JP2010254206A - On-vehicle power transmission device, power control system for vehicle, and selection method for power source of on-vehicle auxiliary machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両走行用の回転電機及び駆動輪の動力分割のための回転体であって且つ互いに連動して回転する3つ以上の動力分割用回転体を備える車載動力伝達装置、及びこれを備える車両用動力制御システムに関する。また、本発明は、車両走行用の回転電機が搭載される車載補機の動力源を選択する車載補機の動力源の選択方法に関する。 The present invention relates to an in-vehicle power transmission device including a rotating electric machine for driving a vehicle and a rotating body for power splitting of driving wheels and including three or more power splitting rotating bodies that rotate in conjunction with each other. The present invention relates to a vehicle power control system. The present invention also relates to a method for selecting a power source of an in-vehicle auxiliary device that selects a power source of the in-vehicle auxiliary device on which a rotating electrical machine for vehicle travel is mounted.
車両のエネルギ消費量低減等の観点から、車載動力発生装置として、内燃機関に加えて、電動機や発電機からなる車両走行用の回転電機を備えるいわゆるハイブリッド車が実用化されている。ハイブリッド車では、低回転速度運転領域において内燃機関の効率が低いことに鑑み、低回転速度運転領域において内燃機関を稼動させない制御がなされる傾向にある。こうしたハイブリッド車の具体的な構成としては、例えば、サンギア、キャリア及びリングギアを備える遊星歯車機構を利用し、これら3つの回転体のそれぞれに、発電機、内燃機関及び電動機を連結したものも実用化されている。ここで、駆動輪は、電動機に機械的に連結されている。 From the viewpoint of reducing the energy consumption of a vehicle, a so-called hybrid vehicle including a rotating electric machine for vehicle travel including an electric motor and a generator in addition to an internal combustion engine has been put into practical use as an in-vehicle power generation device. In the hybrid vehicle, in view of the low efficiency of the internal combustion engine in the low rotation speed operation region, there is a tendency that control is performed so that the internal combustion engine is not operated in the low rotation speed operation region. As a specific configuration of such a hybrid vehicle, for example, a planetary gear mechanism including a sun gear, a carrier, and a ring gear is used, and a generator, an internal combustion engine, and an electric motor are connected to each of these three rotating bodies. It has become. Here, the drive wheels are mechanically coupled to the electric motor.
ところで、上記ハイブリッド車の場合、車両の停止時においては、内燃機関、電動機、及び発電機がいずれも停止状態となる。このため、車両の停止状態においては、車載空調装置のコンプレッサの駆動力として、上記車載動力発生装置の駆動力を利用することができない。 By the way, in the case of the hybrid vehicle, when the vehicle is stopped, the internal combustion engine, the electric motor, and the generator are all stopped. For this reason, when the vehicle is stopped, the driving force of the in-vehicle power generation device cannot be used as the driving force of the compressor of the in-vehicle air conditioner.
そこで従来、こうしたハイブリッド車においては、車載空調装置のコンプレッサを駆動すべく、別途電動機を備えることも実用化されている。 Therefore, conventionally, in such a hybrid vehicle, it is also put into practical use that a separate electric motor is provided to drive the compressor of the in-vehicle air conditioner.
なお、従来のハイブリッド車としては、他にも例えば下記特許文献1〜4に記載されたものもある。
Other conventional hybrid vehicles include those described in
ただし、上記のように、車載空調装置のコンプレッサを駆動すべく別途電動機を備える場合には、電動機及びこれを駆動する装置等を新たに加える必要が生じ、部品点数が増加し、ひいてはハイブリッド車のコストパフォーマンスを低下させる要因となるおそれがある。 However, as described above, when a separate electric motor is provided to drive the compressor of the in-vehicle air conditioner, it is necessary to newly add an electric motor and a device for driving the motor, which increases the number of parts, and thus the hybrid vehicle. There is a risk of lowering cost performance.
なお、上記車載空調装置のコンプレッサに限らず、車両走行用の回転電機を搭載する車両においては、車両走行用の回転電機からこれ以外のエネルギ消費部材(補機)へと動力を供給する際に制約が生じるこうした実情も概ね共通したものとなっている。 In addition to the compressor of the on-vehicle air conditioner, in a vehicle equipped with a rotating electrical machine for vehicle travel, when power is supplied from the rotating electrical machine for vehicle travel to other energy consuming members (auxiliaries) These facts that cause restrictions are generally common.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、車両走行用の回転電機を備えるものにおいて、回転電機から補機への動力供給の制約を好適に緩和することのできる車載動力伝達装置、及び車両用動力制御システムを提供することにある。また、本発明の目的は、車両走行用の回転電機から補機へと動力を好適に供給することのできる車載補機の動力源の選択方法に関する。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a rotating electrical machine for running a vehicle, and to suitably relax restrictions on power supply from the rotating electrical machine to the auxiliary machine. Another object of the present invention is to provide a vehicle-mounted power transmission device and a vehicle power control system. Another object of the present invention relates to a method for selecting a power source of an in-vehicle auxiliary device that can suitably supply power from a rotating electric machine for vehicle travel to the auxiliary device.
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。 Hereinafter, means for solving the above-described problems and the operation and effects thereof will be described.
請求項1記載の発明は、車両走行用の回転電機及び駆動輪の動力分割のための回転体であって且つ互いに連動して回転する3つ以上の動力分割用回転体を備える車載動力伝達装置において、前記動力分割用回転体のうち前記駆動輪に機械的に連結される第1の回転体とは別の第2の回転体の回転力を車載補機に伝達可能としたことを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a vehicle-mounted power transmission device including a rotating body for power splitting of a rotating electric machine for driving a vehicle and a drive wheel, and three or more power splitting rotating bodies that rotate in conjunction with each other. The rotational force of the second rotating body different from the first rotating body mechanically connected to the drive wheels among the power split rotating bodies can be transmitted to the in-vehicle auxiliary equipment. To do.
上記発明では、第2の回転体の回転力が車載補機に伝達されるため、駆動輪の回転速度とは別に、第2の回転体の回転速度を設定することができる。このため、回転電機の回転エネルギを補機に供給する際の制約を好適に緩和することができる。 In the above invention, since the rotational force of the second rotating body is transmitted to the in-vehicle accessory, the rotational speed of the second rotating body can be set separately from the rotational speed of the drive wheels. For this reason, the restriction | limiting at the time of supplying the rotational energy of a rotary electric machine to an auxiliary machine can be eased suitably.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記第2の回転体は、前記第1の回転体の回転速度がゼロである状況においてその回転速度がゼロ以外の値を取りえるものであることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the second rotating body can take a value other than zero in a situation where the rotating speed of the first rotating body is zero. It is characterized by being.
上記発明では、第2の回転体の回転力が車載補機に伝達されるため、車両の停止時においても、第2の回転体を介して回転電機の回転エネルギを補機に供給することができる。 In the above invention, since the rotational force of the second rotating body is transmitted to the in-vehicle auxiliary machine, the rotational energy of the rotating electrical machine can be supplied to the auxiliary machine via the second rotating body even when the vehicle is stopped. it can.
なお、前記動力分割用回転体は、内燃機関、前記回転電機、及び前記駆動輪間の動力分割のための回転体であり、前記補機は、前記内燃機関の停止時においても駆動要求が生じるものであることが望ましい。すなわち、車両の停止時においては、内燃機関が停止状態とされる傾向があるが、こうした場合であっても、駆動力を得るためには、上記第2の回転体を利用することが特に有効である。 The power split rotator is a rotator for power split between the internal combustion engine, the rotating electrical machine, and the drive wheels, and the auxiliary machine has a drive request even when the internal combustion engine is stopped. It is desirable to be a thing. That is, when the vehicle is stopped, the internal combustion engine tends to be stopped. Even in such a case, it is particularly effective to use the second rotating body in order to obtain driving force. It is.
請求項3記載の発明は、請求項2記載の発明において、前記回転電機は、前記動力分割用回転体のうち前記第1の回転体とは相違する回転体に機械的に連結されたものを備えることを特徴とする。 The invention according to claim 3 is the invention according to claim 2, wherein the rotating electrical machine is mechanically coupled to a rotating body different from the first rotating body among the rotating bodies for power split. It is characterized by providing.
上記発明では、車両の停止時においても回転電機の回転力によって第2の回転体を回転させることができる。 In the above invention, the second rotating body can be rotated by the rotational force of the rotating electrical machine even when the vehicle is stopped.
請求項4記載の発明は、請求項2又は3記載の発明において、前記第1の回転体の回転速度がゼロである状況下、前記第2の回転体の回転速度が前記回転電機の回転速度の操作によって可変制御可能とされることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the second or third aspect of the invention, the rotational speed of the second rotating body is the rotational speed of the rotating electrical machine in a situation where the rotational speed of the first rotating body is zero. It is possible to variably control by the operation.
上記発明によれば、回転電機の回転速度の操作によって補機に供給される回転エネルギ量を制御することができる。 According to the above invention, the amount of rotational energy supplied to the accessory can be controlled by operating the rotational speed of the rotating electrical machine.
請求項5記載の発明は、請求項4記載の発明において、前記動力分割用回転体は、互いの回転速度が共線図において1直線上に並ぶ3つ以上の回転体を備え、前記1直線上に並ぶ3つ以上の回転体は、前記第1の回転体及び前記第2の回転体を備え、前記1直線上に並ぶ3つ以上の回転体のうちの少なくとも一対の回転体が、前記回転電機に機械的に連結されてなることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect of the invention, the power split rotator includes three or more rotators whose rotational speeds are aligned on a straight line in a collinear diagram. Three or more rotating bodies arranged above comprise the first rotating body and the second rotating body, and at least a pair of the three or more rotating bodies arranged on the one straight line includes It is mechanically connected to a rotating electrical machine.
1直線上に並ぶ各回転速度は、そのうちの2つの回転速度が定まることで一義的に定まる。このため、上記発明では、回転電機に機械的に連結される一対の回転体の回転速度によって、上記1直線上に並ぶ回転体の回転速度を制御することができ、ひいては第1及び第2の回転体の回転速度を制御することができる。 Each rotational speed arranged on one straight line is uniquely determined by determining two rotational speeds. For this reason, in the said invention, the rotational speed of the rotary body arranged on the said 1 straight line can be controlled by the rotational speed of a pair of rotary body mechanically connected with a rotary electric machine, by extension, 1st and 2nd The rotational speed of the rotating body can be controlled.
請求項6記載の発明は、請求項4又は5記載の発明において、前記一対の回転体に機械的に連結される回転電機が同一の回転電機であり、前記一対の回転体のうちの少なくとも一方と前記回転電機とを機械的に連結する手段として、変速比を調節する変速装置を備えることを特徴とする。 The invention according to claim 6 is the invention according to claim 4 or 5, wherein the rotating electrical machines mechanically coupled to the pair of rotating bodies are the same rotating electrical machine, and at least one of the pair of rotating bodies. As a means for mechanically connecting the rotary electric machine and the rotating electrical machine, a transmission device for adjusting a transmission gear ratio is provided.
上記発明では、一対の回転体のそれぞれに機械的に連結される互いに相違する一対の回転電機を備える場合と同様、一対の回転体の回転速度を互いに独立に制御することができる。また、一対の回転電機の一方を発電機、他方を電動機として利用するモードと同様の処理を行う場合、発電機によって発電された電気エネルギを電動機に供給する際に生じるエネルギロスを排除することもできる。 In the above invention, the rotational speeds of the pair of rotating bodies can be controlled independently of each other as in the case of including a pair of different rotating electrical machines that are mechanically coupled to each of the pair of rotating bodies. In addition, when performing the same processing as in a mode in which one of a pair of rotating electrical machines is used as a generator and the other as an electric motor, it is possible to eliminate energy loss that occurs when electric energy generated by the generator is supplied to the electric motor. it can.
請求項7記載の発明は、請求項5又は6項に記載の発明において、サンギア、キャリア及びリングギアからなる3つの回転体を備える第1及び第2の遊星歯車機構を備え、前記第1の遊星歯車機構の備える前記3つの回転体のうちの2つの回転体のそれぞれが、前記第2の遊星歯車機構の備える前記3つの回転体のうちの2つの回転体に割り振られて互いに機械的に連結され、前記1直線上に並ぶ3つ以上の回転体は、前記第1及び前記第2の遊星歯車機構の備える6つの回転体のうちの回転速度が互いに相違し得る4つの回転体であることを特徴とする。 The invention according to claim 7 is the invention according to claim 5 or 6, further comprising first and second planetary gear mechanisms each including three rotating bodies each including a sun gear, a carrier, and a ring gear. Each of the two rotating bodies of the three rotating bodies included in the planetary gear mechanism is allocated to two rotating bodies of the three rotating bodies included in the second planetary gear mechanism and mechanically connected to each other. The three or more rotating bodies that are connected and arranged in a straight line are four rotating bodies that can have different rotational speeds among the six rotating bodies included in the first and second planetary gear mechanisms. It is characterized by that.
上記態様にて第1及び第2の遊星歯車機構を機械的に連結することで、上記4つの回転体の回転速度を共線図上において1直線上に並べることができる。 By mechanically connecting the first and second planetary gear mechanisms in the above-described manner, the rotational speeds of the four rotating bodies can be arranged on a straight line on the alignment chart.
請求項8記載の発明は、請求項5〜7のいずれか1項に記載の発明において、前記第1の回転体に対応する回転速度は、共線図上において、前記回転電機に機械的に連結される一対の回転体に対応する一対の回転速度間にあることを特徴とする。 The invention according to claim 8 is the invention according to any one of claims 5 to 7, wherein the rotational speed corresponding to the first rotating body is mechanically applied to the rotating electrical machine on the alignment chart. It exists between a pair of rotational speed corresponding to a pair of rotary body connected, It is characterized by the above-mentioned.
請求項9記載の発明は、請求項2〜8のいずれか1項に記載の発明において、前記動力分割用回転体は、内燃機関、前記回転電機、及び前記駆動輪間の動力分割のための回転体であり、前記内燃機関の停止時において前記内燃機関と前記動力分割用回転体との間の動力の伝達を遮断可能とする遮断手段を更に備えることを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the second to eighth aspects, the power split rotor is for splitting power between an internal combustion engine, the rotating electrical machine, and the drive wheels. It is a rotating body, and further comprises a shut-off means that can shut off the transmission of power between the internal combustion engine and the power splitting rotating body when the internal combustion engine is stopped.
上記発明では、遮断手段を備えることで、内燃機関の停止時において補機に回転エネルギを供給するに際し、動力分割用回転体と内燃機関との間の動力の授受を回避することができる。このため、回転電機から補機へと回転エネルギを供給するに際し、エネルギロスを低減することができる。 In the above invention, by providing the shut-off means, it is possible to avoid power transfer between the power split rotor and the internal combustion engine when supplying rotational energy to the auxiliary machine when the internal combustion engine is stopped. For this reason, when supplying rotational energy from a rotary electric machine to an auxiliary machine, an energy loss can be reduced.
なお、上記発明にかかる車載動力伝達装置を備える車両用動力制御システムとしては、前記遮断手段は、電子制御式のものを備え、前記内燃機関の停止時において前記動力分割用回転体と内燃機関との間の動力の伝達を遮断するように前記遮断手段を操作する手段を備えることを特徴としてもよい。 In the vehicle power control system including the on-vehicle power transmission device according to the invention, the shut-off means includes an electronic control type, and when the internal combustion engine is stopped, the power split rotator and the internal combustion engine It is good also as a means provided with the means to operate the said interruption | blocking means so that transmission of the motive power between may be interrupted.
請求項10記載の発明は、請求項4項に記載の発明において、前記動力分割用回転体は、互いの回転速度が共線図において1直線上に並ぶ3つ以上の回転体を備え、前記1直線上に並ぶ3つ以上の回転体は、前記第1の回転体及び前記第2の回転体を備え、前記1直線上に並ぶ3つ以上の回転体のうちの少なくとも1つの回転体が、前記回転電機に機械的に連結されており、前記第1の回転体の回転速度がゼロである状況下、前記駆動輪を制動手段によって停止させた状態で前記回転電機の回転速度を操作することで前記第2の回転体の回転速度が可変制御可能とされることを特徴とする。 According to a tenth aspect of the present invention, in the invention according to the fourth aspect, the power split rotator includes three or more rotators whose rotational speeds are aligned on a straight line in a collinear diagram, Three or more rotating bodies arranged on a straight line include the first rotating body and the second rotating body, and at least one of the three or more rotating bodies arranged on the straight line includes The rotating electrical machine is mechanically connected to the rotating electrical machine, and the rotational speed of the rotating electrical machine is operated in a state where the driving wheel is stopped by a braking means in a state where the rotational speed of the first rotating body is zero. Thus, the rotational speed of the second rotating body can be variably controlled.
上記発明によれば、制動手段を利用しつつ回転電機の回転速度の操作によって補機に供給される回転エネルギ量を制御することができる。 According to the said invention, the amount of rotational energy supplied to an auxiliary machine by operation of the rotational speed of a rotary electric machine can be controlled using a braking means.
請求項11記載の発明は、請求項1〜10のいずれか1項に記載の発明において、前記駆動輪に機械的に連結される回転体を、前記動力分割用回転体のうちの前記第1の回転体以外の回転体に切り替える切替手段を更に備えることを特徴とする。
The invention according to claim 11 is the invention according to any one of
駆動輪の回転速度を所望の値にするとの要請は、動力分割用回転体の回転速度に制約を加え、ひいては車両の主機の回転速度に制約を加える。このため、駆動輪の回転速度を所望の値にするとの要請は、主機を効率の良い領域で稼動させることを妨げる要因となるおそれがある。この点、上記発明では、駆動輪に機械的に連結される回転体を切り替え可能とすることで、駆動輪の回転速度を所望の値にするとの要請下における主機の回転速度に対する制約を緩和することができる。このため、主機の稼動領域をより適切なものとすることができる。 The request to set the rotational speed of the drive wheel to a desired value places a restriction on the rotational speed of the power split rotor, and thus restricts the rotational speed of the main machine of the vehicle. For this reason, the request to set the rotational speed of the drive wheels to a desired value may be a factor that hinders the operation of the main engine in an efficient area. In this regard, in the above-described invention, the rotation body mechanically connected to the drive wheels can be switched, so that the restriction on the rotation speed of the main engine under the request to set the rotation speed of the drive wheels to a desired value is relaxed. be able to. For this reason, the operating area of the main machine can be made more appropriate.
なお、上記発明にかかる車載動力伝達装置を備える車両用動力制御システムとしては、前記車両の停止時において、前記駆動輪に機械的に連結される回転体を前記第1の回転体とすべく前記切替手段を操作する手段を備えることを特徴としてもよい。 In the vehicle power control system including the on-vehicle power transmission device according to the invention, the rotating body that is mechanically connected to the drive wheel when the vehicle is stopped is the first rotating body. A means for operating the switching means may be provided.
請求項12記載の発明は、請求項1〜11のいずれか1項に記載の発明において、前記補機は、車両の停止時において駆動要求が生じえるものを備えることを特徴とする。 A twelfth aspect of the invention is characterized in that, in the invention according to any one of the first to eleventh aspects, the auxiliary machine is provided with a drive request that can be generated when the vehicle is stopped.
上記発明では、車両の停止時においても第2の回転体を動力源として補機の駆動要求に適切に応じることができる。 In the above-described invention, even when the vehicle is stopped, it is possible to appropriately respond to the drive request of the auxiliary machine using the second rotating body as a power source.
請求項13記載の発明は、請求項12記載の発明において、前記補機は、車載空調装置のコンプレッサを備えることを特徴とする。
The invention according to claim 13 is the invention according to
請求項14記載の発明は、請求項1〜13のいずれか1項に記載の発明において、前記第2の回転体と前記補機との動力の伝達を遮断する電子制御式の遮断手段を更に備えることを特徴とする。
The invention according to
上記発明では、補機の要求エネルギがゼロである状況下、補機への供給エネルギを簡易にゼロとすることができる。 In the above invention, the energy supplied to the auxiliary machine can be easily reduced to zero under the situation where the required energy of the auxiliary machine is zero.
請求項15記載の発明は、請求項1〜14のいずれか1項に記載の車載動力伝達装置と、前記第1の回転体の回転速度がゼロとなる状況下、前記第2の回転体の回転速度をゼロ以外に制御する制御手段とを備えることを特徴とする。 According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided the vehicle-mounted power transmission device according to any one of the first to fifteenth aspects of the present invention, and the second rotating body in a situation where the rotational speed of the first rotating body is zero. And a control means for controlling the rotational speed to other than zero.
請求項16記載の発明は、請求項1〜14のいずれか1項に記載の車載動力伝達装置と、前記回転電機に要求される出力が規定値以上となる場合、前記補機のエネルギ消費量を制限する制限手段とを備えることを特徴とする。
The invention according to claim 16 is the energy consumption amount of the auxiliary machine when the on-vehicle power transmission device according to any one of
上記発明では、制限手段を備えるために、回転電機の大型化を抑制しつつも車両走行のための高出力要求に応じることが可能となる。 In the above invention, since the limiting means is provided, it is possible to meet a high output demand for vehicle travel while suppressing an increase in the size of the rotating electrical machine.
請求項17記載の発明は、請求項15又は16記載の発明において、前記補機を更に備えることを特徴とする。 The invention according to claim 17 is the invention according to claim 15 or 16, further comprising the auxiliary machine.
請求項18記載の発明は、車両走行用の回転電機が搭載される車両について、該車両に搭載される補機の動力源を選択する車載補機の動力源の選択方法において、前記補機を搭載する車両として、前記回転電機及び駆動輪の動力分割のための回転体であって且つ互いに連動して回転する3つ以上の動力分割用回転体を備える車載動力伝達装置を搭載するものを選択し、前記動力分割用回転体のうち前記駆動輪に機械的に連結される第1の回転体とは別の第2の回転体の回転力を、前記駆動源として選択することを特徴とする。 According to an eighteenth aspect of the present invention, there is provided a method for selecting a power source of an in-vehicle auxiliary machine, wherein a power source of an auxiliary machine mounted on the vehicle is selected for a vehicle on which a rotating electrical machine for vehicle travel is mounted. As a vehicle to be mounted, a rotating body for power splitting of the rotating electric machine and the drive wheels, and a vehicle mounted with an in-vehicle power transmission device including three or more power splitting rotating bodies that rotate in conjunction with each other is selected. Then, the rotational force of the second rotating body different from the first rotating body mechanically connected to the drive wheel among the power split rotating bodies is selected as the driving source. .
車両走行用の回転電機を搭載する車両等においては、主機として内燃機関のみを搭載する従来の車両と比べ、補機の動力源を別途設ける必要等が生じやすい。このため、補機に対して、その動力源をも含めたトータルのコストの削減や小型化に関する強い要求が生じやすいものとなっている。この点、上記発明では、車両の動力伝達装置を動力源とすることで、上記コストダウンや小型化に関する強い要求に対処すべく別途開発投資をしなくても需要者に受け入れられやすいメリットがある。 In a vehicle or the like equipped with a rotating electrical machine for running a vehicle, it is more likely to require a separate power source for the auxiliary machine as compared with a conventional vehicle equipped with only an internal combustion engine as a main engine. For this reason, there is a strong demand for auxiliary machines to reduce the total cost including the power source and to reduce the size. In this regard, in the above-described invention, the power transmission device of the vehicle is used as a power source, so that there is a merit that it can be easily accepted by consumers without separately investing in development to cope with the strong demand for cost reduction and downsizing. .
なお、上記選択される車両としては、請求項2〜14記載の動力伝達装置を搭載する車両としてもよい。また、請求項15,16に記載の車両用動力制御システムを搭載するものとしてもよい。 The selected vehicle may be a vehicle equipped with the power transmission device according to claims 2-14. Further, the vehicle power control system according to claims 15 and 16 may be mounted.
(第1の実施形態)
以下、本発明にかかる車載動力伝達装置及び車両用動力制御システムの第1の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of an in-vehicle power transmission device and a vehicle power control system according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に、本実施形態にかかるシステム構成図を示す。詳しくは、図1(a)に、システムの全体構成を示し、図1(b)に、動力伝達経路のスケルトン図を示す。 FIG. 1 shows a system configuration diagram according to the present embodiment. Specifically, FIG. 1A shows the overall configuration of the system, and FIG. 1B shows a skeleton diagram of the power transmission path.
図示されるモータジェネレータ10は、3相交流の電動機兼発電機である。このモータジェネレータ10は、内燃機関(エンジン12)とともに、車両の主機としての機能を有する。一方、動力分割装置20は、これらモータジェネレータ10、エンジン12、及び駆動輪14間の動力を分割する装置である。
The illustrated
動力分割装置20は、第1遊星歯車機構22及び第2遊星歯車機構24を備えて構成されている。ここで、第1遊星歯車機構22のリングギアRと第2遊星歯車機構24のキャリアCとは互いに機械的に連結されており、また、第1遊星歯車機構22のサンギアSと第2遊星歯車機構24のサンギアSとは互いに機械的に連結されている。そして、第2遊星歯車機構24のリングギアRには、モータジェネレータ10の回転軸10aが機械的に連結されている。また、第1遊星歯車機構22のリングギアR及び第2遊星歯車機構24のキャリアCには、駆動輪14が機械的に連結されている。詳しくは、第1遊星歯車機構22のリングギアR及び第2遊星歯車機構24のキャリアCには、周知のディファレンシャルギアやドライブシャフトを介して駆動輪14が機械的に連結されている。
The power split
また、第1遊星歯車機構22のキャリアCは、クラッチ30、及びワンウェイベアリング32を介してエンジン12のクランク軸(回転軸12a)に機械的に連結可能とされている。ここで、クラッチ30は、第1遊星歯車機構22のキャリアCとワンウェイベアリング32と間の動力の伝達を遮断させるための電子制御式の遮断手段である。詳しくは、本実施形態では、ノーマリーオープン式のものを用いている。また、ワンウェイベアリング32は、エンジン12の回転軸12aの回転速度に対するクラッチ30側の回転速度が負でないことを条件に動力を伝達させる一方向伝達機構である。換言すれば、クラッチ30が連結しているとき、エンジン12の回転軸12aの回転速度の方が第1遊星歯車機構22のキャリアCの回転速度よりも大きくならない限り、第1遊星歯車機構22のキャリアCによって回転軸12aがつれまわされるものである。
The carrier C of the first
第1遊星歯車機構22のサンギアS及び第2遊星歯車機構24のサンギアSとエンジン12の回転軸12aとの間には、ワンウェイベアリング34が設けられている。ワンウェイベアリング34は、上記一対のサンギアSの回転速度に対する回転軸12aの回転速度が負でないことを条件に動力を伝達させる一方向伝達機構である。換言すれば、上記一対のサンギアSの回転速度の方が回転軸12aの回転速度よりも大きくならない限り、回転軸12aによってサンギアSがつれまわされるようにするものである。
A one-
第1遊星歯車機構22及び第2遊星歯車機構24のサンギアSは、クラッチ38と無段変速装置(CVT36)とを介して、モータジェネレータ10の回転軸10aに機械的に連結されている。詳しくは、図1(b)に示されるように、CVT36は、カウンタギアCNを介して第2遊星歯車機構24のリングギアRにも機械的に連結されている。すなわち、第1遊星歯車機構22及び第2遊星歯車機構24のサンギアSは、これと係合する他の動力分割用回転体を介すことなく、モータジェネレータ10からの動力が伝達可能とされる。ちなみに、カウンタギアCNの歯数と第2遊星歯車機構24のリングギアRの歯数とは互いに同一でもよいが、相違していてもよい。ここで、CVT36として、本実施形態では、機械式のものを想定している。詳しくは、金属ベルトやゴムベルトを用いたベルト式のものを想定している。一方、クラッチ38は、CVT36と回転軸10aとの間の動力の伝達を遮断させるための電子制御式の遮断手段である。
The sun gear S of the first
上記第2遊星歯車機構24のリングギアRには、更に、車載空調装置(エアコン40)が機械的に連結されている。詳しくは、第2遊星歯車機構24のリングギアRには、エアコン40の備えるコンプレッサ42の従動軸42aが機械的に連結されている。図では、モータジェネレータ10の回転軸10aとコンプレッサ42の従動軸42aとをプーリ43を介して接続する例を示した。具体的には、第2遊星歯車機構24のリングギアRとコンプレッサ42との間には、これらの間の動力の伝達を遮断するための電子制御式の遮断手段(クラッチ44)が設けられている。すなわち、プーリ43と従動軸42aとは、クラッチ44によってその動力の伝達及び遮断が制御される。なお、上記コンプレッサ42は、可変容量式のものである。
An in-vehicle air conditioner (air conditioner 40) is further mechanically connected to the ring gear R of the second
制御装置50は、上記動力伝達装置を制御対象とする制御装置である。詳しくは、制御装置50は、クラッチ30,38を操作することで動力伝達態様を制御する処理や、エンジン12の制御量を制御する処理、インバータ52を操作することでモータジェネレータ10の制御量を制御する処理、コンプレッサ42の吐出容量やエネルギ供給量を制御する処理等を行う。
The
以下では、制御装置50によってなされる処理のうち、「1.車両の走行制御」、「2.コンプレッサ42の駆動エネルギの供給制御」の順に説明する。
<1.車両の走行制御>
ここでは、まず発進処理について説明する。
In the following, the processing performed by the
<1. Vehicle travel control>
Here, the start process will be described first.
図2に、本実施形態にかかるモータジェネレータ10による車両の発進処理について説明する。ここで、図2(a)に、発進時における動力伝達経路を示し、図2(b)に、このときの動力分割装置20の共線図を、エンジン12の回転速度とともに示す。なお、上記クラッチ30は遮断状態とされており、クラッチ38は接続状態とされている。
FIG. 2 illustrates a vehicle start process performed by the
図2に示すように、この場合には、エンジン12を停止状態とする。この場合、動力分割装置20を構成する第1遊星歯車機構22及び第2遊星歯車機構24の備える回転体の回転速度は、モータジェネレータ10の回転速度とCVT36の変速比とによって制御される。すなわち、共線図において、第1遊星歯車機構22及び第2遊星歯車機構24のサンギアSの回転速度(伝達軸回転速度)、第1遊星歯車機構22のキャリアCの回転速度(起動軸回転速度)、第1遊星歯車機構22のリングギアR及び第2遊星歯車機構24のキャリアCの回転速度(出力回転速度)、及び第2遊星歯車機構24のリングギアRの回転速度(MG回転速度)は、一直線上に並ぶ。このため、上記一対のサンギアSの回転速度と、第2遊星歯車機構24のリングギアRの回転速度とを定めることで、残りの回転体の回転速度が一義的に設定されることとなる。ちなみに、これらサンギアS,キャリアC、及びリングギアRは互いに連動して回転するものであるが、例えばサンギアSやリングギアRの回転速度によっては、キャリアCのみその回転速度がゼロとなることもある。
As shown in FIG. 2, in this case, the
ここで、本実施形態にかかる動力伝達装置によれば、モータジェネレータ10を大型化することなく、モータジェネレータ10による発進に際して高トルクが生成可能となる。これは、以下の理由による。
Here, according to the power transmission device according to the present embodiment, high torque can be generated when the
第2遊星歯車機構24のリングギアRのギア数Zrに対するサンギアSのギア数Zsの比Zs/Zrを比ρとし、サンギアSの回転速度Nsに対するモータジェネレータ10の回転速度Nmの比Nm/Nsを比βとし、同リングギアR、サンギアS、キャリアC及びモータジェネレータ10のトルクをそれぞれトルクTr,Ts、Tc、Tmとすると、以下の式が成立する。
The ratio Zs / Zr of the gear number Zs of the sun gear S to the gear number Zr of the ring gear R of the second
Tr=−Tc/(1+ρ) …(c1)
Ts=−ρTc/(1+ρ) …(c2)
β(Tm+Tr)=Ts …(c3)
上記の式(c1)及び式(c2)を用いて上記式(c3)からトルクTr,Tsを消去することで、下記の式(c4)を得る。
Tr = −Tc / (1 + ρ) (c1)
Ts = −ρTc / (1 + ρ) (c2)
β (Tm + Tr) = Ts (c3)
The following equation (c4) is obtained by eliminating the torques Tr and Ts from the equation (c3) using the equations (c1) and (c2).
Tc=−(1+ρ)Tm/{(ρ/β)―1} …(c4)
上記の式(c4)によれば、比ρと比βとを近似させることで、第2遊星歯車機構24のキャリアC(動力分割装置20の出力軸)のトルクTcは、非常に大きなものとなり得ることがわかる。換言すれば、駆動輪14に伝達されるトルクが非常に大きなものとなり得ることがわかる。このため、モータジェネレータ10を大型化することなく、発進時のトルクを確保することができる。
Tc = − (1 + ρ) Tm / {(ρ / β) −1} (c4)
According to the above formula (c4), the torque Tc of the carrier C (the output shaft of the power split device 20) of the second
次に、エンジン12の始動処理について説明する。
Next, the starting process of the
図3に、本実施形態にかかるエンジン12の始動態様を示す。ここで、図3(a)に、始動時における動力伝達経路を示し、図3(b)に、このときの動力分割装置20の共線図を、エンジン12の回転速度とともに示す。
FIG. 3 shows a start mode of the
図示されるように、この場合には、クラッチ30を連結することで、第1遊星歯車機構22のキャリアCの回転力(起動軸の回転力)を、クラッチ30及びワンウェイベアリング32を介してエンジン12の回転軸12aに付与することで、エンジン12の回転軸12aに初期回転を付与する。ここで、エンジン12の回転軸12aは、第1遊星歯車機構22のキャリアCの回転速度にて駆動される。そして、エンジン12の回転軸12aが所定速度まで上昇したとき、エンジン12の燃焼制御を開始する。ここで、燃料が初めて燃焼するいわゆる初燃焼時には、回転軸12aのトルクが急激に上昇するため、回転軸12aの回転速度が急上昇する。しかし、この際には、回転軸12aの回転速度が上記キャリアCの回転速度を上回るため、キャリアC側には動力が伝達されない。このため、動力分割装置20には、エンジン12の初燃焼に起因したトルク脈動が伝達されることはない。なお、エンジン12の始動が完了すると、クラッチ30を切断する。
As shown in the figure, in this case, by connecting the clutch 30, the rotational force of the carrier C of the first planetary gear mechanism 22 (the rotational force of the starting shaft) is transmitted to the engine via the clutch 30 and the one-
図4に、上記エンジン12の始動後のエンジン12のトルクの伝達態様を示す。ここで、図4(a)に、エンジン12のトルク付与時における動力伝達経路を示し、図4(b)に、このときの動力分割装置20の共線図を、エンジン12の回転速度とともに示す。なお、この際、上記クラッチ30は遮断状態にある。
FIG. 4 shows how the torque of the
図示されるように、エンジン12の回転軸12aの回転速度が、第1遊星歯車機構22及び第2遊星歯車機構24の備える一対のサンギアSの回転速度(伝達軸の回転速度)となることで、エンジン12のトルクが動力分割装置20に付与される。ちなみに、エンジン12によるトルクが動力分割装置20に付与された後には、モータジェネレータ10を発電機として機能させたり、インバータ52の操作を停止してモータジェネレータ10を無負荷状態としたりしてもよい。
As shown in the figure, the rotational speed of the
このように、本実施形態では、別途スタータを備えることなく、モータジェネレータ10による車両走行時(又はモータジェネレータ10の稼動時)にエンジン12を始動することができる。更に、エンジン12を始動するための回転体(第1遊星歯車機構22のキャリアC)と、エンジン12によりトルクが付与される回転体(第1遊星歯車機構22及び第2遊星歯車機構24のサンギアS)とを別の回転体とすることで、エンジン12の始動後、迅速にその回転速度を上昇させることができる。このため、エンジン12を効率の良い運転領域において稼動させる期間を長くすることができる。
<2.コンプレッサ42の駆動エネルギの供給制御>
上述したように、本実施形態では、第2遊星歯車機構24のリングギアRにコンプレッサ42の従動軸42aが機械的に連結されている。このため、第2遊星歯車機構24のリングギアRがコンプレッサ42の動力供給源となる。制御装置50では、コンプレッサ42の要求エネルギに応じてCVT36の変速比やモータジェネレータ10の出力を操作することで、コンプレッサ42の駆動エネルギの供給制御を行う。
Thus, in the present embodiment, the
<2. Supply control of driving energy of
As described above, in this embodiment, the driven
図5に、上記駆動エネルギの供給制御に関する処理手順を示す。この処理は、制御装置50によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。
FIG. 5 shows a processing procedure relating to the drive energy supply control. This process is repeatedly executed by the
この一連の処理では、まずステップS10において、車両の停止時であるか否かを判断する。この処理は、車両の走行のためにモータジェネレータ10に対して要求される出力がゼロであるか否かを判断するものである。そして、停止時であると判断される場合、ステップS12において、コンプレッサ42の駆動要求があるか否かを判断する。この処理は、モータジェネレータ10に要求される出力がゼロでないか否かを判断するためのものである。
In this series of processes, first, in step S10, it is determined whether or not the vehicle is stopped. This process determines whether the output required for the
そして、ステップS12において肯定判断される場合、ステップS14において、CVT36の変速比やモータジェネレータ10の出力を操作することで、コンプレッサ42に供給されるエネルギ量又は回転速度を制御する。なお、ここでは、コンプレッサ42への供給エネルギ量や回転速度の厳密な制御を行ってもよいが、コンプレッサ42が可変容量式のものであることに鑑みれば、供給エネルギ量や回転速度が要求値以上となるような簡易な制御を行うことも可能である。ただし、車両の停止時には、駆動輪14に対する要求が無いため、CVT36の変速比やモータジェネレータ10の出力に対する要求としては、コンプレッサ42からのもののみとなるため、厳密な制御を行うことがより望ましい。なお、この処理においては、CVT36の変速比とモータジェネレータ10の回転速度とに、駆動輪14に機械的に連結された第1遊星歯車機構22のリングギアRと第2遊星歯車機構24のキャリアCとの回転速度をゼロに制御するとの条件を設けている。また、この処理のなされる期間においては、クラッチ30は遮断状態とされ、エンジン12の回転軸12aを回転させるため力がモータジェネレータ10に要求されることはない。
If an affirmative determination is made in step S12, the amount of energy supplied to the
一方、上記ステップS10において否定判断される場合には、ステップS16において、車両走行のためにモータジェネレータ10に要求される出力が閾値Pth以上であるか否かを判断する。この処理は、車両の走行性能を優先すべきか否かを判断するためのものである。ここで、閾値Pthは、コンプレッサ42の要求によっては、モータジェネレータ10の出力が車両の走行のための要求を満たせなくなると想定される値に設定されている。そして、ステップS16において肯定判断される場合には、コンプレッサ42への供給エネルギを制限する。この処理は、クラッチ44を遮断することで行ってもよいし、コンプレッサ42の吐出容量を制限することで行ってもよい。
On the other hand, if a negative determination is made in step S10, it is determined in step S16 whether or not the output required of the
なお、上記ステップS14、S18の処理が完了する場合や、ステップS12、S16において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。 In addition, when the process of said step S14, S18 is completed, or when negative determination is carried out in step S12, S16, this series of processes are once complete | finished.
上述したように、本実施形態によれば、車両停止時においてエンジン12が停止する事態が生じるにもかかわらず、コンプレッサ42を駆動するための専用の電動機を別途備えることを回避しつつも、車両の停止時においてコンプレッサ42を好適に駆動することができる。特に、本実施形態によれば、車両停止時においてコンプレッサ42を駆動する際のモータジェネレータ10の効率を高く維持することも可能となる。これは、上述したように、本実施形態の構成が、モータジェネレータ10を大型化することなく発進時のトルクを確保することができる構成であることによる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to avoid providing a dedicated electric motor for driving the
すなわち、モータジェネレータ10を大型化することを回避することができるため、本実施形態では、図6(a)に示すように、モータジェネレータ10の最大出力(車両用出力とエアコン用MAX出力との和)に占めるコンプレッサ42の要求最大出力(エアコン用MAX出力)の割合が大きいもの(ここでは、「50%」程度)となっている。一方、モータジェネレータ10の効率は、低出力から最大出力よりも小さい規定の出力までの領域において、出力が小さいほど効率が低下する傾向がある。このため、本実施形態の場合には、モータジェネレータ10をコンプレッサ42の駆動のためのみに稼動させたとしても、その効率を高く維持することが可能となる。これに対し、従来のハイブリッド車に搭載されるモータジェネレータのように最大出力が大きいもの(例えば「50kW以上」)の場合には、これが、コンプレッサ42に要求される最大出力(例えば「数kW」)の十倍近くから十数倍程度となる。このため、車両停止時にモータジェネレータ10を利用してコンプレッサ42を駆動したのでは、効率の非常に低い状態でモータジェネレータ10が稼動されることとなる。
That is, since it is possible to avoid increasing the size of the
更に、車両に要求される走行性能からモータジェネレータ10に対する要求出力が大きくなる場合、コンプレッサ42の駆動エネルギを制限することで、図6(b)に示すように、モータジェネレータ10の出力を車両走行に優先して利用することもできる。ここで、図6(b)に示す車両走行用の出力量は、通常走行時のものとは大きく相違する。こうした出力量は、概して、車両の加速走行時におけるドライバビリティの向上を図るうえで要求されるものである。そして、こうした要求に応じるべくモータジェネレータ10を大型化する場合には、コストアップ等が問題となる。これに対し、上記コンプレッサ42の駆動エネルギを制限することで、モータジェネレータ10を大型化することを回避しつつも、加速性能等を向上させることができ、ひいてはドライバビリティを向上させることができる。
Further, when the required output to the
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。 According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.
(1)動力分割装置20を構成する動力分割用回転体のうち駆動輪14に機械的に連結される第1の回転体(第1遊星歯車機構22のリングギアR及び第2遊星歯車機構24のキャリアC)とは別の第2の回転体(第2遊星歯車機構24のリングギアR)の回転力をコンプレッサ42の従動軸42aに伝達可能とした。これにより、駆動輪14の回転速度とは別に、コンプレッサ42の従動軸42aの回転速度を設定することができ、ひいてはモータジェネレータ10の回転エネルギをコンプレッサ42に供給することができる。
(1) The first rotating body (the ring gear R of the first
(2)モータジェネレータ10の回転軸10aを、動力分割用回転体のうち駆動輪14に機械的に連結される回転体とは相違する回転体(第2遊星歯車機構24のリングギアR)に機械的に連結した。これにより、車両の停止時においてもモータジェネレータ10の回転力によってコンプレッサ42の従動軸42aを回転させることができる。
(2) The
(3)動力分割装置20を、これを構成する6つの動力分割用回転体の回転速度が共線図において1直線上に並ぶように構成して且つ、互いに回転速度の相違し得るものに対応する一対の回転体に、モータジェネレータ10を機械的に連結した。これにより、共線図上の全回転速度をモータジェネレータ10の回転速度等によって制御することができる。
(3) The power split
(4)互いに回転速度の相違し得るものに対応する一対の回転体のうちの一方とモータジェネレータ10とをCVT36を用いて機械的に連結した。これにより、一対の回転体のそれぞれに機械的に連結される互いに相違する一対のモータジェネレータを備える場合と同様、一対の回転体の回転速度を互いに独立に制御することができる。また、一対のモータジェネレータの一方を発電機、他方を電動機として利用するモードと同様の処理を行う場合、発電機によって発電された電気エネルギを電動機に供給する際に生じるエネルギロスを排除することもできる。
(4) One of a pair of rotating bodies corresponding to those whose rotational speeds may be different from each other and the
(5)動力分割装置20を、サンギア、キャリア及びリングギアからなる3つの回転体を備える第1遊星歯車機構22及び第2遊星歯車機構24を備えて且つ、第1遊星歯車機構22の備える3つの回転体のうちの2つの回転体のそれぞれを、第2遊星歯車機構24の備える3つの回転体のうちの2つの回転体に割り振って互いに機械的に連結した。これにより、上記回転体の回転速度を共線図上において1直線上に並べることができる。
(5) The power split
(6)共線図の4つの回転速度に対応する4つの回転体のうちの中間の回転速度に対応する回転体に駆動輪14を機械的に連結した。これにより、駆動輪14の正回転、停止、逆回転が容易となる。
(6) The
(7)エンジン12の停止時において、その回転軸12aと動力分割装置20との間の動力の伝達を遮断する遮断手段(クラッチ30、ワンウェイベアリング34)を備えた。これにより、エンジン12の停止時においてコンプレッサ42に回転エネルギを供給するに際し、動力分割装置20とコンプレッサ42との間の動力の授受を回避することができる。このため、モータジェネレータ10からコンプレッサ42へと回転エネルギを供給するに際し、エネルギロスを低減することができる。
(7) When the
(8)動力分割装置20とコンプレッサ42との動力の伝達を遮断する電子制御式の遮断手段(クラッチ44)を更に備えた。これにより、コンプレッサ42の要求エネルギがゼロである状況下、モータジェネレータ10の回転力がコンプレッサ42によって消耗されることを回避することができる。
(8) An electronically controlled shut-off means (clutch 44) for shutting off transmission of power between the
(9)モータジェネレータ10に要求される出力が閾値Pth以上となる場合、コンプレッサ42のエネルギ消費量を制限した。これにより、モータジェネレータ10の最大出力を抑制しつつも車両走行のための高出力要求に応じることが可能となる。
(9) When the output required for the
(第2の実施形態)
以下、第2の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.
図7に、本実施形態にかかるシステム構成図を示す。なお、図7において、先の図1に示した部材に対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。 FIG. 7 shows a system configuration diagram according to the present embodiment. In FIG. 7, members corresponding to those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for the sake of convenience.
図示されるように、本実施形態では、第1遊星歯車機構22のサンギアS及び第2遊星歯車機構24のサンギアSにコンプレッサ42の従動軸42aを機械的に連結する。これは、例えばサンギアSと一体的に回転する回転部材と従動軸42aとをプーリによって接続することで行うことができる。こうした構成を有する本実施形態では、第1遊星歯車機構22のサンギアS及び第2遊星歯車機構24のサンギアSや、第2遊星歯車機構24のリングギアRの回転力がコンプレッサ42の従動軸42aに伝達可能とされる。
As illustrated, in the present embodiment, the driven
(第3の実施形態)
以下、第3の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Third embodiment)
Hereinafter, the third embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.
図8に、本実施形態にかかるシステム構成図を示す。なお、図8において、先の図1に示した部材に対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。 FIG. 8 shows a system configuration diagram according to the present embodiment. In FIG. 8, members corresponding to those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for convenience.
図示されるように、本実施形態では、クラッチ38とCVT36との間にコンプレッサ42の従動軸42aを接続する。この場合、クラッチ38が遮断状態となる場合には、第1遊星歯車機構22のサンギアSと第2遊星歯車機構24のサンギアSとにコンプレッサ42の従動軸42aが機械的に連結されることとなる。一方、クラッチ36が接続状態となる場合には、第2遊星歯車機構24のリングギアRにコンプレッサ42の従動軸42aが機械的に連結されることとなる。本実施形態では、この点に着目し、車両停止時におけるコンプレッサ42へのエネルギ供給制御を行う。
As illustrated, in this embodiment, a driven
図9に、本実施形態にかかる駆動エネルギの供給制御に関する処理手順を示す。この処理は、制御装置50によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図9において、先の図5に示した処理に対応する処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。
FIG. 9 shows a processing procedure relating to drive energy supply control according to the present embodiment. This process is repeatedly executed by the
この一連の処理では、車両の停止時においてコンプレッサ42の駆動要求がある場合(ステップS12:YES)、ステップS20において、クラッチ38を遮断する。これにより、第2遊星歯車機構24のリングギアR及びモータジェネレータ10の回転軸10aと、第1遊星歯車機構22のサンギアS及び第2遊星歯車機構のサンギアSとの機械的な連結が遮断される。続くステップS14では、CVT36の変速比とモータジェネレータ10の出力とを操作することで、コンプレッサ42への供給エネルギを制御する。なお、この処理においては、モータジェネレータ10の回転速度にかかわらず、駆動輪14の回転速度は、ブレーキの制動力によってゼロに固定されている。すなわち、上記第1の実施形態では、CVT36の変速比とモータジェネレータ10の回転速度とによって、駆動輪14に機械的に連結された第1遊星歯車機構22のリングギアRと第2遊星歯車機構24のキャリアCとの回転速度がゼロに制御されたが、本実施形態では、この制御は行わない。
In this series of processes, when there is a drive request for the
以上説明した本実施形態によれば、先の第1の実施形態の上記効果に準じた効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。 According to the present embodiment described above, the following effects can be obtained in addition to the effects according to the above-described effects of the first embodiment.
(10)ブレーキによって駆動輪14を静止させた状態で、モータジェネレータ10の回転速度をCVT36を介してコンプレッサ42の従動軸42aに付与した。これにより、コンプレッサ42に回転力を好適に付与することができる。
(10) The rotational speed of the
(第4の実施形態)
以下、第4の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Fourth embodiment)
Hereinafter, the fourth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.
図10に、本実施形態にかかるシステム構成図を示す。なお、図10において、先の図1に示した部材に対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。 FIG. 10 shows a system configuration diagram according to the present embodiment. In FIG. 10, members corresponding to those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for convenience.
図示されるように、本実施形態では、動力分割装置20を駆動源とする車載補機を、ブレーキアクチュエータ60の備えるブレーキポンプ62とする。ブレーキポンプ62は、ブレーキ油圧を生成するためのものである。詳しくは、駆動輪14等の車輪のホイールシリンダ64に供給されるブレーキ油圧を生成するためのものである。
As shown in the drawing, in this embodiment, an in-vehicle auxiliary machine using the
詳しくは、ブレーキポンプ62の従動軸と第2遊星歯車機構24のリングギアRとは、これらの間の動力の伝達を遮断する電子制御式の遮断手段(クラッチ66)を介して機械的に連結されている。これは例えば、第2遊星歯車機構24のリングギアRに係合されたカウンタギアと一体的に回転する回転軸等にクラッチを介してブレーキポンプ62の従動軸を連結させるなどすることで行うことができる。これにより、上記第1の実施形態においてコンプレッサ42に回転力を付与した要領で、ブレーキポンプ62に駆動エネルギを供給することができる。
Specifically, the driven shaft of the
(第5の実施形態)
以下、第5の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Fifth embodiment)
Hereinafter, a fifth embodiment will be described with reference to the drawings, focusing on differences from the first embodiment.
図11に、本実施形態にかかるシステム構成図を示す。なお、図11において、先の図1に示した部材に対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。 FIG. 11 shows a system configuration diagram according to the present embodiment. In FIG. 11, members corresponding to those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for the sake of convenience.
図示されるように、本実施形態では、動力分割装置20を駆動源とする車載補機を、ブレーキポンプ62とコンプレッサ42との2つの補機とする。ここで、ブレーキポンプ62は、第2遊星歯車機構24のリングギアRに機械的に連結されており、コンプレッサ42は、第1遊星歯車機構22のサンギアS及び第2遊星歯車機構24のサンギアSや、第2遊星歯車機構24のリングギアRに機械的に連結されている。
As shown in the figure, in the present embodiment, the on-vehicle auxiliary equipment using the
こうした構成によれば、ブレーキポンプ62とコンプレッサ42との双方に駆動エネルギを供給することができる。なお、ここでは例えば、ブレーキポンプ62とコンプレッサ42とのそれぞれに対する供給エネルギ量の制御を高精度に行うことについての優先度合いが大きい方に基づき、CVT36の変速比及びモータジェネレータ10の出力(回転速度)を制御すればよい。すなわち例えば、コンプレッサ42への供給エネルギ量の制御を高精度に行うことの優先度合いの方が、ブレーキポンプ62の供給エネルギ量の制御を高精度に行うことの優先度合いよりも高い場合には、コンプレッサ42への供給エネルギ量に基づきCVT36の変速比及びモータジェネレータ10の出力(回転速度)を制御すればよい。
According to such a configuration, drive energy can be supplied to both the
(第6の実施形態)
以下、第6の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Sixth embodiment)
Hereinafter, the sixth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.
図12に、本実施形態にかかるシステム構成図を示す。なお、図12において、先の図1に示した部材に対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。 FIG. 12 shows a system configuration diagram according to the present embodiment. In FIG. 12, members corresponding to those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for convenience.
本実施形態では、動力分割装置20を構成する動力分割用回転体のうちの駆動輪14に機械的に連結される回転体を切り替える切替手段を備える。詳しくは、図示されるように、駆動輪14に連結される回転体を、第1遊星歯車機構22のリングギアR及び第2遊星歯車機構24のキャリアCと、第2遊星歯車機構24のリングギアRとのいずれかとすべく、切り替え用の電子制御式のクラッチ54を備える。
In the present embodiment, switching means for switching a rotating body that is mechanically connected to the
こうした構成によれば、モータジェネレータ10やエンジン12が効率のよい回転速度領域にて稼動される期間をより長くすることができる。すなわち、例えばモータジェネレータ10の稼動中において、第1遊星歯車機構22のリングギアR及び第2遊星歯車機構24のキャリアCに駆動輪14が機械的に連結された状態で駆動輪14の回転速度を上昇させるためには、モータジェネレータ10の回転速度を駆動輪14の回転速度よりも大きくしなければならない。しかし、モータジェネレータ10の効率が低下する領域にまで回転速度を上昇させることはエネルギ消費量が増大するために好ましくない。これに対し、本実施形態では、こうした状況下、駆動輪14を第2遊星歯車機構24のリングギアRに機械的に連結させる。これにより、モータジェネレータ10の回転速度を駆動輪14の回転速度よりも高める必要が生じない。同様に、エンジン12による駆動輪14の駆動時においても、CVT36の調節のみによっては、エンジン12を効率の良い領域で稼動できない場合であっても、駆動輪14の連結態様を切り替えることで、エンジン12をより効率の良い領域にて稼動することが可能となる。
According to such a configuration, the period during which the
なお、車両の停止時において、少なくともコンプレッサ42の駆動要求がある場合には、第1遊星歯車機構22のリングギアR及び第2遊星歯車機構24のキャリアCに駆動輪14を機械的に連結するようにクラッチ54を操作する。これにより、車両の停止時においても、モータジェネレータ10の回転力をコンプレッサ42に付与することができる。ちなみに、クラッチ54のうち、第1遊星歯車機構22のリングギアR及び第2遊星歯車機構24のキャリアCと駆動輪14との開閉をノーマリークローズ式として且つ車両の停止時には、クラッチ54の通電を停止するようにすることが望ましい。
When there is a request to drive at least the
以上説明した本実施形態によれば、先の第1の実施形態の上記各効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。 According to the present embodiment described above, the following effects can be obtained in addition to the above-described effects of the first embodiment.
(11)動力分割装置20を構成する動力分割用回転体のうち、駆動輪14に機械的に連結される回転体を切り替える切替手段(クラッチ54)を備えた。これにより、駆動輪14の回転速度を所望の値にするとの要請下におけるモータジェネレータ10やエンジン12の回転速度に対する制約を緩和することができる。このため、モータジェネレータ10やエンジン12の稼動領域をより適切なものとすることができる。
(11) A switching means (clutch 54) for switching a rotating body that is mechanically connected to the
(第7の実施形態)
以下、第7の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Seventh embodiment)
Hereinafter, the seventh embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.
図13に、本実施形態にかかるシステム構成図を示す。なお、図13において、先の図1に示した部材に対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。 FIG. 13 shows a system configuration diagram according to the present embodiment. In FIG. 13, members corresponding to those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for convenience.
図示されるように、本実施形態にかかる動力分割装置20は、第1遊星歯車機構22のキャリアCと第2遊星歯車機構24のリングギアRとが機械的に連結され、これらがエンジン12に初期回転を付与するための回転体となっている。また、第1遊星歯車機構22のリングギアRと第2遊星歯車機構24のキャリアCとが機械的に連結され、これらが駆動輪14に機械的に連結されている(ただし、図では便宜上、駆動輪14を省略し、代わりに駆動輪14に機械的に連結される経路を「out」と表記している)。また、第1遊星歯車機構22のサンギアSが、エンジン12のトルクが付与される回転体(伝達軸に連結される回転体)とされるとともに、クラッチ38及びCVT36を介してモータジェネレータ10が機械的に連結される回転体とされている。更に、第2遊星歯車機構24のサンギアSにモータジェネレータ10の回転軸12aが機械的に連結されている。
As shown in the figure, in the
そして、第2遊星歯車機構24のサンギアSに、コンプレッサ42の従動軸42aが機械的に連結されている。
The driven
以上説明した本実施形態によっても、先の第1の実施形態の上記各効果に準じた効果が得られる。 Also according to the present embodiment described above, effects similar to the above-described effects of the first embodiment can be obtained.
(第8の実施形態)
以下、第8の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Eighth embodiment)
Hereinafter, the eighth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.
図14に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図14において、先の図1に示した部材に対応する部材については便宜上同一の符号を付している。 FIG. 14 shows a system configuration according to the present embodiment. In FIG. 14, members corresponding to those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for convenience.
図示されるように、本実施形態にかかる動力分割装置20は、第1遊星歯車機構22のキャリアCと第2遊星歯車機構24のサンギアSとが機械的に連結され、これらがエンジン12に初期回転を付与するための回転体となっている。また、第1遊星歯車機構22のリングギアRと第2遊星歯車機構24のキャリアCとが機械的に連結され、これらが駆動輪14に機械的に連結されている(ただし、図では便宜上、駆動輪14を省略し、代わりに駆動輪14に機械的に連結される経路を「out」と表記している)。また、第1遊星歯車機構22のサンギアSが、エンジン12のトルクが付与される回転体(伝達軸に連結される回転体)とされるとともに、クラッチ38及びCVT36を介してモータジェネレータ10が機械的に連結される回転体とされている。更に、第2遊星歯車機構24のリングギアRにモータジェネレータ10の回転軸12aが機械的に連結されている。
As shown in the figure, in the
そして、第2遊星歯車機構24のリングギアRに、コンプレッサ42の従動軸42aが機械的に連結されている。
The driven
以上説明した本実施形態によっても、先の第1の実施形態の上記各効果に準じた効果を得ることができる。 Also according to the present embodiment described above, it is possible to obtain effects according to the above-described effects of the first embodiment.
(第9の実施形態)
以下、第9の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Ninth embodiment)
Hereinafter, the ninth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.
図15に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図15において、先の図1に示した部材に対応する部材については便宜上同一の符号を付している。 FIG. 15 shows a system configuration according to the present embodiment. In FIG. 15, members corresponding to those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for convenience.
図示されるように、本実施形態にかかる動力分割装置20は、第1遊星歯車機構22のキャリアCと第2遊星歯車機構24のサンギアSとが機械的に連結され、これらがエンジン12に初期回転を付与するための回転体となっている。また、第1遊星歯車機構22のサンギアSと第2遊星歯車機構24のキャリアCとが機械的に連結され、これらが駆動輪14に機械的に連結されている(ただし、図では便宜上、駆動輪14を省略し、代わりに駆動輪14に機械的に連結される経路を「out」と表記している)。また、第2遊星歯車機構24のリングギアRが、エンジン12のトルクが付与される回転体(伝達軸に連結される回転体)とされるとともに、クラッチ38及びCVT36を介してモータジェネレータ10が機械的に連結される回転体とされている。更に、第1遊星歯車機構22のリングギアRにモータジェネレータ10の回転軸12aが機械的に連結されている。
As shown in the figure, in the
そして、第1遊星歯車機構22のリングギアRに、コンプレッサ42の従動軸42aが機械的に連結されている。
The driven
以上説明した本実施形態によっても、先の第1の実施形態の上記各効果に準じた効果を得ることができる。 Also according to the present embodiment described above, it is possible to obtain effects according to the above-described effects of the first embodiment.
(第10の実施形態)
以下、第10の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Tenth embodiment)
Hereinafter, the tenth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.
図16に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図16において、先の図1に示した部材に対応する部材については便宜上同一の符号を付している。 FIG. 16 shows a system configuration according to the present embodiment. In FIG. 16, members corresponding to those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for convenience.
図示されるように、本実施形態では、CVT36を備えることなく、代わりに、車両走行用のモータジェネレータを2機搭載している。
As shown in the figure, in the present embodiment, two motor generators for running the vehicle are mounted instead of providing the
そして、本実施形態にかかる動力分割装置20は、第1遊星歯車機構22のリングギアRと第2遊星歯車機構24のリングギアRとが機械的に連結され、これらが第2モータジェネレータ10Bに機械的に連結されるとともに、ワンウェイベアリング34を介してエンジン12のトルクが付与される回転体となっている。また、第1遊星歯車機構22のサンギアSと第2遊星歯車機構24のキャリアCとが機械的に連結され、これらが駆動輪14に機械的に連結されている(ただし、図では便宜上、駆動輪14を省略し、代わりに駆動輪14に機械的に連結される経路を「out」と表記している)。また、第2遊星歯車機構24のサンギアSが、第1モータジェネレータ10Aに機械的に連結されている。更に、第1遊星歯車機構22のキャリアCが、クラッチ30及びワンウェイベアリング32を介して、エンジン12に初期回転を付与するための回転体となっている。
In the
そして、第2遊星歯車機構24のサンギアSに、コンプレッサ42の従動軸42aが機械的に連結されている。
The driven
こうした構成によれば、第1モータジェネレータ10A及び第2モータジェネレータ10Bの少なくとも一方の回転力をコンプレッサ42に付与することができる。なお、第1モータジェネレータ10A及び第2モータジェネレータ10Bの双方が電動機兼発電機として機能する必要は無く、少なくとも一方が電動機としての機能を有すればよい。ここで、発電機としてのみ機能するものがある場合には、この発電機によって発電された電気エネルギが車両を走行させるために電動機によって消費されることとなる。また、発電機は、車両が制動力を要求する際にこれを付与する機能を有する。更に、発電機は、動力分割装置20の回転体の回転速度を制御する機能をも有する。これら各機能は、車両の走行用の回転電機の備える機能である。
According to such a configuration, the rotational force of at least one of the
以上説明した本実施形態によれば、先の第1の実施形態の上記(1)〜(3)、(5)〜(9)の各効果に準じた効果を得ることができる。 According to the present embodiment described above, it is possible to obtain effects according to the effects (1) to (3) and (5) to (9) of the first embodiment.
(第11の実施形態)
以下、第11の実施形態について、先の第10の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Eleventh embodiment)
Hereinafter, the eleventh embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the previous tenth embodiment.
図17に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図17において、先の図1に示した部材に対応する部材については便宜上同一の符号を付している。 FIG. 17 shows a system configuration according to the present embodiment. In FIG. 17, members corresponding to those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for convenience.
図示されるように、本実施形態でも、CVT36を備えることなく、代わりに、モータジェネレータを2機搭載している。
As shown in the figure, this embodiment also has two motor generators instead of having the
そして、本実施形態にかかる動力分割装置20は、第1遊星歯車機構22のサンギアSと第2遊星歯車機構24のサンギアSとが機械的に連結され、これらが第2モータジェネレータ10Bに機械的に連結されている。また、第1遊星歯車機構22のリングギアRと第2遊星歯車機構24のキャリアCとが機械的に連結され、これらが駆動輪14に機械的に連結されている(ただし、図では便宜上、駆動輪14を省略し、代わりに駆動輪14に機械的に連結される経路を「out」と表記している)。また、第2遊星歯車機構24のリングギアRが、第1モータジェネレータ10Aに機械的に連結されて且つ、ワンウェイベアリング34を介してエンジン12のトルクが付与される回転体となっている。更に、第1遊星歯車機構22のキャリアCが、エンジン12に初期回転を付与するための回転体となっている。
In the
そして、第2遊星歯車機構24のリングギアRにコンプレッサ42が機械的に連結されることで、第2遊星歯車機構24のリングギアRや第1遊星歯車機構22のキャリアC等の回転力が、コンプレッサ42の従動軸42aに伝達可能とされている。
Then, the
以上説明した本実施形態によっても、先の第1の実施形態の上記(1)〜(3)、(5)〜(9)の各効果に準じた効果を得ることができる。 Also according to the present embodiment described above, it is possible to obtain effects according to the effects (1) to (3) and (5) to (9) of the first embodiment.
(第12の実施形態)
以下、第12の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Twelfth embodiment)
Hereinafter, the twelfth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.
本実施形態では、エンジン12を搭載せず、車両の主機としてモータジェネレータ10のみを備える車両であるいわゆる電気自動車に本発明を適用する。
In the present embodiment, the present invention is applied to a so-called electric vehicle that is a vehicle that does not include the
図18に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図18において、先の図1に示した部材に対応する部材については便宜上同一の符号を付している。 FIG. 18 shows a system configuration according to the present embodiment. In FIG. 18, members corresponding to those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for convenience.
図示されるように、本実施形態にかかる動力分割装置20の構成や、これとコンプレッサ42及びモータジェネレータ10のそれぞれとの接続態様は、先の第1の実施形態と同様である。
As shown in the figure, the configuration of the
(第13の実施形態)
以下、第13の実施形態について、先の第12の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(13th Embodiment)
Hereinafter, the thirteenth embodiment will be described with reference to the drawings, centering on differences from the previous twelfth embodiment.
本実施形態でも、電気自動車に本発明を適用する。 Also in this embodiment, the present invention is applied to an electric vehicle.
図19に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図19において、先の図1に示した部材に対応する部材については便宜上同一の符号を付している。 FIG. 19 shows a system configuration according to the present embodiment. In FIG. 19, members corresponding to those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for convenience.
図示されるように、本実施形態にかかる動力分割装置20は、単一の遊星歯車機構を備える。そして、遊星歯車機構のキャリアCに駆動輪14が機械的に連結されている(
ただし、図では便宜上、駆動輪14を省略し、代わりに駆動輪14に機械的に連結される経路を「out」と表記している)。また、遊星歯車機構のリングギアR及びサンギアSには、モータジェネレータ10が機械的に連結されている。詳しくは、サンギアSとモータジェネレータ10との間には、CVT36及びクラッチ38が接続されている。
As illustrated, the
However, in the figure, for the sake of convenience, the
そして、遊星歯車機構のリングギアRにコンプレッサ42の従動軸42aが機械的に連結されることで、このリングギアRや上記サンギアSの回転力がコンプレッサ42の従動軸42aに伝達可能とされている。
The driven
(その他の実施形態)
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
(Other embodiments)
Each of the above embodiments may be modified as follows.
・動力分割装置20を構成する回転体のうち、補機に機械的に連結される回転体としては、上記各実施形態において例示したものに限らない。要は、少なくとも車両の停止時に駆動輪14に機械的に連結される回転体とは相違する回転体であればよい。
-Of the rotators constituting the
・上記第1〜第3、第6〜第13の実施形態において、動力分割装置20を構成する回転体を動力源とする補機を、コンプレッサ42に代えて、ブレーキポンプ62としてもよい。
In the first to third and sixth to thirteenth embodiments, an auxiliary machine that uses a rotating body constituting the
・上記第1の実施形態に対する第3の実施形態の変更点によって、第4〜第9、第12、第13の実施形態を変更してもよい。 The fourth to ninth, twelfth, and thirteenth embodiments may be changed according to changes of the third embodiment with respect to the first embodiment.
・上記第5の実施形態において、コンプレッサ42とブレーキポンプ62とのそれぞれと動力分割装置20との機械的な連結箇所を入れ替えてもよい。
In the fifth embodiment, mechanical connection points between the
・上記第1〜9,12,13の実施形態では、補機の要求最大エネルギを、モータジェネレータ10の要求最大出力の略「50%」としたが、これに限らない。ただし、補機の要求出力の最大値(動力分割装置20を動力源とする補機が複数ある場合にはこれらが同時に要求する出力の和の最大値)がモータジェネレータ10の最大出力と比較して過度に小さくならないことが望ましいため、例えば、「25%」以上であることが望ましく、更に「35%」以上であることがより望ましい。
In the first to ninth, twelfth, thirteenth and thirteenth embodiments, the required maximum energy of the auxiliary machine is substantially “50%” of the required maximum output of the
もっとも、こうした設定は、第10,第11の実施形態においても望ましいものである。このため、例えば、上記第10、第11の実施形態において、第1モータジェネレータ10Aや第2モータジェネレータ10Bと動力分割装置20との間や、動力分割装置20と駆動輪14との間にCVTを介在させるなどして、車両発進時等における変速比をきわめて低速なギア比とする構成も考えられる。これにより、第1モータジェネレータ10Aや第2モータジェネレータ10Bを大型化することなく、駆動輪14に付与可能なトルクを大きくすることができる。
However, such setting is also desirable in the tenth and eleventh embodiments. Therefore, for example, in the tenth and eleventh embodiments, the CVT between the
・上記第3の実施形態において、コンプレッサ42を、第1遊星歯車機構22のサンギアS及び第2遊星歯車機構24のサンギアSとクラッチ38との間に設ける変更を加えてもよい。この場合、車両の停止時において、クラッチ38を遮断して且つCVT36の駆動も停止させればよい。この場合であっても、ブレーキによって第1遊星歯車機構22のリングギアR及び第2遊星歯車機構24のキャリアCの回転速度をゼロに固定するなら、モータジェネレータ10の回転速度を操作することで、第1遊星歯車機構22のサンギアS及び第2遊星歯車機構24のサンギアSの回転速度を制御することができる。このため、モータジェネレータ10の回転速度によって、コンプレッサ42の従動軸42aの回転速度を制御することができる。
In the third embodiment, the
・上記第1〜第9の実施形態において、CVT36とクラッチ38との配置を入れ替えてもよい。すなわち、例えば上記第1の実施形態において、回転軸10a側にクラッチ38を配置して且つ、第1遊星歯車機構22のサンギアS及び第2遊星歯車機構24のサンギアS側にCVT36を配置してもよい。
In the first to ninth embodiments, the arrangement of the
・上記第1〜11の実施形態では、動力分割装置20側(起動軸側)にクラッチ30を設けて且つエンジン12の回転軸12a側にワンウェイベアリング32を設けたが逆でもよい。更に、ワンウェイベアリング32の両側にそれぞれクラッチを設けてもよい。
In the first to eleventh embodiments, the clutch 30 is provided on the
・動力分割装置20を構成する回転体の回転力を補機に伝達させる手法としては、上記各実施形態において例示したものに限らない。例えば、CVT36のベルトに補機の従動軸を押し付けることで、ベルトから補機へと動力を付与するようにしてもよい。この場合、例えば、先の図1に例示した構成においては、補機に機械的に接続可能とされる回転体が、第1遊星歯車機構22のサンギアS及び第2遊星歯車機構24のサンギアSと、第2遊星歯車機構24のリングギアRとなる。換言すれば、補機に同時期に動力が伝達される回転体が、第1遊星歯車機構22のサンギアS及び第2遊星歯車機構24のサンギアSと、第2遊星歯車機構24のリングギアRとなる。
The method for transmitting the rotational force of the rotating body constituting the
・上記第1〜第11の実施形態では、エンジン12を始動するために動力分割装置20からエンジン12の回転軸12aへと動力を伝達する経路の動力伝達を遮断する手段(クラッチ30)を設けたが、これに限らない。これを設けなくても、車両の停止時等において動力分割装置20を構成する回転体の回転エネルギを利用して補機を駆動することなどはできる。
In the first to eleventh embodiments, there is provided means (clutch 30) for interrupting power transmission on a path for transmitting power from the
・エンジン12の回転軸12aに対する動力分割装置20の起動軸の相対的な回転速度が負でないことを条件に動力を伝達させる一方向伝達機構としては、ワンウェイベアリング32に限らない。例えば、ワンウェイクラッチであってもよい。更に、起動軸によって回転軸12aが滑ることなくつれまわされるものに限らず、滑りつつも動力が付与されるものであってもよい。
The one-way transmission mechanism that transmits power on condition that the relative rotational speed of the starting shaft of the
・動力分割装置20の起動軸とエンジン12の回転軸12aとの間の動力の伝達及び遮断を行う動力伝達制御手段としては、エンジン12の回転軸12aに対する動力分割装置20の起動軸の相対的な回転速度が負でないことを条件に動力を伝達させる一方向伝達機構を備えるものに限らない。例えば、クラッチ30のみを備えるものであってもよい。この場合であっても、エンジン12の始動後、エンジン12の回転軸12aと起動軸とを遮断させることで、エンジン12を起動させた後、起動軸より回転速度の高い回転体とエンジン12とを機械的に連結させることはできる。
As power transmission control means for transmitting and interrupting power between the starting shaft of the
・動力分割装置20の伝達軸に対するエンジン12の回転軸12aの相対的な回転速度が負でないことを条件に動力を伝達させる一方向伝達機構としては、ワンウェイベアリング34に限らない。例えば、ワンウェイクラッチであってもよい。更に、回転軸12aによって伝達軸が滑ることなくつれまわされるものに限らず、滑りつつも動力が付与されるものであってもよい。
The one-way transmission mechanism that transmits power on condition that the relative rotation speed of the
・動力分割装置20の伝達軸とエンジン12の回転軸12aとの間の動力の伝達及び遮断を行う動力伝達制御手段としては、動力分割装置20の伝達軸に対するエンジン12の回転軸12aの相対的な回転速度が負でないことを条件に動力を伝達させる一方向伝達機構を備えるものに限らない。例えば、上記クラッチ30と同様のクラッチを備えるものであってもよい。この場合であっても、エンジン12の回転速度と伝達軸の回転速度とを一致させた状態でクラッチを接続することで、エンジン12の回転軸12aと伝達軸とを適切に連結させることができる。
As power transmission control means for transmitting and interrupting power between the transmission shaft of the
・第1の実施形態では、伝達軸として、第1遊星歯車機構22及び第2遊星歯車機構24のサンギアに連結される軸を用いたが、これに限らず、例えば第2遊星歯車機構24のリングギアに連結される軸であってもよい。同様に、第2〜第9の実施形態においても、伝達軸を、モータジェネレータ10の回転軸10aに機械的に連結される軸としてもよい。また、伝達軸をモータジェネレータ10の回転軸10aに機械的に連結される軸とする手法としては、上記に限らず、例えば、上記第1〜第9の実施形態における伝達軸にモータジェネレータ10の回転軸10aをCVT36を介すことなく機械的に連結してもよい。すなわち、例えば先の図1において、第1遊星歯車機構22のサンギアS及び第2遊星歯車機構24のサンギアSと一体回転する軸とモータジェネレータ10の回転軸10aとを同軸としてもよい。また例えば、CVT36のうちクラッチ38側にモータジェネレータ10を機械的に連結してもよい。
-In 1st Embodiment, although the axis | shaft connected with the sun gear of the 1st
・第1の実施形態に対する第6の実施形態の変更点によって、第2〜第5、第7〜第13の実施形態を変更してもよい。この際、切替によって駆動輪14に機械的に連結される一対の回転体としては、共線図における回転速度が同一符号となるものに限らない。逆符号となる場合であっても、回転方向を変換する適宜の手段を介在させることで駆動輪14に動力を伝達させるための経路を好適に切り替えることができる。
-You may change 2nd-5th, 7th-13th embodiment by the change of 6th Embodiment with respect to 1st Embodiment. At this time, the pair of rotating bodies mechanically coupled to the
更に、切替によって駆動輪14に機械的に連結される一対の回転体の一方がモータジェネレータ10の回転軸10aにCVT36を介すことなく機械的に連結されるものである必要もない。例えば、先の図1において、第1遊星歯車機構22のリングギアR及び第2遊星歯車機構24のキャリアCと、第1遊星歯車機構22のサンギアS及び第2遊星歯車機構24のサンギアSとであってもよい。また例えば、第1遊星歯車機構22のリングギアR及び第2遊星歯車機構24のキャリアCと、第1遊星歯車機構22のキャリアCとであってもよい。
Furthermore, it is not necessary that one of the pair of rotating bodies mechanically connected to the
・第1遊星歯車機構22及び第2遊星歯車機構24を備えて構成される動力分割装置としては、上記各実施形態で例示したものに限らない。一般に、第1遊星歯車機構22の備える3つの回転体(サンギア、キャリア、リングギア)のうちの2つのそれぞれが、第2遊星歯車機構24の備える3つの回転体のうちの2つに割り振られて互いに機械的に連結されるものであってよい。図20(a)〜図20(j)及び図21(a)〜図21(j)に、こうした動力分割装置による代表的な共線図を示す。これらの共線図は、第1遊星歯車機構22及び第2遊星歯車機構24の備える6つの回転体同士の連結関係と、共線図において1直線上に並ぶ4つの回転速度と回転体との対応関係を規定するものである。ただし、リングギアの歯数に対するサンギアの歯数の比については、模式的に示したものであり、この図自体には、実際の比を規定する意図はない。
The power split device configured to include the first
これら共線図は、ともに上記第1遊星歯車機構22に対応するもののサンギアS,キャリアC及びリングギアRを図中上側に記載している。このため例えば、図20(b)及び図20(c)は、リングギア同士及びキャリア同士が互いに機械的に連結されて且つ、第1遊星歯車機構22のリングギアの歯数に対するサンギアの歯数の比及び第2遊星歯車機構24のリングギアの歯数に対するサンギアの歯数の比のいずれが大きいかが互いに相違するものを示している。こうした動力分割装置を用いる場合であっても、共線図の両端の回転速度に対応する回転体にモータジェネレータを連結し、また、共線図の中間の回転速度を左から順にそれぞれ、エンジン12の起動軸と駆動輪14とに連結される回転体の回転速度とすることで、上記第1の実施形態に準じた効果を得ることができる。
In these nomographs, the sun gear S, the carrier C, and the ring gear R corresponding to the first
更に、第1遊星歯車機構22の備える3つの回転体のうちの2つのそれぞれが、第2遊星歯車機構24の備える3つの回転体のうちの2つに割り振られて互いに機械的に連結されるものにも限らない。例えば、第1遊星歯車機構22の備える3つの回転体のうちの1つが第2遊星歯車機構24の備える3つの回転体のうちの1つに機械的に連結されるものであってもよい。この場合であっても、例えば、これら互いに機械的に連結される一対の回転体に駆動輪を連結して且つ、これら以外の4つの回転体に、エンジンやモータジェネレータ10を機械的に連結することで車両の走行や補機へのエネルギの供給が可能となる。具体的には、例えば、上記4つの回転体のうちの1つにエンジンを機械的に連結するとともに、残りの3つの回転体の1つにモータジェネレータ10を直接機械的に連結して且つ残りの2つの回転体にCVTを介してモータジェネレータ10を機械的に連結すればよい。また、これに代えて、上記6つの回転体のいくつかを固定してもよい。ちなみに、こうした構成の場合、共線図は、1直線上に並ぶ回転速度のみにて定まらず、1点で交わる2つの直線上に並ぶ回転速度によって定まることとなる。
Further, two of the three rotating bodies included in the first
・ハイブリッド車に搭載される動力分割装置としては、第1遊星歯車機構22及び第2遊星歯車機構24を備えて構成されるものに限らない。例えば、単一の遊星歯車機構を備えるものであってもよい。具体的には例えば、単一の遊星歯車機構のサンギアに第1のモータジェネレータを機械的に連結し、リングギアに第2のモータジェネレータ及び駆動輪を機械的に連結し、キャリアにエンジンを機械的に連結するようにしてもよい。この場合、サンギア又はキャリアに補機を機械的に連結させ、駆動輪をブレーキアクチュエータの操作によって固定することで、車両の停止時において動力分割装置の回転体の回転エネルギを利用して補機を駆動することができる。この際、エンジンとキャリアとの機械的な連結を解除すべく、上記クラッチ30等を備えることが望ましい。また、こうしたシステムにおいて、サンギアとキャリアとのいずれかの回転速度がゼロとなり得て且つ、こうしたときにも補機の駆動力が要求される場合には、これらサンギアとキャリアとの少なくとも一方の回転エネルギが補機に供給されるようにしてもよい。これは、補機の従動軸の回転速度に対するサンギアとキャリアとのそれぞれの回転速度が負にならないことを条件に動力を伝達させる一方向伝達機構をそれぞれ備えることで実現することができる。
The power split device mounted on the hybrid vehicle is not limited to the one configured by including the first
・動力分割装置としては、例えば上記特許文献1〜3に記載されているものであってもよい。こうした場合であっても、駆動輪に機械的に連結される回転体以外の回転体の回転力を補機に伝達可能とすることで、補機の回転速度の制御に対する制約を極力抑制することができる。また、駆動輪に機械的に連結される回転体以外の回転体であって且つ車両の停止時に回転速度がゼロ以外になり得る回転体に補機を接続することで、車両の停止時においても動力分割装置の回転体の回転エネルギを利用して補機を駆動することはできる。 -As a power split device, the thing described in the said patent documents 1-3 may be sufficient, for example. Even in such a case, the rotational force of a rotating body other than the rotating body that is mechanically coupled to the drive wheels can be transmitted to the auxiliary machine, thereby suppressing restrictions on the control of the rotational speed of the auxiliary machine as much as possible. Can do. Also, by connecting an auxiliary machine to a rotating body other than the rotating body that is mechanically coupled to the drive wheels and whose rotational speed can be other than zero when the vehicle is stopped, The auxiliary machine can be driven using the rotational energy of the rotating body of the power split device.
・コンプレッサ42としては、可変容量型のものに限らず、吐出容量が固定されるものであってもよい。
The
・上記各実施形態では、動力分割装置20の回転体と補機との機械的な連結及び遮断を制御する電子制御式の動力伝達制御手段(クラッチ44、66)を備えたが、これを備えなくてもよい。この場合であっても、補機に回転エネルギを供給することなどはできる。
In each of the above embodiments, electronically controlled power transmission control means (
・動力分割装置20の回転体と補機との機械的な連結及び遮断を制御する手段として、補機の従動軸の回転速度に対する回転体の回転速度が負でない場合に動力を伝達させる一方向伝達手段を備えてもよい。 One direction for transmitting power when the rotational speed of the rotating body is not negative with respect to the rotational speed of the driven shaft of the auxiliary machine as means for controlling mechanical connection and disconnection between the rotating body and the auxiliary machine of the power split device 20 A transmission means may be provided.
・車載補機としては、上記各実施形態で例示したものに限らない。例えば、エンジン12の燃料ポンプであってもよい。また例えば、エンジン12や、変速装置等に潤滑油を供給するためのオイルポンプであってもよい。また例えば、エンジン12を冷却するための冷却水を循環させるためのウォータポンプであってもよい。また例えば、新気を加圧してエンジン12の燃焼室に供給するため給気装置であってもよい。また例えば、エンジン12の排気通路に空気を供給するためのエアポンプであってもよい。ここで、動力分割装置20を構成する1の回転体に機械的に連結される補機は、1つであっても複数であってもよい。また、動力分割装置20を構成する3つ以上の回転体にそれぞれ各別の補機を機械的に連結してもよい。なお、エアポンプや給気装置のようにエンジン12の稼動時にのみ駆動力が要求されるものにおいては、車両の停止時には動力を供給しないことも有効である。
-As an in-vehicle auxiliary machine, it is not restricted to what was illustrated by said each embodiment. For example, the fuel pump of the
・動力分割装置20を規定する共線図上において1直線上に並ぶ一対の回転速度に対応する回転体とモータジェネレータ10との間に介在させる機械式の無段変速装置としては、ベルト式のものに限らず、例えばトラクションドライブ式のものであってもよい。また、機械式のものに限らず、油圧式のものであってもよい。更に、無段変速装置にも限らず、有段変速装置であってもよい。なお、上記一対の回転速度に対応する回転体としては、共線図の両端の回転速度に対応する回転体に限らない。
As a mechanical continuously variable transmission interposed between the
・駆動輪14やエンジン12、モータジェネレータ10のそれぞれと動力分割装置20との機械的な連結手法としては、上記各実施形態で模式的に示したものに限らない。例えば、動力分割装置20と駆動輪14との間に、減速ギア等の減速機構や、カウンタギア等を更に備えてもよい。ここで、カウンタギアは、エンジン12の回転方向等の仕様に応じて利用することで、動力分割装置20の動力を駆動輪14へとより適切に付与することを可能とするものである。また、駆動輪14と動力分割装置20との機械的な連結に際してギア等の剛体のみを用いるものに限らず、例えば、チェーンやベルト等を利用してもよい。
The mechanical connection method between the
同様に、エンジン12の回転方向等の仕様に応じて、エンジン12と動力分割装置20の伝達軸や駆動軸との間に、カウンタギアを設けることも有効である。また、エンジン12と動力分割装置20との間に増速ギア等の増速機構や減速ギア等の減速機構を備えることもできる。更に、エンジン12と動力分割装置20との機械的な連結に際してギア等の剛体のみを用いるものに限らず、例えば、チェーンやベルト等を利用してもよい。
Similarly, it is also effective to provide a counter gear between the
また同様に、モータジェネレータ10と動力分割装置20とのCVT36を介さない機械的な連結に際して、増速ギア等の増速機構や減速ギア等の減速機構を備えてもよい。また、遊星歯車機構のサンギアSとリングギアRとにCVT36を利用して1のモータジェネレータ10を機械的に連結する手法としては、先の図1(b)に例示したようにCVT36を介さない側にカウンタギアCNを設ける手法に限らない。例えば図1において、第1遊星歯車機構22のサンギアS及び第2遊星歯車機構24のサンギアSとCVT36との機械的な連結に際して、カウンタギアCN等の反転手段を利用してもよい。なお、これらにおいては、遊星歯車機構としてサンギアSとリングギアRとの回転速度の符号が逆である場合にキャリアCの回転速度がゼロとなり得るものを想定したが、これに限らない。例えば、遊星歯車機構としてサンギアSとリングギアRとの回転速度の符号が同一である場合にキャリアCの回転速度がゼロとなり得るものであってもよい。これは、いわゆるダブル遊星ギアタイプの遊星歯車機構(例えば特開2001−108073号公報参照)によって実現できる。更に、モータジェネレータ10と動力分割装置20とのCVT36を介さない機械的な連結に際しても、ギア等の剛体のみを用いるものに限らず、例えば、チェーンやベルト等を利用してもよい。
Similarly, when the
・上記各実施形態では、車両走行用の回転電機を1つ又は2つ備える構成としたが、3つ以上備えるようにしてもよい。 In each of the above-described embodiments, one or two rotating electric machines for vehicle traveling are provided, but three or more rotating electric machines may be provided.
・回転電機としては、3相の交流回転電機に限らず、例えばブラシ付DCモータや誘導モータ等であってもよい。これらの場合、回転電機に電力を供給する電力変換回路も適宜変更すればよい。また、ブラシ付DCモータを用いる場合には、これを、動力分割装置20のうちオイルの充填されたケースに対して外付けすることが望ましい。これは、ブラシ付DCモータの接点がオイルによって導通不良を起こすおそれがあるためである。これに対し、ブラシレスDCモータを用いる場合、ケースに対して外付けしてもよいが、ケース内に収容することが望ましい。これは、オイルによってモータを冷却することができるためである。ちなみに、上記第1〜6の実施形態等において、CVT36として湿式のものを用いる場合、CVT36もケース内となる。このため、モータジェネレータ10をケース外に取り付ける場合には、回転軸10aを先の図1(b)に示したカウンタギアCNに連結するなどすることが望ましい。もっとも、モータジェネレータ10をケース内に収容する場合であっても、回転軸10aをカウンタギアCNに連結させることは可能である。
The rotating electric machine is not limited to a three-phase AC rotating electric machine, and may be, for example, a brushed DC motor or an induction motor. In these cases, the power conversion circuit that supplies power to the rotating electrical machine may be appropriately changed. Moreover, when using a DC motor with a brush, it is desirable to attach this externally to a case filled with oil in the
・上記第1〜11の実施形態では、内燃機関を1つ備える構成としたが、2つ以上備えるようにしてもよい。 In the first to eleventh embodiments, one internal combustion engine is provided. However, two or more internal combustion engines may be provided.
10,10A,10B…モータジェネレータ(回転電機の一実施形態)、20…動力分割装置、22,24…遊星歯車機構、44,66…クラッチ(遮断手段の一実施形態) 、42…コンプレッサ(補機の一実施形態)、S…サンギア(動力分割用回転体の一実施形態)、C…キャリア(動力分割用回転体の一実施形態)、R…リングギア(動力分割用回転体の一実施形態)。
DESCRIPTION OF
Claims (18)
前記動力分割用回転体のうち前記駆動輪に機械的に連結される第1の回転体とは別の第2の回転体の回転力を車載補機に伝達可能としたことを特徴とする車載動力伝達装置。 In a vehicle-mounted power transmission device including a rotating electric machine for driving a vehicle and a rotating body for power splitting of driving wheels and including three or more power splitting rotating bodies that rotate in conjunction with each other.
In-vehicle, characterized in that the rotational force of a second rotating body different from the first rotating body mechanically connected to the drive wheel among the power split rotating bodies can be transmitted to an in-vehicle auxiliary machine. Power transmission device.
前記1直線上に並ぶ3つ以上の回転体は、前記第1の回転体及び前記第2の回転体を備え、
前記1直線上に並ぶ3つ以上の回転体のうちの少なくとも一対の回転体が、前記回転電機に機械的に連結されてなることを特徴とする請求項4記載の車載動力伝達装置。 The power split rotator includes three or more rotators whose rotational speeds are aligned on a straight line in a collinear diagram,
The three or more rotating bodies arranged on the straight line include the first rotating body and the second rotating body,
The on-vehicle power transmission device according to claim 4, wherein at least a pair of the three or more rotating bodies arranged on a straight line is mechanically coupled to the rotating electrical machine.
前記一対の回転体のうちの少なくとも一方と前記回転電機とを機械的に連結する手段として、変速比を調節する変速装置を備えることを特徴とする請求項4又は5記載の車載動力伝達装置。 The rotating electrical machines mechanically connected to the pair of rotating bodies are the same rotating electrical machine,
The in-vehicle power transmission device according to claim 4, further comprising a transmission that adjusts a transmission ratio as means for mechanically connecting at least one of the pair of rotating bodies and the rotating electrical machine.
前記第1の遊星歯車機構の備える前記3つの回転体のうちの2つの回転体のそれぞれが、前記第2の遊星歯車機構の備える前記3つの回転体のうちの2つの回転体に割り振られて互いに機械的に連結され、
前記1直線上に並ぶ3つ以上の回転体は、前記第1及び前記第2の遊星歯車機構の備える6つの回転体のうちの回転速度が互いに相違し得る4つの回転体であることを特徴とする請求項5又は6項に記載の車載動力伝達装置。 Comprising first and second planetary gear mechanisms comprising three rotating bodies consisting of a sun gear, a carrier and a ring gear;
Each of the two rotating bodies of the three rotating bodies included in the first planetary gear mechanism is assigned to two rotating bodies of the three rotating bodies included in the second planetary gear mechanism. Mechanically linked to each other,
The three or more rotators arranged on the straight line are four rotators of which the rotation speeds among the six rotators included in the first and second planetary gear mechanisms can be different from each other. The in-vehicle power transmission device according to claim 5 or 6.
前記内燃機関の停止時において前記内燃機関と前記動力分割用回転体との間の動力の伝達を遮断可能とする遮断手段を更に備えることを特徴とする請求項2〜8のいずれか1項に記載の車載動力伝達装置。 The power split rotator is a rotator for power split between an internal combustion engine, the rotating electrical machine, and the drive wheels,
9. The apparatus according to claim 2, further comprising a shut-off unit configured to cut off transmission of power between the internal combustion engine and the power split rotor when the internal combustion engine is stopped. The in-vehicle power transmission device described.
前記1直線上に並ぶ3つ以上の回転体は、前記第1の回転体及び前記第2の回転体を備え、
前記1直線上に並ぶ3つ以上の回転体のうちの少なくとも1つの回転体が、前記回転電機に機械的に連結されており、
前記第1の回転体の回転速度がゼロである状況下、前記駆動輪を制動手段によって停止させた状態で前記回転電機の回転速度を操作することで前記第2の回転体の回転速度が可変制御可能とされることを特徴とする請求項4項に記載の車載動力伝達装置。 The power split rotator includes three or more rotators whose rotational speeds are aligned on a straight line in a collinear diagram,
The three or more rotating bodies arranged on the straight line include the first rotating body and the second rotating body,
At least one of the three or more rotating bodies arranged in a straight line is mechanically coupled to the rotating electrical machine;
Under the situation where the rotational speed of the first rotating body is zero, the rotational speed of the second rotating body is variable by operating the rotational speed of the rotating electrical machine in a state where the driving wheel is stopped by the braking means. The vehicle-mounted power transmission device according to claim 4, wherein the power transmission device is controllable.
前記第1の回転体の回転速度がゼロとなる状況下、前記第2の回転体の回転速度をゼロ以外に制御する制御手段とを備えることを特徴とする車両用動力制御システム。 The in-vehicle power transmission device according to any one of claims 1 to 14,
A vehicle power control system comprising: control means for controlling the rotational speed of the second rotary body to other than zero under a situation where the rotational speed of the first rotary body is zero.
前記回転電機に要求される出力が規定値以上となる場合、前記補機のエネルギ消費量を制限する制限手段とを備えることを特徴とする車両用動力制御システム。 The in-vehicle power transmission device according to any one of claims 1 to 14,
A vehicle power control system comprising: a limiting unit that limits an energy consumption amount of the auxiliary machine when an output required for the rotating electrical machine exceeds a specified value.
前記補機を搭載する車両として、前記回転電機及び駆動輪の動力分割のための回転体であって且つ互いに連動して回転する3つ以上の動力分割用回転体を備える車載動力伝達装置を搭載するものを選択し、
前記動力分割用回転体のうち前記駆動輪に機械的に連結される第1の回転体とは別の第2の回転体の回転力を、前記駆動源として選択することを特徴とする車載補機の動力源の選択方法。 In a vehicle mounted with a rotating electrical machine for running a vehicle, in a method for selecting a power source of an in-vehicle auxiliary machine that selects a power source of an auxiliary machine mounted on the vehicle,
As a vehicle on which the auxiliary machine is mounted, an in-vehicle power transmission device that includes three or more power splitting rotating bodies that rotate in conjunction with each other and that is a rotating body for power splitting of the rotating electric machine and driving wheels is mounted. Select what you want to
The on-vehicle auxiliary device is characterized in that a rotational force of a second rotating body different from the first rotating body mechanically coupled to the driving wheel among the power split rotating bodies is selected as the driving source. How to select the power source of the machine.
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JP2015033964A (en) | Hybrid system, hybrid vehicle and power transmission method for hybrid system |
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