JP2015113057A - Hybrid vehicle and reverse travel method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハイブリッド車両の後進走行を電動発電機の制御で行うことで、有段変速機の後進用ギア段を省略して、ハイブリッド車両の軽量化による燃費向上効果を得ることができるハイブリッド車両及びその後進走行方法に関する。 The present invention eliminates the reverse gear of the stepped transmission by performing the reverse travel of the hybrid vehicle under the control of the motor generator, and can obtain the fuel efficiency improvement effect by reducing the weight of the hybrid vehicle. And a reverse traveling method.
内燃機関と電動発電機と有段変速機を備えたハイブリッドシステムを搭載して、有段変速機を介して内燃機関の動力と電動発電機の動力を車輪に伝達するハイブリッド車両においては、通常の内燃機関のみで走行する車両と同様に、後進走行時には、有段変速機の後進走行用のリバースギア段を用いて車両を後進走行させている。 In a hybrid vehicle equipped with a hybrid system including an internal combustion engine, a motor generator, and a stepped transmission, and transmitting the power of the internal combustion engine and the power of the motor generator to the wheels via the stepped transmission, Similar to a vehicle that travels only with an internal combustion engine, during reverse travel, the reverse gear for reverse travel of the stepped transmission is used to travel backward.
しかしながら、ハイブリッド車両には、逆転が容易な電動発電機が備えられているので、このリバースギア段を使用しなくても、電動発電機を逆回転させることで、ハイブリッド車両の後進走行を行うことができる。例えば、変速機の変速段を前進段に設定して電動機の逆回転によって車両の後進走行を行う電動機後進モードと、変速機の変速段を後進段に設定して車両の後進走行を行う変速機後進モードとの選択が可能な車両が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 However, since the hybrid vehicle is equipped with a motor generator that can be easily reversed, the hybrid vehicle can be driven backward by rotating the motor generator in the reverse direction without using the reverse gear stage. Can do. For example, an electric motor reverse mode in which the transmission gear stage is set to the forward speed and the vehicle reverse travels by reverse rotation of the electric motor, and a transmission in which the transmission gear speed is set to the reverse speed and the vehicle reverse travel is performed. A vehicle capable of selecting the reverse mode has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
一方、有段変速機では、後進走行時にのみ使用される、使用頻度の少ないリバースギア段を設けることで、有段変速機の全長が長くなると共に、部品点数が増加している。本発明者らは、このリバースギア段を無くすことで、有段変速機を小型化及び軽量化することができ、この軽量化の結果として、車両走行における燃費を改善できるとの知見を得た。 On the other hand, in a stepped transmission, by providing a reverse gear stage that is used only during reverse travel and is less frequently used, the overall length of the stepped transmission is increased and the number of parts is increased. The present inventors have obtained knowledge that, by eliminating the reverse gear stage, the stepped transmission can be reduced in size and weight, and as a result of this weight reduction, fuel efficiency in vehicle travel can be improved. .
本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、ハイブリッド車両の後進走行を電動発電機の制御で行うことで、有段変速機の後進用ギア段を省略して、ハイブリッド車両の軽量化による燃費向上効果を得ることができるハイブリッド車両及びその後進方走行法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above, and its purpose is to perform the reverse travel of the hybrid vehicle by controlling the motor generator, omitting the reverse gear stage of the stepped transmission, An object of the present invention is to provide a hybrid vehicle capable of obtaining an effect of improving fuel consumption by reducing the weight of the hybrid vehicle, and a backward traveling method.
上記の目的を達成するための本発明のハイブリッド車両は、内燃機関と電動発電機と有段変速機を備えたハイブリッドシステムを搭載して、前記有段変速機を介して前記内燃機関の動力と前記電動発電機の動力を車輪に伝達するハイブリッド車両において、前記ハイブリッドシステムを制御する制御装置が、後進走行時に、前記有段変速機のシフトレバーが後進に操作されたときに、前記有段変速機のギア段を前進走行用の低速ギア段にして、前記有段変速機への前記内燃機関の動力の伝達を断絶すると共に、前記電動発電機を逆回転させて、前記電動発電機の動力を前記有段変速機へ伝達して、当該ハイブリッド車両の後進走行を行う制御をするように構成されると共に、前記有段変速機が後進用ギア段を備えずに構成される。 In order to achieve the above object, a hybrid vehicle of the present invention is equipped with a hybrid system including an internal combustion engine, a motor generator, and a stepped transmission, and the power of the internal combustion engine via the stepped transmission. In the hybrid vehicle that transmits the power of the motor generator to wheels, when the control device that controls the hybrid system travels backward, the stepped gear shift is performed when the shift lever of the stepped transmission is operated backward. The gear stage of the machine is changed to a low-speed gear stage for forward travel, the transmission of the power of the internal combustion engine to the stepped transmission is interrupted, and the motor generator is rotated in reverse so that the power of the motor generator is increased. Is transmitted to the stepped transmission to control the hybrid vehicle to travel backward, and the stepped transmission is configured without a reverse gear.
また、上記の目的を達成するための本発明のハイブリッド車両の制御方法は、内燃機関と電動発電機と有段変速機を備えたハイブリッドシステムを搭載して、前記有段変速機を介して前記内燃機関の動力と前記電動発電機の動力を車輪に伝達するハイブリッド車両の後進走行方法において、前記有段変速機を、後進用ギア段を備えずに構成すると共に、後進時に、前記有段変速機のシフトレバーが後進に操作されたときに、前記有段変速機のギア段を前進走行用の低速ギア段にして、前記有段変速機への前記内燃機関の動力の伝達を断絶すると共に、前記電動発電機を逆回転させて、前記電動発電機の動力を前記有段変速機へ伝達して、当該ハイブリッド車両の後進走行を行うことを特徴とする方法である。 In addition, a hybrid vehicle control method of the present invention for achieving the above object includes a hybrid system including an internal combustion engine, a motor generator, and a stepped transmission, and the above-described step via the stepped transmission. In a reverse travel method of a hybrid vehicle in which the power of an internal combustion engine and the power of the motor generator are transmitted to wheels, the stepped transmission is configured without a reverse gear, and the stepped speed change is performed during reverse travel. When the shift lever of the machine is operated in reverse, the gear stage of the stepped transmission is changed to a low speed gear stage for forward travel, and the transmission of power of the internal combustion engine to the stepped transmission is cut off. The method includes reversely rotating the motor generator and transmitting the power of the motor generator to the stepped transmission to perform reverse travel of the hybrid vehicle.
本発明のハイブリッド車両及びその後進走行方法によれば、有段変速機に後進用ギア段(リバースギア段)を設けないことで、部品点数を削減できるのでコストを低減できると共に、後進用ギア段が無い部分だけ、軽量化でき、また、有段変速機の全長が短くなるので、有段変速機を小型化できる。その結果、ハイブリッド車両を軽量化でき、燃費向上効果を得ることができる。 According to the hybrid vehicle and the reverse travel method of the present invention, the reverse gear stage (reverse gear stage) is not provided in the stepped transmission, so that the number of parts can be reduced, so that the cost can be reduced and the reverse gear stage. Only the portion where there is no gear can be reduced in weight, and the overall length of the stepped transmission is shortened, so that the stepped transmission can be reduced in size. As a result, the hybrid vehicle can be reduced in weight, and the fuel efficiency improvement effect can be obtained.
以下、本発明に係る実施の形態のハイブリッド車両及びその後進走行方法について、図面を参照しながら説明する。図1は本発明に係る実施の形態のハイブリッド車両の構成を模式的に示す図であり、図2は、従来技術のハイブリッド車両の構成を模式的に示す図である。なお、ここでは、パラレル型ハイブリッド車両を例にして説明するが、必ずしもパラレル型ハイブリッド車両でなくてもよく、電動発電機のみで有段変速機を駆動できる機能を有するハイブリッド車両であればよい。 Hereinafter, a hybrid vehicle and a backward traveling method according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration of a hybrid vehicle according to the prior art. Although a parallel type hybrid vehicle will be described here as an example, it is not necessarily a parallel type hybrid vehicle, and may be a hybrid vehicle having a function capable of driving a stepped transmission only by a motor generator.
本発明に係る実施の形態のハイブリッド車両(HEV)1は、エンジン(内燃機関)10と電動発電機(走行用電動発電機)20と有段変速機30を備えたハイブリッドシステム2を搭載しており、有段変速機30を介してエンジン10の動力と電動発電機20の動力を車輪(図示しない)に伝達して走行する車両であり、エンジン10の動力と電動発電機20の動力の一方又は両方を走行用の動力源とすることができるように構成される。
A hybrid vehicle (HEV) 1 according to an embodiment of the present invention includes a hybrid system 2 including an engine (internal combustion engine) 10, a motor generator (traveling motor generator) 20, and a
図1に示すように、このエンジン10の動力は、エンジン10に接続するフルードカップリング(流体継手)11、エンジン動力用断接クラッチ12、有段変速機30を介して、図示していないが、更に、プロペラシャフト、差動装置(デファレンシャルギア)、車軸を介して、車輪に伝達され、ハイブリッド車両1が走行する。なお、このフルードカップリング11の代りに、トルクコンバータを用いてもよい。
As shown in FIG. 1, the power of the
一方、電動発電機20の動力は、バッテリ22に充電(蓄電)された電力を、インバータ21を介して電動発電機20に供給することで発生し、この電動発電機20の動力は、パワーテイクオフ装置(PTO)23、電動発電機動力用断接クラッチ24(図2では断状態)と有段変速機30とプロペラシャフト、差動装置、車軸等を経由しで車輪に伝達される。
On the other hand, the motive power of the
これらの構成により、エンジン10の動力と電動発電機20の動力の一方又は両方が有段変速機30を介して、車輪に伝達され、ハイブリッド車両1が走行する。
With these configurations, one or both of the power of the
この図1の構成では、エンジン動力用断接クラッチ12の接続及び断絶の切り替えにより、エンジン10の動力の車輪への伝達と遮断を行い、また、電動発電機動力用断接クラッチ24の接続及び断絶の切り替えにより、電動発電機20の動力の車輪への伝達と遮断を行うが、エンジン10の動力又は電動発電機20の動力の伝達と遮断を適宜切り替えることができればよく、必ずしも、エンジン動力用断接クラッチ12又は電動発電機動力用断接クラッチ24を設けなくてもよい。
In the configuration of FIG. 1, transmission and disconnection of the power of the
そして、エンジン10と電動発電機20と有段変速機30を備えたハイブリッドシステム2、及び、ハイブリッド車両1の制御を行うための制御装置40が設けられる。この制御装置40により、エンジン10の全般の制御、インバータ21による電動発電機20の全般の制御、有段変速機30の変速ギア段Fgn(図1、n=1,2・・6)の選択の制御、エンジン動力用断接クラッチ12の断接制御と電動発電機動力用断接クラッチ24の断接制御を含むハイブリッドシステム2の全般の制御を含むハイブリッド車両1の全般の制御等々を行う。
And the hybrid system 2 provided with the
本発明では、図1に示すように、有段変速機30は、インプットシャフト30a、カウンターシャフト30b、変速機構30cとアウトプットシャフト30dを備えて構成される。この有段変速機30は、前進走行用のN段(図1ではN=6(1st〜6th))の変速ギア段Fgnをカウンターシャフト30bとアウトプットシャフト30dのそれぞれに対応して備えているが、リバースギア段(後進用ギア段)を備えずに構成されている。
In the present invention, as shown in FIG. 1, the
この構成を、図2に示すような、従来技術のハイブリッド車両1Xに搭載されたハイブリッドシステム2Xの有段変速機30Xと比較すると、この従来技術の有段変速機30Xの変速機構30Xcでは、ハイブリッド車両1Xの前進走行用のN段(図2ではN=6(1st〜6th))の変速ギア段Fgnに加えて、リバースギア段Revを、カウンターシャフト30Xbとアウトプットシャフト30Xdのそれぞれに対応して備えている。
When this configuration is compared with the
そして、本発明と従来技術のハイブリッド車両1、1Xは共に、エンジン10、10Xの動力を使用して前進走行する場合は、エンジン動力用断接クラッチ12を接状態にし、エンジン10、10Xの動力を、インプットシャフト30a、30Xaを介してカウンターシャフト30b、30Xbに伝達する。このときに、運転者の要求トルクに応じて変速機構30c、30Xcの前進用の変速ギア段Fgnを選択して、このエンジン10、10Xの動力が、カウンターシャフト30b、30Xbから選択されたギア段Fgnを介してアウトプットシャフト30d、30Xdに伝達され、車輪側に伝達される。
When both the present invention and the
また、電動発電機20、20Xの動力を使用して前進する場合は、電動発電機動力用断接クラッチ24を接状態にして、電動発電機20、20Xの動力を、PTO23を介してカウンターシャフト30、30Xbに伝達する。このときに、運転者の要求トルクに応じて変速機構30c、30Xcの変速ギア段Fgnを選択し、カウンターシャフト30b、30Xbから選択されたギア段Fgnを介してアウトプットシャフト30d、30Xdに伝達され、車輪側に伝達される。
When the
つまり、本発明のハイブリッド車両1と従来技術のハイブリッド車両1Xでは、前進走行においては同じ制御と同じ動力の伝達経路を用いる。
That is, in the hybrid vehicle 1 of the present invention and the
一方、本発明のハイブリッド車両1と従来技術のハイブリッド車両1Xでは、後進走行においては、異なった制御と異なったギア段の選択を行う。従来技術の有段変速機30Xを用いての後進走行では、運転者により運転席のシフトレバー(図示しない)がリバース(後進)に操作されたときに、ハイブリッドシステム2Xを制御する制御装置40Xは、有段変速機30Xの後進走行用のリバースギア段Revを選択する制御を行う。これにより、エンジン10Xの動力又は電動発電機20Xの動力を有段変速機30Xのリバースギア段Revを介してアウトプットシャフト30Xdの回転を前進時とは逆回転にして、後進走行する。
On the other hand, in the hybrid vehicle 1 of the present invention and the
これに対して、本発明の後進走行においては、制御装置40が、後進走行時に、有段変速機30のシフトレバーがリバース(後進)に操作されたときに、有段変速機30の変速ギア段Fgnを前進走行用の低速ギア段Fgi(i=1、2・・、図1では、「1st」(i=1))にする。それと共に、エンジン動力用断接クラッチ12を断状態にして、有段変速機30へのエンジン10の動力の伝達を断絶する。更に、電動発電機動力用断接クラッチ24を接状態にして、電動発電機30を逆回転させて、電動発電機30の動力を有段変速機30へ伝達して、ハイブリッド車両1の後進を行う制御をする。これにより、後進用ギア段を使うことなく後進走行する。なお、この電動発電機30を逆回転させるとは、ハイブリッド車両1の前進走行時に電動発電機20が回転する方向と逆方向の回転にすることである。
On the other hand, in the reverse travel of the present invention, when the control device 40 is operated reversely (reverse) during reverse travel, the transmission gear of the
すなわち、エンジン10の動力がインプットシャフト30aに伝達されないようにすると共に、電動発電機20を、ハイブリッド車両1の前進走行時に回転する方向とは逆方向に回転させ、この逆回転の動力をPTO23、カウンターシャフト30b、前進走行用の低速ギア段Fgl、アウトプットシャフト30d経由で、車輪側に伝達して、ハイブリッド車両1を後進走行させる。
That is, the power of the
なお、上記した前進走行用の低速ギア段Fgiは、通常1段(1速)または2段(2速)(図1における「1st」(i=1)、「2nd」(i=2))を選択することが好ましい。これにより、ハイブリッド車両1が後進走行から電動発電機20による前進走行に移行するときに、有段変速機30と電動発電機20の接続する変速ギア段Fgnを変更する必要がなく、速やかに後進走行から前進走行に移行することができる。
The above-described low speed gear stage Fgi for forward traveling is usually the first stage (first speed) or the second stage (second speed) (“1st” (i = 1), “2nd” (i = 2) in FIG. 1)). Is preferably selected. As a result, when the hybrid vehicle 1 shifts from reverse travel to forward travel by the
そして、この有段変速機30を備えたハイブリッド車両1の制御方法は、エンジン10と電動発電機20と有段変速機30を備えたハイブリッドシステム2を搭載して、有段変速機30を介してエンジン10の動力と電動発電機20の動力を車輪に伝達するハイブリッド車両1の後進方法において、有段変速機30を、後進用ギア段を備えずに構成にすると共に、後進走行時に、有段変速機30のシフトレバーがリバース(後進)に操作されたときに、有段変速機30のギア段Fgnを前進走行用の低速ギア段Fgi(i=1,2等)にして、有段変速機30へのエンジン10の動力の伝達を断絶すると共に、電動発電機20を逆回転させて、電動発電機20の動力を有段変速機30へ伝達して、このハイブリッド車両1の後進走行を行うことを特徴とする方法である。
The method for controlling the hybrid vehicle 1 including the stepped
上記の構成のハイブリッド車両1、及びその後進走行方法によれば、有段変速機30にリバースギア段を設けないことで、部品点数を削減できるのでコストを低減できる。また、リバースギア段が無い部分だけ、軽量化できると共に、有段変速機の全長を短くすることができるで、有段変速機30を小型化できる。その結果、ハイブリッド車両1を軽量化でき、燃費向上効果を得ることができる。
According to the hybrid vehicle 1 configured as described above and the backward traveling method, the reverse gear stage is not provided in the stepped
1、1X ハイブリッド車両
2、2X ハイブリッドシステム
10、10X エンジン(内燃機関)
11 フルードカップリング(流体継手)
12 エンジン動力用断接クラッチ
20、20X 電動発電機
21 インバータ
22 バッテリ
23 パワーテイクオフ装置(PTO)
24 電動発電機動力用断接クラッチ
30、30X 有段変速機
30a、30Xa インプットシャフト
30b、30Xb カウンターシャフト
30c、30Xc 変速機構
30d、30Xd アウトプットシャフト
40、40X 制御装置
Fgn 前進走行用の変速ギア段(n=1,2・・・N、N=6)
Fgi 低速ギア段(i=1,2・・)
Rev リバースギア段
1,
11 Fluid coupling (fluid coupling)
12 Engine power connection /
24 Motor generator connecting / disconnecting
Fgi low speed gear stage (i = 1, 2, ...)
Rev Reverse gear stage
Claims (2)
前記ハイブリッドシステムを制御する制御装置が、後進走行時に、前記有段変速機のシフトレバーが後進に操作されたときに、前記有段変速機のギア段を前進走行用の低速ギア段にして、前記有段変速機への前記内燃機関の動力の伝達を断絶すると共に、前記電動発電機を逆回転させて、前記電動発電機の動力を前記有段変速機へ伝達して、当該ハイブリッド車両の後進走行を行う制御をするように構成されると共に、
前記有段変速機が後進用ギア段を備えずに構成されることを特徴とするハイブリッド車両。 In a hybrid vehicle equipped with a hybrid system including an internal combustion engine, a motor generator, and a stepped transmission, and transmitting the power of the internal combustion engine and the power of the motor generator to wheels via the stepped transmission,
When the control device for controlling the hybrid system is in reverse travel, when the shift lever of the stepped transmission is operated in reverse, the gear stage of the stepped transmission is set to a low speed gear stage for forward travel, The transmission of the power of the internal combustion engine to the stepped transmission is cut off, and the motor generator is reversely rotated to transmit the power of the motor generator to the stepped transmission. It is configured to control the reverse travel, and
A hybrid vehicle, wherein the stepped transmission is configured without a reverse gear.
前記有段変速機を、後進用ギア段を備えずに構成すると共に、
後進走行時に、前記有段変速機のシフトレバーが後進に操作されたときに、前記有段変速機のギア段を前進走行用の低速ギア段にして、前記有段変速機への前記内燃機関の動力の伝達を断絶すると共に、前記電動発電機を逆回転させて、前記電動発電機の動力を前記有段変速機へ伝達して、当該ハイブリッド車両の後進走行を行うことを特徴とするハイブリッド車両の後進走行方法。 A hybrid system including an internal combustion engine, a motor generator, and a stepped transmission is mounted, and the hybrid vehicle reversely transmits the power of the internal combustion engine and the power of the motor generator to wheels via the stepped transmission. In the driving method,
The stepped transmission is configured without a reverse gear, and
During reverse travel, when the shift lever of the stepped transmission is operated in reverse, the gear stage of the stepped transmission is changed to a low speed gear stage for forward travel, and the internal combustion engine to the stepped transmission The power transmission of the hybrid vehicle is cut off, and the motor generator is reversely rotated to transmit the power of the motor generator to the stepped transmission, so that the hybrid vehicle travels backward. The reverse running method of the vehicle.
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