JP3803493B2

JP3803493B2 - Hybrid vehicle

Info

Publication number: JP3803493B2
Application number: JP17640398A
Authority: JP
Inventors: 亨中佐古; 裕菅野; 康雄青木; 哲弘山本; 直樹内山
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1998-06-23
Filing date: 1998-06-23
Publication date: 2006-08-02
Anticipated expiration: 2018-06-23
Also published as: JP2000006676A

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To ensure the transmission ratio of sufficient range without increasing the size of a generator or a motor in a hybrid vehicle in which the drive force of an internal combustion engine to the generator and a drive ring through a planetary gear mechanism, and the power generated by the generator is supplied to the motor to drive the drive ring. SOLUTION: A planetary carrier 1 of a planetary gear mechanism P is connected to a crank shaft 5 of an internal combustion engine E, a sun gear 2 is connected to a generator GM, and a ring gear 3 is connected to a main shaft 6 of a transmission T. The transmission ratio of sufficient amplitude can be ensured without employing the large generator GM capable of absorbing the large load, or without employing large motors GML, GMR which can be main drive sources by jointly applying the control of the transmission ratio to regulate the differential quantity of the planetary gear mechanism P by changing the load of the generator GM and the control of the transmission ratio by the transmission T connected to this planetary gear mechanism P in series.

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の駆動力を遊星歯車機構を介して発電機および駆動輪に伝達するとともに、発電機で発電した電力を電動機に供給して駆動輪を駆動するハイブリッド車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかるハイブリッド車両は、例えば特開平９−１７５２０３号公報により既に知られている。上記ハイブリッド車両は動力伝達手段に遊星歯車機構を用いたもので、プラネタリキャリヤが内燃機関に接続され、サンギヤが発電機に接続され、リングギヤが駆動輪に接続されている。そして内燃機関の回転を駆動輪に伝達して走行するとともに、内燃機関の回転を発電機に伝達して発電を行い、その発電電力を電動機に供給して駆動輪を駆動するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上記従来のものは、遊星歯車機構に接続された発電機の負荷（つまり発電機の発電電力）を変化させることにより、内燃機関の駆動力が発電機および駆動輪に配分される配分比率を制御するとともに、内燃機関から駆動輪に伝達される駆動力の変速比を制御するようになっている。しかしながら、前記変速比の幅を充分に確保しようとすると、大負荷を吸収可能な大型の発電機が必要になってコストや重量が嵩むだけでなく、実用域での発電機の効率が低下する問題がある。
【０００４】
これを回避すべく、内燃機関および発電機を小型化するとともに電動機を大型化し、前記電動機を主たる駆動源として駆動輪を駆動して見かけ上の変速比を大きく確保することが考えられるが、このように電動機を大型化するとキャパシタやバッテリの残容量によっては電動機が充分な出力を連続して発生できなくなる可能性がある。
【０００５】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、内燃機関の駆動力を遊星歯車機構を介して発電機および駆動輪に伝達するとともに、発電機で発電した電力を電動機に供給して駆動輪を駆動するハイブリッド車両において、発電機や電動機を大型化することなく、充分な幅の変速比を確保できるようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、内燃機関の出力を遊星歯車機構で２分割して、駆動輪に接続された出力軸と、発電機とを駆動するとともに、その発電機で発電した電力で、駆動輪に接続された電動機を駆動するハイブリッド車両において、前記発電機と発電機能を兼ね備える前記電動機とで各々発電した電力を蓄電可能な蓄電手段と、前記出力軸の回転を変速して駆動輪に伝達する変速機と、前記遊星歯車機構をロックして内燃機関を前記出力軸に直結するロックアップクラッチとを備え、前記電動機は、前記変速機を介さずに駆動輪を駆動し得るように駆動輪に接続され、車両の発進時には、前記変速機のシフトポジションをニュートラルにし且つ前記内燃機関を停止させた状態で前記電動機の駆動力により車両を発進させ、その発進が完了した後は、前記変速機のシフトポジションをニュートラルにしたまま前記ロックアップクラッチを締結して、蓄電手段の電力で発電機を始動用電動機として駆動することにより前記内燃機関を始動することを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、発電機の負荷を変化させて遊星歯車機構の差動量を調整する変速比の制御と、この遊星歯車機構と直列に接続された変速機による変速比の制御とを併用することにより、大負荷を吸収し得る大型の発電機を採用することなく、また主たる駆動源となり得るような大型の電動機を採用することなく、充分な幅の変速比を確保することができる。
【０００８】
また前記遊星歯車機構をロックして内燃機関を前記出力軸に直結するロックアップクラッチを備えるので、このロックアップクラッチを締結して内燃機関を遊星歯車機構の出力軸に直結することにより、該遊星歯車機構を差動不能にロックして内燃機関の出力を変速機に直接伝達し、急発進性能や急加速性能を高めることができる。また、車両の発進時には、変速機のシフトポジションをニュートラルにし且つ内燃機関を停止させた状態で電動機の駆動力により車両を発進させることができ、その発進が完了した後は、変速機のシフトポジションをニュートラルにしたまま上記ロックアップクラッチを締結して、蓄電手段の電力で発電機を始動用電動機として駆動することにより内燃機関を始動することができる。
【０００９】
本発明において、変速機のシフトポジションとは、変速機の実際の変速段をいう。尚、この実施例では前輪Ｗ _FL ，Ｗ _FR が駆動輪となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１１】
図１〜図３は本発明の実施例を示すもので、図１はハイブリッド車両の全体構成図、図２は図１の要部拡大図、図３は作用の説明図である。
【００１２】
図１に示すように、前輪駆動のハイブリッド車両Ｖは駆動輪たる左右の前輪Ｗ_FL，Ｗ_FRと従動輪たる左右の後輪Ｗ_RL，Ｗ_RRとを備えており、内燃機関Ｅと左右の前輪Ｗ_FL，Ｗ_FRとの間に遊星歯車機構Ｐ、変速機Ｔおよび左右の電動機ＧＭ_L，ＧＭ_Rが配置される。内燃機関Ｅの駆動力は遊星歯車機構Ｐにより２分割され、その一方で前輪Ｗ_FL，Ｗ_FRを駆動するとともに、その他方で発電機ＧＭを駆動する。また左右の電動機ＧＭ_L，ＧＭ_Rは、それぞれ左右の前輪Ｗ_FL，Ｗ_FRを個別に駆動する。発電機ＧＭは発電電動機から構成されていて始動用電動機としての機能も兼ね備えており、また電動機ＧＭ_L，ＧＭ_Rは発電電動機から構成されていて発電機としての機能も兼ね備えている。発電機ＧＭおよび電動機ＧＭ_L，ＧＭ_Rは、蓄電手段としてのキャパシタＣにインバータよりなるパワードライブユニットＵを介して接続される。パワードライブユニットＵは、図示せぬ電子制御ユニットからの指令で発電機ＧＭおよび電動機ＧＭ_L，ＧＭ_Rの駆動および回生を制御する。
【００１３】
図２を併せて参照すると明らかなように、遊星歯車機構Ｐはプラネタリキャリヤ１と、サンギヤ２と、リングギヤ３と、前記サンギヤ２およびリングギヤ３に噛合する複数のプラネタリギヤ４…とを備えており、プラネタリキャリヤ１は内燃機関Ｅのクランクシャフト５に接続され、サンギヤ２は発電機ＧＭに接続され、リングギヤ３は遊星歯車機構Ｐの出力軸を構成する変速機Ｔのメインシャフト６に接続される。プラネタリキャリヤ１およびリングギヤ３はロックアップクラッチＬにより結合可能であり、このロックアップクラッチＬが締結した状態では遊星歯車機構Ｐがロック状態になって内燃機関Ｅのクランクシャフト５が変速機Ｔのメインシャフト６に直結される。
【００１４】
変速機Ｔは一般のガソリン車用のものが流用されており、例えば前進４段および後進１段の変速段が確立可能である。そしてガソリン車用の変速機のトルクコンバータが装着されていた位置に、そのトルクコンバータに代えて前記遊星歯車機構Ｐおよび発電機ＧＭが装着される。
【００１５】
次に、前述の構成を備えた本発明の実施例の作用を、図３を参照しながら説明する。尚、図３においてトルクが伝達する方向が黒い矢印で示され、電流が流れる方向が白い矢印で示される。
【００１６】
1) 発進時
ハイブリッド車両Ｖの発進時に内燃機関Ｅは停止しており、左右の電動機ＧＭ_L，ＧＭ_RをキャパシタＣおよびパワードライブユニットＵを介して駆動して発進が行われる。このとき変速機Ｔのシフトポジションをニュートラルにすることにより電動機ＧＭ_L，ＧＭ_Rの駆動力が内燃機関Ｅに伝達されるのを防止し、内燃機関Ｅのポンピングロスによる電動機ＧＭ_L，ＧＭ_Rの負荷増加を回避することができる。このように内燃機関Ｅに比べて低速トルクの大きい電動機ＧＭ_L，ＧＭ_Rによってハイブリッド車両Ｖの発進を行うので、スムーズな発進が可能になる。尚、発進時にキャパシタＣの残容量が充分でない場合には、左右の電動機ＧＭ_L，ＧＭ_Rを駆動することなく内燃機関Ｅの駆動力で発進を行うことも可能である。
【００１７】
2) 通常走行時
発進が完了すると発電機ＧＭを始動用電動機として機能させて内燃機関Ｅを始動する。即ち、変速機Ｔのシフトポジションをニュートラルにしたまま、ロックアップクラッチＬを締結してキャパシタＣの電力で発電機ＧＭを駆動すると、内燃機関Ｅがクランキングされて始動する。
【００１８】
内燃機関Ｅが始動すると、その駆動力は遊星歯車機構Ｐにより２分割され、２分割された駆動力の一方がクランクシャフト５、プラネタリキャリヤ１、プラネタリギヤ４…、リングギヤ３およびメインシャフト６から変速機Ｔを経て左右の前輪Ｗ_FL，Ｗ_FRに伝達され、ハイブリッド車両Ｖは内燃機関Ｅの駆動力で走行する。また２分割された駆動力の他方はクランクシャフト５、プラネタリキャリヤ１、プラネタリギヤ４…およびサンギヤ２を介して発電機ＧＭに伝達され、発電機ＧＭが発電した電力でキャパシタＣの充電が行われるとともに、左右の電動機ＧＭ_L，ＧＭ_Rが駆動されて内燃機関Ｅの駆動力がアシストされる。
【００１９】
このとき、発電機ＧＭの負荷（つまり発電電力）を調整することにより、遊星歯車機構Ｐの差動量を変化させて内燃機関Ｅから前輪Ｗ_FL，Ｗ_FRに伝達される駆動力の大きさおよび変速比を制御することができる。尚、発電機ＧＭの負荷の調整だけで前記変速比を制御しようとすると、極めて大容量の発電機ＧＭが必要になってコストおよび重量の点で不利であるが、本実施例では発電機ＧＭの負荷調整と変速機Ｔの変速とを併せて行うことにより、発電機ＧＭの容量を必要以上に増加させることなく広範囲な変速比を確保することができる。
【００２０】
また車両Ｖの主たる駆動源を内燃機関Ｅではなく電動機ＧＭ_L，ＧＭ_Rで賄って見かけ上の変速比を拡大することも考えられるが、このようにすると大型の電動機ＧＭ_L，ＧＭ_Rが必要になるだけでなく、キャパシタＣの残容量によっては電動機ＧＭ_L，ＧＭ_Rが充分な出力を連続して発生できなくなる可能性がある。それに対して、本実施例では電動機ＧＭ_L，ＧＭ_Rを必要以上に大型化する必要がないので上記問題が発生することがない。また左右の電動機ＧＭ_L，ＧＭ_Rの駆動力に差を持たせることにより、車両Ｖのヨーモーメントを制御して旋回性能や直進安定性能を高めることができる。この場合、左右の電動機ＧＭ_L，ＧＭ_Rの一方を駆動して他方を回生することも可能である。
【００２１】
3) クルーズ時
車両Ｖのクルーズ時には、左右の電動機ＧＭ_L，ＧＭ_Rによるアシストを中止して内燃機関Ｅの駆動力のみで走行する。このときロックアップクラッチＬを締結して内燃機関Ｅおよび変速機Ｔを直結状態にし、発電機ＧＭは空転状態にして発電を中止するか、発電機ＧＭに若干の発電を行わせて補機駆動用の１２ボルトバッテリを充電する。またロックアップクラッチＬを締結した状態では内燃機関Ｅが変速機Ｔに直結されるため、内燃機関Ｅの駆動力で急発進や急加速を行うことができ、このとき左右の電動機ＧＭ_L，ＧＭ_Rを駆動して内燃機関Ｅをアシストすれば、更なる急発進や急加速が可能となる。
【００２２】
4) 変速制御時
変速機Ｔの変速時にはロックアップクラッチＬの締結を解除し、発電機ＧＭを回生制動するか、あるいは発電機ＧＭを電動機として駆動することにより、変速機Ｔのメインシャフト６の回転数を制御して変速時のショックを軽減する。
【００２３】
5) 減速時
減速時には前輪Ｗ_FL，Ｗ_FRから逆伝達される駆動力で左右の電動機ＧＭ_L，ＧＭ_Rの駆動して発電機として機能させ、その回生起電力でキャパシタＣを充電する。このとき、ロックアップクラッチＬを締結して発電機ＧＭを回生制動し、その回生起電力でキャパシタＣを充電することも可能である。
【００２４】
6) 後進時
内燃機関Ｅの運転中であれば、変速機Ｔを後進変速段にシフトチェンジして内燃機関Ｅの駆動力で後進走行を行うことができる。また内燃機関Ｅの停止中であれば、左右の電動機ＧＭ_L，ＧＭ_RをキャパシタＣの電力で逆転駆動して後進走行を行うことができる。
【００２５】
次に、図４および図５に基づいて参考例を説明する。
【００２６】
前記実施例のハイブリッド車両Ｖは、左右の電動機ＧＭ_L，ＧＭ_Rがそれぞれ左右の前輪Ｗ_FL，Ｗ_FRを駆動しているのに対し、参考例のハイブリッド車両Ｖは、左右の電動機ＧＭ_L，ＧＭ_Rがそれぞれ左右の後輪Ｗ_RL，Ｗ_RRを駆動しており、従って前輪Ｗ_FL，Ｗ_FRおよび後輪Ｗ_RL，Ｗ_RRは何れも駆動輪となって四輪駆動が可能になる。左右の電動機ＧＭ_L，ＧＭ_Rと左右の後輪Ｗ_RL，Ｗ_RRとの間には、それぞれ遊星歯車機構を用いた減速機１１_L，１１_Rが配置される。
【００２７】
参考例の変速機Ｔはハイブリッド車両Ｖ用として専用に開発されたもので、前進２段の変速が可能であって後進変速段は備えていない。即ち、変速機Ｔのメインシャフト６には１速ドライブギヤ１２が固定されるとともに、２速ドライブギヤ１３が変速クラッチ１４を介して支持される。変速機Ｔのカウンタシャフト１５には前記１速ドライブギヤ１２に噛合する１速ドリブンギヤ１６が一方向クラッチ１７を介して支持されるとともに、前記２速ドライブギヤ１３に噛合する２速ドリブンギヤ１８が固定される。変速機Ｔのカウンタシャフト１５に固定したファイナルドライブギヤ１９がディファレンシャル２０に設けたファイナルドリブンギヤ２１に噛合する。更に、内燃機関Ｅのクランクシャフト５に二方向クラッチ２２が設けられる。二方向クラッチ２２は、内燃機関Ｅの駆動力を遊星歯車機構Ｐ側に伝達することが可能であり、かつ遊星歯車機構Ｐのプラネタリキャリヤ１の正転および逆転が何れも内燃機関Ｅ側に逆伝達されないようにするものである。
【００２８】
遊星歯車機構Ｐおよび発電機ＧＭの構造は既に説明した前記実施例と同一である。
【００２９】
而して、変速機Ｔの変速クラッチ１４を締結解除した状態では、変速機Ｔのメインシャフト６の回転は１速ドライブギヤ１２、一方向クラッチ１７および１速ドリブンギヤ１６を介してカウンタシャフト１５に伝達されるようになり、１速変速段が確立される。また変速機Ｔの変速クラッチ１４を締結した状態では、メインシャフト６の回転は変速クラッチ１４、２速ドライブギヤ１３および２速ドリブンギヤ１８を介してカウンタシャフト１５に伝達されるようになり、２速変速段が確立される。このとき、前記一方向クラッチ１７は空転して２速変速段の確立を妨げることはない。
【００３０】
また、この変速機Ｔは後進変速段を備えていないため、後進走行は内燃機関Ｅを用いることなく、左右の電動機ＧＭ_L，ＧＭ_Rで左右の後輪Ｗ_RL，Ｗ_RRを逆転駆動することにより行われる。このとき、逆転する前輪Ｗ_FL，Ｗ_FRの駆動力がディファレンシャル２０、ファイナルドリブンギヤ２１、ファイナルドライブギヤ１９、カウンタシャフト１５、一方向クラッチ１７、１速ドリブンギヤ１６、１速ドライブギヤ１２、メインシャフト６、リングギヤ３、プラネタリギヤ４…およびプラネタリキャリヤ１を介してクランクシャフト５に逆伝達され、該クランクシャフト５を逆回転させようするが、二方向クラッチ２２がスリップして内燃機関Ｅが逆回転するのを防止することができる。
【００３１】
而して、この参考例によっても、発電機ＧＭの負荷を調整して遊星歯車機構Ｐの差動量を変化させ、内燃機関Ｅから前輪Ｗ_FL，Ｗ_FRに伝達される駆動力の大きさおよび変速比を制御することに加えて、変速機Ｔの変速を併せて行うことにより、発電機ＧＭの容量を必要以上に増加させることなく広範囲な変速比を確保することができる。しかも、内燃機関Ｅで左右の前輪Ｗ_FL，Ｗ_FRを駆動し、左右の電動機ＧＭ_L，ＧＭ_Rで左右の後輪Ｗ_RL，Ｗ_RRを駆動するので、四輪駆動を可能にして不整地等における走破性を高めることができる。
【００３２】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３３】
例えば、遊星歯車機構Ｐのプラネタリキャリヤ１、サンギヤ２およびリングギヤ３の３つの要素は、内燃機関Ｅ、発電機ＧＭおよびメインシャフト６の３つの要素に任意の組み合わせで接続することができる。またキャパシタＣに代えてバッテリを採用することができる。また電動機ＧＭ_L，ＧＭ_Rは必ずしも発電電動機である必要はなく単なる電動機であっても良い。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、発電機の負荷を変化させて遊星歯車機構の差動量を調整する変速比の制御と、この遊星歯車機構と直列に接続された変速機による変速比の制御とを併用することにより、大負荷を吸収し得る大型の発電機を採用することなく、また主たる駆動源となり得るような大型の電動機を採用することなく、充分な幅の変速比を確保することができる。
【００３５】
またロックアップクラッチを締結して内燃機関を遊星歯車機構の出力軸に直結することにより、該遊星歯車機構を差動不能にロックして内燃機関の出力を変速機に直接伝達し、急発進性能や急加速性能を高めることができる。また、車両の発進時には、変速機のシフトポジションをニュートラルにし且つ内燃機関を停止させた状態で電動機の駆動力により車両を発進させることができ、その発進が完了した後は、変速機のシフトポジションをニュートラルにしたまま上記ロックアップクラッチを締結して、蓄電手段の電力で発電機を始動用電動機として駆動することにより内燃機関を始動することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係るハイブリッド車両の全体構成図
【図２】図１の要部拡大図
【図３】作用の説明図
【図４】参考例に係るハイブリッド車両の全体構成図
【図５】図４の要部拡大図
【符号の説明】
Ｃキャパシタ（蓄電手段）
Ｅ内燃機関
ＧＭ発電機
ＧＭ_L 電動機
ＧＭ_R 電動機
Ｌロックアップクラッチ
Ｐ遊星歯車機構
Ｔ変速機
Ｗ_FL 前輪（駆動輪）
Ｗ_FR 前輪（駆動輪）
６メインシャフト（出力軸）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hybrid vehicle that transmits driving force of an internal combustion engine to a generator and driving wheels via a planetary gear mechanism, and supplies electric power generated by the generator to an electric motor to drive the driving wheels.
[0002]
[Prior art]
Such a hybrid vehicle is already known, for example, from JP-A-9-175203. The hybrid vehicle uses a planetary gear mechanism as power transmission means. A planetary carrier is connected to an internal combustion engine, a sun gear is connected to a generator, and a ring gear is connected to drive wheels. Then, the rotation of the internal combustion engine is transmitted to the drive wheels to travel, and the rotation of the internal combustion engine is transmitted to the generator to generate power, and the generated power is supplied to the motor to drive the drive wheels. .
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the above-mentioned conventional one changes the distribution ratio in which the driving force of the internal combustion engine is distributed to the generator and the drive wheels by changing the load of the generator connected to the planetary gear mechanism (that is, the generated power of the generator). In addition to controlling, the speed ratio of the driving force transmitted from the internal combustion engine to the driving wheels is controlled. However, if it is intended to ensure a sufficient range of the gear ratio, a large generator capable of absorbing a large load is required, which not only increases cost and weight, but also reduces the efficiency of the generator in practical use. There's a problem.
[0004]
In order to avoid this, it is conceivable to reduce the size of the internal combustion engine and the generator and increase the size of the electric motor, and drive the driving wheels using the electric motor as a main driving source to ensure a large apparent gear ratio. If the electric motor is increased in size, the electric motor may not be able to continuously generate sufficient output depending on the remaining capacity of the capacitor and the battery.
[0005]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and transmits the driving force of the internal combustion engine to the generator and the driving wheel via the planetary gear mechanism, and supplies the electric power generated by the generator to the electric motor to drive the driving wheel. An object of the present invention is to ensure a sufficiently wide transmission ratio without increasing the size of a generator or an electric motor in a hybrid vehicle that drives.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 divides the output of the internal combustion engine into two by a planetary gear mechanism, drives an output shaft connected to the drive wheels, and a generator, In a hybrid vehicle that drives an electric motor connected to drive wheels with electric power generated by the generator, power storage means capable of storing electric power generated by the electric generator and the electric motor having a power generation function, and the output shaft And a lockup clutch that locks the planetary gear mechanism and directly connects the internal combustion engine to the output shaft, and the electric motor does not go through the transmission. is connected to the drive wheel so as to drive the drive wheels, when the start of the vehicle, vehicle by the driving force of the motor in a state where the shift position of the transmission and the and the internal combustion engine is in neutral stops Is starting and after the starting is completed, the shift position of the transmission enters into the lock-up clutch while in neutral, the internal combustion by driving the generator as a starter motor by the power of the power storage means It is characterized by starting the engine.
[0007]
According to the above configuration, the control of the transmission ratio that adjusts the differential amount of the planetary gear mechanism by changing the load of the generator and the control of the transmission ratio by the transmission connected in series with the planetary gear mechanism are used in combination. By doing so, it is possible to ensure a sufficient gear ratio without employing a large generator capable of absorbing a large load and without employing a large electric motor that can be a main drive source.
[0008]
In addition, since the planetary gear mechanism is locked and a lockup clutch is provided for directly connecting the internal combustion engine to the output shaft, the planetary gear mechanism is connected directly to the output shaft of the planetary gear mechanism by fastening the lockup clutch. The gear mechanism can be locked so as not to be differentially transmitted, and the output of the internal combustion engine can be directly transmitted to the transmission to improve the sudden start performance and the rapid acceleration performance. Further, at the time of starting the vehicle, transmission shift position can to start the by Ri vehicle driving force of the electric motor in a state in which was a and the internal combustion engine is in neutral stopping of and after the starting is completed, the transmission The internal combustion engine can be started by engaging the lockup clutch while keeping the shift position in the neutral position and driving the generator as a starting motor with the electric power of the power storage means.
[0009]
In the present invention, the shift position of the transmission refers to the actual gear position of the transmission. In this embodiment, the front wheels W _FL and W _FR are drive wheels.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below based on the embodiments of the present invention shown in the accompanying drawings.
[0011]
1 to 3 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a hybrid vehicle, FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG. 1, and FIG.
[0012]
As shown in FIG. 1, the front-wheel drive hybrid vehicle V includes left and right front wheels W _FL and W _{FR as} driving wheels and left and right rear wheels W _RL and W _{RR as} driven wheels. A planetary gear mechanism P, a transmission T, and left and right electric motors GM _L and GM _R are disposed between the front wheels W _FL and W _FR . The driving force of the internal combustion engine E is divided into two by the planetary gear mechanism P. On the other hand, the front wheels W _FL and W _FR are driven, and the generator GM is driven on the other side. The left and right motors GM _L and GM _R individually drive the left and right front wheels W _FL and W _FR , respectively. Generator GM has also functions as a starter motor and consists generator motor, also a motor GM _L, GM _R is also functions as a generator and consists of the generator motor. The generator GM and the motors GM _L and GM _R are connected to a capacitor C as a power storage unit via a power drive unit U formed of an inverter. The power drive unit U controls the drive and regeneration of the generator GM and the motors GM _L and GM _R according to a command from an electronic control unit (not shown).
[0013]
2, the planetary gear mechanism P includes a planetary carrier 1, a sun gear 2, a ring gear 3, and a plurality of planetary gears 4 meshed with the sun gear 2 and the ring gear 3. The planetary carrier 1 is connected to the crankshaft 5 of the internal combustion engine E, the sun gear 2 is connected to the generator GM, and the ring gear 3 is connected to the main shaft 6 of the transmission T constituting the output shaft of the planetary gear mechanism P. The planetary carrier 1 and the ring gear 3 can be connected by a lock-up clutch L. When the lock-up clutch L is engaged, the planetary gear mechanism P is locked and the crankshaft 5 of the internal combustion engine E is connected to the main body of the transmission T. Directly connected to the shaft 6.
[0014]
The transmission T is used for a general gasoline vehicle. For example, four forward speeds and one reverse speed can be established. Then, the planetary gear mechanism P and the generator GM are mounted in place of the torque converter at the position where the torque converter of the transmission for gasoline vehicles is mounted.
[0015]
Next, the operation of the embodiment of the present invention having the above-described configuration will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the direction in which torque is transmitted is indicated by black arrows, and the direction in which current flows is indicated by white arrows.
[0016]
1) Starting When the hybrid vehicle V starts, the internal combustion engine E is stopped, and the left and right electric motors GM _L and GM _R are driven via the capacitor C and the power drive unit U to start. At this time, by setting the shift position of the transmission T to neutral, the driving force of the motors GM _L and GM _R is prevented from being transmitted to the internal combustion engine E, and the electric motors GM _L and GM _R due to the pumping loss of the internal combustion engine E are prevented. An increase in load can be avoided. Thus, since the hybrid vehicle V is started by the electric motors GM _L and GM _{R having} a large low-speed torque as compared with the internal combustion engine E, a smooth start can be achieved. If the remaining capacity of the capacitor C is not sufficient at the time of starting, it is possible to start using the driving force of the internal combustion engine E without driving the left and right motors GM _L and GM _R.
[0017]
2) During normal driving When starting is completed, the generator GM is caused to function as a starting motor and the internal combustion engine E is started. That is, when the lockup clutch L is engaged and the generator GM is driven by the power of the capacitor C while the shift position of the transmission T is kept neutral, the internal combustion engine E is cranked and started.
[0018]
When the internal combustion engine E is started, the driving force is divided into two by the planetary gear mechanism P, and one of the two divided driving forces is transmitted from the crankshaft 5, the planetary carrier 1, the planetary gear 4,..., The ring gear 3 and the main shaft 6. The vehicle is transmitted to the left and right front wheels W _FL and W _FR via T, and the hybrid vehicle V runs with the driving force of the internal combustion engine E. The other of the two driving forces is transmitted to the generator GM through the crankshaft 5, the planetary carrier 1, the planetary gear 4,... And the sun gear 2, and the capacitor C is charged with the electric power generated by the generator GM. The left and right electric motors GM _L and GM _R are driven to assist the driving force of the internal combustion engine E.
[0019]
At this time, the magnitude of the driving force transmitted from the internal combustion engine E to the front wheels W _FL and W _FR by changing the differential amount of the planetary gear mechanism P by adjusting the load of the generator GM (that is, generated power). And the gear ratio can be controlled. Note that if the gear ratio is controlled only by adjusting the load of the generator GM, an extremely large-capacity generator GM is required, which is disadvantageous in terms of cost and weight. In this embodiment, the generator GM is disadvantageous. By performing both the load adjustment and the gear shift of the transmission T, it is possible to ensure a wide range of gear ratios without increasing the capacity of the generator GM more than necessary.
[0020]
It is also conceivable to increase the apparent gear ratio by covering the main drive source of the vehicle V with the electric motors GM _L and GM _R instead of the internal combustion engine E, but this requires the large electric motors GM _L and GM _R. In addition, depending on the remaining capacity of the capacitor C, the motors GM _L and GM _R may not be able to continuously generate sufficient output. On the other hand, in the present embodiment, the motors GM _L and GM _R do not need to be enlarged more than necessary, and thus the above problem does not occur. Further, by giving a difference in the driving force between the left and right electric motors GM _L and GM _R , the turning performance and the straight running stability performance can be enhanced by controlling the yaw moment of the vehicle V. In this case, it is possible to drive one of the left and right electric motors GM _L and GM _R and regenerate the other.
[0021]
3) During cruise When the vehicle V is cruised, the assist by the left and right electric motors GM _L and GM _R is stopped and the vehicle travels only with the driving force of the internal combustion engine E. At this time, the lock-up clutch L is engaged to bring the internal combustion engine E and the transmission T into a directly connected state, and the generator GM is idled to stop power generation, or the generator GM performs some power generation to drive auxiliary equipment. Charge a 12 volt battery for use. When the lock-up clutch L is engaged, the internal combustion engine E is directly connected to the transmission T. Therefore, sudden start and rapid acceleration can be performed with the driving force of the internal combustion engine E. At this time, the left and right electric motors GM _L , GM _{If R} is driven to assist the internal combustion engine E, further sudden start and rapid acceleration are possible.
[0022]
4) During shift control When the transmission T is shifted, the lockup clutch L is released and the generator GM is regeneratively braked, or the generator GM is driven as an electric motor so that the main shaft 6 of the transmission T Controls the number of revolutions to reduce the shock during shifting.
[0023]
5) During deceleration During deceleration, the left and right electric motors GM _L and GM _R are driven by the driving force reversely transmitted from the front wheels W _FL and W _FR to function as a generator, and the capacitor C is charged with the regenerated electromotive force. At this time, the lockup clutch L can be engaged to regeneratively brake the generator GM, and the capacitor C can be charged with the regenerative electromotive force.
[0024]
6) Reverse travel If the internal combustion engine E is in operation, the transmission T can be shifted to the reverse shift stage and the reverse travel can be performed with the driving force of the internal combustion engine E. Further, when the internal combustion engine E is stopped, the left and right electric motors GM _L and GM _R can be reversely driven by the electric power of the capacitor C to perform reverse travel.
[0025]
Next, a reference example will be described based on FIG. 4 and FIG.
[0026]
In the hybrid vehicle V of the above embodiment, the left and right motors GM _L and GM _R drive the left and right front wheels W _FL and W _FR , respectively, whereas the hybrid vehicle V of the reference example includes the left and right motors GM _L , GM _R drives the left and right rear wheels W _RL and W _RR , respectively. Therefore, the front wheels W _FL and W _FR and the rear wheels W _RL and W _RR are all driven wheels and can be driven by four wheels. Reducers 11 _L and 11 _R using planetary gear mechanisms are arranged between the left and right motors GM _L and GM _R and the left and right rear wheels W _RL and W _RR , respectively.
[0027]
The transmission T of the reference example has been developed exclusively for the hybrid vehicle V, and can perform two forward shifts and is not provided with a reverse shift stage. That is, the first speed drive gear 12 is fixed to the main shaft 6 of the transmission T, and the second speed drive gear 13 is supported via the speed change clutch 14. A first-speed driven gear 16 that meshes with the first-speed drive gear 12 is supported on the counter shaft 15 of the transmission T via a one-way clutch 17, and a second-speed driven gear 18 that meshes with the second-speed drive gear 13 is fixed. Is done. A final drive gear 19 fixed to the counter shaft 15 of the transmission T meshes with a final driven gear 21 provided in the differential 20. Further, a two-way clutch 22 is provided on the crankshaft 5 of the internal combustion engine E. The two-way clutch 22 can transmit the driving force of the internal combustion engine E to the planetary gear mechanism P side, and the forward rotation and reverse rotation of the planetary carrier 1 of the planetary gear mechanism P are both reversed to the internal combustion engine E side. It is intended not to be transmitted.
[0028]
The structure of the planetary gear mechanism P and the generator GM is the same as that of the above-described embodiment.
[0029]
Thus, in a state where the transmission clutch 14 of the transmission T is released, the rotation of the main shaft 6 of the transmission T is transferred to the counter shaft 15 via the first speed drive gear 12, the one-way clutch 17 and the first speed driven gear 16. The first speed is established. When the transmission clutch 14 of the transmission T is engaged, the rotation of the main shaft 6 is transmitted to the counter shaft 15 via the transmission clutch 14, the second speed drive gear 13 and the second speed driven gear 18. A gear position is established. At this time, the one-way clutch 17 does not slip and does not prevent the establishment of the second gear.
[0030]
Further, since this transmission T does not have a reverse shift stage, the left and right rear wheels W _RL and W _RR are driven in reverse by the left and right electric motors GM _L and GM _R without using the internal combustion engine E for reverse travel. Is done. At this time, the driving force of the front wheels W _FL and W _FR rotating in reverse is the differential 20, the final driven gear 21, the final drive gear 19, the counter shaft 15, the one-way clutch 17, the first speed driven gear 16, the first speed drive gear 12, the main shaft 6 , The ring gear 3, the planetary gear 4 ... and the planetary carrier 1 are reversely transmitted to the crankshaft 5 to reversely rotate the crankshaft 5, but the two-way clutch 22 slips and the internal combustion engine E rotates reversely. Can be prevented.
[0031]
Thus, also in this reference example, the magnitude of the driving force transmitted from the internal combustion engine E to the front wheels W _FL and W _FR is adjusted by adjusting the load of the generator GM to change the differential amount of the planetary gear mechanism P. In addition to controlling the transmission ratio, the transmission T can be shifted together to ensure a wide range of transmission ratios without increasing the capacity of the generator GM more than necessary. Moreover, it left and right front wheels W _FL in the internal combustion engine E, a W _FR driven, the left and right motor GM _L, the right and left rear wheels in GM _R W _RL, so to drive the W _RR, rough terrain and enables the four-wheel drive It is possible to improve the running performance in the etc.
[0032]
As mentioned above, although the Example of this invention was explained in full detail, this invention can perform a various design change in the range which does not deviate from the summary.
[0033]
For example, the three elements of the planetary gear mechanism P, the sun gear 2 and the ring gear 3 of the planetary gear mechanism P can be connected to the three elements of the internal combustion engine E, the generator GM and the main shaft 6 in any combination. A battery may be employed in place of the capacitor C. The motors GM _L and GM _R are not necessarily generator motors, and may be simple motors.
[0034]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the control of the transmission ratio that adjusts the differential amount of the planetary gear mechanism by changing the load of the generator, and the transmission ratio of the transmission connected in series with the planetary gear mechanism. Combined with control, it ensures a sufficient gear ratio without using a large generator that can absorb a large load and without using a large motor that can be the main drive source. be able to.
[0035]
In addition, by engaging the lock-up clutch and directly connecting the internal combustion engine to the output shaft of the planetary gear mechanism, the planetary gear mechanism is locked so as not to be differentially transmitted, and the output of the internal combustion engine is directly transmitted to the transmission, and the sudden start performance And rapid acceleration performance can be improved. Further, at the time of starting the vehicle, transmission shift position can to start the by Ri vehicle driving force of the electric motor in a state in which was a and the internal combustion engine is in neutral stopping of and after the starting is completed, the transmission The internal combustion engine can be started by engaging the lockup clutch while keeping the shift position in the neutral position and driving the generator as a starting motor with the electric power of the power storage means.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG. 1. FIG. 3 is an explanatory diagram of operation. FIG. 5 is an enlarged view of the main part of FIG.
C capacitor (electric storage means)
E internal combustion engine GM generator GM _L motor GM _R motor L lockup clutch P planetary gear mechanism T transmission W _FL front wheel (drive wheel)
W _FR front wheel (drive wheel)
6 Main shaft (output shaft)

Claims

While the output of the internal combustion engine (E) is divided into two by the planetary gear mechanism (P), the output shaft (6) connected to the drive wheels (W _FL , W _FR ) and the generator (GM) are driven. In a hybrid vehicle that drives electric motors (GM _L , GM _R ) connected to driving wheels (W _FL , W _FR ) with electric power generated by the generator (GM),
Power storage means (C) capable of storing the electric power generated by the generator (GM) and the electric motors (GM _L , GM _R ) having a power generation function, and the rotation of the output shaft (6) are driven at different speeds. A transmission (T) for transmitting to the wheels (W _FL , W _FR ) and a lock-up clutch (L) for locking the planetary gear mechanism (P) and directly connecting the internal combustion engine (E) to the output shaft (6) And
The electric motors (GM _L , GM _R ) are connected to the drive wheels (W _FL , W _FR ) so as to drive the drive wheels (W _FL , W _FR ) without going through the transmission (T) ,
When starting the vehicle, the vehicle is started by the driving force of the electric motor (GM _L , GM _R ) in a state where the shift position of the transmission (T) is set to neutral and the internal combustion engine (E) is stopped ,
After the start is completed, the lockup clutch (L) is engaged with the shift position of the transmission (T) being neutral, and the generator (GM) is started with the electric power of the power storage means (C). A hybrid vehicle, wherein the internal combustion engine (E) is started by being driven as an electric motor.