JP2011140266A - Device for driving hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
この発明はハイブリッド車両の駆動装置に係り、特に、動力源であるエンジンが通常の回転方向とは異なる逆方向に回転することを規制して、エンジンの逆回転による不具合の発生を防止したハイブリッド車両の駆動装置に関するものである。 The present invention relates to a drive device for a hybrid vehicle, and in particular, a hybrid vehicle that prevents the engine as a power source from rotating in the reverse direction different from the normal rotation direction and prevents the occurrence of problems due to the reverse rotation of the engine. It is related with the drive device.
エンジンとモータジェネレータを備えたハイブリッド車両の駆動方式の一つとしては、特許文献1及び特許文献2に開示されているようなパラレル方式がある。このパラレル方式においては、エンジンとモータジェネレータが並列に接続され、両者を併用して車輪を駆動するため、小出力モータでも走行が可能である。また、パラレル方式は、他の方式と比べると構造がシンプルであり、ハイブリッド化による重量とコストの増加が低く抑えられ、さらに、エンジンの駆動力を直接駆動軸に伝えることができるため、エネルギーの損失が小さいというメリットがある。
一方で、パラレル方式は、エンジン休止中にモータジェネレータを駆動する場合、モータジェネレータと出力軸は常にエンジンを引きずっている状態となる。そのため、パラレル方式は、モータジェネレータの発生する動力で走行(モータ走行)を行う場合と、減速時にモータジェネレータを外力で駆動して回生を行う場合とで、ともにエネルギーの損失が大きくなり、また他の方式と比べるとエンジン動作点の自由度が小さくなる、という問題点があった。
One of the driving systems of a hybrid vehicle including an engine and a motor generator is a parallel system as disclosed in
On the other hand, in the parallel system, when the motor generator is driven while the engine is stopped, the motor generator and the output shaft are always dragged by the engine. Therefore, in the parallel system, energy loss increases both when running with the power generated by the motor generator (motor running) and when regenerating by driving the motor generator with external force during deceleration. There is a problem that the degree of freedom of the engine operating point is smaller than that of this method.
この問題点を解決するために、
(1)エンジンとモータジェネレータの間にクラッチを設け、必要に応じて両者を機械的に切り離すという方法(特許文献3、特許文献4)、
(2)気筒休止によってエンジンフリクションを減少させるという方法(特許文献5)、
さらに、(3)動力源と駆動軸とを切り離す油圧式クラッチと、エンジンとモータジェネレータの間に設置された2つのワンウェイクラッチを電磁的に制御して、エンジンのフリクションをモータに伝えないようにする(特許文献6)、
また、(4)エンジンとモータジェネレータの間に遊星歯車機構とワンウェイクラッチを設け、エンジン始動時には減速機として作用し、エンジン始動後はエンジンとモータジェネレータとを直結して発電を行う(特許文献7〜特許文献10)など、
様々な手段が提案されている。
To solve this problem,
(1) A method in which a clutch is provided between the engine and the motor generator, and the both are mechanically disconnected as required (Patent Document 3, Patent Document 4),
(2) A method of reducing engine friction by cylinder deactivation (Patent Document 5),
Furthermore, (3) the hydraulic clutch that separates the power source and the drive shaft and the two one-way clutches installed between the engine and the motor generator are electromagnetically controlled so that the engine friction is not transmitted to the motor. (Patent Document 6),
(4) A planetary gear mechanism and a one-way clutch are provided between the engine and the motor generator, and act as a speed reducer when the engine is started. After the engine is started, the engine and the motor generator are directly connected to generate power (Patent Document 7). -Patent Document 10), etc.
Various means have been proposed.
しかし、(1)に関しては、大規模な油圧系装置を含む複雑な機械的装置、および多数のセンサやプログラム制御回路による電気的な機構が必要になるなど、車両搭載性上不利な点が多いという問題がある。(2)に関しては、複雑なエンジン制御を必要とするため、どのようなエンジンの車両にも適用できる汎用性がないという問題がある。(3)に関しても、走行状態に応じた油圧式クラッチとワンウェイクラッチの係合切替具の複雑な制御が必要となる問題がある。さらに、(1)及び(3)に関しては、減速時の燃料噴射カット中に、エンジンを完全に停止させたくない場合には効果を発揮できない、という問題点があり、未だ改善の余地がある。また、(4)に関しては、モータジェネレータは発電機としてしか作用できず、走行アシストを行うためには、もう一つのモータを追加する必要がある。 However, with regard to (1), there are many disadvantages in terms of vehicle mounting, such as requiring a complicated mechanical device including a large-scale hydraulic system device and an electrical mechanism by a large number of sensors and program control circuits. There is a problem. Regarding (2), since complex engine control is required, there is a problem that there is no versatility applicable to vehicles of any engine. Regarding (3), there is a problem that complicated control of the engagement switching tool of the hydraulic clutch and the one-way clutch according to the traveling state is required. Furthermore, regarding (1) and (3), there is a problem that the effect cannot be exhibited if it is not desired to completely stop the engine during the fuel injection cut at the time of deceleration, and there is still room for improvement. With regard to (4), the motor generator can only act as a generator, and another motor needs to be added in order to perform travel assistance.
また、エンジンとモータジェネレータを遊星歯車機構を介して結合した駆動装置においては、モータジェネレータの誤作動によってエンジンの回転方向が通常の回転方向(正回転)とは異なる逆方向(負回転)に回転する場合があり、この場合にはエンジンの潤滑不良等のさまざまな不具合が生じる問題がある。 Also, in a drive device in which the engine and motor generator are coupled via a planetary gear mechanism, the rotation direction of the engine rotates in the opposite direction (negative rotation) from the normal rotation direction (forward rotation) due to malfunction of the motor generator. In this case, there are various problems such as poor lubrication of the engine.
この発明は、モータ走行時もしくは燃料カット減速時の引きずりによるエネルギー損失を低減し、かつエンジン始動時には減速機として作用し、かつエンジンの逆回転を規制することで潤滑不良などの不具合を防止する、油圧装置や電気的装置の制御を必要としない簡単な構造のハイブリッド車両の駆動装置を提供することを目的とする。 This invention reduces energy loss due to dragging during motor running or fuel cut deceleration, and acts as a speed reducer at the time of engine start, and prevents problems such as poor lubrication by restricting reverse rotation of the engine, An object of the present invention is to provide a drive device for a hybrid vehicle having a simple structure that does not require control of a hydraulic device or an electrical device.
この発明は、エンジンとモータジェネレータとから発生する動力を、動力伝達機構を介して、駆動軸に出力するハイブリッド車両の駆動装置において、前記動力伝達機構は、固定部材と第1ワンウェイクラッチを介して連絡された第1回転要素と、少なくとも前記エンジンの出力軸と連絡された第2回転要素と、前記モータジェネレータと連絡された第3回転要素とからなる遊星歯車と、前記第1回転要素の回転方向が前記エンジンの回転方向とは逆方向になるのを防止する前記第1ワンウェイクラッチと、前記第2回転要素と、第3回転要素との間に設けられ、前記第2回転要素の回転速度が第3回転要素の回転速度よりも高くなるのを防止する第2ワンウェイクラッチとを備え、前記エンジンの始動時には、第1ワンウェイクラッチを作動させ、前記モータジェネレータの出力を、遊星歯車を介してエンジンに伝達していることを特徴とする。 The present invention provides a drive device for a hybrid vehicle that outputs power generated from an engine and a motor generator to a drive shaft via a power transmission mechanism, wherein the power transmission mechanism is connected via a fixed member and a first one-way clutch. A planetary gear comprising a first rotating element in communication, a second rotating element in communication with at least the output shaft of the engine, and a third rotating element in communication with the motor generator, and rotation of the first rotating element A rotation speed of the second rotation element provided between the first one-way clutch, the second rotation element, and the third rotation element for preventing the direction from being opposite to the rotation direction of the engine; And a second one-way clutch that prevents the rotational speed of the third rotating element from becoming higher than the rotational speed of the third rotating element. Is, the output of the motor-generator, characterized in that it transmitted to the engine via the planetary gear.
この発明のハイブリッド車両の駆動装置は、エンジンが停止中もしくは燃料カットによりトルクを出していない状態ではエンジン回転数をモータよりも低く設定することができ、エンジンが運転中でトルクを出している状態ではモータと直結することができる。また、第1ワンウェイクラッチにより、エンジンの逆回転も防ぐことができる。これにより、このハイブリッド車両の駆動装置は、モータ走行時もしくは燃料カット減速時のエンジンの引きずりによるエネルギー損失を低減し、かつエンジン始動時には減速機として作用し、かつエンジンの逆回転を規制することで潤滑不良等の不具合を防止することが可能である。 In the hybrid vehicle drive device of the present invention, the engine speed can be set lower than that of the motor when the engine is stopped or the torque is not output due to fuel cut, and the engine is operating and the torque is being output. Then it can be directly connected to the motor. Further, reverse rotation of the engine can be prevented by the first one-way clutch. As a result, this hybrid vehicle drive device reduces energy loss due to drag of the engine during motor running or fuel cut deceleration, acts as a speed reducer when starting the engine, and restricts reverse rotation of the engine. It is possible to prevent problems such as poor lubrication.
以下、図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1〜図8は、この発明の実施例を示すものである。図1において、1はハイブリッド車両の駆動装置である。駆動装置1は、エンジン2とモータジェネレータ3とから発生する動力を、動力伝達機構4を介して、駆動軸5に出力する。エンジン2は、出力軸6を備え、燃料の燃焼により動力を発生する。このエンジン2は、エンジン制御手段により自動的に停止・始動(アイドルストップ)され、減速時に燃料噴射カットされる。モータジェネレータ3は、モータ軸7とモータ軸7に固定したモータロータ8とモータロータ8の外周に配設したモータステータ9とを備え、電気の供給で動力を発生するとともに外力による駆動で電気エネルギを発生する。
駆動装置1は、エンジン2の出力軸6とモータジェネレータ3のモータ軸7とを動力伝達機構4を介して接続し、モータ軸7を駆動軸5に接続している。動力伝達機構4は、エンジン2とモータジェネレータ3及び駆動軸5との間で動力の授受を行う。駆動軸5は、変速機10の入力軸11へと接続している。駆動軸5と入力軸11との間には、クラッチもしくはトルクコンバータなどの、変速機10側との回転偏差を緩衝する緩衝装置12を介装している。変速機10の出力軸13は、駆動車輪に接続している。モータジェネレータ3は、インバータ14により制御される。インバータ14の電源端子は、蓄電装置であるバッテリ15に接続している。
1 to 8 show an embodiment of the present invention. In FIG. 1,
The
前記動力伝達機構4は、遊星歯車16と第1ワンウェイクラッチ17と第2ワンウェイクラッチ18とを備えている。遊星歯車16は、第1回転要素のサンギヤ19と、サンギヤ19と噛み合うプラネタリギヤ20を支持する第2回転要素のプラネタリキャリア21と、プネタリギヤ20と噛み合う第3回転要素のリングギヤ22とを備えている。サンギヤ19は、固定部材である装置ケース23と第1ワンウェイクラッチ17を介して連絡されている。プラネタリキャリア21は、少なくともエンジン2の出力軸6と連絡されている。リングギヤ22は、モータジェネレータ3のモータ軸7とリングギヤ−モータ軸連絡部材24を介して連絡されている。
前記第1ワンウェイクラッチ17は、サンギヤ19と装置ケース23とを連絡するサンギヤ−ケース連絡部材25に介装することで、サンギヤ19と装置ケース23との間に設けられ、エンジン2が自発的に回転する方向(通常の回転方向)を正回転とした場合に、サンギヤ19が負回転になることを防止し、正回転側には空転する向きに設ける。したがって、第1ワンウェイクラッチ17は、サンギヤ19の回転方向がエンジン2の出力軸6の回転方向とは逆方向になるのを防止する。
前記第2ワンウェイクラッチ18は、プラネタリキャリア21が連絡した出力軸6とリングギヤ22が連絡したリングギヤ連絡部材24とを連絡するキャリア−リングギヤ連絡部材26に介挿することで、プラネタリキャリア21とリングギヤ22との間に設けられ、プラネタリキャリア21がリングギヤ22よりも回転速度が高くなることを防止し、低くなる側には空転する向きに設けている。したがって、第2ワンウェイクラッチ18は、プラネタリキャリア21の回転速度がリングギヤ22の回転速度よりも高くなるのを防止する。
前記動力伝達機構4は、エンジン2の始動時には、第1ワンウェイクラッチ17を作動させ、モータジェネレータ3の出力を遊星歯車16を介してエンジン2に伝達している。
The power transmission mechanism 4 includes a
The first one-way clutch 17 is provided between the
The second one-way clutch 18 is inserted into a carrier-ring
The power transmission mechanism 4 operates the first one-way clutch 17 when the engine 2 is started, and transmits the output of the motor generator 3 to the engine 2 via the
次に、作用を説明する。
このハイブリッド車両の駆動装置1は、エンジン始動時には減速機として作用し、エンジン走行時にはエンジン2の出力軸6と駆動軸5を直結し、エンジン停止中はエンジン回転速度をモータジェネレータ3及び駆動軸5の回転速度よりも低く保つように、動力伝達機構4を構成している。動力伝達機構4は、遊星歯車16と第1ワンウェイクラッチ17と第2ワンウェイクラッチ18とを備えている。
動力伝達機構4の各動作状態について、図2〜図8の共線図を用いて説明する。なお、回転速度はエンジン2の回転方向を正方向とし、各軸に入出力されるトルクはエンジン2のトルクと同じ向きのトルクが入力される方向を正として定義する。従って、駆動軸5のトルクが正の場合はハイブリッド車両を前方へ駆動しようとするトルクが出力されている状態(前進時であれば駆動、後進時であれば減速)であり、駆動軸5のトルクが負の場合は、ハイブリッド車両を後方へ駆動しようとするトルクが出力されている状態(前進時であれば減速、後進時であれば駆動)である。
また、共線図上においては、左から順に、サンギア19(共線図上においては「S」と表記)、プラネタリキャリア21(共線図上においては「C」と表記)、リングギヤ22(共線図上においては「R」と表記)の各回転速度軸を縦に並列し、サンギヤ19(S)とプラネタリキャリア21(C)との間隔:プラネタリキャリア21(C)とリングギヤ22(R)との間隔=1:k、とする。
Next, the operation will be described.
The
Each operation state of the power transmission mechanism 4 will be described with reference to the alignment charts of FIGS. The rotational speed is defined as the positive direction of the rotation direction of the engine 2, and the torque input / output to / from each axis is defined as the positive direction in which the torque in the same direction as the torque of the engine 2 is input. Therefore, when the torque of the drive shaft 5 is positive, the torque to drive the hybrid vehicle forward is being output (drive when traveling forward, decelerate when traveling backward). When the torque is negative, the torque to drive the hybrid vehicle rearward is being output (deceleration during forward travel, drive during reverse travel).
In addition, on the alignment chart, in order from the left, the sun gear 19 (indicated as “S” on the alignment chart), the planetary carrier 21 (indicated on the alignment chart as “C”), and the ring gear 22 (common) The rotation speed axes of “R” in the diagram are vertically aligned, and the distance between the sun gear 19 (S) and the planetary carrier 21 (C): the planetary carrier 21 (C) and the ring gear 22 (R) Interval between and = 1: k.
(1)停止状態
バッテリ15の充電量が十分であり、変速機10がDレンジやRレンジでのアイドルストップ状態、もしくは変速機10がNレンジ・Pレンジでこの制御を行う。
図2に、停止状態の共線図を示す。エンジン2は停止しており、モータジェネレータ3にはトルクを発生させない。
(1) Stop state The charge amount of the
FIG. 2 shows an alignment chart in a stopped state. The engine 2 is stopped and no torque is generated in the motor generator 3.
(2)モータ走行及びエンジン始動時
エンジン2を停止したまま、モータジェネレータ3のみで走行(モータ走行)を行う場合、もしくは停止状態においてエンジン2の始動要求を受けた場合に、この制御を行う。
図3に、モータ走行及びエンジン始動時の共線図を示す。モータ走行時には、動力伝達機構4の第1ワンウェイクラッチ17が作動しており、このときのエンジン2の出力軸回転速度Noutと、エンジン回転速度Ne2との関係は、以下のようになる。
Ne2=Nout/(1+k)[rpm]
この駆動装置1を用いることで、従来のパラレル方式のハイブリッド車の場合、エンジン回転速度Ne1と出力軸回転速度Noutとの関係はNe1=Noutであるため、従来と比較してエンジン回転速度がNe1>Ne2となり、モータ走行時のエンジン回転速度をより低くすることができる。
同様に、この駆動装置1を用いた場合のエンジン2によるフリクショントルクTe2と、フリクショントルクTe2が駆動軸5に及ぼすトルク損失Tloss2の関係は、以下のようになる。
Tloss2=Te2/(1+k)[Nm]
(2) During motor travel and engine start This control is performed when travel (motor travel) is performed only with the motor generator 3 while the engine 2 is stopped, or when a start request for the engine 2 is received in a stopped state.
FIG. 3 shows a nomographic chart when the motor is running and the engine is started. When the motor travels, the first one-
Ne2 = Nout / (1 + k) [rpm]
By using this
Similarly, the relationship between the friction torque Te2 by the engine 2 and the torque loss Tloss2 exerted on the drive shaft 5 by the friction torque Te2 when the
Tloss2 = Te2 / (1 + k) [Nm]
従来のパラレル方式のハイブリッド車の場合、エンジンによるフリクショントルクをTe1とすると、フリクショントルクTe1が駆動軸5に及ぼすトルク損失は、Tloss1=Te1であり、さらに前記Ne1>Ne2の関係よりフリクショントルクがTe1>Te2となるので、トルク損失はTloss1>Tloss2となる。よって、この駆動装置1を用いることで、モータ走行時に駆動軸5がエンジン2の引きずりにより受けるフリクショントルクを、より小さくすることができる。
また、エンジン2を始動する場合には、エンジン回転速度が十分に高い状態で燃料噴射および点火を行えばよい。停止状態からのエンジン始動を行う場合には、緩衝装置12によって駆動軸5と変速機10間の回転偏差を吸収すればよい。停止状態からのエンジン始動に必要なクランキングトルクTmgは、エンジン慣性トルクをTeとすると、クランキング時には第1ワンウェイクラッチ17が作動して正トルクを出力するため、
Tmg=Te/(1+k)[Nm]
、となる。モータジェネレータ3の回転速度は増加するため、始動に必要な出力は変化しないものの、クランキングトルクはより小さくすることができる。よって、この駆動装置1を用いることで、モータジェネレータ3の小型化・高効率化が可能となる。
In the case of a conventional parallel type hybrid vehicle, assuming that the friction torque by the engine is Te1, the torque loss exerted by the friction torque Te1 on the drive shaft 5 is Tloss1 = Te1, and the friction torque is Te1 from the relationship Ne1> Ne2. Since> Te2, the torque loss becomes Tloss1> Tloss2. Therefore, by using this
Further, when the engine 2 is started, fuel injection and ignition may be performed while the engine speed is sufficiently high. When the engine is started from the stopped state, the
Tmg = Te / (1 + k) [Nm]
. Since the rotation speed of the motor generator 3 increases, the output necessary for starting does not change, but the cranking torque can be made smaller. Therefore, by using this
(3)エンジン始動直後及び燃料噴射カット復帰後
エンジン2の始動が完了し、エンジン回転速度が上昇してモータジェネレータ3の回転速度に達するまで、この制御を行う。また、減速時の燃料噴射カットによりエンジン回転速度が低下した後、エンジン運転を再開した場合にも同様の制御を行う。
図4に、エンジン始動直後及び燃料噴射カット復帰後の共線図を示す。エンジン2とプラネタリキャリア21は、駆動軸5と動力的に切り離され、無負荷の状態である。そのため、エンジン回転速度Neは、モータジェネレータ3+リングギヤ22の回転速度Nmgに達して第2ワンウェイクラッチ18が作動するまで、急速に上昇する。この時、第2ワンウェイクラッチ18が作動する瞬間には、駆動軸5にショックが生じる可能性があるため、モータジェネレータ3が発生する動力を制御してショックを軽減する必要がある。Ne=Nmgとなり、第2ワンウェイクラッチ18が作動した後は、エンジン2とモータジェネレータ3及び駆動軸5は直結された状態となる。また、遊星歯車16は、一体回転してロスを軽減する。
(3) Immediately after starting the engine and after returning from the fuel injection cut This control is performed until the start of the engine 2 is completed and the engine rotation speed increases to reach the rotation speed of the motor generator 3. The same control is performed when the engine operation is resumed after the engine rotational speed is reduced due to the fuel injection cut at the time of deceleration.
FIG. 4 shows collinear charts immediately after engine startup and after fuel injection cut recovery. The engine 2 and the
(4)エンジン運転時かつ車両停止時
バッテリ14を充電する必要がある状態や、エンジン2により補機を駆動する必要がある場合、この制御を行う。
図5に、エンジン運転時かつ車両停止時の共線図を示す。この場合も、駆動軸5と変速機10間の回転偏差は、緩衝装置12によって吸収される。エンジン運転時には、第2ワンウェイクラッチ18が作動し、エンジン2とモータジェネレータ3及び駆動軸5が直結された状態になるため、エンジン出力は全て発電に用いられる。よって、従来のパラレル方式のハイブリッド車と同様、エンジン出力の増減により、発電量を制御することができる。
(4) When the engine is running and when the vehicle is stopped This control is performed when it is necessary to charge the battery 14 or when the engine 2 needs to drive the auxiliary machine.
FIG. 5 shows an alignment chart when the engine is operating and when the vehicle is stopped. Also in this case, the rotational deviation between the drive shaft 5 and the
(5)発進及び加速時
変速機10がDレンジ及びRレンジで発進、加速する場合、この制御を行う。
図6に、発進及び加速時の共線図を示す。変速機10がDレンジ及びRレンジのどちらのシフトレンジの場合も、駆動軸5からは正方向にのみトルクを出力し、前進と後退の切替えは変速機10で行うこととする。この状態でも、第2ワンウェイクラッチ18が作動するため、従来のパラレル方式のハイブリッド車と同様に、エンジン2とモータジェネレータ3及び駆動軸5が直結された状態になる。よって、駆動軸トルクToutは、エンジントルクTeとモータジェネレータ3によるトルクTmgの和に等しくなる。
Tout=Te+Tmg[Nm]
この場合、エンジン2による駆動をモータジェネレータ3によりアシストしたい場合にはモータジェネレータ3のトルクTmgをTmg>0とし、モータジェネレータ3による発電を行いたければTmg<0として、その分のトルクをエンジントルクTeに上乗せすればよい。
また、発進時には、緩衝装置12を徐々に係合していくことで駆動トルクを増幅する。これにより、スムーズな発進を可能とする。
(5) Starting and Acceleration When the
FIG. 6 shows a nomographic chart at the time of starting and accelerating. Regardless of whether the
Tout = Te + Tmg [Nm]
In this case, if it is desired to assist the drive by the engine 2 by the motor generator 3, the torque Tmg of the motor generator 3 is set to Tmg> 0, and if it is desired to generate electric power by the motor generator 3, Tmg <0, and the corresponding torque is set to the engine torque. What is necessary is just to add to Te.
Further, at the time of starting, the driving torque is amplified by gradually engaging the
(6)減速時
変速機10がDレンジ及びRレンジで減速する場合、この制御を行う。
図7に、減速時の共線図を示す。減速時に、エンジン2は燃料噴射を停止(燃料噴射カット)するため、エンジン2+プラネタリキャリア21の回転速度Neとともにサンギヤ19の回転速度Nsも急低下し、Ns=0となった時点で第2ワンウェイクラッチ18が作動している状態となる。
ここで、同じ車両条件でこの駆動装置1を用いない場合に設定される、燃料噴射カット中のエンジン回転速度をNe1とする。この駆動装置1を用いた場合、燃料を再噴射すると、エンジン回転速度は前記(3)で述べたように無負荷で駆動軸5(+モータジェネレータ3)+リングギヤ22の回転速度Noutまで上昇するため、わずかな燃料噴射量の増加でNout=Ne1とすることができ、燃料噴射カット時のエンジン2+プラネタリキャリア21の回転速度Ne2をより低く設定することができる。
サンギヤ19の回転速度Ns=0で第2ワンウェイクラッチ18が作動している状態での駆動軸5(+モータジェネレータ3)+リングギヤ22の回転速度Noutを、変速機10によりNout=Ne1(エンジン回転速度)となるように制御した場合、燃料噴射カット時のエンジン2+プラネタリキャリア21の回転速度Ne2は以下のようになる。
Ne2=Nout/(1+k)=Ne1/(1+k)[rpm]
また、エンジン2によるフリクショントルクTeと、フリクショントルクTeが駆動軸5に及ぼすトルクToutの関係は、以下のようになる。
Tout=Te/(1+k)[Nm]…………(i)
(6) During deceleration This control is performed when the
FIG. 7 shows an alignment chart at the time of deceleration. At the time of deceleration, the engine 2 stops fuel injection (fuel injection cut), so that the rotational speed Ns of the
Here, Ne1 is the engine speed during fuel injection cut, which is set when the
The rotational speed Nout of the drive shaft 5 (+ motor generator 3) +
Ne2 = Nout / (1 + k) = Ne1 / (1 + k) [rpm]
The relationship between the friction torque Te from the engine 2 and the torque Tout exerted on the drive shaft 5 by the friction torque Te is as follows.
Tout = Te / (1 + k) [Nm] (i)
ここで、この駆動装置1を用いた場合と用いない場合との、回生時にエンジンフリクションが及ぼすエネルギー損失についての比較を行う。
・従来のパラレル方式のハイブリッド車両の場合:
駆動軸5の回転速度とエンジン回転速度は等しく、エンジン回転速度がNe1のときのエンジンフリクショントルクをTe1とすると、エンジンフリクションによる損失エネルギーP1は、以下のようになる。
P1=Ne1×Te1×{2π/(60×1000)}[kw]…………(ii)
・この駆動装置1を用いた場合:
エンジン回転速度がNe2のときのエンジンフリクショントルクをTe2とすると、(i)式よりエンジンフリクショントルクが駆動軸5に及ぼすトルクTout=Te2/(1+k)となり、またNout=Ne1となる。よって、エンジンフリクションによる損失エネルギーP2は、以下のようになる。
P2=Ne1×{Te2/(1+k)}×{2π/(60×1000)}[kw]…………(iii)
前記(ii)、(iii)より、
P2/P1=Te2/Te1×(1+k)}…………(iv)
ここで、Te1>Te2、かつk>0である。よって、(iv)式より、この駆動装置1を用いることで、エンジン2の引きずりによる回生時のエネルギー損失を小さくすることができ、モータジェネレータ3による回生量を増やすことができる。kの値を大きくするほど損失軽減の割合は大きくなるが、燃料噴射カット状態からの復帰後に必要となる燃料の量も増加するため、kの値の最適化が必要となる。
Here, a comparison is made of energy loss caused by engine friction during regeneration when the
・ In the case of a conventional parallel hybrid vehicle:
If the rotational speed of the drive shaft 5 is equal to the rotational speed of the engine and the engine friction torque when the rotational speed of the engine is Ne1 is Te1, the loss energy P1 due to the engine friction is as follows.
P1 = Ne1 × Te1 × {2π / (60 × 1000)} [kw] (ii)
When this
Assuming that the engine friction torque when the engine rotation speed is Ne2 is Te2, the torque Tout = Te2 / (1 + k) exerted by the engine friction torque on the drive shaft 5 from the equation (i), and Nout = Ne1. Therefore, the loss energy P2 due to engine friction is as follows.
P2 = Ne1 × {Te2 / (1 + k)} × {2π / (60 × 1000)} [kw] (......) (iii)
From (ii) and (iii) above,
P2 / P1 = Te2 / Te1 × (1 + k)} (iv)
Here, Te1> Te2 and k> 0. Therefore, from the equation (iv), by using this
(7)アイドルストップ時
バッテリ15ヘの充電や、エンジン2により補機を駆動する必要がない状態で停車した場合、この制御を行う。
図8に、アイドルストップ時の共線図を示す。前記(6)の状態からアイドルストップを行う場合、エンジン2はフリクショントルクTeにより自然に停止する。しかし、エンジン回転速度が共振域を通過する時間を短くしてショックを低減するため、第2ワンウェイクラッチ18を介してモータジェネレータ3で負トルクTmgをかけ、エンジン2を速やかに停止させる制御を行う。
(7) During idle stop This control is performed when the
FIG. 8 shows an alignment chart at the time of idling stop. When performing idling stop from the state (6), the engine 2 naturally stops due to the friction torque Te. However, in order to reduce the shock by shortening the time during which the engine rotation speed passes through the resonance region, the motor generator 3 is applied with the negative torque Tmg via the second one-way clutch 18 and the engine 2 is quickly stopped. .
このように、このハイブリッド車両の駆動装置1は、エンジン2が停止中もしくは燃料カットによりトルクを出していない状態では、エンジン回転数をモータジェネレータ3の回転数よりも低く設定することができ、エンジン2が運転中でトルクを出している状態ではモータジェネレータ3と直結することができる。また、第1ワンウェイクラッチ17により、エンジン2の逆回転も防ぐことができる。これにより、このハイブリッド車両の駆動装置1は、エンジン2の引きずりによるエネルギー損失を低減し、かつエンジン2の始動時には減速機として作用し、かつエンジン2の逆回転を規制することで潤滑不良等の不具合を防止することが可能である。
As described above, the
図9・図10は、変形例を示すものである。この変形例において、上述実施例と同一機能を果たす箇所には同一符合を付して説明する。上述実施例の動力伝達機構4は、図1に示すように、遊星歯車16のサンギヤ19を、第1ワンウェイクラッチ17を介して装置ケース23に連絡し、プラネタリキャリア21にエンジン2の出力軸6を連絡し、リングギヤ22にモータジェネレータ3を連絡し、さらにプラネタリキャリア21とリングギヤ22とを、第2ワンウェイクラッチ18を介して機械的に連絡していた。
しかし、変形例の駆動装置1は、図9に示すように、サンギヤ19を装置ケース23にサンギヤ−ケース連絡部材25で連絡し、プラネタリキャリア21に第1ワンウェイクラッチ17を介装することで、プラネタリキャリア21を第1ワンウェイクラッチ17を介してエンジン2の出力軸6に連絡し、プラネタリキャリア21とリングギヤ22とを第2ワンウェイクラッチ18を介して連絡している。
この変形例の共線図は、前述実施例の(3)と(5)の場合を除いて同じものになる。変形例による(3)と(5)においては、サンギヤ19は0回転で固定されたまま、第1ワンウェイクラッチ17が空回りしてエンジン回転速度だけがリングギヤ22の回転速度まで上昇し、第2ワンウェイクラッチ18が作動する状態となる(図10参照)。その結果、走行中は、遊星歯車16の各ギヤ19・20・22間に回転偏差が生じるため、図1の場合と比較すると走行中のロスが大きくなる。
9 and 10 show a modification. In this modified example, portions that perform the same functions as those of the above-described embodiment will be described with the same reference numerals. As shown in FIG. 1, the power transmission mechanism 4 of the above-described embodiment connects the
However, as shown in FIG. 9, the
The collinear diagram of this modification is the same except for the cases (3) and (5) of the previous embodiment. In (3) and (5) according to the modified examples, the first one-way clutch 17 rotates idly while the
このように、変形例の駆動装置1は、エンジン2が停止中もしくは燃料カットによりトルクを出していない状態では、エンジン回転数をモータジェネレータ3の回転数よりも低く設定することができ、エンジン2が運転中でトルクを出している状態ではモータジェネレータ3と直結することができる。また、第1ワンウェイクラッチ17により、エンジン2の逆回転も防ぐことができる。これにより、このハイブリッド車両の駆動装置1は、エンジン2の引きずりによるエネルギー損失を低減し、かつエンジン2の始動時には減速機として作用し、かつエンジン2の逆回転を規制することで潤滑不良等の不具合を防止することが可能である。
As described above, the
この発明は、モータ走行時もしくは燃料カット減速時のエンジンの引きずりトルクによるエネルギー損失を低減し、かつエンジンの始動時には減速機として作用し、かつエンジンの逆回転を規制することで潤滑不良などの不具合を防止するものであり、パラレル方式のハイブリッド車両の駆動装置に適用することができる。 This invention reduces the energy loss due to the drag torque of the engine during motor running or fuel cut deceleration, acts as a speed reducer at the start of the engine, and restricts reverse rotation of the engine to cause problems such as poor lubrication This can be applied to a drive device for a parallel hybrid vehicle.
1 駆動装置
2 エンジン
3 モータジェネレータ
4 動力伝達機構
5 駆動軸
6 出力軸
10 変速機
12 緩衝装置
14 インバータ
15 バッテリ
16 遊星歯車
17 第1ワンウェイクラッチ
18 第2ワンウェイクラッチ
19 サンギヤ
20 プラネタリギヤ
21 プラネタリキャリア
22 リングギヤ
23 装置ケース
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記動力伝達機構は、
固定部材と第1ワンウェイクラッチを介して連絡された第1回転要素と、少なくとも前記エンジンの出力軸と連絡された第2回転要素と、前記モータジェネレータと連絡された第3回転要素とからなる遊星歯車と、
前記第1回転要素の回転方向が前記エンジンの回転方向とは逆方向になるのを防止する前記第1ワンウェイクラッチと、
前記第2回転要素と、第3回転要素との間に設けられ、前記第2回転要素の回転速度が第3回転要素の回転速度よりも高くなるのを防止する第2ワンウェイクラッチとを備え、
前記エンジンの始動時には、第1ワンウェイクラッチを作動させ、前記モータジェネレータの出力を、遊星歯車を介してエンジンに伝達していることを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。 In a hybrid vehicle drive device that outputs power generated from an engine and a motor generator to a drive shaft via a power transmission mechanism,
The power transmission mechanism is
A planet comprising a first rotating element communicated with a fixed member via a first one-way clutch, a second rotating element communicated with at least the output shaft of the engine, and a third rotating element communicated with the motor generator Gears,
The first one-way clutch for preventing the rotation direction of the first rotation element from being opposite to the rotation direction of the engine;
A second one-way clutch provided between the second rotating element and the third rotating element and preventing the rotational speed of the second rotating element from becoming higher than the rotational speed of the third rotating element;
A hybrid vehicle drive device characterized in that when the engine is started, the first one-way clutch is operated to transmit the output of the motor generator to the engine via a planetary gear.
前記動力伝達機構は、
固定部材と連絡された第1回転要素と、少なくとも前記エンジンの出力軸と第1ワンウェイクラッチを介して連絡された第2回転要素と、前記モータジェネレータと連絡された第3回転要素とからなる遊星歯車と、
前記第1回転要素の回転方向が前記エンジンの回転方向とは逆方向になるのを防止する前記第1ワンウェイクラッチと、
前記第2回転要素と、第3回転要素との間に設けられ、前記第2回転要素の回転速度が第3回転要素の回転速度よりも高くなるのを防止する第2ワンウェイクラッチとを備え、
前記エンジンの始動時には、第1ワンウェイクラッチを作動させ、前記モータジェネレータの出力を、遊星歯車を介してエンジンに伝達していることを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。 In a hybrid vehicle drive device that outputs power generated from an engine and a motor generator to a drive shaft via a power transmission mechanism,
The power transmission mechanism is
A planetary structure comprising a first rotating element communicated with a fixed member, a second rotating element communicated with at least the output shaft of the engine via a first one-way clutch, and a third rotating element communicated with the motor generator. Gears,
The first one-way clutch for preventing the rotation direction of the first rotation element from being opposite to the rotation direction of the engine;
A second one-way clutch provided between the second rotating element and the third rotating element and preventing the rotational speed of the second rotating element from becoming higher than the rotational speed of the third rotating element;
A hybrid vehicle drive device characterized in that when the engine is started, the first one-way clutch is operated to transmit the output of the motor generator to the engine via a planetary gear.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102490599A (en) * | 2011-12-26 | 2012-06-13 | 北京理工华创电动车技术有限公司 | Double-power coupling driving system for pure electric automobile |
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2010
- 2010-01-07 JP JP2010002085A patent/JP2011140266A/en active Pending
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