JP2020062926A - ハイブリッド車両の駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】チェーンの異常を検出すると共に、チェーンに異常が生じた場合であっても車両を走行させることのできるハイブリッド車両の駆動装置を提供する。【解決手段】エンジントルクがチェーン２３を介して伝達される第１モータ３と走行のためのトルクを出力する第２モータ２と蓄電装置４とを備え、第１モータ３で発電された電力で第２モータ２を駆動して走行する第１走行モードとエンジンを停止しかつ蓄電装置４から供給された電力で第２モータ２を駆動して走行する第２走行モードとを設定可能なハイブリッド車両の駆動装置１において、コントローラー３３はエンジンで１モータ３を駆動している場合における、エンジンの回転数と第１モータ３の回転数との差回転数ΔＮｅが、予め定めた差回転数αより大きい状態が予め定めた時間以上、連続した場合に（ステップＳ９）、第２走行モードを設定する（ステップＳ１０）。【選択図】図３

Description

この発明は、エンジンとモータとを駆動力源として備えたハイブリッド車両の駆動装置に関するものである。

この種の装置の一例が特許文献１に記載されている。その装置は、エンジンの出力軸に例えば、チェーンによって構成された動力伝達装置を介してジェネレータの回転軸が連結されている。また、エンジンによってジェネレータを駆動して発電し、ジェネレータで発電した電力によってモータを駆動し、そのモータで発生させたトルクによって走行できるように構成されている。

特開２０１１−１４８４４５号公報

特許文献１に記載された装置において、エンジンによってジェネレータを駆動している状態でチェーンに破断などの異常が生じた場合には、エンジンに連結されているギヤなどにチェーンが巻き付いてエンジンの回転がロックされ、また、ジェネレータは惰性で回り続けるなどの事態が生じる可能性がある。そのため、チェーンに破断などの異常が生じた場合には、そのチェーンの異常を速やか検出して所定の退避場所までいわゆる退避走行させることが好ましい。しかしながら、チェーンの異常を検出する構成については特許文献１に記載されておらず、上述したチェーンの異常を速やかに検出して所定の退避場所まで退避走行させるなどの点で改良の余地があった。なお、チェーンの異常を直接検出する装置を設けるとすれば、部材コストや製造コストが増大する可能性がある。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、既設の構成でチェーンの異常を検出すると共に、チェーンに異常が生じた場合であっても車両を走行させることのできるハイブリッド車両の駆動装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、エンジンで発生させたエンジントルクがチェーンを介して伝達されて駆動される発電機能を有する第１モータと、走行のためのトルクを出力する第２モータと、前記第１モータと前記第２モータとに接続された蓄電装置とを備え、前記エンジンによって前記第１モータを駆動し、前記第１モータで発電した電力によって前記第２モータを駆動して前記第２モータが出力する前記トルクによって走行する第１走行モードと、前記エンジンを停止しかつ前記蓄電装置から供給された電力によって前記第２モータを駆動して前記第２モータが出力する前記トルクによって走行する第２走行モードとを設定することが可能なハイブリッド車両の駆動装置において、前記エンジンと前記第１モータと前記第２モータとを制御するコントローラーを備え、前記コントローラーは、前記エンジンによって前記第１モータを駆動している場合における、前記エンジンの回転数と前記第１モータの回転数との差回転数が、予め定めた差回転数より大きい状態が予め定めた時間以上、連続した場合に、前記第２走行モードを設定することを特徴とするものである。

この発明では、エンジンによって第１モータを駆動している場合における、エンジンの回転数と第１モータの回転数との差回転数が予め定めた差回転数より大きい状態が予め定めた時間以上、連続した場合に、チェーンに異常が生じているとしてエンジンを停止しかつ蓄電装置から供給される電力によって第２モータを駆動して走行する第２走行モードが設定される。つまり、エンジンの回転数と第１モータの回転数との差回転数に基づいてチェーンの異常を検出するように構成されているため、エンジンや第１モータの回転数の制御のために従来一般的に使用される回転数センサやレゾルバなどの既設の構成を使用することができ、またそれら既設の構成を特には変更することがない。そのため、コストアップの要因になりにくい。さらに、チェーンに異常が生じている場合には、第２走行モードが設定されるから、所定の退避場所までいわゆる退避走行を行うことができる。その第２走行モードでは、エンジンは停止させられるから、燃費の悪化を抑制することができる。

この発明の実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置の一例を模式的に示す図である。 ドライブスプロケットとドリブンスプロケットとにチェーンベルトが架け渡された状態を示す図である。 この発明の実施形態で実行される制御の一例を説明するためのフローチャートである。 この発明の実施形態で実行される制御の他の例を説明するためのフローチャートである。

図１は、この発明の実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置１の一例を模式的に示す図である。ここに示すハイブリッド車両は、図示しないエンジンとこの発明の実施形態における第２モータに相当する駆動用のモータ２とを駆動力源として備えている。そのハイブリッド車両は、エンジンから出力された動力を発電機３によって電力に変換し、その電力によってモータ２を駆動して走行する第１走行モードと、エンジンを停止した状態でバッテリ４から供給される電力によってモータ２を駆動して走行する第２走行モードと設定可能なシリーズハイブリッド車両である。それらの第１走行モードと第２走行モードとは例えば、バッテリ４の充電容量（ＳＯＣ）などに基づいて切り替えられるように構成されている。なお、上述したモータ２や発電機３は、永久磁石式の同期電動機のような発電機能のあるモータであってよく、発電機３は、この発明の実施形態における第１モータに相当し、バッテリ４がこの発明の実施形態における蓄電装置に相当している。

エンジンのクランクシャフト５の先端部側に、図１に示すように、当該クランクシャフト５の半径方向に延びるフランジ部６が形成されており、そのフランジ部６に環状のドライブプレート７の内周部がボルト８によって固定されている。また、クランクシャフト５の先端部に軸線方向に窪んだ窪み部９が形成されている。窪み部９は入力軸１０の一方の端部を回転可能に支持する部分であって、図１に示す例では、窪み部９の内部に入力軸１０の一方の端部が回転可能に挿入されている。窪み部９は上述したように入力軸１０の一方の端部を支持するものであるため、クランクシャフト５の回転中心軸線（以下、単に軸線と記す。）と入力軸１０の回転中心軸線（以下、単に軸線と記す。）とが同一軸線上になるように形成されている。つまり、クランクシャフト５と入力軸１０とがいわゆるインロー嵌合され、また芯出しされている。

入力軸１０の他方の端部に図示しないオイルポンプが接続されている。また、入力軸１０の軸線と同一の軸線上に、上述したモータ２や、モータ２と駆動輪１１との回転数比を変更可能な図示しない変速機構などが設けられている。

ドライブプレート７の外周部におけるエンジンとは反対側の面に、フライホイール１２の外周部がボルト１３によって連結されている。フライホイール１２はエンジントルクの振動を抑制するいわゆるマスダンパとして機能する。そのフライホイール１２の内周部に上述した入力軸１０が一体化されている。

入力軸１０の他方の端部側の外周面に、入力軸１０の軸線に対して所定の捩れ角を有するスプライン歯１４が形成されている。そのスプライン歯１４にスプロケット軸１５が嵌合している。スプロケット軸１５は円筒状に形成されており、その内面に入力軸１０のスプライン歯１４と噛み合うスプライン歯１６が形成されている。入力軸１０とスプロケット軸１５とがスプライン結合されている。なお、スプロケット軸１５は、入力軸１０におけるオイルポンプ側の他方の端部から嵌合される。

スプロケット軸１５と入力軸１０とを組み付けるため、また、入力軸１０からスプロケット軸１５が抜け出ることを防止するために、スプロケット軸１５におけるオイルポンプ側の端部に当接するようにナット１７が設けられている。具体的には、入力軸１０におけるスプライン歯１４が形成された位置よりもオイルポンプ側の入力軸１０の外径が小さく形成されており、その部分に雄ねじ１８が形成され、その雄ねじ１８にナット１７が締め付けられている。こうして入力軸１０とスプロケット軸１５とが軸線方向に一体化されている。

スプロケット軸１５におけるオイルポンプ側の端部に、環状の連結プレート１９の内周部が溶接などにより一体化されている。連結プレート１９の外周部にはドライブスプロケット２０が一体に形成されている。ドライブスプロケット２０は、連結プレート１９よりもエンジン側に突出するように形成されており、その内周面とスプロケット軸１５の外周面との間に隙間が設けられている。また、発電機３の回転軸２１にドリブンスプロケット２２が取り付けられている。それらのスプロケット２０，２２の外周面には、チェーンによって構成されたベルト（以下、チェーンベルトと記す。）２３が係止する複数の歯２４がそれぞれ形成されている。

図２は、ドライブスプロケット２０とドリブンスプロケット２２とにチェーンベルト２３が架け渡された状態を示しており、図２に示すように、ドライブスプロケット２０はドリブンスプロケット２２と比較して大径に形成されている。そのため、チェーンベルト２３を介してそれらのスプロケット２０，２２の間でトルクを伝達する場合には、ドライブスプロケット２０の回転数に対してドリブンスプロケット２２の回転数が高くなる。つまり、チェーンベルト２３と各スプロケット２０，２２とはエンジン回転数を増速して発電機３に伝達する増速機構を構成している。

また、発電機３や上述したオイルポンプ、変速機構などを収容する図示しないハウジングがエンジンの出力側に設けられている。そのハウジングに、エンジン側のエリアとオイルポンプ側のエリアとを隔てる隔壁部２５が形成されている。隔壁部２５には、入力軸１０およびスプロケット軸１５が挿入される貫通孔２６が形成されるとともに、隔壁部２５におけるオイルポンプ側の側面に、入力軸１０とスプロケット軸１５とが挿入される円筒部２７が形成されている。その円筒部２７の外周面にボールベアリング２８が嵌合されており、ボールベアリング２８のアウターレースにドライブスプロケット２０が嵌合している。

さらに、図１に示す例では、貫通孔２６とスプロケット軸１５との間に、リップシール２９が圧入されており、ハウジングのうちの隔壁部２５よりもドライブスプロケット２０やオイルポンプ側のエリアに供給されたオイルが、外部に漏洩することを抑制している。また、スプロケット軸１５のエンジン側の端部と入力軸１０との間にもリップシール３０が圧入されており、上記と同様にオイルが外部に漏洩することを抑制している。なお、軸線方向でスプロケット軸１５を挟んでエンジンとは反対側にも入力軸１０が挿入される貫通孔３１を有する隔壁部３２が設けられており、その隔壁部３２を挟んでエンジンとは反対側のエリアで入力軸１０にオイルポンプが連結されている。

そして、上記のエンジンや発電機３、モータ２などの動作状態をそれぞれ制御するこの発明の実施形態におけるコントローラーに相当する電子制御装置（ＥＣＵ）３３が設けられている。ＥＣＵ３３は、例えばマイクロコンピュータを主体にして構成され、入力された各種データや予め記憶させられているデータなどに基づいて演算を行い、その演算結果を制御指令信号として出力するように構成されている。そのＥＣＵ３３に入力されるデータとしては、エンジンの回転数を検出するエンジン回転数センサ（以下、ＮＥセンサと記す。）３４、発電機３の回転数を検出する発電機３用の回転数センサ（以下、レゾルバと記す。）３５、モータ２の回転数を検出するモータ回転数センサ、バッテリ４の充電容量（ＳＯＣ）を検出するバッテリセンサなどの各種センサの検出データを挙げることができる。

この発明の実施形態に係るハイブリッド車両は、上述したように、エンジントルクをチェーンベルト２３を介して発電機３に伝達することによって発電機３を駆動し、発電機３で発電した電力によってモータ２を駆動して走行する第１走行モードを設定できるように構成されている。そのため、チェーンベルト２３が破断してしまうと、エンジンによって発電機３を駆動することができず、発電機３で発電した電力によってモータ２を駆動して走行することができない。また、エンジンによって発電機３を駆動している場合にチェーンベルト２３が破断すると、発電機３を回転させるためのトルクがエンジンに作用しなくなるので、エンジン回転数が過大になり、燃費が悪化する可能性がある。さらに、破断したチェーンベルト２３が発電機３の回転軸２１や、各スプロケット２０，２２などに巻き付いてそれらの回転がロックされてしまう可能性がある。

この発明の実施形態に係る駆動装置１は、上述したチェーンベルト２３の破断などの異常を速やかに検出すると共に、チェーンベルト２３に異常が生じた場合であっても走行できるように構成されている。その制御の一例を図３にフローチャートで示してある。ここに示すルーチンはエンジンによって発電機３を駆動している状態で、ＥＣＵ３３によって所定の短時間ごとに繰り返し実行される。具体的には、図示しないパワースイッチが操作されてハイブリッド車両が発進可能な状態（Ｒｅａｄｙ ｏｎ）にされ（ステップＳ１）、その状態でエンジンが駆動され、エンジントルクによって発電機３が駆動される（ステップＳ２）。いわゆるファイヤリングが開始される。エンジンが駆動されると、エンジントルクによってドライブスプロケット２０が回転させられ、チェーンベルト２３を介してドリブンスプロケット２２が回転させられる。ドリブンスプロケット２２の回転に伴って当該ドリブンスプロケット２２が取り付けられている発電機３の回転軸２１が回転させられる。こうして発電機３が駆動され、発電機３で発電した電力はモータ２に供給されてモータ２を駆動し、また、バッテリ４に供給されて充電される。

次いで、エンジン回転数と発電機３の回転数とがそれぞれ検出される（ステップＳ３）。エンジン回転数と発電機３の回転数とは、上述したＮＥセンサ３４とレゾルバ３５とによってそれぞれ検出することができる。ステップＳ３に続いて、エンジン回転数と発電機３の回転数との差回転数ΔＮｅが算出され、それらの差回転数ΔＮｅが予め定めた差回転数である閾値αより大きい、つまり閾値αの範囲外であるか否かが判断される（ステップＳ４）。エンジン回転数と発電機３の回転数との差回転数は、ドライブスプロケット２０の外径とドリブンスプロケット２２の外径とによって設計上、ほぼ定まる。また、閾値αはエンジントルクの振動に起因するエンジン回転数の変動および発電機３の回転数の変動を考慮した値であり、一例として、上述した設計上、ほぼ定まるエンジン回転数と発電機３の回転数との差回転数よりも大きい値に設定されている。なお、差回転数ΔＮｅはファイヤリングを行っている場合における、エンジン回転数と発電機３の回転数との実際の差回転数である。また、チェーンベルト２３と各スプロケット２０，２２とは上述したように、増速機構を構成しているから、差回転数ΔＮｅはエンジン回転数に応じて変化する。そのため、閾値αは、エンジン回転数に応じて変化するように設定されていて、その閾値αは実験により予め定めることができる。つまり、ステップＳ４では、現時点でのエンジン回転数における差回転数ΔＮｅが、現時点でのエンジン回転数に対応する閾値αより大きいか否かが判断される。

ここで、チェーンベルト２３が破断した場合におけるエンジン回転数の変化と、発電機３の回転数の変化とについて説明する。ここに示す例では、エンジントルクによって発電機３を駆動しており、また、チェーンベルト２３と各スプロケット２０，２２とによって増速機構が構成されている。そのため、チェーンベルト２３が破断すると、エンジンには、発電機３を駆動するトルクが作用しなくなるので、エンジン回転数は高くなる。一方、発電機３には、エンジントルクが作用しなくなるので、発電機３の回転数は低下する。

差回転数ΔＮｅが閾値αより小さい場合は、設計上、ほぼ定まる差回転数をほぼ維持していることを意味する。すなわち、チェーンベルト２３に異常は生じていないと考えられる。この場合には、ステップＳ５に進んでチェーンベルト２３の異常をカウントする異常検出カウンターにおけるカウント値を増減することなく、現時点でのカウント値を維持する。なお、カウント値は、一例として異常を検出した回数のことであり、この発明の実施形態におけるハイブリッド車両の出荷時などには、例えばカウント値は「０」に設定されていて、チェーンベルト２３の異常をカウントするごとに、増大されるようになっている。

ステップＳ５に続いて、予め定めた期間（時間）よりも長く、カウント値が増減することなく維持されているか否かが判断される（ステップＳ６）。その期間は実験により予め定めることができ、予め定めた期間より長く、カウント値が同じ値に維持されている場合には、ステップＳ７に進んで異常検出カウンターのカウント値がリセットされる。これに対して、予め定めた期間内でカウント値が変化している場合には、ステップＳ３に戻る。

ステップＳ４において、差回転数ΔＮｅが閾値αより大きい場合は、チェーンベルト２３に異常が生じている可能性が高く、この場合には、ステップＳ８に進んで、異常検出カウンターのカウント値がカウントアップされる。次いで、異常検出カウンターのカウント値が予め定めた回数以上であるか否かが判断される（ステップＳ９）。つまり、差回転数ΔＮｅが閾値αより大きい状態が予め定めた時間以上、連続しているか否かが判断される。カウント値が予め定めた回数より小さい場合には、上述したステップＳ３に戻る。あるいは、このルーチンを一旦リターンしてもよい。これに対して、カウント値が予め定めた回数以上の場合にはステップＳ１０に進み、チェーンベルト２３に異常が生じている可能性が高いとして、エンジンを停止する。具体的には、エンジンに対する燃料の供給や、図示しないイグナイタによるエンジンの点火が停止され、第１走行モードから第２走行モードに切り替えて走行する。その後、このルーチンを一旦リターンする。

したがって、図３に示す制御例によれば、エンジン回転数や発電機３の回転数を制御するために、従来一般的に設けられている上述したＮＥセンサ３４やレゾルバ３５などの既設の構成を使用してチェーンベルト２３の異常を検出できる。つまり、チェーンベルト２３の異常を直接検出する手段を設けたり、既設の構成を特には変更したりすることがないので、コストアップの要因になりにくい。また、チェーンベルト２３に異常が生じている可能性が高いと判断された場合には、第１走行モードから第２走行モードに切り替えるから、走行を継続することができる。いわゆる退避走行を行うことができる。

ところで、エンジンによって発電機３を駆動している状態でチェーンベルト２３が破断すると、エンジンには、上述したように、発電機３を駆動するトルクが作用しなくなるので、エンジン回転数は高くなる。一方、発電機３には、エンジントルクが作用しなくなるので、発電機３の回転数は低下する。そのため、エンジン回転数が発電機３の回転数より高い場合は、チェーンベルト２３に異常が生じている可能性が高く、この場合には、直ちにエンジンを停止すると共に、第１走行モードから第２走行モードに切り替えることが好ましい。図４は、その制御例を説明するためのフローチャートである。なお、図４のフローチャートにおいて、上述した図３のフローチャートと制御内容が同じ制御ステップについては、図３のフローチャートと同じステップ番号を付けてある。

図４に示す例では、ステップＳ３に続いて、エンジン回転数が発電機３の回転数を超過しているか否かが判断される（ステップＳ１１）。エンジン回転数が発電機３の回転数を超過している場合には、上述したステップＳ１０に進み、カウント値が予め定めた回数を超えることを待つことなく、直ちにエンジンが停止される。また、第１走行モードから第２走行モードに直ちに切り替えられる。なお、エンジン回転数が発電機３の回転数を超過していない場合には、ステップＳ４に進み、上述した各制御が実行され、図３に示す制御例と同様の作用・効果を得ることができる。

なお、この発明は上述した実施形態に限定されないのであって、特許を請求している範囲で適宜に変更して実施することができる。例えば、発電機３によってエンジンをクランキングしている場合に、図３に示す制御例を行うように構成されてもよい。このような構成であっても、チェーンベルト２３の異常を検出し、第２走行モードを設定してこの発明の実施形態におけるハイブリッド車両を走行させることができる。なおまた、上述したチェーンの異常は、発電機３に対する発電の制御指令値と、発電機３による実際の発電量との差に基づいて検出することとしてもよい。

１…駆動装置、 ２…モータ（第２モータ）、 ３…発電機（第１モータ）、 ２３…チェーンベルト、 ３３…電子制御装置（コントローラー）。

Claims (1)

1. エンジンで発生させたエンジントルクがチェーンを介して伝達されて駆動される発電機能を有する第１モータと、走行のためのトルクを出力する第２モータと、前記第１モータと前記第２モータとに接続された蓄電装置とを備え、前記エンジンによって前記第１モータを駆動し、前記第１モータで発電した電力によって前記第２モータを駆動して前記第２モータが出力する前記トルクによって走行する第１走行モードと、前記エンジンを停止しかつ前記蓄電装置から供給された電力によって前記第２モータを駆動して前記第２モータが出力する前記トルクによって走行する第２走行モードとを設定することが可能なハイブリッド車両の駆動装置において、
   前記エンジンと前記第１モータと前記第２モータとを制御するコントローラーを備え、
   前記コントローラーは、
   前記エンジンによって前記第１モータを駆動している場合における、前記エンジンの回転数と前記第１モータの回転数との差回転数が、予め定めた差回転数より大きい状態が予め定めた時間以上、連続した場合に、前記第２走行モードを設定する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。

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