JP2019059327A - Power unit for hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、駆動力源としてエンジンとモータ・ジェネレータ(電動モータ)とを備えるハイブリッド車両のパワーユニットに関する。 The present invention relates to a power unit of a hybrid vehicle including an engine and a motor generator (electric motor) as a driving power source.
近年、エンジンとモータ・ジェネレータ(電動モータ)とを併用することで車両の燃料消費率(燃費)を効果的に向上させることができるハイブリッド自動車(HEV)が広く実用化されている。ところで、このようなハイブリッド自動車としては、従来から、例えば、モータ・ジェネレータの数、エンジンとモータ・ジェネレータとの組合せ方や切替え方などにより、シリーズHEVやパラレルHEV、ストロングHEVやマイルドHEVなど様々な形式のものが提案・開発されている。 BACKGROUND In recent years, a hybrid vehicle (HEV) that can effectively improve the fuel consumption rate (fuel consumption) of a vehicle by using an engine and a motor generator (electric motor) in combination has been widely put to practical use. By the way, as such hybrid vehicles, various types such as series HEVs, parallel HEVs, strong HEVs and mild HEVs have conventionally been used depending on, for example, the number of motor generators and how to combine or switch between engines and motor generators. The formal ones have been proposed and developed.
ここで、特許文献1には、エンジンとモータ及びジェネレータとを備え、エンジン(ジェネレータ)で発電した電力でモータを駆動して走行するシリーズHEV走行機能、エンジンとモータと双方を用いて車両を駆動するパラレルHEV走行機能、エンジンを停止してモータのみで走行するEV走行機能を有するハイブリッド車両が開示されている。
Here,
より詳細には、特許文献1に記載のハイブリッド車両は、エンジン及びモータ(電動機)の動力を個別に駆動輪側の出力軸に伝達するとともに、エンジンの動力をジェネレータ(発電機)にも伝達するトランスアクスルを備えている。このトランスアクスルには、エンジンから駆動輪への動力伝達に係る第一経路と、モータから駆動輪への動力伝達に係る第二経路と、エンジンからジェネレータへの動力伝達に係る第三経路とが設けられている。駆動輪には、トランスアクスルを介してエンジン及びモータが並列に接続される。また、エンジンには、トランスアクスルを介してジェネレータ及び駆動輪が並列に接続される。
More specifically, the hybrid vehicle described in
上述した第一経路の中途には、その動力伝達を断接する油圧クラッチが介装されている。油圧クラッチは、車両の走行速度が所定車速以上であるとき(高速走行時)に接続される。なお、エンジンはクラッチの係合時に駆動され、その駆動力が第一経路を介して駆動輪に伝達される(パラレルHEV走行)。一方、車両の走行速度が所定車速未満のとき(中・低速走行時)にはクラッチが切断され、エンジンが切り離される。 A hydraulic clutch for connecting and disconnecting the power transmission is interposed in the middle of the first path described above. The hydraulic clutch is connected when the traveling speed of the vehicle is equal to or higher than a predetermined vehicle speed (during high speed traveling). The engine is driven when the clutch is engaged, and the driving force is transmitted to the drive wheels via the first path (parallel HEV travel). On the other hand, when the traveling speed of the vehicle is less than the predetermined vehicle speed (during medium and low speed traveling), the clutch is disconnected and the engine is disconnected.
モータは、エンジンの駆動力をアシストする機能(パラレルHEV走行機能)と電力走行機能(EV走行機能)とを兼ね備えている。車両の発進時やクラッチが切断されている低速走行時には、モータの駆動力のみで車両が走行する(EV走行機能)。また、車両の走行速度が所定車速以上(高速走行時)になると、走行状態に応じてモータの駆動力がエンジンの駆動力に加算される(パラレルHEV走行)。なお、上述したように、第三経路は、エンジンのクランクシャフトとジェネレータの回転軸との間を繋ぐ動力伝達経路であり、エンジン始動時の動力及びエンジンによる発電時(シリーズHEV走行時)の動力伝達を担う。 The motor has a function (a parallel HEV running function) for assisting the driving force of the engine and a power running function (EV running function). When starting the vehicle or traveling at low speed with the clutch disconnected, the vehicle travels with only the driving force of the motor (EV travel function). In addition, when the traveling speed of the vehicle reaches a predetermined vehicle speed or more (during high speed traveling), the driving force of the motor is added to the driving force of the engine according to the traveling state (parallel HEV traveling). As described above, the third path is a power transmission path connecting the crankshaft of the engine and the rotating shaft of the generator, and the power at engine start and the power at the time of power generation by the engine (during series HEV travel) Responsible for communication.
このように、特許文献1に記載のハイブリッド車両は、エンジンの機関出力を利用してジェネレータに発電させつつモータを駆動力源として走行するシリーズHEV走行機能、エンジンおよびモータの両者を駆動力源として走行するパラレルHEV走行機能、及び、エンジンを停止させた状態でモータを駆動力源として走行するEV走行機能を有している。
As described above, the hybrid vehicle described in
上述したように、特許文献1に記載のハイブリッド車両では、高速走行時にクラッチが係合されるとともにエンジンが稼働され、エンジンの駆動力とモータの駆動力とによってパラレルHEV走行を行う。しかしながら、このハイブリッド車両では、パラレルHEV走行時には、クラッチを介してエンジンと車軸とが直結されるため、所定速度以上の高速走行時にしかパラレルHEV走行を行うことができない(すなわち、エンジン回転を保つことができる高速領域でしかエンジンを使うことができない)。これに対して、パラレルHEV走行モード領域(すなわちエンジン稼働領域)を広げるために、変速機を別途設けるとすると、システムが複雑になって重量が増大し、コストも増大する。
As described above, in the hybrid vehicle described in
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、エンジンと2個のモータ・ジェネレータとを備え、シリーズHEV走行モード、パラレルHEV走行モード、及びEV走行モードを有するハイブリッド車両のパワーユニットにおいて、よりシンプルかつ低コストに、パラレルHEV走行モードで走行できる範囲(エンジンを利用できる速度領域)を広げることが可能なハイブリッド車両のパワーユニットを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and is a power unit of a hybrid vehicle including an engine and two motor generators and having a series HEV drive mode, a parallel HEV drive mode, and an EV drive mode. In the power unit of the hybrid vehicle, it is possible to extend the range (speed range in which the engine can be used) which can be driven in the parallel HEV running mode more simply and at low cost.
本発明に係るハイブリッド車両のパワーユニットは、エンジンと、第1モータ・ジェネレータと、第2モータ・ジェネレータとを備えるハイブリッド車両のパワーユニットにおいて、エンジンの出力軸とトルク伝達可能に接続された第1スプラインと、第1モータ・ジェネレータの回転軸とトルク伝達可能に接続された第2スプラインと、第1スプライン、及び第2スプラインと同軸上に並べて配設された第3スプラインと、駆動輪との間でトルクを伝達する車軸とトルク伝達可能に接続された第1ギヤ対に設けられた第4スプラインと、第3スプラインと接続された第5スプラインと、第1ギヤ対と異なるギヤ比に設定され、車軸とトルク伝達可能に接続された第2ギヤ対に設けられた第6スプラインと、第1スプライン、第2スプライン、第3スプラインと嵌合可能に形成されたスプラインを有し、位置に応じて、第1スプライン、第2スプライン、第3スプラインの接続状態を切替える第1スリーブと、第4スプライン、第5スプライン、第6スプラインと嵌合可能に形成されたスプラインを有し、位置に応じて、第5スプラインの接続先を、第4スプラインと、第6スプラインとの間で切替える第2スリーブと、第1スリーブ及び第2スリーブを摺動させるアクチュエータと、アクチュエータの駆動を制御する制御手段とを備え、該制御手段が、シリーズHEV走行モード時に第1スプラインと第2スプラインとを接続し、パラレルHEV走行モード時に第1スプライン、第2スプライン、及び第3スプラインを接続し、EV走行モード時に第2スプラインと第3スプラインとを接続するようにアクチュエータを制御するとともに、第1スプライン、第2スプライン、及び第3スプラインが接続されたパラレルHEV走行モード時に、車両の速度に応じて、第5スプラインの接続先を、第4スプラインと第6スプラインとの間で切替えるようにアクチュエータを制御することを特徴とする。 A power unit of a hybrid vehicle according to the present invention is a power unit of a hybrid vehicle including an engine, a first motor generator, and a second motor generator, and a first spline connected with an output shaft of the engine so as to be capable of transmitting torque. A second spline connected in a torque transmittable manner with the rotational shaft of the first motor generator, a third spline coaxially arranged with the first spline and the second spline, and a driving wheel The fourth spline provided on the first gear pair connected to the torque transmitting axle with torque transmitting axles, the fifth spline connected to the third spline, and a gear ratio different from that of the first gear pair are set. Sixth spline provided on the second gear pair connected in a torque transmittable manner with the axle, and first spline and second spline A first sleeve that has splines that can be fitted to the third spline, and switches the connection state of the first spline, the second spline, and the third spline according to the position, a fourth spline, a fifth spline, A second sleeve having a spline formed to be engageable with the sixth spline, and switching the connection destination of the fifth spline between the fourth spline and the sixth spline according to the position, and a first sleeve And an actuator for sliding the second sleeve, and control means for controlling the drive of the actuator, the control means connecting the first spline and the second spline in the series HEV travel mode, and in the parallel HEV travel mode Connect the 1st spline, the 2nd spline, and the 3rd spline, and in the EV travel mode, make the 2nd spline and the 3rd spline Control the actuator so as to connect with the first spline, the second spline, and the third spline in parallel HEV travel mode, the fifth spline connection destination according to the speed of the vehicle, The actuator is controlled to switch between the 4 spline and the 6 spline.
本発明に係るハイブリッド車両のパワーユニットによれば、シリーズHEV走行モード時に第1スプラインと第2スプラインとが接続され、パラレルHEV走行モード時に第1スプライン、第2スプライン、及び第3スプラインが接続され、EV走行モード時に第2スプラインと第3スプラインとが接続されるように、アクチュエータが制御されるとともに、第1スプライン、第2スプライン、及び第3スプラインが接続されたパラレルHEV走行モード時に、車両の速度(車速)に応じて、第5スプラインの接続先が、第4スプライン(第1ギヤ対)と、第6スプライン(第2ギヤ対)との間で切替えられるように、アクチュエータが制御される。すなわち、パラレルHEV走行モード状態において、第3スプライン(第5スプライン)と車軸との間のトルク伝達経路を、第4スプライン(第1ギヤ対)と第6スプライン(第2ギヤ対)との間で切替えることができる。ここで、第1ギヤ対(歯車列)と第2ギヤ対(歯車列)とは異なるギヤ比に設定されている。そのため、例えば、高速走行時と中・低速走行時とで用いるギヤ対を切替えることにより、パラレルHEV走行領域を拡大することができる。また、この場合、2つのギヤ対、すなわち比較的シンプルかつ低コストな構成でパラレルHEV走行領域を拡大することができる。その結果、よりシンプルかつ低コストに(またフリクションも増大させることなく)、パラレルHEV走行モードで走行できる範囲(エンジンを利用できる速度領域)を広げることが可能となる。 According to the power unit of the hybrid vehicle of the present invention, the first spline and the second spline are connected in the series HEV travel mode, and the first spline, the second spline, and the third spline are connected in the parallel HEV travel mode, The actuator is controlled such that the second spline and the third spline are connected in the EV travel mode, and the vehicle is in the parallel HEV travel mode in which the first spline, the second spline, and the third spline are connected. The actuator is controlled such that the connection destination of the fifth spline is switched between the fourth spline (first gear pair) and the sixth spline (second gear pair) according to the speed (vehicle speed) . That is, in the parallel HEV travel mode state, the torque transmission path between the third spline (the fifth spline) and the axle is between the fourth spline (the first gear pair) and the sixth spline (the second gear pair). Can be switched by Here, the first gear pair (gear train) and the second gear pair (gear train) are set to different gear ratios. Therefore, for example, the parallel HEV travel region can be expanded by switching the gear pair used at the time of high-speed traveling and middle / low speed traveling. Also, in this case, the parallel HEV travel area can be expanded with two gear pairs, that is, a relatively simple and low-cost configuration. As a result, it is possible to extend the range (the speed range in which the engine can be used) in which the vehicle can travel in the parallel HEV travel mode more simply and at lower cost (without increasing friction).
本発明に係るハイブリッド車両のパワーユニットでは、第1ギヤ対における第4スプラインから車軸へのギヤ比が、第2ギヤ対における第6スプラインから車軸へのギヤ比と比較してハイギヤに設定されており、制御装置が、EV走行モード時に、第5スプラインと第6スプラインとを接続するようにアクチュエータを制御することが好ましい。 In the power unit of the hybrid vehicle according to the present invention, the gear ratio from the fourth spline to the axle in the first gear pair is set to a high gear as compared to the gear ratio from the sixth spline to the axle in the second gear pair. Preferably, the control device controls the actuator to connect the fifth spline and the sixth spline in the EV travel mode.
この場合、第1ギヤ対(歯車列)の第4スプラインから車軸へのギヤ比が、第2ギヤ対(歯車列)の第6スプラインから車軸へのギヤ比よりもハイギヤに設定されているため、例えば、高速走行時にハイギヤ側の第1ギヤ対を用い、中・低速走行時にローギヤ側の第2ギヤ対を用いることにより、パラレルHEV走行領域を拡大することが可能となる。また、EV走行モード時に、ローギヤ側の第2ギヤ対を用いることができる。 In this case, the gear ratio from the fourth spline of the first gear pair (gear train) to the axle is set to a gear higher than the gear ratio from the sixth spline of the second gear pair (gear train) to the axle For example, by using the first gear pair on the high gear side at high speed traveling and using the second gear pair on the low gear side at middle and low speed traveling, it becomes possible to expand the parallel HEV travel region. Further, the second gear pair on the low gear side can be used in the EV travel mode.
本発明に係るハイブリッド車両のパワーユニットでは、第1スリーブ及び第2スリーブが、単一のシフトフォークで把持されており、アクチュエータが、シフトフォークを駆動することにより、第1スリーブ及び第2スリーブを一体的に摺動させることが好ましい。 In the power unit of the hybrid vehicle according to the present invention, the first sleeve and the second sleeve are gripped by a single shift fork, and the actuator drives the shift fork to integrate the first sleeve and the second sleeve. It is preferable to make it slide.
この場合、第1スリーブ及び第2スリーブが、単一のシフトフォークで把持されており、アクチュエータによってシフトフォークが駆動されることにより、第1スリーブ及び第2スリーブが一体的に(同時に)摺動される。そのため、第1スリーブ及び第2スリーブの駆動機構をよりシンプルな構成にすることができる。よって、システムの軽量化、低コスト化を図ることが可能となる。 In this case, the first sleeve and the second sleeve are gripped by a single shift fork, and the actuator drives the shift fork so that the first sleeve and the second sleeve slide together (simultaneously) Be done. Therefore, the drive mechanism of the first sleeve and the second sleeve can be configured more simply. Therefore, it is possible to reduce the weight and cost of the system.
本発明に係るハイブリッド車両のパワーユニットでは、制御手段が、第5スプラインの接続先を、第4スプラインと、第6スプラインとの間で切替える際に、第5スプラインを中立状態とし、第5スプラインが中立状態となっている間に、エンジンの回転数を、第2スリーブと、第4スプライン又は第6スプラインとを嵌合可能な回転数に調節し、その後、アクチュエータを駆動して、第5スプラインの接続先を、第4スプラインと、第6スプラインとの間で切替えることが好ましい。 In the power unit of the hybrid vehicle according to the present invention, when the control means switches the connection destination of the fifth spline between the fourth spline and the sixth spline, the fifth spline is in the neutral state and the fifth spline While in the neutral state, the rotational speed of the engine is adjusted to a rotational speed at which the second sleeve and the fourth spline or the sixth spline can be fitted, and then the actuator is driven to generate the fifth spline It is preferable to switch the connection destination between the fourth spline and the sixth spline.
この場合、第5スプラインの接続先が、第4スプラインと、第6スプラインとの間で切替えられる際に、第5スプラインが一時的に中立状態(ニュートラル状態)とされ、第5スプラインが中立状態(ニュートラル状態)とされている間に、エンジン(又は第1モータ・ジェネレータ)の回転数が、第2スリーブと、第4スプライン又は第6スプラインと嵌合可能な回転数に調節される(回転数が合わせられる)。そして、その後、アクチュエータが駆動されて、第5スプラインの接続先が、第4スプラインと、第6スプラインとの間で切替えられる。そのため、切替ショックを低減しつつ、第5スプラインの接続先(ハイギヤとローギヤと)を切替えることが可能となる。 In this case, when the connection destination of the fifth spline is switched between the fourth spline and the sixth spline, the fifth spline is temporarily brought into the neutral state (neutral state) and the fifth spline is in the neutral state While in the (neutral state), the number of rotations of the engine (or the first motor / generator) is adjusted to the number of rotations that can be fitted with the second sleeve and the fourth spline or the sixth spline (rotation The numbers are matched). Then, after that, the actuator is driven, and the connection destination of the fifth spline is switched between the fourth spline and the sixth spline. Therefore, it is possible to switch the connection destination (high gear and low gear) of the fifth spline while reducing the switching shock.
本発明に係るハイブリッド車両のパワーユニットでは、第1スプライン乃至第6スプライン、及び、第1スリーブ、第2スリーブが、同軸上に配設されており、第1スリーブが、第1スプライン、第2スプライン、第3スプラインの外周上を、軸方向に摺動自在に構成されており、第2スリーブが、第4スプライン、第5スプライン、第6スプラインの外周上を、軸方向に摺動自在に構成されていることが好ましい。 In the power unit of the hybrid vehicle according to the present invention, the first spline to the sixth spline, and the first and second sleeves are coaxially disposed, and the first sleeve is the first spline and the second spline. The third sleeve is axially slidable on the outer periphery of the third spline, and the second sleeve is axially slidable on the outer periphery of the fourth spline, the fifth spline, and the sixth spline. Is preferred.
この場合、第1スプライン、第2スプライン、第3スプライン、及び第1スリーブが同軸上に配設されており、第1スリーブが、第1スプライン、第2スプライン、第3スプラインの外周上を、軸方向に摺動自在に構成されている。すなわち、第1スリーブに形成されたスプラインと、第1スプライン、第2スプライン、第3スプラインとにより第1のドグクラッチが構成され、第1スリーブを軸方向に動かすことにより、第1のドグクラッチの締結・解放状態(すなわち、第1スリーブに形成されたスプラインと、第1スプライン、第2スプライン、第3スプラインとの嵌合状態)を切替えることにより、シリーズHEV走行モード、パラレルHEV走行モード、EV走行モードを切替えることができる。同様に、第4スプライン、第5スプライン、第6スプライン、及び第2スリーブが同軸上に配設されており、第2スリーブが、第4スプライン、第5スプライン、第6スプラインの外周上を、軸方向に摺動自在に構成されている。すなわち、第2スリーブに形成されたスプラインと、第4スプライン、第5スプライン、第6スプラインとにより第2のドグクラッチが構成され、第2スリーブを軸方向に動かすことにより、第2のドグクラッチの締結・解放状態(すなわち、第2スリーブに形成されたスプラインと、第4スプライン、第5スプライン、第6スプラインとの嵌合状態)を切替えることにより、パラレルHEV走行モード時に、第5スプラインの接続先を第4スプライン(第1ギヤ対)と第6スプライン(第2ギヤ対)との間で切替えることができる(すなわち、ギヤ比を切替えることができる)。 In this case, the first spline, the second spline, the third spline, and the first sleeve are coaxially disposed, and the first sleeve is disposed on the outer periphery of the first spline, the second spline, and the third spline, It is axially slidable. That is, the first dog clutch is constituted by the spline formed on the first sleeve, the first spline, the second spline, and the third spline, and the first dog is engaged by axially moving the first sleeve. · Series HEV running mode, parallel HEV running mode, EV running by switching the released state (that is, the fitted state between the spline formed on the first sleeve and the first spline, the second spline, and the third spline) The mode can be switched. Similarly, the fourth spline, the fifth spline, the sixth spline, and the second sleeve are coaxially disposed, and the second sleeve is disposed on the outer periphery of the fourth spline, the fifth spline, and the sixth spline, It is axially slidable. That is, the second dog clutch is constituted by the spline formed on the second sleeve, the fourth spline, the fifth spline, and the sixth spline, and the second dog is engaged by axially moving the second sleeve. · The connection destination of the fifth spline in the parallel HEV travel mode by switching the released state (that is, the fitted state of the spline formed in the second sleeve, and the fourth spline, the fifth spline, and the sixth spline) Can be switched between the fourth spline (first gear pair) and the sixth spline (second gear pair) (that is, the gear ratio can be switched).
本発明に係るハイブリッド車両のパワーユニットでは、第1スプライン乃至第3スプライン、及び、第4スプライン乃至第6スプラインが、互いに相対回転可能な外スプラインであり、第1スリーブが、第1スプライン、第2スプライン、第3スプラインに外嵌可能な円筒状に形成され、内周面に沿って軸方向に延びる内スプラインが形成されており、第2スリーブが、第4スプライン、第5スプライン、第6スプラインに外嵌可能な円筒状に形成され、内周面に沿って軸方向に延びる内スプラインが形成されていることが好ましい。 In the power unit of the hybrid vehicle according to the present invention, the first to third splines and the fourth to sixth splines are outer splines that can rotate relative to each other, and the first sleeve is the first spline or the second spline. The spline is formed in a cylindrical shape that can be externally fitted to the third spline, and an inner spline extending in the axial direction is formed along the inner circumferential surface, and the second sleeve is a fourth spline, a fifth spline, a sixth spline Preferably, it is formed in a cylindrical shape that can be externally fitted, and an inner spline is formed extending axially along the inner peripheral surface.
この場合、第1スプライン、第2スプライン、第3スプラインそれぞれが、互いに相対回転可能な外スプラインであり、第1スリーブが、第1スプライン、第2スプライン、第3スプラインに外嵌可能な円筒状に形成され、その内周面に軸方向に延びる内スプラインが形成されている。そのため、円筒状の第1スリーブに形成された内スプラインと、外スプラインからなる第1スプライン、第2スプライン、第3スプラインとによって(すなわち比較的シンプル構成によって)3要素を断続可能なドグクラッチを構成することができる。同様に、第4スプライン、第5スプライン、第6スプラインそれぞれが、互いに相対回転可能な外スプラインであり、第2スリーブが、第4スプライン、第5スプライン、第6スプラインに外嵌可能な円筒状に形成され、その内周面に軸方向に延びる内スプラインが形成されている。そのため、円筒状の第2スリーブに形成された内スプラインと、外スプラインからなる第4スプライン、第5スプライン、第6スプラインとによって(すなわち比較的シンプル構成によって)第1ギヤ対と第2ギヤ対とを切替え可能(選択可能)なドグクラッチを構成することができる。 In this case, each of the first spline, the second spline, and the third spline is an external spline that can rotate relative to one another, and the first sleeve can have a cylindrical shape that can be externally fitted to the first spline, the second spline, and the third spline. And an axially extending inner spline is formed on the inner circumferential surface thereof. Therefore, a dog clutch capable of connecting and disconnecting three elements (that is, with a relatively simple configuration) is configured by the inner spline formed on the cylindrical first sleeve and the first spline, the second spline and the third spline consisting of the outer spline. can do. Similarly, each of the fourth spline, the fifth spline, and the sixth spline is an external spline rotatable relative to one another, and the second sleeve is a cylindrical shape that can be externally fitted to the fourth spline, the fifth spline, and the sixth spline. And an axially extending inner spline is formed on the inner circumferential surface thereof. Therefore, by the inner spline formed on the cylindrical second sleeve, and the fourth spline, the fifth spline and the sixth spline consisting of the outer spline (that is, with a relatively simple configuration), the first gear pair and the second gear pair And a switchable (selectable) dog clutch can be configured.
また、本発明に係るハイブリッド車両のパワーユニットでは、第2モータ・ジェネレータから車軸へ伝達されるトルクの伝達経路の総ギヤ比が、エンジンから車軸へ伝達されるトルクの伝達経路の総ギヤ比よりもローギヤに設定されていることが好ましい。 Further, in the power unit of the hybrid vehicle according to the present invention, the total gear ratio of the transmission path of the torque transmitted from the second motor generator to the axle is greater than the total gear ratio of the transmission path of the torque transmitted from the engine to the axle It is preferable that the low gear be set.
一般的に、電動モータはエンジンよりも高回転で使用できる。この場合、第2モータ・ジェネレータから車軸(駆動輪)へ伝達されるトルクの伝達経路の総ギヤ比が、エンジンから車軸(駆動輪)へ伝達されるトルクの伝達経路の総ギヤ比よりもローギヤに設定されている。そのため、エンジン及び第2モータ・ジェネレータそれぞれを効率よく運転することができる。 Generally, the electric motor can be used at a higher speed than the engine. In this case, the total gear ratio of the transmission path of the torque transmitted from the second motor generator to the axle (drive wheel) is lower than the total gear ratio of the transmission path of the torque transmitted from the engine to the axle (drive wheel). It is set to. Therefore, each of the engine and the second motor generator can be operated efficiently.
本発明によれば、エンジンと2個のモータ・ジェネレータとを備え、シリーズHEV走行モード、パラレルHEV走行モード、及びEV走行モードを有するハイブリッド車両のパワーユニットにおいて、よりシンプルかつ低コストに、パラレルHEV走行モードで走行できる範囲(エンジンを利用できる速度領域)を広げることが可能となる。 According to the present invention, in the power unit of a hybrid vehicle having an engine and two motor generators and having a series HEV drive mode, a parallel HEV drive mode, and an EV drive mode, the parallel HEV drive can be performed more simply and at low cost. It is possible to expand the range in which the vehicle can travel in the mode (speed range in which the engine can be used).
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。また、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals are used for the same or corresponding parts. Further, in the respective drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and duplicate explanations will be omitted.
まず、図1を用いて、実施形態に係るハイブリッド車両のパワーユニット1の構成について説明する。図1は、ハイブリッド車両のパワーユニット1の構成を示すスケルトン図、及び、その制御システムの構成を示すブロック図である。
First, the configuration of the
ハイブリッド車両は、車両の駆動力源として、エンジン10と、第1モータ・ジェネレータ21と、第2モータ・ジェネレータ22とを備えている。エンジン10は、どのような形式のものでもよいが、例えば、高膨張比サイクルによって圧縮比を高めることにより、熱効率の向上を図ったエンジンなどが好適に用いられる。エンジン10は、エンジン・コントロールユニット(以下「ECU」という)81によって制御される。
The hybrid vehicle includes an
ECU81には、クランクシャフトの回転位置(エンジン回転数)を検出するクランク角センサ96等の各種センサが接続されている。ECU81は、取得したこれらの各種情報、及び後述するハイブリッド車・コントロールユニット(以下「HEV−CU」という)80からの制御情報に基づいて、燃料噴射量や点火時期、並びに電子制御式スロットルバルブ等の各種デバイスを制御することによりエンジン10を制御する。また、ECU81は、CAN(Controller Area Network)100を介して、エンジン回転数などの各種情報をHEV−CU80に送信する。
Connected to the
エンジン10のクランクシャフト10a(特許請求の範囲に記載の出力軸に相当)には、エンジン10の回転変動を吸収するフライホイールダンパ11を介して、出力軸12が接続されている。出力軸12には、その端部の外周面に第1スプライン31が形成されている。すなわち、エンジン10のクランクシャフト10aは、フライホイールダンパ11及び出力軸12を介して第1スプライン31とトルク伝達可能に接続されている。
An
第1モータ・ジェネレータ21及び第2モータ・ジェネレータ22は、供給された電力を機械的動力に変換するモータとしての機能と、入力された機械的動力を電力に変換するジェネレータとしての機能とを兼ね備えた同期発電電動機として構成されている。すなわち、第1モータ・ジェネレータ21及び第2モータ・ジェネレータ22それぞれは、車両駆動時には駆動トルクを発生するモータとして動作し、回生時にはジェネレータとして動作する。なお、第1モータ・ジェネレータ21は、主にジェネレータとして動作し、第2モータ・ジェネレータ22は、主にモータとして動作する。
The
第1モータ・ジェネレータ21の回転軸(入出力軸)21aは、一対のギヤ23(ドライブギヤ23a及びドリブンギヤ23b)を介して、出力軸24に接続されている。出力軸24には、その端部の外周面に第2スプライン32が形成されている。すなわち、第1モータ・ジェネレータ21の回転軸21aは、ギヤ23及び出力軸24を介して第2スプライン32とトルク伝達可能に接続されている。
The rotation shaft (input / output shaft) 21a of the
第1スプライン31、第2スプライン32と同軸上に並べて、第3スプライン33が配設されている。第3スプライン33は、回転自在に支持された出力軸27の一方の端部の外周面に形成されている。出力軸27は、中空に形成され、他方の端部の外周部には第5スプライン35が形成されている。すなわち、第3スプライン33と第5スプライン35とは出力軸27を介して接続されている。なお、出力軸27の中空部(内部空間)には、上述した出力軸24が回転可能に配設されている。
A
第2モータ・ジェネレータ22の回転軸(入出力軸)22aは、一対のギヤ25(ドライブギヤ25a及びドリブンギヤ25b)を介して、フロントドライブシャフト(前輪出力軸)40に接続されている。フロントドライブシャフト40には、一対のギヤからなる第1ギヤ対26、及び第2ギヤ対29が並列に接続されている。
The rotation shaft (input / output shaft) 22a of the
より具体的には、第1ギヤ対26(歯車列)を構成するドリブンギヤ26bが、フロントドライブシャフト40に取り付けられており、該ドリブンギヤ26bと歯合するドライブギヤ26a(ギヤコーン)に第4スプライン34が設けられている。同様に、第2ギヤ対29(歯車列)を構成するドリブンギヤ29bが、フロントドライブシャフト40に取り付けられており、該ドリブンギヤ29bと歯合するドライブギヤ29a(ギヤコーン)に第6スプライン36が設けられている。第1ギヤ対26のギヤ比と、第2ギヤ対29のギヤ比とは互いに異なるように設定されている。本実施形態では、エンジン10側(第1モータ・ジェネレータ21側)から見て、第1ギヤ対26のギヤ比(第4スプライン34からフロントドライブシャフト40へのギヤ比)を、第2ギヤ対29のギヤ比(第6スプライン36からフロントドライブシャフト40へのギヤ比)よりもハイギヤ(小さいギヤ比)に設定した。
More specifically, a driven
第4スプライン34と第6スプライン36との間には、上述した第5スプライン35が同軸上に設けられている。
The
フロントドライブシャフト40(車軸に相当)は、前輪(駆動輪に相当)と接続されるフロントデファレンシャル(フロントデフ)42との間でトルクを伝達する。すなわち、前輪は、フロントドライブシャフト40、及びギヤ25を介して第2モータ・ジェネレータ22とトルク伝達可能に接続されるとともに、フロントドライブシャフト40、第1ギヤ対26/第2ギヤ対29、及び出力軸27を介して第3スプライン33とトルク伝達可能に接続されている。
A front drive shaft 40 (corresponding to an axle) transmits torque between a front differential (front differential) 42 connected to a front wheel (corresponding to a driving wheel). That is, the front wheels are connected in a torque transmittable manner to the
よって、フロントドライブシャフト40に伝達された第2モータ・ジェネレータ22などのトルクは、フロントデファレンシャル(フロントデフ)42に伝達される。フロントデフ42は、例えば、ベベルギヤ式の差動装置である。フロントデフ42からのトルクは、左前輪ドライブシャフトを介して左前輪(図示省略)に伝達されるとともに、右前輪ドライブシャフトを介して右前輪(図示省略)に伝達される。
Thus, the torque of the
また、フロントドライブシャフト40には、一対のギヤ28(ドライブギヤ28a及びドリブンギヤ28b)を介して、プロペラシャフト(後輪出力軸)60が接続されている。プロペラシャフト60は、後輪(駆動輪に相当)と接続されるリヤデファレンシャル(リヤデフ)62との間でトルクを伝達する。
Further, a propeller shaft (rear wheel output shaft) 60 is connected to the
プロペラシャフト60には、後輪側に伝達されるトルクを調節するトランスファクラッチ61が介装されている。トランスファクラッチ61は、4輪の駆動状態(例えば前輪のスリップ状態等)や駆動トルクなどに応じて締結力(すなわち後輪へのトルク分配率)を制御する。よって、プロペラシャフト60に伝達された第2モータ・ジェネレータ22などのトルクは、トランスファクラッチ61の締結力に応じて分配され、後輪側にも伝達される。
The
プロペラシャフト60に伝達され、トランスファクラッチ61によって調節(分配)されたトルクは、リヤデファレンシャル(リヤデフ)62に伝達される。リヤデフ62には左後輪ドライブシャフト及び右後輪ドライブシャフト(図示省略)が接続されている。リヤデフ62からの駆動力は、左後輪ドライブシャフトを介して左後輪(図示省略)に伝達されるとともに、右後輪ドライブシャフトを介して右後輪(図示省略)に伝達される。
The torque transmitted to the
上述したように、第1スプライン31、第2スプライン32、第3スプライン33それぞれは、互いに相対回転可能な軸(出力軸12、出力軸24、出力軸27)(又は、軸に取り付けられたハブ)の外周に形成された外スプラインである。第1スプライン31(出力軸12)、第2スプライン32(出力軸24)、第3スプライン33(出力軸27)は、同軸上に並べて配設されている。
As described above, each of the
同様に、第4スプライン34、第5スプライン35、第6スプライン36それぞれは、互いに相対回転可能なギヤ26a,29a(ギヤコーン)や出力軸27(ハブ)の外周に形成された外スプラインである。第4スプライン34、第5スプライン35、第6スプライン36は、第1スプライン31、第2スプライン32、第3スプライン33と同軸上に並べて配設されている。
Similarly, each of the
そして、第1スプライン31、第2スプライン32、第3スプライン33の外周上(外側)には、第1スプライン31、第2スプライン32、第3スプライン33と嵌合可能に形成されたスプライン371aを有し、当該スプライン371aの位置に応じて、第1スプライン31、第2スプライン32、第3スプライン33の接続状態を切替える第1スリーブ371が設けられている。すなわち、第1スプライン31、第2スプライン32、第3スプライン33、及び第1スリーブ371により第1ドグクラッチ301が構成される。
Then, on the outer periphery (outside) of the
ここで、第1スリーブ371は、第1スプライン31、第2スプライン32、第3スプライン33に外嵌可能な円筒状に形成され、内周面に沿って軸方向に延びる内スプライン371aが形成されている。すなわち、第1スリーブ371は、第1スプライン31、第2スプライン32、第3スプライン33の外周上を、軸方向に摺動自在(移動可能)に設けられている。
Here, the
同様に、第4スプライン34、第5スプライン35、第6スプライン36の外周上(外側)には、第4スプライン34、第5スプライン35、第6スプライン36と嵌合可能に形成されたスプライン372aを有し、当該スプライン372aの位置に応じて、第5スプライン35の接続先を、第4スプライン34と、第6スプライン36との間で切替える第2スリーブ372が設けられている。すなわち、第4スプライン34、第5スプライン35、第6スプライン36、及び第2スリーブ372により第2ドグクラッチ302が構成される。なお、第1ドグクラッチ301と第2ドグクラッチ302とでドグクラッチ30が構成される。
Similarly, on the outer periphery (outside) of the
ここで、第2スリーブ372は、第4スプライン34、第5スプライン35、第6スプライン36に外嵌可能な円筒状に形成され、内周面に沿って軸方向に延びる内スプライン372aが形成されている。第2スリーブ372は、第5スプライン35と常に嵌合しつつ、第4スプライン34、第5スプライン35、第6スプライン36の外周上を、軸方向に摺動自在(移動可能)に設けられている。
Here, the
第1スリーブ371及び第2スリーブ372は、アクチュエータ75によって摺動される。アクチュエータ75は、第1スリーブ371を動かして、第1スプライン31、第2スプライン32、第3スプライン33の接続状態を切替えることにより、シリーズHEV走行モードと、パラレルHEV走行モードと、EV走行モードとを切替える。アクチュエータ75は、第1スリーブ371を動かして、シリーズHEV走行モードのときには第1スプライン31と第2スプライン32とを接続し、パラレルHEV走行モードのときには第1スプライン31と第2スプライン32と第3スプライン33とを接続し、EV走行モードのときには第2スプライン32と第3スプライン33とを接続する。
The
同時に、アクチュエータ75は、第1スプライン31と第2スプライン32と第3スプライン33とが接続されている状態(パラレルHEV走行モード)において、第2スリーブ372を動かして、第5スプライン35の接続先を、第4スプライン34と第6スプライン36との間で切替える。すなわち、第3スプライン33(第5スプライン35)と車軸(フロントドライブシャフト40)との間のトルク伝達経路を、第1ギヤ対26(ハイギヤ)と第2ギヤ対29(ローギヤ)との間で択一的に切替える。
At the same time, the
より詳細には、第1スリーブ371及び第2スリーブ372は、それぞれの外周に形成された環状溝に、軸方向の断面がコの字状に形成された単一のシフトフォーク39が係合されており(把持されており)、シフトフォーク39の移動に伴って一体的に(連動して)軸方向に移動する。このシフトフォーク39に上記アクチュエータ75が連結されており、アクチュエータ75によってシフトフォーク39(すなわち第1スリーブ371及び第2スリーブ372)が軸方向に動かされ、上述したように走行モード及びパラレルHEV走行モード時のギヤ比が切替えられる。なお、アクチュエータ75としては、例えば電動モータなどが好適に用いられる。アクチュエータ75は、後述するHEV−CU80によって駆動制御される。
More specifically, in the
ここで、第2モータ・ジェネレータ22から車軸(フロントドライブシャフト40)へ伝達されるトルクの伝達経路の総ギヤ比は、第1スプライン31、第1スリーブ371、第3スプライン33、第5スプライン35、第2スリーブ372、及び、第4スプライン34/第6スプライン36を介して、エンジン10から車軸(フロントドライブシャフト40)へ伝達されるトルクの伝達経路の総ギヤ比よりもローギヤに設定されている。
Here, the total gear ratio of the transmission path of the torque transmitted from the
また、アクチュエータ75に電力を供給する電源系は、2重系とされている。より具体的には、上記電源系は、第1モータ・ジェネレータ21及び第2モータ・ジェネレータ22に電力を供給する数百V程度の高電圧バッテリ70からDC/DCコンバータ71を介して12Vに降圧された電力を供給する第1電力供給経路73と、高電圧バッテリ70よりも出力端子電圧が低い(例えば12V)低電圧バッテリ72から電力を供給する第2電力供給経路74とを有する2重系とされている。そして、第1電力供給経路73及び第2電力供給経路74のうちいずれか一方の電力供給経路(例えば第2電力供給経路74)に異常(フェイル)が発生した場合(例えば断線などが生じた場合)に、他方の電力供給経路(例えば第1電力供給経路73)から電力が供給されるように(すなわち、電力供給経路が切替えられるように)構成されている。
Further, a power supply system for supplying power to the
車両の駆動力源であるエンジン10、第2モータ・ジェネレータ22、及び第1モータ・ジェネレータ21は、HEV−CU80によって総合的に制御される。また、HEV−CU80は、アクチュエータ75(第1スリーブ371及び第2スリーブ372)の駆動も制御する。
The
HEV−CU80は、演算を行うマイクロプロセッサ、該マイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラム等を記憶するROM、演算結果などの各種データを記憶するRAM、その記憶内容が保持されるバックアップRAM、及び入出力I/F等を有して構成されている。
The HEV-
HEV−CU80には、例えば、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルセンサ91、スロットルバルブの開度を検出するスロットル開度センサ92、車両の前後・左右の加速度を検出するGセンサ(加速度センサ)93、車輪の速度を検出する車速センサ94、及び、フロントドライブシャフト40の回転数を検出する回転数センサ95、第1モータ・ジェネレータ21の回転位置(回転数)を検出するレゾルバ97、第2モータ・ジェネレータ22の回転位置(回転数)を検出するレゾルバ98などを含む各種センサが接続されている。また、HEV−CU80は、CAN100を介して、エンジン10を制御するECU81や、車両の横滑りなどを抑制して走行安定性を向上させるビークルダイナミック・コントロールユニット(以下「VDCU」という)85等と相互に通信可能に接続されている。HEV−CU80は、CAN100を介して、ECU81やVDCU85から、例えば、エンジン回転数やブレーキ操作量等の各種情報を受信する。
The HEV-
HEV−CU80は、取得したこれらの各種情報に基づいて、エンジン10、第2モータ・ジェネレータ22、及び第1モータ・ジェネレータ21の駆動を総合的に制御するとともに、アクチュエータ75(第1スリーブ371)を駆動して、走行モードを、シリーズHEV走行モード、パラレルHEV走行モード(ローギヤ又はハイギヤ)、EV走行モードの間で切替える。HEV−CU80は、例えば、アクセルペダル開度(運転者の要求駆動力)、車両の運転状態、高電圧バッテリ70の充電状態(SOC)、及びエンジン10のBSFCなどに基づいて、エンジン10の要求出力、及び第2モータ・ジェネレータ22、第1モータ・ジェネレータ21のトルク指令値を求めて出力するとともに、アクチュエータ75の駆動指令値(制御目標値)を出力する。
The HEV-
ECU81は、上記要求出力に基づいて、例えば、電子制御式スロットルバルブの開度を調節する。また、パワーコントロールユニット(以下「PCU」という)82は、上記トルク指令値に基づいて、インバータ82aを介して、第2モータ・ジェネレータ22、第1モータ・ジェネレータ21を駆動する。ここで、インバータ82aは、高電圧バッテリ70の直流電力を三相交流の電力に変換して第2モータ・ジェネレータ22、第1モータ・ジェネレータ21に供給する。一方、インバータ82aは、回生時などに、第2モータ・ジェネレータ22(及び/又は第1モータ・ジェネレータ21)で発電した交流電圧を直流電圧に変換して高電圧バッテリ70を充電する。
The
HEV−CU80は、アクチュエータ75(第1スリーブ371及び第2スリーブ372)を駆動して、走行モードを、シリーズHEV走行モード、パラレルHEV走行モード、EV走行モードの間で切替えるとともに、シリーズHEV走行モード時の変速段(ローギヤ/ハイギヤ)を切替えるために、切替制御部80aを機能的に有している。HEV−CU80では、ROMなどに記憶されているプログラムがマイクロプロセッサによって実行されることにより、切替制御部80aの機能が実現される。切替制御部80aは、特許請求の範囲に記載の制御手段として機能する。
The HEV-
切替制御部80aは、主として要求駆動力及び車速に基づいて、走行モードの切替え制御を行う。より具体的には、切替制御部80aは、例えば、発進時などでは、エンジンを停止して第1モータ・ジェネレータ21及び/又は第2モータ・ジェネレータ22の駆動力で走行するEV走行モードを選択する。また、切替制御部80aは、低速走行時(低負荷走行時)や高電圧バッテリ70のSOCが低下している場合などでは、第1モータ・ジェネレータ21で発電した電力を用いて第2モータ・ジェネレータ22を駆動して走行するシリーズHEV走行モードを選択する。さらに、切替制御部80aは、要求駆動力や車速などに応じて、第1モータ・ジェネレータ21及び/又は第2モータ・ジェネレータ22の駆動力とエンジン10の駆動力とにより走行するパラレルHEV走行モードを選択する。
The switching
切替制御部80aは、シリーズHEV走行モードを選択するときには、第1スプライン31と第2スプライン32とを接続するようにアクチュエータ75(第1スリーブ371)を制御(駆動)する。また、切替制御部80aは、パラレルHEV走行モードを選択するときには、第1スプライン31、第2スプライン32、及び第3スプライン33を接続するようにアクチュエータ75(第1スリーブ371)を制御(駆動)する。さらに、切替制御部80aは、EV走行モードを選択するときには、第2スプライン32と第3スプライン33とを接続するようにアクチュエータ75(第1スリーブ371)を制御(駆動)する。
When selecting the series HEV travel mode, the switching
上述したように構成されることにより、本実施形態に係るハイブリッド車両のパワーユニット1は、エンジンを停止して第1モータ・ジェネレータ21及び/又は第2モータ・ジェネレータ22の駆動力で走行するEV走行機能、第1モータ・ジェネレータ21で発電した電力を用いて第2モータ・ジェネレータ22を駆動して走行するシリーズHEV走行機能、第1モータ・ジェネレータ21及び/又は第2モータ・ジェネレータ22の駆動力とエンジン10の駆動力とにより走行するパラレルHEV走行機能を発揮する。
By being configured as described above, the
また、切替制御部80aは、パラレルHEV走行モードで走行できる範囲(エンジンを利用できる速度領域)を広げるため、第1スプライン31、第2スプライン32、及び第3スプライン33を第1スリーブ371によって接続した状態において(すなわちパラレルHEV走行モード時に)、例えば要求駆動力及び車両の速度(車速)に応じて、第5スプライン35の接続先を、第4スプライン34と、第6スプライン36との間で切替えるように、アクチュエータ75(第2スリーブ372)を制御する。より具体的には、切替制御部80aは、例えば、比較的車速が高く(高速走行領域)要求駆動力が低い場合には、第5スプライン35の接続先を第4スプライン34(ハイギヤ)に切替え、比較的車速が低く(低速走行領域)要求駆動力が高い場合には、第5スプライン35の接続先を第6スプライン36(ローギヤ)に切替える。
Further, the switching
また、切替制御部80aは、第5スプライン35の接続先を、第4スプライン34と、第6スプライン36との間で切替える際に(すなわち、第5スプライン35と第4スプライン34とが接続された状態と、第5スプライン35と第6スプライン36とが接続された状態とを切替える際に)、第5スプライン35を一時的に中立状態(ニュートラル状態)とし、第5スプライン35が中立状態(ニュートラル状態)となっている間に、エンジン10(又は第1モータ・ジェネレータ21)の回転数を、第2スリーブ372と、第4スプライン34又は第6スプライン36とを嵌合可能な回転数に調節する(回転数を合わせる)。そして、その後(回転数を調節した後)、アクチュエータ75を駆動して、第5スプライン35の接続先を、第4スプライン34(第1ギヤ対26:ハイギヤ)又は第6スプライン36(第2ギヤ対29:ローギヤ)に切替える。
Further, when switching the connection destination of the
ここで、シリーズHEV走行モードにおけるドグクラッチ30を介したトルク伝達経路(太線で表示)を図2に示す。同様に、パラレルHEV走行モード(ハイギヤ時)におけるドグクラッチ30を介したトルク伝達経路(太線で表示)を図3に示す。また、パラレルHEV走行モード(ローギヤ時)におけるドグクラッチ30を介したトルク伝達経路(太線で表示)を図4に示す。さらに、EV走行モードにおけるドグクラッチ30を介したトルク伝達経路(太線で表示)を図5に示す。
Here, FIG. 2 shows a torque transmission path (indicated by a thick line) via the
図2に太線で示されるように、シリーズHEV走行モードでは、第1スリーブ371及び第2スリーブ372が(中央の位置から)図面左側方向に摺動される。そして、第1スプライン31と第2スプライン32とが第1スリーブ371によって接続される。すなわち、第1スプライン31、第1スリーブ371、第2スプライン32を介して、エンジン10と第1モータ・ジェネレータ21が接続される。一方、第2モータ・ジェネレータ22は、車軸(フロントドライブシャフト40及びプロペラシャフト60)に接続されている。よって、エンジン10によって第1モータ・ジェネレータ21が駆動されて発電機として稼働し、その第1モータ・ジェネレータ21によって発電された電力によって第2モータ・ジェネレータ22が駆動されて、駆動輪(車両)が駆動される。なお、この場合、油圧クラッチを用いることなくエンジン10及び第1モータ・ジェネレータ21を切離しているため、クラッチの引きずりロスが発生しない。同時に、第4スプライン34と第5スプライン35とが第2スリーブ372によって接続され、第1ギヤ対26(ハイギヤ)が選択される。ただし、シリーズHEV走行モードでは、第1ギヤ対26はトルク伝達に関与しない。
As shown by thick lines in FIG. 2, in the series HEV running mode, the
パラレルHEV走行モード(ハイギヤ時)では、図3に太線で示されるように、第1スリーブ371が中央左側の位置に、第2スリーブ372が左側の位置に摺動されて、第1スプライン31と第2スプライン32と第3スプライン33とが第1スリーブ371によって接続される。すなわち、エンジン10、第1モータ・ジェネレータ21、及び第2モータ・ジェネレータ22と車軸(フロントドライブシャフト40及びプロペラシャフト60)とが接続される。よって、エンジン10と第2モータ・ジェネレータ22及び/又は第1モータ・ジェネレータ21によって駆動輪(車両)が駆動される。なお、この場合、油圧クラッチを用いることなく3要素(第1スプライン31、第2スプライン32、第3スプライン33)を締結しているため、油圧によるロス(オイルポンプ・ロスやシーリング・フリクションなど)が発生しない。また、同時に、第4スプライン34と第5スプライン35とが第2スリーブ372によって接続され、第1ギヤ対26(ハイギヤ)が選択される。よって、エンジン10、第1モータ・ジェネレータ21の駆動トルクは第1ギヤ対26(ハイギヤ)を介してフロントドライブシャフト40に伝達される。
In the parallel HEV running mode (high gear), the
一方、パラレルHEV走行モード(ローギヤ時)では、図4に太線で示されるように、第1スリーブ371が中央右側の位置に、第2スリーブ372が右側の位置に摺動される。そして、第1スプライン31と第2スプライン32と第3スプライン33とが第1スリーブ371によって接続される。すなわち、エンジン10、第1モータ・ジェネレータ21、及び第2モータ・ジェネレータ22と車軸(フロントドライブシャフト40及びプロペラシャフト60)とが接続される。よって、エンジン10と第2モータ・ジェネレータ22及び/又は第1モータ・ジェネレータ21によって駆動輪(車両)が駆動される。また、同時に、第5スプライン35と第6スプライン36とが第2スリーブ372によって接続され、第2ギヤ対29(ローギヤ)が選択される。よって、エンジン10、第1モータ・ジェネレータ21の駆動トルクは第2ギヤ対29(ローギヤ)を介してフロントドライブシャフト40に伝達される。
On the other hand, in the parallel HEV travel mode (in the low gear), as shown by the thick line in FIG. 4, the
EV走行モードでは、図4に太線で示されるように、第1スリーブ371が(中央の位置から)図面右側方向に、第2スリーブ372が右側の位置に摺動される。そして、第2スプライン32と第3スプライン33とが第1スリーブ371によって接続される。すなわち、第1モータ・ジェネレータ21と第2モータ・ジェネレータ22と車軸(フロントドライブシャフト40及びプロペラシャフト60)が接続される。よって、第2モータ・ジェネレータ22及び/又は第1モータ・ジェネレータ21によって駆動輪(車両)が駆動される。なお、この場合、油圧クラッチを用いることなくエンジン10を遮断しているため、クラッチの引きずりロスが発生しない。また、第2モータ・ジェネレータ22に加えて、第1モータ・ジェネレータ21もEV駆動に使用することができるため、力強いEV走行が可能となる。同時に、第5スプライン35と第6スプライン36とが第2スリーブ372によって接続され、第2ギヤ対29(ローギヤ)が選択される。よって、第1モータ・ジェネレータ21の駆動トルクは第2ギヤ対29(ローギヤ)を介してフロントドライブシャフト40に伝達される。
In the EV travel mode, as indicated by a thick line in FIG. 4, the
以上、詳細に説明したように、本実施形態によれば、第1スリーブ371に形成されたスプライン371aと、第1スプライン31、第2スプライン32、第3スプライン33とにより第1ドグクラッチ301が構成され、当該第1ドグクラッチ301の締結・解放状態(すなわち、第1スリーブ371に形成されたスプライン371aと、第1スプライン31、第2スプライン32、第3スプライン33との嵌合状態)を切替えることにより、シリーズHEV走行モード、パラレルHEV走行モード、EV走行モードが切替えられる。そのため、エンジン10を切離して(第1スプライン31を切離して)走行するEV走行時に、例えば油圧クラッチのような引きずり損失が生じない。また、EV走行時に、第2スプライン32と第3スプライン33とが接続されるとともに、第5スプライン35と第6スプライン36とが接続されるため、第1モータ・ジェネレータ21と第2モータ・ジェネレータ22との双方を用いて車両を駆動することができる。その結果、エンジン10切離し時(クラッチ解放時)の引きずり損失を解消(すなわち燃費を向上)でき、かつ、2個(全て)のモータ・ジェネレータ21,22を駆動力源として用いてEV走行を行うこと(すなわち、第2モータ・ジェネレータ22を大型化することなく、EV走行時の駆動力増大、EV走行領域拡大、ドライバビリティ向上など)が可能となる。
As described above in detail, according to the present embodiment, the
また、本実施形態によれば、第1スプライン31、第2スプライン32、及び第3スプライン33が接続されたパラレルHEV走行モード時に、要求駆動力及び車速に応じて、第5スプライン35の接続先が、第4スプライン34(第1ギヤ対26)と第6スプライン36(第2ギヤ対29)との間で切替えられる。すなわち、パラレルHEV走行モード状態において、第3スプライン33(第5スプライン35)と車軸(フロントドライブシャフト40)との間のトルク伝達経路を、第4スプライン34(第1ギヤ対26)と第6スプライン36(第2ギヤ対29)との間で切替えることができる。ここで、第1ギヤ対26と第2ギヤ対29とは異なるギヤ比に設定されている。そのため、例えば、高速走行時と中・低速走行時とで用いるギヤ対を切替えることにより、パラレルHEV走行領域を拡大することができる。また、この場合、2つのギヤ対、すなわち比較的シンプルかつ低コストな構成でパラレルHEV走行領域を拡大することができる。その結果、よりシンプルかつ低コストに(またフリクションも増大させることなく)、パラレルHEV走行モードで走行できる範囲(エンジンを利用できる速度領域)を広げることが可能となる。
Further, according to the present embodiment, in the parallel HEV travel mode in which the
本実施形態によれば、第1ギヤ対26(歯車列)の第4スプライン34からフロントドライブシャフト40へのギヤ比が、第2ギヤ対29(歯車列)の第6スプライン36からフロントドライブシャフト40へのギヤ比ギヤ比よりもハイギヤに設定されているため、例えば、高速走行時にハイギヤ側の第1ギヤ対26を用い、中・低速走行時にローギヤ側の第2ギヤ対29を用いることにより、パラレルHEV走行領域を拡大することが可能となる。
According to the present embodiment, the gear ratio from the
本実施形態によれば、第1スリーブ371及び第2スリーブ372が、単一のシフトフォーク39で把持されており、アクチュエータ75(切替制御部80a)によって、シフトフォーク39が駆動されることにより、第1スリーブ371及び第2スリーブ372が一体的に摺動される。そのため、第1スリーブ371及び第2スリーブ372の駆動機構をよりシンプルな構成にすることができる。よって、システムの更なる軽量化、低コスト化を図ることが可能となる。
According to the present embodiment, the
本実施形態によれば、第5スプライン35の接続先が、第4スプライン34と、第6スプライン36との間で切替えられる際に、第5スプライン35が一時的に中立状態(ニュートラル状態)とされ、第5スプライン35が中立状態(ニュートラル状態)とされている間に、エンジン10(又は第1モータ・ジェネレータ21)の回転数が、第2スリーブ372と、第4スプライン34又は第6スプライン36と嵌合可能な回転数に調節される(回転数が合わせられる)。そして、その後、アクチュエータ75が駆動されて、第5スプライン35の接続先が、第4スプライン34と第6スプライン36との間で切替えられる。そのため、切替ショックを低減しつつ、第5スプライン35の接続先(ハイギヤとローギヤと)を切替えることが可能となる。
According to the present embodiment, when the connection destination of the
本実施形態によれば、第1スプライン31、第2スプライン32、第3スプライン33、及び第1スリーブ371が同軸上に配設されており、第1スリーブ371が、第1スプライン31、第2スプライン32、第3スプライン33の外周上を、軸方向に摺動自在に構成されている。すなわち、第1スリーブ371に形成されたスプライン371aと、第1スプライン31、第2スプライン32、第3スプライン33とにより第1のドグクラッチ301が構成され、第1スリーブ371を軸方向に動かすことにより、第1のドグクラッチ301の締結・解放状態(すなわち、第1スリーブ371に形成されたスプライン371aと、第1スプライン31、第2スプライン32、第3スプライン33との嵌合状態)を切替えることにより、シリーズHEV走行モード、パラレルHEV走行モード、EV走行モードを切替えることができる。同様に、第4スプライン34、第5スプライン35、第6スプライン36、及び第2スリーブ372が同軸上に配設されており、第2スリーブ372が、第4スプライン34、第5スプライン35、第6スプライン36の外周上を、軸方向に摺動自在に構成されている。すなわち、第2スリーブ372に形成されたスプライン372aと、第4スプライン34、第5スプライン35、第6スプライン36とにより第2のドグクラッチ302が構成され、第2スリーブ372を軸方向に動かすことにより、第2のドグクラッチ302の締結・解放状態(すなわち、第2スリーブ372に形成されたスプライン372aと、第4スプライン34、第5スプライン35、第6スプライン36との嵌合状態)を切替えることにより、パラレルHEV走行モード時に、第5スプライン35の接続先を、第1ギヤ対26(第4スプライン34)と第2ギヤ対29(第6スプライン36)との間で切替えることができる(すなわち、ギヤ比を切替えることができる)。
According to the present embodiment, the
また、本実施形態によれば、第1スプライン31、第2スプライン32、第3スプライン33それぞれが、互いに相対回転可能な外スプラインであり、第1スリーブ371が、第1スプライン31、第2スプライン32、第3スプライン33に外嵌可能な円筒状に形成され、その内周面に軸方向に延びる内スプラインが形成されている。そのため、円筒状の第1スリーブ371に形成された内スプライン371aと、外スプラインからなる第1スプライン31、第2スプライン32、第3スプライン33とによって(すなわち比較的シンプル構成によって)3要素を断続可能な第1ドグクラッチ301を構成することができる。同様に、第4スプライン34、第5スプライン35、第6スプライン36それぞれが、互いに相対回転可能な外スプラインであり、第2スリーブ372が、第4スプライン34、第5スプライン35、第6スプライン36に外嵌可能な円筒状に形成され、その内周面に軸方向に延びる内スプライン372aが形成されている。そのため、円筒状の第2スリーブ372に形成された内スプライン372aと、外スプラインからなる第4スプライン34、第5スプライン35、第6スプライン36とによって(すなわち比較的シンプル構成によって)第1ギヤ対26と第2ギヤ対29とを切替え可能(選択可能)な第2ドグクラッチ302を構成することができる。
Further, according to the present embodiment, each of the
本実施形態によれば、第2モータ・ジェネレータ22から車軸(フロントドライブシャフト40)へ伝達されるトルクの伝達経路の総ギヤ比が、エンジン10から車軸(フロントドライブシャフト40)へ伝達されるトルクの伝達経路の総ギヤ比よりもローギヤに設定されている。そのため、エンジン10及び第2モータ・ジェネレータ22それぞれを効率よく運転することができる。
According to this embodiment, the total gear ratio of the transmission path of the torque transmitted from the
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、第1モータ・ジェネレータ21でエンジン10を始動する構成としたが、エンジン10を始動するためのスタータ(又はスタータ・ジェネレータ)を別に備える構成としてもよい。また、複数のギヤやシャフトから構成される駆動系の構成は、上記実施形態には限られない。例えば、第1ギヤ対26(ハイギヤ)と第2ギヤ対29(ローギヤ)の配置は上記実施形態に限られることなく、双方を互いに入れ替えてもよい(逆にしてもよい)。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible. For example, in the above embodiment, the
上記実施形態では、第1スリーブ371及び第2スリーブ372を動かすアクチュエータ75として電動式のアクチュエータを用いたが、電動式のものに代えて、例えば油圧式のアクチュエータを用いてもよい。また、アクチュエータ75(第1スリーブ371、第2スリーブ372)の駆動制御を、HEV−CU80(80B)ではなく、他のECUで行う構成としてもよい。
In the above embodiment, an electric actuator is used as the
上記実施形態では、本発明をAWD車(全輪駆動車)に適用した場合を例にして説明したが、本発明は、例えば2WD車(FF車やFR車)にも適用することもできる。 In the above embodiment, although the present invention is applied to an AWD vehicle (all-wheel drive vehicle) as an example, the present invention can also be applied to, for example, a 2WD vehicle (FF vehicle or FR vehicle).
上記実施形態では、第1スプライン371と第2スプライン372とが単一のシフトフォーク39によって把持され、第1スプライン371と第2スプライン372とが連動して(一体的に)摺動する構成としたが、第1スプライン371と第2スプライン372とを別々に(独立して)駆動する構成としてもよい。なお、このような構成にすれば、EV走行モードにおいても、ハイギヤとローギヤとを切替えることが可能となる。
In the above embodiment, the
また、第1スプライン31と第2スプライン32との間、及び/又は、第2スプライン32と第3スプライン33との間に、第1スプライン31、及び/又は、第3スプライン33と第1スリーブ371との回転を同期させるシンクロ機構を設けてもよい。同様に、第4スプライン34と第5スプライン35との間、及び/又は、第5スプライン35と第6スプライン36との間に、第4スプライン34、及び/又は、第6スプライン36と第2スリーブ372との回転を同期させるシンクロ機構を設けてもよい。
In addition, between the
なお、上述した構成に加えて、第1ギヤ対26を構成するドリブンギヤ26b、及び第2ギヤ対29を構成するドリブンギヤ29bに、第5スプライン35からのトルクを車軸(フロントドライブシャフト40)に伝達する一方、車軸(フロントドライブシャフト40)からのトルクを第5スプライン35(すなわちエンジン10、第1モータ・ジェネレータ21側)には伝達することなく遮断するワンウェイ・クラッチをさらに備える構成としてもよい。このようにすれば、第1モータ・ジェネレータ21の回転数を車軸の回転数よりも低い任意の回転数に調節(制御)することができる。すなわち、第1スプライン31(エンジン10)の回転数と第2スプライン32(第1モータ・ジェネレータ21)の回転数とを合わせることができる。その結果、スリーブ34を動かして第1スプライン31と第2スプライン32とを接続することにより、EV走行モード中であってもエンジン10の再始動をスムーズに行うことが可能となる。なお、第2モータ・ジェネレータ22には車軸(フロントドライブシャフト40)からのトルクが伝達されるため、回生動作は第2モータ・ジェネレータ22によって行うことができる。
In addition to the configuration described above, the torque from the
1 ハイブリッド車両のパワーユニット
10 エンジン
21 第1モータ・ジェネレータ
22 第2モータ・ジェネレータ
26 第1ギヤ対(ハイギヤ)
29 第2ギヤ対(ローギヤ)
30 ドグクラッチ
301 第1ドグクラッチ
302 第2ドグクラッチ
31 第1スプライン
32 第2スプライン
33 第3スプライン
34 第4スプライン
35 第5スプライン
36 第6スプライン
371 第1スリーブ
371a スプライン
372 第2スリーブ
372a スプライン
39 シフトフォーク
40 フロントドライブシャフト(前輪出力軸)
42 フロントデファレンシャル
60 プロペラシャフト(後輪出力軸)
61 トランスファクラッチ
70 高電圧バッテリ
71 DC−DCコンバータ
72 低電圧バッテリ
75 アクチュエータ
80 HEV−CU
80a 切替制御部
81 ECU
82 PCU
85 VDCU
91 アクセルペダルセンサ
92 スロットル開度センサ
93 Gセンサ(加速度センサ)
94 車速センサ(車輪速センサ)
95 回転数センサ
100 CAN
1 hybrid
29 Second gear pair (low gear)
42 front differential 60 propeller shaft (rear wheel output shaft)
61
80a switching
82 PCU
85 VDCU
91
94 Vehicle speed sensor (wheel speed sensor)
95
Claims (7)
前記エンジンの出力軸とトルク伝達可能に接続された第1スプラインと、
前記第1モータ・ジェネレータの回転軸とトルク伝達可能に接続された第2スプラインと、
前記第1スプライン、及び前記第2スプラインと同軸上に並べて配設された第3スプラインと、
駆動輪との間でトルクを伝達する車軸とトルク伝達可能に接続された第1ギヤ対に設けられた第4スプラインと、
前記第3スプラインと接続された第5スプラインと、
前記第1ギヤ対と異なるギヤ比に設定され、前記車軸とトルク伝達可能に接続された第2ギヤ対に設けられた第6スプラインと、
前記第1スプライン、前記第2スプライン、前記第3スプラインと嵌合可能に形成されたスプラインを有し、位置に応じて、前記第1スプライン、前記第2スプライン、前記第3スプラインの接続状態を切替える第1スリーブと、
前記第4スプライン、前記第5スプライン、前記第6スプラインと嵌合可能に形成されたスプラインを有し、位置に応じて、前記第5スプラインの接続先を、前記第4スプラインと、前記第6スプラインとの間で切替える第2スリーブと、
前記第1スリーブ及び前記第2スリーブを摺動させるアクチュエータと、
前記アクチュエータの駆動を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、シリーズHEV走行モード時に前記第1スプラインと前記第2スプラインとを接続し、パラレルHEV走行モード時に前記第1スプライン、前記第2スプライン、及び前記第3スプラインを接続し、EV走行モード時に前記第2スプラインと前記第3スプラインとを接続するように前記アクチュエータを制御するとともに、前記第1スプライン、前記第2スプライン、及び前記第3スプラインが接続されたパラレルHEV走行モード時に、車両の速度に応じて、前記第5スプラインの接続先を、前記第4スプラインと前記第6スプラインとの間で切替えるように前記アクチュエータを制御することを特徴とするハイブリッド車両のパワーユニット。 In a power unit of a hybrid vehicle comprising an engine, a first motor generator, and a second motor generator,
A first spline connected in torque transmission with an output shaft of the engine;
A second spline connected so as to be capable of transmitting a torque with the rotation shaft of the first motor generator;
A third spline arranged coaxially with the first spline and the second spline;
An axle for transmitting a torque between the drive wheels and a fourth spline provided on a first gear pair connected in a torque transmittable manner;
A fifth spline connected to the third spline,
A sixth spline provided on a second gear pair which is set to a gear ratio different from that of the first gear pair and is connected to the axle in a torque transmittable manner;
According to the position, the first spline, the second spline, and the third spline are connected according to the position of the first spline, the second spline, and the third spline. A first sleeve to switch,
The fourth spline, the fifth spline, and a spline formed to be engageable with the sixth spline, and the connection destination of the fifth spline is the fourth spline and the sixth spline according to the position. A second sleeve that switches between the spline and
An actuator for sliding the first sleeve and the second sleeve;
Control means for controlling the drive of the actuator;
The control means connects the first spline and the second spline in the series HEV running mode, connects the first spline, the second spline, and the third spline in the parallel HEV running mode, and performs EV running The actuator is controlled to connect the second spline and the third spline in the mode, and the vehicle is operated in the parallel HEV travel mode in which the first spline, the second spline, and the third spline are connected. And controlling the actuator so as to switch the connection destination of the fifth spline between the fourth spline and the sixth spline in accordance with the speed of the vehicle.
前記制御装置は、EV走行モード時に、前記第5スプラインと前記第6スプラインとを接続するように前記アクチュエータを制御することを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド車両のパワーユニット。 The gear ratio from the fourth spline to the axle in the first gear pair is set to a high gear as compared to the gear ratio from the sixth spline to the axle in the second gear pair,
The power unit of a hybrid vehicle according to claim 1, wherein the control device controls the actuator so as to connect the fifth spline and the sixth spline in an EV travel mode.
前記アクチュエータは、前記シフトフォークを駆動することにより、前記第1スリーブ及び前記第2スリーブを一体的に摺動させることを特徴とする請求項1又は2に記載のハイブリッド車両のパワーユニット。 The first sleeve and the second sleeve are gripped by a single shift fork,
The power unit of a hybrid vehicle according to claim 1, wherein the actuator slides the first sleeve and the second sleeve integrally by driving the shift fork.
前記第1スリーブは、前記第1スプライン、前記第2スプライン、前記第3スプラインの外周上を、軸方向に摺動自在に構成されており、
前記第2スリーブは、前記第4スプライン、前記第5スプライン、前記第6スプラインの外周上を、軸方向に摺動自在に構成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のハイブリッド車両のパワーユニット。 The first spline to the sixth spline, and the first sleeve and the second sleeve are coaxially disposed.
The first sleeve is axially slidable on the outer periphery of the first spline, the second spline, and the third spline.
The second sleeve is axially slidable on the outer periphery of the fourth spline, the fifth spline, and the sixth spline. The power unit of a hybrid vehicle according to claim 1.
前記第1スリーブは、前記第1スプライン、前記第2スプライン、前記第3スプラインに外嵌可能な円筒状に形成され、内周面に沿って軸方向に延びる内スプラインが形成されており、
前記第2スリーブは、前記第4スプライン、前記第5スプライン、前記第6スプラインに外嵌可能な円筒状に形成され、内周面に沿って軸方向に延びる内スプラインが形成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のハイブリッド車両のパワーユニット。 The first spline to the third spline, and the fourth spline to the sixth spline are external splines that can rotate relative to each other,
The first sleeve is formed in a cylindrical shape that can be externally fitted to the first spline, the second spline, and the third spline, and an inner spline extending in an axial direction along an inner circumferential surface is formed.
The second sleeve is formed in a cylindrical shape that can be externally fitted to the fourth spline, the fifth spline, and the sixth spline, and an inner spline that extends in the axial direction along the inner circumferential surface is formed. The power unit of a hybrid vehicle according to any one of claims 1 to 5, characterized in that:
The total gear ratio of the transmission path of the torque transmitted from the second motor generator to the axle is set to a lower gear than the total gear ratio of the transmission path of the torque transmitted from the engine to the axle The power unit of a hybrid vehicle according to any one of claims 1 to 6, characterized in that:
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