JP2012240679A - ハイブリッド車を動作させるための方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】ハイブリッド車を動作させるための方法。
【解決手段】動力伝達系は、内燃機関１０と、第１の電気機械１１と、入力シャフトを有するトランスミッション１２と、動力分離機構２０と、ハイブリッド車の第１の車軸１３とを備える。動力分離機構２０が開かれて内燃機関１０が静止しているとき、内燃機関１０と回転する第１の電気機械１１との間での回転速度差が動力分離機構２０で生じる。動力分離機構２０で許容できる最大の回転速度差以下では、動力分離機構２０が開かれて、ハイブリッド車を第１の電気機械１１によって純粋に電気的に駆動させるか、または前記ハイブリッド車を制動するか、またはこのハイブリッド車を惰性走行させ、許容できる最大の回転速度差を超えると、動力分離機構２０と第１の電気機械１１が相互に切り離される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッド車のハイブリッド動力伝達系を動作させるための方法に関する。
前記のハイブリッド車では、動力伝達系が、内燃機関と、第１の電気機械と、入力シャフトを有するトランスミッションと、動力分離機構と、このハイブリッド車の第１の車軸とを備える。
本明細書において、内燃機関は、ハイブリッド車の第１の車軸を駆動させるために、第１の電気機械と共にトランスミッションの入力シャフトに配置される。さらに、内燃機関は、動力分離機構を介して第１の電気機械に接続させることができる。
この動力分離機構が開かれたときに、内燃機関を停止させることができる。そのとき、ハイブリッド車の第１の車軸を、電動機として動作する第１の電気機械によって純粋に電気的に駆動させること、または、発電機として動作する第１の電気機械によって制動すること（以下「回生」と呼ぶ）ができ、そうでなければ、この車軸は動力なしで転がることもできる（以下「惰性走行」と呼ぶ）。
しかし、高速走行時、特に高性能ハイブリッド車においては、停止されている（すなわち静止した）内燃機関と回転する第１の電気機械との間で大きな回転速度差が生じる。開いている動力分離機構で許容できる最大の回転速度差を超えた場合、動力分離機構で、熱力学的な問題または剛性に関わる問題が生じる可能性がある。
（特許文献１）には、ハイブリッド車が記載されている。このハイブリッド車では、ハイブリッド車の車軸が純粋に電気的に駆動されるとき、電気機械を切り離すことができる。その際、電気機械が段階的に切り離されるようになっている。
米国特許第６，９３２，７３８Ｂ２号明細書
本発明の目的は、ハイブリッド車のハイブリッド動力伝達系を動作させるための方法であって、ハイブリッド車が高速で走行しているときに、開いている動力分離機構での熱的な問題も剛性の問題も回避することができる方法を提供することである。
前記の目的は、特許請求項１の特徴を備える方法によって達成される。
本発明による方法で重要なのは、動力分離機構で許容できる最大の回転速度差以下では、動力分離機構が開かれて、ハイブリッド車を第１の電気機械によって純粋に電気的に駆動させるか、またはこのハイブリッド車に回生を行わせる、もしくは惰性走行させることである。他方、動力分離機構で許容できる最大の回転速度差を超えると、動力分離機構と第１の電気機械が相互に切り離される。ここで、好ましくは、トランスミッションの連結要素が開かれ、その結果動力分離機構と第１の電気機械が切り離される。動力分離機構と第１の電気機械の切り離しにより、ハイブリッド車は、動力分離機構で許容できる最大の回転速度差を超えても引き続き惰性走行することができる。したがって、高速走行時、特に高性能ハイブリッド車において、動力分離機構での熱的な問題も剛性の問題も生じなくなる。
ハイブリッド車が第１の駆動可能な車軸を１つだけ備えているか、それとももう１つ電動車軸をさらに備えているかは、本発明による方法に影響しない。電動車軸をもう１つ備えていない車両であっても、本発明による方法により、動力分離機構での回転速度差が許容範囲を超えることになるような高い車両速度で、惰性走行モードをとることが可能になる。
本発明に従って動作されるハイブリッド車は、動力伝達系が、ハイブリッド車の第２の車軸と、第２の車軸を駆動させるための少なくとも１つの第２の電気機械とを備えるように構成されることが好ましい。その際、動力分離機構で許容できる最大の回転速度差を超えると、ハイブリッド車が第２の電気機械によって駆動または制動されるようになっている。したがって、ハイブリッド車は、動力分離機構で許容できる最大の回転速度差を超えても、電動機として動作する第２の電気機械によってハイブリッド車の第２の車軸が純粋に電気的に駆動されることにより、引き続き純粋に電気的に走行することができる。あるいは、ハイブリッド車は、発電機として動作する第２の電気機械によって制動されることにより、回生を行うことができる。したがって、この発展形態により、動力分離機構の最大回転速度差を超えたときに、電動モードをとることも可能になる。ただし、このときには、第１の車軸に加えてさらなる電動車軸が必要である。さらに、この構成により、電気的な低温始動のための熱の投入量を減少させることが可能になり、それによりクラッチの摩耗が最小限になる。
したがって、本発明による方法の重要な特徴は、動力分離機構と第１の電気機械を相互に切り離すことができることであり、特に、ハイブリッドモジュールに接続されたトランスミッションのクラッチ要素を使用してハイブリッドモジュール内部の動力分離機構の機能を引き継ぎ、それにより最大回転速度差の問題を回避することができることである。ここで、動力伝達系は、惰性走行モードおよび電動モードにおいて、特に前記の最大回転速度差に達する点までは、ハイブリッドモジュール内部の動力分離機構によって切り離されている。回転速度差を超えたときには、ハイブリッドモジュールに接続されたトランスミッションのクラッチ要素によって惰性走行モードが実現され、その際、ハイブリッドモジュール内部の動力分離機構は好ましくは閉じられたままである。動力伝達系内部で第２の電気機械を利用可能である場合には、この動作状況下で、この第２の電気機械によって電動モードをとることもできる。
内燃機関は、ハイブリッドモジュールの第１の電気機械が静止しているときに始動されることが好ましく、その結果、高いトルクを利用することができる。さらに、始動ダイナミクスに応じて、前記内燃機関を加速させることができ、および／または連結機構によって、特に前記のクラッチ要素によって、クラッチ要素に接続されたトランスミッションと動的に連結させることができる。
本発明の方法に従って動作されるハイブリッド動力伝達系を示した図である。 本発明の方法に従う、ハイブリッド動力伝達系の運転状態を概略的に示す、トルク-速度曲線である。
図１はハイブリッド動力伝達系１を示している。このハイブリッド動力伝達系１は、内燃機関１０、電気機械１１、そして入力シャフト１２´を備えたトランスミッション１２を含んで構成されている。上記内燃機関１０と上記電気機械１１との両方は、上記トランスミッション１２の入力シャフト１２´に接続されている。上記トランスミッション１２は、ギア１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを含んでおり、上記内燃機関１０および／または上記電気機械１１のトルクを、上記ハイブリッド動力伝達系１を備えた車両の第１の車軸１３に伝達するように構成してある。
上記内燃機関１０と上記電気機械１１との間に、動力分離機構２０が配置されている。この動力分離機構２０が閉じられたときは、上記内燃機関１０および上記電気機械１１によるトルクを、入力シャフト１２´に伝達することできる。また、この動力分離機構２０が開かれたときは、上記電気機械１１によるトルクだけを、入力シャフト１２´に伝達することができる。上記トランスミッション１２で、入力シャフト１２´を上記ギア１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄに接続するためには、上記トランスミッション１２のクラッチ要素２１、２２が使用される。
更に、この発明の特に好適な実施例として、ハイブリッド動力伝達系１は、更に第２の電気機械１５を含んでいる。この第２の電気機械１５は、第２の車軸１４を駆動するために使用される。この第２の車軸１４は、上記内燃機関１０および上記第１の電気機械１１によって駆動される第１の車軸１３から独立して配置されている。
このハイブリッド動力伝達系１を備えた車両が、上記電気機械１１によって純粋に電気的に駆動されるかまたは回生され、あるいは、惰性走行される場合は、上記電気機械１１は、入力シャフト１２´を介して、前記第１の車軸１３に接続される。したがって、上記電気機械１１は、ハイブリッド動力伝達系１を備えた車両の運転状況、特にその速度に依存して非常に速い回転速度で回る可能性がある。このような場合に、上記内燃機関１０が静止していると、上記電気機械１１（非常に速い回転速度で回転している）と、上記内燃機関１０（静止している）との間で、非常に大きい回転速度の差が発生することになる。この回転速度の差は、上記動力分離機構２０で生じることになるので、これが動力分離機構２０における熱的な問題、或いは剛性を低下させるという問題を発生させる原因になる場合がある。
ここで、図２を参照する。図２は、上記内燃機関１０が静止しているときのハイブリッド動力伝達系１の運転状態を、トルクＭを縦軸に、回転速度Ｖを横軸にとって示す図である。ここで、トルクＭ及び回転速度Ｖは、上記電気機械１１によって生成され上記トランスミッション１２を介して第１の車軸１３に伝達され（すなわち、電気駆動）、または、第１の車軸から上記トランスミッション１２を介して電気機械１１に伝達される車両の慣性力によって生成される（すなわち、回生又は惰行走行）。この両ケースで、電気機械１１（非常に速い回転速度で回転している）と内燃機関１０（静止している）との、非常に大きな回転速度差が、動力分離機構２０で発生する場合がある。
そこで、ハイブリッド動力伝達系１が、すなわち前記入力シャフト１２´が、回転速度ＶLを超えると、上記トランスミッション１２でクラッチ要素２１、２２が開かれ入力シャフト１２´が切り離される。したがって、上記電気機械１１および同様に動力分離機構２０が前記第１の車軸１３から分離されることになる。その結果、入力シャフト１２´の回転速度および上記電気機械１１の回転速度は、もはや増加せず、ＶＬの値より下に保持される。
上記の結果として、動力分離機構２０で生じる、内燃機関１０（静止している）と電気機械１１との間の回転速度差は、もはや増加しない。これによって動力分離機構２０を効果的に保護することができる。
その一方で、車両の速度それ自体は、車両の慣性力を使うことにより、或いは、車両の第２の車軸１４を駆動する第２の電気機械１５を使うことにより、車両の速度を更に増加させることも可能である。
１ ハイブリッド動力伝達系
１０ 内燃機関
１１ 第１の電気機械
１２ トランスミッション
１２´ 入力シャフト
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ ギア
１３ 第１の車軸
１４ 第２の車軸
１５ 第２の電気機械
２０ 動力分離機構
２１、２２ クラッチ要素

Claims (5)

  1. ハイブリッド車のハイブリッド動力伝達系を動作させるための方法であって、前記動力伝達系が、内燃機関と、第１の電気機械と、入力シャフトを有するトランスミッションと、動力分離機構と、前記ハイブリッド車の第１の車軸とを備え、前記内燃機関が、前記ハイブリッド車の前記第１の車軸を駆動させるために、前記第１の電気機械と共に前記トランスミッションの前記入力シャフトに配置され、前記動力分離機構を介して前記内燃機関を前記第１の電気機械に接続させることができ、前記動力分離機構が開かれて前記内燃機関が静止しているときに、前記内燃機関と回転する前記第１の電気機械との間での前記動力分離機構で回転速度差が生じ、前記動力分離機構で許容できる最大の回転速度差以下では、前記動力分離機構が開かれて、前記ハイブリッド車を前記第１の電気機械によって純粋に電気的に駆動させるか、または前記ハイブリッド車を制動するか、または前記ハイブリッド車を惰性走行させ、前記許容できる最大の回転速度差を超えると、前記動力分離機構と前記第１の電気機械が相互に切り離される方法。
  2. 前記動力分離機構と前記第１の電気機械を切り離すために、前記トランスミッションでのクラッチ要素が開かれる請求項１に記載の方法。
  3. 前記動力伝達系が、前記ハイブリッド車の第２の車軸と、前記第２の車軸を駆動させるための少なくとも１つの第２の電気機械とを備え、前記動力分離機構で許容できる最大の回転速度差を超えると、前記ハイブリッド車が前記第２の電気機械によって駆動または制動される請求項１または２に記載の方法。
  4. 前記動力分離機構と前記第１の電気機械を切り離した状態で、前記動力分離機構が閉じられる請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記第１の電気機械が静止しているときに、前記内燃機関が始動されて、加速される、および／または連結機構によって前記トランスミッションと動的に連結される請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
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