JP3890831B2

JP3890831B2 - Hybrid vehicle drive system

Info

Publication number: JP3890831B2
Application number: JP29888699A
Authority: JP
Inventors: 英治山田; 康己川端; 茂隆永松
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-10-20
Filing date: 1999-10-20
Publication date: 2007-03-07
Anticipated expiration: 2019-10-20
Also published as: JP2001119811A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数種類の駆動力源が搭載されているハイブリッド車の駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、燃料の燃焼によりトルクを出力するエンジンと、電力の供給によりトルクを出力する電動機とを搭載し、エンジンおよび電動機のトルクを車輪に伝達することのできるハイブリッド車が提案されている。このようなハイブリッド車においては、各種の条件に基づいて、エンジンおよび電動機の駆動・停止を制御することにより、燃費の向上および騒音の低減ならびに排気ガスの低減を図ることができるものとされている。
【０００３】
上記のように、複数種類の駆動力源を搭載したハイブリッド車の一例が、特開平９−１７０５３３号公報に記載されている。この公報に記載されたハイブリッド車においては、エンジン（第２の駆動力源）から車輪に至るトルクの伝達経路に分配機構が設けられている。この分配機構は、いわゆる遊星歯車機構により構成されており、そのサンギヤには第１のモータ・ジェネレータ（第１の駆動力源）が連結され、リングギヤには第２にモータ・ジェネレータ（第３の駆動力源）が連結され、サンギヤおよびリングギヤに噛合するピニオンギヤを保持するキャリヤにはエンジンが連結されている。また、リングギヤから車輪に至るトルクの伝達経路には、各種のギヤおよび差動装置が設けられている。
【０００４】
上記公報に記載されたハイブリッド車においては、車両の前進走行時に、エンジンおよび第１のモータ・ジェネレータを駆動力源として用いることができる。また、車両の後進走行時には、第２のモータ・ジェネレータを、車両が前進する際とは逆方向に回転させることにより、第２のモータ・ジェネレータのトルクを車輪に伝達することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記公報に記載されたハイブリッド車において、車両の後進時に駆動力が不足している場合は、第１のモータ・ジェネレータのトルクを、分配機構を経由して車輪に伝達することができる。すなわち、要求駆動力に対応するトルクの不足分を、第１のモータ・ジェネレータのトルクによりアシストすることができる。しかしながら、上記公報に記載されたハイブリッド車においては、第１のモータ・ジェネレータがサンギヤに連結され、エンジンがキャリヤに連結され、出力軸がリングギヤに連結されている。ここで、第１のモータ・ジェネレータの駆動力をサンギヤに付加しても、エンジンに連結されているキャリヤは、それ自体で自由に回転できるので、第１のモータ・ジェネレータの回転にともなう反力を受けることができない。したがって、第１のモータ・ジェネレータの駆動力を車輪に伝達することができず、車両の駆動力不足を解消することが困難であった。
【０００６】
この発明は上記の事情を背景としてなされたものであり、第１の駆動力源のトルクを車輪に伝達する際のトルク伝達性能を向上することのできるハイブリッド車の駆動装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用】
上記の目的を達成するために、第１の駆動力源および内燃機関のトルクを車輪に伝達することができるハイブリッド車の駆動装置において、前記第１の駆動力源のトルクを前記車輪に伝達する際に反力要素となる機能および前記内燃機関のトルクを前記車輪に伝達する機能を備えた伝動部材と、前記第１の駆動力源のトルクを車輪に伝達する際に、前記伝動部材の回転を抑制する回転抑制機構とが設けられており、前記回転抑制機構が、前記内燃機関の排気管内の排気圧を制御することにより、前記伝動部材の回転を抑制するエキゾーストブレーキであることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項１の発明によれば、第１の駆動力源のトルクを車輪に伝達する際に、反力要素となる伝動部材の回転が、エキゾーストブレーキにより抑制されるため、車輪に対する第１の駆動力源のトルクの伝達効率が向上する。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、前記車輪にトルクを伝達する第３の駆動力源が設けられており、前記回転抑制機構は、前記第１の駆動力源および前記第３の駆動力源のトルクを前記車輪に伝達する際に、前記伝動部材の回転を抑制する機能を備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様の作用が生じるほか、第１の駆動力源および第３の駆動力源のトルクが車輪に伝達されるため、要求駆動力に対する第３の駆動力源のトルク不足を、第１の駆動力源のトルクにより補うことができる。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１または２の構成に加えて、前記内燃機関が、前記伝動部材に連結される出力部材を有し、前記出力部材に動力伝達可能に連結され、かつ、回転により前記内燃機関を始動させる始動装置を備えており、前記回転抑制機構が、前記始動装置の回転を抑制することにより、前記伝動部材の回転を抑制するブレーキ装置であることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項３の発明によれば、ブレーキ装置により、始動装置および出力部材ならびに伝動部材の回転が抑制され、請求項１または２の発明と同様の作用が生じる。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１または２の構成に加えて、前記内燃機関が、前記伝動部材に連結される出力部材を有し、前記出力部材に動力伝達可能に連結され、かつ、回転により前記内燃機関を始動させるスタータモータを備えており、前記回転抑制機構が、前記スタータモータに供給する電流を制御することにより、前記伝動部材の回転を抑制する機能を備えていることを特徴とするものである。
そして、請求項５の発明は、請求項１または２の発明に加えて、前記内燃機関が、電子制御装置から出力される信号により電気的に開閉制御される電子スロットルバルブが設けられており、前記回転抑制機構が、前記電子スロットルバルブを閉じる方向に制御することにより、前記伝動部材の回転を抑制する機能を備えていることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項４または５の発明によれば、スタータモータに供給する電流を制御すること、あるいは、電子スロットルバルブを閉じる方向に制御することにより、伝動部材の回転が抑制され、請求項１または２の発明と同様の作用が生じる。
【００１５】
なお、この発明において、伝動部材の回転を抑制する制御としては、伝動部材の回転数を可及的に少なくする制御と、伝動部材の回転数を零にする（停止させる）制御とが挙げられる。さらに、伝動部材と内燃機関とが直結されている（つまり、常時トルクが伝達される）構成、または、伝動部材と内燃機関とがクラッチ機構などにより接続・解放可能（つまり、トルクの伝達・トルクの非伝達を選択可能）な構成のいずれでもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明を図面を参照しながら具体的に説明する。図１は、この発明の一実施形態であるＦＦ（フロントエンジンフロントドライブ；エンジン前置き前輪駆動）形式のハイブリッド車の概略構成図である。図１において、１はエンジンであり、このエンジン１としては内燃機関、具体的にはガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジンなどが用いられる。以下の説明においては、エンジン１としてガソリンエンジンを用いた場合を例示する。エンジン１は、電子スロットルバルブ２を有する吸気管３と燃料噴射装置４と点火装置５と排気管６とを有する公知のものである。また、排気管６に対応してエキゾーストブレーキ（言い換えれば、エキゾーストリターダ）７が設けられている。エキゾーストブレーキ７は、排気管６の内部に設けられたバタフライバルブ８と、バラフライバルブ８の開度を制御するバキュームシリンダ９と、バキュームシリンダ９内の空気圧を制御するマグネチックバルブ１０とを有する公知のものである。
【００１７】
一方、エンジン１のクランクシャフト１１にはフライホイール１２が設けられており、フライホイール１２の外周にはリングギヤ１３が形成されている。また、エンジン１を始動させるスタータモータ１４が設けられている。このスタータモータ１４としては、マグネチックシフト式またはリダクションギヤ式などの公知のものを用いることができる。スタータモータ１４は出力軸１５を有し、出力軸１５にはピニオンギヤ１６が形成されている。出力軸１５は、その軸線方向に移動可能に構成されており、アクチュエータ（図示せず）により出力軸１５を軸線方向に移動することにより、ピニオンギヤ１６とリングギヤ１３とが選択的に噛合・離脱される。また、スタータモータ１４に隣接して電磁ブレーキ１７が設けられている。この電磁ブレーキ１７は、出力軸１５の回転を防止する機能を有しており、電磁ブレーキ１７としては、摩擦式、噛み合い式、空隙式などの公知の形式のものが例示される。
【００１８】
前記エンジン１の出力側にはトランスアクスル１８が配置されている。トランスアクスル１８はケーシング１９を有し、ケーシング１９の内部には、第１のモータ・ジェネレータ（ＭＧ）２０と第２のモータ・ジェネレータ（ＭＧ）２１とデファレンシャル２２と動力分割機構２３とが設けられている。第１のモータ・ジェネレータ２０は、電力の供給により駆動する電動機としての機能と、機械エネルギを電気エネルギに変換する発電機としての機能とを兼ね備えている。この第１のモータ・ジェネレータ２０としては、例えば、交流同期型のモータ・ジェネレータが挙げられる。この第１のモータ・ジェネレータ２０は、ケーシング１９に固定されたステータ２４と、ステータ２４に対面して設けられたロータ２５とを有している。ロータ２５とクランクシャフト１１とが同心状に回転することができる。
【００１９】
前記動力分割機構２３は、第１のモータ・ジェネレータ２０と第２のモータ・ジェネレータ２１との間の空間に設けられており、この動力分割機構２３は、いわゆるシングルピニオン形式の遊星歯車機構により構成されている。すなわち、動力分割機構２３は、サンギヤ２６と、サンギヤ２６と同心状に配置されたリングギヤ２７と、サンギヤ２６およびリングギヤ２７に噛合するピニオンギヤ２８を保持したキャリヤ２９とを有している。
【００２０】
前記ロータ２５の内方空間にはメインシャフト３０が回転可能に設けられており、メインシャフト３０とキャリヤ２９とが連結されている。メインシャフト３０はクランクシャフト１１と同心状に配置されており、クランクシャフト１１とメインシャフト３０とが、ダンパ機構３１を介して連結されている。
【００２１】
一方、第２のモータ・ジェネレータ２１は、電力の供給により駆動する電動機としての機能と、機械エネルギを電気エネルギに変換する発電機としての機能とを兼ね備えている。この第２のモータ・ジェネレータ２１としては、例えば、交流同期型のモータ・ジェネレータが挙げられる。この第２のモータ・ジェネレータ２１は、ケーシング１９に固定されたステータ３２と、ステータ３２に対面して設けられたロータ３３とを有している。このロータ３３にはシャフト３４が連結されている。シャフト３４とメインシャフト３０とが同心状に配置されており、シャフト３４とリングギヤ２７とが連結されている。なお、シャフト３４におけるロータ３３と動力分割機構２３との間には、ドライブスプロケット３５が形成されている。
【００２２】
さらに、シャフト３４と相互に平行に、カウンタドライブシャフト３６およびカウンタドリブンシャフト３７が設けられている。カウンタドライブシャフト３６にはドリブンスプロケットト３８およびカウンタドライブギヤ３９が形成されている。そして、ドライブスプロケット３５およびドリブンスプロケットト３８にはチェーン４０が巻き掛けられている。カウンタドリブンシャフト３７にはカウンタドリブンギヤ４１およびファイナルドライブピニオンギヤ４２が形成されており、カウンタドリブンギヤ４１とカウンタドライブギヤ３９とが噛合されている。さらに、デファレンシャル２２はリングギヤ４３を有しており、リングギヤ４３とファイナルドライブピニオンギヤ４２とが噛合されている。また、デファレンシャル２２の出力側にはドライブシャフト４４が連結されており、ドライブシャフト４４が車輪４５に連結されている。
【００２３】
図２は、ハイブリッド車の制御系統を示すブロック図である。まず、車両全体を制御するハイブリッド用電子制御装置（ＨＶ−ＥＣＵ）４６が設けられており、このハイブリッド用電子制御装置４６は、演算処理装置（ＣＰＵまたはＭＰＵ）および記憶装置（ＲＡＭおよびＲＯＭ）ならびに入出力インターフェースを主体とするマイクロコンピュータにより構成されている。以下、各種の電子制御装置が設けられているが、そのハード構成はほぼ同じである。このハイブリッド用電子制御装置４６に対して、イグニッションスイッチ４７の信号、エンジン回転数センサ４８の信号、エンジン冷却水温センサ４９の信号、ブレーキスイッチ５０の信号、車速センサ５１の信号、アクセル開度センサ５２の信号、シフトレバーまたはシフトボタンなどのシフト装置（図示せず）の操作を検出するシフトポジションセンサ５３の信号などが入力されている。
【００２４】
シフト装置の操作により選択されるシフトポジションには、非駆動ポジションおよび駆動ポジションがある。非駆動ポジションとは、駆動力源のトルクを車輪４５に伝達しないポジションを意味しており、駆動ポジションとは、駆動力源のトルクを車輪４５に伝達するポジションを意味している。非駆動ポジションとしては、例えばＰ（パーキング）ポジション、Ｎ（ニュートラル）ポジションが挙げられる。駆動ポジションとしては、例えばＤ（ドライブ）ポジション、Ｒ（リバース）ポジションが挙げられる。Ｄポジションは、車両を前進走行させることのできるシフトポジションであり、Ｒポジションは、車両を後進走行させることのできるポジションである。
【００２５】
ハイブリッド用電子制御装置４６には、エンジン用電子制御装置（Ｅ／Ｇ−ＥＣＵ）５４が相互に信号通信可能に接続されている。このエンジン用電子制御装置５４から、電磁ブレーキ１７を制御する信号、スタータモータ１４を制御する信号、エキゾーストブレーキ７を制御する信号、燃料噴射装置４を制御する信号、点火装置５を制御する信号、電子スロットルバルブ２を制御する信号などが出力される。
【００２６】
また、ハイブリッド用電子制御装置４６には、モータ用電子制御装置（モータＥＣＵ）５５が相互に信号通信可能に接続されている。モータ用電子制御装置５５にはインバータ５６が接続されており、インバータ５６にはバッテリ５７が接続されている。そして、インバータ５６には、第１のモータ・ジェネレータ２０および第２のモータ・ジェネレータ２１が接続されている。そして、バッテリ５７の電力により第２のモータ・ジェネレータ２１を駆動することができるとともに、第１のモータ・ジェネレータ２０を発電機として機能させた場合に、その電力をインバータ５６を経由してバッテリ５７に充電することができる。さらに、ハイブリッド用電子制御装置４６にはバッテリ用電子制御装置５８が信号通信可能に接続され、バッテリ５７の充電状態を示す信号が、バッテリ用電子制御装置５８に入力されている。
【００２７】
ここで、図１に示す実施形態の構成と、この発明の構成との対応関係について説明すれば、第１のモータ・ジェネレータ２０がこの発明の第１の駆動力源に相当し、エンジン１がこの発明の内燃機関に相当し、第２のモータ・ジェネレータ２１がこの発明の第３の駆動力源に相当し、キャリヤ２９およびメインシャフト３０がこの発明の伝動部材に相当し、エキゾーストブレーキ７と、スタータモータ１４および電磁ブレーキ１７と、電子スロットルバルブ２とがこの発明の回転抑制機構に相当し、クランクシャフト１１がこの発明の出力部材に相当し、電磁ブレーキ１７がこの発明のブレーキ装置に相当し、スタータモータ１４がこの発明の始動装置に相当する。
【００２８】
つぎに、ハイブリッド車の制御について説明する。まず、イグニッションスイッチ４７の信号に基づいて、エンジン１が始動される。エンジン１の始動は、スタータモータ１４または第１のモータ・ジェネレータ２０のいずれかによりおこなうことができる。すなわち、スタータモータ１４によりエンジン１を始動する場合は、出力軸１４が軸線方向に動作してピニオンギヤ１６とリングギヤ１３とが噛合されるとともに、出力軸１４の回転トルクがフライホイール１２に伝達されてエンジン１がクランキングされ、燃料の噴射および点火によりエンジン１が自律回転する。
【００２９】
これに対して、第１のモータ・ジェネレータ２０によりエンジン１を始動するために、第１のモータ・ジェネレータ２０を駆動させると、サンギヤ２６が回転する。すると、リングギヤ２７が反力要素となってキャリヤ２９が回転し、キャリヤ２９のトルクがメインシャフト３０を経由してクランクシャフト１１に伝達され、燃料の噴射および点火によりエンジン１が自律回転する。
【００３０】
ところで、車両を前進走行させる場合は、エンジン１または第２のモータ・ジェネレータ２１の少なくとも一方を駆動力源とすることができる。このエンジン１および第２のモータ・ジェネレータ２１の駆動・停止およびその出力は、要求駆動力に基づいて制御される。この要求駆動力は、例えばアクセル開度および車速ならびにシフトポジションなどに基づいて判断される。
【００３１】
まず、第２のモータ・ジェネレータ２１のみを駆動すると、第２のモータ・ジェネレータ２１のトルクが、チェーン４０およびカウンタドライブシャフト３６ならびにカウンタドリブンシャフト３７を経由してデファレンシャル２２に伝達される。ついで、デファレンシャル２２から出力されたトルクが車輪４５に伝達され、車両を前進させる駆動力が生じる。
【００３２】
これに対して、エンジン１を駆動するとともに、第１のモータ・ジェネレータ２０に連結されているサンギヤ２６を固定すると、エンジン１のトルクがメインシャフト３０を経由して動力分割機構２３に伝達される。すると、動力分割機構２３が一体的に回転するとともに、そのトルクがチェーン４０に伝達される。その後は前述と同様にしてトルクが車輪４５に伝達される。
【００３３】
また、エンジン１を駆動力源として車両が前進走行する際に、駆動力不足が生じた場合は、第２のモータ・ジェネレータ２１を駆動させ、そのトルクをシャフト３４に伝達することができる。前記駆動力不足は、アクセル開度および車速などに基づいて判断される。この制御により、要求駆動力に対するエンジントルクの不足分が補われ、駆動力が増加する。さらに、エンジン１の駆動中に、第１のモータ・ジェネレータ２０を発電機として機能させ、発生した電気エネルギをバッテリ５７に充電することもできる。
【００３４】
さらにまた、車両の惰力走行時（言い換えればコースト状態）には、車輪４５の動力（言い換えれば運動エネルギ）がカウンタシャフト３７，３６および動力分割機構２３を経由してエンジン１に伝達され、エンジンブレーキ力が生じる。また、バタフライバルブ８の開度を可及的に低減することにより、排気管６の排気圧（排気抵抗）を増加して、エンジン１の回転抵抗を増加し、車両に作用する制動力（言い換えれば、車両の減速度）を高めることができる。
【００３５】
一方、車両を後進走行（後退）させる場合は、第２のモータ・ジェネレータ２１を駆動する。ここで、第２のモータ・ジェネレータ２１の回転方向は、車両が前進走行する場合とは逆に制御される。なお、車両を後進走行させる場合は、エンジン１は停止している。このように、図１の実施形態では、ドライブトレーンの構成をコンパクト化することを目的として、エンジン１の回転トルクを、前進走行時とは逆方向に変換する構成、例えば、リバースギヤなどが設けられていない。
【００３６】
つぎに、車両の後進走行時に駆動力不足が生じた場合の制御について説明する。この場合は、第１のモータ・ジェネレータ２０から、第２のモータ・ジェネレータ２１とは逆方向のトルクを出力させることにより、そのトルクを動力分割機構２３を経由してシャフト３４に伝達することにより、駆動力不足を補うことができる。しかしながら、第１のモータ・ジェネレータ２０のトルクをリングギヤ２７に伝達する場合に、反力要素となるキャリヤ２９は、リングギヤ２７と比較してその慣性が小さい。このため、第１のモータ・ジェネレータ２０を駆動した際に、キャリヤ２９が共に回転してしまい、第１のモータ・ジェネレータ２９のトルクをリングギヤ２７に充分に伝達することができない可能性がある。
【００３７】
そこで、この実施形態においては、以下のような制御をおこなうことにより、リングギヤ２７に対する第１のモータ・ジェネレータ２０のトルク伝達性能を向上させている。すなわち、第１のモータ・ジェネレータ２０を駆動する際に、メインシャフト３０の回転を抑制する制御がおこなわれる。この実施形態においては、メインシャフト３０とクランクシャフト１１とがダンパ機構により機械的に連結されているため、エンジン１の回転を抑制すれば、結果的にメインシャフト３０の回転が抑制される。そして、エンジン１の回転を抑制するため、エキゾーストブレーキ７の制御、またはスタータモータ１４および電磁ブレーキ１７の制御、または電子スロットルバルブ２の制御の少なくとも一つがおこなわれる。
【００３８】
まず、エキゾーストブレーキ７を用いる場合は、バタフライバルブ８を閉じることにより、エンジン１の回転抵抗を高めることができる。また、スタータモータ１４および電磁ブレーキ１７を用いる場合は、スタータモータ１４の出力軸１５をエンジン１側に突出させてピニオンギヤ１６とリングギヤ１３とを噛合させるとともに、電磁ブレーキ１７により出力軸１５の回転を防止する。また、スタータモータ１４から、エンジン１を始動させる場合とは逆方向のトルクが出力されるように電流を供給することにより、スタータモータ１４のみでエンジン回転を抑制することができる。さらに、電子スロットルバルブ２を用いる場合は、電子スロットルバルブ２を閉じることにより、エンジン１の回転抵抗を高めることができる。このような制御により、エンジン回転数が抑制または零に制御される。
【００３９】
これらの４種類の制御の少なくとも一つがおこなわれると、メインシャフト３０の回転が抑制もしくは防止される。すると、第１のモータ・ジェネレータ２０のトルクがサンギヤ２６に伝達された際に、反力要素となるキャリヤ２９の回転が抑制もしくは防止される。このため、サンギヤ２６の回転速度が減速され、かつ、回転方向が逆になってリングギヤ２７にトルクが伝達される。
【００４０】
図３は、動力分割機構２３に対して、第１のモータ・ジェネレータ２０のトルクだけを入力した状態において、エンジン１の回転を防止した実施形態の共線図と、エンジン１の回転を抑制しない場合（つまり比較例）の共線図とを示している。図３において、“Ｓ１”は入力要素であるサンギヤ２６を意味し、“Ｃ１”は反力要素であるキャリヤ２９を意味し、“Ｒ１”は出力要素であるリングギヤ２７を意味している。線分Ａ１が比較例を示し、線分Ｂ１が実施形態を示している。ここでは、サンギヤＳ１の回転数を同じに制御して両者を比較している。比較例の場合はキャリヤ２９が回転するため、リングギヤ２７の回転数が零になる。これに対して、実施形態の場合は、エンジン１の回転防止により、矢印方向のトルク（反力）がキャリヤ２９に作用してキャリヤ２９の回転数が零になっているため、リングギヤ２７がサンギヤ２６とは逆方向に回転する。
【００４１】
以上のように、この実施形態によれば、リバースポジションが選択された場合に、要求駆動力に対する第２のモータ・ジェネレータ２１のトルクの不足分を、第１のモータ・ジェネレータ２０のトルクにより補うことができ、駆動力およびドライバビリティが向上する。すなわち、エンジン１の回転抵抗のレベルに応じて、車両が後進走行する場合の駆動力を向上することができる。
【００４２】
図４は、この発明の他の実施形態を示す図である。図４において、図１および図２の実施形態と同様の構成については、図１および図２と同様の符号を付してその説明を省略する。図４の実施形態においては、ケーシング１９の内部に第１のモータ・ジェネレータ５９が配置されており、第１のモータ・ジェネレータ５９とエンジン１との間の空間に第２のモータ・ジェネレータ６０が配置されている。第１のモータ・ジェネレータ５９は、クランクシャフト１１と同心状に回転可能なケーシング６１を有している。ケーシング６１の内周にはロータ６２が取り付けられており、ロータ６２に対面するステータ６３が設けられている。また、ケーシング６１には、電力供給用のスリップリング６４が設けられている。さらにステータ６３にはシャフト６５が接続されている。このシャフト６５はエンジン１側に向けて延ばされており、クランクシャフト１１とシャフト６５とがダンパ機構３１により接続されている。
【００４３】
一方、第２のモータ・ジェネレータ６０は、ケーシング１９の内周に固定されたステータ６６と、ステータ６６に対面して配置されたロータ６７とを有している。そして、ロータ６７とシャフト６５との間のトルク伝達状態を制御する第１クラッチＣＬ１が設けられている。この第１クラッチＣＬはダンパ機構３１と第２のモータ・ジェネレータ６０との間に配置されている。
【００４４】
前記ケーシング６１における第２のモータ・ジェネレータ６０側の端部には、スリーブ６８が形成されている。スリーブ６８はシャフト６５と同心状に設けられており、シャフト６５は、スリーブ６８の内部およびロータ６７の内部に亘って配置されている。スリーブ６８にはドライブスプロケット３５が形成されており、スリーブ６８における第２のモータ・ジェネレータ６０側の端部と、第２のモータ・ジェネレータ６０のロータ６７との間のトルク伝達状態を制御する第２クラッチＣＬ２が設けられている。前記第１クラッチＣＬ１および第２クラッチＣＬ２としては、例えば湿式多板クラッチなどの公知のものを用いることができる。図４に示すハイブリッド車も、基本的には図２に示す制御回路により制御される。そして、図２に示すように、前記第１クラッチＣＬ１および第２クラッチＣＬ２の係合・解放を制御する油圧サーボ機構６９および油圧制御装置７０が設けられている。油圧サーボ機構６９は、シリンダおよび油圧室ならびにピストンなどを有する公知のものである。油圧制御装置７０は、オイルポンプおよびソレノイドバルブなどを有する公知のものである。この油圧制御装置７０にはハイブリッド用電子制御装置４６の信号が入力されている。
【００４５】
ここで、図４の実施形態の構成と、この発明の構成との対応関係について説明すれば、第２のモータ・ジェネレータ６０がこの発明の第１の駆動力源に相当し、エンジン１がこの発明の内燃機関に相当し、第１のモータ・ジェネレータ５９がこの発明の第３の駆動力源に相当し、ステータ６３およびシャフト６５がこの発明の伝動部材に相当する。
【００４６】
つぎに、図４および図２に示すハイブリッド車の制御について説明する。まず、車両を前進走行させる場合は、エンジン１または第２のモータ・ジェネレータ６０の少なくとも一方を駆動力源とすることができる。まず、第２のモータ・ジェネレータ６０のみを駆動する場合は、第１クラッチＣＬ１が解放され、かつ、第２クラッチＣＬ２が係合される。すると、第２のモータ・ジェネレータ６０のトルクが、スリーブ６８およびドライブスプロケット３５およびドリブンスプロケット３８およびチェーン４０を介してカウンタドライブシャフト３６に伝達され、以後は、図１の実施例と同様にして駆動力が生じる。
【００４７】
これに対して、エンジン１のみを駆動する場合は、第１クラッチＣＬ１および第２クラッチＣＬ２が係合される。すると、エンジン１のトルクがダンパー機構３１およびロータ６７を経由してスリーブ６８に伝達され、以後は前述と同様にして駆動力が生じる。なお、この場合は、第２のモータ・ジェネレータ６０は、発電機または電動機のいずれとしても機能せず、ロータ６７は空転するだけである。さらに、この場合は、第１のモータ・ジェネレータ５９のロータ６２とステータ６３とが一体的に回転するが、第１のモータ・ジェネレータ５９は、発電機または電動機のいずれとしても機能しない。
【００４８】
また、エンジン１を駆動力源として車両が前進走行中に、駆動力不足が生じた場合は、第２のモータ・ジェネレータ６０を電動機として駆動させ、そのトルクをスリーブ６８に伝達することができる。この制御により、要求駆動力に対応するエンジントルクの不足分が補われ、駆動力が増加する。さらに、エンジン１の駆動中に、第２のモータ・ジェネレータ６０を発電機として機能させ、発生した電気エネルギをバッテリ５７に充電することもできる。
【００４９】
さらにまた、車両の惰力走行時には、車輪４５の動力（運動エネルギ）がカウンタドリブンシャフト３７，カウンタドライブシャフト３６およびシャフト６５を経由してエンジン１に伝達され、エンジンブレーキ力が生じる。この際に、図１の実施形態と同様にして、エキゾーストブレーキ力を生じさせることができる。
【００５０】
一方、車両を後進走行（後退）させる場合は、第１クラッチＣＬ１を解放するとともに、かつ、第２クラッチＣＬ２を係合し、第２のモータ・ジェネレータ６０を、車両を前進走行させる場合とは逆方向に回転させ、そのトルクを車輪４５に伝達する。なお、車両を後進走行させる場合はエンジン１は駆動されない。
【００５１】
つぎに、車両の後進走行時に駆動力不足が生じた場合の制御について説明する。この場合は、第１のモータ・ジェネレータ５９を駆動し、そのトルクをスリーブ６８を介して車輪４５に伝達することができる。しかしながら、ステータ６３が固定的に設けられているわけではないから、ロータ６２の回転時に反力要素となるステータ６３が空転してしまい、第１のモータ・ジェネレータ５９のトルクが車輪４５に伝達されにくい。
【００５２】
そこで、この実施施形態においては、以下のような制御をおこなうことにより、駆動力を向上させている。すなわち、第１のモータ・ジェネレータ５９を駆動する際に、第１のモータ・ジェネレータ５９のステータ６３の回転を抑制もしくは防止し、かつ、第１のモータ・ジェネレータ５９のロータ６２を、第２のモータ・ジェネレータ６０と同方向に回転させる制御がおこなわれる。図４の実施形態においては、シャフト６５とクランクシャフト１１とがダンパ機構３１により機械的に連結されているため、エンジン１の回転を抑制すれば、結果的にステータ６３の回転が抑制される。そして、エンジン１の回転を抑制するために、図１の実施形態と同様の制御がおこなわれる。
【００５３】
このようにして、第１のモータ・ジェネレータ５９を駆動させてロータ６２を回転させる際に、反力要素となるステータ６３の回転が抑制もしくは防止される。このため、スリーブ６８に対する第１のモータ・ジェネレータ５９のトルク伝達効率が向上し、要求駆動力に対する第２のモータ・ジェネレータ６０のトルクの不足分を、第１のモータ・ジェネレータ５９のトルクにより補うことができる。したがって、図４の実施形態においても、図１の実施形態と同様の効果を得られる。
【００５４】
上記図１ないし図４の実施形態において、エンジン１の回転を抑制または防止する４種類の制御の少なくとも一つをおこなうタイミングとしては、例えば、シフトポジションセンサ５３によりリバースポジションが選択された場合、またはシフトポジションセンサ５３によりリバースポジションが選択され、かつ、実際の駆動力が要求駆動力未満であると判断された場合などが挙げられる。また、後進走行時に制御されるバタフライバルブ８の開度を、車両の惰力走行時におけるバタフライバルブ８の開度よりも一層低減させることにより、エキゾーストブレーキ力を一層強めることができる。
【００５５】
さらに、図１ないし図４の実施形態において、リバースポジション時にエンジン１の回転を抑制する場合は、エンジン回転数を可及的に低く、または停止させる制御がおこなわれている。これはエンジン回転数とフリクショントルクとを乗じた値に相当する分のエネルギが、第１のモータ・ジェネレータ２０（または第１のモータ・ジェネレータ５９）の動力から失われるためである。したがって、エンジン回転数を可及的に低く制御する場合は、要求駆動力に対する不足トルクに基づいて、エンジン回転数の抑制内容を変更することもできる。
【００５６】
また、各実施形態において、ハイブリッド車がディーゼルエンジンを搭載したトラックなどの大型車両であれば、予めエキゾーストブレーキが設けられている。さらに、スタータモータ１４などの既存の部品を利用してエンジン１の回転を抑制または防止している。このため、エンジン１の回転を抑制するためのみに用いる部品を格別に設ける必要性が無く、部品点数の増加が抑制され、製造コストの上昇が回避される。さらにまた、各図１ないし図４の実施形態は、リバースポジションが選択された場合にエンジン１の回転を抑制する制御をおこなう際には、リバースポジションが選択されている状態で、エンジン１の始動要求（運転要求）が無いことが前提条件となる。
【００５７】
なお、特に図示しないが、クランクシャフト１１とメインシャフト３０との間、またはクランクシャフト１１とシャフト６５との間のトルク伝達状態を制御するクラッチ機構を設け、かつ、リバースポジションが選択された場合に、メインシャフト３０またはシャフト６５の回転を抑制するブレーキ機構を別途設ける構成を採用した場合にも、前述と同様の効果を得られる。この構成を採用した場合は、リバースポジションが選択され、かつ、２つのモータ・ジェネレータのトルクを車輪に伝達する際に、クラッチ機構を解放しておけば、エンジン１の始動要求（運転要求）に関わりなく、メインシャフト３０またはシャフト６５の回転を抑制することができる。さらに、エキゾーストブレーキ７の一部を構成し、かつ、排気管６の排気面積を縮小する部材は、バタフライバルブに代えて排気管６の幅方向に動作するゲート（シャッター）を用いることもできる。
【００５８】
ここで、上記の具体例に基づいて開示されたこの発明の特徴的な構成を列挙すれば以下のとおりである。すなわち第１の手段は、第１の駆動力源および内燃機関と遊星歯車機構とを備え、この遊星歯車機構の第１の回転要素（サンギヤ）に第１の駆動力源が連結され、遊星歯車機構の第２の回転要素（キャリヤ）に内燃機関が連結されているとともに、遊星歯車機構の第３の回転要素（リングギヤ）に第３の駆動力源が連結されているとともに、第３の回転要素が車輪に対して動力伝達可能に接続されており、車両を前進および後進させることのできるハイブリッド車の駆動装置において、前記車両の後進にともない、前記第１の駆動力源から、車両が前進する場合とは逆方向のトルクを出力させ、かつ、前記第１の駆動力源のトルクを前記第３の回転要素に伝達する際に、前記第２の回転要素が反力要素となる機能を備えており、前記第１の駆動力源のトルクを第３の回転要素に伝達する際に、前記第２の回転要素の回転を抑制する回転抑制機構が設けられていることを特徴とするものである。
【００５９】
また第２の手段は、第１の電動機および第２の電動機ならびにエンジンが、車輪に対してトルク伝達可能に構成され、車両の前進および後進を選択することのできるハイブリッド車の駆動装置において、第１の電動機のステータとエンジンの出力軸（クランクシャフト）とが連結され、第１の電動機のロータが前記車輪に連結されているとともに、前記第２の電動機のロータが第１のクラッチを介して前記出力軸に連結され、前記第の電動機のロータが第２のクラッチを介して前記第１の電動機のロータに接続されているとともに、車両を後進させるために第２の電動機から前進走行時とは逆方向のトルクを出力させる際に、前記第２の電動機のロータを回転させ、かつ、第２の電動機のロータの回転時に反力要素となる第２の電動機のステータおよび前記出力軸の回転を抑制する回転抑制機構が設けられている。
【００６０】
さらに第３の手段は、第１の駆動力源および内燃機関ならびに第３の駆動力源を備えており、車両を前進および後進させることのできるハイブリッド車の駆動装置において、車両の前進時には前記第１の駆動力源または内燃機関の少なくとも一方のトルクを車輪に伝達することができ、車両の後進時には第１の駆動力源および第３の駆動力源のトルクを車輪に伝達することができるとともに、車両の後進時に前記第１の駆動力源のトルクを前記車輪に伝達する際に反力要素となる機能と、前記車両の前進時に前記内燃機関のトルクを前記車輪に伝達する機能とを備えた伝動部材が設けられており、前記車両の後進時に前記第１の駆動力源および第３の駆動力源のトルクを車輪に伝達する際に、前記伝動部材の回転を抑制する回転抑制機構が設けられていることを特徴とする。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明によれば、第１の駆動力源のトルクを車輪に伝達する際に、反力要素となる伝動部材の回転がエキゾーストブレーキにより抑制されて、第１の駆動力源の駆動力を車輪に伝達することができるので、車両の駆動力不足が抑制されて、車両の走行性能およびドライバビリティが向上する。
【００６２】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様の効果を得られるほか、第１の駆動力源および第３の駆動力源のトルクが車輪に伝達されるため、要求駆動力に対する第３の駆動力源のトルク不足を、第１の駆動力源のトルクにより補うことができる。したがって、車両の駆動力不足が抑制され、車両の走行性能およびドライバビリティが向上する。
【００６３】
請求項３の発明によれば、ブレーキ装置により、始動装置および出力部材ならびに伝動部材の回転が抑制され、請求項１または２の発明と同様の効果を得られる。
【００６４】
請求項４または５の発明によれば、スタータモータあるいは電子スロットルバルブにより、始動装置および出力部材ならびに伝動部材の回転が抑制され、請求項１または２の発明と同様の効果を得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のハイブリッド車の構成例を示す図である。
【図２】図１のハイブリッド車の制御回路を示すブロック図である。
【図３】図１のハイブリッド車の構成において、エンジン回転を抑制した場合の実施形態と、エンジン回転を抑制しない場合の比較例とを比較する共線図である。
【図４】この発明のハイブリッド車の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１…エンジン、２…電子スロットルバルブ、７…エキゾーストブレーキ、１４…スタータモータ、１７…電磁ブレーキ、２０，２１，５９，６０…モータ・ジェネレータ、２９…キャリヤ、４５…車輪、６３…ステータ、６５…シャフト。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a drive device for a hybrid vehicle equipped with a plurality of types of drive force sources.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a hybrid vehicle has been proposed that is equipped with an engine that outputs torque by burning fuel and an electric motor that outputs torque by supplying electric power and can transmit the torque of the engine and the electric motor to wheels. In such a hybrid vehicle, by controlling the driving and stopping of the engine and the electric motor based on various conditions, it is possible to improve fuel consumption, reduce noise, and reduce exhaust gas. .
[0003]
As described above, an example of a hybrid vehicle equipped with a plurality of types of driving force sources is described in Japanese Patent Laid-Open No. 9-170533. In the hybrid vehicle described in this publication, a distribution mechanism is provided in a torque transmission path from the engine (second driving force source) to the wheels. This distribution mechanism is constituted by a so-called planetary gear mechanism, a first motor / generator (first driving force source) is connected to the sun gear, and a second motor / generator (third is connected to the ring gear). A driving force source) is connected, and an engine is connected to a carrier that holds a pinion gear that meshes with the sun gear and the ring gear. Various gears and differential devices are provided in the torque transmission path from the ring gear to the wheels.
[0004]
In the hybrid vehicle described in the above publication, the engine and the first motor / generator can be used as a driving force source when the vehicle travels forward. Further, when the vehicle is traveling backward, the torque of the second motor / generator can be transmitted to the wheels by rotating the second motor / generator in the direction opposite to that when the vehicle moves forward.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Incidentally, in the hybrid vehicle described in the above publication, when the driving force is insufficient when the vehicle is moving backward, the torque of the first motor / generator can be transmitted to the wheels via the distribution mechanism. That is, the shortage of torque corresponding to the required driving force can be assisted by the torque of the first motor / generator. However, in the hybrid vehicle described in the above publication, the first motor / generator is connected to the sun gear, the engine is connected to the carrier, and the output shaft is connected to the ring gear. Here, even if the driving force of the first motor / generator is applied to the sun gear, the carrier connected to the engine can freely rotate by itself, and therefore the reaction force accompanying the rotation of the first motor / generator. Can not receive. Therefore, the driving force of the first motor / generator cannot be transmitted to the wheels, and it is difficult to solve the shortage of the driving force of the vehicle.
[0006]
The present invention has been made against the background described above, and an object of the present invention is to provide a hybrid vehicle drive device capable of improving torque transmission performance when transmitting torque of a first driving force source to wheels. It is said.
[0007]
[Means for Solving the Problem and Action]
  In order to achieve the above object, the first driving force source andAnd internal combustion engineIn a hybrid vehicle drive device capable of transmitting torque to wheels, a device that becomes a reaction force element when transmitting torque of the first drive force source to the wheels.Of the internal combustion engineA machine that transmits torque to the wheelsNohEquipped transmission sectionMaterial,A rotation suppressor that suppresses rotation of the transmission member when transmitting torque of the first driving force source to the wheels.StructureProvidedThe rotation suppression mechanism is an exhaust brake that suppresses the rotation of the transmission member by controlling the exhaust pressure in the exhaust pipe of the internal combustion engine.It is characterized by this.
[0008]
  According to the first aspect of the present invention, when the torque of the first driving force source is transmitted to the wheels, the rotation of the transmission member serving as a reaction force elementIs suppressed by the exhaust brake.Therefore, the transmission efficiency of the torque of the first driving force source to the wheels is improved.
[0009]
  According to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, a third driving force source for transmitting torque to the wheel is provided, and the rotation suppression mechanism isFirstWhen transmitting the torque of the driving force source and the third driving force source to the wheel, it has a function of suppressing the rotation of the transmission member.
[0010]
  According to the invention of claim 2, the same operation as that of the invention of claim 1 occurs,FirstSince the torques of the driving force source and the third driving force source are transmitted to the wheels, the torque shortage of the third driving force source relative to the required driving force isFirstIt can be compensated by the torque of the driving force source.
[0011]
  The invention of claim 3 is not limited to the structure of claim 1 or 2,The internal combustion engine has an output member connected to the transmission member, is connected to the output member so as to be able to transmit power, and includes a starting device for starting the internal combustion engine by rotation,The rotation suppression mechanism isSuppresses rotation of starting deviceBy suppressing the rotation of the transmission memberBrake deviceIt is characterized by being.
[0012]
  According to the invention of claim 3The brake device, the starting device, the output member and the transmissionThe rotation of the moving member is suppressed, and the same effect as that of the first or second aspect of the invention occurs.
[0013]
  In addition to the structure of claim 1 or 2, the invention of claim 4 isThe internal combustion engineAnd an output member connected to the transmission member, connected to the output member so as to be able to transmit power, and rotated by the frontInternal combustion engineStartEquipped with a starter motorThe rotation suppression mechanism isControls the current supplied to the starter motorBy suppressing the rotation of the transmission memberIt has a function toIt is characterized by.
In addition to the invention of claim 1 or 2, the invention of claim 5 is provided with an electronic throttle valve in which the internal combustion engine is electrically opened and closed by a signal output from an electronic control device, The rotation suppression mechanism has a function of suppressing rotation of the transmission member by controlling the electronic throttle valve in a closing direction.
[0014]
  Claim4 or 5According to the invention, To control the current supplied to the starter motor, or to control the electronic throttle valve in the closing directionThan, LegendThe rotation of the moving member is suppressed, and the same effect as that of the first or second aspect of the invention occurs.
[0015]
  In the present invention, the control for suppressing the rotation of the transmission member includes a control for reducing the number of rotations of the transmission member as much as possible and a control for reducing (stopping) the number of rotations of the transmission member to zero. . Furthermore, the transmission memberAnd the internal combustion engineIs directly connected (that is, torque is always transmitted), or transmission memberAnd the internal combustion engineCan be connected and released by a clutch mechanism or the like (that is, selection of torque transmission / non-transmission of torque can be selected).
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Next, the present invention will be specifically described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a hybrid vehicle of FF (front engine front drive; engine front front wheel drive) type according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an engine. As the engine 1, an internal combustion engine, specifically, a gasoline engine, a diesel engine, an LPG engine, or the like is used. In the following description, a case where a gasoline engine is used as the engine 1 is illustrated. The engine 1 is a known engine having an intake pipe 3 having an electronic throttle valve 2, a fuel injection device 4, an ignition device 5, and an exhaust pipe 6. Also exhaustTo tube 6Correspondingly, an exhaust brake (in other words, exhaust retarder) 7 is provided. Exhaust brake 7 is exhaustTube 6This is a known type having a butterfly valve 8 provided inside, a vacuum cylinder 9 for controlling the opening degree of the butterfly valve 8, and a magnetic valve 10 for controlling the air pressure in the vacuum cylinder 9.
[0017]
On the other hand, a flywheel 12 is provided on the crankshaft 11 of the engine 1, and a ring gear 13 is formed on the outer periphery of the flywheel 12. Further, a starter motor 14 for starting the engine 1 is provided. As the starter motor 14, a known type such as a magnetic shift type or a reduction gear type can be used. The starter motor 14 has an output shaft 15, and a pinion gear 16 is formed on the output shaft 15. The output shaft 15 is configured to be movable in the axial direction thereof, and the pinion gear 16 and the ring gear 13 are selectively engaged / disengaged by moving the output shaft 15 in the axial direction by an actuator (not shown). The An electromagnetic brake 17 is provided adjacent to the starter motor 14. The electromagnetic brake 17 has a function of preventing the output shaft 15 from rotating. Examples of the electromagnetic brake 17 include known types such as a friction type, a meshing type, and a gap type.
[0018]
A transaxle 18 is disposed on the output side of the engine 1. The transaxle 18 has a casing 19, and a first motor / generator (MG) 20, a second motor / generator (MG) 21, a differential 22, and a power split mechanism 23 are provided in the casing 19. ing. The first motor / generator 20 has a function as an electric motor that is driven by supplying electric power and a function as a generator that converts mechanical energy into electric energy. Examples of the first motor / generator 20 include an AC synchronous motor / generator. The first motor / generator 20 includes a stator 24 fixed to the casing 19 and a rotor 25 provided so as to face the stator 24. The rotor 25 and the crankshaft 11 can rotate concentrically.
[0019]
The power split mechanism 23 is provided in a space between the first motor / generator 20 and the second motor / generator 21, and the power split mechanism 23 is constituted by a so-called single pinion type planetary gear mechanism. Has been. That is, the power split mechanism 23 includes a sun gear 26, a ring gear 27 disposed concentrically with the sun gear 26, and a carrier 29 holding a pinion gear 28 that meshes with the sun gear 26 and the ring gear 27.
[0020]
A main shaft 30 is rotatably provided in the inner space of the rotor 25, and the main shaft 30 and the carrier 29 are connected to each other. The main shaft 30 is disposed concentrically with the crankshaft 11, and the crankshaft 11 and the main shaft 30 are connected via a damper mechanism 31.
[0021]
On the other hand, the second motor / generator 21 has both a function as an electric motor driven by supplying electric power and a function as a generator for converting mechanical energy into electric energy. Examples of the second motor / generator 21 include an AC synchronous motor / generator. The second motor / generator 21 has a stator 32 fixed to the casing 19 and a rotor 33 provided to face the stator 32. A shaft 34 is connected to the rotor 33. The shaft 34 and the main shaft 30 are arranged concentrically, and the shaft 34 and the ring gear 27 are connected. A drive sprocket 35 is formed between the rotor 33 and the power split mechanism 23 in the shaft 34.
[0022]
Further, a counter drive shaft 36 and a counter driven shaft 37 are provided in parallel with the shaft 34. A driven sprocket 38 and a counter drive gear 39 are formed on the counter drive shaft 36. A chain 40 is wound around the drive sprocket 35 and the driven sprocket 38. A counter driven gear 41 and a final drive pinion gear 42 are formed on the counter driven shaft 37, and the counter driven gear 41 and the counter drive gear 39 are engaged with each other. Further, the differential 22 has a ring gear 43, and the ring gear 43 and the final drive pinion gear 42 are meshed with each other. A drive shaft 44 is connected to the output side of the differential 22, and the drive shaft 44 is connected to the wheels 45.
[0023]
FIG. 2 is a block diagram showing a control system of the hybrid vehicle. First, a hybrid electronic control unit (HV-ECU) 46 for controlling the entire vehicle is provided. The hybrid electronic control unit 46 includes an arithmetic processing unit (CPU or MPU), a storage unit (RAM and ROM), and The microcomputer is composed mainly of an input / output interface. Various electronic control devices are provided below, but their hardware configurations are substantially the same. With respect to the hybrid electronic control unit 46, a signal of an ignition switch 47, a signal of an engine speed sensor 48, a signal of an engine cooling water temperature sensor 49, a signal of a brake switch 50, a signal of a vehicle speed sensor 51, an accelerator opening sensor 52 , A signal of a shift position sensor 53 for detecting an operation of a shift device (not shown) such as a shift lever or a shift button is input.
[0024]
The shift position selected by operating the shift device includes a non-drive position and a drive position. The non-driving position means a position where the torque of the driving force source is not transmitted to the wheel 45, and the driving position means a position where the torque of the driving force source is transmitted to the wheel 45. Examples of the non-driving position include a P (parking) position and an N (neutral) position. Examples of the drive position include a D (drive) position and an R (reverse) position. The D position is a shift position that allows the vehicle to travel forward, and the R position is a position that allows the vehicle to travel backward.
[0025]
An engine electronic control unit (E / G-ECU) 54 is connected to the hybrid electronic control unit 46 so as to allow signal communication with each other. From the engine electronic control device 54, a signal for controlling the electromagnetic brake 17, a signal for controlling the starter motor 14, a signal for controlling the exhaust brake 7, a signal for controlling the fuel injection device 4, a signal for controlling the ignition device 5, A signal for controlling the electronic throttle valve 2 is output.
[0026]
The hybrid electronic control unit 46 is connected to a motor electronic control unit (motor ECU) 55 so that signals can be communicated with each other. An inverter 56 is connected to the motor electronic control device 55, and a battery 57 is connected to the inverter 56. The inverter 56 is connected to the first motor / generator 20 and the second motor / generator 21. Then, the second motor / generator 21 can be driven by the electric power of the battery 57, and when the first motor / generator 20 is caused to function as a generator, the electric power is supplied to the battery 57 via the inverter 56. Can be charged. Further, a battery electronic control device 58 is connected to the hybrid electronic control device 46 so as to be capable of signal communication, and a signal indicating the charging state of the battery 57 is input to the battery electronic control device 58.
[0027]
  Here, the correspondence between the configuration of the embodiment shown in FIG. 1 and the configuration of the present invention will be described. The first motor / generator 20 corresponds to the first driving force source of the present invention. This inventionThe internal combustion engineThe second motor / generator 21 corresponds to the third driving force source of the present invention, the carrier 29 and the main shaft 30 correspond to the transmission member of the present invention, the exhaust brake 7, the starter motor 14 and the electric motor.Magnetic brake 17 and the electronic throttle valve 2 correspond to the rotation suppression mechanism of the present invention, the crankshaft 11 corresponds to the output member of the present invention, the electromagnetic brake 17 corresponds to the brake device of the present invention, and the starter motor 14 corresponds to this It corresponds to the starting device of the invention.
[0028]
Next, control of the hybrid vehicle will be described. First, the engine 1 is started based on the signal from the ignition switch 47. The engine 1 can be started by either the starter motor 14 or the first motor / generator 20. That is, when the engine 1 is started by the starter motor 14, the output shaft 14 operates in the axial direction so that the pinion gear 16 and the ring gear 13 are engaged with each other, and the rotational torque of the output shaft 14 is transmitted to the flywheel 12. The engine 1 is cranked, and the engine 1 autonomously rotates by fuel injection and ignition.
[0029]
In contrast, when the first motor / generator 20 is driven in order to start the engine 1 by the first motor / generator 20, the sun gear 26 rotates. Then, the ring gear 27 serves as a reaction force element, the carrier 29 rotates, the torque of the carrier 29 is transmitted to the crankshaft 11 via the main shaft 30, and the engine 1 rotates autonomously by fuel injection and ignition.
[0030]
By the way, when the vehicle travels forward, at least one of the engine 1 or the second motor / generator 21 can be used as a driving force source. The driving / stopping of the engine 1 and the second motor / generator 21 and the output thereof are controlled based on the required driving force. This required driving force is determined based on, for example, the accelerator opening, the vehicle speed, the shift position, and the like.
[0031]
First, when only the second motor / generator 21 is driven, the torque of the second motor / generator 21 is transmitted to the differential 22 via the chain 40, the counter drive shaft 36 and the counter driven shaft 37. Next, the torque output from the differential 22 is transmitted to the wheels 45 to generate a driving force that moves the vehicle forward.
[0032]
On the other hand, when the engine 1 is driven and the sun gear 26 connected to the first motor / generator 20 is fixed, the torque of the engine 1 is transmitted to the power split mechanism 23 via the main shaft 30. . Then, the power split mechanism 23 rotates integrally, and the torque is transmitted to the chain 40. Thereafter, torque is transmitted to the wheel 45 in the same manner as described above.
[0033]
Further, when the vehicle runs forward using the engine 1 as a driving force source, if the driving force is insufficient, the second motor / generator 21 can be driven and the torque can be transmitted to the shaft 34. The lack of driving force is determined based on the accelerator opening and the vehicle speed. This control compensates for a shortage of engine torque with respect to the required driving force, and increases the driving force. Further, during the driving of the engine 1, the first motor / generator 20 can function as a generator to charge the battery 57 with the generated electric energy.
[0034]
Furthermore, when the vehicle is repulsive (in other words, in a coast state), the power of the wheels 45 (in other words, kinetic energy) is transmitted to the engine 1 via the countershafts 37 and 36 and the power split mechanism 23, and the engine Brake force is generated. Further, by reducing the opening of the butterfly valve 8 as much as possible, the exhaust pressure (exhaust resistance) of the exhaust pipe 6 is increased, the rotational resistance of the engine 1 is increased, and the braking force (in other words, acting on the vehicle). Vehicle deceleration).
[0035]
On the other hand, when the vehicle travels backward (reverses), the second motor / generator 21 is driven. Here, the rotation direction of the second motor / generator 21 is controlled opposite to the case where the vehicle travels forward. Note that the engine 1 is stopped when the vehicle travels backward. As described above, in the embodiment of FIG. 1, for the purpose of downsizing the configuration of the drive train, a configuration for converting the rotational torque of the engine 1 in the direction opposite to that during forward traveling, for example, a reverse gear is provided. It is not done.
[0036]
Next, a description will be given of the control when the driving force is insufficient when the vehicle is traveling backward. In this case, by outputting torque in the direction opposite to that of the second motor / generator 21 from the first motor / generator 20, the torque is transmitted to the shaft 34 via the power split mechanism 23. Can compensate for the lack of driving force. However, when transmitting the torque of the first motor / generator 20 to the ring gear 27, the carrier 29, which is a reaction force element, has a lower inertia than the ring gear 27. For this reason, when the first motor / generator 20 is driven, the carrier 29 rotates together, and the torque of the first motor / generator 29 may not be sufficiently transmitted to the ring gear 27.
[0037]
Therefore, in this embodiment, the torque transmission performance of the first motor / generator 20 with respect to the ring gear 27 is improved by performing the following control. That is, when the first motor / generator 20 is driven, control for suppressing the rotation of the main shaft 30 is performed. In this embodiment, since the main shaft 30 and the crankshaft 11 are mechanically connected by the damper mechanism, if the rotation of the engine 1 is suppressed, the rotation of the main shaft 30 is consequently suppressed. In order to suppress the rotation of the engine 1, at least one of control of the exhaust brake 7, control of the starter motor 14 and electromagnetic brake 17, or control of the electronic throttle valve 2 is performed.
[0038]
First, when the exhaust brake 7 is used, the rotational resistance of the engine 1 can be increased by closing the butterfly valve 8. When the starter motor 14 and the electromagnetic brake 17 are used, the output shaft 15 of the starter motor 14 protrudes toward the engine 1 to mesh the pinion gear 16 and the ring gear 13, and the output shaft 15 is rotated by the electromagnetic brake 17. To prevent. Further, the engine rotation can be suppressed only by the starter motor 14 by supplying a current from the starter motor 14 so that a torque in a direction opposite to that when starting the engine 1 is output. Further, when the electronic throttle valve 2 is used, the rotational resistance of the engine 1 can be increased by closing the electronic throttle valve 2. By such control, the engine speed is suppressed or controlled to zero.
[0039]
When at least one of these four types of control is performed, the rotation of the main shaft 30 is suppressed or prevented. Then, when the torque of the first motor / generator 20 is transmitted to the sun gear 26, the rotation of the carrier 29 serving as a reaction force element is suppressed or prevented. Therefore, the rotational speed of the sun gear 26 is reduced, and the rotational direction is reversed, and torque is transmitted to the ring gear 27.
[0040]
FIG. 3 is an alignment chart of an embodiment in which the rotation of the engine 1 is prevented in a state where only the torque of the first motor / generator 20 is input to the power split mechanism 23, and the rotation of the engine 1 is not suppressed. The collinear diagram of the case (that is, the comparative example) is shown. In FIG. 3, “S1” means the sun gear 26 as an input element, “C1” means the carrier 29 as a reaction element, and “R1” means the ring gear 27 as an output element. A line segment A1 shows a comparative example, and a line segment B1 shows an embodiment. Here, the number of rotations of the sun gear S1 is controlled to be the same, and the two are compared. In the case of the comparative example, since the carrier 29 rotates, the rotation speed of the ring gear 27 becomes zero. On the other hand, in the case of the embodiment, since the torque (reaction force) in the direction of the arrow acts on the carrier 29 to prevent the engine 1 from rotating, the rotation speed of the carrier 29 becomes zero. It rotates in the opposite direction to 26.
[0041]
As described above, according to this embodiment, when the reverse position is selected, the shortage of the torque of the second motor / generator 21 with respect to the required driving force is compensated by the torque of the first motor / generator 20. Driving force and drivability are improved. That is, the driving force when the vehicle travels backward can be improved according to the level of the rotational resistance of the engine 1.
[0042]
FIG. 4 is a diagram showing another embodiment of the present invention. 4, components similar to those in the embodiment of FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 2, and description thereof is omitted. In the embodiment of FIG. 4, the first motor / generator 59 is disposed inside the casing 19, and the second motor / generator 60 is disposed in the space between the first motor / generator 59 and the engine 1. Has been placed. The first motor / generator 59 has a casing 61 that can rotate concentrically with the crankshaft 11. A rotor 62 is attached to the inner periphery of the casing 61, and a stator 63 that faces the rotor 62 is provided. The casing 61 is provided with a slip ring 64 for supplying power. Further, a shaft 65 is connected to the stator 63. The shaft 65 extends toward the engine 1, and the crankshaft 11 and the shaft 65 are connected by a damper mechanism 31.
[0043]
On the other hand, the second motor / generator 60 includes a stator 66 fixed to the inner periphery of the casing 19, and a rotor 67 disposed so as to face the stator 66. A first clutch CL1 for controlling the torque transmission state between the rotor 67 and the shaft 65 is provided. The first clutch CL is disposed between the damper mechanism 31 and the second motor / generator 60.
[0044]
A sleeve 68 is formed at the end of the casing 61 on the second motor / generator 60 side. The sleeve 68 is provided concentrically with the shaft 65, and the shaft 65 is disposed over the inside of the sleeve 68 and the inside of the rotor 67. A drive sprocket 35 is formed in the sleeve 68, and a second torque transmission state is controlled between the end of the sleeve 68 on the second motor / generator 60 side and the rotor 67 of the second motor / generator 60. A two-clutch CL2 is provided. As the first clutch CL1 and the second clutch CL2, a known one such as a wet multi-plate clutch can be used. The hybrid vehicle shown in FIG. 4 is also basically controlled by the control circuit shown in FIG. As shown in FIG. 2, a hydraulic servo mechanism 69 and a hydraulic control device 70 for controlling engagement / release of the first clutch CL1 and the second clutch CL2 are provided. The hydraulic servo mechanism 69 is a known one having a cylinder, a hydraulic chamber, a piston, and the like. The hydraulic control device 70 is a known device having an oil pump and a solenoid valve. A signal from the hybrid electronic control unit 46 is input to the hydraulic control unit 70.
[0045]
  Here, the correspondence between the configuration of the embodiment of FIG. 4 and the configuration of the present invention will be described. The second motor / generator 60 corresponds to the first driving force source of the present invention, and the engine 1 inventionThe internal combustion engineThe first motor / generator 59 corresponds to the third driving force source of the present invention, and the stator 63 and the shaft 65 correspond to the transmission member of the present invention.
[0046]
Next, control of the hybrid vehicle shown in FIGS. 4 and 2 will be described. First, when the vehicle travels forward, at least one of the engine 1 or the second motor / generator 60 can be used as a driving force source. First, when only the second motor / generator 60 is driven, the first clutch CL1 is released and the second clutch CL2 is engaged. Then, the torque of the second motor / generator 60 is transmitted to the counter drive shaft 36 via the sleeve 68, the drive sprocket 35, the driven sprocket 38, and the chain 40, and thereafter the drive is performed in the same manner as in the embodiment of FIG. Power is generated.
[0047]
On the other hand, when only the engine 1 is driven, the first clutch CL1 and the second clutch CL2 are engaged. Then, the torque of the engine 1 is transmitted to the sleeve 68 via the damper mechanism 31 and the rotor 67, and thereafter a driving force is generated in the same manner as described above. In this case, the second motor / generator 60 does not function as either a generator or an electric motor, and the rotor 67 only idles. Further, in this case, the rotor 62 and the stator 63 of the first motor / generator 59 rotate integrally, but the first motor / generator 59 does not function as either a generator or an electric motor.
[0048]
Further, when the driving force is insufficient while the vehicle is traveling forward using the engine 1 as a driving force source, the second motor / generator 60 can be driven as an electric motor and the torque can be transmitted to the sleeve 68. By this control, the shortage of the engine torque corresponding to the required driving force is compensated, and the driving force is increased. Further, during the driving of the engine 1, the second motor / generator 60 can function as a generator, and the generated electrical energy can be charged in the battery 57.
[0049]
Furthermore, when the vehicle is repulsive, the power (kinetic energy) of the wheels 45 is transmitted to the engine 1 via the counter driven shaft 37, the counter drive shaft 36, and the shaft 65, and an engine braking force is generated. At this time, an exhaust brake force can be generated in the same manner as in the embodiment of FIG.
[0050]
On the other hand, when the vehicle travels backward (reverses), the first clutch CL1 is released and the second clutch CL2 is engaged, and the second motor / generator 60 causes the vehicle to travel forward. Rotate in the reverse direction and transmit the torque to the wheels 45. Note that the engine 1 is not driven when the vehicle travels backward.
[0051]
Next, a description will be given of the control when the driving force is insufficient when the vehicle is traveling backward. In this case, the first motor / generator 59 can be driven and the torque can be transmitted to the wheel 45 via the sleeve 68. However, since the stator 63 is not fixedly provided, the stator 63 that is a reaction force element rotates idly when the rotor 62 rotates, and the torque of the first motor / generator 59 is transmitted to the wheels 45. Hateful.
[0052]
Therefore, in this embodiment, the driving force is improved by performing the following control. That is, when the first motor / generator 59 is driven, the rotation of the stator 63 of the first motor / generator 59 is suppressed or prevented, and the rotor 62 of the first motor / generator 59 is moved to the second motor / generator 59. Control to rotate in the same direction as the motor / generator 60 is performed. In the embodiment of FIG. 4, since the shaft 65 and the crankshaft 11 are mechanically connected by the damper mechanism 31, if the rotation of the engine 1 is suppressed, the rotation of the stator 63 is consequently suppressed. And in order to suppress rotation of the engine 1, the same control as embodiment of FIG. 1 is performed.
[0053]
In this way, when the first motor / generator 59 is driven to rotate the rotor 62, the rotation of the stator 63, which is a reaction force element, is suppressed or prevented. Therefore, the torque transmission efficiency of the first motor / generator 59 to the sleeve 68 is improved, and the shortage of the torque of the second motor / generator 60 with respect to the required driving force is compensated by the torque of the first motor / generator 59. be able to. Therefore, also in the embodiment of FIG. 4, the same effect as that of the embodiment of FIG. 1 can be obtained.
[0054]
In the embodiment of FIGS. 1 to 4 described above, the timing for performing at least one of the four types of control for suppressing or preventing the rotation of the engine 1 is, for example, when the reverse position is selected by the shift position sensor 53, or For example, the reverse position is selected by the shift position sensor 53 and it is determined that the actual driving force is less than the required driving force. Further, the exhaust brake force can be further strengthened by further reducing the opening degree of the butterfly valve 8 that is controlled when the vehicle is traveling backward, than the opening degree of the butterfly valve 8 that is used when the vehicle is repulsive.
[0055]
Further, in the embodiment shown in FIGS. 1 to 4, when the rotation of the engine 1 is suppressed at the reverse position, the engine speed is controlled as low as possible or stopped. This is because energy corresponding to a value obtained by multiplying the engine speed and the friction torque is lost from the power of the first motor / generator 20 (or the first motor / generator 59). Therefore, when the engine speed is controlled to be as low as possible, the content of suppression of the engine speed can be changed based on the insufficient torque with respect to the required driving force.
[0056]
In each embodiment, if the hybrid vehicle is a large vehicle such as a truck equipped with a diesel engine, an exhaust brake is provided in advance. Furthermore, the rotation of the engine 1 is suppressed or prevented using existing components such as the starter motor 14. For this reason, there is no need to provide special parts used only for suppressing the rotation of the engine 1, an increase in the number of parts is suppressed, and an increase in manufacturing cost is avoided. Furthermore, each of the embodiments shown in FIGS. 1 to 4 starts the engine 1 in a state where the reverse position is selected when performing control for suppressing the rotation of the engine 1 when the reverse position is selected. The precondition is that there is no request (operation request).
[0057]
Although not particularly illustrated, when a clutch mechanism for controlling a torque transmission state between the crankshaft 11 and the main shaft 30 or between the crankshaft 11 and the shaft 65 is provided and the reverse position is selected. Even when a configuration in which a brake mechanism for separately suppressing the rotation of the main shaft 30 or the shaft 65 is employed, the same effect as described above can be obtained. When this configuration is adopted, if the reverse position is selected and the clutch mechanism is released when the torques of the two motors / generators are transmitted to the wheels, the engine 1 is requested to start (operation request). Regardless, the rotation of the main shaft 30 or the shaft 65 can be suppressed. Furthermore, a member that constitutes a part of the exhaust brake 7 and that reduces the exhaust area of the exhaust pipe 6 can use a gate (shutter) that operates in the width direction of the exhaust pipe 6 instead of the butterfly valve.
[0058]
  Here, it will be as follows if the characteristic structure of this invention disclosed based on said specific example is enumerated. That is, the first means includes the first driving force source and the first driving force source.And internal combustion engineA planetary gear mechanism, a first driving force source is connected to the first rotating element (sun gear) of the planetary gear mechanism, and the second rotating element (carrier) of the planetary gear mechanism.The internal combustion engineThe third driving force source is connected to the third rotating element (ring gear) of the planetary gear mechanism, and the third rotating element is connected to the wheels so that power can be transmitted. In the hybrid vehicle drive device capable of moving the vehicle forward and backward, as the vehicle moves backward, the first driving force source outputs a torque in a direction opposite to that when the vehicle moves forward, and When the torque of the first driving force source is transmitted to the third rotating element, the second rotating element has a function of acting as a reaction force element, and the torque of the first driving force source is A rotation suppression mechanism that suppresses the rotation of the second rotation element when transmitting to the third rotation element is provided.
[0059]
The second means is a hybrid vehicle drive device in which the first electric motor, the second electric motor, and the engine are configured to be able to transmit torque to the wheels, and the vehicle can be selected to move forward or backward. The stator of the first motor and the output shaft (crankshaft) of the engine are connected, the rotor of the first motor is connected to the wheel, and the rotor of the second motor is connected via the first clutch. The rotor of the first electric motor is connected to the rotor of the first electric motor via a second clutch and coupled to the output shaft, and when traveling forward from the second electric motor in order to reverse the vehicle. When the torque in the reverse direction is output, the rotor of the second electric motor is rotated, and the step of the second electric motor that becomes a reaction force element when the rotor of the second electric motor is rotated. Suppressing rotation suppression mechanism rotation of motor and said output shaft.
[0060]
  Further, the third means includes the first driving force source and the first driving force source.And internal combustion engineAnd a third driving force source, and in a hybrid vehicle driving device capable of moving the vehicle forward and backward, when the vehicle moves forward, the first driving force source orIs an internal combustion engineAt least one torque can be transmitted to the wheels,FirstThe torque of the driving force source and the third driving force source can be transmitted to the wheels, and a function as a reaction force element when the torque of the first driving force source is transmitted to the wheels when the vehicle moves backward. Before the vehicle forwardsInternal combustion engineA transmission member having a function of transmitting torque to the wheel, and when transmitting torque of the first driving force source and the third driving force source to the wheel when the vehicle is moving backward, A rotation suppression mechanism that suppresses rotation of the transmission member is provided.
[0061]
【The invention's effect】
  As described above, according to the first aspect of the present invention, when the torque of the first driving force source is transmitted to the wheels, the rotation of the transmission member serving as a reaction force element is transmitted.Is suppressed by the exhaust brakeTherefore, since the driving force of the first driving force source can be transmitted to the wheels, the driving force deficiency of the vehicle is suppressed, and the running performance and drivability of the vehicle are improved.
[0062]
  According to the invention of claim 2, in addition to obtaining the same effect as the invention of claim 1,FirstSince the torques of the driving force source and the third driving force source are transmitted to the wheels, the torque shortage of the third driving force source relative to the required driving force isFirstIt can be compensated by the torque of the driving force source. Accordingly, the shortage of driving force of the vehicle is suppressed, and the running performance and drivability of the vehicle are improved.
[0063]
  According to the invention of claim 3The brake device, the starting device, the output member and the transmissionThe rotation of the moving member is suppressed, and the same effect as that of the invention of claim 1 or 2 can be obtained.
[0064]
  Claim4 or 5According to the inventionFor starter motors or electronic throttle valvesThus, the rotation of the starting device, the output member, and the transmission member is suppressed, and the same effect as that of the invention of claim 1 or 2 can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a hybrid vehicle of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a control circuit of the hybrid vehicle of FIG.
3 is a collinear diagram comparing an embodiment in which engine rotation is suppressed and a comparative example in which engine rotation is not suppressed in the configuration of the hybrid vehicle in FIG. 1; FIG.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a hybrid vehicle of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine, 2 ... Electronic throttle valve, 7 ... Exhaust brake, 14 ... Starter motor, 17 ... Electromagnetic brake, 20, 21, 59, 60 ... Motor generator, 29 ... Carrier, 45 ... Wheel, 63 ... Stator, 65 …shaft.

Claims

The drive device for a hybrid vehicle capable of transmitting the torque of the first driving power source and an internal combustion engine to the wheels,
A transmission member which the torque of the Function and the internal combustion engine working as the reactive element with the ability to transmit to the wheel when the transmitting torque of the first driving power source to said wheels, said first while transmitting the torque of the drive power source to the wheels, and a rotation suppression Organization is provided to suppress the rotation of the transmission member,
The hybrid vehicle drive device according to claim 1, wherein the rotation suppression mechanism is an exhaust brake that suppresses rotation of the transmission member by controlling an exhaust pressure in an exhaust pipe of the internal combustion engine .

A third driving force source for transmitting torque to the wheel is provided ;
Before Symbol rotation suppression mechanism has a feature that the torque of said first driving force source and the third driving power source while transmitting to the wheel, and a function of suppressing the rotation of the transmission member The hybrid vehicle drive device according to claim 1.

Before SL engine has an output member coupled to the transmission member is connected in a power transmission to the output member, and starting device for starting the internal combustion engine is provided by the rotation,
The rotation suppression mechanism, by Rukoto to suppress the rotation of the starting device, a hybrid vehicle drive system according to claim 1 or 2, characterized in that a braking device that to suppress the rotation of the transmission member.

Before SL engine has an output member coupled to the transmission member is connected in a power transmission to the output member, and has a starter motor is provided to Ru to start the pre-SL engine by the rotation,
Before Symbol rotation suppressing Organization, due Rukoto to control the current supplied to the prior SL starter motor, according to claim 1 or 2, characterized in that you are provided with a function to suppress the rotation of the transmission member Hybrid vehicle drive system.

The internal combustion engine is provided with an electronic throttle valve that is electrically opened and closed by a signal output from an electronic control unit,
3. The hybrid vehicle drive device according to claim 1, wherein the rotation suppression mechanism has a function of suppressing rotation of the transmission member by controlling the electronic throttle valve in a closing direction. 4. .