JP2020183164A - シリーズハイブリッド車両 - Google Patents

Abstract

【課題】オイルポンプの動力損失を低減するとともに、要求される量のオイルを各供給部位に供給することが可能なシリーズハイブリッド車両を提供する。【解決手段】エンジン４およびエンジン４によって駆動されて発電する発電機５を有する発電ユニット２と、電力が供給されて走行用の駆動力を出力する走行用モータ１２および走行用モータ１２のトルクを駆動輪１３に向けて出力する伝動機構１４を有する駆動ユニット３とを備え、発電ユニット２と駆動ユニット３とが独立して構成されたシリーズハイブリッド車両において、発電ユニット２は、エンジン４と発電機５との間に所定のギヤ比を設定可能な歯車機構１０を有し、歯車機構１０と伝動機構１４とのいずれか一方に選択的に連結されて駆動するオイルポンプ２３を更に備えている。【選択図】図１

Description

この発明は、エンジンによって発電機を駆動し、その発電機で得られた電力によって走行用モータを駆動して走行用の駆動力を発生するシリーズハイブリッド車両に関するものである。

特許文献１には、エンジンと二つのモータとを備えたハイブリッド車両が記載されている。この特許文献１に記載されたハイブリッド車両は、エンジンと第１モータとが同一軸線上に配置され、また第２モータは、エンジンとほぼ同一軸線上であって、かつエンジンの軸心に対して偏心するように配置されている。そして、この特許文献１に記載されたハイブリッド車両は、エンジンからの動力を選択的に遮断するクラッチを解放することにより第２モータのみの出力を駆動輪に伝達するシリーズ走行モードと、前記クラッチを係合することによりエンジンの出力と第２モータの出力とを駆動輪に伝達するパラレル走行モードとを設定する。

なお、特許文献２には、特許文献１と同様、エンジンを駆動力源として走行するエンジン走行モードと、駆動用モータのみで走行するＥＶ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が記載されている。

特開２０１１−０１１７０６号公報 特開２０１１−２３０６５０号公報

特許文献１に記載されたハイブリッド車両は、第２モータの軸心がエンジンの軸心に対して偏心するように配置されているから、エンジンルーム内での各種機器の搭載性（レイアウト）を向上できる、とされている。一方、この特許文献１に記載されたようなハイブリッド車両は、各モータや各ギヤなどを冷却あるいは潤滑すべくオイルポンプを備えている。特許文献１の構成では、オイルポンプは、例えばエンジン軸に連結され、エンジンの回転によってオイルポンプからオイルを各供給部位へ供給することが想定される。しかしながら、エンジンの回転（エンジン回転数）は、車速に依存するため、例えば車速が比較的高い場合には、オイルポンプからのオイルの吐出量が過剰になり、オイルポンプの動力損失が増大するおそれがある。それとは反対に、例えば車速が比較的低い場合には、オイルポンプからの吐出量が少なく要求されるオイル量を満たさず、ひいては各供給部位における潤滑あるいは冷却が不十分となるおそれがある。なお、このような技術的な課題は、特許文献２においても同様に生じる。

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、オイルポンプの動力損失を低減するとともに、要求される量のオイルを各供給部位に供給することが可能なシリーズハイブリッド車両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、エンジンおよび前記エンジンによって駆動されて発電する発電機を有する発電ユニットと、電力が供給されて走行用の駆動力を出力する走行用モータおよび前記走行用モータのトルクを駆動輪に向けて出力する伝動機構を有する駆動ユニットとを備え、前記発電ユニットと前記駆動ユニットとが独立して構成されたシリーズハイブリッド車両において、前記発電ユニットは、前記エンジンと前記発電機との間に所定のギヤ比を設定可能な歯車機構を有し、前記歯車機構と前記伝動機構とのいずれか一方に選択的に連結されて駆動されるオイルポンプを更に備えていることを特徴とするものである。

この発明によれば、シリーズハイブリッド車両において、オイルポンプがエンジンによって駆動されて発電する発電機を有する発電ユニットに連結されて駆動されるように構成されている。また、その発電ユニットは、エンジンと発電機との間に所定のギヤ比を設定可能な歯車機構を有する。そして、その歯車機構にオイルポンプが連結されて駆動されるように構成されている。そのため、適宜のギヤ比を設定することによりオイルポンプを要求される適性な回転数で駆動することができ、その結果、オイルポンプからのオイルの吐出量が過剰に増大することを抑制できる。

また、この発明によれば、シリーズハイブリッド車両を対象としているから、車速に依存せずエンジン回転数を制御でき、また、上述したようにオイルポンプの吐出量に併せて適宜のギヤ比を設定できるため、オイルポンプが過剰に駆動させられてオイル量が増大することを回避できる。すなわち、オイルポンプの動力損失を低減できる。

また、この発明によれば、上記オイルポンプが発電ユニットとの連結に代えて、駆動ユニットにも連結可能に構成されている。具体的には、走行用モータのトルクを駆動輪に向けて出力する伝動機構に連結してオイルポンプを駆動できるように構成されている。そのため、例えばエンジンを停止させて走行するような場合（ＥＶ走行時）、あるいは、蓄電装置の蓄電残量によっては、伝動機構の回転によりオイルポンプを駆動させることができる。また、そのようなオイルポンプの駆動形態は、例えばワンウェイクラッチなどを設けることで選択でき、したがって、車両の走行状態、各種機器の状態、ならびに、要求されるオイル量に応じてオイルポンプを適宜に駆動させることができる。

この発明で対象とする車両（シリーズハイブリッド車両）の構成を説明する図である。 図１の車両において、主に各モータ、各ギヤ、ならびに、オイルポンプの相対位置を説明する図である。

この発明の実施形態における車両は、シリーズハイブリッド式の車両（以下、単に車両とも記す）Ｖｅであり、駆動装置１として、電力を発生する発電ユニット２と走行のための駆動力を発生する駆動ユニット３とを備えている。発電ユニット２を図１の上側に示し、駆動ユニット３を図１の下側に示してある。

発電ユニット２は、エンジン４によって発電機（ＭＧ１）５を駆動するように構成されている。そのエンジン４は、燃料を燃焼して駆動力を発生する内燃機関であり、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどであってよい。発電機５は、エンジン４によって回転させられて電力を発生する発電機能と、電力を消費してトルクを出力するモータとしての機能とを備えているいわゆるモータ・ジェネレータによって構成することができる。このような構成であれば、発電機５によってエンジン４をモータリングしてエンジン４を始動することができる。

エンジン４と発電機５とは、例えば歯車機構や巻き掛け伝動機構などによって連結されている。図１に示す例では、エンジン４の出力軸にダンパー６を介して内歯歯車７が取り付けられ、また発電機５の回転軸（もしくはロータ軸）８に外歯歯車９が取り付けられている。すなわち内歯歯車７と外歯歯車９とで動力伝達機構（歯車機構）１０を構成している。さらに、ダンパー６を介したエンジン４の出力軸と内歯歯車７との間に駆動回転部材１１が取り付けられている。この駆動回転部材１１は、後述するオイルポンプ２３を連結して駆動するためのものであって、例えばスプロケットや歯車によって構成されている。図１に示す例では内歯歯車７の外側にその駆動回転部材１１が設けられている。そして、上記の発電機５や動力伝達機構１０などは所定のケーシング（図示せず）の内部に収容された状態で、エンジンブロック（図示せず）に取り付けられるなどのことによりエンジン４と一体化されており、したがって、エンジン４、発電機５、および、動力伝達機構１０などは全体として一つのまとまったユニットとして構成されている。

駆動ユニット３は、走行のためのトルクを出力する走行用モータ（ＭＧ２）１２と、走行用モータ１２が出力したトルクを駆動輪１３に伝達する伝動機構（もしくは減速機構）１４とを備えている。走行用モータ１２は、走行のためのトルクを出力する駆動装置であるが、減速時にはエネルギー回生を行うことが好ましいので、永久磁石式同期電動機などの発電機能のあるモータ（モータ・ジェネレータ）によって構成されている。伝動機構１４は、左右の駆動輪１３にトルクを伝達する終減速機であるデファレンシャルギヤユニット１５を含んでおり、したがって駆動ユニット３は、従来の車両で使用されているトランスアクスルと類似した構成となっている。

走行用モータ１２とデファレンシャルギヤユニット１５とは、図１に示す例では、歯車式の減速機構によって連結されている。すなわち、走行用モータ１２の回転軸（もしくはロータ軸）１６と平行にカウンタシャフト１７が配置されており、走行用モータ１２の回転軸１６に取り付けられたドライブギヤ１８が、カウンタシャフト１７に取り付けられたカウンタドリブンギヤ１９に噛み合っている。また、カウンタシャフト１７には、カウンタドライブギヤ２０が取り付けられており、このカウンタドライブギヤ２０がデファレンシャルギヤユニット１５におけるデフリングギヤ２１に噛み合っている。また、走行用モータ１２の回転軸１６には、その走行用モータ１２の回転をロックするパーキングギヤ２２が取り付けられている。これら走行用モータ１２、伝動機構１４、ならびに、デファレンシャルギヤユニット１５などは、所定のハウジング（図示せず）に収容されて一体化されており、したがって走行用モータ１２、伝動機構１４、および、デファレンシャルギヤユニット１５などは全体として一つのまとまったユニットとして構成されている。そして、発電機５と走行用モータ１２とは、蓄電装置やインバータなどを有するコントローラ（それぞれ図示せず）を介して電気的に接続されている。

また、この車両Ｖｅは、発電機５、走行用モータ１２、および、各ギヤなどの冷却部位あるいは潤滑部位にオイルを供給するための機械式のオイルポンプ（ＭＯＰ）２３を備えている。図１に示す例では、そのオイルポンプ２３が、上述した発電ユニット２における駆動回転部材１１に連結されて駆動するように構成されている。また、この発明の実施形態では、出力ギヤ側のギヤ（例えばデフリングギヤ２１）に連結しても、そのオイルポンプ２３を駆動できるように構成されている。具体的には、オイルポンプ２３の回転軸２４に駆動回転部材１１との回転を許容する第１ワンウェイクラッチ２５が設けられ、併せて、デフリングギヤ２１との回転を許容する第２ワンウェイクラッチ２６が設けられている。そして、それぞれのワンウェイクラッチ２５，２６には、駆動回転部材１１あるいはデフリングギヤ２１に噛み合って回転する従動回転部材２７，２８が取り付けられている。なお、従動回転部材２７，２８は、駆動回転部材１１と同様、スプロケットや歯車であっってよい。

上述したようにオイルポンプ２３の回転軸２４は、それぞれワンウェイクラッチ２５，２６を介して駆動されるように構成されており、駆動側の駆動回転部材１１と噛み合う従動回転部材２７の回転方向と、デフリングギヤ２１に噛み合う従動回転部材２８の回転方向とは同一の回転方向である。そのため、例えば駆動側の駆動回転部材１１がエンジン４の回転により増速されてデフリングギヤ２１より高回転数で回転している場合には、第１ワンウェイクラッチ２５が係合して従動回転部材２７が駆動回転部材１１に連れられて一体に回転する。その際には、デフリングギヤ２１は駆動回転部材１１よりも低回転数で回転するので、第２ワンウェイクラッチ２６は係合しない。

同様にデフリングギヤ２１が駆動回転部材１１よりも高回転数で回転している場合には、第２ワンウェイクラッチ２６が係合して、従動回転部材２８とデフリングギヤ２１とが一体に回転する。その際には、駆動回転部材１１はデフリングギヤ２１よりも低回転数で回転するので、第１ワンウェイクラッチ２５は係合しない。

また、例えば要求されるオイル量、各種機器の状態、あるいは、車両Ｖｅの走行状態に応じて、適宜エンジン４側あるいは出力ギヤ側とに選択的に連結してオイルポンプ２３を駆動させるように構成してもよい。

つぎに、この発明の実施形態における車両Ｖｅの発電ユニット２と駆動ユニット３との相対的な位置関係について説明する。図２はその位置関係を示す図であって、車両Ｖｅを側面視した図である。先ず、エンジン４と発電機５とは、エンジン４の回転中心軸線に対して発電機５は車両前方側にやや偏心させて配置されている。また、その発電機５のやや左上側（車両上方側）に、走行用モータ１２が配置されている。言い換えれば、発電機５は、エンジン４の軸心に対してやや偏心させることにより走行用モータ１２との干渉を回避するように配置されている。

また、エンジン４の回転中心軸線上に内歯歯車７が配置され、その内歯歯車７に噛み合う外歯歯車９が発電機５の回転中心軸線上に配置されている。そして、内歯歯車７に取り付けられたすなわち駆動回転部材１１と一体回転するオイルポンプ２３の回転軸２４に取り付けられた従動回転部材２７が、内歯歯車７の車両下方側に配置されている。

また、走行用モータ１２の回転中心軸線上にドライブギヤ１８とパーキングギヤ２２が配置され、また、ドライブギヤ１８の車両下方側にそのドライブギヤ１８に噛み合うカウンタドリブンギヤ１９が配置され、さらに、カウンタドリブンギヤ１９が取り付けられたカウンタシャフト１７の回転中心軸線上にカウンタドライブギヤ２０が配置されている。

また、カウンタドライブギヤ２０の車両下方側に、そのカウンタドライブギヤ２０に噛み合うデフリングギヤ２１が配置されている。そして、そのデフリングギヤ２１と上記の内歯歯車７との間にデフリングギヤ２１と一体回転する回転軸２４に取り付けられた従動回転部材２８が配置されている。

なお、図２に示す符号２９は、パーキングギヤ２２を作動させるためのパーキングアクチュエータを含むパーキングロック機構２９であって、また符号３０は、オイルストレーナである。

上述したように、この発明の実施形態では、シリーズハイブリッド車両Ｖｅにおいて、発電ユニット２における内歯歯車７の外側に駆動回転部材１１を取り付け、またその駆動回転部材１１に噛み合う位置にオイルポンプ２３を配置するように構成されている。そのため、エンジン４の回転に対して所定のギヤ比で増速（あるいは減速）して要求されるオイル量をオイルポンプ２３から吐出させて各供給部位へオイルを供給することができる。言い換えれば、オイルポンプ２３を適性な回転数で駆動させることができる。つまり、この発明の実施形態は、シリーズハイブリッド車両であるから、車速に依存せずエンジン回転数を制御でき、また、オイルポンプ２３の吐出量に併せて適宜のギヤ比を設定できるため、オイルポンプ２３が過剰に駆動させられてオイル量が増大することを回避できる。すなわち、オイルポンプ２３の動力損失を低減させることができる。

また、この発明の実施形態では、オイルポンプ２３が上記の発電ユニット２側との連結に加えて、駆動ユニット３における出力ギヤ側にも連結可能に構成されている。具体的には、デフリングギヤ２１と一体回転可能なように構成されている。つまり、発電ユニット２側と駆動ユニット３側との一方の回転と一体となって、オイルポンプ２３を駆動できるように構成されている。そのため、例えばエンジン４を停止させて走行するような場合（ＥＶ走行時）、あるいは、蓄電装置の蓄電残量によっては、デフリングギヤ２１の回転によって、オイルポンプ２３を駆動させることが可能である。また、その選択はワンウェイクラッチ２５，２６を介して選択するように構成されている。したがって、そのような簡単な構成により、車両Ｖｅの走行状態、各種機器の状態、ならびに、要求されるオイル量に応じてオイルポンプ２３を適宜に駆動させることができる。

また、この発明の実施形態によれば、オイルポンプ２３は図１および図２に示したように、発電ユニット２と駆動ユニット３との間のスペースに配置されている。そのため、スペースを有効に活用することができ、駆動装置１の小型化を図ることができる。また、この発明の実施形態では、走行用モータ１２は、エンジン４や発電機５と同一軸線上に配置されていないため、例えば前掲の特許文献１のように、エンジンと二つのモータとを同一軸線上に配置する場合に比べて車幅方向での大型化を抑制することができ、例えばＦＦタイプの車両への搭載性を向上させることができる。

以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上述した例に限定されないのであって、この発明の目的を達成する範囲で適宜変更してもよい。例えば、上述した実施形態では、オイルポンプ２３を第１ワンウェイクラッチ２５あるいは第２ワンウェイクラッチ２６を選択的に係合させることにより、発電ユニット２あるいは駆動ユニット３に連結して駆動させるように構成されていたものの、それに代えて、オイルポンプをそれぞれに対応するように複数設けてもよい。

１…駆動装置、 ２…発電ユニット、 ３…駆動ユニット、 ４…エンジン、 ５…発電機（ＭＧ１）、 ６…ダンパー、 ７…内歯歯車、 ８，１６，２４…回転軸、 ９…外歯歯車、 １０…動力伝達機構、 １１…駆動回転部材， １２…走行用モータ（ＭＧ２）、 １３…駆動輪、 １４…伝動機構（減速機構）、 １５…デファレンシャルギヤユニット、 １７…カウンタシャフト、 １８…ドライブギヤ、 １９…カウンタドリブンギヤ、 ２０…カウンタドライブギヤ、 ２１…デフリングギヤ、 ２２…パーキングギヤ、 ２３…オイルポンプ、 ２５，２６…ワンウェイクラッチ、 ２７，２８…従動回転部材、 ２９…パーキングロック機構、 ３０…オイルストレーナ、 Ｖｅ…車両。

Claims (1)

1. エンジンおよび前記エンジンによって駆動されて発電する発電機を有する発電ユニットと、電力が供給されて走行用の駆動力を出力する走行用モータおよび前記走行用モータのトルクを駆動輪に向けて出力する伝動機構を有する駆動ユニットとを備え、
   前記発電ユニットと前記駆動ユニットとが独立して構成されたシリーズハイブリッド車両において、
   前記発電ユニットは、前記エンジンと前記発電機との間に所定のギヤ比を設定可能な歯車機構を有し、
   前記歯車機構と前記伝動機構とのいずれか一方に選択的に連結されて駆動されるオイルポンプを更に備えている
   ことを特徴とするシリーズハイブリッド車両。

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