JP2011088549A - Power output device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関及び電動機を備える動力出力装置に関する。 The present invention relates to a power output apparatus including an internal combustion engine and an electric motor.
内燃機関及び電動機を備えるハイブリッド車両用の動力出力装置が知られている。この動力出力装置は、内燃機関を駆動して動力を出力すると共に、直流電源からの直流電圧を昇降圧ユニット(コンバータ)で昇圧させた後、電力変換ユニット(インバータ)で交流直流に変換し、その変換した交流電圧によって交流モータ(電動機)を駆動して動力を出力する。 A power output apparatus for a hybrid vehicle including an internal combustion engine and an electric motor is known. This power output device drives an internal combustion engine to output power, boosts a DC voltage from a DC power source with a step-up / step-down unit (converter), and then converts it into AC DC with a power conversion unit (inverter). The AC motor (electric motor) is driven by the converted AC voltage to output power.
交流モータはその回転数に応じた逆起電圧(誘起電圧)を発生させ、この逆起電力は電力変換ユニットに印加される。しかし、耐圧限度を超える逆起電圧が印加されると、電力変換ユニットは破損するおそれがある。交流モータの逆起電圧は、温度依存性があり、モータ温度が低いほど高くなる。そこで、従来は、極低温下でも逆起電圧によって破損しないよう、耐圧限度の大きな電力変換ユニットを用いていた。 The AC motor generates a counter electromotive voltage (induced voltage) corresponding to the rotation speed, and this counter electromotive force is applied to the power conversion unit. However, if a counter electromotive voltage exceeding the withstand voltage limit is applied, the power conversion unit may be damaged. The counter electromotive voltage of an AC motor is temperature dependent and increases as the motor temperature decreases. Therefore, conventionally, a power conversion unit having a large withstand voltage limit has been used so as not to be damaged by a counter electromotive voltage even at an extremely low temperature.
なお、特許文献1には、インバータに含まれるスイッチング素子の温度依存性とインバータの温度検知結果とに基づいて、コンバータによりインバータに印加される印加電圧の上限値を設定し、この上限値を超えないようにコンバータを制御することが開示されている。
In
しかしながら、上記従来のように耐圧限度の大きな電力変換ユニットを用いると、電力変換ユニット内での電力損失によって燃費が低下すると共に、変換ユニットのコストが増加するという問題があった。 However, when a power conversion unit having a large withstand pressure limit is used as in the conventional case, there is a problem in that fuel efficiency is reduced due to power loss in the power conversion unit and the cost of the conversion unit increases.
本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、燃費低下やコスト増加を伴わずに、電動機の逆起電圧によって電力変換ユニットが破損するおそれが生じない動力出力装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a background, and an object thereof is to provide a power output device in which there is no possibility that the power conversion unit is damaged by the counter electromotive voltage of the electric motor without causing a reduction in fuel consumption or an increase in cost. To do.
本発明は、内燃機関及び電動機の動力を駆動軸へ伝達する動力伝達装置と、前記電動機と蓄電装置との間の電力変換を行う電力変換装置と、前記電動機の温度を検出する温度検出手段と、前記動力伝達装置を制御する制御部とを備えた動力出力装置であって、前記温度検出手段が検出した温度が所定温度未満である場合、前記制御部は、前記検出した温度で前記電動機が発生させ得る逆起電圧が前記電力変換装置の耐圧限度未満となるように、前記動力伝達装置を制御することを特徴とする。 The present invention includes a power transmission device that transmits power of an internal combustion engine and an electric motor to a drive shaft, a power conversion device that performs power conversion between the electric motor and a power storage device, and a temperature detection unit that detects a temperature of the electric motor. A power output device including a control unit that controls the power transmission device, wherein when the temperature detected by the temperature detection means is less than a predetermined temperature, the control unit causes the motor to move at the detected temperature. The power transmission device is controlled so that a counter electromotive voltage that can be generated is less than a withstand voltage limit of the power conversion device.
本発明によれば、電動機の温度が所定温度未満である場合、電動機が発生させ得る逆起電圧が電力変換装置の耐圧限度未満となる。電力変換装置の耐圧特性は一般的に高温になるほど低くなることが知られており、電力変換装置の温度は電動機の温度に大きな影響を受ける。そのため、電動機が発生させ得る最大逆起電圧が電力変換装置の耐圧限度を越えることがない電動機の温度を前記所定温度に設定することにより、逆起電圧によって電力変換装置が破損するおそれを確実に防止することができる。 According to the present invention, when the temperature of the electric motor is lower than the predetermined temperature, the counter electromotive voltage that can be generated by the electric motor is less than the withstand voltage limit of the power converter. It is known that the withstand voltage characteristic of a power conversion device generally decreases as the temperature increases, and the temperature of the power conversion device is greatly affected by the temperature of the motor. Therefore, by setting the temperature of the electric motor at which the maximum counter electromotive voltage that can be generated by the electric motor does not exceed the withstand voltage limit of the power converter to the predetermined temperature, it is possible that the power converter may be damaged by the counter electromotive voltage. Can be prevented.
更に、前記所定温度が通常の温度、例えば0度程度となるような耐圧限度を有する電力変換装置を用いることにより、極低温時に電動機が発生させ得る逆起電圧力を超える大きな耐圧限度を有する電力変換装置を用いる必要がない。そのため、上記従来の場合に対して、電力変換装置内での電力損失削減による燃費向上と電力変換装置のコスト削減が可能となる。なお、前記所定温度が通常の温度、例えば0度程度であれば、極低温下であっても始動後すぐに到達可能であるので、前記制御による不都合は少ない。 Furthermore, by using a power conversion device having a withstand voltage limit such that the predetermined temperature is a normal temperature, for example, about 0 ° C., electric power having a large withstand voltage limit exceeding the back electromotive force that can be generated by the electric motor at an extremely low temperature. There is no need to use a converter. Therefore, compared to the conventional case, it is possible to improve fuel efficiency and reduce the cost of the power converter by reducing power loss in the power converter. If the predetermined temperature is a normal temperature, for example, about 0 degree, it can be reached immediately after starting even at an extremely low temperature.
また、本発明において、前記温度検出手段が検出した温度が前記所定温度未満である場合、前記制御部は、前記電動機の回転数が前記検出した温度に応じた回転数未満となるように前記動力伝達装置を制御することにより、前記検出した温度下で前記電動機が発生させ得る逆起電圧が前記電力変換装置の耐圧限度未満となるようにすることが好ましい。 In the present invention, when the temperature detected by the temperature detecting means is less than the predetermined temperature, the control unit causes the power so that the rotational speed of the electric motor is less than the rotational speed corresponding to the detected temperature. It is preferable that the back electromotive voltage that can be generated by the electric motor at the detected temperature is less than the withstand voltage limit of the power converter by controlling the transmission device.
この場合、電動機温度が前記所定温度未満である場合、電動機の回転数を電動機の温度に応じた回転数未満に制限することにより、その温度下で電動機が発生させ得る逆起電圧を電力変換装置の耐圧限度未満としている。そのため、電動機の回転数上限を制限する簡易な制御により、逆起電圧によって電力変換装置が破損するおそれを確実に防止することができる。 In this case, when the motor temperature is lower than the predetermined temperature, by limiting the number of rotations of the motor to less than the number of rotations according to the temperature of the motor, a back electromotive voltage that can be generated by the motor at that temperature is converted into a power converter. It is less than the withstand pressure limit. Therefore, it is possible to reliably prevent the power converter from being damaged by the counter electromotive voltage by simple control that limits the upper limit of the rotation speed of the electric motor.
本発明において、電動機の温度が前記所定温度未満である場合、電動機の昇温を促進させて、電動機が発生させ得る逆起電圧が電力変換装置の耐圧限度未満となるように制御する必要がない通常の状態にすることが好ましい。 In the present invention, when the temperature of the motor is lower than the predetermined temperature, it is not necessary to control the back electromotive voltage that can be generated by the motor to be lower than the withstand voltage limit of the power converter by promoting the temperature rise of the motor. A normal state is preferable.
そこで、本発明において、前記動力伝達装置は、前記電動機と熱交換を行う媒体を循環させる媒体循環手段を備え、前記温度検出手段が検出した温度が前記所定温度未満である場合、前記制御部は、前記媒体の循環量を増加させるように、前記媒体循環手段を制御することが好ましい。 Therefore, in the present invention, the power transmission device includes a medium circulation unit that circulates a medium that exchanges heat with the electric motor, and when the temperature detected by the temperature detection unit is lower than the predetermined temperature, the control unit Preferably, the medium circulating means is controlled so as to increase the circulation amount of the medium.
この場合、電動機の温度が前記所定温度未満である場合、媒体循環手段が循環させる媒体の循環量が増加する。そのため、電動機の昇温を促進することが可能となる。 In this case, when the temperature of the electric motor is lower than the predetermined temperature, the circulation amount of the medium circulated by the medium circulation means increases. Therefore, it is possible to promote the temperature rise of the electric motor.
また、本発明において、前記温度検出手段が検出した温度が前記所定温度未満である場合、前記制御部は、前記検出した温度下で前記電動機が発生させ得る逆起電圧が前記電力変換装置の耐圧限度未満となる条件において、前記電動機に流れる電流が最大となるように、前記電力変換装置を制御することが好ましい。 In the present invention, when the temperature detected by the temperature detecting means is less than the predetermined temperature, the control unit determines that the back electromotive voltage that can be generated by the electric motor at the detected temperature is a withstand voltage of the power converter. It is preferable to control the power converter so that the current flowing through the electric motor is maximized under a condition that is less than the limit.
この場合、電動機の温度が前記所定温度未満である場合、その温度下で電動機が発生させ得る逆起電圧が電力変換装置の耐圧限度未満となる条件において、電動機を流れる電流が最大となる。そのため、電動機の昇温を促進することが可能となる。 In this case, when the temperature of the electric motor is lower than the predetermined temperature, the current flowing through the electric motor becomes maximum under the condition that the back electromotive voltage that can be generated by the electric motor at the temperature is lower than the withstand voltage limit of the power converter. Therefore, it is possible to promote the temperature rise of the electric motor.
また、本発明において、前記温度検出手段が検出した温度が前記所定温度未満である場合、前記制御部は、前記検出した温度下で前記電動機が発生させ得る逆起電圧が前記電力変換装置の耐圧限度未満となる条件において、前記電動機の出力が最大となるように、前記電力変換装置を制御することが好ましい。 In the present invention, when the temperature detected by the temperature detecting means is less than the predetermined temperature, the control unit determines that the back electromotive voltage that can be generated by the electric motor at the detected temperature is a withstand voltage of the power converter. It is preferable to control the power converter so that the output of the electric motor is maximized under a condition that is less than the limit.
この場合、電動機の温度が前記所定温度未満である場合、その温度下で電動機が発生させ得る逆起電圧が電力変換装置の耐圧限度未満となる条件において、電動機の出力が最大となる。そのため、電動機の昇温を促進することが可能となる。 In this case, when the temperature of the electric motor is lower than the predetermined temperature, the output of the electric motor becomes maximum under the condition that the counter electromotive voltage that can be generated by the electric motor at the temperature is lower than the withstand voltage limit of the power converter. Therefore, it is possible to promote the temperature rise of the electric motor.
更に、本発明において、前記動力伝達装置は、前記内燃機関及び前記電動機から前記駆動軸に動力を伝達する第1動力伝達路と、前記内燃機関から前記駆動軸に動力を伝達する第2動力伝達路と、前記内燃機関と前記第1動力伝達路とを断接可能な第1断接手段と、前記内燃機関と前記第2動力伝達路とを断接可能な第2断接手段とを有し、前記温度検出手段が検出した温度が前記所定温度未満である場合、前記制御部は、前記第1断接手段により前記内燃機関を前記第1動力伝達路に接続させると共に、前記第2断接手段により前記内燃機関を前記第2動力伝達路に接続させるように、前記動力伝達装置を制御することが好ましい。 Furthermore, in the present invention, the power transmission device includes a first power transmission path that transmits power from the internal combustion engine and the electric motor to the drive shaft, and a second power transmission that transmits power from the internal combustion engine to the drive shaft. A first connecting / disconnecting means capable of connecting / disconnecting the internal combustion engine and the first power transmission path, and a second connecting / disconnecting means capable of connecting / disconnecting the internal combustion engine and the second power transmission path. When the temperature detected by the temperature detecting means is lower than the predetermined temperature, the control unit connects the internal combustion engine to the first power transmission path by the first connecting / disconnecting means, and the second disconnecting means. It is preferable to control the power transmission device so that the internal combustion engine is connected to the second power transmission path by contact means.
この場合、電動機の温度が前記所定温度未満である場合、内燃機関を第1動力伝達路に接続させると共に、内燃機関を第2動力伝達路に接続させる。これにより、内燃機関の動力が分割させて駆動軸に伝達されるので、内燃機関を第1動力伝達路のみに接続させた場合に比べて、第1動力伝達路を介して駆動軸に伝達される内燃機関の動力が減少する。そのため、第1動力伝達路を介して電動機に伝達される内燃機関の動力が減少するので、電動機の回転数を減少させることが可能となる。 In this case, when the temperature of the electric motor is lower than the predetermined temperature, the internal combustion engine is connected to the first power transmission path and the internal combustion engine is connected to the second power transmission path. As a result, the power of the internal combustion engine is divided and transmitted to the drive shaft, so that it is transmitted to the drive shaft via the first power transmission path as compared with the case where the internal combustion engine is connected only to the first power transmission path. The power of the internal combustion engine is reduced. As a result, the power of the internal combustion engine transmitted to the electric motor via the first power transmission path is reduced, so that the rotational speed of the electric motor can be reduced.
なお、前記温度検出手段は、例えば、前記電動機の温度を直接測定するか、前記電動機近傍の別装置の温度を測定した測定値から当該電動機の温度を推定するか、前記電動機を冷却する冷媒の温度を測定した測定値から当該電動機の温度を推定するか、前記電動機の運転状態の経過から当該電動機の温度を推定するかのいずれかにより、前記電動機の温度を検出すればよい。 In addition, the temperature detection unit may directly measure the temperature of the electric motor, estimate the temperature of the electric motor from a measurement value obtained by measuring the temperature of another device in the vicinity of the electric motor, or the refrigerant that cools the electric motor. What is necessary is just to detect the temperature of the said motor by either estimating the temperature of the said motor from the measured value which measured temperature, or estimating the temperature of the said motor from progress of the operating state of the said motor.
本発明の実施形態に係る動力出力装置について図面を参照しながら説明する。この動力出力装置は、ハイブリッド車両に好適に搭載される。まず、動力出力装置の構成を説明する。 A power output apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. This power output apparatus is suitably mounted on a hybrid vehicle. First, the configuration of the power output apparatus will be described.
図1に示すように、動力出力装置は、動力伝達装置1を備えると共に、動力発生源としてエンジン2及びモータ(モータ・ジェネレータ)3を有する。エンジン2は本発明における内燃機関に相当し、モータ3は本発明における電動機に相当する。
As shown in FIG. 1, the power output device includes a
動力伝達装置1は、エンジン2及び/又はモータ3の動力(駆動力、トルク)を被駆動部である車軸4に伝達して、車軸4を駆動可能に構成されている。また、動力伝達装置1は、エンジン2からの動力及び/又は車軸4からの動力をモータ3に伝達して、モータ3により回生動作可能に構成されている。車軸4は、本発明における駆動軸に相当する。
The
また、動力伝達装置1は、エンジン2及び/又はモータ3の動力によって、車両に搭載された補機5が駆動可能なように構成されている。補機5は、例えば、エアーコンディショナーのコンプレッサ、ウォータポンプ、オイルポンプ等である。
Further, the
エンジン2は、例えば、ガソリン、軽油、アルコールなどの燃料を燃焼させることにより動力を発生する内燃機関である。エンジン2は、発生した動力を動力伝達装置1に入力するための駆動力入力軸2aを有する。このエンジン2は、通常の自動車のエンジンと同様に、図示しない吸気路に備えられたスロットル弁の開度を制御する(エンジン2の吸気量を制御する)ことによって、エンジン2による動力が調整される。
The
モータ3は、交流モータであり、より具体的には、3相のDCブラシレスモータである。モータ3は、動力伝達装置1の外装ケース等、車体に対して静止した不動部に設けられた図示しないハウジング内に回転自在に支持された中空のロータ(回転体)3aと、ステータ(固定子)3bとを有する。ロータ3aには、複数の永久磁石が備えられている。ステータ3bには、3相(U相、V相、W相)分のコイル(電機子巻線)3baが装着されている。ステータ3bは、前記ハウジングに固定されている。
The motor 3 is an AC motor, more specifically, a three-phase DC brushless motor. The motor 3 includes a hollow rotor (rotating body) 3a that is rotatably supported in a housing (not shown) provided in a stationary part that is stationary with respect to the vehicle body, such as an outer case of the
図2に示すように、コイル3baは、モータ3の駆動回路であるパワー・ドライブ・ユニット(以下、「PDU」という)6を介して、蓄電装置であるバッテリ(直流電源、二次電池)7に電気的に接続されている。また、PDU6は、電子制御ユニット(以下、「ECU」という)8に電気的に接続されている。PDU6は本発明における電力変換装置に相当し、ECU8は本発明における制御部に相当する。 As shown in FIG. 2, the coil 3ba is connected to a battery (DC power supply, secondary battery) 7 that is a power storage device via a power drive unit (hereinafter referred to as “PDU”) 6 that is a drive circuit of the motor 3. Is electrically connected. The PDU 6 is electrically connected to an electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 8. The PDU 6 corresponds to the power converter in the present invention, and the ECU 8 corresponds to the control unit in the present invention.
図3に示すように、ECU8は、PDU6の他に、動力伝達装置1、エンジン2、モータ3等の車両の各構成要素に電気的に接続されており、これら各構成要素を制御する。本実施形態のECU8は、CPU(Central processing unit)、RAM(Random access memory)、ROM(Read only memory)、インターフェイス回路等を含む電子回路ユニットである。
As shown in FIG. 3, ECU8 is electrically connected to each component of vehicles other than PDU6, such as the
ECU8は、駆動力要求部9、モータ温度センサ10、各種センサセンサ11から受けた信号に基づいて、プログラムにより規定される制御処理を実行する。ECU8の機能については後述する。
The ECU 8 executes a control process defined by the program based on signals received from the driving force request unit 9, the
駆動力要求部9は、例えば、運転者の操作や走行状態に基づいて、車軸4に要求される駆動力を設定するための駆動力要求信号をEPU8に送る。駆動力設定部9は、例えば、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルセンサ、ブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキセンサ、スロットル開度を検出するスロットル開度センサ等からなる。 The driving force requesting unit 9 sends a driving force request signal for setting the driving force required for the axle 4 to the EPU 8 based on, for example, the driver's operation or traveling state. The driving force setting unit 9 includes, for example, an accelerator sensor that detects the depression amount of the accelerator pedal, a brake sensor that detects the depression amount of the brake pedal, a throttle opening sensor that detects the throttle opening degree, and the like.
モータ温度センサ10は、モータ3の温度(以下、「モータ温度」という)Tを測定し、その測定結果を示す信号をECU8に送る。本実施形態のモータ温度センサ10は、モータ温度Tとして、永久磁石が設けられたロータ3aの温度を測定する。
The
各種センサ11は、例えば、シフトレバー(不図示)のシフトポジションを検出するシフトポジションセンサ、車両の速度を検出する車速センサ、車両の加速度を検出する加速度センサ、エンジン2の回転数を検出するエンジン回転数センサ、動力伝達装置1内の各種クラッチや同期装置の状態を検出する変速段センサ等車速センサ、加速度センサ、エンジン回転数センサ、変速段検出センサ等からなり、各センサによる検出結果を示す信号をECU8に送る。
The various sensors 11 are, for example, a shift position sensor that detects a shift position of a shift lever (not shown), a vehicle speed sensor that detects the speed of the vehicle, an acceleration sensor that detects the acceleration of the vehicle, and an engine that detects the rotational speed of the
更に、ECU8は、媒体循環ユニット12にも電気的に接続されている。媒体循環ユニット12は、モータ温度Tを適切な範囲内に維持するよう、媒体循環量(単位時間当りの媒体循環量)がECU8により制御可能に構成されている。
Further, the ECU 8 is also electrically connected to the
媒体循環ユニット12は、例えば、モータ3の隣接部又は近傍部を経由する循環路、循環路内を媒体を循環させるポンプ、循環路内の媒体と熱交換を行う熱交換器、媒体の温度を測定する温度センサ等を有する。媒体循環ユニット12は、循環路内を循環する媒体とモータ3との熱交換により、モータ3を昇温又は冷却する。なお、媒体として、油、水などの流体、空気などの気体を用いることができるが、動力伝達装置1の潤滑・作動油(ATF:Automatic transmission fluid)、エンジン2を冷却する冷却水(ラジエータの冷却水)を用いることが好ましい。これにより、比較的簡単に媒体循環ユニット12を構成することができる。
The
次に、本実施形態に係る動力伝達装置1の構成について説明する。図1に示すように、動力伝達装置1は、エンジン2の動力とモータ3の動力を合成する動力合成機構13を有する。動力合成機構13としては、本実施形態では遊星歯車装置を採用している。動力合成機構13については後述する。
Next, the configuration of the
エンジン2の駆動力入力軸2aには、第1主入力軸14が連結されている。この第1主入力軸14は、駆動力入力軸2aに平行に配置され、エンジン2からの動力が第1断接手段である第1クラッチC1を介して入力される。第1主入力軸14は、エンジン2側からモータ3側に亘って延在する。第1主入力軸14は、第1クラッチC1により、エンジン2の駆動力入力軸2aと断接可能に構成される。また、第1主入力軸14は、モータ3のロータ3aに連結されている。
A first
第1クラッチC1は、ECU8の制御により、駆動力入力軸2aと第1主入力軸14とを断接可能に構成されている。第1クラッチC1により駆動力入力軸2aと第1主入力軸14とが接続されると、駆動力入力軸2aと第1主入力軸14との間で動力伝達が可能となる。また、第1クラッチC1により駆動力入力軸2aと第1主入力軸14との接続が切断されると、駆動力入力軸2aと第1主入力軸14との間で動力伝達が遮断される。
The first clutch C <b> 1 is configured to be able to connect and disconnect the driving force input shaft 2 a and the first
第1主入力軸14に対して、第1副入力軸15が同軸心に配置されている。第1副入力軸15は、第2断接手段である第2クラッチC2により、エンジン2の駆動力入力軸2aと断接可能に構成さされる。
A first
第2クラッチC2は、ECU8の制御により、駆動力入力軸2aと第1副入力軸15との間を断接可能に構成されている。第2クラッチC2により駆動力入力軸2aと第1副入力軸15とが接続されると、駆動力入力軸2aと第1副入力軸15との間で動力伝達が可能となる。また、第2クラッチC2により駆動力入力軸2aと第1副入力軸15との接続が切断されると、駆動力入力軸2aと第1副入力軸15との間で動力伝達が遮断される。第1クラッチC1と第2クラッチC2は、第1主入力軸14に軸心方向に隣接して配置されている。本実施形態の第1クラッチC1と第2クラッチC2は、湿式多板クラッチで構成されている。
The second clutch C <b> 2 is configured to be able to connect and disconnect between the driving force input shaft 2 a and the first
上述したように、動力伝達装置1では、第1クラッチC1が、駆動力入力軸2aの回転を第1主入力軸14に解除自在に伝達し、第2クラッチC2が駆動力入力軸2aの回転を第2主入力軸22に解除自在に伝達するように構成されている。
As described above, in the
第1主入力軸14に対して平行にリバース軸16が配置されている。リバース軸16には、リバースギヤ軸17が回転自在に軸支されている。第1主入力軸14とリバースギヤ軸17とは、ギヤ列18を介して常時結合されている。このギヤ列18は、第1主入力軸14上に固定されたギヤ14aとリバースギヤ軸17に設けられたギヤ17aとが噛合して構成されている。リバース軸16には、リバースギヤ軸17上に固定された後退ギヤ17cと、リバース軸16との連結及び切断を切換可能な後退同期装置SRが設けられている。
A
リバース軸16に対して、ひいては、第1主入力軸14に対して平行に中間軸19が配置されている。中間軸19とリバース軸16とは、ギヤ列20を介して常時接続されている。このギヤ列20は、中間軸19上に固定されたギヤ19aとリバース軸16上に固定されたギヤ16aとが噛合して構成されている。また、中間軸19と第1副入力軸15とは、ギヤ列21を介して常時接続されている。このギヤ列21は、中間軸19上に固定されたギヤ19aと第1副入力軸15に固定されたギヤ15aとが噛合して構成されている。
An
中間軸19に対して、ひいては、第1主入力軸14に対して平行に第2主入力軸22が配置されている。第2主入力軸22と中間軸19とは、ギヤ列23を介して常時接続されている。このギヤ列23は、中間軸19上に固定されたギヤ19aと第2主入力軸22上に固定されたギヤ22aとが噛合して構成されている。
A second
第1主入力軸14は、変速比の異なる複数の変速段のうち、変速比順位で奇数番目又は偶数番目の変速段(本実施形態では奇数番目の3速段及び5速段)の各ギヤ列の駆動ギヤを回転自在に軸支すると共に、モータ3に連結されている。詳細には、第1主入力軸14に対して、第2副入力軸24が同軸心に配置されている。第2副入力軸24は、第1副入力軸15よりもモータ3側に配置されている。第1主入力軸14と第2副入力軸24とは、第1同期噛合機構S1を介して接続される。
The first
第1同期噛合機構S1は、第1主入力軸14に設けられ、3速ギヤ24aと5速ギヤ24bとを第1主入力軸14に選択的に連結する。第1同期噛合機構S1は、詳細には、シンクロクラッチなどの周知のものであり、図示しないアクチュエータ及びシフトフォークで、スリーブS1aを第2副入力軸24の軸方向に沿って移動させることにより、3速ギヤ24aと5速ギヤ24bとを第1主入力軸14に選択的に連結させる。詳細には、スリーブS1aが図示の中立位置から3速ギヤ24a側に移動した場合、3速ギヤ24aと第1主入力軸14とが連結される。一方、スリーブS1aが図示の中立位置から5速ギヤ24b側に移動した場合、5速ギヤ24bと第1主入力軸14とが連結される。
The first synchronous meshing mechanism S1 is provided on the first
第2主入力軸22は、変速比の異なる複数の変速段のうち、変速比順位で偶数番目又は奇数番目の変速段(本実施形態では偶数番目の2速段及び4速段)の各ギヤ列の駆動ギヤを回転自在に軸支する。詳細には、第2主入力軸22に対して、第3副入力軸25が同軸心に配置されている。第2主入力軸22と第3副入力軸25とは、第2同期噛合機構S2を介して接続される。
The second
第2同期噛合機構S2は、第2主入力軸22に設けられ、2速ギヤ25aと4速ギヤ25bとを第2主入力軸22に選択的に連結するように構成されている。第2同期噛合機構S2は、シンクロクラッチなどの周知のものであり、図示しないアクチュエータ及びシフトフォークで、スリーブS2aを第3副入力軸25の軸方向に移動させることにより、2速ギヤ25aと4速ギヤ25bとを第2主入力軸22に選択的に連結させる。スリーブS2aが図示の中立位置から2速ギヤ25a側に移動した場合、2速ギヤ25aと第2主入力軸22とが連結される。一方、スリーブS2aが図示の中立位置から4速ギヤ25b側に移動した場合、4速ギヤ25bと第2主入力軸22とが連結される。
The second synchromesh mechanism S2 is provided on the second
第3副入力軸25と出力軸26とは、2速ギヤ列27を介して結合されている。この2速ギヤ列27は、第3副入力軸25上に固定されたギヤ25aと出力軸26に固定されたギヤ26aとが噛合して構成されている。また、第3副入力軸25と出力軸26とは、4速ギヤ列28を介して結合されている。この4速ギヤ列28は、第3副入力軸25上に固定されたギヤ25bと、出力軸26に固定されたギヤ26bとが噛合して構成されている。
The third
出力軸26と第2副入力軸24とは、3速ギヤ列29を介して結合されている。この3速ギヤ列29は、出力軸26に固定されたギヤ26aと第2副入力軸24上に固定されたギヤ24aとが噛合して構成されている。また、出力軸26と第2副入力軸24とは、5速ギヤ列30を介して結合されている。この5速ギヤ列30は、出力軸26に固定されたギヤ26bと第2副入力軸24上に固定されたギヤ24bとが噛合して構成されている。なお、出力軸26に固定される各ギヤ列のギヤ26a,26bを従動ギヤという。
The output shaft 26 and the second auxiliary input shaft 24 are coupled via a third
また、出力軸26には、ファイナルギヤ26cが固定されている。出力軸26の回転は、ファイナルギヤ26c、差動歯車ユニット31及び車軸4を介して駆動輪32に伝達するように構成されている。
A
リバース軸16に対して、補機5の入力軸5aが平行に配置されている。リバース軸16と、補機5の入力軸5aとは、例えば、ベルト機構34を介して結合されている。このベルト機構34は、リバースギヤ軸17上に固定されたギヤ17bと、入力軸5a上に固定されたギヤ5bとがベルトを介して連結されて構成されている。補機5の入力軸5aには、補機用クラッチ35が介設されている。ギヤ5bと補機5の入力軸5aとが補機用クラッチ35を介して同軸心に連結されている。
The input shaft 5 a of the auxiliary machine 5 is arranged in parallel to the
補機用クラッチ35は、ECU8の制御の下で、ギヤ5bと補機5の入力軸5aとの間を接続又は遮断するように動作するクラッチである。この場合、補機用クラッチ35を接続状態に動作させると、ギヤ5bと補機5の入力軸5aとが互いに一体に回転するように、補機用クラッチ35を介して結合される。また、補機用クラッチ35を遮断状態に動作させると、補機用クラッチ35によるギヤ5bと補機5の入力軸5aとの間の結合が解除される。この状態では、第1主入力軸14と補機5の入力軸5aへの動力伝達が遮断される。
The
次に、動力合成機構13について説明する。動力合成機構13は、モータ3の内側に設けられている。具体的には、モータ3を構成するロータ3a、ステータ3b及びコイル3baの一部又は全部が、第1主入力軸14の軸線方向と直交する方向に沿って、動力合成機構13と重なるように配置されている。
Next, the
動力合成機構13は、第1回転要素、第2回転要素及び第3回転要素を互いに差動回転可能な差動装置により構成されている。動力合成機構13を構成する差動装置は、本実施形態では、シングルピニオン型の遊星歯車装置であり、3つの回転要素として、サンギヤ(第1回転要素)13sと、リングギヤ(第2回転要素)13rと、このサンギヤ13sとリングギヤ13rとの間で、サンギヤ13sとリングギヤ13rに噛合された複数のプラネタリギヤ13pを回転自在に支持するキャリア(第3回転要素)13cとを同軸心に備えている。これらの3つの回転要素13s,13r、13cは、互いの間で動力を伝達可能であると共に、それぞれの回転数(回転速度)の間の関係を一定の共線関係を保ちつつ回転する。
The
サンギヤ13sは、第1主入力軸14と連動して回転するように、第1主入力軸14のモータ3側の一端部に固定されている。また、サンギヤ13sは、モータ3のロータ3aと連動して回転するように、ロータ3aに固定されている。これにより、サンギヤ13s、第1主入力軸14、ロータ3aは連動して一体的に回転する。
The
リングギヤ13rは、第3同期噛合機構SLにより、不動部であるハウジング33に対する固定状態と非固定状態とが切換自在に構成されている。詳細には、第3同期噛合機構SLのスリーブSLaを、リングギヤ13rの回転軸方向に沿って移動させることにより、ハウジング33とリングギヤ13rとの固定状態と非固定状態とが切換自在となるように構成されている。
The
キャリア13cは、第2副入力軸24と連動して回転するように、第2副入力軸24のモータ3側の一端部に固定されている。 The carrier 13 c is fixed to one end of the second sub input shaft 24 on the motor 3 side so as to rotate in conjunction with the second sub input shaft 24.
上記のように構成された動力伝達装置1において、本発明における第1伝達路は、第1主入力軸14、第2副入力軸24、3速ギヤ列29(又は5速ギヤ列30)及び出力軸26等から構成される。また、本発明における第2伝達路は、第1副入力軸15、ギヤ列21、第2主入力軸22、2速ギヤ列27(又は4速ギヤ列28)及び出力軸26等から構成される。
In the
次に、本実施形態の動力伝達装置1における変速段について説明する。上述したように、動力伝達装置1は、変速比の異なる複数の変速段の各ギヤ列を介して入力軸の回転速度を複数段に変速して車軸4に出力するように構成されている。動力伝達装置1では、変速段が大きいほど変速比が小さいように規定されている。
Next, the gear position in the
エンジン始動時、第1クラッチC1を接続状態にして、モータ3を駆動し、エンジン2を始動させる。即ち、モータ3はエンジン・スタータとしての機能を兼ね備えている。
When the engine is started, the first clutch C1 is connected, the motor 3 is driven, and the
1速段は、第3同期噛合機構SLにより、リングギヤ13rとハウジング33とを連結した状態(固定状態)とすることで確立される。エンジン2により走行する場合には、第2クラッチC2を遮断状態(以下、「OFF状態」という)、第1クラッチC1を接続状態(以下、「ON状態」という)にする。エンジン2から出力される駆動力が、サンギヤ13s、キャリア13c、ギヤ列29、出力軸26等を介して車軸4に伝達される。
The first gear is established by bringing the
なお、エンジン2を駆動させると共に、モータ3を駆動させれば、1速段でのモータ3によるアシスト走行(エンジン2の駆動力をモータ3で補助する走行)を行うこともできる。更に、第1クラッチC1をOFF状態とすれば、モータ3のみで走行するEV走行を行うこともできる。
If the motor 3 is driven as well as the
また、減速回生運転中では、モータ3を制動することにより車両を減速状態としてモータ3で発電させ、PDU6を介してバッテリ7に充電させることができる。 Further, during the deceleration regenerative operation, the motor 3 is braked to generate power by the motor 3 being braked, and the battery 7 can be charged via the PDU 6.
2速段は、第3同期噛合機構SLによりリングギヤ13rとハウジング33とを非固定状態とし、第2同期噛合機構S2を、第2主入力軸22と2速ギヤ25aとを連結した状態とすることで確立される。エンジン2により走行する場合には、第2クラッチC2をON状態とする。この2速段では、エンジン2から出力される駆動力が、第1主入力軸14、ギヤ列21、中間軸19、ギヤ列23、第2主入力軸22、ギヤ列27及び出力軸26等を介して車軸4に伝達される。
In the second gear, the
なお、第1クラッチC1をON状態とし、エンジン2を駆動させると共にモータ3を駆動させれば、2速段でのモータ3によるアシスト走行を行うこともできる。更に、この状態でエンジン2による駆動を止めて、EV走行を行うこともできる。エンジン2による駆動を止める場合には、例えばエンジン2をフューエルカット状態や休筒状態としてもよい。又、2速段で減速回生運転を行うことができる。
If the first clutch C1 is turned on to drive the
なお、第1クラッチC1をOFF状態とし、第2クラッチC2をON状態とし、エンジン2の駆動により2速段で走行中、ECU8が車両の走行状態により3速段へアップシフトが予測されると判断した場合に、第1同期噛合機構S1により、第1主入力軸14と3速ギヤ24aとを連結させた状態、又は、この状態に近づけるプリシフト状態とする。これにより2速段から3速段へのアップシフトをスムーズに行うことができる。
When the first clutch C1 is in the OFF state, the second clutch C2 is in the ON state, and the ECU 8 is traveling at the second speed by driving the
3速段は、第1同期噛合機構S1を、第1主入力軸14と3速ギヤ24aとを連結した状態とすることで確立される。エンジン2により走行する場合には、第1クラッチC1をON状態とする。この3速段では、エンジン2から出力される駆動力が、第1主入力軸14、3速ギヤ列29及び出力軸26等を介して車軸4に伝達される。
The third speed is established by bringing the first synchronous meshing mechanism S1 into a state where the first
なお、第1クラッチC1をON状態とし、エンジン2を駆動させると共にモータ3を駆動させれば、3速段でのモータ3によるアシスト走行を行うこともできる。更に、第1クラッチC1をOFF状態とし、EV走行を行うこともできる。なお、EV走行時に、第1クラッチC1をON状態とし、エンジン2による駆動を止めて、EV走行を行うこともできる。又、3速段で減速回生運転を行うことができる。
If the first clutch C1 is turned on to drive the
なお、3速段で走行中、ECU8が車両の走行状態に基づいて、次に変速される変速段が2速段又は4速段であるかを予測する。ECU8が2速段へのダウンシフトを予測した場合には、第2同期噛合機構S2を、2速ギヤ25aと第2主入力軸22とを連結する状態、又はこの状態に近づけたプリシフト状態とする。ECU8が4速段へのアップシフトを予測した場合には、第2同期噛合機構S2を、4速ギヤ25bと第2主入力軸22とを連結する状態、又はこの状態に近づけたプリシフト状態とする。これにより、3速段からのアップシフト及びダウンシフトをスムーズに行うことができる。
During traveling at the third gear, the ECU 8 predicts whether the next gear to be shifted is the second gear or the fourth gear based on the traveling state of the vehicle. When the ECU 8 predicts a downshift to the second speed, the second synchronous meshing mechanism S2 is connected to the second speed gear 25a and the second
4速段は、第2同期噛合機構S2を、第2主入力軸22と4速ギヤ25bとを連結した状態とすることで確立される。エンジン2により走行する場合には、第2クラッチC2をON状態とする。この4速段では、エンジン2から出力される駆動力が、第1主入力軸14、ギヤ列21、中間軸19、ギヤ列23、第2主入力軸22及び出力軸26等を介して車軸4に伝達される。
The fourth speed is established by bringing the second synchronous meshing mechanism S2 into a state where the second
なお、第2クラッチC2をON状態とし、第1クラッチC1をON状態とし、エンジン2を駆動させると共にモータ3を駆動させれば、4速段でのモータ3によるアシスト走行を行うこともできる。更に、この状態でエンジン2による駆動を止めて、EV走行を行うこともできる。
If the second clutch C2 is turned on, the first clutch C1 is turned on, the
なお、第2クラッチC2をOFF状態とし、第1クラッチC1をON状態とし、エンジン2の駆動により4速段で走行中、ECU8が車両の走行状態に基づいて、次に、変速される変速段が3速段又は5速段であるかを予測する。ECU8が3速段へのダウンシフトを予測した場合には、第1同期噛合機構S1により、第1主入力軸14と3速ギヤ24aとを連結させた状態、又は、この状態に近づけるプリシフト状態とする。ECU8が5速段へのアップシフトを予測した場合には、第1同期噛合機構S1により、第1主入力軸14と5速ギヤ24bとを連結させた状態、又は、この状態に近づけるプリシフト状態とする。これにより、4速段からのアップシフト及びダウンシフトをスムーズに行うことができる。
The second clutch C2 is turned off, the first clutch C1 is turned on, and the ECU 8 is driven at the fourth speed by driving the
5速段は、第1同期噛合機構S1を、第1主入力軸14と5速ギヤ24bとを連結した状態とすることで確立される。エンジン2により走行する場合には、第1クラッチC1をON状態とする。この5速段では、エンジン2から出力される駆動力が、第1主入力軸14、3速ギヤ列29及び出力軸26等を介して車軸4に伝達される。
The fifth speed is established by bringing the first synchronous meshing mechanism S1 into a state where the first
なお、第1クラッチC1をON状態とし、エンジン2を駆動させると共にモータ3を駆動させれば、5速段でのモータ3によるアシスト走行を行うこともできる。更に、第1クラッチC1をOFF状態とし、EV走行を行うこともできる。又、第1クラッチC1をON状態とし、エンジン2による駆動を止めて、EV走行を行うこともできる。又、5速段で減速回生運転を行うことができる。
In addition, if the 1st clutch C1 is made into ON state, the
なお、5速段で走行中、ECU8が車両の走行状態に基づいて、次に変速される変速段が4速段であると判断した場合に、ECU8が、第2同期噛合機構S2を、4速ギヤ25bと第2主入力軸22とを連結する状態、又はこの状態に近づけたプリシフト状態とする。これにより、5速段から4速段へのダウンシフトをスムーズに行うことができる。
When the ECU 8 determines that the next gear to be shifted is the fourth gear based on the traveling state of the vehicle while traveling at the fifth gear, the ECU 8 sets the second synchromesh mechanism S2 to 4 A state in which the
後進段は、後退同期噛合機構SRを、リバース軸16と後退ギヤ17cとを連結させた状態とし、第2同期噛合機構S2を、例えば、第2主入力軸22と2速ギヤ25aとを連結した状態とすることで確立される。エンジン2により走行する場合には、第1クラッチC1をON状態とする。この後進段では、エンジン2から出力される駆動力が、第1主入力軸14、ギヤ列18、リバースギヤ17c、リバース軸16、ギヤ列20、中間軸19、ギヤ列23、第2主入力軸22、第3副入力軸25、ギヤ列27及び出力軸26等を介して車軸4に伝達される。なお、エンジン2を駆動させると共にモータ3を駆動させれば、後進段でのモータ3によるアシスト走行を行うこともできる。更に、第1クラッチC1をOFF状態とすることで、EV走行を行うこともできる。後進段で減速回生運転を行うことができる。
In the reverse gear, the reverse synchronous meshing mechanism SR is connected to the
次に、本実施形態のPDU6の構成について図2を参照して説明する。 Next, the configuration of the PDU 6 of this embodiment will be described with reference to FIG.
PDU6は、直流電圧を昇圧又は降圧する昇降圧ユニット(コンバータ)41を介して、モータ3とバッテリ7との間の電力変換を行う電力変換ユニットである。PDU6は、交流電力と直流電力との電力変換を行うインバータ回路42と、昇降圧ユニット41からの直流電圧を平滑化してインバータ回路42に供給する平滑コンデンサ43とから構成される。昇降圧ユニット41は、詳細は図示しないが、スイッチング素子、ダイオード、リアクトルを含む等により構成され、直流電圧を昇圧又は降圧する。
The PDU 6 is a power conversion unit that performs power conversion between the motor 3 and the battery 7 via a step-up / step-down unit (converter) 41 that increases or decreases a DC voltage. The PDU 6 includes an
EV走行時やアシスト走行時には、バッテリ7から供給された直流電圧を昇降圧ユニット41が昇圧し、その昇圧された直流電圧をインバータ回路42が交流電圧に変換してモータ3を駆動制御する。一方、回生走行時には、モータ3が発電した交流電力をインバータ回路42が直流電力に変換し、その直流電力が昇降圧ユニット41で降圧されて、バッテリ7に充電される。
During EV travel or assist travel, the step-up / step-down
インバータ回路42は、モータ3の各相のコイル3baに対応させて設けた3つのアーム(U相アーム、V相アーム、W相アーム)44から構成される。各アーム44は、スイッチング動作を行うスイッチング素子45aと、このスイッチング素子45aに並列に接続されるダイオード45bとからなるスイッチング部45を各一対有する。スイッチング素子45aは、電力用半導体素子であり、例えばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)である。
The
次に、本実施形態のECU8の機能について図3を参照して説明する。 Next, functions of the ECU 8 of the present embodiment will be described with reference to FIG.
ECU8は、本発明における機能を実現する手段として、ハイブリッド制御部8a、動力伝達制御部8b、エンジン制御部8c、PDU制御部8d、昇降圧制御部8e、媒体循環制御部8f及び記憶部8gを備える。
The ECU 8 includes a hybrid control unit 8a, a power
ハイブリッド制御部8aは、駆動力要求部9から要求された駆動力が車軸4に出力されるように、モータ温度センサ10が測定したモータ温度T、各種センサ11が検出した各種検出値、バッテリ7の充電量、媒体循環ユニット12の温度センサが測定した媒体温度、車速等の車両状態に基づいて、走行モード(エンジン走行モード、EV走行モード、アシスト走行モード、回生走行モードのいずれか)、エンジン2の回転数、モータ3への印加電圧、変速段及び媒体循環ユニット12での媒体循環量等の各種設定を決定する。
The hybrid control unit 8a is configured such that the motor temperature T measured by the
動力伝達制御部8bは、ハイブリッド制御部8aが決定した走行モード、変速段等の設定に応じて、動力伝達装置1を制御する。動力伝達制御部8bは、具体的には、前記各種クラッチC1,C2や各種同期装置S1,S2,SL,SRのスリーブの動作を図示しないアクチュエータ又は駆動回路を介して、動力伝達装置1を制御する。
The power
エンジン制御部8cは、ハイブリッド制御部8aが決定した走行モード、エンジン2の回転数等の設定に応じて、エンジン2を制御する。エンジン制御部8cは、具体的には、図示しないスロットル弁用のアクチュエータなどエンジン制御用のアクチュエータを介してエンジン2を制御する。
The engine control unit 8c controls the
PDU制御部8dは、ハイブリッド制御部8aが決定した走行モード、モータ3への印加電圧等の設定に応じて、PDU6を制御する。PDU制御部8dは、具体的には、PDU6を介してコイル3baに流れる電流を制御して、モータ3がロータ3aから出力する動力(トルク)を調整する。この場合、PDU6を制御することによって、モータ3は、バッテリ7から供給される電力でロータ3aに力行トルクを発生する力行運転を行い、モータとして機能する。すなわち、ステータ3bに供給された電力が、ロータ3aにより動力に変換されて出力される。また、PDU6を制御することで、モータ3は、ロータ3aに与えられる回転エネルギによって発電して、バッテリ7を充電しつつ、ロータ3aに回生トルクを発生する回生運転を行う。つまり、モータ3はジェネレータとしても機能する。この場合、ロータ3aに入力された動力が、ステータ3bで電力に変換される。
The PDU control unit 8d controls the PDU 6 in accordance with the travel mode determined by the hybrid control unit 8a, the voltage applied to the motor 3, and the like. Specifically, the PDU control unit 8d controls the current flowing through the coil 3ba via the PDU 6, and adjusts the power (torque) output from the rotor 3a by the motor 3. In this case, by controlling the PDU 6, the motor 3 performs a power running operation that generates a power running torque in the rotor 3 a with the electric power supplied from the battery 7, and functions as a motor. That is, the electric power supplied to the
昇降圧制御部8eは、ハイブリッド制御部8aが決定した走行モード、モータ3への印加電圧等の設定に応じて、昇降圧ユニット12を制御する。
The step-up / step-down control unit 8e controls the step-up / step-down
媒体循環制御部8fは、ハイブリッド制御部8aが決定した媒体循環ユニット12での媒体循環量等の設定に応じて、媒体循環ユニット12を制御する。媒体循環制御部8eは、具体的には、媒体循環ユニット12のポンプ出力等を制御することにより、媒体循環量を調整する。
The medium circulation control unit 8f controls the
ところで、モータ3は、その回転数(以下、「モータ回転数」という)Nに応じた逆起電圧(誘起電圧)Vが発生する。この逆起電圧Vは、図4(a)に示すように、温度依存性があり、モータ温度Tが低いほど高くなる。そのため、例えば、外気温が0度以下の低温、特に−40度等の極低温時、大きな逆起電圧VがPDU6に印加され得る。この逆起電圧V がPDU6の耐圧限度Viを超えると、PDU6が破損するおそれがある。なお、PDU6の耐圧限度Viは、スイッチング素子45aや平滑コンデンサ46の耐圧限度に依存する。 By the way, the motor 3 generates a counter electromotive voltage (induced voltage) V corresponding to its rotation speed (hereinafter referred to as “motor rotation speed”) N. As shown in FIG. 4A, the counter electromotive voltage V has temperature dependence, and increases as the motor temperature T decreases. Therefore, for example, a large back electromotive voltage V can be applied to the PDU 6 when the outside air temperature is a low temperature of 0 ° C. or less, particularly an extremely low temperature such as −40 ° C. If the back electromotive voltage V exceeds the withstand voltage limit Vi of the PDU 6, the PDU 6 may be damaged. Note that the withstand voltage limit Vi of the PDU 6 depends on the withstand voltage limits of the switching element 45 a and the smoothing capacitor 46.
モータ3が発生する逆起電圧Vは、図4(b)に示すように、モータ回転数Nに比例し、モータ回転数Nが最大回転数Nmaxのとき、最大になる。また、PDU6の耐圧特性は、実験結果等から一般的に高温になるほど低くなることが知られており、PDU6の温度はモータ温度Tに大きな影響を受ける。そのため、図4(a)に示すように、モータ温度Tが温度Tth以上であれば、PDU6の耐圧限度Viを逆起電圧Vが超えることはないので、逆起電圧によってPDU6が破損するおそれがなくなる。なお、モータ3の最大回転数Nmaxは、モータ3の回転に対する負荷が最小となる場合にモータ3が破損等なく回転可能な回転数であり、モータ3の構造や接続等に依存した固有値である。 As shown in FIG. 4B, the counter electromotive voltage V generated by the motor 3 is proportional to the motor rotation speed N, and becomes maximum when the motor rotation speed N is the maximum rotation speed Nmax. Further, it is known from experimental results and the like that the withstand voltage characteristic of the PDU 6 generally becomes lower as the temperature becomes higher, and the temperature of the PDU 6 is greatly influenced by the motor temperature T. Therefore, as shown in FIG. 4A, if the motor temperature T is equal to or higher than the temperature Tth, the counter electromotive voltage V does not exceed the withstand voltage limit Vi of the PDU 6, and thus the PDU 6 may be damaged by the counter electromotive voltage. Disappear. Note that the maximum rotation speed Nmax of the motor 3 is a rotation speed at which the motor 3 can rotate without damage when the load on the rotation of the motor 3 is minimized, and is an eigenvalue depending on the structure and connection of the motor 3. .
一方、モータ温度Tが温度Tth未満である場合、モータ回転数Nによっては、逆起電圧VによってPDU6が破損するおそれがある。そのため、モータ3が発生し得る逆起電圧VをPDU6の耐圧限度Vi未満に確実に抑制する必要がある。ここで、図4(b)を参照して、例えばモータ温度Tが極低温の−40度の場合、モータ回転数Nを回転数Nth未満に制限すれば、逆起電圧VがPDU6の耐圧限度Viを超えることがなくなる。そこで、図4(c)に示すように、モータ温度Tが−40度の場合、モータ3の上限回転数Nmaxとして回転数Nthに設定する。 On the other hand, when the motor temperature T is lower than the temperature Tth, the PDU 6 may be damaged by the counter electromotive voltage V depending on the motor rotation speed N. Therefore, it is necessary to reliably suppress the counter electromotive voltage V that can be generated by the motor 3 to be less than the withstand voltage limit Vi of the PDU 6. Here, referring to FIG. 4B, for example, when the motor temperature T is -40 degrees, which is a very low temperature, if the motor rotation speed N is limited to less than the rotation speed Nth, the back electromotive force V becomes the withstand voltage limit of the PDU6. Vi will not be exceeded. Therefore, as shown in FIG. 4C, when the motor temperature T is −40 degrees, the rotation speed Nth is set as the upper limit rotation speed Nmax of the motor 3.
なお、本実施形態では、モータ3のロータ3aがサンギヤ13sを介して第1主入力軸14と連動して一体的に回転するので、モータ回転数Nは第1主入力軸14の回転数と等しくなる。
In this embodiment, since the rotor 3a of the motor 3 rotates integrally with the first
本実施形態のハイブリッド制御部8aは、図4(c)に示すように、モータ3の逆起電圧Vが印加しても、PDU6が破損するおそれを確実に防止するために、モータ温度Tが所定温度Tth未満の場合、モータ温度Tに応じたモータ回転数N(または、これに等しい第1主入力軸14の回転数)の上限回転数Nlimを設定する。上限回転数Nlimは、モータ温度Tに基づき、記憶部8gに予め格納したテーブルから検索等にして取得すればよい。
As shown in FIG. 4 (c), the hybrid controller 8a of the present embodiment has a motor temperature T that prevents the PDU 6 from being damaged even if the counter electromotive voltage V of the motor 3 is applied. When the temperature is lower than the predetermined temperature Tth, an upper limit rotational speed Nlim of the motor rotational speed N corresponding to the motor temperature T (or the rotational speed of the first
また、ECU8の記憶部8gに、前記車両状態に基づき前記各種設定を設定するマップ(不図示)を予め複数格納しておき、モータ温度センサ10が検出したモータ温度Tが所定温度Tth以上であるか否かに応じて、記憶部8gから読み出すマップを相違させてもよい。この場合、モータ温度Tが所定温度Tth以上のときに読み出すマップは通常走行用のマップであり、モータ温度Tが所定温度Tth未満のときに読み出すマップは通常走行用のマップに対してモータ回転数Nの上限回転数Nlimがモータ温度Tに応じて制限されるように修正された制限走行用のマップである。なお、通常走行用のマップは、モータ回転数Nの上限回転数Nlimを、モータ温度Tに拘わらず最大回転数Nmaxで一定に設定したマップとなる。
A plurality of maps (not shown) for setting the various settings based on the vehicle state are stored in advance in the
制限走行用のマップは、例えば、1速段において、通常のエンジン走行やアシスト走行では第1主入力軸14の回転数が上限回転数Nlimを超える場合、第2クラッチC2をON状態にすると共に、第2同期噛合機構S2により第2主入力軸22を2速ギヤ25a又は4速ギヤ25bとを連結した状態とすることで、第1主入力軸14の回転数を上限回転数Nlim未満に抑制するように設定される。
For example, in the map for limited travel, when the rotational speed of the first
なお、所定温度Tthは比較的低い温度、例えば0度、高くとも20度程度であり、始動後すぐにモータ温度Tは温度Tthを超える。そのため、始動後の短い時間、モータ回転数Nが上限回転数Nlimを超えないように制限しても、ユーザビリティに与える影響は小さい。 The predetermined temperature Tth is a relatively low temperature, for example, 0 degrees or at most about 20 degrees, and the motor temperature T exceeds the temperature Tth immediately after starting. For this reason, even if the motor rotation speed N is limited so as not to exceed the upper limit rotation speed Nlim for a short time after starting, the influence on usability is small.
また、モータ温度Tが所定温度Tth未満である場合、ハイブリッド制御部8aは、各制御部8b〜8eを介して、モータ温度Tの上昇を促進するように、動力伝達装置1、エンジン2、モータ3や媒体循環ユニット12を制御することが好ましい。これにより、モータ回転数Nの制限がない通常走行に早く戻すことができる。なお、このようなモータ温度Tの上昇を促進する設定をマップに盛り込んでおいてもよい。
Further, when the motor temperature T is lower than the predetermined temperature Tth, the hybrid control unit 8a causes the
モータ3の昇温促進のため、例えば、ハイブリッド制御部8aは、媒体循環制御部8eを介して、通常走行時よりも媒体循環量が増加するよう、媒体循環ユニット12を制御すればよい。
In order to promote the temperature increase of the motor 3, for example, the hybrid control unit 8a may control the
また、モータ3の昇温促進のため、ハイブリッド制御部8aは、PDU制御部8dを介して、通常走行時よりもモータ3に流れる電流が増加するように、PDU6を制御してもよい。 Further, in order to promote the temperature rise of the motor 3, the hybrid control unit 8a may control the PDU 6 via the PDU control unit 8d so that the current flowing through the motor 3 is larger than that during normal travel.
また、モータ3の昇温促進のため、ハイブリッド制御部8aは、PDU6を介して、要求駆動力を可能な限りモータ3の動力によるものとするように、PDU6を制御してもよい。すなわち、モータ上限回転数Nlim未満でモータ3の動力のみで要求駆動力を出力することが可能な場合、エンジン制御部8cを介してエンジン2を停止させる。ただし、モータ上限回転数Nlim未満でモータ3が出力可能な動力では要求駆動力を満たさない場合、その不足分の駆動力をエンジン2に出力させるよう、エンジン制御部8cを介してエンジン2を制御する。
In order to accelerate the temperature rise of the motor 3, the hybrid control unit 8a may control the PDU 6 via the PDU 6 so that the required driving force is derived from the power of the motor 3 as much as possible. That is, when the required driving force can be output only with the power of the motor 3 below the motor upper limit rotational speed Nlim, the
次に、図5を参照しながら、本実施形態に係る動力出力装置の動作を説明する。以下の動作はECU8の各制御部8a〜8fで実行される。 Next, the operation of the power output apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The following operations are executed by the control units 8a to 8f of the ECU 8.
ステップST1で、ハイブリッド制御部8aは、モータ温度センサ10からモータ温度Tを示す信号を取得する。そして、ステップST2で、ハイブリッド制御部8aは、その信号に基づいて、モータ温度Tが所定温度Tth以上であるか否かを判定する。そして、モータ温度Tが所定温度Tth以上であると判定した場合にステップST3の処理に進み、それ以外の場合にステップST4の処理に進む。
In step ST <b> 1, the hybrid control unit 8 a acquires a signal indicating the motor temperature T from the
ステップST3で、ハイブリッド制御部8aは、モータ回転数Nを制限する必要がない通常走行用のマップを記憶部8gから読み出し、このマップに基づき、各制御部8b〜8fを介して、動力伝達装置1、エンジン2、モータ3、PDU6及び媒体循環ユニット12の制御を行い、ステップST1の処理に戻る。
In step ST3, the hybrid control unit 8a reads from the
ステップST4で、ハイブリッド制御部8aは、モータ回転数Nを上限回転数Nlimに制限する制限走行用のマップを記憶部8gから読み出し、このマップに基づき、各制御部8b〜8fを介して、動力伝達装置1、エンジン2、モータ3、PDU6及び媒体循環ユニット12の制御を行う。更に、ハイブリッド制御部8aは、各制御部8b〜8fを介してモータ温度Tの上昇を促進させる。そして、ステップST1の処理に戻る。
In step ST4, the hybrid control unit 8a reads a map for limiting travel that limits the motor rotational speed N to the upper limit rotational speed Nlim from the
以上説明したように、本実施形態に係る動力出力装置は、モータ温度センサ10が測定したモータ温度Tが温度Tth未満である場合(ST2:NO)、モータ回転数Nがモータ温度Tに応じた上限回転数Nlim未満となるように制限した制限走行を行う。そのため、モータ3が発生させ得る逆起電圧がPDU6の耐圧限度Vi未満となり、モータ3の逆起電圧によってPDU6が破損するおそれが生じない。また、温度Tthは極低温でない通常の温度、例えば0度程度であり、少なくとも始動後すぐに到達可能な温度であるので、制限走行による不都合は少ない。
As described above, in the power output apparatus according to the present embodiment, when the motor temperature T measured by the
また、温度Tthが極低温でない通常の温度、例えば0度程度となるような耐圧限度Viを有するPDU6を用いることができ、極低温時に発生し得るモータ3の逆起電圧力を超える大きな耐圧限度を有するPDU6を用いる必要がない。そのため、上記従来の場合に比べて、PDU6での電力損失を削減して燃費を向上させることが可能であり、コストを削減することも可能となる。一般的に、PDU6の耐圧限度Viは、スイッチング素子45aの耐圧限度に依拠するが、標準品のスイッチ素子45aは耐圧仕様の幅が大きい。そのため、従来は通常温度下では不必要に大きな耐圧限度を有するスイッチ素子を採用することがあったが、このようなスイッチ素子を採用する必要がなくなる。 Further, a PDU 6 having a withstand voltage limit Vi such that the temperature Tth is not a very low temperature, for example, about 0 ° C. can be used, and a large withstand voltage limit exceeding the counter electromotive force of the motor 3 that can be generated at an extremely low temperature. It is not necessary to use a PDU 6 having Therefore, compared to the conventional case, it is possible to reduce power loss in the PDU 6 and improve fuel efficiency, and it is possible to reduce costs. Generally, the withstand voltage limit Vi of the PDU 6 depends on the withstand voltage limit of the switching element 45a, but the standard switch element 45a has a wide range of withstand voltage specifications. For this reason, conventionally, a switch element having an unnecessarily large withstand voltage limit has been employed under normal temperature, but it is not necessary to employ such a switch element.
以上、本発明の実施形態に係る動力出力装置について説明したが、本発明は本実施形態に限定されない。 As mentioned above, although the power output device which concerns on embodiment of this invention was demonstrated, this invention is not limited to this embodiment.
例えば、動力伝達装置の構成は、本実施形態の動力伝達装置1に限定されない。本発明における動力伝達装置は、内燃機関及び電動機の動力を駆動軸へ伝達する動力伝達装置であればよい。例えば、内燃機関の出力軸(駆動力入力軸2a)と電動機(モータ)の回転軸とが直結されている動力伝達装置を備える場合、モータ温度センサ10が測定したモータ温度Tが温度Tth未満である場合、エンジン回転数がモータ温度Tに応じた上限回転数Nlim未満となるようにエンジン2を制御すればよい。
For example, the configuration of the power transmission device is not limited to the
また、本実施形態では、モータ温度センサ10によりモータ温度Tを直接的に検出する場合について説明した。しかし、これに限定されず、モータ3の動作パラメータの経過に基づいてモータ温度Tを演算により推定するなど、モータ温度Tを間接的に検出してもよい。モータ3の動作パラメータとしては、例えば、モータ回転数N、モータ3への印加電圧、エンジン回転数、変速段、車速、外気温等を挙げることができる。また、例えば、動作パラメータの経過等とモータ温度Tとを関連付けるマップを予め記憶部8gに格納しておき、動作パラメータの経過等に基づいて記憶部8gから読み出したマップからモータ温度Tを検出してもよい。
In the present embodiment, the case where the motor temperature T is directly detected by the
更に、モータ3の隣接部又は近傍部に位置してモータ3の温度変化により自身の温度が影響を受ける装置・機器の温度を測定する温度センサを設け、この温度センサにより、モータモータ温度Tやその温度変化を間接的に検出してもよい。例えば、媒体循環ユニット12の循環路内を循環する媒体の温度を測定する温度センサを設ければよい。
Furthermore, a temperature sensor is provided which is located in an adjacent portion or a vicinity of the motor 3 and measures the temperature of a device / equipment whose temperature is affected by a change in the temperature of the motor 3. The temperature change may be detected indirectly. For example, a temperature sensor that measures the temperature of the medium circulating in the circulation path of the
また、本実施形態では、PDU6とバッテリ7との間に直流電圧を昇圧又は降圧する昇降圧ユニット41を設ける場合について説明した。しかし、これに限定されず、PDU6とバッテリ7との間で昇降圧を行う必要がない場合には、昇降圧ユニット41を設ける必要はない。
In the present embodiment, the case where the step-up / step-down
また、モータ3のロータ3aに永久磁石を設ける場合について説明した。しかし、これに限定されず、ステータ3bに永久磁石を設けてもよい。この場合、モータ温度センサ10は、ステータ3bの温度を検出することが好ましい。
Moreover, the case where the permanent magnet was provided in the rotor 3a of the motor 3 was demonstrated. However, the present invention is not limited to this, and a permanent magnet may be provided on the
1…動力伝達装置、2…エンジン(内燃機関:ENG)、2a…駆動力入力軸、3…モータ(電動機)、3a…ロータ、3b…ステータ、4…車軸(駆動軸)、6…パワー・ドライブ・ユニット(PDU、電力変換ユニット、電力変換装置)、7…バッテリ(蓄電装置、二次電池)、8…電子制御ユニット(ECU、制御部)、8a…ハイブリッド制御部、8b…動力伝達制御部、8c…エンジン制御部、8d…PDU制御部、8e…昇降圧制御部、8f…媒体循環制御部、8g…記憶部、9…駆動力要求部、10…モータ温度センサ(温度検出手段)、12…媒体循環ユニット(媒体循環装置)、13…動力合成機構(遊星歯車装置)、13c…キャリア、13p…プラネタリギヤ、13r…リングギヤ、13s…サンギヤ、14…第1主入力軸、15…第1副入力軸、19…中間軸、20…ギヤ列、21…ギヤ列、22…第2主入力軸、24…第2副入力軸、25…第3副入力軸、26…出力軸、26a,26b…従動ギヤ、27…2速ギヤ列、28…4速ギヤ列、29…3速ギヤ列、30…5速ギヤ列、31…差動歯車ユニット、C1…第1クラッチ(第1断接手段)、C2…第2クラッチ(第2断接手段)、S1…第1同期噛合機構、S2…第2同期噛合機構、SL…第3同期噛合機構。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記温度検出手段が検出した温度が所定温度未満である場合、前記制御部は、前記検出した温度で前記電動機が発生させ得る逆起電圧が前記電力変換装置の耐圧限度未満となるように、前記動力伝達装置を制御することを特徴とする動力出力装置。 A power transmission device that transmits power of the internal combustion engine and the motor to a drive shaft; a power conversion device that performs power conversion between the motor and the power storage device; temperature detection means that detects a temperature of the motor; and the power transmission. A power output device comprising a control unit for controlling the device,
When the temperature detected by the temperature detecting means is less than a predetermined temperature, the control unit is configured so that a back electromotive voltage that can be generated by the electric motor at the detected temperature is less than a withstand voltage limit of the power converter. A power output device that controls a power transmission device.
前記温度検出手段が検出した温度が前記所定温度未満である場合、前記制御部は、前記媒体の循環量を増加させるように、前記媒体循環手段を制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の動力出力装置。 The power transmission device includes medium circulation means for circulating a medium that exchanges heat with the electric motor,
The control unit controls the medium circulation unit to increase the circulation amount of the medium when the temperature detected by the temperature detection unit is lower than the predetermined temperature. The power output device described in 1.
前記内燃機関及び前記電動機から前記駆動軸に動力を伝達する第1動力伝達路と、
前記内燃機関から前記駆動軸に動力を伝達する第2動力伝達路と、
前記内燃機関と前記第1動力伝達路とを断接可能な第1断接手段と、
前記内燃機関と前記第2動力伝達路とを断接可能な第2断接手段とを有し、
前記温度検出手段が検出した温度が前記所定温度未満である場合、前記制御部は、前記第1断接手段により前記内燃機関を前記第1動力伝達路に接続させると共に、前記第2断接手段により前記内燃機関を前記第2動力伝達路に接続させるように、前記動力伝達装置を制御することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の動力出力装置。 The power transmission device is
A first power transmission path for transmitting power from the internal combustion engine and the electric motor to the drive shaft;
A second power transmission path for transmitting power from the internal combustion engine to the drive shaft;
First connecting / disconnecting means capable of connecting / disconnecting the internal combustion engine and the first power transmission path;
Second connection / disconnection means capable of connecting / disconnecting the internal combustion engine and the second power transmission path;
When the temperature detected by the temperature detecting means is lower than the predetermined temperature, the control unit connects the internal combustion engine to the first power transmission path by the first connecting / disconnecting means, and the second connecting / disconnecting means. 6. The power output device according to claim 1, wherein the power transmission device is controlled so as to connect the internal combustion engine to the second power transmission path.
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