JP2013189024A - Vehicle driving mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、車両駆動機構に係り、特にエンジンおよびモータを動力源として備えるハイブリッド自動車の車両駆動機構に関する。 The present invention relates to a vehicle drive mechanism, and more particularly to a vehicle drive mechanism of a hybrid vehicle including an engine and a motor as power sources.
エンジンおよびモータを動力源として備えるハイブリッド自動車の普及が始まっている。特許文献1には、エンジンおよび2つのモータを備えるハイブリッド自動車の車両駆動機構が開示されている。この車両駆動機構では、エンジンの出力軸に第1モータの回転軸の入力側が連結され、第1モータの回転軸の出力側と第2モータの回転軸の入力側とが連結され、第2モータの回転軸の出力側が遊星ギヤおよびディファレンシャルを介して車軸に連結されている。エンジンからの動力によって第1、第2モータが駆動される際には、その駆動力が遊星ギヤおよびディファレンシャルを介して車軸に伝達されて車両の走行が行われる。その際、第1、第2モータを電動機として動作させれば、車両の走行を補助することができ、第1、第2モータを発電機として動作させれば、エンジンの動力によって発電を行うことができる。 The spread of hybrid vehicles equipped with engines and motors as power sources has begun. Patent Document 1 discloses a vehicle drive mechanism for a hybrid vehicle including an engine and two motors. In this vehicle drive mechanism, the input side of the rotary shaft of the first motor is connected to the output shaft of the engine, the output side of the rotary shaft of the first motor and the input side of the rotary shaft of the second motor are connected, and the second motor The output side of the rotary shaft is connected to the axle via a planetary gear and a differential. When the first and second motors are driven by the power from the engine, the driving force is transmitted to the axle through the planetary gear and the differential, and the vehicle travels. At that time, if the first and second motors are operated as electric motors, the vehicle can be assisted, and if the first and second motors are operated as generators, the engine power is generated. Can do.
車両駆動機構のモータは、効率的に動作すると共に小型であることが好ましい。まず、動作効率について考えると、一般的なモータの動作効率は回転数およびトルクに関係し、これを図示すると図6のようになる。図6に示される動作効率特性において、モータの動作効率は最も内側の等高線αで囲まれる領域内において最も高くなる。本願明細書では、この最も動作効率の高い領域の中心におけるモータの回転数Nを「最適回転数」と呼ぶことにする。特許文献1の構成では、第1、第2モータはエンジンと同一の回転数で駆動されるため、第1、第2モータを効率的に動作させるためには、それらの最適回転数をエンジンの標準的な回転数にほぼ等しくなるように設計し、第1、第2モータを最適回転数の近傍で動作させることが好ましい。 The motor of the vehicle drive mechanism preferably operates efficiently and is small. First, considering the operation efficiency, the operation efficiency of a general motor is related to the rotation speed and torque, which is shown in FIG. In the operating efficiency characteristics shown in FIG. 6, the operating efficiency of the motor is highest in the region surrounded by the innermost contour line α. In the present specification, the rotational speed N of the motor at the center of the region having the highest operating efficiency is referred to as “optimal rotational speed”. In the configuration of Patent Document 1, since the first and second motors are driven at the same rotational speed as the engine, in order to operate the first and second motors efficiently, their optimum rotational speeds are set to It is preferable that the first and second motors are designed to be nearly equal to the standard rotation speed and operate near the optimum rotation speed.
次に、小型化について考えると、モータは最適回転数を高く設計するほど小型化が容易になる。しかしながら、特許文献1の構成では、第1、第2モータはエンジンと同一の回転数によって駆動されるため、小型化のためにそれらの最適回転数を高く設計すると、第1、第2モータを最適回転数の近傍で動作させることができなくなる。すなわち、特許文献1の構成では、第1、第2モータの効率的な動作と小型化とを両立させることができない。 Next, considering miniaturization, the motor becomes easier to miniaturize as the optimum rotational speed is designed higher. However, in the configuration of Patent Document 1, since the first and second motors are driven at the same rotational speed as the engine, if the optimum rotational speed is designed high for miniaturization, the first and second motors are It becomes impossible to operate near the optimum rotational speed. That is, with the configuration of Patent Document 1, it is impossible to achieve both the efficient operation and the miniaturization of the first and second motors.
この発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、ハイブリッド自動車用の高効率かつ小型の車両駆動機構を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and an object thereof is to provide a highly efficient and small vehicle drive mechanism for a hybrid vehicle.
上記の課題を解決するために、この発明に係る車両駆動機構は、内燃機関(エンジン)と、内燃機関の出力軸に回転軸の入力側が機械的に連結されると共に当該回転軸の出力側が車軸に機械的に連結されて発電機としても動作可能な第1電動機(第1モータ)と、車軸に回転軸の出力側が機械的に連結される第2電動機(第2モータ)と、第1、第2電動機に電力を供給すると共に第1電動機によって発電された電力を蓄える蓄電手段とを備え、第1電動機と第2電動機との間には第1増速機が設けられ、第2電動機の最適回転数は第1電動機の最適回転数よりも高いことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a vehicle drive mechanism according to the present invention includes an internal combustion engine (engine), an input side of a rotary shaft mechanically connected to an output shaft of the internal combustion engine, and an output side of the rotary shaft that is an axle. A first electric motor (first motor) that is mechanically connected to the motor and operable as a generator, a second electric motor (second motor) mechanically connected to the axle and the output side of the rotary shaft, And a power storage means for supplying power to the second motor and storing the power generated by the first motor. A first speed increaser is provided between the first motor and the second motor. The optimum rotation speed is higher than the optimum rotation speed of the first electric motor.
第1電動機と内燃機関との間には第2増速機が設けられ、第1電動機の最適回転数を内燃機関の回転数よりも高くしてもよい。 A second speed increaser may be provided between the first motor and the internal combustion engine, and the optimum rotational speed of the first motor may be higher than the rotational speed of the internal combustion engine.
第1電動機と内燃機関との間には第1クラッチが設けられ、第1電動機が蓄電手段から供給される電力によって動作する際には、第1クラッチが切断状態となるようにしてもよい。 A first clutch may be provided between the first electric motor and the internal combustion engine, and the first clutch may be in a disconnected state when the first electric motor is operated by electric power supplied from the power storage means.
第1電動機と車軸との間には第2クラッチが設けられ、第1電動機が内燃機関の動力によって駆動されて発電機として動作する際には、第2クラッチが切断状態となるようにしてもよい。 A second clutch is provided between the first motor and the axle, and when the first motor is driven by the power of the internal combustion engine and operates as a generator, the second clutch may be in a disconnected state. Good.
この発明によれば、ハイブリッド自動車用の高効率かつ小型の車両駆動機構を得ることができる。 According to the present invention, a highly efficient and small vehicle drive mechanism for a hybrid vehicle can be obtained.
以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。
実施の形態1.
この発明の実施の形態1に係るハイブリッド自動車用の車両駆動機構100の構成を図1に示す。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 shows the configuration of a
車両駆動機構100は、ガソリン燃料を内部で燃焼させて動力を発生させるエンジン10と、交流電力によって動作して動力を発生させると共に外部動力によって駆動される際には発電機としても動作可能な第1モータ20と、交流電力によって動作して動力を発生させる第2モータ30とを備えている。
The
エンジン10の出力軸11は、第1クラッチ12を介して第1モータ20の回転軸21の入力側に連結されており、第1モータ20の回転軸21の出力側は、第2クラッチ13を介して第1増速機40の入力軸41に連結されている。第1増速機40の出力軸42は、第1ギヤ14、第2ギヤ15、およびディファレンシャル16を介して車軸17に連結されている。また、第2モータ30の回転軸31の出力側は、第3ギヤ18、第2ギヤ15、およびディファレンシャル16を介して車軸17に連結されている。
The
第1クラッチ12が連結された状態では、第1モータ20の回転軸21はエンジン10の出力軸11と一体的に回転し、第1モータ20の回転数はエンジン10の回転数と等しくなる。そのため、図2の動作効率特性に示される第1モータ20の最適回転数N1は、エンジン10の標準的な回転数Neとほぼ等しくなるように設計される。
In a state where the
また、第1モータ20と第2モータ30との間には、第1増速機40が介在されているため、第2モータ30の回転数は第1モータ20の回転数よりも高くなり、第1モータ20の回転数に第1増速機40の増速比を乗じた値になる。そのため、図2の動作効率特性に示される第2モータ30の最適回転数N2は、第1モータ20の最適回転数N1に第1増速機40の増速比を乗じた値にほぼ等しくなるように設計される。第2モータ30の最適回転数N2を高く設計できるため、第2モータ30を小型化することができる。
Further, since the
また、車両駆動機構100は、直流電力を蓄えるバッテリ50と、バッテリ50から出力される直流電力を交流電力に変換する第1インバータ51および第2インバータ52とを備えている。第1インバータ51から出力される交流電力は第1モータ20に供給され、第2インバータ52から出力される交流電力は第2モータ30に供給される。また、第1インバータ51は、第1モータ20がエンジン10の動力によって駆動されて発電機として動作する際には、第1モータ20から出力される交流電力をバッテリ50に充電可能な直流電力に変換する機能も併せ持っている。
The
また、車両駆動機構100は、マイクロコンピュータによって構成されるコントロールユニット60を備えており、コントロールユニット60は、第1クラッチ12、第2クラッチ13、第1インバータ51、および第2インバータ52を制御する。
Further, the
次に、この実施の形態1に係るハイブリッド自動車用の車両駆動機構100の動作について、車両が発電を行わずにモータによる走行のみを行うEV走行時の動作と、車両が発電およびモータによる走行を共に行うRE発電+EV走行時の動作とに分けて説明する。
Next, regarding the operation of the
(1.EV走行時の動作)
車両のEV走行時において車両駆動機構100は、第1モータ20および第2モータ30を共に走行用に用いる。詳細には、車両駆動機構100のコントロールユニット60は、第2インバータ52から第2モータ30に電力を供給して車軸17の駆動を行わせると共に、第1クラッチ12を切断状態、第2クラッチ13を連結状態にした上で、第1インバータ51から第1モータ20に電力を供給することによって第1モータ20を電動機として動作させ、車軸17の駆動を行わせる。その結果、第1モータ20および第2モータ30によって車軸17が駆動され、車両の走行が行われる。
(1. Operation during EV travel)
When the vehicle is traveling on EV, the
上記において、第1インバータ51が出力する交流電力の周波数を調整することにより、第1モータ20はその最適回転数N1の近傍で動作するように制御される。また、第2インバータ52が出力する交流電力の周波数を調整することにより、第2モータ30はその最適周波数N2の近傍で動作するように制御される。また、第1クラッチ12が切断状態であるため、第1モータ20および第2モータ30によって車軸17を駆動する際にエンジン10が負荷となることが防止される。
In the above, by adjusting the frequency of the AC power output from the
(2.RE発電+EV走行時の動作)
車両のRE発電+EV走行時において車両駆動機構100は、第1モータ20を発電機として動作させて発電を行うと共に、第2モータ30によって車両の走行を行う。詳細には、車両駆動機構100のコントロールユニット60は、第2インバータ52から第2モータ30に電力を供給して車軸17の駆動を行わせると共に、第1クラッチ12を連結状態、第2クラッチ13を切断状態にした上で、エンジン10の動力によって第1モータ20を駆動させて発電機として動作させる。第1モータ20によって発電された交流電力は、第1インバータ51によって直流電力に変換されてバッテリ50に蓄えられる。
(2. Operation during RE power generation + EV travel)
During the RE power generation + EV traveling of the vehicle, the
上記において、第1モータ20はエンジン10と同一の回転数によって駆動されるため、第1モータ20はその最適周波数N1の近傍で駆動される。また、第2インバータ52が出力する交流電力の周波数を調整することにより、第2モータ30はその最適周波数N2の近傍で動作するように制御される。また、第2クラッチ13が切断状態であるため、第1モータ20を車軸17の駆動から切り離して発電に専念させることができ、車両の発電効率が向上する。
In the above, since the
以上説明したように、この実施の形態1に係るハイブリッド自動車用の車両駆動機構100では、第1モータ20と第2モータ30との間には第1増速機40が設けられ、第2モータ30の最適回転数N2は第1モータの最適回転数N1よりも高く設計される。これにより、第1モータ20および第2モータ30をそれらの最適回転数N1、N2の近傍で動作させながら、第2モータ30を小型化することができるため、高効率かつ小型の車両駆動機構とすることができる。
As described above, in the
また、第1モータ20とエンジン10との間には第1クラッチ12が設けられ、第1モータ20がバッテリ50から供給される電力によって電動機として動作する際には、第1クラッチ12が切断状態となる。これにより、第1モータ20および第2モータ30によって車軸17を駆動する際にエンジン10が負荷となることが防止され、車両の走行効率が向上する。
Further, the first clutch 12 is provided between the
また、第1モータ20と車軸17との間には第2クラッチ13が設けられ、第1モータ20がエンジン10の動力によって駆動されて発電機として動作する際には、第2クラッチ13が切断状態となる。これにより、第1モータ20を発電に専念させることができ、車両の発電効率が向上する。
A
実施の形態2.
この発明の実施の形態2に係るハイブリッド自動車用の車両駆動機構200の構成を図3に示す。尚、以降の説明において、図1の参照符号と同一の符号は同一又は同様の構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 shows the configuration of a
実施の形態2における車両駆動機構200では、第1モータ220とエンジン10との間に第2増速機270が設けられている。第1クラッチ12が連結された状態では、第1モータ220の回転数は、エンジン10の回転数に第2増速機270の増速比を乗じた値になる。そのため、図4の動作効率特性に示される第1モータ220の最適回転数N1’は、エンジン10の標準的な回転数Neに第2増速機270の増速比を乗じた値にほぼ等しくなるように設計される。また、これに伴って第1増速機240の増速比は、第2モータ30の最適回転数N2を第1モータ220の最適回転数N1’で除した値に等しくなるように調整される。これにより、第1モータ220の最適回転数N1’は実施の形態1における最適回転数N1よりも高くなるため、第1モータ220および第2モータ30をそれらの最適回転数N1’,N2の近傍で動作させながら、第1モータ220を小型化することができる。
In the
その他の実施の形態.
実施の形態1において、図5の(a)或いは(b)に示されるように、第1モータ20と第2モータ30とを直列に接続してもよく、実施の形態2においても同様である。
Other embodiments.
In the first embodiment, as shown in FIG. 5 (a) or (b), the
100,200,300,400 車両駆動機構、10 エンジン(内燃機関)、11 エンジンの出力軸(内燃機関の出力軸)、12 第1クラッチ、13 第2クラッチ、17 車軸、20,220 第1モータ(第1電動機)、21,221 第1モータの回転軸(第1電動機の回転軸)、30 第2モータ(第2電動機)、31 第2モータの回転軸(第2モータの回転軸)、40,240 第1増速機、50 バッテリ(蓄電手段)、270 第2増速機、N1,N1’ 第1モータの最適回転数(第1電動機の最適回転数)、N2 第2モータの最適回転数(第2電動機の最適回転数)、Ne エンジンの回転数(内燃機関の回転数)。 100, 200, 300, 400 Vehicle drive mechanism, 10 engine (internal combustion engine), 11 engine output shaft (internal combustion engine output shaft), 12 first clutch, 13 second clutch, 17 axle, 20, 220 first motor (First motor), 21, 221 first motor rotation shaft (first motor rotation shaft), 30 second motor (second motor), 31 second motor rotation shaft (second motor rotation shaft), 40,240 First speed increaser, 50 Battery (power storage means), 270 Second speed increaser, N1, N1 ′ Optimal rotation speed of first motor (optimal rotation speed of first motor), N2 Optimal speed of second motor The number of revolutions (the optimum number of revolutions of the second electric motor), the number of revolutions of the Ne engine (the number of revolutions of the internal combustion engine).
Claims (4)
前記内燃機関の出力軸に回転軸の入力側が機械的に連結されると共に該回転軸の出力側が車軸に機械的に連結されて発電機としても動作可能な第1電動機と、
前記車軸に回転軸の出力側が機械的に連結される第2電動機と、
前記第1、第2電動機に電力を供給すると共に前記第1電動機によって発電された電力を蓄える蓄電手段と
を備え、
前記第1電動機と前記第2電動機との間には第1増速機が設けられ、前記第2電動機の最適回転数は前記第1電動機の最適回転数よりも高いことを特徴とする、車両駆動機構。 An internal combustion engine;
A first electric motor that is mechanically connected to an output shaft of the internal combustion engine and an output side of the rotary shaft is mechanically connected to an axle and is operable as a generator;
A second electric motor that mechanically connects the output side of the rotating shaft to the axle;
Power storage means for supplying power to the first and second motors and storing the power generated by the first motor;
A vehicle is characterized in that a first speed increaser is provided between the first motor and the second motor, and the optimum rotational speed of the second motor is higher than the optimum rotational speed of the first motor. Drive mechanism.
前記第1電動機が前記蓄電手段から供給される電力によって動作する際には、前記第1クラッチが切断状態となることを特徴とする、請求項1または2に記載の車両駆動機構。 A first clutch is provided between the first electric motor and the internal combustion engine;
The vehicle drive mechanism according to claim 1 or 2, wherein the first clutch is disengaged when the first electric motor is operated by electric power supplied from the power storage means.
前記第1電動機が前記内燃機関の動力によって駆動されて発電機として動作する際には、前記第2クラッチが切断状態となることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の車両駆動機構。 A second clutch is provided between the first electric motor and the axle;
The said 2nd clutch will be in a cutting | disconnection state, when the said 1st electric motor drives with the motive power of the said internal combustion engine, and operate | moves as a generator, It is any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. Vehicle drive mechanism.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101459490B1 (en) | 2013-10-18 | 2014-11-07 | 현대자동차 주식회사 | Power transmission system of hybrid electric vehicle |
-
2012
- 2012-03-12 JP JP2012054546A patent/JP2013189024A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101459490B1 (en) | 2013-10-18 | 2014-11-07 | 현대자동차 주식회사 | Power transmission system of hybrid electric vehicle |
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