JP2022170428A - 車両用駆動装置 - Google Patents

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義暢 山崎
Yoshinobu Yamazaki
昌己 小栗
Masaki Oguri
義基 井上
Yoshimoto Inoue
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    • B60K6/22Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/40Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the assembly or relative disposition of components
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    • B60K6/00Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
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    • B60K6/42Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/44Series-parallel type
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Abstract

【課題】ハイブリッド車両の動力性能を高める。【解決手段】ハイブリッド車両に搭載される車両用駆動装置であって、車輪に動力伝達経路を介して連結されるエンジンと、前記動力伝達経路に設けられる変速機構と、前記動力伝達経路のうち前記エンジンと前記変速機構とを連結する経路に設けられるモータジェネレータと、前記動力伝達経路のうち前記エンジンと前記モータジェネレータとを連結する経路に設けられる第1動力伝達機構と、前記動力伝達経路のうち前記モータジェネレータと前記変速機構とを連結する経路に設けられる第2動力伝達機構と、を有する。【選択図】図3

Description

本発明は、ハイブリッド車両に搭載される車両用駆動装置に関する。
ハイブリッド車両には、動力源としてエンジンおよびモータジェネレータを備えた車両用駆動装置が搭載されている(特許文献1および2参照)。
特開平9-193676号公報 国際公開第2013/132639号
ところで、ハイブリッド車両の燃費性能を確保しつつ、ハイブリッド車両の動力性能を高めるためには、モータトルクを高めることが必要となっている。この場合には、モータジェネレータの大型化を図ることが一般的であるが、モータジェネレータの大型化は、ハイブリッド車両のコストや重量を増加させる要因であった。このため、モータジェネレータの大型化を抑制しつつ、ハイブリッド車両の動力性能を高めることが求められている。
本発明の目的は、モータジェネレータの大型化を抑制しつつ、ハイブリッド車両の動力性能を高めることにある。
一実施形態の車両用駆動装置は、ハイブリッド車両に搭載される車両用駆動装置であって、車輪に動力伝達経路を介して連結されるエンジンと、前記動力伝達経路に設けられる変速機構と、前記動力伝達経路のうち前記エンジンと前記変速機構とを連結する経路に設けられるモータジェネレータと、前記動力伝達経路のうち前記エンジンと前記モータジェネレータとを連結する経路に設けられ、前記エンジンに連結される第1大径回転体、および前記モータジェネレータに連結される第1小径回転体を備える第1動力伝達機構と、前記動力伝達経路のうち前記モータジェネレータと前記変速機構とを連結する経路に設けられ、前記モータジェネレータに連結される第2小径回転体、および前記変速機構に連結される第2大径回転体を備える第2動力伝達機構と、を有する。
一実施形態の車両用駆動装置は、エンジンとモータジェネレータとを連結する経路に設けられる第1動力伝達機構と、モータジェネレータと変速機構とを連結する経路に設けられる第2動力伝達機構と、を有する。これにより、モータジェネレータの大型化を抑制しつつ、ハイブリッド車両の動力性能を高めることができる。
本発明の一実施の形態である車両用駆動装置を備えたハイブリッド車両の構成例を示す図である。 パワートレインの構成例を示す図である。 車両用駆動装置の構成を簡単に示した図である。 車両用駆動装置が備えるパワートレインおよび制御システムの一例を示す図である。 各制御ユニットの基本構造を簡単に示した図である。 EVモードおよびHEVモードの実行領域の一例を示す走行モードマップである。 EVモードの実行状況を示す図である。 HEVモードの実行状況を示す図である。 EVモードにおける車両加速度を示す図である。 モータジェネレータの高効率運転領域を示す図である。 EVモードでのエンジン始動状況を示す図である。 図1のA-A線に沿ってパワートレインを簡単に示す断面図である。 他の実施形態である車両用駆動装置を示す図である。 他の実施形態である車両用駆動装置を示す図である。 他の実施形態である車両用駆動装置を示す図である。 他の実施形態である車両用駆動装置を示す図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一または実質的に同一の構成や要素については、同一の符号を付して繰り返しの説明を省略する。
[パワートレイン構成]
図1は本発明の一実施の形態である車両用駆動装置10を備えたハイブリッド車両11の構成例を示す図である。図1に示すように、ハイブリッド車両11には、パワートレイン12等によって構成される車両用駆動装置10が搭載されている。パワートレイン12は、エンジン13、モータジェネレータ14および変速機構15を有している。また、パワートレイン12の後輪出力軸16には、プロペラ軸17およびリヤデファレンシャル機構18を介して後輪19rが連結されている。さらに、パワートレイン12にはフロントデファレンシャル機構20が組み込まれており、フロントデファレンシャル機構20には前輪19fが連結されている。なお、図示するパワートレイン12は、前輪19fと後輪19rとの双方を駆動する全輪駆動用のパワートレインであるが、これに限られることはない。例えば、前輪19fだけを駆動する前輪駆動用のパワートレインであっても良く、後輪19rだけを駆動する後輪駆動用のパワートレインであっても良い。
図2はパワートレイン12の構成例を示す図である。図2に示すように、パワートレイン12は、エンジン13、モータジェネレータ14、変速機構15、前後進切替機構21およびセンターデファレンシャル機構22を有している。エンジン13のクランク軸23にはトルクコンバータ24が連結されており、トルクコンバータ24のタービン軸25には第1ギヤ列31およびエンジンクラッチ26を介してモータジェネレータ14のロータ14rが連結されている。また、モータジェネレータ14のロータ14rには、第2ギヤ列32を介して変速機構15の変速入力軸27が連結されている。なお、図示する変速機構15は、複数の遊星ギヤ列40、クラッチ41およびブレーキ42によって構成される自動変速機構であるが、これに限られることはなく、一対のプーリからなる無段変速機構等の変速機構であっても良い。
変速機構15の変速出力軸43には、遊星ギヤ列44、前進クラッチ45および後退ブレーキ46によって構成される前後進切替機構21が連結されている。また、前後進切替機構21の前後進出力軸47には、複合遊星ギヤ列48および差動制限クラッチ49によって構成されるセンターデファレンシャル機構22が連結されている。センターデファレンシャル機構22のデフキャリア50には中空軸51が設けられており、この中空軸51にはトランスファギヤ列52を介して前輪出力軸53が連結されている。前輪出力軸53の先端部にはピニオン54が設けられており、このピニオン54にはフロントデファレンシャル機構20のベベルギヤ55が噛み合っている。さらに、フロントデファレンシャル機構20から延びるフロント軸56には前輪19fが連結されている。なお、互いに噛み合うピニオン54とベベルギヤ55とは、曲がり歯を備えるスパイラルベベルギヤやハイポイド(登録商標)ギヤとして構成されている。また、センターデファレンシャル機構22の後輪出力軸16には、前述の図1に示したように、プロペラ軸17およびリヤデファレンシャル機構18を介して後輪19rが連結されている。
図3は車両用駆動装置10の構成を簡単に示した図である。図3に示すように、エンジン13とセンターデファレンシャル機構22とは、トルクコンバータ24、第1ギヤ列31、エンジンクラッチ26、モータジェネレータ14、第2ギヤ列32、変速機構15および前後進切替機構21等からなる動力伝達経路60を介して互いに連結されている。また、センターデファレンシャル機構22と前輪19fとは、トランスファギヤ列52、前輪出力軸53およびフロントデファレンシャル機構20等からなる動力伝達経路61を介して互いに連結されている。さらに、センターデファレンシャル機構22と後輪19rとは、プロペラ軸17およびリヤデファレンシャル機構18等からなる動力伝達経路62を介して互いに連結されている。
すなわち、エンジン13と前輪(車輪)19fとは、動力伝達経路60,61によって構成される動力伝達経路70を介して互いに連結されている。この動力伝達経路70には変速機構15が設けられており、動力伝達経路70のうちエンジン13と変速機構15とを連結する経路70aにはモータジェネレータ14が設けられている。また、動力伝達経路70のうちエンジン13とモータジェネレータ14とを連結する経路70bには第1ギヤ列31が設けられており、動力伝達経路70のうちモータジェネレータ14と変速機構15とを連結する経路70cには第2ギヤ列32が設けられている。さらに、動力伝達経路70のうち第1ギヤ列31とモータジェネレータ14とを連結する経路70dにはエンジンクラッチ(クラッチ機構)26が設けられており、動力伝達経路70のうち変速機構15と前輪19fとを連結する経路70eにはフロントデファレンシャル機構(デファレンシャル機構)20が設けられている。
同様に、エンジン13と後輪(車輪)19rとは、動力伝達経路60,62によって構成される動力伝達経路71を介して互いに連結されている。この動力伝達経路71には変速機構15が設けられており、動力伝達経路71のうちエンジン13と変速機構15とを連結する経路71aにはモータジェネレータ14が設けられている。また、動力伝達経路71のうちエンジン13とモータジェネレータ14とを連結する経路71bには第1ギヤ列31が設けられており、動力伝達経路71のうちモータジェネレータ14と変速機構15とを連結する経路70cには第2ギヤ列32が設けられている。さらに、動力伝達経路71のうち第1ギヤ列31とモータジェネレータ14とを連結する経路71dにはエンジンクラッチ26が設けられている。
また、エンジン13とモータジェネレータ14とを連結する経路70b,71bに設けられる第1ギヤ列(第1動力伝達機構)31は、エンジンクラッチ26を介してモータジェネレータ14に連結される第1小径ギヤ(第1小径回転体)31aと、トルクコンバータ24を介してエンジン13に連結される第1大径ギヤ(第1大径回転体)31bと、を有している。第1ギヤ列31を構成する第1小径ギヤ31aと第1大径ギヤ31bとは互いに噛み合っており、第1ギヤ列31を介してエンジン13とモータジェネレータ14とは互いに連結されている。また、第1大径ギヤ31bの歯数は第1小径ギヤ31aの歯数よりも多いことから、モータジェネレータ14の回転速度(以下、モータ回転数と記載する。)は、エンジン13の回転速度(以下、エンジン回転数と記載する。)よりも高くなっている。例えば、第1ギヤ列31のギヤ比は「0.5」に設定される。
また、モータジェネレータ14と変速機構15とを連結する経路に設けられる第2ギヤ列(第2動力伝達機構)32は、モータジェネレータ14のロータ14rに連結される第2小径ギヤ(第2小径回転体)32aと、変速機構15の変速入力軸27に連結される第2大径ギヤ(第2大径回転体)32bと、を有している。第2ギヤ列32を構成する第2小径ギヤ32aと第2大径ギヤ32bとは互いに噛み合っており、第2ギヤ列32を介してモータジェネレータ14と変速機構15とは互いに連結されている。また、第2大径ギヤ32bの歯数は第2小径ギヤ32aの歯数よりも多いことから、モータ回転数は変速入力軸27の回転速度(以下、変速入力回転数と記載する。)よりも高くなっている。例えば、第2ギヤ列32のギヤ比は「2.0」に設定される。
[エンジン制御]
図4は車両用駆動装置10が備えるパワートレイン12および制御システム80の一例を示す図である。図4に示すように、エンジン13の吸気マニホールド81には、吸入空気量を調整するスロットルバルブ82が設けられている。また、エンジン13には、吸気ポートやシリンダ内に燃料を噴射するインジェクタ83が設けられており、イグナイタや点火プラグ等からなる点火装置84が設けられている。さらに、エンジン13には、トルクコンバータ24を介してクランク軸23を始動回転させるスタータモータ85が設けられている。また、エンジン13の運転状態を制御するため、スロットルバルブ82、インジェクタ83、点火装置84およびスタータモータ85等には、電子制御ユニットであるエンジン制御ユニットCU1が接続されている。
[油圧制御]
図4に示すように、パワートレイン12のエンジンクラッチ26や変速機構15等を制御するため、パワートレイン12には複数の電磁バルブや油路等からなるバルブユニット86が設けられている。また、パワートレイン12には、エンジン13や変速入力軸27によって駆動されるオイルポンプ87が設けられるとともに、電動モータ88によって駆動されるオイルポンプ89が設けられている。オイルポンプ87,89から吐出される作動油は、バルブユニット86によって供給先や圧力等が制御され、エンジンクラッチ26や変速機構15等に供給される。また、バルブユニット86を用いてパワートレイン12の作動状態を制御し、電動モータ88を用いてオイルポンプ89の作動状態を制御するため、バルブユニット86や電動モータ88には電子制御ユニットである変速機制御ユニットCU2が接続されている。
なお、図2に示すように、オイルポンプ87は、一方向クラッチを備えたチェーン機構90を介して、トルクコンバータ24のポンプシェル91に連結されている。また、オイルポンプ87は、一方向クラッチを備えたチェーン機構92を介して、変速入力軸27に連結されている。エンジン13が運転状態である場合には、ポンプシェル91からチェーン機構90を経てオイルポンプ87に駆動力が伝達される。一方、エンジン13が停止する場合であっても変速入力軸27が回転する場合には、変速入力軸27からチェーン機構92を経てオイルポンプ87に駆動力が伝達される。
[バッテリ制御]
図4に示すように、モータジェネレータ14には、インバータ93を介してバッテリモジュール94が連結されている。バッテリモジュール94にはリチウムイオンバッテリ等のバッテリ95を構成する複数のバッテリセル96が組み込まれている。さらに、バッテリモジュール94には、通電ラインを開閉するメインリレー97が設けられるとともに、バッテリ95の充放電電流、端子電圧および温度等を検出するバッテリセンサ98が設けられている。また、バッテリモジュール94には、電子制御ユニットであるバッテリ制御ユニットCU3が接続されている。バッテリ制御ユニットCU3は、バッテリ95の充放電を監視するとともにメインリレー97等を制御する機能を有している。また、バッテリ制御ユニットCU3は、バッテリセンサ98によって検出される充放電電流や端子電圧等に基づいて、バッテリ95の充電状態であるSOC(State of Charge)を算出する機能を有している。なお、バッテリ95のSOCとは、バッテリ95の電気残量を示す比率であり、バッテリ95の満充電容量に対する蓄電量の比率である。
[モータ制御]
図4に示すように、モータジェネレータ14のステータ14sに接続されるインバータ93には、電子制御ユニットであるモータ制御ユニットCU4が接続されている。モータ制御ユニットCU4は、複数のスイッチング素子等からなるインバータ93を制御することにより、モータジェネレータ14の作動状態を制御する。モータジェネレータ14を力行状態に制御する際には、バッテリ95からの直流電力がインバータ93を介して交流電力に変換されてステータ14sに供給される。一方、モータジェネレータ14を発電状態に制御する際には、ステータ14sからの交流電力がインバータ93を介して直流電力に変換されてバッテリ95に供給される。
[制御システム]
図4に示すように、車両用駆動装置10には、パワートレイン12を制御するため、複数の電子制御ユニットからなる制御システム80が設けられている。制御システム80を構成する電子制御ユニットとして、前述したエンジン制御ユニットCU1、変速機制御ユニットCU2、バッテリ制御ユニットCU3およびモータ制御ユニットCU4がある。また、制御システム80を構成する電子制御ユニットとして、各制御ユニットCU1~CU4に制御信号を出力する車両制御ユニットCU5がある。これらの制御ユニットCU1~CU5は、CAN(Controller Area Network)等の車載ネットワーク100を介して互いに通信可能に接続されている。
車両制御ユニットCU5は、各種制御ユニットCU1~CU4や後述する各種センサからの入力情報に基づき、パワートレイン12の作動目標を設定する。そして、パワートレイン12の作動目標に応じた制御信号を生成し、これらの制御信号を各種制御ユニットに対して出力する。車両制御ユニットCU5に接続されるセンサとして、ハイブリッド車両11の走行速度である車速を検出する車速センサ101があり、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ102があり、ブレーキペダルの操作量を検出するブレーキセンサ103がある。また、車両制御ユニットCU5には、制御システム80を起動する際に運転者によって操作されるスタートスイッチ104が接続されている。
図5は各制御ユニットCU1~CU5の基本構造を簡単に示した図である。図5に示すように、各制御ユニットCU1~CU5は、プロセッサ110およびメモリ111等が組み込まれたマイクロコントローラ112を有している。メモリ111には所定のプログラムが格納されており、プロセッサ110によってプログラムの命令セットが実行される。プロセッサ110とメモリ111とは、互いに通信可能に接続されている。なお、図示する例では、マイクロコントローラ112に1つのプロセッサ110と1つのメモリ111とが組み込まれているが、これに限られることはなく、マイクロコントローラ112に複数のプロセッサ110を組み込んでも良く、マイクロコントローラ112に複数のメモリ111を組み込んでも良い。
また、各制御ユニットCU1~CU5には、入力変換回路113、駆動回路114、通信回路115、外部メモリ116および電源回路117等が設けられている。入力変換回路113は、各種センサから入力される信号を、マイクロコントローラ112に入力可能な信号に変換する。駆動回路114は、マイクロコントローラ112から出力される信号に基づき、前述したバルブユニット86等のアクチュエータに対する駆動信号を生成する。通信回路115は、マイクロコントローラ112から出力される信号を、他の制御ユニットに向けた通信信号に変換する。また、通信回路115は、他の制御ユニットから受信した通信信号を、マイクロコントローラ112に入力可能な信号に変換する。さらに、電源回路117は、マイクロコントローラ112、入力変換回路113、駆動回路114、通信回路115および外部メモリ116等に対し、安定した電源電圧を供給する。また、不揮発性メモリ等の外部メモリ116には、非通電時にも保持すべきデータ等が記憶される。
[走行モード]
図6はEVモードおよびHEVモードの実行領域の一例を示す走行モードマップである。図7はEVモードの実行状況を示す図であり、図8はHEVモードの実行状況を示す図である。また、図9はEVモードにおける車両加速度を示す図であり、図10はモータジェネレータ14の高効率運転領域を示す図である。
制御システム80は、走行モードとして、EV(Electric Vehicle)モードと、HEV(Hybrid Electric Vehicle)モードと、を有している。EVモードとは、エンジン13を停止させてモータジェネレータ14を作動させる走行モードであり、HEVモードとは、エンジン13およびモータジェネレータ14を作動させる走行モードである。図6に示すように、走行モードマップには、EVモードとHEVモードとの実行領域を区画する境界線L1が設定されている。なお、図6に示される要求駆動力は、パワートレイン12に対して要求される駆動力である。制御システム80は、例えば、アクセルペダルの操作量であるアクセル開度に基づいて要求駆動力を設定することが可能である。つまり、アクセル開度が増加するにつれて要求駆動力は大きく設定され、アクセル開度が減少するにつれて要求駆動力は小さく設定される。
図6に示すように、要求駆動力および車速に基づく運転領域が、境界線L1を下回るEV領域である場合には、制御システム80によってEVモードが選択される。図7に示すように、EVモードが選択されると、制御システム80は、エンジンクラッチ26を解放状態に制御し、エンジン13を停止状態に制御し、かつモータジェネレータ14を力行状態に制御する。これにより、図7に矢印X1で示すように、モータジェネレータ14からの力行トルク(以下、モータトルクと記載する。)を前後輪19f,19rに伝達することができ、モータジェネレータ14を用いてハイブリッド車両11を走行させることができる。なお、ハイブリッド車両11を減速させる際には、モータジェネレータ14が回生発電状態に制御され、ハイブリッド車両11の運動エネルギーが電気エネルギーに変換されてバッテリ95に蓄えられる。
ここで、モータジェネレータ14と変速機構15とは、第2ギヤ列32を介して互いに連結されている。これにより、第2ギヤ列32によってモータトルクを増大させることができるため、モータジェネレータ14の大型化を抑制しつつ、EVモードでの加速性能つまり動力性能を高めることができる。すなわち、図9に実線L2で示すように、低車速領域における車両加速度を飛躍的に高めることができる。なお、図9に示した破線L3は、モータジェネレータ14と変速機構15とを直結したハイブリッド車両の車両加速度、つまり第2ギヤ列32を備えていないハイブリッド車両の車両加速度を示している。
また、モータジェネレータ14と変速機構15とは第2ギヤ列32を介して連結されることから、低車速領域からモータ回転数を高めることができる。ここで、図10にハッチングで示すように、モータジェネレータ14のエネルギー効率は、低回転領域よりも高回転領域αにおいて高くなっている。つまり、第2ギヤ列32を用いてモータ回転数を高めることにより、低車速領域からモータジェネレータ14を高回転領域αに近づけて制御することができる。これにより、モータジェネレータ14のエネルギー効率を高めることができ、ハイブリッド車両11の燃費性能を高めることができる。
また、図6に示すように、要求駆動力および車速に基づく運転領域が、境界線L1を上回るHEV領域である場合には、制御システム80によってHEVモードが選択される。図8に示すように、HEVモードが選択されると、制御システム80は、エンジンクラッチ26を締結状態に制御し、エンジン13を運転状態に制御し、かつモータジェネレータ14を力行状態に制御する。これにより、図8に矢印X1,X2で示すように、エンジントルクおよびモータトルクを前後輪19f,19rに伝達することができ、エンジン13およびモータジェネレータ14を用いてハイブリッド車両11を走行させることができる。なお、ハイブリッド車両11を減速させる際には、モータジェネレータ14が回生発電状態に制御され、ハイブリッド車両11の運動エネルギーが電気エネルギーに変換されてバッテリ95に蓄えられる。
前述したように、モータジェネレータ14と変速機構15とは第2ギヤ列32を介して連結されるため、HEVモードにおいても、EVモードと同様に、低車速領域からモータ回転数を高めることができる。つまり、HEVモードにおいても、第2ギヤ列32によってモータ回転数を高めることができるため、低車速領域からモータジェネレータ14を高回転領域αに近づけて制御することができる。これにより、モータジェネレータ14のエネルギー効率を高めることができ、ハイブリッド車両11の燃費性能を高めることができる。
[EVモードでのエンジン始動]
図6に矢印Aで示すように、EVモードにおいて境界線L1を上回るように要求駆動力や車速が上昇すると、制御システム80は、停止中のエンジン13を始動させることにより、走行モードをEVモードからHEVモードに切り替える。ここで、図11はEVモードでのエンジン始動状況を示す図である。図11に示すように、制御システム80は、EVモードでの走行中にエンジンクラッチ26を締結状態に制御することにより、矢印X3で示すように、モータジェネレータ14からエンジン13にモータトルクを伝達し、モータトルクによってエンジン13を始動回転させる。ここで、エンジン13とモータジェネレータ14とは、第1ギヤ列31を介して互いに連結されている。これにより、第1ギヤ列31によってモータトルクを増大させることができるため、モータジェネレータ14の大型化を抑制しつつ、EVモードでのエンジン始動性能を高めることができる。
[パワートレインの搭載]
図12は図1のA-A線に沿ってパワートレイン12を簡単に示す断面図である。図12に示すように、ハイブリッド車両11にはパワートレイン12が搭載されており、車体のフロアトンネル118にはパワートレイン12が収容されている。また、エンジン13とモータジェネレータ14とは第1ギヤ列31を介して連結されるため、モータジェネレータ14の回転中心軸C1は、エンジン13の回転中心軸C2よりも鉛直方向の上方に位置している。これにより、モータジェネレータ14の下方にフロントデファレンシャル機構20を配置することができ、搭載性を確保する観点からパワートレイン12の設計自由度を高めることができる。
また、エンジン13とモータジェネレータ14とは第1ギヤ列31を介して連結されるため、符号W1で示すように、エンジン13の回転中心軸C2とモータジェネレータ14の回転中心軸C1とは、互いに車幅方向にずれている。このように、エンジン13に対してモータジェネレータ14を車幅方向にずらすことができるため、フロアトンネル118や通電ケーブル等に干渉することなくモータジェネレータ14を配置することができる。この点からも、パワートレイン12の設計自由度を高めることができる。
図7や図12等に示した例では、エンジン13の回転中心軸C2と変速機構15の回転中心軸C3とは互いに一致しているが、これに限られることはなく、エンジン13の回転中心軸C2と変速機構15の回転中心軸C3とを互いにずらしても良い。なお、エンジン13の回転中心軸C2は、クランク軸23の中心線に一致する軸であり、モータジェネレータ14の回転中心軸C1は、ロータ14rの中心線に一致する軸であり、変速機構15の回転中心軸C3は、変速入力軸27の中心線に一致する軸である。
[車両用駆動装置の他実施形態]
車両用駆動装置としては、図2に示した構造の車両用駆動装置10に限られることはなく、他の構造を備えた車両用駆動装置であっても良い。図13~図16は他の実施形態である車両用駆動装置120,130,140,150を示す図である。
<他実施形態1>
図13に示すように、車両用駆動装置120は、エンジン13、モータジェネレータ14および変速機構15を有している。エンジン13と車輪121とは動力伝達経路122を介して互いに連結されている。この動力伝達経路122には変速機構15が設けられており、動力伝達経路122のうちエンジン13と変速機構15とを連結する経路122aにはモータジェネレータ14が設けられている。また、動力伝達経路122のうちエンジン13とモータジェネレータ14とを連結する経路122bには第1チェーン機構123が設けられており、動力伝達経路122のうちモータジェネレータ14と変速機構15とを連結する経路122cには第2チェーン機構124が設けられている。さらに、動力伝達経路122のうち第1チェーン機構123とモータジェネレータ14とを連結する経路122dにはエンジンクラッチ26が設けられている。
また、エンジン13とモータジェネレータ14とを連結する経路に設けられる第1チェーン機構(第1動力伝達機構)123は、エンジンクラッチ26を介してモータジェネレータ14に連結される第1小径スプロケット(第1小径回転体)123aと、トルクコンバータ24を介してエンジン13に連結される第1大径スプロケット(第1大径回転体)123bと、を有している。第1小径スプロケット123aと第1大径スプロケット123bとにはチェーン123cが巻き掛けられており、第1チェーン機構123を介してエンジン13とモータジェネレータ14とは互いに連結されている。また、第1大径スプロケット123bの歯数は第1小径スプロケット123aの歯数よりも多いことから、モータ回転数はエンジン回転数よりも高くなっている。
また、モータジェネレータ14と変速機構15とを連結する経路に設けられる第2チェーン機構(第2動力伝達機構)124は、モータジェネレータ14のロータ14rに連結される第2小径スプロケット(第2小径回転体)124aと、変速機構15の変速入力軸27に連結される第2大径スプロケット(第2大径回転体)124bと、を有している。第2小径スプロケット124aと第2大径スプロケット124bとにはチェーン124cが巻き掛けられており、第2チェーン機構124を介してモータジェネレータ14と変速機構15とは互いに連結されている。また、第2大径スプロケット124bの歯数は第2小径スプロケット124aの歯数よりも多いことから、モータ回転数は変速入力回転数よりも高くなっている。
このように、第1および第2チェーン機構123,124を備えた車両用駆動装置120であっても、前述した車両用駆動装置10と同様に機能させることができる。つまり、モータジェネレータ14の大型化を招くことなく、ハイブリッド車両11の動力性能を高めることができる。また、モータジェネレータ14の大型化を招くことなく、エンジン始動性能を高めることができる。さらに、モータジェネレータ14の回転中心軸C1とエンジン13の回転中心軸C2とを互いにずらして配置することができ、車両用駆動装置120の設計自由度を高めることができる。
<他実施形態2>
図14に示すように、車両用駆動装置130は、エンジン13、モータジェネレータ14および変速機構15を有している。エンジン13と車輪131とは動力伝達経路132を介して互いに連結されている。この動力伝達経路132には変速機構15が設けられており、動力伝達経路132のうちエンジン13と変速機構15とを連結する経路132aにはモータジェネレータ14が設けられている。また、動力伝達経路132のうちエンジン13とモータジェネレータ14とを連結する経路132bには第1ギヤ列31が設けられており、動力伝達経路132のうちモータジェネレータ14と変速機構15とを連結する経路132cには第2ギヤ列32が設けられている。さらに、動力伝達経路132のうち第1ギヤ列31とモータジェネレータ14とを連結する経路132dにはエンジンクラッチ26が設けられており、動力伝達経路132のうちエンジン13と第1ギヤ列31とを連結する経路132eにはダンパ機構133が設けられている。ダンパ機構133は、クランク軸23に連結される第1ディスク134と、第1大径ギヤ31bに連結される第2ディスク135と、双方のディスク134,135間に取り付けられるスプリング136と、を有している。
このように、トルクコンバータ24に代えてダンパ機構133を組み込んだ車両用駆動装置130であっても、前述した車両用駆動装置10と同様に機能させることができる。つまり、モータジェネレータ14の大型化を招くことなく、ハイブリッド車両11の動力性能を高めることができる。また、モータジェネレータ14の大型化を招くことなく、エンジン始動性能を高めることができる。さらに、モータジェネレータ14の回転中心軸C1とエンジン13の回転中心軸C2とを互いにずらして配置することができ、車両用駆動装置130の設計自由度を高めることができる。また、トルクコンバータ24に代えてダンパ機構133を組み込んだ車両用駆動装置130においては、スタータモータ85を用いることなくエンジン13を始動することができる。つまり、停車中であっても、エンジンクラッチ26を締結状態に制御し、モータジェネレータ14を力行状態に制御することにより、モータジェネレータ14を用いてエンジン13を始動回転させることができる。なお、停車中にモータジェネレータ14を用いてエンジン13を始動する場合には、前述した前後進切替機構21の前進クラッチ45および後退ブレーキ46が解放される。
<他実施形態3>
図15に示すように、車両用駆動装置140は、エンジン13、モータジェネレータ14および変速機構15を有している。エンジン13と車輪141とは動力伝達経路142を介して互いに連結されている。この動力伝達経路142には変速機構15が設けられており、動力伝達経路142のうちエンジン13と変速機構15とを連結する経路142aにはモータジェネレータ14が設けられている。また、動力伝達経路142のうちエンジン13とモータジェネレータ14とを連結する経路142bには第1ギヤ列31が設けられており、動力伝達経路142のうちモータジェネレータ14と変速機構15とを連結する経路142cには第2ギヤ列32が設けられている。さらに、動力伝達経路142のうち第1ギヤ列31とモータジェネレータ14とを連結する経路142dには第1エンジンクラッチ(クラッチ機構)143が設けられており、動力伝達経路142のうちエンジン13と第1ギヤ列31とを連結する経路142eには第2エンジンクラッチ144が設けられている。また、動力伝達経路142のうちエンジン13と第2エンジンクラッチ144とを連結する経路142fにはダンパ機構133が設けられている。
このように、複数のエンジンクラッチ143,144を備えた車両用駆動装置140であっても、前述した車両用駆動装置10と同様に機能させることができる。つまり、モータジェネレータ14の大型化を招くことなく、ハイブリッド車両11の動力性能を高めることができる。また、モータジェネレータ14の大型化を招くことなく、エンジン始動性能を高めることができる。さらに、モータジェネレータ14の回転中心軸C1とエンジン13の回転中心軸C2とを互いにずらして配置することができ、車両用駆動装置140の設計自由度を高めることができる。さらに、複数のエンジンクラッチ143,144を設けるようにしたので、各エンジンクラッチ143,144に作用する負荷を低減することができ、車両用駆動装置140の耐久性を高めることができる。
<他実施形態4>
図1に示した例では、ハイブリッド車両11に対して車両用駆動装置10を縦置きに搭載しているが、これに限られることはなく、ハイブリッド車両11に対して車両用駆動装置を横置きに搭載しても良い。
図16に示すように、車両用駆動装置150は、エンジン13、モータジェネレータ14および変速機構15を有している。エンジン13と車輪151とは動力伝達経路152を介して互いに連結されている。この動力伝達経路152には変速機構15が設けられており、動力伝達経路152のうちエンジン13と変速機構15とを連結する経路152aにはモータジェネレータ14が設けられている。また、動力伝達経路152のうちエンジン13とモータジェネレータ14とを連結する経路152bには第1ギヤ列31が設けられており、動力伝達経路152のうちモータジェネレータ14と変速機構15とを連結する経路152cには第2ギヤ列32が設けられている。さらに、動力伝達経路152のうち第1ギヤ列31とモータジェネレータ14とを連結する経路152dにはエンジンクラッチ26が設けられており、動力伝達経路152のうちエンジン13と第1ギヤ列31とを連結する経路152eにはトルクコンバータ24が設けられている。
このように、ハイブリッド車両11に対して横置きに搭載される車両用駆動装置150であっても、前述した車両用駆動装置10と同様に機能させることができる。つまり、モータジェネレータ14の大型化を招くことなく、ハイブリッド車両11の動力性能を高めることができる。また、モータジェネレータ14の大型化を招くことなく、エンジン始動性能を高めることができる。さらに、モータジェネレータ14の回転中心軸C1とエンジン13の回転中心軸C2とを互いにずらして配置することができ、車両用駆動装置150の設計自由度を高めることができる。
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。図2に示した例では、動力伝達経路70のうち第1ギヤ列31とモータジェネレータ14とを連結する経路70dにエンジンクラッチ26を設けているが、これに限られることはなく、動力伝達経路70のうちエンジン13と第1ギヤ列31とを連結する経路にエンジンクラッチ26を設けても良い。つまり、動力伝達経路70のうちエンジン13とモータジェネレータ14とを連結する経路70aにエンジンクラッチ26が設けられていれば良い。なお、図13、図14および図16に示した車両用駆動装置120,130,150において、エンジンクラッチ26を第1チェーン機構123や第1ギヤ列31よりもエンジン側に設けても良い。また、エンジンクラッチ26としては、摩擦クラッチであっても良く、噛合クラッチであっても良い。また、図2に示した例では、変速機構15の出力側つまり車輪側に前後進切替機構21を設けているが、これに限られることはなく、変速機構15の入力側つまりエンジン側に前後進切替機構21を設けても良い。例えば、トルクコンバータ24と第1ギヤ列31との間に前後進切替機構21を設けることができる。
前述の説明では、第1ギヤ列31のギヤ比を「0.5」に設定し、第2ギヤ列32のギヤ比を「2.0」に設定しているが、これに限られることはない。第1ギヤ列31のギヤ比は「1.0」を下回るように設定されていれば良く、第2ギヤ列32のギヤ比は「1.0」を上回るように設定されていれば良い。また、前述の説明では、双方のギヤ比を乗じた値が「1.0」となるように、第1ギヤ列31のギヤ比を「0.5」に設定し、第2ギヤ列32のギヤ比を「2.0」に設定しているが、これに限られることはない。双方のギヤ比を乗じた値が「1.0」を上回るように、第1ギヤ列31のギヤ比と第2ギヤ列32のギヤ比とを設定しても良く、双方のギヤ比を乗じた値が「1.0」を下回るように、第1ギヤ列31のギヤ比と第2ギヤ列32のギヤ比とを設定しても良い。なお、前述の説明では、複数の制御ユニットCU1~CU5によって制御システム80を構成しているが、これに限られることはない。例えば、1つの制御ユニットによって制御システム80を構成しても良い。
10 車両用駆動装置
11 ハイブリッド車両
13 エンジン
14 モータジェネレータ
15 変速機構
19r 後輪(車輪)
19f 前輪(車輪)
20 フロントデファレンシャル機構(デファレンシャル機構)
26 エンジンクラッチ(クラッチ機構)
31 第1ギヤ列(第1動力伝達機構)
31a 第1小径ギヤ(第1小径回転体)
31b 第1大径ギヤ(第1大径回転体)
32 第2ギヤ列(第2動力伝達機構)
32a 第2小径ギヤ(第2小径回転体)
32b 第2大径ギヤ(第2大径回転体)
70 動力伝達経路
70a~70e 経路
71 動力伝達経路
71a~71e 経路
120 車両用駆動装置
121 車輪
122 動力伝達経路
122a~122d 経路
123 第1チェーン機構(第1動力伝達機構)
123a 第1小径スプロケット(第1小径回転体)
123b 第1大径スプロケット(第1大径回転体)
124 第2チェーン機構(第2動力伝達機構)
124a 第2小径スプロケット(第2小径回転体)
124b 第2大径スプロケット(第2大径回転体)
130 車両用駆動装置
131 車輪
132 動力伝達経路
132a~132e 経路
140 車両用駆動装置
141 車輪
142 動力伝達経路
142a~142d 経路
143 第1エンジンクラッチ(クラッチ機構)
150 車両用駆動装置
151 車輪
152 動力伝達経路
152a~152e 経路

Claims (5)

  1. ハイブリッド車両に搭載される車両用駆動装置であって、
    車輪に動力伝達経路を介して連結されるエンジンと、
    前記動力伝達経路に設けられる変速機構と、
    前記動力伝達経路のうち前記エンジンと前記変速機構とを連結する経路に設けられるモータジェネレータと、
    前記動力伝達経路のうち前記エンジンと前記モータジェネレータとを連結する経路に設けられ、前記エンジンに連結される第1大径回転体、および前記モータジェネレータに連結される第1小径回転体を備える第1動力伝達機構と、
    前記動力伝達経路のうち前記モータジェネレータと前記変速機構とを連結する経路に設けられ、前記モータジェネレータに連結される第2小径回転体、および前記変速機構に連結される第2大径回転体を備える第2動力伝達機構と、
    を有する、車両用駆動装置。
  2. 請求項1に記載の車両用駆動装置において、
    前記動力伝達経路のうち前記エンジンと前記モータジェネレータとを連結する経路に設けられるクラッチ機構を有する、
    車両用駆動装置。
  3. 請求項1または2に記載の車両用駆動装置において、
    前記モータジェネレータの回転中心軸は、前記エンジンの回転中心軸よりも上方に位置している、
    車両用駆動装置。
  4. 請求項1~3の何れか1項に記載の車両用駆動装置において、
    前記モータジェネレータの回転中心軸と前記エンジンの回転中心軸とは、互いに車幅方向にずれている、
    車両用駆動装置。
  5. 請求項1~4の何れか1項に記載の車両用駆動装置において、
    前記動力伝達経路のうち前記変速機構と前記車輪とを連結する経路に設けられるデファレンシャル機構を有し、
    前記デファレンシャル機構は、前記モータジェネレータの下方に位置している、
    車両用駆動装置。
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