯車装置として構成されており、第1群の変速段は、奇数段すなわち第1速ギヤ段31と、第3速ギヤ段33と、第5速ギヤ段35と、後進ギヤ段39により構成されている。第1変速機構30において、前進の変速段31,33,35のうち、第1速ギヤ段31が最も低速側の変速段(以下、最低速段と記す)となっている。
The first
第1速ギヤ段31は、歯車対で構成されており、第1入力軸27に結合されている第1速メインギヤ31aと、第1出力軸37を中心に回転可能に設けられ、第1速メインギヤ31aと噛み合う第1速カウンタギヤ31cとを有している。第1変速機構30には、第1速ギヤ段31に対応して、第1速カウンタギヤ31cと第1出力軸37とを係合させることが可能な第1速カップリング機構31eが設けられている。
The first
ECU100が第1速ギヤ段31を選択する、即ち第1速カップリング機構31eを係合状態にして、第1速カウンタギヤ31cと第1出力軸37を係合させることで、第1入力軸27からの機械的動力は、第1速メインギヤ31a及び第1速カウンタギヤ31cを介して第1出力軸37に伝達される。これにより、第1変速機構30は、第1入力軸27から受けた機械的動力を、第1速ギヤ段31により変速し、トルクを変化させて第1出力軸37に伝達することが可能となっている。
The
第3速ギヤ段33は、歯車対で構成されており、第1入力軸27に結合されている第3速メインギヤ33aと、第1出力軸37を中心に回転可能に設けられ、第3速メインギヤ33aと噛み合う第3速カウンタギヤ33cとを有している。第1変速機構30には、第3速ギヤ段33に対応して、第3速カウンタギヤ33cと第1出力軸37とを係合させることが可能な第3速カップリング機構33eが設けられている。
The third speed gear stage 33 is composed of a gear pair, and is provided to be rotatable about a third speed
ECU100が第3速ギヤ段33を選択する、即ち第3速カップリング機構33eを係合状態にして、第3速カウンタギヤ33cと第1出力軸37を係合させることで、第1変速機構30は、第1入力軸27から受けた機械的動力を、第3速ギヤ段33により変速し、トルクを変化させて第1出力軸37に伝達することが可能となっている。
When the
また、第5速ギヤ段35は、歯車対で構成されており、第1入力軸27に結合されている第5速メインギヤ35aと、第1出力軸37を中心に回転可能に設けられ、第5速メインギヤ35aと噛み合う第5速カウンタギヤ35cとを有している。第1変速機構30には、第5速ギヤ段35に対応して、第5速カウンタギヤ35cと第1出力軸37とを係合させることが可能な第5速カップリング機構35eが設けられている。
The fifth
ECU100が第5速ギヤ段35を選択する、即ち第5速カップリング機構35eを係合状態にして、第5速カウンタギヤ35cと第1出力軸37とを係合させることで、第1変速機構30は、第1入力軸27から受けた機械的動力を、第5速ギヤ段35により変速し、トルクを変化させて、第1出力軸37に伝達することが可能となっている。
When the
また、後進ギヤ段39は、第1入力軸27に結合されている後進メインギヤ39aと、後進メインギヤ39aと噛み合う後進中間ギヤ39bと、後進中間ギヤ39bと噛み合い、第1出力軸37を中心に回転可能に設けられたルーズ歯車である後進カウンタギヤ39cとを有している。第1変速機構30には、後進ギヤ段39に対応して、後進カウンタギヤ39cと第1出力軸37とを係合させることが可能な後進カップリング機構39eが設けられている。
The
ECU100が後進ギヤ段39を選択する、即ち後進カップリング機構39eを係合状態にして、後進カウンタギヤ39cと第1出力軸37とを係合させることで、第1変速機構30は、第1入力軸27から受けた機械的動力を、後進ギヤ段39により、回転方向を逆方向に変えると共に変速し、トルクを変化させて第1出力軸37に伝達することが可能となっている。
When the
第1変速機構30の第1出力軸37には、第1駆動ギヤ37cが結合されており、当該第1駆動ギヤ37cは、動力統合ギヤ58と噛み合っている。動力統合ギヤ58には、推進軸66が結合されている。推進軸66は、後述する終減速装置70を介して、駆動輪88が結合された駆動軸80と係合している。つまり、第1変速機構30の第1出力軸37と、駆動軸80及び駆動輪88は係合している。
A
以上のように、第1変速機構30における各カップリング機構31e,33e,35e,39eの係合状態と解放状態(非係合状態)との切替えは、図示しないアクチュエータを介してECU100により制御される。ECU100は、第1変速機構30の変速段31,33,35,39のうちいずれか1つの変速段を選択する場合、選択する変速段に対応するカップリング機構を係合状態にすると共に、第1変速機構30において選択していない変速段に対応するカップリング機構を解放状態にする。これにより、第1変速機構30は、第1入力軸27で受けた機械的動力を、選択された変速段で変速して、第1出力軸37に伝達し、駆動軸80に向けて出力することが可能となっている。
As described above, the switching of the
一方、第2変速機構40は、第1変速機構30と同様に、複数の歯車対を備えた平行軸歯車装置として構成されており、第2群の変速段は、偶数段、すなわち第2速ギヤ段42と、第4速ギヤ段44と、第6速ギヤ段46から構成されている。第2変速機構40の入力軸28(以下、第2入力軸と記す)には、後述するモータ50のロータ52が結合されている。第2変速機構40において、変速段42,44,46のうち、第2速ギヤ段42が最も低速側の変速段(最低速段)となっている。つまり、第1変速機構30の最低速段である第1速ギヤ段31は、第2変速機構40の最低速段である第2速ギヤ段42より、減速比が大きく設定されている。
On the other hand, like the
第2速ギヤ段42は、歯車対で構成されており、第2入力軸28に結合されている第2速メインギヤ42aと、第2出力軸48を中心に回転可能に設けられ、第2速メインギヤ42aと噛み合う第2速カウンタギヤ42cとを有している。第2変速機構40には、第2速ギヤ段42に対応して、第2速カウンタギヤ42cと第2出力軸48とを係合させることが可能な第2速カップリング機構42eが設けられている。
The second
ECU100が第2速ギヤ段42を選択する、即ち第2速カップリング機構42eを係合状態にして、第2速カウンタギヤ42cと第2出力軸48とを係合させることで、第2入力軸28からの機械的動力は、第2速メインギヤ42a及び第2速カウンタギヤ42cを介して第2出力軸48に伝達される。これにより、第2変速機構40は、第2入力軸28から受けた機械的動力を、第2速ギヤ段42により変速し、トルクを変化させて、第2出力軸48に伝達させることが可能となっている。
The
第4速ギヤ段44は、歯車対で構成されており、第2入力軸28に結合されている第4速メインギヤ44aと、第2出力軸48を中心に回転可能に設けられ、第4速メインギヤ44aと噛み合う第4速カウンタギヤ44cとを有している。第2変速機構40には、第4速ギヤ段44に対応して、第4速カウンタギヤ44cと第2出力軸48とを係合させることが可能な第4速カップリング機構44eが設けられている。
The fourth
ECU100が第4速ギヤ段44を選択する、即ち第4速カップリング機構44eを係合状態にして、第4速カウンタギヤ44cと第2出力軸48とを係合させることで、第2変速機構40は、第2入力軸28から受けた機械的動力を、第4速ギヤ段44により変速し、トルクを変化させて、第2出力軸48に伝達することが可能となっている。
When the
第6速ギヤ段46は、歯車対で構成されており、第2入力軸28に結合されている第6速メインギヤ46aと、第2出力軸48を中心に回転可能に設けられ、第6速メインギヤ46aと噛み合う第6速カウンタギヤ46cとを有している。第2変速機構40には、第6速ギヤ段46に対応して、第6速カウンタギヤ46cと第2出力軸48とを係合可能な第6速カップリング機構46eが設けられている。
The sixth
ECU100が第6速ギヤ段46を選択する、即ち第6速カップリング機構46eを係合状態にして、第6速カウンタギヤ46cと第2出力軸48とを係合させることで、第2変速機構40は、第2入力軸28から受けた機械的動力を、第6速ギヤ段46により変速し、トルクを変化させて、第2出力軸48に伝達することが可能となっている。
When the
第2変速機構40の第2出力軸48には、第2駆動ギヤ48cが結合されており、当該第2駆動ギヤ48cは、動力統合ギヤ58と噛み合っている。動力統合ギヤ58には、推進軸66が結合されており、推進軸66は、後述する終減速装置70を介して、駆動輪88に結合された駆動軸80と係合している。つまり、第2変速機構40の第2出力軸48と、駆動軸80及び駆動輪88は係合している。
A
以上のように、第2変速機構40における各カップリング機構42e,44e,46eの係合状態と解放状態(非係合状態)との切替えは、図示しないアクチュエータを介してECU100により制御される。ECU100は、第2変速機構40の変速段42,44,46のうちいずれか1つの変速段を選択する場合、選択する変速段に対応するカップリング機構を係合状態にすると共に、第2変速機構40において選択しない変速段に対応するカップリング機構を解放状態にする。これにより、第2変速機構40は、第2入力軸28で受けた機械的動力を、選択された変速段で変速して、第2出力軸48に伝達し駆動軸80に向けて出力することが可能となっている。
As described above, switching of the
また、ハイブリッド車両1の駆動装置10には、内燃機関5が機関出力軸8から出力する機械的動力を、第1変速機構30及び第2変速機構40のうちいずれか一方に伝達させる動力伝達装置として、デュアルクラッチ機構20が設けられている。デュアルクラッチ機構20は、機関出力軸8と第1変速機構30の第1入力軸27とを係合させることが可能な摩擦クラッチ装置である第1クラッチ21と、機関出力軸8と第2変速機構40の第2入力軸28とを係合させることが可能な摩擦クラッチ装置である第2クラッチ22とを有している。なお、第1クラッチ21及び第2クラッチ22には、湿式多板クラッチや、乾式単板クラッチを用いることができる。
Further, the
第1クラッチ21は、円板状の摩擦板を有し、摩擦板の摩擦力により機械的動力を伝達する摩擦式ディスククラッチ等で構成されている。第1クラッチ21は、内燃機関5の機関出力軸8と第1変速機構30の第1入力軸27とを係合させることが可能に構成されている。第1クラッチ21が係合状態となることで、機関出力軸8と第1入力軸27が一体に回転して、機関出力軸8からの機械的動力を、第1変速機構30の変速段31,33,35,39により変速して駆動輪88に向けて伝達することが可能となっている。つまり、第1クラッチ21は、第1変速機構30の変速段31,33,35,39に対応して設けられている。
The first clutch 21 includes a disc-shaped friction plate, and is configured by a friction type disk clutch that transmits mechanical power by the frictional force of the friction plate. The first clutch 21 is configured to be able to engage the
一方、第2クラッチ22は、第1クラッチ21と同様に、摩擦式ディスククラッチ等で構成されており、内燃機関5の機関出力軸8と第2変速機構40の第2入力軸28とを係合させることが可能に構成されている。第2クラッチ22を係合状態にすることで、機関出力軸8と第2入力軸28が一体に回転して、機関出力軸8からの機械的動力を、第2変速機構40の変速段42,44,46により変速して駆動輪88に向けて伝達することが可能となっている。つまり、第2クラッチ22は、第2変速機構40の変速段42,44,46に対応して設けられている。
On the other hand, like the first clutch 21, the second clutch 22 is configured by a friction type disk clutch or the like, and engages the
第1クラッチ21及び第2クラッチ22の係合状態と解放状態(非係合状態)との切替えは、図示しないアクチュエータを介してECU100により制御される。ECU100は、デュアルクラッチ機構20において、第1クラッチ21又は第2クラッチ22のうちいずれか一方を係合状態にして、他方を解放状態にすることで、内燃機関5からの機械的動力を、第1変速機構30及び第2変速機構40のうちいずれか一方に伝達させることが可能となっている。
Switching between the engaged state and the released state (non-engaged state) of the first clutch 21 and the second clutch 22 is controlled by the
ここで、第1クラッチ21及び第2クラッチ22から構成されるデュアルクラッチ機構20の詳細な構造の一例について図2を用いて説明する。図2に示すように、デュアルクラッチ機構20において、機関出力軸8には、デュアルクラッチ機構20のクラッチハウジング14aが結合されている。すなわち、クラッチハウジング14aは、機関出力軸8と一体に回転する。クラッチハウジング14aは、後述する摩擦板27a,28aを収容可能に構成されている。
Here, an example of a detailed structure of the dual
これに対して、第1変速機構30の第1入力軸27と、第2変速機構40の第2入力軸28は、同軸に配置されており、2重軸構造となっている。具体的には、第1入力軸27は、中空シャフトとして構成されており、第1入力軸27内には、第2入力軸28が延びている。内側の軸である第2入力軸28は、外側の軸である第1入力軸27に比べて軸方向に長く構成されている。機関出力軸8側から駆動輪88側に向かうに従って、まず、第1変速機構30の各変速段のメインギヤ31a,33a,35a,39aが配設されており、次に、第2変速機構40の各変速段のメインギヤ42a,44a,46aが配設されている。
On the other hand, the
第1入力軸27の端には、円板状の摩擦板27aが結合されており、一方、第2入力軸28の端にも、同様に摩擦板28aが結合されている。これら摩擦板27a,28aは、上述のクラッチハウジング14a内に収容されている。第1クラッチ21は、摩擦板27aと対向して設けられた摩擦相手板(図示せず)と、摩擦相手板を駆動するアクチュエータ(図示せず)とを有している。摩擦相手板が摩擦板27aをクラッチハウジング14aに押し付けることで、第1クラッチ21は、機関出力軸8と、第1変速機構30の第1入力軸27とを係合することが可能となっている。
A disc-shaped
これと同様に、第2クラッチ22は、摩擦板28aに対向して設けられた摩擦相手板(図示せず)が、摩擦板28aをクラッチハウジング14aに押し付けることで、機関出力軸8と、第2変速機構40の第2入力軸28とを係合することが可能となっている。デュアルクラッチ機構20における、第1及び第2クラッチ21,22にそれぞれ対応して設けられた摩擦相手板の駆動は、ECU100により制御されることとなる。
Similarly, the second clutch 22 has a friction mating plate (not shown) provided facing the friction plate 28a and presses the friction plate 28a against the
なお、上述のデュアルクラッチ機構20の詳細な構造において、第1変速機構30の第1入力軸27と第2変速機構40の第2入力軸28は同軸に配置されるものとしたが、デュアルクラッチ機構20の詳細な構造は、これに限定されるものではない。例えば、図3に示すように、第1入力軸27と第2入力軸28は、所定の間隔を空けて平行に延びるよう配置されるものとしても良い。この変形例のデュアルクラッチ機構20においては、機関出力軸8の端に、駆動ギヤ14cが結合されている。駆動ギヤ14cには、第1ギヤ16と、第2ギヤ18が噛み合っており、第1ギヤ16は、第1クラッチ21に結合されており、第2ギヤ18は、第2クラッチ22に結合されている。第1クラッチ21は、第1変速機構30の第1入力軸27と、機関出力軸8に係合する第1ギヤ16とを係合可能に構成されている。一方、第2クラッチ22は、第2変速機構40の第2入力軸28と、機関出力軸8に係合する第2ギヤ18とを係合可能に構成されている。
In the detailed structure of the dual
第1及び第2クラッチ21,22は、それぞれ摩擦式クラッチ等の任意のクラッチ機構で構成することができる。第1クラッチ21及び第2クラッチ22において交互に係合状態と解放状態を切替ることで、機関出力軸8から出力される内燃機関5の機械的動力は、駆動ギヤ14cから、第1変速機構30の第1入力軸27、又は第2変速機構40の第2入力軸28のいずれかに伝達されることとなる。第1及び第2クラッチ21,22の係合/解放状態は、ECU100により制御される。
Each of the first and
また、ハイブリッド車両1の駆動装置10には、原動機としてモータ50が設けられている。モータ50は、供給された電力を機械的動力に変換して出力する電動機としての機能と、入力された機械的動力を電力に変換して回収する発電機としての機能とを兼ね備えた回転電機、いわゆるモータジェネレータである。モータ50は、永久磁石型交流同期電動機で構成されており、後述するインバータ110から三相の交流電力の供給を受けて回転磁界を形成するステータ54と、回転磁界に引き付けられて回転する回転子であるロータ52とを有している。モータ50には、ロータ52の回転角位置を検出するレゾルバ(図示せず)が設けられており、ロータ52の回転角位置に係る信号をECU100に送出している。
The
モータ50のロータ52は、第2変速機構40の第2入力軸28に結合されており、モータ50がロータ52から出力する機械的動力(トルク)は、第2変速機構40の第2入力軸28に伝達される。つまり、駆動装置10において、デュアルクラッチ式変速機を構成する第1変速機構30及び第2変速機構40にそれぞれ対応して設けられた第1入力軸27及び第2入力軸28のうち、第2入力軸28には、モータ50のロータ52に係合している。また、モータ50は、駆動輪88から第2出力軸48を介してロータ52に伝達された機械的動力(トルク)を交流電力に変換して二次電池120に回収することも可能となっている。
The
なお、第2入力軸28とロータ52との間には、ロータ52の回転速度を減速して第2入力軸28に伝達する減速機構や、ロータ52の回転速度を変速して第2入力軸28に伝達する変速機構を設けるものとしても良い。
In addition, between the
なお、以下の説明において、モータ50を電動機として機能させて、モータ50がロータ52から機械的動力を出力することを「力行」と記す。これに対して、モータ50を発電機として機能させて、駆動輪88からモータ50のロータ52に伝達された機械的動力を電力に変換して回収すると共に、このときロータ52に生じる回転抵抗により、ロータ52及びこれに係合する部材(例えば、駆動輪88)の回転を制動することを「回生制動」と記す。すなわち、ハイブリッド車両1は、駆動輪88の回転をロータ52に伝達させると共にモータ50を発電機として機能させて駆動輪88を制動する回生制動を行うことが可能となっている。
In the following description, the fact that the
また、回生制動を行うことにより、モータ50のロータ52に係合する駆動軸80及び駆動輪88に作用するトルクを「回生制動トルク」と記す。モータ50による力行と回生制動、すなわちモータ50の電動機/発電機としての機能の切替えと、回生制動トルクは、ECU100により制御される。
Further, the torque acting on the
また、ハイブリッド車両1には、モータ50に交流電力を供給する電力供給装置として、インバータ110が設けられている。インバータ110は、二次電池120から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ50に供給することが可能に構成されている。また、インバータ110は、モータ50からの交流電力を直流電力に変換して二次電池120に回収することも可能に構成されている。このようなインバータ110からモータ50への電力供給、及びモータ50からの電力回収は、ECU100により制御される。
The
また、ハイブリッド車両1の駆動装置10には、原動機から推進軸66に伝達された機械的動力を、減速すると共に、駆動輪88に係合する左右の駆動軸80に分配する終減速装置70が設けられている。終減速装置70は、推進軸66に結合された駆動ピニオン68と、駆動ピニオン68とリングギヤ72が直交して噛み合う差動機構74とを有している。終減速装置70は、原動機すなわち内燃機関5及びモータ50のうち少なくとも一方から推進軸66に伝達された機械的動力を、駆動ピニオン68及びリングギヤ72により減速し、差動機構74により左右の駆動軸80に分配して、駆動軸80に結合されている駆動輪88を回転駆動することが可能となっている。
Further, the
また、ハイブリッド車両1には、駆動輪88の回転速度を検出する車輪速センサ(図示せず)が設けられており、検出した駆動輪88の回転速度に係る信号をECU100に送出している。また、ハイブリッド車両1には、モータ50に電力を供給する二次電池120の蓄電状態(state-of-charge、SOC)を検出する電池監視ユニット(図示せず)が設けられており、検出した二次電池120の蓄電状態に係る信号を、ECU100に送出している。
Further, the
また、ハイブリッド車両1には、内燃機関5及びモータ50と、第1及び第2クラッチ21,22と、第1及び第2変速機構30,40とを協調して制御する制御手段として、ECU100が設けられている。また、ECU100は、第1変速機構30及び第2変速機構40において選択されている変速段、すなわちカップリング機構31e〜46eの係合/解放状態と、第1及び第2クラッチ21,22の係合/解放状態とを検出している。
The
また、ECU100は、クランク角センサ(図示せず)からの機関出力軸8の回転角位置(クランク角)に係る信号と、レゾルバからのモータ50のロータ52の回転角位置に係る信号と、車輪速センサからの駆動輪88の回転速度に係る信号とを検出している。また、ECU100は、アクセルペダルポジションセンサ(図示せず)からのアクセルペダルの操作量に係る信号を検出している。また、ECU100は、二次電池120の蓄電状態に係る信号を検出している。
The
これら信号に基づいて、ECU100は、各種制御変数を算出している。制御変数には、内燃機関5の機関出力軸8の回転速度(以下、機関回転速度と記す)と、内燃機関5が機関出力軸8から出力するトルク(以下、機関負荷と記す)と、モータ50のロータ52の回転速度(以下、モータ回転速度と記す)と、回生制動を行うことにより駆動輪88及び駆動軸80に作用するトルクである「回生制動トルク」と、回生制動を行うことにより駆動輪88及び駆動軸80に作用する機械的動力である回生制動動力と、第1及び第2クラッチ21,22の係合/解放状態と、第1及び第2変速機構30,40において現在選択されている変速段と、ハイブリッド車両1の走行速度(以下、車速と記す)と、二次電池120の蓄電状態(SOC)と、運転者により駆動軸80及び駆動輪88に生じることが要求される駆動トルク(以下、要求駆動トルクと記す)等が含まれている。
Based on these signals, the
これら制御変数に基づいて、ECU100は、内燃機関5及びモータ50の運転状態を把握しており、第1及び第2変速機構30,40において選択される変速段及び変速動作、すなわち各カップリング機構31e〜46eの係合/解放状態と、第1クラッチ21及び第2クラッチ22の係合/解放状態とを制御することが可能となっている。また、ECU100は、モータ50の力行と回生制動、すなわち、モータ回転速度、モータ出力トルク、及び回生制動トルクと、内燃機関5の作動状態、すなわち機関負荷及び機関回転速度とを制御することが可能となっている。
Based on these control variables, the
以上のように構成されたハイブリッド車両1において、ECU100が第1変速機構30の第1群の変速段31,33,35,39のうちいずれか1つの変速段を選択し、対応するカップリング機構を係合状態にして、さらに第1クラッチ21を係合状態にすると共に第2クラッチ22を解放状態にすることで、機関出力軸8は、第1入力軸27、第1出力軸37、動力統合ギヤ58、推進軸66、終減速装置70を介して駆動軸80と係合する。これにより、第1変速機構30は、内燃機関5の機関出力軸8から出力された機械的動力を、第1入力軸27で受けて、変速段(奇数段)31,33,35、及び後進ギヤ段39のうち選択した変速段により変速し、トルクを変化させて、駆動輪88に係合する駆動軸80に向けて出力することが可能となっている。
In the
この場合、駆動輪88の回転は、動力統合ギヤ58を介して第2変速機構40の第2出力軸48に伝達される。ECU100が第2変速機構40の第2群の変速段42,44,46のうちいずれか1つの変速段を選択して、対応するカップリング機構を係合状態にしているとき、動力統合ギヤ58から第2出力軸48に伝達された機械的動力は、第2変速機構40の変速段(偶数段)42,44,46のうち選択されている変速段により変速され、第2入力軸28に伝達されて、モータ50のロータ52を回転させる。なお、ECU100が第2変速機構40の変速段42,44,46をいずれも選択しないとき、すなわち第2変速機構40のカップリング機構42e,44e,46eを全て解放状態にしているときには、第2出力軸48と第2入力軸28との間で動力伝達が遮断されて、駆動輪88の回転は、第2入力軸28に伝達されることはない。
In this case, the rotation of the
一方、ECU100が、第2変速機構40の第2群の変速段42,44,46のうちいずれか1つの変速段を選択して、対応するカップリング機構42e,44e,46eを係合状態にして、さらに第2クラッチ22を係合状態にすると共に第1クラッチ21を解放状態にすることで、機関出力軸8は、第2入力軸28、第2出力軸48、動力統合ギヤ58、推進軸66、終減速装置70を介して駆動軸80と係合する。これにより、第2変速機構40は、内燃機関5の機関出力軸8及びモータ50のロータ52から出力された機械的動力を、第2入力軸28で受けて、各変速段(偶数段)42,44,46のうち選択した変速段により変速し、トルクを変化させて、駆動輪88に係合する駆動軸80に向けて出力することが可能となっている。
On the other hand, the
この場合、駆動輪88の回転は、動力統合ギヤ58を介して第1変速機構30の第1出力軸37に伝達される。ECU100が第1変速機構30の第1群の変速段31,33,35,39のうちいずれか1つの変速段を選択し、対応するカップリング機構31e,33e,35e,39eを係合状態にしているとき、動力統合ギヤ58から第1出力軸37に伝達された機械的動力は、第1変速機構30の変速段(奇数段)31,33,35及び後進ギヤ段39のうち選択された変速段により変速され、第1入力軸27に伝達されて、当該第1入力軸27を回転させる。なお、ECU100が第1変速機構30の変速段31,33,35,39をいずれも選択しないとき、すなわち第1変速機構30のカップリング機構31e,33e,35e,39eを全て解放状態にしているときには、第1出力軸37と第1入力軸27との間で動力伝達が遮断されて、駆動輪88の回転は、第1入力軸27に伝達されることはない。
In this case, the rotation of the
以上のように構成されたハイブリッド車両1は、第1クラッチ21及び第2クラッチ22を交互につなぎ替えることで、変速時において、機関出力軸8と駆動輪88との間における動力伝達の途切れを抑制することが可能となっており、以下に詳細を説明する。
In the
まず、ECU100が第1及び第2変速機構30,40の変速段31〜46のうちいずれか1つの変速段を選択する。例えば、選択した変速段が第1変速機構30の変速段31,33,35,39のうち第1速ギヤ段31である場合、ECU100は、第1速ギヤ段31に対応する第1速カップリング機構31eを係合状態にすると共に、その他のカップリング機構33e,35e,39eを解放状態にする。そして、ECU100は、第1クラッチ21を係合状態にすると共に第2クラッチ22を解放状態にする。これにより、駆動装置10は、内燃機関5からの機械的動力を、第1入力軸27で受け、第1群(奇数段)の変速段31,33,35のうち選択した変速段である第1速ギヤ段31により変速し、第1出力軸37から駆動軸80に伝達して、駆動輪88を回転駆動することができる。
First, the
このとき、ECU100は、第2変速機構40の変速段42,44,46のうち、第1変速機構30において選択している変速段である第1速ギヤ段31より、一段高速(ハイギヤ)側の変速段である第2速ギヤ段42を選択し、対応する第2速カップリング機構42eを係合状態にすることで、第2変速機構40の第2入力軸28を空転させる。このようにして、第1速ギヤ段31から第2速ギヤ段42への変速動作、すなわち第1クラッチ21及び第2クラッチ22の係合/解放動作に備えている。
At this time, the
そして、第1変速機構30の第1速ギヤ段31から、第2変速機構40の第2速ギヤ段42への変速(アップシフト)を行う場合、ECU100が、第1クラッチ21を解放状態にしながら第2クラッチ22を係合状態にすることで、駆動装置10は、第1クラッチ21と第2クラッチ22とを掴み替える動作、いわゆる「クラッチ・トゥ・クラッチ」を行う。この動作により、駆動装置10は、機関出力軸8からの動力伝達経路を、徐々に第1変速機構30の第1入力軸27から第2変速機構40の第2入力軸28に移していき、第2速ギヤ段42への変速が完了することとなる。
Then, when performing a shift (upshift) from the first
このようにして、駆動装置10は、第1変速機構30の変速段、すなわち奇数段である第1速ギヤ段31から、第2変速機構40の変速段、すなわち偶数段である第2速ギヤ段42への変速時において、機関出力軸8から駆動軸80への動力伝達に途切れを生じさせることなく変速することができる。
In this manner, the driving
また、ハイブリッド車両1は、原動機として内燃機関5とモータ50とを併用又は選択使用することで、様々な車両走行(走行モード)を実現することができる。例えば、原動機として内燃機関5のみを選択使用する車両走行である「エンジン走行」、原動機として内燃機関5及びモータ50を併用する車両走行である「ハイブリッド走行」、原動機としてモータ50のみを選択使用する車両走行である「モータ走行」等がある。
Moreover, the
これら車両走行は、運転者が要求する車両駆動力や、モータ50に供給する電力を貯蔵する二次電池120の蓄電状態に応じて、ECU100により、逐次、自動的に切替えられる。以下に、各走行モードにおけるECU100の制御と、内燃機関5、第1クラッチ21及び第2クラッチ22、第1変速機構30及び第2変速機構40、及びモータ50の動作を併せて説明する。
These vehicle travels are automatically and sequentially switched by the
ECU100が、第1クラッチ21を係合状態にすると共に第2クラッチ22を解放状態にすることで、駆動装置10は、内燃機関5の機関出力軸8からの機械的動力を、第1入力軸27で受け、第1変速機構30の変速段31,33,35,39のいずれか1つにより変速し、第1出力軸37から動力統合ギヤ58を介して駆動軸80に伝達し、駆動輪88を回転駆動することができる。このようにして、ハイブリッド車両1は、第1クラッチ21を係合状態にしている場合に、原動機として内燃機関5のみを選択使用するエンジン走行を実現することができる。
The
この場合、駆動輪88及び駆動軸80には、動力統合ギヤ58を介して第2出力軸48が係合しているため、第2変速機構40のカップリング機構42e,44e,46eのいずれか1つが係合状態にある場合、第2入力軸28は、駆動輪88の回転速度すなわちハイブリッド車両1の車速に比例する回転速度で回転することとなる。
In this case, since the
このとき、ECU100がモータ50を力行させて、ロータ52から第2入力軸28に出力トルクを伝達することで、駆動装置10は、内燃機関5の機関出力軸8からの機械的動力と、モータ50のロータ52からの機械的動力とを、それぞれ第1変速機構30、第2変速機構40で変速し、動力統合ギヤ58で統合して駆動軸80に伝達することができる。このようにして、ハイブリッド車両1は、第1クラッチ21を係合状態にしている場合に、原動機として内燃機関5とモータ50とを併用するハイブリッド走行を実現することができる。
At this time, the
一方、ECU100が第1クラッチ21を解放状態にすると共に第2クラッチ22を係合状態にすることで、駆動装置10は、内燃機関5の機関出力軸8からの機械的動力を、第2入力軸28で受け、第2変速機構40の変速段42,44,46のいずれか1つにより変速し、第2出力軸48から動力統合ギヤ58を介して駆動軸80に伝達し、駆動輪88を回転駆動することができる。このようにして、ハイブリッド車両1は、第2クラッチ22を係合状態にしている場合に、原動機として内燃機関5のみを選択使用するエンジン走行を実現することができる。
On the other hand, when the
この場合、駆動輪88及び駆動軸80には、動力統合ギヤ58を介して第1出力軸37が係合しているため、第1変速機構30のカップリング機構31e,33e,35e,39eのいずれか1つが係合状態にある場合、第1入力軸27は、ハイブリッド車両1の走行速度(以下、車速と記す)に比例する回転速度で回転することとなる。
In this case, since the
このとき、ECU100がモータ50を力行させて、ロータ52から第2入力軸28に出力トルクを伝達することで、駆動装置10は、モータ50のロータ52からの機械的動力と内燃機関5の機関出力軸8からの機械的動力とを、第2入力軸28で統合し、第2変速機構40により変速して、動力統合ギヤ58を介して駆動軸80に伝達することができる。このようにして、ハイブリッド車両1は、第2クラッチ22を係合状態にしている場合に、原動機として内燃機関5とモータ50とを併用するハイブリッド走行を実現することができる。
At this time, the
また、ハイブリッド車両1に原動機としてモータ50のみを選択使用するモータ走行を行わせる場合、上述のエンジン走行及びハイブリッド走行の制御とは異なり、ECU100は、第1クラッチ21及び第2クラッチ22を双方共に解放状態にして、モータ50を力行させる。ECU100は、第2変速機構40の変速段42,44,46のうち、いずれか1つの変速段を選択し、対応するカップリング機構を係合状態にする。駆動装置10は、モータ50のロータ52からの機械的動力を、第2入力軸28で受け、第2変速機構40の変速段42,44,46のうち選択した変速段で変速して、動力統合ギヤ58から駆動軸80に伝達して駆動輪88を回転駆動する。
In addition, when the
以上のように構成されたハイブリッド車両1において、渋滞時などの低速での車両走行を長時間継続する場合、モータ50からの機械的動力を、第2変速機構40における最低速段である第2速ギヤ段42により変速して駆動輪88に伝達させることで、モータ走行を行うことが可能である。しかし、渋滞時など低速での車両走行を長時間継続する場合にモータ走行を行うと、二次電池120の蓄電状態(SOC)が低下して、モータ走行を長く継続することができないという問題がある。
In the
一方、内燃機関5からの機械的動力を、第1変速機構30の最低速段である第1速ギヤ段31、又は第2変速機構40の最低速段である第2速ギヤ段42により変速して駆動輪88に伝達させると共に、モータ50からの機械的動力を、第2速ギヤ段42により変速して駆動輪88に伝達させることで、ハイブリッド走行を行うことも可能である。この場合、モータ走行を継続する場合に比べて二次電池120の蓄電状態の低下を抑制することができるものの、内燃機関5を軽負荷且つ低回転速度で作動させることとなるため、内燃機関5における燃料消費率が高くなり、ハイブリッド車両1としてのエネルギ効率が悪いという問題が生じる。
On the other hand, the mechanical power from the internal combustion engine 5 is changed by the first
なお、内燃機関5からの機械的動力を、第1速ギヤ段31又は第2速ギヤ段42により変速して駆動輪88に伝達させることで、エンジン走行を行って、渋滞時などの低速での走行を継続すると、車両停止時に内燃機関5のストールを防止するため、第1クラッチ21及び第2クラッチ22の係合/解放動作を行う頻度が増大してしまい、運転性が良好でないという問題がある。
The mechanical power from the internal combustion engine 5 is shifted by the first
したがって、デュアルクラッチ式変速機(20,30,40)を備え、第1入力軸27及び第2入力軸28のうち一方にモータ50のロータ52が係合しているハイブリッド車両1においては、二次電池120の蓄電状態が低く、且つ車速が低い場合に、二次電池120の蓄電状態を上昇させつつ、内燃機関5をなるべく燃料消費率の低い運転条件で作動させて、車両全体としてエネルギ効率の良好な走行を行う制御技術が要望されている。
Therefore, in the
そこで、本実施例に係るハイブリッド車両1において、制御手段としてのECU100は、二次電池120の蓄電状態が判定値以下であり、且つ車速が判定車速以下である場合には、燃料消費率が最も低くなる機関負荷で内燃機関5を作動させると共に、機関出力軸からの機械的動力により駆動輪に作用する機関駆動トルクから駆動輪に生じることが要求される要求駆動トルクを減じた値を、駆動輪に作用させる回生制動トルクに設定してモータを発電機として作動させており、以下に、ECUが実行するハイブリッド車両の制御について、図1、図4〜図8を用いて説明する。
Therefore, in the
図4は、ECUが実行するハイブリッド車両の統合制御を示すフローチャートである。図5は、ECUが実行する選択ギヤ段及び係合クラッチ決定制御を示すフローチャートである。図6は、ECUが実行する原動機協調制御を示すフローチャートである。図7は、内燃機関の機関回転速度及び機関負荷と燃料消費率との関係を示す図である。図8は、駆動輪に生じる駆動トルクの時間変化の一例を示す図である。 FIG. 4 is a flowchart showing the integrated control of the hybrid vehicle executed by the ECU. FIG. 5 is a flowchart showing the selection gear stage and engagement clutch determination control executed by the ECU. FIG. 6 is a flowchart showing prime mover cooperative control executed by the ECU. FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the engine speed and engine load of the internal combustion engine and the fuel consumption rate. FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a temporal change in drive torque generated in the drive wheels.
図4に示すように、ステップS102において、ECU100は、各種制御変数を取得する。制御変数には、ハイブリッド車両1の車速、二次電池120の蓄電状態(以下、単に「SOC」と記す)、第1及び第2変速機構30,40において、それぞれ選択されている変速段、第1及び第2クラッチ21,22の係合/解放状態などが含まれている。
As shown in FIG. 4, in step S102, the
そして、ステップS104において、ECU100は、車速が、予め設定された判定車速A以下であるか否かを判定する。判定車速Aは、内燃機関5からの機械的動力を、第1速ギヤ段31又は第2速ギヤ段42により変速して駆動輪88に伝達させることが求められる車速に設定されており、例えば、20km/hに設定されている。判定車速Aは、予め適合実験等により求められており、ECU100のROM(図示せず)に記憶されている。
In step S104,
車速が判定車速Aを上回る(No)と判定された場合、ECU100は、ステップS106において、第3速ギヤ段33以上の変速段を選択して車両走行を行う。このとき、車両走行は、要求駆動力やSOCに応じて、モータ走行、ハイブリッド走行、及びエンジン走行から選択される。なお、「第3速ギヤ段33以上の変速段を選択する」とは、第1変速機構30において第3速ギヤ段33を選択すると共に、第2変速機構40において第2速ギヤ段42を選択する状態等、を含んでいる。つまり、第1変速機構30及び第2変速機構40のうち少なくとも一方の変速機構において、第3速ギヤ段33より低い減速比の変速段を選択している状態をいう。
When it is determined that the vehicle speed is higher than the determination vehicle speed A (No), the
一方、車速が判定車速A以下である(Yes)と判定された場合、ステップS110において、ECU100は、SOCが、予め設定された判定値X以下であるか否かを判定する。この判定値Xは、予め適合実験等により求められており、制御定数としてECU100のROMに記憶されている。
On the other hand, when it is determined that the vehicle speed is equal to or lower than the determination vehicle speed A (Yes), in step S110, the
SOCが、予め設定された判定値Xを上回る(No)と判定された場合、ECU100は、SOCが高く、モータ走行を比較的長時間継続することが可能であると判断して、ステップS112において、第2変速機構40において第2速ギヤ段42を選択する。そして、ステップS114において、モータ走行を実行する。具体的には、第1及び第2クラッチ21,22を双方共に解放状態にすると共に、モータ50を力行させて、ロータ52からの機械的動力を、第2速ギヤ段42により変速して駆動輪88に伝達する。
When it is determined that the SOC exceeds the preset determination value X (No),
一方、SOCが、予め設定された判定値X以下である(Yes)と判定された場合、ステップS120において、ECU100は、第1及び第2変速機構30,40において選択するギヤ段と、第1及び第2クラッチ21,22のうち係合状態にするクラッチを決定する制御処理(以下、「選択ギヤ段及び係合クラッチ決定制御」と記す)を実行する。
On the other hand, when it is determined that the SOC is equal to or less than the predetermined determination value X (Yes), in step S120, the
図5に示すように、選択ギヤ段及び係合クラッチ決定制御ルーチンのステップS122において、ECU100は、各種制御変数として、車速や、第1及び第2クラッチ21,22の係合/解放状態と、第1及び第2変速機構30,40において選択されている変速段を取得する。
As shown in FIG. 5, in step S122 of the selected gear stage and engagement clutch determination control routine, the
そして、ステップS124において、ECU100は、車速が、判定車速Aに比べて低い値に設定された判定車速B以下であるか否かを判定する。判定車速Bは、予め適合実験等により求められており、制御定数としてECU100のROMに記憶されている。
In step S124,
車速が、判定車速Bを上回る(No)と判定された場合、ステップS126において、ECU100は、第2変速機構40において、最も低速側の変速段(最低速段)である第2速ギヤ段42を選択する。なお、第1変速機構30における変速段の選択は、任意のものを選択することができる。
When it is determined that the vehicle speed exceeds the determination vehicle speed B (No), in step S126, the
そして、ステップS128において、ECU100は、第1クラッチ21を解放状態にすると共に、第2クラッチ22を係合状態にする。これにより、ハイブリッド車両1は、機関出力軸8からの機械的動力を、第2クラッチ22から第2変速機構40の第2入力軸28に伝達することが可能となる。
In step S128, the
一方、車速が、判定車速B以下である(Yes)と判定された場合、ECU100は、ステップS130において、第1変速機構30において、第1速ギヤ段31を選択すると共に、第2変速機構40において、第2速ギヤ段42を選択する。
On the other hand, when it is determined that the vehicle speed is equal to or lower than the determination vehicle speed B (Yes), the
そして、ステップS132において、ECU100は、第1クラッチ21を係合状態にすると共に、第2クラッチ22を解放状態にする。これにより、ハイブリッド車両1は、機関出力軸8からの機械的動力を、第1クラッチ21から第1変速機構30の第1入力軸27に伝達することが可能となる。そして、選択ギヤ段及び係合クラッチ決定制御ルーチンから、図4に示すハイブリッド車両の統合制御ルーチンに戻る。
In step S132, the
そして、ステップS140において、原動機である内燃機関5とモータ50とを協調制御する制御処理(以下、「原動機協調制御」と記す)を実行する。
Then, in step S140, a control process (hereinafter referred to as “primary motor cooperative control”) for cooperatively controlling the internal combustion engine 5 and the
図6に示すように、原動機協調制御ルーチンのステップS142において、ECU100は、制御変数として、運転者により駆動輪88に生じることが要求される駆動力(以下、要求駆動力と記し、符号Trdで示す)と、機関回転速度Neを取得する。加えて、選択ギヤ段及び係合クラッチ決定制御ルーチンにおいて決定された、第1及び第2変速機構30,40において選択されている変速段と、第1及び第2クラッチ21,22の係合/解放状態を、制御変数(フラグ)として取得する。
As shown in FIG. 6, in step S142 of the prime mover cooperative control routine, the
そして、ステップS144において、ECU100は、選択ギヤ段及び係合クラッチ決定制御ルーチンで決定された、係合状態にされたクラッチと、当該クラッチに対応する変速機構において選択された変速段と、車速に基づいて機関回転速度Neを算出する。例えば、ステップS124においてYesと判定された場合には、第1クラッチ21が係合状態であり、当該第1クラッチ21に対応する第1変速機構30において第1速ギヤ段31が選択されている。ECU100は、第1速ギヤ段31の減速比と車速に基づいて、機関回転速度Neを算出する。
In step S144, the
そして、ステップS146において、ECU100は、機関回転速度Neから、内燃機関5において最も燃料消費率が低くなる機関負荷Teを推定する。内燃機関5は、図7に示すように内燃機関5の作動状態である機関回転速度及び機関負荷に応じて燃料消費率を求めることが可能となっている。機関回転速度及び機関負荷に対する燃料消費率は、予め適合実験等により求められており、機関回転速度及び機関負荷に対する燃料消費率を規定する燃料消費率マップは、制御定数としてECU100のROMに記憶されている。ECU100は、制御変数として取得された機関回転速度Neと、上述の燃料消費率マップに基づいて、最も燃料消費率が低い機関負荷Teを算出することができる。
In step S146, the
なお、機関負荷Teとは、内燃機関5が機関出力軸8から出力するトルクであり、燃料消費率[g/kWh]とは、内燃機関5において消費される燃料質量[g]と、機関出力軸8からの出力される機械的エネルギ[kWh]との比率である。
The engine load Te is the torque output from the
そして、ステップS148において、ECU100は、算出された機関負荷Teと、第1及び第2クラッチ21,22のうち係合状態にあるクラッチと、第1及び第2変速機構30,40のうち、当該クラッチに対応する変速機構において選択されている変速段に基づいて、機関駆動トルクTedを算出する。
In step S148, the
なお、機関駆動トルクとは、内燃機関5の機関出力軸8から出力された機械的動力が駆動輪88に伝達されることにより、当該駆動輪88に作用するトルクであり、ハイブリッド車両1を推進・駆動する方向のトルクである。
The engine driving torque is a torque that acts on the
これに対して、回生制動トルクとは、モータ50のロータ52と駆動輪88が係合している状態でモータ50を発電機として作動させることで、駆動輪88に作用するトルクであり、ハイブリッド車両1を制動する方向のトルクである。つまり、機関駆動トルクとは、回転方向が逆向きのトルクである。
On the other hand, the regenerative braking torque is a torque that acts on the
そして、ステップS150において、ECU100は、算出された機関駆動トルクTedから要求駆動トルクTrdを減じた値を、回生制動トルクTgdに設定する。すなわち、要求駆動トルクTrdは、機関駆動トルクTedと回生制動トルクTgdから下記の式(1)の関係となる。
Trd=Ted−Tgd ・・・(1)
In step S150,
Trd = Ted−Tgd (1)
そして、ステップS152において、設定された回生制動トルクTgdと第2速ギヤ段42の減速比に基づいてモータ回生トルクTgを算出する。「モータ回生トルク」とは、モータ50を発電機として機能させたときにロータ52に入力されるトルクであり、モータ50を力行させたときにロータ52から出力されるモータ出力トルクと、回転方向が逆向きのトルクである。モータ回生トルクTgは、回生制動トルクTgd、終減速装置70の終減速比、及び第2変速機構40において選択されている変速段(第2速ギヤ段)の減速比等に基づいて求めることができる。
In step S152, the motor regenerative torque Tg is calculated based on the set regenerative braking torque Tgd and the reduction ratio of the
そして、ステップS154において、ECU100は、内燃機関5を、機関回転速度に応じて、最も燃料消費率の低い作動状態である機関負荷Teで作動させると共に、モータ50を発電機としてモータ回生トルクTgで作動させる。内燃機関5は、機関負荷Teで作動して機関出力軸8から機械的動力を出力し、駆動装置10は、機関出力軸8からの機械的動力を、駆動輪88及びロータ52に伝達させる。モータ50は、ロータ52に伝達された機械的動力を、電力に変換して二次電池120に回収する。
In step S154, the
具体的には、選択ギヤ段及び係合クラッチ決定制御ルーチンにおいて、第1クラッチ21を係合状態にすると共に第2クラッチ22を解放状態にすると決定された場合、駆動装置10は、機関出力軸8からの機械的動力を、第1クラッチ21から第1入力軸27に伝達し、第1変速機構30の最低速段である第1速ギヤ段31により変速して、動力統合ギヤ58に伝達する。さらに、駆動装置10は、動力統合ギヤ58に伝達された機械的動力の一部を、駆動輪88に伝達すると共に、残りを、動力統合ギヤ58から第2出力軸48に伝達し、第2速ギヤ段42により変速して、第2入力軸28からロータ52に伝達する。
Specifically, when it is determined in the selected gear stage and engagement clutch determination control routine that the first clutch 21 is in the engaged state and the second clutch 22 is in the released state, the
一方、選択ギヤ段及び係合クラッチ決定制御ルーチンにおいて、第1クラッチ21を解放状態にすると共に第2クラッチ22を係合状態にすると決定された場合、駆動装置10は、機関出力軸8からの機械的動力を、第2クラッチ22から第2入力軸28に伝達する。駆動装置10は、第2入力軸28に伝達された機械的動力のうち一部を、第2変速機構40の最低速段である第2速ギヤ段42により変速して、駆動輪88に伝達すると共に、残りを、第2入力軸28からロータ52に伝達する。
On the other hand, in the selected gear stage and engagement clutch determination control routine, when it is determined that the first clutch 21 is disengaged and the second clutch 22 is engaged, the
ECU100は、機関出力軸8からの機械的動力により、駆動輪88に機関駆動トルクTedを作用させると共に、モータ50を発電機として作動させることで、駆動輪88に、機関駆動トルクTedとは逆向きの回生制動トルクTgdを作用させている。つまり、駆動輪88には、機関駆動トルクTedから回生制動トルクTgdを減じた値が、駆動輪88に生じる合計の駆動トルク(Ted−Tgd)となり、この値は、要求駆動トルクTrdとなる。
The
このようにして、ECU100は、最も燃料消費率の低い機関負荷Teで内燃機関5を作動させ、内燃機関5からの機械的動力の一部を駆動輪88に伝達させて、駆動輪88に所望の要求駆動トルクTrdを生じさせつつ、残りの機械的動力を、ロータ52に伝達させてモータ50により電力に変換して、二次電池120に回収する。これにより、内燃機関5において燃料消費率を極力抑制して、二次電池120の蓄電状態(SOC)を上昇させることができ、ハイブリッド車両1全体としてエネルギ効率の良好な走行を行うことができる。
In this way, the
そして、再び、図4に示すハイブリッド車両の統合制御ルーチンに戻り、車速等の走行状態やSOCに応じて、当該ルーチンを繰り返し実行する。これにより、図8に示すように、ハイブリッド車両1において、運転者により求められる要求駆動トルクTrdや車速が変化しても、車速とSOCに応じて、第1及び第2変速機構30,40において選択する変速段と第1及び第2クラッチ21,22の係合/解放状態を決定し、選択された変速段と係合状態にするクラッチに応じて変化する機関回転速度に対応して内燃機関5を最も燃料消費率が低くなる機関負荷で作動させて、駆動輪88に要求駆動トルクを生じさせると共に、余った機械的動力で二次電池120の蓄電状態を上昇させることができる。
Then, the routine returns again to the hybrid vehicle integrated control routine shown in FIG. Thus, as shown in FIG. 8, in the
以上に説明したように本実施例に係るハイブリッド車両1は、機関出力軸8から機械的動力を出力する内燃機関5と、発電機として作動してロータ52を制動可能なモータ50と、機関出力軸8からの機械的動力を第1入力軸28で受け、複数の変速段31,33,35,39のうちいずれか1つにより変速して、駆動輪88に向けて伝達可能な第1変速機構30と、機関出力軸8及びロータ52からの機械的動力を、当該ロータ52と係合する第2入力軸28で受け、複数の変速段42,44,46のうちいずれか1つにより変速して、駆動輪88に向けて伝達可能な第2変速機構40と、機関出力軸8と第1入力軸27とを係合可能な第1クラッチ21と、機関出力軸8と第2入力軸28とを係合可能な第2クラッチ22と、第1及び第2クラッチ21,22の係合/解放状態と、第1及び第2変速機構30,40における変速段の選択と、内燃機関5及びモータ50の作動を制御可能な制御手段としてのECU100とを有している。
As described above, the
制御手段としてのECU100は、モータ50に電力を供給する二次電池120の蓄電状態が判定値X以下であり、且つ、車速が判定車速A以下である場合には、燃料消費率が最も低くなる機関負荷で内燃機関5を作動させると共に、機関出力軸8からの機械的動力により駆動輪88に作用する機関駆動トルクTedから駆動輪88に生じることが要求される要求駆動トルクTrdを減じた値を、駆動輪に作用させる回生制動トルクTgdに設定してモータ50を発電機として作動させるものとした。最も燃料消費率の低い機関負荷Teで内燃機関5を作動させると共に、内燃機関5からの機械的動力の一部を駆動輪88に伝達させて、駆動輪88に所望の要求駆動トルクTrd(Ted−Tgd)を生じさせつつ、残りの機械的動力を、ロータ52に伝達させてモータ50により電力に変換して、二次電池の蓄電状態(SOC)を上昇させることができる。
The
また、本実施例に係るハイブリッド車両において、ECU100は、機関回転速度及び機関負荷に対する燃料消費率を規定する燃料消費率マップが記憶されたROM(記憶手段)を備え、機関回転速度と燃料消費率マップに基づいて燃料消費率が最も低い機関負荷を推定するものとした。予め適合実験等により燃料消費率マップを求めておき、制御定数としてECU100のROMに記憶しておくことで、機関回転速度に応じて、燃料消費率が最も低くなる機関負荷を容易に推定することができる。
Further, in the hybrid vehicle according to the present embodiment, the
また、本実施例に係るハイブリッド車両1において、第1変速機構30及び第2変速機構40からの機械的動力は、動力統合ギヤ58(動力統合機構)において統合されて駆動輪88に伝達されるものであり、第1変速機構30の最低速段である第1速ギヤ段31は、第2変速機構40の最低速段である第2速ギヤ段42に比べて減速比が大きく設定されており、ECU100は、第1変速機構30及び第2変速機構40において、それぞれ第1速ギヤ段31及び第2速ギヤ段42を選択し、第1クラッチ21を係合状態にすると共に第2クラッチ22を解放状態にして、機関出力軸8からの機械的動力を、第1速ギヤ段31により変速して、動力統合ギヤ58に伝達し、動力統合ギヤ58に伝達された機械的動力のうち、一部を駆動輪88に伝達させると共に、残りを、第2速ギヤ段42により変速してロータ52に伝達させるものとした。ハイブリッド車両1は、機関出力軸8からの機械的動力を、第1変速機構30及び第2変速機構40の変速段のうち最も低速側の変速段である第1速ギヤ段31により変速して駆動輪88に伝達させるため、車速に対して機関回転速度をなるべく高い値にすることができ、微低速で車両走行を行う場合や要求駆動力が比較的大きい場合に有用である。
In the
また、本実施例に係るハイブリッド車両1において、第1変速機構30の最低速段である第1速ギヤ段31は、第2変速機構40の最低速段である第2速ギヤ段42に比べて減速比が大きく設定されており、ECU100は、第2変速機構40において最低速段である第2速ギヤ段42を選択し、第1クラッチ21を解放状態にすると共に第2クラッチ22を係合状態にして、機関出力軸8から第2入力軸28に伝達された機械的動力のうち、一部を第2速ギヤ段42により変速して駆動輪88に伝達させると共に、残りをロータ52に伝達させるものとした。機関出力軸8からの機械的動力を、第2速ギヤ段42により変速して駆動輪88に伝達することで、第1速ギヤ段31を用いる場合に比べて機関回転速度を低下させることができる。機関出力軸8からの機械的動力を、第1速ギヤ段31により変速して駆動輪88に伝達させたのでは、機関回転速度が高くなりすぎて燃料消費率の高い機関負荷で内燃機関5を作動させることが困難な場合に有用である。
Further, in the
また、本実施例に係るハイブリッド車両1において、ECU100は、車速が、前記判定車速Aに比べて低い値に設定された第2判定車速B以下である場合には、第1変速機構30及び第2変速機構40において、それぞれ第1速ギヤ段31及び第2速ギヤ段42を選択し、第1クラッチ21を係合状態にすると共に第2クラッチ22を解放状態にし、車速が第2判定車速Bを上回る場合には、第2変速機構40において最低速段である第2速ギヤ段42を選択し、第1クラッチ21を解放状態にすると共に第2クラッチ22を係合状態にするものとした。駆動輪88と機関出力軸8を係合させた場合の機関回転速度を車速に応じて変化させることで、内燃機関5を極力、燃料消費率の低い機関負荷で作動させることができる。
Further, in the
なお、本実施例において、原動機として設けられたモータ(モータジェネレータ)50は、供給された電力を機械的動力に変換して出力する電動機としての機能と、入力された機械的動力を電力に変換する発電機としての機能とを兼ね備えたモータジェネレータであるものとしたが、本発明に係るモータジュネレータは、これに限定されるものではない。モータジェネレータは、ロータを制動することができれば良く、例えば、ロータに伝達された機械的動力を電力に変換する機能のみを有する発電機で構成するものとしても良い。 In this embodiment, the motor (motor generator) 50 provided as a prime mover converts the supplied electric power into mechanical power and outputs it, and converts the input mechanical power into electric power. However, the motor generator according to the present invention is not limited to this. The motor generator only needs to be able to brake the rotor. For example, the motor generator may be configured by a generator having only a function of converting mechanical power transmitted to the rotor into electric power.
また、本実施例において、第1変速機構30は、第1入力軸27で受けた機械的動力を、第1出力軸37から駆動輪88と係合する動力統合ギヤ58に伝達し、第2変速機構40は、第2入力軸28で受けた機械的動力を、第2出力軸48から動力統合ギヤ58に伝達するものとしたが、第1変速機構30及び第2変速機構40の態様は、これに限定されるものではない。第1変速機構30及び第2変速機構40は、それぞれ入力軸27,28で受けた機械的動力を、駆動輪88に向けて伝達可能であれば良く、例えば、第1変速機構30と第2変速機構40は、それぞれ第1入力軸27、第2入力軸28で受けた機械的動力を、駆動輪88と係合する共通の出力軸に伝達するものとしても良い。
In the present embodiment, the first
また、本実施例において、駆動装置10は、内燃機関5の機関出力軸8及びモータ50のロータ52からの機械的動力を、第1変速機構30及び第2変速機構40のうち少なくとも一方により変速して、動力統合ギヤ58から、推進軸66、終減速装置70の差動機構74を介して駆動輪88に伝達するものとしたが、第1変速機構30及び第2変速機構40から駆動輪88に向けての動力伝達の態様は、これに限定されるものではない。駆動装置10において、第1変速機構30及び第2変速機構40は、それぞれ第1入力軸27及び第2入力軸28で受けた機械的動力を、駆動輪88に向けて伝達可能であれば良く、例えば、動力統合ギヤ58、又は当該動力統合ギヤ58と噛み合う第1及び第2駆動ギヤ37c,48cが、直接に差動機構74のリングギヤ72を駆動するものとしても良い。
In this embodiment, the
以上のように、本発明は、原動機として内燃機関とモータとを備え、デュアルクラッチ式の変速機を備えたハイブリッド車両に有用であり、特に、2つの変速機構のうち一方の変速機構の入力軸にモータのロータが係合しているハイブリッド車両に有用である。 As described above, the present invention is useful for a hybrid vehicle including an internal combustion engine and a motor as a prime mover and including a dual clutch transmission, and in particular, an input shaft of one of the two transmission mechanisms. It is useful for a hybrid vehicle in which the rotor of the motor is engaged.
1 ハイブリッド車両
5 内燃機関
8 機関出力軸
10 駆動装置
20 デュアルクラッチ機構
21 第1クラッチ
22 第2クラッチ
27 第1入力軸
28 第2入力軸
30 第1変速機構
31,33,35,39 ギヤ段(変速段、歯車対)
37 第1出力軸
40 第2変速機構
42,44,46 ギヤ段(変速段、歯車対)
48 第2出力軸
50 モータ(モータジェネレータ)
52 モータのロータ
58 動力統合ギヤ(動力統合機構)
66 推進軸
70 終減速装置
74 差動機構
80 駆動軸
88 駆動輪
100 ハイブリッド車両用の電子制御装置(ECU、制御手段、記憶手段)
DESCRIPTION OF
37
48
52
66
Claims (5)
発電機として作動してロータを制動可能なモータジェネレータと、
機関出力軸からの機械的動力を第1入力軸で受け、複数の変速段のうちいずれか1つにより変速して、駆動輪に向けて伝達可能な第1変速機構と、
機関出力軸及びロータからの機械的動力を、当該ロータと係合する第2入力軸で受け、複数の変速段のうちいずれか1つにより変速して、駆動輪に向けて伝達可能な第2変速機構と、
機関出力軸と第1入力軸とを係合可能な第1クラッチと、
機関出力軸と第2入力軸とを係合可能な第2クラッチと、
第1及び第2クラッチの係合/解放状態と、第1及び第2変速機構における変速段の選択と、内燃機関及びモータジェネレータの作動を制御可能な制御手段と、
を備え、
駆動輪とロータとを係合させると共にモータジェネレータを発電機として作動させて、駆動輪を制動する回生制動を行うことが可能なハイブリッド車両であって、
制御手段は、
モータジェネレータに電力を供給する二次電池の蓄電状態が判定値以下であり、且つ、車速が判定車速以下である場合には、
機関回転速度に応じて燃料消費率が最も低くなる機関負荷で内燃機関を作動させると共に、
機関出力軸からの機械的動力により駆動輪に作用する機関駆動トルクから、駆動輪に生じることが要求される要求駆動トルクを減じた値を、駆動輪に作用させる回生制動トルクに設定してモータジェネレータを発電機として作動させる
ことを特徴とするハイブリッド車両。 An internal combustion engine that outputs mechanical power from the engine output shaft;
A motor generator that can act as a generator and brake the rotor;
A first speed change mechanism capable of receiving mechanical power from an engine output shaft by a first input shaft, shifting the speed by any one of a plurality of shift speeds, and transmitting it to drive wheels;
A second input shaft that receives mechanical power from the engine output shaft and the rotor by a second input shaft that engages with the rotor, can be shifted by any one of a plurality of shift stages, and can be transmitted to the drive wheels. A transmission mechanism;
A first clutch capable of engaging the engine output shaft and the first input shaft;
A second clutch capable of engaging the engine output shaft and the second input shaft;
Control means capable of controlling engagement / release states of the first and second clutches, selection of gear positions in the first and second transmission mechanisms, and operation of the internal combustion engine and the motor generator;
With
A hybrid vehicle capable of regenerative braking that engages a drive wheel and a rotor and operates a motor generator as a generator to brake the drive wheel,
The control means
When the storage state of the secondary battery that supplies power to the motor generator is less than or equal to the determination value and the vehicle speed is less than or equal to the determination vehicle speed,
The internal combustion engine is operated at an engine load at which the fuel consumption rate becomes the lowest according to the engine speed,
A value obtained by subtracting the required drive torque required to be generated in the drive wheel from the engine drive torque that is applied to the drive wheel by mechanical power from the engine output shaft is set as the regenerative braking torque that is applied to the drive wheel. A hybrid vehicle characterized by operating a generator as a generator.
制御手段は、
機関回転速度及び機関負荷に対する燃料消費率を規定する燃料消費率マップが記憶された記憶手段を備え、
機関回転速度と燃料消費率マップに基づいて燃料消費率が最も低い機関負荷を推定する
ことを特徴とするハイブリッド車両。 The hybrid vehicle according to claim 1,
The control means
Storage means for storing a fuel consumption rate map that defines a fuel consumption rate with respect to the engine speed and the engine load;
A hybrid vehicle characterized by estimating an engine load having the lowest fuel consumption rate based on an engine rotation speed and a fuel consumption rate map.
第1変速機構及び第2変速機構からの機械的動力は、動力統合機構において統合されて駆動輪に伝達されるものであり、
第1変速機構の最低速段は、第2変速機構の最低速段に比べて減速比が大きく設定されており、
制御手段は、
第1変速機構及び第2変速機構において、それぞれ最低速段を選択し、第1クラッチを係合状態にすると共に第2クラッチを解放状態にして、
機関出力軸からの機械的動力を、第1変速機構の最低速段により変速して動力統合機構に伝達し、動力統合機構に伝達された機械的動力のうち、一部を駆動輪に伝達させると共に、残りを第2変速機構の最低速段により変速してロータに伝達させる
ことを特徴とするハイブリッド車両。 In the hybrid vehicle according to claim 1 or 2,
Mechanical power from the first speed change mechanism and the second speed change mechanism is integrated in the power integration mechanism and transmitted to the drive wheels.
The minimum speed of the first speed change mechanism is set to have a larger reduction ratio than the minimum speed of the second speed change mechanism,
The control means
In each of the first speed change mechanism and the second speed change mechanism, the lowest speed stage is selected, the first clutch is engaged, and the second clutch is released.
Mechanical power from the engine output shaft is shifted at the lowest speed of the first speed change mechanism and transmitted to the power integration mechanism, and part of the mechanical power transmitted to the power integration mechanism is transmitted to the drive wheels. In addition, a hybrid vehicle is characterized in that the remainder is shifted by the lowest speed of the second transmission mechanism and transmitted to the rotor.
第1変速機構の最低速段は、第2変速機構の最低速段に比べて減速比が大きく設定されており、
制御手段は、
第2変速機構において最低速段を選択し、第1クラッチを解放状態にすると共に第2クラッチを係合状態にして、
機関出力軸から第2入力軸に伝達された機械的動力のうち、一部を第2変速機構の最低速段により変速して駆動輪に伝達させると共に、残りをロータに伝達させる
ことを特徴とするハイブリッド車両。 In the hybrid vehicle according to claim 1 or 2,
The minimum speed of the first speed change mechanism is set to have a larger reduction ratio than the minimum speed of the second speed change mechanism,
The control means
In the second speed change mechanism, the lowest speed is selected, the first clutch is disengaged and the second clutch is engaged,
A part of the mechanical power transmitted from the engine output shaft to the second input shaft is shifted by the lowest speed of the second speed change mechanism and transmitted to the drive wheel, and the rest is transmitted to the rotor. Hybrid vehicle.
制御手段は、
車速が、前記判定車速に比べて低い値に設定された第2判定車速以下である場合には、第1変速機構及び第2変速機構において、それぞれ最低速段を選択し、第1クラッチを係合状態にすると共に第2クラッチを解放状態にし、
車速が第2判定車速を上回る場合には、第2変速機構において最低速段を選択し、第1クラッチを解放状態にすると共に第2クラッチを係合状態にする
ことを特徴とするハイブリッド車両。 In the hybrid vehicle according to claim 3 or 4,
The control means
When the vehicle speed is equal to or lower than the second determination vehicle speed set to a value lower than the determination vehicle speed, the lowest speed stage is selected in each of the first transmission mechanism and the second transmission mechanism, and the first clutch is engaged. And the second clutch is released,
When the vehicle speed exceeds the second determination vehicle speed, the hybrid vehicle is characterized in that the lowest speed stage is selected in the second transmission mechanism, the first clutch is disengaged and the second clutch is engaged.
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