JP2016088385A

JP2016088385A - Hybrid vehicle

Info

Publication number: JP2016088385A
Application number: JP2014227309A
Authority: JP
Inventors: 光正福村; Mitsumasa Fukumura
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-11-07
Filing date: 2014-11-07
Publication date: 2016-05-23

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To further improve travel performance during an EV travel without increasing the size of a motor.SOLUTION: A hybrid automobile 20 includes: an engine 22; a motor MG1 having a rotor connected to an input shaft 31; a motor MG2 having a rotor connected to an output shaft 32; a clutch CL1 for connecting and disconnecting between the input shaft 31 and the output shaft 32; and a clutch CL2 for connecting and disconnecting between a crank shaft 26 of the engine 22 and the input shaft 31. This enables selection of a two-motor EV mode that is capable of outputting drive force from both of the motors MG1 and MG2 to the output shaft 32, in addition to a one-motor EV mode that is capable of outputting drive force from the motor MG2 to the output shaft 32, as EV travel modes. This results in further improvement in travel performance with the EV travel mode without increasing the size of the motor MG2.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ハイブリッド車に関し、詳しくは、エンジンと、第１モータと、第２モータと、バッテリと、クラッチとを備えるハイブリッド車に関する。 The present invention relates to a hybrid vehicle, and more particularly, to a hybrid vehicle including an engine, a first motor, a second motor, a battery, and a clutch.

従来、この種のハイブリッド車としては、エンジンと、エンジン軸（入力軸）にモータ軸が機械的に接続された第１モータと、車軸に連結されたカウンタ軸（出力軸）にモータ軸が機械的に接続された第２モータと、エンジン軸（入力軸）とカウンタ軸（出力軸）とを継断してエンジン軸の動力をカウンタ軸に伝達可能なクラッチと、第１モータおよび第２モータと電力をやり取りするバッテリと、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, this type of hybrid vehicle includes an engine, a first motor mechanically connected to an engine shaft (input shaft), and a motor shaft connected to a counter shaft (output shaft) connected to the axle. Connected second motor, engine shaft (input shaft) and counter shaft (output shaft), a clutch capable of transmitting the power of the engine shaft to the counter shaft, the first motor and the second motor And a battery that exchanges power with each other have been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特開２０１０−２８４９９１号公報JP 2010-284991 A

上述したハイブリッド車では、クラッチの係合と解放とを切り替えることにより複数の走行モードの中から１つを選択して走行する。ここで、ハイブリッド車が選択可能な走行モードとしては、パラレルＨＶモードと、シリーズＨＶモードと、ＥＶモードとがある。パラレルＨＶモードは、クラッチを係合することにより選択することができ、エンジンと第１モータと第２モータとを出力軸に接続してエンジンと第１モータと第２モータからの駆動力を出力軸に出力可能なモードである。シリーズＨＶモードは、クラッチを解放することにより選択することができ、出力軸からエンジンと第１モータとを切り離してエンジンの動力を用いて第１モータで発電すると共に発電した電力を用いて第２モータからの駆動力を出力軸に出力可能なモードである。また、ＥＶモードは、クラッチを解放することにより選択することができ、エンジンの運転を停止し、バッテリからの電力を用いて第２モータからの駆動力を出力軸に出力可能なモードである。 The hybrid vehicle described above travels by selecting one of a plurality of travel modes by switching between engagement and disengagement of the clutch. Here, there are a parallel HV mode, a series HV mode, and an EV mode as travel modes that can be selected by the hybrid vehicle. The parallel HV mode can be selected by engaging a clutch. The engine, the first motor, and the second motor are connected to the output shaft, and the driving force from the engine, the first motor, and the second motor is output. This mode can output to the axis. The series HV mode can be selected by releasing the clutch, and the engine and the first motor are separated from the output shaft, and the first motor is used to generate power using the power of the engine and the second power is generated using the generated power. In this mode, the driving force from the motor can be output to the output shaft. The EV mode can be selected by releasing the clutch, and is a mode in which the operation of the engine is stopped and the driving force from the second motor can be output to the output shaft using the power from the battery.

しかしながら、上述したハイブリッド車は、ＥＶモード時には、２つのモータを有していながら、第２モータからしか出力軸に駆動力を出力することができない。このため、ＥＶモード時の走行性能を確保するためには、第２モータを大型化する必要が生じる。第２モータを大型化すると、特に、軽負荷時に第２モータの動作点が効率の高い領域から外れやすくなり、第２モータの効率が悪化し、ひいては車両全体の効率が悪化してしまう。 However, the hybrid vehicle described above can output driving force to the output shaft only from the second motor while having two motors in the EV mode. For this reason, in order to ensure the running performance in the EV mode, it is necessary to enlarge the second motor. When the size of the second motor is increased, the operating point of the second motor is likely to deviate from a region where the efficiency is high, particularly at light loads, the efficiency of the second motor is deteriorated, and consequently the efficiency of the entire vehicle is deteriorated.

本発明のハイブリッド車は、モータを大型化することなく、ＥＶモード時の走行性能をより向上させることを主目的とする。 The main purpose of the hybrid vehicle of the present invention is to further improve the running performance in the EV mode without increasing the size of the motor.

本発明のハイブリッド車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The hybrid vehicle of the present invention employs the following means in order to achieve the main object described above.

本発明のハイブリッド車は、
入力軸に動力を出力可能なエンジンと、前記入力軸にモータ軸が機械的に接続された第１モータと、車軸に連結された出力軸にモータ軸が機械的に接続された第２モータと、前記第１モータおよび前記第２モータと電力をやり取りするバッテリと、前記入力軸と前記出力軸とを継断して該入力軸の動力を該出力軸に伝達可能な第１クラッチと、を備えるハイブリッド車であって、
前記エンジンのエンジン軸と前記入力軸とを継断する第２クラッチ
を備えることを要旨とする。 The hybrid vehicle of the present invention
An engine capable of outputting power to an input shaft; a first motor having a motor shaft mechanically connected to the input shaft; and a second motor having a motor shaft mechanically connected to an output shaft connected to an axle. A battery that exchanges power with the first motor and the second motor, and a first clutch that can connect the input shaft and the output shaft to transmit the power of the input shaft to the output shaft. A hybrid car with
The gist of the present invention is to include a second clutch that connects and disconnects the engine shaft of the engine and the input shaft.

この本発明のハイブリッド車では、エンジンと、入力軸に機械的に接続された第１モータと、車軸に連結された出力軸に機械的に接続された第２モータと、を備えるものにおいて、入力軸と出力軸とを継断する第１クラッチと、エンジン軸と入力軸とを継断する第２クラッチとを設ける。これにより、第１クラッチを係合し第２クラッチを解放することで、エンジン軸を入力軸から切り離して、第１モータと第２モータの双方からの駆動力を出力軸に出力可能な２モータＥＶモードを実現することができる。これにより、第２クラッチを備えない構成、即ちエンジン軸と入力軸とが直結されたハイブリッド車のようにＥＶモード時に第２モータからしか出力軸に駆動力を出力できないものに比して、出力軸に出力可能な最大駆動力を高めることができる。この結果、第２モータを大型化することなく、ＥＶモード時の走行性能をより向上させることができる。ここで、「クラッチ」には、摩擦クラッチや噛み合いクラッチ（ドグクラッチ）、電磁クラッチなどが含まれる。 The hybrid vehicle of the present invention includes an engine, a first motor mechanically connected to an input shaft, and a second motor mechanically connected to an output shaft connected to the axle. A first clutch for connecting and disconnecting the shaft and the output shaft and a second clutch for connecting and disconnecting the engine shaft and the input shaft are provided. Thus, by engaging the first clutch and releasing the second clutch, the two motors can disconnect the engine shaft from the input shaft and output the driving force from both the first motor and the second motor to the output shaft. The EV mode can be realized. As a result, the output does not include the second clutch, that is, in comparison with a hybrid vehicle in which the engine shaft and the input shaft are directly connected, such that a driving force can be output only from the second motor to the output shaft in the EV mode. The maximum driving force that can be output to the shaft can be increased. As a result, the running performance in the EV mode can be further improved without increasing the size of the second motor. Here, the “clutch” includes a friction clutch, a meshing clutch (dog clutch), an electromagnetic clutch, and the like.

本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。1 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a hybrid vehicle 20 as an embodiment of the present invention. クラッチＣＬ１，ＣＬ２の係合状態と走行モードとの対応関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the correspondence of the engagement state of clutch CL1, CL2, and driving | running | working mode. シリーズＨＶモードと２モータＥＶモードと１モータＥＶモードの各駆動力線図の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of each driving force diagram of series HV mode, 2 motor EV mode, and 1 motor EV mode. 変形例のハイブリッド自動車２０Ｂの構成の概略を示す構成図である。It is a block diagram which shows the outline of a structure of the hybrid vehicle 20B of a modification.

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。 Next, the form for implementing this invention is demonstrated using an Example.

図１は、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、モータＭＧ１と、モータＭＧ２と、動力伝達機構３０と、インバータ４１，４２と、バッテリ５０と、ハイブリッド用電子制御ユニット（以下、ＨＶＥＣＵという）７０と、を備える。 FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of a hybrid vehicle 20 as an embodiment of the present invention. As shown, the hybrid vehicle 20 of the embodiment includes an engine 22, a motor MG1, a motor MG2, a power transmission mechanism 30, inverters 41 and 42, a battery 50, and a hybrid electronic control unit (hereinafter referred to as HVECU). 70).

エンジン２２は、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されており、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により運転制御される。 The engine 22 is configured as an internal combustion engine that outputs power using gasoline, light oil, or the like as fuel, and is operated and controlled by an engine electronic control unit (hereinafter referred to as engine ECU) 24.

エンジンＥＣＵ２４は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２を運転制御するのに必要な各種センサ、例えば、クランクシャフト２６の回転位置を検出する図示しないクランクポジションセンサからのクランクポジションなどが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を運転制御するための種々の制御信号が出力ポートを介して出力されている。 Although not shown, the engine ECU 24 is configured as a microprocessor centered on a CPU, and includes a ROM for storing a processing program, a RAM for temporarily storing data, an input / output port, and a communication port in addition to the CPU. . The engine ECU 24 receives various sensors necessary for controlling the operation of the engine 22, for example, a crank position from a crank position sensor (not shown) that detects the rotational position of the crankshaft 26, and the like. Various control signals for controlling the operation of the engine 22 are output from the engine ECU 24 through an output port.

動力伝達機構３０は、入力軸３１と出力軸３２とがクラッチＣＬ１を内蔵するベルト機構３３を介して接続され、入力軸３１に入力された動力が出力軸３２に伝達するよう構成されている。入力軸３１には、エンジン２２のクランクシャフト２６がクラッチＣＬ２を介して接続されると共にモータＭＧ１の回転子４３ａがギヤ機構３４を介して接続されている。これにより、クラッチＣＬ２を係合した場合、エンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ１の回転子４３ａとが機械的に接続され、モータＭＧ１の回転子４３ａは、エンジン２２の回転数に比例した回転数で回転することなる。また、入力軸３１には、ギヤ機構３５を介してオイルポンプ３８も接続されている。尚、オイルポンプ３８により圧送されるオイルは、動力伝達機構３０の各部（ギヤ機構やクラッチ）の潤滑や冷却に用いられる。また、出力軸３２には、ギヤ機構３６を介してモータＭＧ２の回転子４４ａが接続されると共にデファレンシャルギヤ６２を介して駆動輪６４ａ，６４ｂに連結された車軸６３ａ，６３ｂが接続されている。 The power transmission mechanism 30 is configured such that an input shaft 31 and an output shaft 32 are connected via a belt mechanism 33 having a built-in clutch CL1, and power input to the input shaft 31 is transmitted to the output shaft 32. The crankshaft 26 of the engine 22 is connected to the input shaft 31 via the clutch CL2, and the rotor 43a of the motor MG1 is connected via the gear mechanism 34. Thus, when the clutch CL2 is engaged, the crankshaft 26 of the engine 22 and the rotor 43a of the motor MG1 are mechanically connected, and the rotor 43a of the motor MG1 has a rotation speed proportional to the rotation speed of the engine 22. Will rotate. An oil pump 38 is also connected to the input shaft 31 via a gear mechanism 35. The oil pumped by the oil pump 38 is used for lubrication and cooling of each part (gear mechanism and clutch) of the power transmission mechanism 30. The output shaft 32 is connected to the rotor 44a of the motor MG2 via the gear mechanism 36 and to the axles 63a and 63b connected to the drive wheels 64a and 64b via the differential gear 62.

クラッチＣＬ１は、本実施例では、湿式摩擦クラッチとして構成されており、入力軸３１と出力軸３２との継断を行なう。また、クラッチＣＬ２は、本実施例では、湿式摩擦クラッチとして構成されており、エンジン２２のクランクシャフト２６と入力軸３１との継断を行なう。 In this embodiment, the clutch CL1 is configured as a wet friction clutch, and connects and disconnects the input shaft 31 and the output shaft 32. Further, in this embodiment, the clutch CL2 is configured as a wet friction clutch, and connects and disconnects the crankshaft 26 and the input shaft 31 of the engine 22.

モータＭＧ１は、例えば永久磁石が貼り付けられた回転子（ロータおよびロータシャフト）４３ａと三相コイルが巻回された固定子（ステータ）４３ｂとを備える同期発電電動機として構成されており、上述したように、回転子４３ａ（ロータシャフト）が動力伝達機構３０の入力軸３１に機械的に接続されている。モータＭＧ２は、例えば永久磁石が貼り付けられた回転子（ロータおよびロータシャフト）４４ａと三相コイルが巻回された固定子（ステータ）４４ｂとを備える同期発電電動機として構成されており、上述したように、回転子４４ａ（ロータシャフト）が出力軸３２に機械的に接続されている。モータＭＧ１，ＭＧ２は、モータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０でインバータ４１，４２の図示しないスイッチング素子がスイッチング制御されることによって、バッテリ５０からの直流電力が三相交流電力に変換されて三相コイルへ供給されることにより駆動する。 The motor MG1 is configured as a synchronous generator motor including, for example, a rotor (rotor and rotor shaft) 43a to which a permanent magnet is attached and a stator (stator) 43b around which a three-phase coil is wound. As described above, the rotor 43 a (rotor shaft) is mechanically connected to the input shaft 31 of the power transmission mechanism 30. The motor MG2 is configured as a synchronous generator motor including, for example, a rotor (rotor and rotor shaft) 44a to which a permanent magnet is attached and a stator (stator) 44b around which a three-phase coil is wound. As described above, the rotor 44 a (rotor shaft) is mechanically connected to the output shaft 32. Motors MG1 and MG2 convert DC power from battery 50 into three-phase AC power by switching control of switching elements (not shown) of inverters 41 and 42 by motor electronic control unit (hereinafter referred to as motor ECU) 40. It is driven by being supplied to the three-phase coil.

モータＥＣＵ４０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えば、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子４３ａ，４４ａの回転位置を検出する図示しない回転位置検出センサからの回転位置θｍ１，θｍ２、図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力ポートを介して入力されている。また、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２の図示しないスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信しており、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。 Although not shown, the motor ECU 40 is configured as a microprocessor centered on a CPU, and includes a ROM for storing a processing program, a RAM for temporarily storing data, an input / output port, and a communication port in addition to the CPU. . The motor ECU 40 receives signals necessary for driving and controlling the motors MG1, MG2, for example, rotational positions θm1, θm2 from a rotational position detection sensor (not shown) that detects the rotational positions of the rotors 43a, 44a of the motors MG1, MG2. A phase current applied to the motors MG1 and MG2 detected by a current sensor (not shown) is input via the input port. Further, the motor ECU 40 outputs a switching control signal to a switching element (not shown) of the inverters 41 and 42 through an output port. The motor ECU 40 is in communication with the HVECU 70, controls the driving of the motors MG1, MG2 by a control signal from the HVECU 70, and outputs data related to the operating state of the motors MG1, MG2 to the HVECU 70 as necessary.

バッテリ５０は、例えばリチウムイオン二次電池として構成されてインバータ４１，４２を介してモータＭＧ１，ＭＧ２と電力をやりとりをする。バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧Ｖｂやバッテリ５０の出力端子に接続された電力ラインに取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流Ｉｂ，バッテリ５０に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりＨＶＥＣＵ７０に送信する。また、バッテリＥＣＵ５２は、バッテリ５０を管理するために、電流センサにより検出された充放電電流Ｉｂの積算値に基づいてそのときのバッテリ５０から放電可能な電力の容量の全容量に対する割合である蓄電割合ＳＯＣを演算している。 The battery 50 is configured as a lithium ion secondary battery, for example, and exchanges electric power with the motors MG1 and MG2 via the inverters 41 and 42. The battery 50 is managed by a battery electronic control unit (hereinafter referred to as a battery ECU) 52. Although not shown, the battery ECU 52 is configured as a microprocessor centered on a CPU, and includes a ROM for storing a processing program, a RAM for temporarily storing data, an input / output port, and a communication port in addition to the CPU. . The battery ECU 52 receives signals necessary for managing the battery 50, for example, an inter-terminal voltage Vb from a voltage sensor (not shown) installed between the terminals of the battery 50 and a power line connected to the output terminal of the battery 50. The charging / discharging current Ib from the attached current sensor (not shown), the battery temperature Tb from the temperature sensor (not shown) attached to the battery 50, and the like are input. Send to. Further, in order to manage the battery 50, the battery ECU 52 is a power storage that is a ratio of the capacity of the electric power that can be discharged from the battery 50 at that time based on the integrated value of the charge / discharge current Ib detected by the current sensor. The ratio SOC is calculated.

ＨＶＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。ＨＶＥＣＵ７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。ＨＶＥＣＵ７０は、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信可能に接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。 Although not shown, the HVECU 70 is configured as a microprocessor centered on a CPU, and includes a ROM for storing a processing program, a RAM for temporarily storing data, an input / output port, and a communication port in addition to the CPU. The HVECU 70 includes an ignition signal from the ignition switch 80, a shift position SP from the shift position sensor 82 that detects the operation position of the shift lever 81, and an accelerator opening from the accelerator pedal position sensor 84 that detects the amount of depression of the accelerator pedal 83. Acc, the brake pedal position BP from the brake pedal position sensor 86 that detects the depression amount of the brake pedal 85, the vehicle speed V from the vehicle speed sensor 88, and the like are input via the input port. The HVECU 70 is communicably connected to the engine ECU 24, the motor ECU 40, and the battery ECU 52, and exchanges various control signals and data with the engine ECU 24, the motor ECU 40, and the battery ECU 52.

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、アクセルペダル８３の踏み込み量と車速Ｖとに基づいて走行に要求される要求トルクを設定し、設定した要求トルクに見合う駆動力が出力軸３２に出力されるように、クラッチＣＬ１，ＣＬ２の係合状態を切り替えて走行モードを選択し、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とを運転制御する。図２に、クラッチＣＬ１，ＣＬ２の係合状態と走行モードとの対応関係の一例を示す。実施例のハイブリッド自動車２０が選択可能な走行モードとしては、１モータＥＶモード（ＥＶ１）と、２モータＥＶモード（ＥＶ２）と、シリーズＨＶモード（ＨＶ１）と、パラレルＨＶモード（ＨＶ２）と、シリーズパラレルＨＶモード（ＨＶ３）とがある。 In the hybrid vehicle 20 of the embodiment thus configured, a required torque required for traveling is set based on the depression amount of the accelerator pedal 83 and the vehicle speed V, and a driving force corresponding to the set required torque is output to the output shaft 32. In this manner, the clutch CL1, CL2 is switched to select the travel mode, and the engine 22, the motor MG1, and the motor MG2 are controlled to operate. FIG. 2 shows an example of a correspondence relationship between the engagement state of the clutches CL1 and CL2 and the travel mode. The travel modes that can be selected by the hybrid vehicle 20 of the embodiment include a 1-motor EV mode (EV1), a 2-motor EV mode (EV2), a series HV mode (HV1), a parallel HV mode (HV2), and a series. There is a parallel HV mode (HV3).

１モータＥＶモード（ＥＶ１）は、クラッチＣＬ１を解放すると共にクラッチＣＬ２を係合することにより選択することができ、エンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ１の回転子４３ａとが出力軸３２から切り離された状態となる。１モータＥＶモードの運転制御は、エンジン２２とモータＭＧ１の運転を停止し、バッテリ５０からの電力を用いてモータＭＧ２から要求トルクに見合う駆動力を出力軸３２に出力するよう運転制御することにより行われる。 The 1-motor EV mode (EV1) can be selected by releasing the clutch CL1 and engaging the clutch CL2, and the crankshaft 26 of the engine 22 and the rotor 43a of the motor MG1 are disconnected from the output shaft 32. It becomes a state. The operation control in the 1-motor EV mode is performed by stopping the operation of the engine 22 and the motor MG1 and using the electric power from the battery 50 to output the driving force corresponding to the required torque from the motor MG2 to the output shaft 32. Done.

２モータＥＶモード（ＥＶ２）は、クラッチＣＬ１を係合すると共にクラッチＣＬ２を解放することにより選択することができ、エンジン２２のクランクシャフト２６が入力軸３１から切り離されると共にモータＭＧ１の回転子４３ａが出力軸３２に接続された状態となる。２モータＥＶモードの運転制御は、エンジン２２の運転を停止し、バッテリ５０からの電力を用いてモータＭＧ１からの駆動力とモータＭＧ２からの駆動力とにより要求トルクに見合う駆動力を出力軸３２に出力するよう運転制御することにより行われる。 The two-motor EV mode (EV2) can be selected by engaging the clutch CL1 and releasing the clutch CL2. The crankshaft 26 of the engine 22 is disconnected from the input shaft 31, and the rotor 43a of the motor MG1 is turned on. It will be in the state connected to the output shaft 32. FIG. In the 2-motor EV mode operation control, the operation of the engine 22 is stopped, and the driving force corresponding to the required torque is generated by the driving force from the motor MG1 and the driving force from the motor MG2 using the electric power from the battery 50 on the output shaft 32. This is done by controlling the operation so that it is output to

シリーズＨＶモード（ＨＶ１）は、クラッチＣＬ１を解放すると共にクラッチＣＬ２を係合することにより選択することができ、エンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ１の回転子４３ａとが出力軸３２から切り離されると共にエンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ１の回転子４３ａとが接続された状態となる。シリーズＨＶモードの運転制御は、エンジン２２が効率よく動力を出力可能な動作点で運転されると共にエンジン２２からの動力によりモータＭＧ１が発電するよう運転制御し、モータＭＧ１が発電した電力とバッテリ５０からの電力とを用いてモータＭＧ２から要求トルクに見合う駆動力を出力軸３２に出力するよう運転制御することにより行われる。 The series HV mode (HV1) can be selected by releasing the clutch CL1 and engaging the clutch CL2, and the crankshaft 26 of the engine 22 and the rotor 43a of the motor MG1 are disconnected from the output shaft 32. The crankshaft 26 of the engine 22 and the rotor 43a of the motor MG1 are connected. In the series HV mode operation control, the engine 22 is operated at an operating point at which power can be efficiently output, and the motor MG1 generates power using the power from the engine 22, and the electric power generated by the motor MG1 and the battery 50 are controlled. This is performed by controlling the operation so as to output the driving force corresponding to the required torque from the motor MG2 to the output shaft 32 using the power from the motor MG2.

パラレルＨＶモード（ＨＶ２）は、クラッチＣＬ１およびクラッチＣＬ２を共に係合することにより選択することができ、エンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ１の回転子４３ａとが出力軸３２に接続された状態となる。パラレルＨＶモードの運転制御は、モータＭＧ１の運転を停止し、エンジン２２からの動力に必要に応じてモータＭＧ２からの駆動力を付加して要求トルクに見合う駆動力を出力軸３２に出力するよう運転制御することにより行われる。また、蓄電割合ＳＯＣの低下によってバッテリ５０の充電が要求されている場合には、要求トルクにより走行するために必要な動力とバッテリ５０を充電するために必要な動力との和の動力がエンジン２２から出力されると共に、エンジン２２から出力された動力の一部を用いてモータＭＧ１もしくはモータＭＧ２が発電してバッテリ５０を充電するよう運転制御する。 The parallel HV mode (HV2) can be selected by engaging both the clutch CL1 and the clutch CL2, and the crankshaft 26 of the engine 22 and the rotor 43a of the motor MG1 are connected to the output shaft 32. Become. In the parallel HV mode operation control, the operation of the motor MG1 is stopped, the driving force from the motor MG2 is added to the power from the engine 22 as necessary, and the driving force corresponding to the required torque is output to the output shaft 32. This is done by controlling the operation. Further, when charging of the battery 50 is required due to a decrease in the storage ratio SOC, the sum of the power necessary for traveling with the required torque and the power necessary for charging the battery 50 is the engine 22. The motor MG1 or the motor MG2 generates electric power using part of the power output from the engine 22 and charges the battery 50 for operation control.

シリーズパラレルＨＶモード（ＨＶ３）は、パラレルＨＶモードと同様に、クラッチＣＬ１およびクラッチＣＬ２を共に係合することにより選択することができる。シリーズパラレルＨＶモードの運転制御は、エンジン２２からの動力の一部を用いてモータＭＧ１が発電すると共に残余の動力に基づく駆動力を出力軸３２に出力し、モータＭＧ１が発電した電力を用いてモータＭＧ２から出力される駆動力とエンジン２２からの残余の駆動力とにより要求トルクに見合う駆動力を出力軸３２に出力するよう運転制御するモードである。 The series parallel HV mode (HV3) can be selected by engaging both the clutch CL1 and the clutch CL2, similarly to the parallel HV mode. In the series parallel HV mode operation control, a part of the power from the engine 22 is used to generate power by the motor MG1, and a driving force based on the remaining power is output to the output shaft 32, using the power generated by the motor MG1. In this mode, operation control is performed so that a driving force corresponding to the required torque is output to the output shaft 32 based on the driving force output from the motor MG2 and the remaining driving force from the engine 22.

図３は、シリーズＨＶモードと２モータＥＶモードと１モータＥＶモードの各駆動力線図の一例を示す説明図である。尚、図３は、前進方向の駆動力の一例を示す。後進方向の駆動力線図については駆動力の符号が異なる点を除いて図３と同様であり、パラレルＨＶモードやシリーズパラレルＨＶモードの各駆動力線図については本発明の要旨をなさないため省略した。シリーズＨＶモードは、上述したように、エンジン２２からの動力によりモータＭＧ１で発電した電力とバッテリ５０の電力とを用いてモータＭＧ２から駆動力を出力するモードであるから、最大出力はエンジン出力とバッテリ出力の和の出力となり、最大トルクはモータＭＧ２の最大トルクとなる。１モータＥＶモードは、上述したように、エンジン２２とモータＭＧ１の運転を停止し、バッテリ５０の電力を用いてモータＭＧ２から駆動力を出力するモードであるから、最大出力はバッテリ出力となり、最大トルクはモータＭＧ２の最大トルクとなる。また、２モータＥＶモードは、上述したように、エンジン２２の運転を停止し、バッテリ５０の電力を用いてモータＭＧ１からの駆動力とモータＭＧ２からの駆動力とを出力するモードであるから、最大出力はバッテリ出力となり、最大トルクはモータＭＧ１の最大トルクとモータＭＧ２の最大トルクとの和のトルクとなる。 FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating an example of each driving force diagram in the series HV mode, the 2-motor EV mode, and the 1-motor EV mode. FIG. 3 shows an example of the driving force in the forward direction. The driving force diagram in the reverse direction is the same as that in FIG. 3 except that the sign of the driving force is different, and the driving force diagrams in the parallel HV mode and the series parallel HV mode do not form the gist of the present invention. Omitted. As described above, the series HV mode is a mode in which the driving power is output from the motor MG2 using the power generated by the motor MG1 by the power from the engine 22 and the power of the battery 50, so the maximum output is the engine output. The output is the sum of the battery outputs, and the maximum torque is the maximum torque of the motor MG2. As described above, the 1-motor EV mode is a mode in which the operation of the engine 22 and the motor MG1 is stopped and the driving power is output from the motor MG2 using the electric power of the battery 50. The torque is the maximum torque of the motor MG2. Further, as described above, the 2-motor EV mode is a mode in which the operation of the engine 22 is stopped and the driving force from the motor MG1 and the driving force from the motor MG2 are output using the power of the battery 50. The maximum output is the battery output, and the maximum torque is the sum of the maximum torque of the motor MG1 and the maximum torque of the motor MG2.

このように、２モータＥＶモードは、最大出力が１モータＥＶモードと同じであり、最大トルクが１モータＥＶモードよりも高いモードとなる。即ち、２モータＥＶモードは、１モータＥＶモードに比して、ＥＶ走行でカバーできる走行領域（図３中のハッチング領域で示す低回転数高トルク域）が拡大される。ここで、１モータＥＶモードも、２モータＥＶモードと同様に、モータＭＧ１の回転子４３ａが出力軸３２に接続されているから、モータＭＧ１からの駆動力も出力軸３２に出力可能であるが、モータＭＧ１の回転子４３ａがエンジン２２のクランクシャフト２６に機械的に接続されているため、引き摺りによる損失が大きく、効率が極端に悪くなる。また、パラレルＨＶモードは、上述したように、エンジンからの駆動力とモータＭＧ２からの駆動力とを出力軸３２に出力可能であるが、エンジン２２のクランクシャフト２６と出力軸３２（車軸６３ａ，６３ｂ）が機械的に接続されるから、発進時などの低車速域で選択することはできない。したがって、２モータＥＶモードを選択可能とすることにより、低車速域での最大駆動力を高くすることができ、車両の走行性能、例えば、発進性能や登坂性能、段差乗り越え性能をより向上させることができる。また、２モータＥＶモードを追加することにより走行モードの選択の幅が広がるため、各走行モードのうち走行状態に基づいて最も効率の良い走行モードを選択することにより、燃費（電費）をより向上させることが可能となる。さらに、２モータＥＶモードは、上述したように、エンジン２２のクランクシャフト２６と入力軸３１との間にクラッチＣＬ２を設ければよいから、比較的簡易な構成により実現することができる。 Thus, in the 2-motor EV mode, the maximum output is the same as that in the 1-motor EV mode, and the maximum torque is higher than that in the 1-motor EV mode. That is, in the 2-motor EV mode, a travel area (a low rotational speed high torque area indicated by a hatched area in FIG. 3) that can be covered by EV travel is expanded as compared with the 1-motor EV mode. Here, in the 1-motor EV mode as well as the 2-motor EV mode, the rotor 43a of the motor MG1 is connected to the output shaft 32, so that the driving force from the motor MG1 can also be output to the output shaft 32. Since the rotor 43a of the motor MG1 is mechanically connected to the crankshaft 26 of the engine 22, the loss due to drag is large and the efficiency is extremely deteriorated. In the parallel HV mode, as described above, the driving force from the engine and the driving force from the motor MG2 can be output to the output shaft 32, but the crankshaft 26 and the output shaft 32 (the axles 63a, 63a) of the engine 22 can be output. Since 63b) is mechanically connected, it cannot be selected in a low vehicle speed range such as when starting. Therefore, by making it possible to select the 2-motor EV mode, it is possible to increase the maximum driving force in the low vehicle speed range, and to further improve the running performance of the vehicle, for example, the starting performance, the climbing performance, and the overstep performance. Can do. In addition, since the range of selection of the travel mode is expanded by adding the 2-motor EV mode, the most efficient travel mode is selected based on the travel state among the travel modes, thereby improving the fuel consumption (electricity cost). It becomes possible to make it. Furthermore, as described above, the two-motor EV mode can be realized with a relatively simple configuration because the clutch CL2 may be provided between the crankshaft 26 of the engine 22 and the input shaft 31.

以上説明した本実施例のハイブリッド自動車２０は、エンジン２２と、入力軸３１に回転子４３ａが接続されたモータＭＧ１と、車軸６３ａ，６３ｂに連結された出力軸３２に回転子４４ａが接続されたモータＭＧ２と、入力軸３１と出力軸３２とを継断して入力軸３１の動力を出力軸３２に伝達可能なクラッチＣＬ１と、エンジン２２のクランクシャフト２６と入力軸３１とを継断するクラッチＣＬ２とを備える。これにより、クラッチＣＬ２を追加するだけで、ＥＶ走行モードとして、モータＭＧ２から出力軸３２に駆動力を出力可能な１モータＥＶモードに加えて、モータＭＧ１およびモータＭＧ２の双方から出力軸３２に駆動力を出力可能な２モータＥＶモードも選択することが可能となる。この結果、モータＭＧ２を大型化することなく、ＥＶ走行モード時の走行性能をより向上させることができる。 In the hybrid vehicle 20 of the present embodiment described above, the rotor 22a is connected to the engine 22, the motor MG1 in which the rotor 43a is connected to the input shaft 31, and the output shaft 32 connected to the axles 63a and 63b. A clutch CL1 that can connect the motor MG2, the input shaft 31 and the output shaft 32 to transmit the power of the input shaft 31 to the output shaft 32, and a clutch that can connect the crankshaft 26 of the engine 22 and the input shaft 31. CL2. As a result, the EV travel mode is driven from both the motor MG1 and the motor MG2 to the output shaft 32 in addition to the one motor EV mode in which the driving force can be output from the motor MG2 to the output shaft 32 only by adding the clutch CL2. It is also possible to select a 2-motor EV mode that can output force. As a result, the traveling performance in the EV traveling mode can be further improved without increasing the size of the motor MG2.

実施例のハイブリッド自動車２０では、クラッチＣＬ１，ＣＬ２を湿式摩擦クラッチにより構成するものとしたが、これに限定されるものではなく、乾式摩擦クラッチや噛み合いクラッチ（ドグクラッチ）、電磁クラッチなど、如何なるタイプのクラッチを採用するものとしてもよい。図４に、クラッチＣＬ１，ＣＬ２を噛み合いクラッチ（ドグクラッチ）により構成した変形例のハイブリッド自動車２０Ｂの概略構成図を示す。この変形例のハイブリッド自動車２０Ｂでは、図４に示すように、クラッチＣＬ１は、入力軸３１のベルト機構３３とギヤ機構３４との間に設けられ、クラッチＣＬ２は、入力軸３１のギヤ機構３４とギヤ機構３５との間に設けられている。 In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the clutches CL1 and CL2 are configured by wet friction clutches, but the present invention is not limited to this, and any type such as a dry friction clutch, a meshing clutch (dog clutch), an electromagnetic clutch, or the like can be used. A clutch may be employed. FIG. 4 shows a schematic configuration diagram of a hybrid vehicle 20B of a modified example in which the clutches CL1 and CL2 are configured by meshing clutches (dog clutches). In the hybrid vehicle 20B of this modification, as shown in FIG. 4, the clutch CL1 is provided between the belt mechanism 33 and the gear mechanism 34 of the input shaft 31, and the clutch CL2 is connected to the gear mechanism 34 of the input shaft 31. It is provided between the gear mechanism 35.

また、実施例のハイブリッド自動車２０では、オイルポンプ３８を入力軸３１に機械的に接続するものとしたが、これに限定されるものではなく、モータＭＧ１の回転子４３ａに機械的に接続するものとしてもよいし、出力軸３２に機械的に接続するものとしてもよい。また、オイルポンプ３８を、電動式ポンプとして構成することにより、動力伝達機構３０から切り離すものとしてもよい。 Further, in the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the oil pump 38 is mechanically connected to the input shaft 31, but is not limited thereto, and is mechanically connected to the rotor 43a of the motor MG1. Alternatively, it may be mechanically connected to the output shaft 32. The oil pump 38 may be separated from the power transmission mechanism 30 by configuring it as an electric pump.

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何など限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated using the Example, this invention is not limited at all to such an Example, In the range which does not deviate from the summary of this invention, various forms Of course, it can be implemented.

本発明は、ハイブリッド自動車の製造産業などに利用可能である。 The present invention can be used in the manufacturing industry of hybrid vehicles.

２０ハイブリッド自動車、２２エンジン、２４エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６クランクシャフト、３０動力伝達機構、３１入力軸、３２出力軸、３３ベルト機構、３４，３５，３６ギヤ機構、３８、オイルポンプ、４０モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２インバータ、４３ａ，４４ａ回転子、４３ｂ，４４ｂ固定子、５０バッテリ、５２バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、６２デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ車軸、６４ａ，６４ｂ駆動輪、７０ハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）、８０イグニッションスイッチ、８１シフトレバー、８２シフトポジションセンサ、８３アクセルペダル、８４アクセルペダルポジションセンサ、８５ブレーキペダル、８６ブレーキペダルポジションセンサ、８８車速センサ、ＭＧ１，ＭＧ２モータ、ＣＬ１，ＣＬ２クラッチ。 20 hybrid vehicle, 22 engine, 24 engine electronic control unit (engine ECU), 26 crankshaft, 30 power transmission mechanism, 31 input shaft, 32 output shaft, 33 belt mechanism, 34, 35, 36 gear mechanism, 38, oil Pump, 40 Motor electronic control unit (motor ECU), 41, 42 Inverter, 43a, 44a Rotor, 43b, 44b Stator, 50 Battery, 52 Battery electronic control unit (battery ECU), 62 Differential gear, 63a, 63b axle, 64a, 64b drive wheel, 70 hybrid electronic control unit (HVECU), 80 ignition switch, 81 shift lever, 82 shift position sensor, 83 accelerator pedal, 84 accelerator pedal position sensor , 85 brake pedal, 86 a brake pedal position sensor, 88 vehicle speed sensor, MG1, MG2 motor, CL1, CL2 clutch.

Claims

An engine capable of outputting power to an input shaft; a first motor having a motor shaft mechanically connected to the input shaft; and a second motor having a motor shaft mechanically connected to an output shaft connected to an axle. A battery that exchanges power with the first motor and the second motor, and a first clutch that can connect the input shaft and the output shaft to transmit the power of the input shaft to the output shaft. A hybrid car with
A hybrid vehicle comprising a second clutch for connecting and disconnecting the engine shaft of the engine and the input shaft.