JP2023078916A - ハイブリッド車両の駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータジェネレータの必要容量を低減することができ、装置全体を小型化することができるハイブリッド車両の駆動装置を提供すること。【解決手段】ハイブリッド車両の駆動装置は、エンジンと、第一モータジェネレータと、車輪に動力伝達可能に連結された第二モータジェネレータと、エンジンと車輪との間の動力伝達経路に設けられ、相互に差動回転可能な第一回転要素、第二回転要素、第三回転要素および第四回転要素を有する動力分配装置と、を備え、第一モータジェネレータと第一回転要素とが連結され、エンジンと第二回転要素とが連結され、車輪と第三回転要素とが連結されたハイブリッド車両の駆動装置において、第四回転要素の回転数が０になるように固定要素によって固定し、第一モータジェネレータと第二モータジェネレータとの間における電力の授受なしで、第二回転要素よりも第三回転要素が低回転となるように固定ギヤ段を形成する。【選択図】図１

Description

本開示は、ハイブリッド車両の駆動装置に関する。

特許文献１には、動力分配器の三つの回転要素（リングギヤ、サンギヤ、キャリア）のうち、第一の回転要素に回転駆動力を入力し、第二の回転要素を車両の駆動輪に連接し、第三の回転要素に第一電動モータからトルクを付与し、エンジンの出力軸または動力出力軸に第二電動モータからトルクを付与する駆動装置が開示されている。

特開平０７－１３５７０１号公報

モータジェネレータの必要容量を低減することができ、装置全体を小型化することができる技術が求められていた。

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、モータジェネレータの必要容量を低減することができ、装置全体を小型化することが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。

本開示に係るハイブリッド車両の駆動装置は、エンジンと、第一モータジェネレータと、車輪に動力伝達可能に連結された第二モータジェネレータと、前記エンジンと前記車輪との間の動力伝達経路に設けられ、相互に差動回転可能な第一回転要素、第二回転要素、第三回転要素および第四回転要素を有する動力分配装置と、を備え、前記第一モータジェネレータと前記第一回転要素とが連結され、前記エンジンと前記第二回転要素とが連結され、前記車輪と前記第三回転要素とが連結されたハイブリッド車両の駆動装置において、前記第四回転要素の回転数が０になるように固定要素によって固定し、前記第一モータジェネレータと前記第二モータジェネレータとの間における電力の授受なしで、前記第二回転要素よりも前記第三回転要素が低回転となるように固定ギヤ段を形成する。

本開示によれば、モータジェネレータの必要容量を低減することができ、装置全体を小型化することができる。

図１は、実施形態に係る駆動装置を備えるハイブリッド車両の構成を模式的に示すスケルトン図である。 図２は、実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置において、無段変速機状態を示す共線図である。 図３は、実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置において、固定ギヤ段状態を示す共線図である。 図４は、実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置の動作を示すフローチャートである。

本開示の実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置について、図面を参照しながら説明する。なお、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

（装置構成）
図１は、本発明の実施形態に係る駆動装置を備えるハイブリッド車両１の構成を模式的に示すスケルトン図である。ハイブリッド車両１は、同図に示すように、エンジン１０と、出力軸１１と、動力分配機構２０と、第一モータジェネレータ（ＭＧ１）３０と、回転軸（ＭＧ１軸）３１と、第二モータジェネレータ（ＭＧ２）４０と、回転軸（ＭＧ２軸）４１と、カウンタドリブンギヤ４２と、カウンタシャフト４３と、カウンタドライブギヤ４４と、ディファレンシャル４５と、車輪が連結された車軸４６と、を備えている。

なお、図１では、ハイブリッド車両１の構成要素のうち、本発明の実現に必要なものだけを図示しており、その他の構成要素（例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit）、バッテリ、インバータ、車輪等）の図示は省略している。

エンジン１０は、燃料の燃焼エネルギーを出力軸１１の回転運動に変換して出力する。出力軸１１は、動力分配機構２０の第一キャリア２２と接続されており、その回転運動を動力分配機構２０に伝達する。

動力分配機構２０は、エンジン１０と車軸４６（車輪）との間に配置されており、エンジン１０の動力を、第一モータジェネレータ３０と、車軸４６側（出力側）とに分配する。この動力分配機構２０は、二つのシングルピニオン式の遊星歯車機構を有している。また、動力分配機構２０は、相互に差動回転可能な第一回転要素、第二回転要素、第三回転要素および第四回転要素を備えている。

動力分配機構２０は、具体的には、第一サンギヤ２１と、第一キャリア２２と、第一リングギヤ２３と、第一ピニオンギヤ２４と、第二サンギヤ２５と、第二キャリア２６と、第二リングギヤ２７と、第二ピニオンギヤ２８と、固定要素２９と、を備えている。動力分配機構２０の構成要素のうち、第一サンギヤ２１、第一キャリア２２、第一リングギヤ２３および第一ピニオンギヤ２４は、第一の遊星歯車機構を構成する。また、動力分配機構２０の構成要素のうち、第二サンギヤ２５、第二キャリア２６、第二リングギヤ２７および第二ピニオンギヤ２８は、第二の遊星歯車機構を構成する。

第一サンギヤ２１および第二サンギヤ２５は、回転軸３１を介して第一モータジェネレータ３０と接続されている。この第一サンギヤ２１および第二サンギヤ２５は、動力分配機構２０の「第一回転要素」として機能する。第一キャリア２２は、出力軸１１を介してエンジン１０と接続されている。この第一キャリア２２は、動力分配機構２０の「第二回転要素」として機能する。

第一リングギヤ２３は、第二キャリア２６と接続されている。第一ピニオンギヤ２４は、第一キャリア２２によって回転自在に支持され、第一サンギヤ２１および第一リングギヤ２３とそれぞれ噛み合っている。

第二キャリア２６は、第一リングギヤ２３と接続されている。また、第二キャリア２６は、第一リングギヤ２３、カウンタドリブンギヤ４２、カウンタシャフト４３、カウンタドライブギヤ４４およびディファレンシャル４５を介して、車軸４６（車輪）と連結されている。この第二キャリア２６は、動力分配機構２０の「第三回転要素」として機能する。

第二リングギヤ２７は、固定要素２９によって固定可能に接続されている。この第二リングギヤ２７は、動力分配機構２０の「第四回転要素」として機能する。第二ピニオンギヤ２８は、第二キャリア２６によって回転自在に支持され、第二サンギヤ２５および第二リングギヤ２７とそれぞれ噛み合っている。

第一モータジェネレータ３０および第二モータジェネレータ４０は、図示しないインバータを介して、図示しないバッテリと接続されている。このインバータは、両モータジェネレータ間で電力の授受を可能にする電気回路により構成されている。また、第二モータジェネレータ４０は、車軸４６（車輪）に対して動力伝達可能に連結されている。

カウンタドリブンギヤ４２は、カウンタシャフト４３を介して、カウンタドライブギヤ４４と接続されている。また、カウンタドリブンギヤ４２は、回転軸４１を介して第二モータジェネレータ４０と接続されている。カウンタドライブギヤ４４は、ディファレンシャル４５のデフリングギヤ４５ａと噛み合っている。ディファレンシャル４５には、左右の車軸４６を介して、図示しない車輪（駆動輪）が連結されている。

以上のような駆動装置を備えるハイブリッド車両１では、当該ハイブリッド車両１の状態を、無段変速機状態と、固定ギヤ段状態とに制御することが可能である。

図２は、無段変速機状態を示す共線図である。この無段変速機状態では、同図に示すように、動力分配機構２０における第二回転要素（第一キャリア２２）と第三回転要素（第二キャリア２６）との間の変速比を無段階に制御することが可能である。

図３は、固定ギヤ段状態を示す共線図である。この固定ギヤ段状態では、同図に示すように、第四回転要素（第二リングギヤ２７）の回転数が０になるように固定要素２９によって固定する。そして、第一モータジェネレータ３０と第二モータジェネレータ４０との間における電力の授受なしで、第二回転要素（第一キャリア２２）よりも第三回転要素（第二キャリア２６）が低回転となるように固定ギヤ段を形成する。

なお、図２および図３において、「Ｓ１」は第一サンギヤ２１を、「Ｃ１」は第一キャリア２２を、「Ｒ１」は第一リングギヤ２３を、「Ｓ２」は第二サンギヤ２５を、「Ｃ２」は第二キャリア２６を、「Ｒ２」は第二リングギヤ２７を、それぞれ示している。

（動作）
実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置の動作について、図４を参照しながら説明する。なお、同図で説明する動作は、具体的にはハイブリッド車両１のＥＣＵが主体となって実施される。

また、図３において、「Ｔｅ」はエンジントルク、「Ｔｇ＿ｍａｘ」は第一モータジェネレータ３０の上限トルク、「ρ１」は動力分配機構２０を構成する第一の遊星歯車機構の変速比（具体的には第一サンギヤ２１の歯数を第一リングギヤ２３の歯数で除した値）、「ρ」は動力分配機構２０の変速比、「Ｎｅ」はエンジン回転数、である。

まず、「ロック下限車速＜車速＜ロック上限車速」であるか否かを判定する（ステップＳ１）。ロック下限車速およびロック上限車速は、予め設定される値である。

ステップＳ１において、「ロック下限車速＜車速＜ロック上限車速」であると判定された場合（ステップＳ１でＹｅｓ）、「要求Ｔｅ＞Ｔｇ＿ｍａｘ／（ρ１／（ρ＋１））」であるか否かを判定する（ステップＳ２）。

ステップＳ２において、「要求Ｔｅ＞Ｔｇ＿ｍａｘ／（ρ１／（ρ＋１））」であると判定された場合（ステップＳ２でＹｅｓ）、エンジン回転数Ｎｅを、予め設定されたロック回転数に制御する（ステップＳ３）。続いて、エンジン回転数Ｎｅとロック回転数とが等しいか否かを判定する（ステップＳ４）。

ステップＳ４において、エンジン回転数Ｎｅとロック回転数とが等しいと判定された場合（ステップＳ４でＹｅｓ）、ロックを実行する（ステップＳ５）。ステップＳ５では、具体的には、第二リングギヤ２７の回転数が０になるように固定要素２９によって固定し、第一モータジェネレータ３０と第二モータジェネレータ４０との間における電力の授受なしで、第一キャリア２２よりも第二キャリア２６が低回転となるように固定ギヤ段を形成する。

続いて、実Ｔｅ（実エンジントルク）が要求Ｔｅ（要求エンジントルク）と等しくなるようにエンジン１０を制御し（ステップＳ６）、本処理を完了する。

なお、ステップＳ１において、「ロック下限車速＜車速＜ロック上限車速」ではないと判定された場合（ステップＳ１でＮｏ）、ステップＳ２において、「要求Ｔｅ＞Ｔｇ＿ｍａｘ／（ρ１／（ρ＋１））」ではないと判定された場合（ステップＳ２でＮｏ）、本処理を完了する。また、ステップＳ４において、エンジン回転数Ｎｅとロック回転数とが等しくないと判定された場合（ステップＳ４でＮｏ）、ステップＳ３の処理に戻る。

以上説明した実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置では、固定ギヤ段状態（図３参照）に制御することにより、第一モータジェネレータ３０を回生させずにエンジン１０のトルク反力を受ける。そして、第一モータジェネレータ３０の出力を０（連れ回るだけ）とし、エンジン１０の出力パワーを、全て動力分配機構２０を介して出力側に動力伝達することにより、電気エネルギー損失を減少させることができる。従って、第一モータジェネレータ３０および第二モータジェネレータ４０の必要容量を低減することができ、装置全体を小型化することができる。

また、固定ギヤ段状態（図３参照）での走行時は、第一モータジェネレータ３０と第二モータジェネレータ４０との間における電力の授受がなくなり、エンジン１０の出力パワーを、全て動力分配機構２０を介して出力側に動力伝達することができる。そのため、電気エネルギー損失を減少させ、エンジン１０の出力パワーを、出力側に効率よく伝達することができる。

更なる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、以上のように表わし、かつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。従って、添付のクレームおよびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ ハイブリッド車両
１０ エンジン
１１ 出力軸
２０ 動力分配機構
２１ 第一サンギヤ
２２ 第一キャリア
２３ 第一リングギヤ
２４ 第一ピニオンギヤ
２５ 第二サンギヤ
２６ 第二キャリア
２７ 第二リングギヤ
２８ 第二ピニオンギヤ
２９ 固定要素
３０ 第一モータジェネレータ
３１ 回転軸
４０ 第二モータジェネレータ
４１ 回転軸
４２ カウンタドリブンギヤ
４３ カウンタシャフト
４４ カウンタドライブギヤ
４５ ディファレンシャル
４５ａ デフリングギヤ
４６ 車軸

Claims (1)

1. エンジンと、第一モータジェネレータと、車輪に動力伝達可能に連結された第二モータジェネレータと、前記エンジンと前記車輪との間の動力伝達経路に設けられ、相互に差動回転可能な第一回転要素、第二回転要素、第三回転要素および第四回転要素を有する動力分配装置と、を備え、
   前記第一モータジェネレータと前記第一回転要素とが連結され、
   前記エンジンと前記第二回転要素とが連結され、
   前記車輪と前記第三回転要素とが連結されたハイブリッド車の駆動装置において、
   前記第四回転要素の回転数が０になるように固定要素によって固定し、前記第一モータジェネレータと前記第二モータジェネレータとの間における電力の授受なしで、前記第二回転要素よりも前記第三回転要素が低回転となるように固定ギヤ段を形成する、
   ハイブリッド車両の駆動装置。

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