JP2010221946A

JP2010221946A - パワーテイクオフ付きハイブリッド車両

Info

Publication number: JP2010221946A
Application number: JP2009073928A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Omura; 雅洋大村
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2009-03-25
Filing date: 2009-03-25
Publication date: 2010-10-07

Abstract

【課題】負荷装置に動力を供給する駆動モータにより発電を行う効率が高い、パワーテイクオフ付きハイブリッド車両を提供すること。
【解決手段】エンジン１と、トランスミッション２と、エンジン１とトランスミッション２との間に接続され、エンジン１と共に又は単独でトランスミッション２に動力を供与し、エンジン１の駆動により発電する駆動モータ３と、エンジン１と駆動モータ３との間に設けられ、動力を断接する入力クラッチ４と、トランスミッション２から動力を取り出すパワーテイクオフ５と、パワーテイクオフ５を介して駆動される油圧ポンプ６と、制御部７と、を有し、制御部７は、油圧ポンプ６の待機モードにおいて、入力クラッチ４を接続状態にし、エンジン１を駆動して駆動モータ３に発電をさせ、油圧ポンプ６の作業モードにおいて、入力クラッチ４を断状態にし、駆動モータ３を駆動させて、駆動モータ３から油圧ポンプ６に動力を供給させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、パワーテイクオフ付きハイブリッド車両に関し、特に、エンジンとトランスミッションとの間に配置された駆動モータを有する、パワーテイクオフ付きハイブリッド車両に関する。

エンジンと駆動モータを有するハイブリッド車両の中には、トランスミッションから動力を取り出し、取り出した動力によって油圧ポンプ等の負荷装置（ＰＴＯ機器）を駆動する、パワーテイクオフ付きハイブリッド車両がある。

特許文献１には、パラレル型のハイブリッド車両において、トランスミッションのリバースアイドルシャフトと同軸に駆動モータを配置し、負荷装置を、エンジン又は駆動モータが出力する動力によって駆動するパワーテイクオフ付きハイブリッド車両が提案されている。

特許文献２には、パラレル型のハイブリッド車両において、エンジンと負荷装置との間に、順に、トランスミッション、パワーテイクオフシャフト、発電専用モータ、第１のインバータ、バッテリ、第２のインバータおよび駆動専用モータを接続した、パワーテイクオフ付きハイブリッド車両が提案されている。

特開平１１−１４６５０２号公報特開２００７−１７７６９４号公報

特許文献１の車両によれば、トランスミッションを挟んで、エンジンと駆動モータが反対側に配置されている。したがって、エンジンを駆動して駆動モータに発電をさせるためには、トランスミッション内の各種シャフトも回転させて、駆動モータの回転軸にエンジンからの動力を伝達する必要がある。この結果、発電効率は低いものとなる。また、駆動モータの回転軸が結合自在な、トランスミッションのリバースアイドルシャフトが高回転している場合には、このリバースアイドルシャフトの振れは大きく、リバースアイドルシャフトと駆動モータの回転軸との間を結合する部品に大きな負荷が印加されるため、発電は困難である。

特許文献２の車両によれば、二つのモータと二つのインバータが必要なため、パワーテイクオフのための構造が肥大化し且つ非常に高価な車両になる。また、特許文献１と同様に、発電専用モータの回転軸が結合自在な、パワーテイクオフシャフトが高回転している場合には、パワーテイクオフシャフトの振れが大きく、パワーテイクオフシャフトと発電専用モータの回転軸の間を結合する部品に大きな負荷が印加されるため、発電は困難である。

本発明の目的は、簡素な構成を有し、負荷装置に動力を供給可能な駆動モータにより発電を行う際の発電効率が高い、パワーテイクオフ付きハイブリッド車両を提供することである。

本発明は、第１の視点において、エンジンと、トランスミッションと、前記エンジンと前記トランスミッションとの間に接続され、該エンジンと共に又は単独で前記トランスミッションに動力を供与自在であり、かつ該エンジンの駆動により発電自在な駆動モータと、前記エンジンと前記駆動モータとの間に設けられ、前記エンジンと前記駆動モータとの間の動力伝達を断接自在な入力クラッチと、前記トランスミッションから動力を取り出し自在なパワーテイクオフと、前記パワーテイクオフを介して、前記エンジン及び／又は前記駆動モータが出力する動力によって駆動される負荷装置と、前記エンジン、前記入力クラッチ、前記駆動モータ、前記トランスミッション、前記パワーテイクオフおよび前記負荷装置を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記負荷装置の待機モードにおいて、前記入力クラッチを接続状態に切替えると共に、前記エンジンを駆動して前記駆動モータに発電をさせ、前記負荷装置の作業モードにおいて、前記入力クラッチを断状態に切替えると共に、前記駆動モータを駆動させて、該駆動モータから該負荷装置に動力を供給させる、パワーテイクオフ付きハイブリッド車両を提供する。

（１）本発明によれば、一個のモータが、発電機能と、負荷装置（ＰＴＯ機器）の駆動機能の両方を、発揮することにより、パワーテイクオフ付きハイブリッド車両を簡素かつ安価に構成することができる。
（２）本発明によれば、負荷装置の待機モードにおいて、エンジンと駆動モータとの間の入力クラッチを接続状態に切替え、エンジンの駆動により駆動モータに発電をさせ、バッテリの充電を行うことができる。エンジンと駆動モータとの間には、トランスミッションやパワーテイクオフシャフト等の部材が介在していないため、駆動モータは、高効率で発電を実行し、バッテリ充電量を短時間で高めることができる。この間、エンジンは、基本的に、駆動モータのみを駆動できれば十分であるから、エンジンをアイドル回転数で運転することができる。この結果、燃費が改善されると共に、エンジンと駆動モータとの間の動力伝達部材も保護される。
（３）本発明によれば、負荷装置の作業モードにおいて、エンジンと駆動モータとの間の入力クラッチを断状態に切替え、エンジンと比べて発生する騒音が小さい駆動モータのみにより、大出力の負荷装置を長時間駆動することができる。この理由は、上述した待機モードにおいて、十分な充電が実行できるからである。

本発明の一実施例に係るパワーテイクオフ付きハイブリッド車両の構成を説明するブロック図である。（Ａ）は、図１に示したパワーテイクオフ付きハイブリッド車両において、待機モード時の動力伝達経路を示す図であり、（Ｂ）は、作業モード時の動力伝達経路を示す図である。

本発明の実施の形態によれば、前記待機モードにおいて、前記駆動モータによる発電中、前記制御部は、前記トランスミッションと前記パワーテイクオフとの間の動力伝達を断状態に切替える。この形態によれば、駆動モータを駆動しているエンジンの負荷がさらに低減され、発電効率が向上される。

本発明の実施の形態に係るパワーテイクオフ付きハイブリッド車両は、前記負荷装置を起動する起動スイッチと、前記負荷装置を動作させる操作レバーと、を有し、前記制御部には、前記起動スイッチから起動オン・オフ信号、前記操作レバーから操作オン・オフ信号がそれぞれ入力され、前記制御部は、前記起動オン・オフ信号及び前記操作オン・オフ信号に基づいて、前記起動スイッチがオンされてから、前記操作レバーが操作されるまでの間、前記待機モードを実行して、前記駆動モータに発電をさせる。この形態によれば、パワーテイクオフに関連する機構がスタンバイ状態であっても、発電が実行されるため、バッテリ容量を高く維持しておくことができる。

本発明の実施の形態に係るパワーテイクオフ付きハイブリッド車両は、前記駆動モータに電力を供給又は該駆動モータが発電した電力を充電するバッテリを有し、前記制御部は、前記バッテリの容量に応じて、前記駆動モータの単独駆動による前記作業モードを選択的に実行する。この形態によれば、バッテリ容量が十分である場合には、駆動モータにより負荷装置を駆動し、不十分である場合には、例えば、エンジン又はエンジン及び駆動モータの両方で負荷装置を駆動する。

本発明の実施の形態に係るパワーテイクオフ付きハイブリッド車両は、駆動モータに電力を供給するバッテリ容量の大小に応じて、負荷装置の動力供給源を、駆動モータ単独、エンジン単独、駆動モータ及びエンジンの両方のうちから選択する。エンジン単独の場合には、エンジンと駆動モータ間の入力クラッチを断状態に切替え、エンジンとトランスミッションとの間で動力伝達を実行すればよい。駆動モータとエンジンの両方の場合には、エンジンと駆動モータとの間の入力クラッチを接続状態に切替え、さらに、エンジンとトランスミッションとの間でも動力伝達を実行すればよい。

以下、図面を参照して、本発明の一実施例を説明する。図１は、本発明の一実施例に係るパワーテイクオフ付きハイブリッド車両の構成を説明するブロック図である。図１を参照すると、本発明の一実施例に係るパワーテイクオフ付きハイブリッド車両は、エンジン１と、トランスミッション２と、エンジン１とトランスミッション２との間に接続され、エンジン１と共に又は単独でトランスミッション２に動力を供与自在であり、かつエンジン１の駆動により発電自在な駆動モータ３と、エンジン１と駆動モータ３との間に設けられ、エンジン１と駆動モータ３との間の動力伝達を断接自在な入力クラッチ４と、トランスミッション２から動力を取り出し自在なパワーテイクオフ５と、パワーテイクオフ５を介して、エンジン１及び／又は駆動モータ３が出力する動力によって駆動される油圧ポンプ（負荷装置、ＰＴＯ機器）６と、エンジン１、入力クラッチ４、駆動モータ３、トランスミッション２、パワーテイクオフ５および油圧ポンプ６を制御する制御部７と、を有している。

制御部７は、油圧ポンプ６の待機モードにおいて、入力クラッチ４を接続状態に切替えると共に、エンジン１を駆動して駆動モータ３に発電をさせ、又、油圧ポンプ６の作業モードにおいて、入力クラッチ４を断状態に切替えると共に、駆動モータ３を駆動させて、駆動モータ３から油圧ポンプ６に動力を供給させることができる。

エンジン１、入力クラッチ４、駆動モータ３及びトランスミッション２は、不図示の駆動輪に動力を伝達するアウトプットシャフト２１上に、直列に配列されている。また、油圧ポンプ６は、パワーテイクオフシャフト２２を介して、パワーテイクオフ５に接続されている。

トランスミッション２は、それが有する摩擦係合部材２ａの係合・非係合により、ドライブポジション、ニュートラルポジション、リバースポジション及びパーキングポジションをとることができる。トランスミッション２とパワーテイクオフ５の間の動力伝達可能経路には、同期装置５ａが設けられている。例えば、同期装置５ａは、トランスミッション２のリバースアイドラシャフト上のアイドラギアと噛合された、パワーテイクオフ５のシャフト上の遊嵌ギアを、該シャフトに結合自在な、シンクロメッシュ機構から構成することができる。

さらに、本発明の一実施例に係るパワーテイクオフ付きハイブリッド車両は、駆動モータ３に接続され、スイッチングして、駆動モータ３に動力を出力又は発電ないし回生を実行させるインバータ８と、インバータ８を介して駆動モータ３に接続され、駆動モータ３に電力を供給又は充電されるバッテリ９と、油圧ポンプ６を起動する起動スイッチ１０と、油圧ポンプ６を動作させる操作レバー１１と、を有している。

制御部７は、主として、駆動モータ３等の電気系および入力クラッチ４、さらに、後述する各種コントローラ７ｂ〜７ｄを統合制御するハイブリッドコントローラ７ａと、エンジン１の回転数などを制御するエンジンコントローラ７ｂと、トランスミッション２の摩擦係合部材２ａの係合・非係合の切替え等を制御するトランスミッションコントローラ７ｃと、起動スイッチ１０から起動オン・オフ信号、操作レバー１１から操作オン・オフ信号がそれぞれ入力され、これらの信号に基づいて、油圧ポンプ６を制御するパワーテイクオフコントローラ７ｄと、を有している。コントローラ７ａ〜７ｄは、所定のプログラムを実行する複数のマイクロコンピュータから構成してもよく、一つのマイクロコンピュータが実行する複数のプログラムとして構成してもよい。

以上説明した、本発明の一実施例に係るパワーテイクオフ付きハイブリッド車両の機能を説明する。図２（Ａ）は、図１に示したパワーテイクオフ付きハイブリッド車両において、待機モード時の動力伝達経路を示す図であり、図２（Ｂ）は、作業モード時の動力伝達経路を示す図である。

［油圧ポンプ６の待機モード］
図１及び図２（Ａ）を参照すると、本発明の一実施例に係るパワーテイクオフ付きハイブリッド車両が停止され、起動スイッチ１０がオン状態である場合、例えば、起動スイッチ１０がオンされてから操作レバー１１が操作されるまでの間、制御部７は、下記の待機モードを実行する。なお、車両停止時、エンジン１の回転数はアイドル回転数となり、トランスミッション２は、ニュートラル又はパーキングポジションである。

制御部７は、トランスミッション２とパワーテイクオフ５との間の動力伝達が断状態になるように同期装置５ａに指示する。さらに、制御部７は、インバータ８を充填可能な状態に切替えるとともに、入力クラッチ４を接続状態に切替える。エンジン１の動力により駆動モータ３が駆動して、駆動モータ３が発電を実行し、バッテリ９が充電される。

［油圧ポンプ６の作業モード］
図１及び図２（Ｂ）を参照すると、本発明の一実施例に係るパワーテイクオフ付きハイブリッド車両が停止され、起動スイッチ１０がオン状態であり、さらに、操作レバー１１が操作された場合、制御部７は、下記の作業モードを実行する。

制御部７は、エンジン１を停止させ、入力クラッチ４を断状態に切替えるとともに、トランスミッション２とパワーテイクオフ５との間の動力が伝達するように同期装置５ａに指示する。さらに、制御部７は、インバータ８を電力供給可能な状態に切替えるとともに、駆動モータ３のみを駆動させる。その結果、駆動モータ３の動力が、トランスミッション２及びパワーテイクオフ５を介して油圧ポンプ６に伝達する。かくして、油圧ポンプ６は、駆動モータ３のみによって駆動される。

以上説明した本発明の一実施例に係るパワーテイクオフ付きハイブリッド車両によれば、油圧ポンプ６の待機モードにおいて、エンジン１の駆動により駆動モータ３に発電をさせ、バッテリ９の充電を行うことができる。エンジン１と駆動モータ３との間には、トランスミッション２やパワーテイクオフシャフト２２等の部材が介在していないため、駆動モータ３は、高効率で発電を実行し、バッテリ９の充電量を短時間で高めることができる。

また、このパワーテイクオフ付きハイブリッド車両は、油圧ポンプ６の作業モードにおいて、エンジン１と比べて発生する騒音が小さい駆動モータ３のみにより、油圧ポンプ６を長時間駆動することができる。この理由は、上述した待機モードにおいて、十分な充電が実行できているからである。

このように、本実施例の駆動モータ３は、単独で、発電機能（充電機能）と、負荷装置（ＰＴＯ機器）の駆動機能の両方を発揮することができるため、パワーテイクオフ付きハイブリッド車両が簡素かつ安価に構成される。また、本実施例によれば、高価なインバータ８を、多数個、用いる必要がなくされる。

本発明は、クレーン車、ミキサー車、ショベルカー、塵芥車、ポンプ車又は消防車などのパワーテイクオフ付きハイブリッド車両に利用される。

１エンジン
２トランスミッション
２ａ摩擦係合部材
３駆動モータ
４入力クラッチ
５パワーテイクオフ（ＰＴＯ機構）
５ａ同期装置
６油圧ポンプ（負荷装置、ＰＴＯ機器）
７制御部
７ａハイブリッドコントローラ
７ｂエンジンコントローラ
７ｃトランスミッションコントローラ
７ｄパワーテイクオフコントローラ
８インバータ
９バッテリ
１０起動スイッチ（パワーテイクオフスイッチ）
１１操作レバー
２１アウトプットシャフト
２２パワーテイクオフシャフト

Claims

エンジンと、
トランスミッションと、
前記エンジンと前記トランスミッションとの間に接続され、該エンジンと共に又は単独で前記トランスミッションに動力を供与自在であり、かつ該エンジンの駆動により発電自在な駆動モータと、
前記エンジンと前記駆動モータとの間に設けられ、前記エンジンと前記駆動モータとの間の動力伝達を断接自在な入力クラッチと、
前記トランスミッションから動力を取り出し自在なパワーテイクオフと、
前記パワーテイクオフを介して、前記エンジン及び／又は前記駆動モータが出力する動力によって駆動される負荷装置と、
前記エンジン、前記入力クラッチ、前記駆動モータ、前記トランスミッション、前記パワーテイクオフおよび前記負荷装置を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、
前記負荷装置の待機モードにおいて、前記入力クラッチを接続状態に切替えると共に、前記エンジンを駆動して前記駆動モータに発電をさせ、
前記負荷装置の作業モードにおいて、前記入力クラッチを断状態に切替えると共に、前記駆動モータを駆動させて、該駆動モータから該負荷装置に動力を供給させる、
ことを特徴とするパワーテイクオフ付きハイブリッド車両。
前記待機モードにおいて、前記駆動モータによる発電中、前記制御部は、前記トランスミッションと前記パワーテイクオフとの間の動力伝達を断状態に切替える、ことを特徴とする請求項１記載のパワーテイクオフ付きハイブリッド車両。
前記負荷装置を起動する起動スイッチと、前記負荷装置を動作させる操作レバーと、を有し、
前記制御部には、前記起動スイッチから起動オン・オフ信号、前記操作レバーから操作オン・オフ信号がそれぞれ入力され、
前記制御部は、前記起動オン・オフ信号及び前記操作オン・オフ信号に基づいて、前記起動スイッチがオンされてから、前記操作レバーが操作されるまでの間、前記待機モードを実行して、前記駆動モータに発電をさせる、ことを特徴とする請求項１又は２記載のパワーテイクオフ付きハイブリッド車両。
前記駆動モータに電力を供給又は該駆動モータが発電した電力を充電するバッテリを有し、
前記制御部は、前記バッテリの容量に応じて、前記駆動モータの単独駆動による前記作業モードを選択的に実行する、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一記載のパワーテイクオフ付きハイブリッド車両。