JP2015074334A - 車両 - Google Patents
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Abstract
【課題】退避走行モードで走行可能距離を延ばすことが可能なハイブリッド車両を提供する。
【解決手段】ハイブリッド車両は、エンジン12と、モータジェネレータMG1,MG2と、動力分割装置24と、自動変速部30と、エンジン12、モータジェネレータMG1,MG2および自動変速部30を制御する制御装置60とを備える。自動変速部30は、モータジェネレータMG2の回転軸と車輪44との間で動力伝達可能な接続状態と、モータジェネレータMG2の回転軸と車輪44とが切離された分離状態とに設定可能に構成される。制御装置60は、モータジェネレータMG1に故障が生じた場合には、車両停止中かつ車両の駆動要求が無いときに自動変速部30を分離状態に設定し、エンジン12の動力を用いてモータジェネレータMG2で発電した電力を用いて蓄電装置の充電を行なう。
【選択図】図2
【解決手段】ハイブリッド車両は、エンジン12と、モータジェネレータMG1,MG2と、動力分割装置24と、自動変速部30と、エンジン12、モータジェネレータMG1,MG2および自動変速部30を制御する制御装置60とを備える。自動変速部30は、モータジェネレータMG2の回転軸と車輪44との間で動力伝達可能な接続状態と、モータジェネレータMG2の回転軸と車輪44とが切離された分離状態とに設定可能に構成される。制御装置60は、モータジェネレータMG1に故障が生じた場合には、車両停止中かつ車両の駆動要求が無いときに自動変速部30を分離状態に設定し、エンジン12の動力を用いてモータジェネレータMG2で発電した電力を用いて蓄電装置の充電を行なう。
【選択図】図2
Description
この発明は、車両に関し、特に、内燃機関の動力を用いて発電可能に構成されたハイブリッド車両に関する。
特開2010−264852号公報(特許文献1)には、エンジンと第1及び第2のMG(モータジェネレータ)を搭載したハイブリッド車において、第1のMG用のインバータの異常が発生したときに退避走行モード(第2のMGの動力で走行するモード)に移行する旨が開示されている。
上記文献に開示されたハイブリッド車では、主として第1のMGで発電を行なってバッテリのSOC(State Of Charge)の低下を回復させる。しかし、退避走行モードで長時間走行すると、第2のMGの消費電力によってバッテリのSOCが低下しても、第1のMGに異常が発生しているので発電を行なうことができないのでバッテリのSOCを回復させることができない。
したがって、ガソリン等の燃料がまだ残っている状態でも走行ができなくなってしまうので、退避走行モードでは走行可能距離が限定されるという問題があった。
本発明の目的は、退避走行モードで走行可能距離を延ばすことが可能なハイブリッド車両を提供することである。
この発明は、要約すると、車両であって、内燃機関と、蓄電装置と、第1および第2のモータジェネレータと、内燃機関の動力を分割して第1のモータジェネレータと第2のモータジェネレータの回転軸に伝達する動力分割機構と、第2のモータジェネレータの回転軸の動力を車輪に伝達する動力伝達機構と、内燃機関、第1および第2のモータジェネレータ並びに動力伝達機構を制御する制御装置とを備える。動力伝達機構は、第2のモータジェネレータの回転軸と車輪との間で動力伝達可能な接続状態と、第2のモータジェネレータの回転軸と車輪とが切離された分離状態とに設定可能に構成される。制御装置は、第1のモータジェネレータに故障が生じた場合には、車両停止中かつ車両の駆動要求が無いときに動力伝達機構を分離状態に設定し、内燃機関の動力を用いて第2のモータジェネレータで発電した電力を用いて蓄電装置の充電を行なう。
制御装置は、第1のモータジェネレータが故障などによって使用できない場合に、車両が停車しているときには、第2のモータジェネレータが回転しても車両が動かないようにするために、動力伝達機構を分離状態に設定する。このような状態では、内燃機関の動力を用いて第2のモータジェネレータを回転させて発電を行なうことが可能となる。したがって、蓄電装置のSOCが低下しても、SOCを回復させることが可能であるので、停車している間にSOCを回復させれば退避走行を継続させることが可能となる。
本発明によれば、燃料が残っていれば、退避走行モードでの走行可能距離を延ばすことができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
(電動車両の構成)
図1は、本実施の形態による電動車両の一例として示されるハイブリッド車両10の全体構成図である。図1を参照して、ハイブリッド車両10は、エンジン12と、差動部20と、自動変速部30と、差動歯車装置42と、駆動輪44とを備える。また、ハイブリッド車両10は、インバータ52と、蓄電装置54と、制御装置60とをさらに備える。なお、ハイブリッド車両10は、たとえばFF(フロントエンジン・フロントドライブ)方式によって構成されるが、他の駆動方式で構成されてもよい。
図1は、本実施の形態による電動車両の一例として示されるハイブリッド車両10の全体構成図である。図1を参照して、ハイブリッド車両10は、エンジン12と、差動部20と、自動変速部30と、差動歯車装置42と、駆動輪44とを備える。また、ハイブリッド車両10は、インバータ52と、蓄電装置54と、制御装置60とをさらに備える。なお、ハイブリッド車両10は、たとえばFF(フロントエンジン・フロントドライブ)方式によって構成されるが、他の駆動方式で構成されてもよい。
エンジン12は、内燃機関であり、たとえばガソリンエンジンやディーゼルエンジン等によって構成される。エンジン12のクランクシャフトの回転運動は、差動部20に伝達される。
差動部20は、エンジン12に連結される。自動変速部30は、差動部20に連結され、差動部20に接続される上記伝達部材(自動変速部30の入力軸)の回転速度と差動歯車装置42に接続される駆動軸(自動変速部30の出力軸)の回転速度との比(変速比)を変更可能に構成される。
差動歯車装置42は、自動変速部30の出力軸に連結され、自動変速部30から出力される動力を駆動輪44へ伝達する。
インバータ52は、蓄電装置54に電気的に接続され、制御装置60からの制御信号に基づいて、差動部20に含まれるモータジェネレータを駆動する。インバータ52は、たとえば、三相分の電力用半導体スイッチング素子を含むブリッジ回路によって構成される。なお、特に図示しないが、インバータ52と蓄電装置54との間に電圧コンバータを設けてもよい。
蓄電装置54は、再充電可能な直流電源であり、代表的には、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池によって構成される。蓄電装置54は、走行用の電力を蓄
え、その蓄えられた電力をインバータ52へ供給する。
え、その蓄えられた電力をインバータ52へ供給する。
蓄電装置54は、差動部20のモータジェネレータによって発電される電力をインバータ52から受けることによっても充電される。なお、二次電池に代えて電気二重層キャパシタなどの蓄電要素によって蓄電装置54を構成してもよい。
制御装置60は、エンジンECU(Electronic Control Unit)62と、MG−ECU64と、電池ECU66と、HV−ECU70とを含む。これらの各ECUは、CPU(Central Processing Unit)、記憶装置、入出力バッファ等を含み(いずれも図示せず)、後述の各種制御を実行する。
エンジンECU62は、HV−ECU70から受けるエンジントルク指令等に基づいて、エンジン12を駆動するためのスロットル信号や点火信号、燃料噴射信号等を生成し、その生成した各信号をエンジン12へ出力する。MG−ECU64は、HV−ECU70からの指令に基づいて、インバータ52を制御するための制御信号を生成し、その生成した制御信号をインバータ52へ出力する。
電池ECU66は、図示されない電圧センサおよび電流センサによって検出される蓄電装置54の電圧および電流に基づいて、蓄電装置54の充電状態SOC(「残存容量」とも称され、たとえば満充電状態を100%として0〜100%で表わされる。)を推定し、その推定結果をHV−ECU70へ出力する。
HV−ECU70は、各種センサの検出信号を受け、ハイブリッド車両10の各機器を制御するための各種指令を生成する。HV−ECU70により実行される主要な制御として、HV−ECU70は、アクセルペダルの操作量や車両速度等に基づいて、エンジン12、差動部20および自動変速部30を所望の状態に制御して走行する走行制御を実行する。
(差動部および自動変速部の構成)
図2は、図1に示した差動部20および自動変速部30の構成を示した図である。図2を参照して、差動部20は、モータジェネレータMG1,MG2と、動力分割装置24とを含む。モータジェネレータMG1,MG2は、インバータ52(図1)によって駆動される。
図2は、図1に示した差動部20および自動変速部30の構成を示した図である。図2を参照して、差動部20は、モータジェネレータMG1,MG2と、動力分割装置24とを含む。モータジェネレータMG1,MG2は、インバータ52(図1)によって駆動される。
動力分割装置24は、シングルピニオン型のプラネタリギヤによって構成され、サンギヤS0(第1の回転要素RE1)と、ピニオンギヤP0と、リングギヤR0(第2の回転要素RE2)と、キャリアCA0(第3の回転要素RE3)とを含む。
動力分割装置24は、サンギヤS0、キャリアCA0およびリングギヤR0が相対的に回転することによって差動装置として機能する。サンギヤS0、キャリアCA0およびリングギヤR0の各回転数は、後述(図5、図6)するように共線図において直線で結ばれる関係になる。動力分割装置24の差動機能により、エンジン12から出力される動力がサンギヤS0とリングギヤR0とに分割される。そして、サンギヤS0に分割された動力によってモータジェネレータMG1が発電機として作動し、モータジェネレータMG1により発電された電力は、モータジェネレータMG2に供給されたり、蓄電装置54(図1)に蓄えられたりする。
動力分割装置24により分割された動力を用いてモータジェネレータMG1が発電したり、モータジェネレータMG1により発電された電力を用いてモータジェネレータMG2を駆動したりすることによって、差動部20は無段変速機として機能する。
キャリアCA0に接続される入力軸22とエンジン12の出力軸との間には、トルクコンバータ14が設けられ、入力軸22には、ブレーキBcrが設けられる。
自動変速部30は、シングルピニオン型のプラネタリギヤ32,34と、クラッチC1,C2と、ブレーキB1,B2と、ワンウェイクラッチF1とを含む。プラネタリギヤ32は、サンギヤS1と、ピニオンギヤP1と、キャリアCA1と、リングギヤR1とを含む。プラネタリギヤ34は、サンギヤS2と、ピニオンギヤP2と、キャリアCA2と、リングギヤR2とを含む。
クラッチC1,C2およびブレーキB1,B2の各々は、油圧により作動する摩擦係合装置であり、湿式多板型やバンドブレーキ等によって構成される。ワンウェイクラッチF1は、互いに連結されるキャリアCA1およびリングギヤR2を一方向に回転可能とし、かつ、他方向に回転不能に支持する。
差動部20と自動変速部30とは、伝達部材26〜28によって連結される。そして、プラネタリギヤ34のキャリアCA2に連結される出力軸36が差動歯車装置42に連結される。
図3は、自動変速部30の係合差動の状態を説明するための図である。自動変速部30においては、クラッチC1,C2、ブレーキB1,B2、およびワンウェイクラッチF1の各係合装置が、図3に示される係合作動表に従って係合されることにより、1速ギヤ段〜4速ギヤ段および後進ギヤ段が択一的に形成される。なお、図4において、「○」は係合状態であることを示し、「(○)」はエンジンブレーキ時に係合されることを示し、空欄は解放状態であることを示す。なお、クラッチC1,C2およびブレーキB1,B2の各係合装置をすべて解放状態にすることにより、ニュートラル状態(動力伝達が遮断された状態)が形成される。
図4は、制御装置60が実行する制御を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、所定のメインルーチンから一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとに呼び出されて実行される。図1、図4を参照して、制御装置60は、ステップS1において、モータジェネレータMG1に異常が有るか否かを判断する。たとえば、モータジェネレータMG1において、過電流が検出されたり、温度が所定温度以上となったことが検出された場合などに、モータジェネレータMG1に異常が有ると判断される。ステップS1において、モータジェネレータMG1に異常が検出されない場合には、処理はメインルーチンに戻される。
ステップS1において、モータジェネレータMG1に異常が検出された場合には、ステップS2において、エンジン12が運転中であるか否かが判断される。モータジェネレータMG1は、エンジン12を始動させるためにも使用されている。モータジェネレータMG1が故障している状態では、エンジン12を始動させてその動力で発電して蓄電装置54のSOCを回復させることはできない。したがって、ステップS2でエンジン12が運転中でない場合には、処理はメインルーチンに戻される。
ステップS2でエンジン12が運転中である場合には、ステップS3に処理が進められる。ステップS3では、エンジン12の運転を維持しながらモータジェネレータMG2で走行する退避走行(モータ駆動(MD)走行)が実行される。このMD走行では、エンジン12の運転が維持されるのは、エンジン12が停止してしまうと、これを始動させるためのモータジェネレータMG1が故障中であるために、エンジン12を再始動させることができないためである。エンジン12の運転が維持されていれば、燃料が残っている限り後述のステップS8の処理を実行すれば、停車中に蓄電装置54のSOCを回復させることができる。したがって、MD走行を続けることが可能である。
このMD走行中は、アクセルペダルなどにより要求駆動力が発生した場合には、モータジェネレータMG2が蓄電装置54から電力供給を受けて車輪を駆動する。また信号などにより一時的に停車する場合には、モータジェネレータMG2から車輪に駆動トルクが与えられることは無い。
続いて、ステップS4においては、車両が停止中であるか否かが判断される。ステップS4において、車両が停止中でなければ、処理はメインルーチンに戻される。ステップS4において、車両が停止中であれば、ステップS5に処理が進められる。車両が停止中であるか否かの判断は、たとえば、図示しない車輪速センサなどの出力に基づいて行なうことができる。
ステップS5では、要求駆動力の有無が判断される。要求駆動力の有無は、たとえば、アクセルペダルのストロークセンサの出力に基づいて判断することができる。要求駆動力が有る場合には、モータジェネレータMG2を用いて対応するトルクを車輪に出力する必要がある。したがって、モータジェネレータMG2を用いた発電を行なうことができないので、ステップS5において、要求駆動力が有る場合には、処理はメインルーチンに戻される。
ステップS5において、要求駆動力が無い場合には、ステップS6に処理が進められる。ステップS6では、蓄電装置54のSOCがしきい値よりも低下しているか否かが判断される。ステップS6において、蓄電装置54のSOCがしきい値よりも低下していなければ、SOCを回復させる必要が無いので、処理はメインルーチンに戻される。
ステップS6において、蓄電装置54のSOCがしきい値よりも低下している場合には、ステップS7に処理が進められる。ステップS7では、制御装置60は、自動変速部30を図3のニュートラル(N)の状態に設定する。この状態では、クラッチC1,C2が解放されているので、モータジェネレータMG2の回転軸(回転要素RE2)の回転が駆動輪44に伝達されることは無い。したがって、モータジェネレータMG2を回転させてもハイブリッド車両10が動き出すことは無い。
ステップS7に続いてステップS8の処理が実行される。ステップS8では、制御装置60は、モータジェネレータMG2で発電を実行し、蓄電装置54のSOCを回復させる。なお、蓄電装置54のSOCが回復した後にはモータジェネレータMG2の発電を停止させるが、ステップS6のしきい値よりも有る程度大きい値までSOCが回復した場合に発電を停止させることが好ましい。
図5は、通常の停車時のモータジェネレータMG1,MG2の回転速度とエンジン12の回転速度の関係を示した共線図である。
図6は、退避走行中の発電時のモータジェネレータMG1,MG2の回転速度とエンジン12の回転速度の関係を示した共線図である。
図5に示すように、通常の停車時では、モータジェネレータMG2の回転速度Nmがゼロである。そしてエンジンが運転中であればエンジンの回転速度Neはアイドリング回転数程度となっている。この状態は図4のステップS4における車両の状態に相当する。
図4のステップS7で自動変速部30をニュートラルに設定した後には、図6に示すように停車中であっても、モータジェネレータの回転速度をNm>0にすることが可能となる。この場合にエンジン12にトルクTeを発生させれば、モータジェネレータMG2に回転方向と逆向きのトルクTmを発生させてモータジェネレータMG2で発電を行なうことができる。
なお、モータジェネレータMG1は異常が発生しているので、トルクを自在に調整することはできないが、若干のフリクショントルクTgが発生する。したがって、モータジェネレータMG2は、トルクTmをフリクショントルクTgと共線図上で釣り合う程度の大きさに保った状態で発電を継続することができる。
最後に、再び図1、図3等を用いて本実施の形態について総括する。ハイブリッド車両10は、エンジン12と、蓄電装置54と、モータジェネレータMG1,MG2と、エンジン12の動力を分割してモータジェネレータMG1とモータジェネレータMG2の回転軸に伝達する動力分割装置24と、モータジェネレータMG2の回転軸の動力を車輪に伝達する自動変速部30と、エンジン12、モータジェネレータMG1,MG2および自動変速部30を制御する制御装置60とを備える。自動変速部30は、モータジェネレータMG2の回転軸と駆動輪44との間で動力伝達可能な接続状態と、モータジェネレータMG2の回転軸と駆動輪44とが切離された分離状態とに設定可能に構成される。制御装置60は、モータジェネレータMG1に故障が生じた場合には、車両停止中かつ車両の駆動要求が無いときに自動変速部30を分離状態に設定し、エンジン12の動力を用いてモータジェネレータMG2で発電した電力を用いて蓄電装置54の充電を行なう。
制御装置60は、モータジェネレータMG1が故障などによって使用できない場合に、ハイブリッド車両10が停車しているときには、モータジェネレータMG2が回転しても車両が動かないようにするために、自動変速部30をニュートラル(図3のN)状態にすることによって分離状態に設定する。このような状態では、図6に示したように、エンジン12の動力を用いてモータジェネレータMG2を回転させて発電を行なうことが可能となる。したがって、蓄電装置54のSOCが低下しても、SOCを回復させることが可能であるので、停車している間にSOCを回復させれば退避走行を継続させることが可能となる。
なお、この実施の形態では、自動変速部30は、変速比を段階的に変更可能な有段式の変速機によって構成されるものとするが、無段式の変速機によって構成してもよい。また、差動部20と駆動輪44との切離しについては、自動変速部30をニュートラル状態に設定することで実現したが、差動部20から駆動輪44までの動力伝達経路中にクラッチを設けておいて、そのクラッチを切離しても良い。
また、各ECUにより実行される制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)で処理することも可能である。なお、この実施の形態では、制御装置60は、上記の各ECUによって構成されるものとするが、制御装置60を1つのECUによって構成してもよい。
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
10 ハイブリッド車両、12 エンジン、14 トルクコンバータ、20 差動部、22 入力軸、24 動力分割装置、26〜28 伝達部材、30 自動変速部、32,34 プラネタリギヤ、36 出力軸、42 差動歯車装置、44 駆動輪、52 インバータ、54 蓄電装置、60 制御装置、62 エンジンECU、64 MG−ECU、66 電池ECU、B1,B2,Bcr ブレーキ、C1,C2 クラッチ、CA0,CA1,CA2 キャリア、F1 ワンウェイクラッチ、MG1,MG2 モータジェネレータ、P0,P1,P2 ピニオンギヤ、R0,R1,R2 リングギヤ、RE1,RE2,RE3 第3の回転要素、S0,S1,S2 サンギヤ。
Claims (1)
- 内燃機関と、
蓄電装置と、
第1および第2のモータジェネレータと、
前記内燃機関の動力を分割して前記第1のモータジェネレータと前記第2のモータジェネレータの回転軸に伝達する動力分割機構と、
前記第2のモータジェネレータの回転軸の動力を車輪に伝達する動力伝達機構と、
前記内燃機関、前記第1および第2のモータジェネレータ並びに前記動力伝達機構を制御する制御装置とを備え、
前記動力伝達機構は、前記第2のモータジェネレータの回転軸と前記車輪との間で動力伝達可能な接続状態と、前記第2のモータジェネレータの回転軸と前記車輪とが切離された分離状態とに設定可能に構成され、
前記制御装置は、前記第1のモータジェネレータに故障が生じた場合には、車両停止中かつ車両の駆動要求が無いときに前記動力伝達機構を前記分離状態に設定し、前記内燃機関の動力を用いて前記第2のモータジェネレータで発電した電力を用いて前記蓄電装置の充電を行なう、車両。
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Cited By (2)
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JP2020175894A (ja) * | 2020-07-27 | 2020-10-29 | 株式会社デンソー | 走行制御装置 |
CN112297822A (zh) * | 2019-07-29 | 2021-02-02 | 本田技研工业株式会社 | 车辆 |
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