JP4088573B2 - Power output device and automobile equipped with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、動力出力装置およびこれを搭載する自動車に関し、詳しくは、駆動軸に動力を出力する動力出力装置およびこれを搭載すると共に駆動軸に車軸が機械的に連結されてなる自動車に関する。 The present invention relates to a power output device and a vehicle on which the power output device is mounted, and more particularly to a power output device that outputs power to a drive shaft and a vehicle on which the power shaft is mounted and the axle is mechanically connected to the drive shaft.
従来、この種の動力出力装置としては、第1プラネタリギヤのサンギヤ,リングギヤ,キャリアに第1モータの回転軸,出力軸,エンジンのクランクシャフトをそれぞれ接続し、第2プラネタリギヤのサンギヤ,リングギヤ,キャリアに第1プラネタリギヤのキャリア,第2モータの回転軸,第1プラネタリギヤのリングギヤがそれぞれ接続されたものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この装置では、エンジンから出力される動力を第1モータと第2モータとによりトルク変換して効率よく出力軸に出力することができる、とされている。
上述の動力出力装置では、出力軸,エンジンのクランクシャフト,第1モータの回転軸,第2モータの回転軸の4軸の回転要素のうちいずれか2軸に入出力する動力を設定すると残余の2軸に入出力すべき動力は第1プラネタリギヤと第2プラネタリギヤのギヤ比により設定されるから、出力軸に出力すべき動力とエンジンから出力すべき動力とを設定すると、これに伴って第1モータや第2モータから出力すべき動力も設定される。従って、出力軸に出力すべき動力やエンジンから出力すべき動力によっては、第1モータか第2モータの一方に低回転高トルクが要求されることもあり、定格値を超える高トルクが要求される場合が生じる。こうした問題に対応するために、定格値の大きな第1モータや第2モータを採用することも考えられるが、モータの体格が大きくなることにより装置が大型化すると共に消費電力も多くなって装置全体のエネルギ効率も低下してしまう。また、モータから出力するトルクを定格値以下にするために、出力軸に出力すべき動力やエンジンから出力すべき動力を変更することも考えられるが、これでは出力軸に出力可能な動力範囲を狭めてしまうものとなったり、エンジンを高効率で運転することができないものとなってしまう。 In the above-described power output device, if the power to be input / output to / from any of the four rotation elements of the output shaft, the crankshaft of the engine, the rotation shaft of the first motor, and the rotation shaft of the second motor is set, the remaining power is set. The power to be input / output to / from the two shafts is set by the gear ratio of the first planetary gear and the second planetary gear. Therefore, when the power to be output to the output shaft and the power to be output from the engine are set, the first The power to be output from the motor or the second motor is also set. Therefore, depending on the power to be output to the output shaft and the power to be output from the engine, either the first motor or the second motor may require a low rotational high torque, and a high torque exceeding the rated value is required. May occur. In order to deal with such problems, it may be possible to adopt the first motor or the second motor having a large rated value. However, as the size of the motor increases, the size of the device increases and the power consumption increases, resulting in the entire device. The energy efficiency is also reduced. Also, in order to keep the torque output from the motor below the rated value, it is possible to change the power to be output to the output shaft and the power to be output from the engine. However, this limits the power range that can be output to the output shaft. It will become narrower, or the engine cannot be operated with high efficiency.
本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車は、エネルギ効率の向上を図ることを目的の一つとする。また、本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車は、電動機の小型化を図ることを目的の一つとする。さらに、本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車は、より広い動力範囲の動力を駆動軸に出力することを目的の一つとする。 The power output device of the present invention and a vehicle equipped with the power output device have an object of improving energy efficiency. Another object of the power output device of the present invention and a vehicle equipped with the power output device is to reduce the size of the electric motor. Furthermore, it is an object of the power output apparatus of the present invention and a vehicle equipped with the power output apparatus to output power in a wider power range to the drive shaft.
本発明の動力出力装置およびこれを備える自動車は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。 In order to achieve at least a part of the above-described object, the power output apparatus of the present invention and the automobile including the same have adopted the following means.
本発明の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
内燃機関と、
発電可能な第1の電動機と、
前記駆動軸に動力を入出力可能な第2の電動機と、
前記駆動軸に連結された第1軸と前記内燃機関の出力軸に連結された第2軸と第3軸とを含む複数軸に接続され、前記第1軸と前記第2軸と前記第3軸の3軸のうちのいずれか2軸の回転数に基づいて残余の軸を回転させ、前記複数軸に入出力される動力の収支をもって前記駆動軸に動力を出力可能な多軸式動力入出力手段と、
前記第1軸と前記第2軸と前記第3軸の3軸のいずれかと前記第1の電動機の回転軸とを少なくとも異なる2つの変速比をもって連結する連結手段と、
を備えることを要旨とする。
The power output apparatus of the present invention is
A power output device that outputs power to a drive shaft,
An internal combustion engine;
A first electric motor capable of generating electricity;
A second electric motor capable of inputting and outputting power to the drive shaft;
Connected to a plurality of shafts including a first shaft coupled to the drive shaft, a second shaft coupled to the output shaft of the internal combustion engine, and a third shaft, the first shaft, the second shaft, and the third shaft A multi-shaft power input capable of rotating the remaining shaft based on the rotational speed of any two of the three shafts and outputting power to the drive shaft with a balance of power input / output to / from the plurality of shafts Output means;
Connecting means for connecting any one of the three axes of the first shaft, the second shaft, and the third shaft and the rotating shaft of the first motor with at least two different gear ratios;
It is a summary to provide.
この本発明の動力出力装置では、駆動軸に連結された第1軸と内燃機関の出力軸に連結された第2軸と第3軸とを含む複数軸に接続され第1軸と第2軸と第3軸の3軸のうちのいずれか2軸の回転数に基づいて残余の軸を回転させると共に複数軸に入出力される動力の収支をもって駆動軸に動力を出力する多軸式動力入出力手段の第1軸と第2軸と第3軸の3軸のいずれかと第1の電動機の回転軸とを少なくとも異なる2つの変速比をもって連結するから、第1の電動機を少なくとも異なる2つの変速比をもって駆動することができる。したがって、第1の電動機が効率よく駆動できる変速比をもって駆動することにより、装置全体のエネルギ効率を向上させることができると共に第1の電動機の小型化を図ることができ、より広い動力範囲の動力を駆動軸に出力することができる。 In the power output apparatus of the present invention, the first shaft and the second shaft are connected to a plurality of shafts including a first shaft coupled to the drive shaft, a second shaft coupled to the output shaft of the internal combustion engine, and a third shaft. Multi-shaft power input that rotates the remaining shaft based on the rotational speed of any two of the three shafts and the third shaft and outputs power to the drive shaft with the balance of power input and output to and from the plurality of shafts Since any one of the first shaft, the second shaft, and the third shaft of the output means and the rotation shaft of the first motor are connected with at least two different gear ratios, the first motor is shifted with at least two different speeds. It can be driven with a ratio. Therefore, by driving with a gear ratio that allows the first electric motor to be driven efficiently, the energy efficiency of the entire apparatus can be improved, and the first electric motor can be reduced in size, and power in a wider power range can be achieved. Can be output to the drive shaft.
こうした本発明の動力出力装置において、前記第2の電動機の回転軸は前記第1軸に接続されてなり、前記連結手段は前記第3軸と前記第1の電動機の回転軸とを連結する手段であるものとすることもできる。こうすれば、第2の電動機からの動力を直接駆動軸に出力することができると共に第1の電動機の回転軸を少なくとも異なる2つの変速比をもって連結することができる。したがって、第3軸の回転数に応じて異なる変速比を用いて第1の電動機の回転軸を連結することにより、第1の電動機を高効率で駆動することができるから、装置全体のエネルギ効率を向上させることができると共に第1の電動機の小型化を図ることができる。 In such a power output apparatus of the present invention, the rotating shaft of the second electric motor is connected to the first shaft, and the connecting means connects the third shaft and the rotating shaft of the first electric motor. It can also be assumed. In this way, the power from the second electric motor can be directly output to the drive shaft, and the rotation shaft of the first electric motor can be connected with at least two different gear ratios. Therefore, the first motor can be driven with high efficiency by connecting the rotation shaft of the first motor using a different gear ratio according to the rotation speed of the third shaft. And the size of the first electric motor can be reduced.
この第3軸に第1の電動機を連結する態様の本発明の動力出力装置において、前記連結手段は、前記第3軸に接続された第4軸と前記第1の電動機の回転軸に接続された第5軸と第6軸とに接続され該3軸のうちのいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、前記第4軸と前記第5軸との連結および該連結の解除を行なう連結解除手段と、前記第6軸の回転の停止および該停止の解除を行なう停止解除手段と、を備える手段であるものとすることもできる。この場合、前記連結手段は、前記連結解除手段により前記第4軸と前記第5軸とを連結すると共に前記停止解除手段により前記第6軸の停止を解除することにより前記第3軸の回転数と前記第1の電動機の回転軸の回転数とを同一の変速比をもって連結し、前記連結解除手段により前記第4軸と前記第5軸との連結を解除すると共に前記停止解除手段により前記第6軸の回転を停止することにより前記第3軸の回転数より前記第1の電動機の回転軸の回転数が大きくなる変速比をもって連結する手段であるものとすることもできる。こうすれば、第1の電動機を第3軸の回転数で駆動したり第3軸の回転数より大きな回転数で駆動することができる。ここで、前記連結解除手段はワンウェイクラッチであるものとすることもできる。また、多軸式動力入出力手段や3軸式動力入出力手段は、遊星歯車機構により構成されてなるものとすることもできる。 In the power output apparatus of the present invention in which the first electric motor is connected to the third shaft, the connecting means is connected to the fourth shaft connected to the third shaft and the rotating shaft of the first electric motor. A three-axis power input / output means connected to the fifth shaft and the sixth shaft and for inputting / outputting power to / from the remaining shaft based on power input / output to / from any two of the three shafts; A means for connecting and releasing the fourth shaft and the fifth shaft, and a means for releasing the connection; and a stop releasing means for stopping and releasing the rotation of the sixth shaft. You can also In this case, the connecting means connects the fourth shaft and the fifth shaft by the connection releasing means and releases the stop of the sixth axis by the stop releasing means, thereby rotating the rotation speed of the third shaft. And the rotational speed of the rotary shaft of the first electric motor are connected with the same gear ratio, the connection release means releases the connection between the fourth shaft and the fifth shaft, and the stop release means releases the first shaft. It can also be a means for connecting with a gear ratio that stops the rotation of the six axes so that the rotation speed of the rotation shaft of the first electric motor becomes larger than the rotation speed of the third shaft. If it carries out like this, a 1st electric motor can be driven with the rotation speed of a 3rd axis | shaft, or can be driven with a rotation speed larger than the rotation speed of a 3rd axis | shaft. Here, the connection release means may be a one-way clutch. Further, the multi-axis power input / output means and the three-axis power input / output means may be constituted by a planetary gear mechanism.
また、本発明の動力出力装置において、前記第2の電動機の回転軸は前記第3軸に接続されてなり、前記連結手段は、前記第1軸と前記第2軸と前記第1の電動機の回転軸の3軸のいずれか2軸の回転数に基づいて残余の軸を回転させる第1の変速比と前記第1軸に対して比例的に前記第1の電動機の回転軸を回転させる第2の変速比とをもって連結する手段であるものとすることもできる。こうすれば、第1の変速比をもって連結することにより、第1軸と第2軸と第3軸と第1の電動機の回転軸の4軸はいずれか2軸の回転数に基づいて残余の2軸を回転させことになるから、この4軸を回転要素とするいわゆる4要素タイプの動力入出力機構として駆動させることができる。したがって、3軸を回転要素とするいわゆる3要素タイプの動力入出力機構に比して第1の電動機や第2の電動機の小型化を図ることができる。また、第2の変速比をもって連結することにより、第1軸に対して比例的に第1の電動機の回転軸を回転させることができる。ここで、「比例的」とは、第1軸の回転数に正または負の比例係数を乗じた回転数で第1の電動機を回転させることを意味する。したがって、第1軸、即ち駆動軸の回転数に対して比例した回転数で第1の電動機を回転させることになる。 In the power output apparatus of the present invention, the rotating shaft of the second motor is connected to the third shaft, and the connecting means includes the first shaft, the second shaft, and the first motor. A first speed ratio for rotating the remaining shaft based on the rotational speed of any two of the three rotating shafts and a first speed ratio for rotating the rotating shaft of the first electric motor in proportion to the first shaft. It can also be a means to connect with 2 speed ratios. In this way, the four shafts of the first shaft, the second shaft, the third shaft, and the rotating shaft of the first motor are connected based on the rotational speed of any two shafts by connecting with the first gear ratio. Since the two axes are rotated, it can be driven as a so-called four-element type power input / output mechanism having these four axes as rotating elements. Therefore, the first electric motor and the second electric motor can be downsized as compared with a so-called three-element type power input / output mechanism having three axes as rotating elements. Further, by connecting with the second gear ratio, the rotating shaft of the first electric motor can be rotated in proportion to the first shaft. Here, “proportional” means that the first electric motor is rotated at a rotational speed obtained by multiplying the rotational speed of the first shaft by a positive or negative proportional coefficient. Therefore, the first electric motor is rotated at a rotation speed proportional to the rotation speed of the first shaft, that is, the drive shaft.
この第1の変速比と第2の変速比とをもって連結する態様の本発明の動力出力装置において、前記連結手段は、前記第1の電動機の回転軸が連結された第4軸と前記駆動軸に連結された第5軸と第6軸との3軸に接続され該3軸のいずれかの2軸に入出力される動力に基づく動力を残余の軸に入出力する3軸式動力入出力手段と、前記内燃機関の出力軸と前記第6軸との連結および該連結の解除を行なう連結解除手段と、該第6軸の回転の停止および該停止の解除を行なう停止解除手段と、を備える手段であるものとすることもできる。この場合、前記連結手段は、前記連結解除手段により前記内燃機関の出力軸と前記第6軸とを連結すると共に前記停止解除手段により前記第6軸の停止を解除することにより前記第1の変速比をもって連結し、前記連結解除手段により前記内燃機関の出力軸と前記第6軸との連結を解除すると共に前記停止解除手段により前記第6軸の回転を停止することにより前記第2の変速比をもって連結する手段であるものとすることもできる。ここで、前記多軸式動力入出力手段や3軸式動力入出力手段は、遊星歯車機構により構成されてなるものとすることもできる。 In the power output apparatus of the present invention in which the first gear ratio and the second gear ratio are coupled, the coupling means includes a fourth shaft to which the rotating shaft of the first motor is coupled and the drive shaft. A three-axis power input / output unit that inputs / outputs power to / from the remaining shafts based on power input / output to / from two of the three axes connected to the three axes of the fifth axis and the sixth axis coupled to each other Means, connection release means for connecting and releasing the output shaft of the internal combustion engine and the sixth shaft, and stop release means for stopping the rotation of the sixth shaft and releasing the stop. It can also be a means provided. In this case, the connecting means connects the output shaft of the internal combustion engine and the sixth shaft by the connection releasing means and releases the stop of the sixth shaft by the stop releasing means. The second transmission gear ratio is established by releasing the connection between the output shaft of the internal combustion engine and the sixth shaft by the connection release means and stopping the rotation of the sixth shaft by the stop release means. It can also be a means to connect with. Here, the multi-axis power input / output means and the three-axis power input / output means may be configured by a planetary gear mechanism.
連結解除手段と停止解除手段とによって第1の変速比と第2の変速比をもって第1の電動機の回転軸を連結する態様の本発明の動力出力装置において、前記駆動軸に要求される要求動力に基づいて前記第1の変速比と前記第2の変速比とが切り替えられるよう前記連結手段を制御する切替制御手段を備えるものとすることもできる。この場合、前記切替制御手段は、前記要求動力が所定の低回転高トルク範囲外のときには前記第1の変速比となるよう前記連結手段を制御し、前記要求動力が所定の低回転高トルク範囲内のときには前記第2の変速比となるよう前記連結手段を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、要求動力が所定の低回転高トルク範囲外のときには第1軸と第2軸と第3軸と第1の電動機の回転軸の4軸を4要素タイプの動力入出力機構として機能させ、要求動力が所定の低回転高トルク範囲内のときには第1の電動機の回転軸を第1軸に対して比例的に回転させることができる。この結果、要求動力が所定の低回転高トルク範囲内のときに第1の電動機からの動力を比例的に変換して駆動軸に出力することができ、駆動軸に高トルクを出力することができる。 In the power output apparatus of the present invention in which the rotation shaft of the first electric motor is connected with the first gear ratio and the second gear ratio by the connection release means and the stop release means, the required power required for the drive shaft. It is also possible to provide switching control means for controlling the connecting means so that the first speed ratio and the second speed ratio can be switched based on the above. In this case, the switching control means controls the connecting means so that the first speed ratio is obtained when the required power is outside a predetermined low rotational high torque range, and the required power is within a predetermined low rotational high torque range. It is also possible to use a means for controlling the connecting means so that the second gear ratio is achieved. In this way, when the required power is outside the predetermined low rotation high torque range, the first shaft, the second shaft, the third shaft, and the four rotation shafts of the first motor function as a four-element type power input / output mechanism. When the required power is within a predetermined low rotation high torque range, the rotation shaft of the first electric motor can be proportionally rotated with respect to the first shaft. As a result, when the required power is within the predetermined low rotation high torque range, the power from the first motor can be proportionally converted and output to the drive shaft, and high torque can be output to the drive shaft. it can.
本発明の動力出力装置において、操作者の操作に基づいて前記駆動軸に出力すべき要求動力を設定する要求動力設定手段と、該設定された要求動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき目標動力を設定する目標動力設定手段と、該設定された目標動力が前記内燃機関から出力されると共に前記要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記第1の電動機と前記第2の電動機とを駆動制御する駆動制御手段と、を備えるものとすることもできる。こうすれば、操作者に操作に基づく動力を内燃機関から出力して駆動軸に出力することができる。 In the power output apparatus of the present invention, a required power setting means for setting a required power to be output to the drive shaft based on an operation of an operator, and a target to be output from the internal combustion engine based on the set required power Target power setting means for setting power, the internal combustion engine and the first electric motor so that the set target power is output from the internal combustion engine and power based on the required power is output to the drive shaft. Drive control means for driving and controlling the second electric motor. In this way, the power based on the operation can be output from the internal combustion engine to the operator and output to the drive shaft.
この駆動制御手段を備える態様の本発明の動力出力装置において、前記第1の電動機および前記第2の電動機と電力のやり取りが可能な蓄電手段と、該蓄電手段の状態に基づいて該蓄電手段を充放電すべき要求電力を設定する要求電力設定手段と、を備え、前記目標動力設定手段は、前記設定された要求動力と前記設定された要求電力とに基づいて前記目標動力を設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、蓄電手段を効率よく用いることにより装置のエネルギ効率を更に向上させることができる。 In the power output apparatus according to the aspect of the invention including the drive control unit, the power storage unit capable of exchanging power with the first motor and the second motor, and the power storage unit based on the state of the power storage unit. Request power setting means for setting required power to be charged / discharged, and the target power setting means is means for setting the target power based on the set required power and the set required power. It can also be. In this way, the energy efficiency of the device can be further improved by using the power storage means efficiently.
本発明の自動車は、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置、即ち、基本的には、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、内燃機関と、発電可能な第1の電動機と、前記駆動軸に動力を入出力可能な第2の電動機と、前記駆動軸に連結された第1軸と前記内燃機関の出力軸に連結された第2軸と第3軸とを含む複数軸に接続され前記第1軸と前記第2軸と前記第3軸の3軸のうちのいずれか2軸の回転数に基づいて残余の軸を回転させ前記複数軸に入出力される動力の収支をもって前記駆動軸に動力を出力可能な多軸式動力入出力手段と、前記第1軸と前記第2軸と前記第3軸の3軸のいずれかと前記第1の電動機の回転軸とを少なくとも異なる2つの変速比をもって連結する連結手段と、を備える動力出力装置を搭載し、前記駆動軸に車軸が機械的に連結されてなることを要旨とする。 The automobile of the present invention is a power output apparatus of the present invention according to any one of the above-described aspects, that is, basically a power output apparatus that outputs power to a drive shaft, and is capable of generating power with an internal combustion engine. An electric motor, a second electric motor capable of inputting / outputting power to / from the drive shaft, a first shaft connected to the drive shaft, and a second shaft and a third shaft connected to the output shaft of the internal combustion engine. The remaining shafts are connected to a plurality of axes including the first axis, the second axis, and the third axis, and the remaining axes are rotated based on the number of rotations of any one of the three axes. A multi-axis power input / output means capable of outputting power to the drive shaft with a power balance, one of the three axes of the first shaft, the second shaft, and the third shaft, and the rotating shaft of the first motor; A power output device comprising: a connecting means for connecting at least two different gear ratios; Axle drive shaft and summarized in that formed by mechanically connecting.
この本発明の自動車では、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置を搭載するから、本発明の動力出力装置が奏する効果、例えば、装置全体のエネルギ効率を向上させることができる効果や第1の電動機の小型化を図ることができる効果、より広い動力範囲の動力を駆動軸に出力することができる効果などと同様な効果を奏することができる。 In the automobile of the present invention, since the power output device of the present invention according to any one of the above-described aspects is mounted, the effect exhibited by the power output device of the present invention, for example, the effect of improving the energy efficiency of the entire device, The same effects as the effect of reducing the size of the first electric motor and the effect of outputting power in a wider power range to the drive shaft can be achieved.
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described using examples.
図1は、本発明の第1実施例としての動力出力装置を搭載するハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車20は、図示するように、エンジン22と、エンジン22のクランクシャフト26にダンパ28を介して接続されると共に駆動輪69a,69bにデファレンシャルギヤ68とギヤ機構66とを介して接続された動力分配統合機構30と、この動力分配統合機構30に接続された発電可能なモータMG1と、同じく動力分配統合機構30に接続された発電可能なモータMG2と、動力出力装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット70とを備える。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a
エンジン22は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン22の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット(以下、エンジンECUという)24により燃料噴射制御や点火制御,吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンECU24は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によりエンジン22を運転制御すると共に必要に応じてエンジン22の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。
The
動力分配統合機構30は、2つのプラネタリギヤP1,P2とブレーキB1とワンウェイクラッチF1とにより構成されている。第1プラネタリギヤP1のリングギヤ32にはモータMG2の回転軸とギヤ機構66が、ピニオンギヤ33を連結するキャリア34にはエンジン22のクランクシャフト26が、それぞれ接続されている。第1プラネタリギヤP1のリングギヤ32は、上述したようにギヤ機構66に接続され、最終的には駆動輪69a,69bに接続されているから、その回転軸を説明の都合上、「駆動軸」65と呼ぶことにする。第1プラネタリギヤP1のサンギヤ31には第2プラネタリギヤP2のピニオンギヤ38を連結するキャリア39が接続されていると共にワンウェイクラッチF1を介して第2プラネタリギヤP2のサンギヤ36が接続されている。この第2プラネタリギヤP2のサンギヤ36には、更にモータMG1の回転軸が接続されている。また、第2プラネタリギヤP2のリングギヤ37はブレーキB1を介してケースに接続されている。ここで、実施例のワンウェイクラッチF1は、サンギヤ36の回転数をキャリア39の回転数より大きくしようとするときにフリーとなり、逆にサンギヤ36の回転数をキャリア39の回転数より小さくしようとするとロックされるように構成されている。
The power distribution and
こうして構成された動力分配統合機構30は、ブレーキB1をオンとすることにより、モータMG1からの動力を減速して第1プラネタリギヤP1のサンギヤ31に出力することができる。ブレーキB1をオンとし停車した状態でエンジン22をクランキングしている際の動力分配統合機構30の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を図2に示す。図中、左のR1軸は駆動軸65の回転数であると共にモータMG2の回転数Nm2である第1プラネタリギヤP1のリングギヤ32の回転数を示し、C1軸はエンジン22のクランクシャフト26の回転数Ne(以下、エンジン22の回転数Neという)である第1プラネタリギヤP1のキャリア34の回転数を示し、S1,C2軸は第1プラネタリギヤP1のサンギヤ31の回転数と第2プラネタリギヤP2のキャリア39の回転数を示す。R2軸は第2プラネタリギヤP2のリングギヤ37の回転数を示し、S2軸はモータMG1の回転数Nm1である第2プラネタリギヤP2のサンギヤ36の回転数を示す。R1軸,C1軸,S1,C2軸に差し掛かっている直線が第1プラネタリギヤP1における共線であり、R2軸,S1,C2軸,S2軸に差し掛かっている直線が第2プラネタリギヤP2の共線である。この共線図は、各回転要素(各軸)に作用するトルクを共線を梁に見立てたときにこの梁に作用する力と同一視することができるものである。したがって、各軸に作用するトルク或いは作用させるべきトルクを、同様の力が作用している梁の釣り合いを解くことにより計算することができる。なお、図中、ρ1は第1プラネタリギヤP1のギヤ比(サンギヤ31の歯数/リングギヤ32の歯数)であり、ρ2は第2プラネタリギヤP2のギヤ比(サンギヤ36の歯数/リングギヤ37の歯数)である。このように、停車した状態でエンジン22をクランキングする際にブレーキB1をオンとすることにより、モータMG1から出力する動力を、第2プラネタリギヤP2により減速し、更に第1プラネタリギヤP1により減速してエンジン22のクランクシャフト26に出力することができる。なお、ブレーキB1をオンとする状態は、停車した状態でエンジン22をクランキングする際に用いるだけでなく、モータMG1が低回転高トルクで運転されるような場合にも用いられる。即ち、ブレーキB1をオンとすることにより、モータMG1をブレーキB1がオフの状態より高回転低トルクで運転するのである。
The power distribution and
また、動力分配統合機構30は、ブレーキB1をオフとしてサンギヤ36の回転数をキャリア39の回転数より小さくしようとするようモータMG1を駆動することにより、ワンウェイクラッチF1をロックさせて、モータMG1の回転軸を第1プラネタリギヤP1のサンギヤ31に連結した状態とすることができる。この状態の動力分配統合機構30の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を図3に示す。この状態では、動力分配統合機構30は、第1プラネタリギヤP1のサンギヤ31にモータMG1の回転軸が、リングギヤ32に駆動軸65とモータMG2の回転軸とが、キャリア34にエンジン22のクランクシャフト26が連結された、いわゆる3要素タイプの動力分配統合機構として機能する。さらに、動力分配統合機構30は、ブレーキB1をオフとしてサンギヤ36の回転数がキャリア39の回転数より大きくなるような状態とすることにより、ワンウェイクラッチF1をフリーとして、モータMG1を切り離した状態とすることができる。この状態の動力分配統合機構30の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を図4に示す。この図4の状態は、エンジン22を停止させてモータMG2からの動力だけで走行する状態である。この状態では、いわゆる3要素タイプの動力分配統合機構では、モータMG1の回転子は連れ回されることになるが、ワンウェイクラッチF1がフリーとなることにより、モータMG1の回転子を連れ回すことがない。なお、こうしたブレーキB1のオンオフ制御はハイブリッド用電子制御ユニット70により行なわれている。
The power distribution and
モータMG1およびモータMG2は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ51,52を介してバッテリ60と電力のやりとりを行なう。インバータ51,52とバッテリ60とを接続する電力ライン64は、各インバータ51,52が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータMG1,MG2のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ60は、モータMG1,MG2のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータMG1,MG2により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ60は充放電されない。モータMG1,MG2は、いずれもモータ用電子制御ユニット(以下、モータECUという)50により駆動制御されている。モータECU50には、モータMG1,MG2を駆動制御するために必要な信号、例えばモータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ53,54からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータMG1,MG2に印加される相電流などが入力されており、モータECU50からは、インバータ51,52へのスイッチング制御信号が出力されている。モータECU50は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によってモータMG1,MG2を駆動制御すると共に必要に応じてモータMG1,MG2の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。
Both motor MG1 and motor MG2 are configured as well-known synchronous generator motors that can be driven as generators and can be driven as motors, and exchange power with
バッテリ60は、バッテリ用電子制御ユニット(以下、バッテリECUという)62によって管理されている。バッテリECU62には、バッテリ60を管理するのに必要な信号、例えば,バッテリ60の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧,バッテリ60の出力端子に接続された電力ライン64に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流,バッテリ60に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度などが入力されており、必要に応じてバッテリ60の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。なお、バッテリECU62では、バッテリ60を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づく残容量(SOC)やこの残容量(SOC)と電池温度とに基づく入出力制限Win,Woutなども演算または設定している。
The
ハイブリッド用電子制御ユニット70は、CPU72を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU72の他に処理プログラムを記憶するROM74と、データを一時的に記憶するRAM76と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット70には、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号,シフトレバー81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP,アクセルペダル83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Acc,ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBP,車速センサ88からの車速Vなどが入力ポートを介して入力されている。また、ハイブリッド用電子制御ユニット70からは、ブレーキB1への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。更に、ハイブリッド用電子制御ユニット70は、前述したように、エンジンECU24やモータECU50,バッテリECU62と通信ポートを介して接続されており、エンジンECU24やモータECU50,バッテリECU62と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
The hybrid
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20は、運転者によるアクセルペダル83の踏み込み量に対応するアクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動軸65に出力すべき駆動要求トルクTd*を計算し、この駆動要求トルクTd*に対応する要求動力が駆動軸65に出力されるように、エンジン22とモータMG1とモータMG2とが運転制御される。エンジン22とモータMG1とモータMG2の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にエンジン22から出力される動力のすべてが動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによってトルク変換されて駆動軸65に出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ60の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にバッテリ60の充放電を伴ってエンジン22から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによるトルク変換を伴って要求動力が駆動軸65に出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御する充放電運転モード、エンジン22の運転を停止してモータMG2から要求動力に見合う動力を駆動軸65に出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。なお、トルク変換運転モードと充放電運転モードはバッテリ60の充放電を行なうか否かの差があるだけで実質的な制御における差違はない。
The
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20の動作、特にブレーキB1の切り替えを含む基本的な動作について説明する。図5は、ハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎(例えば8msec毎)に繰り返し実行される。
Next, the operation of the
駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット70のCPU72は、まず、アクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Accや車速センサ88からの車速V,モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2,バッテリ60を充放電するための要求充放電パワーPb*など制御に必要なデータを入力する処理を実行する(ステップS100)。ここで、モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2は、回転位置検出センサ53,54により検出されるモータMG1,MG2の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータECU50から通信により入力するものとした。また、バッテリ60を充放電するための要求充放電パワーPb*は、残容量(SOC)に基づいて設定されたものをバッテリECU62から通信により入力するものとした。
When the drive control routine is executed, first, the
こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Accと車速Vとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動軸65に出力すべき駆動要求トルクTd*と車両に要求される車両要求パワーP*とを設定する(ステップS110)。駆動要求トルクTd*は、実施例では、アクセル開度Accと車速Vと駆動要求トルクTd*との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてROM74に記憶しておき、アクセル開度Accと車速Vとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクTr*を導出して設定するものとした。図6に要求トルク設定用マップの一例を示す。車両要求パワーP*は、設定した駆動要求トルクTd*に駆動軸65の回転数Ndを乗じたものとバッテリ60が要求する要求充放電パワーPb*とロスLossとの和として計算することができる。なお、駆動軸65の回転数Ndは、車速Vに換算係数kを乗じることによって求めることができる。
When the data is input in this way, the drive request torque Td * to be output to the
次に、車速Vを閾値Vrefと比較すると共に車両要求パワーP*を閾値Prefと比較する(ステップS120)。ここで、閾値Vrefや閾値Prefは、エンジン22を停止した状態でモータMG2からの動力だけで走行可能な上限を設定するものである。車速Vが閾値Vref未満で車両要求パワーP*が閾値Pref未満のときには、ブレーキB1をオフとして(ステップS130)、エンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*に値0を設定してエンジン22を停止すると共に(ステップS140)、モータMG1のトルク指令Tm1*に値0を設定し(ステップS150)、モータMG2のトルク指令Tm2*に駆動要求トルクTd*を設定する(ステップS160)。そして、設定したエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*についてはエンジンECU24に送信すると共にモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU40に送信して(ステップS250)、駆動制御ルーチンを終了する。値0の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを受信したエンジンECU24は、エンジン22が運転されているときには燃料噴射制御や点火制御などの制御を停止してエンジン22の運転を停止し、エンジン22が停止しているときにその状態(停止状態)を保持する。また、トルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータECU50は、モータMG1については、駆動しているときには駆動が停止するように、駆動停止しているときにはその状態(停止状態)が保持されるように、モータMG2については、トルク指令Tm2*で駆動されるように、インバータ51,52のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。こうした制御により、図4の共線図の状態として駆動要求トルクTd*を駆動軸65に出力して走行することができる。
Next, the vehicle speed V is compared with the threshold value Vref, and the vehicle required power P * is compared with the threshold value Pref (step S120). Here, the threshold value Vref and the threshold value Pref set an upper limit at which the vehicle can travel only with the power from the motor MG2 with the
一方、車速Vが閾値Vref以上であったり車両要求パワーP*が閾値Pref以上のときには、設定した車両要求パワーP*に基づいてエンジン22から出力すべきエンジン要求パワーPe*を設定する(ステップS170)。エンジン要求パワーPe*の設定は、エンジン22の応答性がモータMG1,MG2などに比して遅いことから、いままでにこのルーチンが実行されて設定されたエンジン要求パワーPe*と今回設定された車両要求パワーP*とを用いて車両要求パワーP*がいずれエンジン要求パワーPe*として設定されるようなまし処理やレート処理を用いてエンジン要求パワーPe*を設定する。続いて、設定したエンジン要求パワーPe*に基づいてエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する(ステップS180)。この設定は、エンジン22を効率よく動作させる動作ラインとエンジン要求パワーPe*とに基づいて目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する。エンジン22の動作ラインの一例と目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する様子を図7に示す。図示するように、目標回転数Ne*と目標トルクTe*は、動作ラインとエンジン要求パワーPe*(Ne*×Te*)が一定の曲線との交点により求めることができる。
On the other hand, when the vehicle speed V is equal to or higher than the threshold Vref or the vehicle required power P * is equal to or higher than the threshold Pref, the engine required power Pe * to be output from the
次に、設定したエンジン22の目標回転数Ne*とモータMG2の回転数Nm2と動力分配統合機構30における第1プラネタリギヤP1のギヤ比ρ1を用いて次式(1)によりモータMG1の目標回転数Nm1*を計算すると共に計算した目標回転数Nm1*と現在の回転数Nm1とに基づいて式(2)によりモータMG1のトルク指令Tm1*を計算する(ステップS190)。ここで、式(1)は、動力分配統合機構30の第1プラネタリギヤP1の回転要素に対する力学的な関係式であり、図3の共線図における第1プラネタリギヤP1の共線から容易に導くことができる。また、式(2)は、モータMG1を目標回転数Nm1*で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式(2)中、右辺第2項の「k1」は比例項のゲインであり、右辺第3項の「k2」は積分項のゲインである。
Next, using the set target rotational speed Ne * of the
こうしてモータMG1の目標回転数Nm1*とトルク指令Tm1*とを計算すると、駆動要求トルクTd*とモータMG1のトルク指令Tm1*と動力分配統合機構30の第1プラネタリギヤP1におけるギヤ比ρ1とを用いて次式(3)によりモータMG2のトルク指令Tm2*を計算する(ステップS200)ここで、式(3)は、前述した図3の共線図における第1プラネタリギヤP1の共線から容易に導き出すことができる。
When the target rotational speed Nm1 * and the torque command Tm1 * of the motor MG1 are thus calculated, the drive request torque Td *, the torque command Tm1 * of the motor MG1 and the gear ratio ρ1 of the first planetary gear P1 of the power distribution and
続いて、設定したモータMG1の目標回転数Nm1*を閾値Nrefと比較すると共にモータMG1のトルク指令Tm1*を閾値Trefと比較する(ステップS210)。ここで、閾値Nrefと閾値Trefは、モータMG1の運転領域として低回転高トルクとなる領域を設定するものである。モータMG1の目標回転数Nm1*が閾値Nref以上であったり、モータMG1のトルク指令Tm1*が閾値Tref未満のときには、モータMG1の運転領域は低回転高トルクの領域にはないと判断し、ブレーキB1をオフとして(ステップS220)、図3の共線図の状態とし、設定したエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*についてはエンジンECU24に送信すると共にモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU40に送信して(ステップS250)、駆動制御ルーチンを終了する。目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを受信したエンジンECU24は、エンジン22が目標回転数Ne*と目標トルクTe*とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン22における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なう。また、トルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータECU50は、トルク指令Tm1*でモータMG1が駆動されると共にトルク指令Tm2*でモータMG2が駆動されるようインバータ51,52のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
Subsequently, the set target rotational speed Nm1 * of the motor MG1 is compared with the threshold value Nref, and the torque command Tm1 * of the motor MG1 is compared with the threshold value Tref (step S210). Here, the threshold value Nref and the threshold value Tref are used to set a region where the low-rotation high-torque is set as the operation region of the motor MG1. When the target rotational speed Nm1 * of the motor MG1 is equal to or greater than the threshold value Nref or when the torque command Tm1 * of the motor MG1 is less than the threshold value Tref, it is determined that the operating range of the motor MG1 is not in the low-rotation high-torque range. B1 is turned off (step S220), the state shown in the collinear chart of FIG. 3 is set, and the set target rotational speed Ne * and target torque Te * of the
一方、モータMG1の目標回転数Nm1*が閾値Nref未満でモータMG1のトルク指令Tm1*が閾値Tref以上のときには、モータMG1の運転領域が低回転高トルクの領域にあると判断し、ブレーキB1をオンとして(ステップS230)、図2の共線図の状態とし、ステップS190で第1プラネタリギヤP1のギヤ比ρ1を用いて計算したモータMG1の目標回転数Nm1*およびトルク指令Tm1*に対して第2プラネタリギヤP2のギヤ比ρ2を用いた換算式を用いてモータMG1の目標回転数Nm1*とトルク指令Tm1*とを計算し(ステップS240)、設定したエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*についてはエンジンECU24に送信すると共にモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU40に送信して(ステップS250)、駆動制御ルーチンを終了する。このように、モータMG1の運転領域が低回転高トルクの領域にあるときに、ブレーキB1をオンとしてモータMG1の運転領域をこれより高回転低トルク側にすることにより、モータMG1の体格を小さくすることができると共にモータMG1の効率を向上させることができる。これは、一般的に、低回転高トルク型のモータは高回転低トルク型のモータに比して体格が大きくなると共に効率が低くなることに基づく。なお、目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを受信したエンジンECU24による処理やトルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータECU50による処理については上述した。
On the other hand, when the target rotational speed Nm1 * of the motor MG1 is less than the threshold value Nref and the torque command Tm1 * of the motor MG1 is greater than or equal to the threshold value Tref, it is determined that the operating range of the motor MG1 is in the low-rotation high-torque range. 2 is turned on (step S230), the state of the collinear diagram of FIG. 2 is set, and the target rotational speed Nm1 * and torque command Tm1 * of the motor MG1 calculated using the gear ratio ρ1 of the first planetary gear P1 in step S190 are The target rotational speed Nm1 * and the torque command Tm1 * of the motor MG1 are calculated using a conversion formula using the gear ratio ρ2 of the two planetary gear P2 (step S240), and the set target rotational speed Ne * and target torque of the
以上説明した第1実施例のハイブリッド自動車20によれば、ブレーキB1をオンとすることにより、モータMG1からの動力を減速して第1プラネタリギヤP1のサンギヤ31に出力することができる。即ち、停車した状態でエンジン22をクランキングする際に、モータMG1から出力する動力を、第2プラネタリギヤP2により減速し、更に第1プラネタリギヤP1により減速してエンジン22のクランクシャフト26に出力することができる。この結果、モータMG1から比較的小さなトルクを出力するだけでエンジン22をクランキングすることができる。また、モータMG1の運転領域が低回転高トルクの領域になるときにはブレーキB1をオンとすることにより、ブレーキB1をオフとした状態よりモータMG1の運転領域を高回転低トルクの領域にすることができる。この結果、モータMG1の体格を小さくすることができると共にモータMG1の効率を向上させることができる。さらに、ブレーキB1をオフとしてサンギヤ36の回転数をキャリア39の回転数より小さくしようとするようモータMG1を駆動することにより、ワンウェイクラッチF1をロックさせて、モータMG1の回転軸を第1プラネタリギヤP1のサンギヤ31に連結した状態、即ちいわゆる3要素タイプの動力分配統合機構として機能させることができる。加えて、ブレーキB1をオフとしてサンギヤ36の回転数がキャリア39の回転数より大きくなるような状態とすることにより、ワンウェイクラッチF1をフリーとして、モータMG1を切り離した状態とすることができる。この結果、モータMG2からの動力だけで走行する際にモータMG1の回転子が連れ回されるのを抑止することができる。これらの結果、装置全体のエネルギ効率を向上させることができると共にモータMG1やモータMG2の小型化を図ることができる。
According to the
第1実施例のハイブリッド自動車20では、動力分配統合機構30を第1プラネタリギヤP1と第2プラネタリギヤP2とブレーキB1とワンウェイクラッチF1とにより構成したが、図8の変形例のハイブリッド自動車20Bに示すように、動力分配統合機構30Bを第1プラネタリギヤP1とギヤ機構Q2とにより構成するものとしてもよい。ギヤ機構Q2は、2つのワンウェイクラッチF2,F3を用いて第1プラネタリギヤP1のサンギヤ31とモータMG1の回転軸とを連結している。ギヤ機構Q2のワンウェイクラッチF2は、サンギヤ31が正回転しているときにモータMG1により増速しようとするときロックし、逆に減速しようとするときにフリーとなるよう構成されている。また、ワンウェイクラッチF3は、サンギヤ31が正回転しているときにモータMG1により減速しようとするときロックし、逆に増速しようとするときにフリーとなるよう構成されている。また、ワンウェイクラッチF2に取り付けられたギヤとワンウェイクラッチF3に取り付けられたギヤを調製することにより、ワンウェイクラッチF2をロックすると共にワンウェイクラッチF3をフリーとしたときにはモータMG1から出力される動力を減速してサンギヤ31に出力し、ワンウェイクラッチF2をフリーとすると共にワンウェイクラッチF3をロックしたときにはモータMG1から出力される動力をそのままサンギヤ31に出力するようにすることができる。こうすることにより、第1実施例の動力分配統合機構30における第2プラネタリギヤP2とブレーキB1とワンウェイクラッチF1とをギヤ機構Q2に置き換えることができる。こうした変形例のハイブリッド自動車20Bでは、図9の変形例のハイブリッド自動車20Cに示すように、モータMG1をエンジン22のクランクシャフト26からオフセットして配置できるよう動力分配統合機構30Bのギヤ機構Q2を動力分配統合機構30Cのギヤ機構Q3のように構成するものとしてもよい。
In the
第1実施例のハイブリッド自動車20やその変形例では、ワンウェイクラッチF1、F2,F3を用いたが、ワンウェイクラッチF1,F2,F3に代えて通常のクラッチを用いるものとし、ハイブリッド用電子制御ユニット70からクラッチによる接続およびその解除を駆動制御するものとしてもよい。
Although the one-way clutches F1, F2, and F3 are used in the
第1実施例のハイブリッド自動車20では、第1プラネタリギヤP1のリングギヤ32にモータMG2を接続し、第1プラネタリギヤP1のキャリア34にエンジン22のクランクシャフト26を接続し、第1プラネタリギヤP1のサンギヤ31に第2プラネタリギヤP2を介してモータMG1を接続するものとしたが、接続関係はこれに限定されるものではなく、例えば、第1プラネタリギヤP1のサンギヤ31の接続関係とリングギヤ32の接続関係とを入れ替えるものとするなど種々の接続としてもよい。
In the
第1実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG1の回転数を変更するために第2プラネタリギヤP2とブレーキB1とワンウェイクラッチF1とを用いるものとしたが、他の手法によりモータMG1の回転数を変更するものとしてもよい。
In the
図10は、本発明の第2実施例としての動力出力装置を搭載するハイブリッド自動車120の構成の概略を示す構成図である。第2実施例のハイブリッド自動車120は、図示するように、エンジン22と、エンジン22のクランクシャフト26にダンパ28を介して接続されると共に駆動輪69a,69bにデファレンシャルギヤ68とギヤ機構66とを介して接続された動力分配統合機構130と、この動力分配統合機構130に接続された発電可能なモータMG1と、同じく動力分配統合機構130に接続された発電可能なモータMG2と、動力出力装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット70とを備え、動力分配統合機構130の構成が異なる点を除いて第1実施例のハイブリッド自動車20と同一の構成をしている。第2実施例のハイブリッド自動車120では、説明の容易のために、図1に例示した第1実施例のハイブリッド自動車20と同一の構成については同一の符号を付した。したがって、重複した説明を避けるため、同一の符号を付した構成についての詳細な説明は省略する。
FIG. 10 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of a
第2実施例のハイブリッド自動車120が備える動力分配統合機構130は、2つのプラネタリギヤP3,P4とクラッチC2とブレーキB2とにより構成されている。第3プラネタリギヤP3のサンギヤ131にはエンジン22のクランクシャフト26が、リングギヤ132にはモータMG2が、ピニオンギヤ133を連結するキャリア134にはギヤ機構66およびデファレンシャルギヤ68を介して駆動輪69a,69bが、それぞれ接続されている。この駆動輪69a,69bに接続されたキャリア134の回転軸を説明の都合上、「駆動軸」165と呼ぶことにする。第4プラネタリギヤP4のサンギヤ136にはモータMG1が、リングギヤ137には第3プラネタリギヤP3のキャリア134(駆動軸165)が、それぞれ接続されている。第4プラネタリギヤP4のピニオンギヤ138を連結するキャリア139は、クラッチC2を介して第3プラネタリギヤP3のサンギヤ131およびエンジン22のクランクシャフト26に接続されている。また、この第4プラネタリギヤP4のキャリア139は、ブレーキB2を介してケースに接続されている。
The power distribution and
こうして構成された第2実施例の動力分配統合機構130は、クラッチC2とブレーキB2とを共にオフとすることによりモータMG1を切り離すことができる。また、動力分配統合機構130は、クラッチC2をオンとすると共にブレーキB2をオフとすることにより、第3プラネタリギヤP3のキャリア134の回転軸であると共に第4プラネタリギヤP4のリングギヤ137の回転軸である駆動軸165と、第3プラネタリギヤP3のサンギヤ131の回転軸であると共に第4プラネタリギヤP4のキャリア139の回転軸であるエンジン22のクランクシャフト26と、第4プラネタリギヤP4のサンギヤ136の回転軸であるモータMG1の回転軸と、第3プラネタリギヤP3のリングギヤ132の回転軸であるモータMG2の回転軸と、の4軸を回転要素とする、いわゆる4要素タイプの動力分配統合機構として機能させることができる。この4要素タイプの動力分配統合機構として機能する際の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図11に示す。図中、左のR3軸はモータMG2の回転数Nm2である第3プラネタリギヤP3のリングギヤ132の回転数を示し、C3,R4軸は駆動軸165の回転数Ndである第3プラネタリギヤP3のキャリア134の回転数を示すと共に第4プラネタリギヤP4のリングギヤ137の回転数を示す。また、S3,C4軸は、エンジン22のクランクシャフト26の回転数Ne(以下、エンジン22の回転数Neという)である第3プラネタリギヤP3のサンギヤ131の回転数を示すと共に第4プラネタリギヤP4のキャリア139の回転数を示す。右端のS4軸は、モータMG1の回転数Nm1である第4プラネタリギヤP4のサンギヤ136の回転数を示す。この共線図は、各回転要素(各軸)に作用するトルクを共線を梁に見立てたときにこの梁に作用する力と同一視することができるものである。したがって、各軸に作用するトルク或いは作用させるべきトルクを、同様の力が作用している梁の釣り合いを解くことにより計算することができる。なお、図中、ρ3は第3プラネタリギヤP3のギヤ比(サンギヤ131の歯数/リングギヤ132の歯数)であり、ρ4は第4プラネタリギヤP4のギヤ比(サンギヤ136の歯数/リングギヤ137の歯数)である。
The power distribution and
また、動力分配統合機構130は、クラッチC2をオフとすると共にブレーキB2をオンとすることにより、上述した4要素タイプの動力分配統合機構における駆動軸165とエンジン22のクランクシャフト26とモータMG2の回転軸との接続関係はそのままに、モータMG1の回転軸の接続関係だけを異なるものにすることができる。即ち、モータMG1の回転軸を、第4プラネタリギヤP4のギヤ比ρ4をもって駆動軸165の回転数に対して反転するように連結するのである。この場合の共線図の一例を図12に示す。図示するように、モータMG1からの動力は、キャリア134を支点として第4プラネタリギヤP4のギヤ比ρ4をもって直接駆動軸165に出力することができる。即ち、第3プラネタリギヤP3によりモータMG2と駆動軸165とエンジン22のクランクシャフト26に対してはいわゆる3要素タイプとして機能し、モータMG1の動力を第4プラネタリギヤP4のギヤ比ρ4をもって変速して直接に駆動軸165に出力することができるのである。
Further, the power distribution and
さらに、動力分配統合機構130は、クラッチC2とブレーキB2とを共にオンとすることにより、エンジン22を停止した状態で、モータMG1からの動力とモータMG2からの動力をそれぞれの変速比をもって変速して駆動軸165に出力することができる。この場合の共線図の一例を図13に示す。なお、こうしたクラッチC2やブレーキB2のオンオフ制御はハイブリッド用電子制御ユニット70により行なわれている。
Further, the power distribution and
次に、こうして構成された第2実施例のハイブリッド自動車120の動作について説明する。第2実施例のハイブリッド自動車120のハイブリッド用電子制御ユニット70で実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートを図14に示す。このルーチンは、所定時間毎(例えば8msec毎)に繰り返し実行される。
Next, the operation of the thus configured
駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット70のCPU72は、まず、アクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Accや車速センサ88からの車速V,モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2,バッテリ60を充放電するための要求充放電パワーPb*など制御に必要なデータを入力すると共に(ステップS300)、入力したアクセル開度Accと車速Vとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動軸165に出力すべき駆動要求トルクTd*と車両に要求される車両要求パワーP*とを設定し(ステップS310)、設定した車両要求パワーP*に基づいてエンジン22から出力すべきエンジン要求パワーPe*を設定すると共に(ステップS320)、設定したエンジン要求パワーPe*に基づいてエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する(ステップS330)。これらの処理は、第1実施例の駆動制御ルーチン(図5)のステップS100,S110,S180,S190と同一である。
When the drive control routine is executed, first, the
次に、車速Vを閾値Vrefと比較すると共に駆動要求トルクTd*を閾値Trefと比較する(ステップS340,S350)。ここで、閾値Vrefや閾値Trefは、ブレーキB2やクラッチC2のオンオフの切り替えを行なうために設定されるものである。車速Vが閾値Vref未満で駆動要求トルクTd*が閾値Tref未満のとき、即ち比較的低速で走行しているときに比較的低トルクが要求されているときには、図13の共線図の状態としてエンジン22を停止して走行するようブレーキB2とクラッチC2とを共にオンとし(ステップS360)、エンジン22の運転を停止するためにエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とに値0を設定すると共に(ステップS370)、次式(4)に示す関係式を保った状態でエネルギ効率が良好となるようにモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定し(ステップS380)、設定したエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*についてはエンジンECU24に送信すると共にモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU40に送信して(ステップS440)、駆動制御ルーチンを終了する。目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを受信したエンジンECU24は、エンジン22が目標回転数Ne*と目標トルクTe*とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン22における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なう。また、トルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータECU50は、トルク指令Tm1*でモータMG1が駆動されると共にトルク指令Tm2*でモータMG2が駆動されるようインバータ51,52のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。なお、目標回転数Ne*と目標トルクTe*とには値0が設定されているから、エンジンECU24は、エンジン22が運転されているときには燃料噴射制御や点火制御などの制御を停止してエンジン22の運転を停止し、エンジン22が停止しているときにその状態(停止状態)を保持する。
Next, the vehicle speed V is compared with the threshold value Vref, and the drive request torque Td * is compared with the threshold value Tref (steps S340 and S350). Here, the threshold value Vref and the threshold value Tref are set in order to switch on and off the brake B2 and the clutch C2. When the vehicle speed V is less than the threshold value Vref and the drive request torque Td * is less than the threshold value Tref, that is, when a relatively low torque is required when traveling at a relatively low speed, the state of the collinear diagram of FIG. The brake B2 and the clutch C2 are both turned on to stop the
車速Vが閾値Vref未満で駆動要求トルクTd*が閾値Tref以上のとき、即ち比較的低速で走行しているときに比較的高トルクが要求されているときには、図12の共線図の状態としてエンジン22からの動力も用いて走行するようブレーキB2をオンとすると共にクラッチC2をオフとし(ステップS390)、エンジン22の目標トルクTe*を第3プラネタリギヤP3のギヤ比ρ3で割った値をモータMG2のトルク指令Tm2*に設定すると共に(ステップS400)、駆動要求トルクTd*から目標トルクTe*とトルク指令Tm2*とを減じて第4プラネタリギヤP4のギヤ比ρ4を乗じた値をモータMG1のトルク指令Tm1*に設定し(ステップS410)、設定したエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*についてはエンジンECU24に送信すると共にモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU40に送信して(ステップS440)、駆動制御ルーチンを終了する。
When the vehicle speed V is less than the threshold value Vref and the drive request torque Td * is equal to or greater than the threshold value Tref, that is, when a relatively high torque is required when traveling at a relatively low speed, the state of the nomograph of FIG. The brake B2 is turned on and the clutch C2 is turned off to travel using the power from the engine 22 (step S390), and a value obtained by dividing the target torque Te * of the
車速Vが閾値Vref以上のときには、動力分配統合機構130が4要素タイプの動力分配統合機構として機能するようブレーキB2をオフとすると共にクラッチC2をオンとし(ステップS420)、駆動要求トルクTd*を駆動軸165に出力すると共にエンジン22を目標回転数Ne*および目標トルクTe*の運転ポイントで運転させるものとして4要素タイプにおける釣り合いの関係式を用いてモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を計算し(ステップS430)、設定したエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*についてはエンジンECU24に送信すると共にモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU40に送信して(ステップS440)、駆動制御ルーチンを終了する。なお、ステップS430で用いる関係式(式(5)および式(6))を以下に示す。
When the vehicle speed V is equal to or higher than the threshold value Vref, the brake B2 is turned off and the clutch C2 is turned on so that the power distribution and
以上説明した第2実施例のハイブリッド自動車120によれば、ブレーキB2をオフとすると共にクラッチC2をオンとすることにより、動力分配統合機構130を4要素タイプの動力分配統合機構として機能させてエンジン22からの動力をトルク変換して駆動軸165に出力することができる。この結果、いわゆる3要素タイプの動力分配統合機構に比して、モータMG1やモータMG2として定格値の小さなものを用いることができ、車両のエネルギ効率を向上させることができると共にモータMG1やモータMG2の小型化を図ることができる。また、ブレーキB2をオンとすると共にクラッチC2をオフとすることにより、駆動軸165とエンジン22のクランクシャフト26とモータMG2の回転軸との接続関係はそのままに、モータMG1の回転軸を第4プラネタリギヤP4のギヤ比ρ4をもって駆動軸165の回転数に対して反転するように連結することができる。この結果、駆動軸165が比較的低回転で駆動しているときにこの駆動軸165に大きなトルクを作用させることができる。さらに、ブレーキB2をオンとすると共にクラッチC2をオンとすることにより、エンジン22を停止した状態でモータMG1からの動力とモータMG2からの動力をそれぞれの変速比をもって変速して駆動軸165に出力することができる。もとより、運転者の要求する動力に応じた動力を駆動軸165に出力して走行することができる。
According to the
第2実施例のハイブリッド自動車120では、第3プラネタリギヤP3のリングギヤ132にモータMG2を接続し、第3プラネタリギヤP3のキャリア134と第4プラネタリギヤP4のリングギヤ137に駆動軸165を接続し、第3プラネタリギヤP3のサンギヤ131にエンジン22のクランクシャフト26を接続し、第4プラネタリギヤP4のサンギヤ136にモータMG1を接続するものとしたが、接続関係はこれに限定されるものではなく、例えば、図15に例示する動力分配統合機構130Bを備えるハイブリッド自動車120Bに示すように第3プラネタリギヤP3Bのサンギヤ131Bの接続関係とリングギヤ132Bの接続関係とを入れ替えるものとしたり、第4プラネタリギヤP4のサンギヤ136の接続関係とリングギヤ137の接続関係とを入れ替えるものとするなど種々の接続としてもよい。
In the
また、図16に例示する動力分配統合機構130Cを備えるハイブリッド自動車120Cに示すように、エンジン22のクランクシャフト26と第3プラネタリギヤP3のサンギヤ131とをクラッチC2aを介して接続すると共に第3プラネタリギヤP3のリングギヤ132と駆動軸165(キャリア134)とをクラッチC2bを介して接続するものとしてもよい。この場合、クラッチC2aをオンとすると共にクラッチC2bをオフとした状態が第2実施例の動力分配統合機構130の状態である。この変形例の動力分配統合機構130Cでは、上述した第2実施例の動力分配統合機構130の動作に加えて、クラッチC2aをオフとしてエンジン22のクランクシャフト26と第3プラネタリギヤP3のサンギヤ131との接続を解除した状態での動作や、クラッチC2bをオンとして第3プラネタリギヤP3のリングギヤ132と駆動軸165(キャリア134)とを接続した状態での動作など、種々の動作が可能である。
Further, as shown in the hybrid vehicle 120C including the power distribution and
図17は、本発明の第3実施例としての動力出力装置を搭載するハイブリッド自動車220の構成の概略を示す構成図である。第3実施例のハイブリッド自動車220は、図示するように、エンジン22と、エンジン22のクランクシャフト26にダンパ28を介して接続されると共に駆動輪69a,69bにデファレンシャルギヤ68を介して接続された動力分配統合機構230と、この動力分配統合機構230に接続された発電可能なモータMG1と、同じく動力分配統合機構230に接続された発電可能なモータMG2と、動力出力装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット70とを備え、動力分配統合機構230の構成が異なる点を除いて第1実施例のハイブリッド自動車20と同一の構成をしている。第3実施例のハイブリッド自動車220では、説明の容易のために、図1に例示した第1実施例のハイブリッド自動車20と同一の構成については同一の符号を付した。したがって、重複した説明を避けるため、同一の符号を付した構成についての詳細な説明は省略する。
FIG. 17 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of a
第3実施例のハイブリッド自動車220が備える動力分配統合機構230は、2つのプラネタリギヤP5,P6とクラッチC3とブレーキB3とにより構成されている。第5プラネタリギヤP5のサンギヤ231にはモータMG2の回転軸が、リングギヤ232にはエンジン22のクランクシャフト26が、ピニオンギヤ233を連結するキャリア234にはデファレンシャルギヤ68を介して駆動輪69a,69bが、それぞれ接続されている。この駆動輪69a,69bに接続されたキャリア234の回転軸を説明の都合上、「駆動軸」265と呼ぶことにする。第6プラネタリギヤP6のサンギヤ236にはモータMG1の回転軸が、ピニオンギヤ238を連結するキャリア239には第5プラネタリギヤP5のキャリア234(駆動軸265)が、それぞれ接続されている。第6プラネタリギヤP4のリングギヤ237は、クラッチC3を介して第5プラネタリギヤP5のサンギヤ231およびモータMG2の回転軸に接続されている。また、この第6プラネタリギヤP6のリングギヤ237は、ブレーキB3を介してケースに接続されている。
The power distribution and
こうして構成された第3実施例の動力分配統合機構230は、クラッチC3とブレーキB3とを共にオフとすることによりモータMG1を切り離すことができる。また、動力分配統合機構230は、クラッチC3をオンとすると共にブレーキB3をオフとすることにより、第5プラネタリギヤP5のキャリア134の回転軸であると共に第6プラネタリギヤP6のキャリア239の回転軸である駆動軸265と、第5プラネタリギヤP5のキャリア234の回転軸であるエンジン22のクランクシャフト26と、第5プラネタリギヤP5のサンギヤ231の回転軸であると共に第6プラネタリギヤP6のリングギヤ237の回転軸であるモータMG2の回転軸と、第6プラネタリギヤP6のサンギヤ236の回転軸であるモータMG1の回転軸と、の4軸を回転要素とする、いわゆる4要素タイプの動力分配統合機構として機能させることができる。この4要素タイプの動力分配統合機構として機能する際の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図18に示す。図中、左のS5,R6軸はモータMG2の回転数Nm2である第5プラネタリギヤP5のサンギヤ231の回転数を示すと共に第6プラネタリギヤP6のリングギヤ237の回転数を示し、C5,C5軸は駆動軸265の回転数Ndである第5プラネタリギヤP5のキャリア234の回転数を示すと共に第6プラネタリギヤP6のキャリア239の回転数を示す。また、R5軸は、エンジン22のクランクシャフト26の回転数Neである第5プラネタリギヤP5のリングギヤ232の回転数を示し、右端のS6軸は、モータMG1の回転数Nm1である第6プラネタリギヤP6のサンギヤ236の回転数を示す。この共線図は、第2実施例と同様に、各回転要素(各軸)に作用するトルクを共線を梁に見立てたときにこの梁に作用する力と同一視することができるものである。したがって、各軸に作用するトルク或いは作用させるべきトルクを、同様の力が作用している梁の釣り合いを解くことにより計算することができる。なお、図中、ρ5は第5プラネタリギヤP5のギヤ比(サンギヤ231の歯数/リングギヤ232の歯数)であり、ρ6は第6プラネタリギヤP6のギヤ比(サンギヤ236の歯数/リングギヤ237の歯数)である。
The power distribution and
また、動力分配統合機構230は、クラッチC3をオフとすると共にブレーキB3をオンとすることにより、上述した4要素タイプの動力分配統合機構における駆動軸265とエンジン22のクランクシャフト26とモータMG2の回転軸との接続関係はそのままに、モータMG1の回転軸の接続関係だけを異なるものにすることができる。即ち、モータMG1の回転軸を、第6プラネタリギヤP6のギヤ比ρ6をもって減速するよう駆動軸265に連結するのである。この場合の共線図の一例を図19に示す。図示するように、モータMG1からの動力は、S5,R6軸を支点として第6プラネタリギヤP6のギヤ比ρ6をもって減速して直接駆動軸265に出力される。即ち、第5プラネタリギヤP5によりモータMG2と駆動軸265とエンジン22のクランクシャフト26に対してはいわゆる3要素タイプとして機能し、モータMG1の動力を第6プラネタリギヤP6のギヤ比ρ6をもって変速して直接に駆動軸165に出力することができるのである。
Further, the power distribution and
さらに、動力分配統合機構230は、クラッチC3とブレーキB3とを共にオンとすることにより、エンジン22からの動力とモータMG1からの動力をそれぞれの変速比をもって変速して駆動軸265に直接出力することができる。この場合の共線図の一例を図20に示す。なお、こうしたクラッチC3やブレーキB3のオンオフ制御はハイブリッド用電子制御ユニット70により行なわれる。
Furthermore, the power distribution and
このように第3実施例の動力分配統合機構230は、クラッチC3をオンとすると共にブレーキB3をオフとすることにより動力分配統合機構230を4要素タイプの動力分配統合機構として機能させ、クラッチC3をオフとすると共にブレーキB3をオンとすることにより4要素タイプの動力分配統合機構における駆動軸265とエンジン22のクランクシャフト26とモータMG2の回転軸との接続関係はそのままにモータMG1の回転軸を第6プラネタリギヤP6のギヤ比ρ6をもって減速するよう駆動軸265に連結し、クラッチC3とブレーキB3とを共にオンとすることによりエンジン22からの動力とモータMG1からの動力をそれぞれの変速比をもって変速して駆動軸265に直接出力することができる。したがって、第3実施例のハイブリッド自動車220における動力分配統合機構230は、接続関係は異なるものの、第2実施例のハイブリッド自動車120における動力分配統合機構130と同様に機能することになる。したがって、第3実施例のハイブリッド自動車220でも、図14に例示した駆動制御ルーチンを同様に実行することができる。これらの結果、第3実施例のハイブリッド自動車220は、第2実施例のハイブリッド自動車120と同様な効果、即ち、ブレーキB3をオフとすると共にクラッチC3をオンとすることにより動力分配統合機構230を4要素タイプの動力分配統合機構として機能させてエンジン22からの動力をトルク変換して駆動軸265に出力することができることに基づく車両のエネルギ効率を向上させることができると共にモータMG1やモータMG2の小型化を図ることができる効果やブレーキB3をオンとすると共にクラッチC3をオフとすることにより駆動軸265とエンジン22のクランクシャフト26とモータMG2の回転軸との接続関係はそのままにモータMG1の回転軸を第6プラネタリギヤP6のギヤ比ρ6をもって減速して駆動軸165に連結することができることに基づく駆動軸265が比較的低回転で駆動しているときにこの駆動軸265に大きなトルクを作用させることができる効果、ブレーキB3をオンとすると共にクラッチC3をオンとすることによりエンジン22からの動力とモータMG1からの動力をそれぞれの変速比をもって変速して駆動軸165に直接出力することができる効果、運転者の要求する動力に応じた動力を駆動軸265に出力して走行することができる効果などを奏することができる。
As described above, the power distribution and
第3実施例のハイブリッド自動車220では、第5プラネタリギヤP5のサンギヤ231にモータMG2を接続し、第5プラネタリギヤP5のキャリア234と第6プラネタリギヤP6のキャリア239に駆動軸265を接続し、第5プラネタリギヤP5のリングギヤ232にエンジン22のクランクシャフト26を接続し、第6プラネタリギヤP6のサンギヤ236にモータMG1を接続するものとしたが、接続関係はこれに限定されるものではなく、例えば、第5プラネタリギヤP5のサンギヤ231の接続関係とリングギヤ232の接続関係とを入れ替えるものとしたり、第6プラネタリギヤP6のサンギヤ236の接続関係とリングギヤ237の接続関係とを入れ替えるものとするなど種々の接続としてもよい。
In the
上述した各実施例やその変形例では、エンジン22とモータMG1とモータMG2と動力分配統合機構30,130,230とを備え駆動軸65,165,265に動力を出力する動力出力装置を自動車に搭載するものとしたが、こうした動力出力装置を自動車以外の列車などの車両や船舶,航空機などの移動体に搭載するものとしてもよいし、建設機器などの移動しない設備の動力源として用いるものとしてもよい。
In each of the above-described embodiments and modifications thereof, a power output device that includes the
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 The best mode for carrying out the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Of course, it can be implemented in the form.
20,20B,20C,120,120B,120C,220 ハイブリッド自動車、22 エンジン、24 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、26 クランクシャフト、28 ダンパ、30、30B,30C,130,130B,130C,230 動力分配統合機構、31,36,131,131B,136,231,236 サンギヤ、32,37,132,132B,137,232,237 リングギヤ、33,38,133,138,233,238 ピニオンギヤ、34,39,134,139,234,239 キャリア、50 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、51,52 インバータ、53,54 回転位置検出センサ、60 バッテリ、62 バッテリ用電子制御ユニット(バッテリECU)、64 電力ライン、65,165,265 駆動軸、66 ギヤ機構、68 デファレンシャルギヤ、69a,69b 駆動輪、70 ハイブリッド用電子制御ユニット、72 CPU、74 ROM、76 RAM、80 イグニッションスイッチ、81 シフトレバー、82 シフトポジションセンサ、83 アクセルペダル、84 アクセルペダルポジションセンサ、85 ブレーキペダル、86 ブレーキペダルポジションセンサ、88 車速センサ、P1〜P6,P3B プラネタリギヤ、MG1,MG2 モータ、C2,C2a,C2b,C3 クラッチ、B1,B2,B3 ブレーキ,F1〜F3 ワンウェイクラッチ、Q2,Q3 ギヤ機構。 20, 20B, 20C, 120, 120B, 120C, 220 Hybrid vehicle, 22 engine, 24 electronic control unit for engine (engine ECU), 26 crankshaft, 28 damper, 30, 30B, 30C, 130, 130B, 130C, 230 Power distribution and integration mechanism, 31, 36, 131, 131B, 136, 231, 236 Sun gear, 32, 37, 132, 132B, 137, 232, 237 Ring gear, 33, 38, 133, 138, 233, 238 Pinion gear, 34, 39, 134, 139, 234, 239 Carrier, 50 Motor electronic control unit (motor ECU), 51, 52 Inverter, 53, 54 Rotation position detection sensor, 60 Battery, 62 Battery electronic control unit (battery ECU), 6 Power line, 65, 165, 265 Drive shaft, 66 gear mechanism, 68 differential gear, 69a, 69b drive wheel, 70 electronic control unit for hybrid, 72 CPU, 74 ROM, 76 RAM, 80 ignition switch, 81 shift lever, 82 Shift position sensor, 83 accelerator pedal, 84 accelerator pedal position sensor, 85 brake pedal, 86 brake pedal position sensor, 88 vehicle speed sensor, P1 to P6, P3B planetary gear, MG1, MG2 motor, C2, C2a, C2b, C3 clutch, B1 , B2, B3 brake, F1-F3 one-way clutch, Q2, Q3 gear mechanism.
Claims (5)
内燃機関と、
発電可能な第1の電動機と、
前記駆動軸に動力を入出力可能な第2の電動機と、
前記駆動軸に連結されると共に前記第2の電動機の回転軸に接続された第1軸と前記内燃機関の出力軸に連結された第2軸と第3軸とを含む複数軸に接続され、前記第1軸と前記第2軸と前記第3軸の3軸のうちのいずれか2軸の回転数に基づいて残余の軸を回転させ、前記複数軸に入出力される動力の収支をもって前記駆動軸に動力を出力可能な多軸式動力入出力手段と、
前記第1軸と前記第2軸と前記第3軸の3軸のいずれかと前記第1の電動機の回転軸とを少なくとも異なる2つの変速比をもって連結する連結手段と、
を備え、
前記連結手段は、前記第3軸と前記第1の電動機の回転軸とを連結する手段であると共に、前記第3軸に接続された第4軸と前記第1の電動機の回転軸に接続された第5軸と第6軸とに接続され該3軸のうちのいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、前記第4軸と前記第5軸との連結および該連結の解除を行なう連結解除手段と、前記第6軸の回転の停止および該停止の解除を行なう停止解除手段と、を備える手段である、
動力出力装置。 A power output device that outputs power to a drive shaft,
An internal combustion engine;
A first electric motor capable of generating electricity;
A second electric motor capable of inputting and outputting power to the drive shaft;
Is connected to a plurality of axes and a second shaft and the third shaft that is connected to the output shaft of the first shaft and the internal combustion engine connected to a rotating shaft of the concatenated Rutotomoni said second motor to said drive shaft, The remaining shaft is rotated based on the rotational speed of any two of the three axes of the first shaft, the second shaft, and the third shaft, and the balance of power input and output to and from the plurality of shafts is Multi-axis power input / output means capable of outputting power to the drive shaft;
Connecting means for connecting any one of the three axes of the first shaft, the second shaft, and the third shaft and the rotating shaft of the first motor with at least two different gear ratios;
Equipped with a,
The connecting means is means for connecting the third shaft and the rotating shaft of the first electric motor, and is connected to the fourth shaft connected to the third shaft and the rotating shaft of the first electric motor. A three-axis power input / output means connected to the fifth axis and the sixth axis, for inputting / outputting power to the remaining shaft based on power input / output to / from any two of the three axes; A connection release means for connecting and releasing the fourth shaft and the fifth shaft, and a stop release means for stopping the rotation of the sixth shaft and releasing the stop;
Power output device.
An automobile comprising the power output device according to any one of claims 1 to 4 , wherein an axle is mechanically connected to the drive shaft.
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