JP4548734B2 - 車両用駆動装置及びその制御方法 - Google Patents
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Description
また、クラッチを備えた変速機により、回転電機の回転を所定の変速比で変速して車輪側に出力することができる。したがって、回転電機の回転駆動力を有効に利用して走行可能な車両を実現することができる。
また、切替時制御において、変速機の状態に応じて回転電機の目標回転速度を決定するので、変速機の状態によらずに動力伝達装置の入力軸を所定の速度範囲内で回転させることが容易となる。よって、係合切替手段の係合状態を切り替える操作を容易に行うことが可能になる。
なお、本願において「略停止状態」は、車両が完全に停止している場合だけでなく、例えばアクセルペダルが操作されていない状態で微速走行している状態等のように所定速度以下の低速で走行している状態も含むものとする。また、本願において、「駆動連結」とは、駆動力の伝達を直接的に行うように連結された構造を含むほか、1又は2以上の部材を介して間接的に駆動力の伝達を行うように連結された構造も含むものとする。また、本願において、「回転電機」は、電動モータ、ジェネレータ(発電機)、及び必要に応じてモータ及びジェネレータの双方の機能を果たすモータ・ジェネレータのいずれをも含む概念として用いている。
また、前記クラッチの係合状態では、前記変速機のクラッチを係合したままの状態で前記動力伝達装置の入力軸に適切な大きさの回転駆動力を伝達することができる。したがって、前記動力伝達装置の係合切替手段の係合状態を切り替える際に、前記動力伝達装置の入力軸を、前記係合切替手段の係合状態の切り替えを容易にするための適切な回転速度で回転させることができる。また、前記変速機のクラッチを係合したままの状態であるので、前記動力伝達装置の係合状態の切り替えの後すぐに車両を発進させる操作が運転者により行われた場合にも、その操作に応じて迅速に車両を発進させることが可能となる。
なお、本願における「変速指示手段」には、シフトレバー(変速レバー)、変速スイッチ、変速操作の入力が可能なタッチパネル等、変速機の変速状態を指示することが可能な全ての手段が含まれる。
このように構成すれば、前記切替時制御を誤りなく確実に実行することができる。
このように構成すれば、運転者が前記動力伝達装置の操作レバー等による前記係合切り替えの操作を行うだけで前記切替時制御を開始することができる。したがって、運転者が行う操作をより簡便にすることができる。
この場合、前記制御手段は、前記切替時制御として、前記エンジン側軸に駆動力が伝達されないように前記第一回転電機を制御しつつ、前記第二回転電機を回転駆動する構成とすると好適である。
このように構成すれば、前記第二回転電機の回転駆動力がエンジン側に伝達され、無駄な動力が消費されることを抑制できる。
この場合、前記制御手段は、前記切替時制御として、前記伝動クラッチの係合解除状態で、前記回転電機を回転駆動する構成とすると好適である。
このように構成すれば、前記第二回転電機の回転駆動力がエンジン側に伝達され、無駄な動力が消費されることを抑制できる。
また、切替時制御において、変速機の状態に応じて回転電機の目標回転速度を決定するので、変速機の状態によらずに動力伝達装置の入力軸を所定の速度範囲内で回転させることが容易となる。よって、係合切替手段の係合状態を切り替える操作を容易に行うことが可能になる。
また、前記クラッチの係合状態では、前記変速機のクラッチを係合したままの状態で前記動力伝達装置の入力軸に適切な大きさの回転駆動力を伝達することができる。したがって、前記動力伝達装置の係合切替手段の係合状態を切り替える際に、前記動力伝達装置の入力軸を、前記係合切替手段の係合状態の切り替えを容易にするための適切な回転速度で回転させることができる。また、前記変速機のクラッチを係合したままの状態であるので、前記動力伝達装置の係合状態の切り替えの後すぐに車両を発進させる操作が運転者により行われた場合にも、その操作に応じて迅速に車両を発進させることが可能となる。
以下に、本発明の第一の実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態においては、本発明をハイブリッド車両用の駆動装置に適用した場合を例として説明する。図1は、本実施形態に係る車両用駆動装置1を含む車両の構成を模式的に示すブロック図である。この図に示すように、車両用駆動装置1は、エンジンEと前輪Wf及び後輪Wrとの間の駆動力の伝達経路中に設けられている。また図2は、本実施形態に係る車両用駆動装置1の駆動伝達構造を示すスケルトン図である。
まず、図2を用いて本実施形態に係る車両用駆動装置1の駆動伝達構造について説明する。この図に示すように、車両用駆動装置1は、主な構成として、第一モータ・ジェネレータMG1、第二モータ・ジェネレータMG2、動力分配機構PG0、変速機SC、及びトランスファTFを備えている。また、車両用駆動装置1は、エンジンEに駆動連結された入力軸Iと、第二モータ・ジェネレータMG2に駆動連結された第一中間軸M1と、前輪用ディファレンシャル装置DIfを介して前輪Wf(図1参照)に駆動連結された前輪出力軸Ofと、後輪用ディファレンシャル装置DIrを介して後輪Wr(図1参照)に駆動連結された後輪出力軸Orとを備えている。また、車両用駆動装置1は、変速機SCの内部に第二中間軸M2、トランスファTFの内部に第三中間軸M3を備え、更にこれら変速機SCとトランスファTFとの間を接続して駆動連結する接続軸Mcを備えている。本例では、これらの軸は、前側から入力軸I、第一中間軸M1、第二中間軸M2、接続軸Mc、第三中間軸M3、後輪出力軸Orの順に、エンジンEの駆動力が出力される駆動軸(クランク軸)Ecと同軸に配置されている。また、前輪出力軸Ofは、これらの軸と平行に配置されている。なお、本実施形態の説明では、エンジンE側を前側(図1における左側)、後輪出力軸Or側を後側(図1における右側)として説明する。本実施形態においては、トランスファTFが本発明における「動力伝達装置」に相当する。
動力分配機構PG0は、入力軸Iと同軸状に配置されたシングルピニオン式の遊星歯車機構により構成されている。すなわち、動力分配機構PG0は、複数のピニオンギヤを支持するキャリアca0と、前記ピニオンギヤにそれぞれ噛み合うサンギヤs0及びリングギヤr0とを回転要素として有している。この動力分配機構PG0は、キャリアca0が入力軸Iと一体回転するように連結され、サンギヤs0が第一モータ・ジェネレータMG1のロータRo1と一体回転するように連結され、リングギヤr0が第一中間軸M1と一体回転するように連結されている。これにより、動力分配機構PG0は、エンジンEから入力軸Iを介してキャリアca0に伝達された駆動力を、第一モータ・ジェネレータMG1の回転制御によって、第一モータ・ジェネレータMG1側と第一中間軸M1側とに分配する。なお、第一モータ・ジェネレータMG1に分配された駆動力は主に発電用に供され、第一中間軸M1に伝達された駆動力は主に車両の走行用に供される。また、動力分配機構PG0のキャリアca0には、機械式オイルポンプOPmを駆動するための駆動ギヤg0が一体回転するように連結されている。この駆動ギヤg0は、機械式オイルポンプOPmの回転軸と一体回転する従動ギヤgmに噛み合うように設けられている。
次に、本実施形態に係るトランスファTFのスケルトン図である図5を用いて、本実施形態に係るトランスファTFの詳細な構成について説明する。この図に示すように、本実施形態においては、トランスファTFは、接続軸Mc側(前側)から、ハイ・ロー切替機構CM1、二駆・四駆切替機構CM2、ビスカスカップリングVC、センターディファレンシャル装置PG3の順に、同軸上に配置されて構成されている。これらのトランスファTFを構成する各部は、図示しないケース内に収められている。
次に、本実施形態に係る車両用駆動装置1の制御手段としての制御装置ECUの構成について図1に基づいて説明する。なお、この図1において、二重の実線は駆動力の伝達経路を示し、二重の破線は電力の伝達経路を示し、白抜きの矢印は油の流れを示している。また、実線の矢印は各種情報の伝達経路を示している。
次に、制御装置ECUによる車両用駆動装置1の切替時制御の際の動作について説明する。図7は、本実施形態に係る車両用駆動装置1の切替時制御の際の動作の流れを示すフローチャートである。この切替時制御は、車両が停止状態にあることを条件として、トランスファTFの係合切替手段30の切り替え動作中に、第二モータ・ジェネレータMG2を回転駆動する制御である。
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。上記第一の実施形態では、シフトレバーSLの選択位置が「D」レンジ(走行レンジ)である場合、切替時制御中も第一クラッチC1が係合状態のままである制御の例について説明した。これに対して、本実施形態では、シフトレバーSLの選択位置が「D」レンジ(走行レンジ)である場合、切替時制御中に第一クラッチC1を係合解除状態とする制御を行う。また、切替時制御中に第一クラッチC1を係合解除状態とすることに伴い、第二モータ・ジェネレータMG2の目標回転速度及び回転トルクの上限値として、上記第一の実施形態における停止レンジ用の目標回転速度Ntn及び回転トルクの上限値Ttnと同じ値を用いることができる。なお、シフトレバーSLの選択位置が「N」レンジ(停止レンジ)である場合の制御は、上記第一の実施形態と同様である。また、その他の構成についても、上記第一の実施形態と同様とすることができる。したがって、上記第一の実施形態との相違点について以下に説明する。
次に、本発明の第三の実施形態について説明する。図11は、本実施形態に係る車両用駆動装置1を含む車両の構成を模式的に示すブロック図である。この図に示すように、本実施形態に係る車両用駆動装置1は、エンジンE及び第一モータ・ジェネレータMG1に駆動連結された入力軸Iと、第二モータ・ジェネレータMG2に駆動連結された中間軸M1との間に、係合又は係合解除により入力軸Iと中間軸M1との間で駆動力を選択的に伝達する伝動クラッチC0を備えた構成となっている。この構成によると、伝動クラッチC0を係合した状態では、エンジンE、第一モータ・ジェネレータMG1、及び第二モータ・ジェネレータMG2のいずれもが車輪(後輪Wr及び前輪Wfの一方又は双方)に駆動連結された状態のパラレル方式のハイブリッド車両用駆動装置として機能する。一方、伝動クラッチC0を係合解除した状態では、エンジンEは第一モータ・ジェネレータMG1に駆動連結され、第二モータ・ジェネレータMG2が車輪(後輪Wr及び前輪Wfの一方又は双方)に駆動連結された状態のシリーズ方式のハイブリッド車両用駆動装置として機能する。
(1)上記第一の実施形態では、第二モータ・ジェネレータMG2に駆動連結された第一中間軸M1とトランスファTFとの間に変速機SCを備える構成を例として説明した。しかし、本発明の適用範囲はこれに限定されず、上記第一の実施形態に係る構成で変速機SCを備えない構成とすることも好適な実施形態の一つである。また、上記第三の実施形態に係る構成で変速機を備える構成とすることも好適な実施形態の一つである。
15:シフト位置検出手段
MG1:第一モータ・ジェネレータ(第一回転電機)
MG2:第二モータ・ジェネレータ(回転電機、第二回転電機)
I:入力軸(エンジン側軸)
M1:第一中間軸(伝動軸)
Of:前輪出力軸Or:後輪出力軸
Mc:接続軸(動力伝達装置の入力軸)
Wf:前輪
Wr:後輪
TF:トランスファ(動力伝達装置)
ECU:制御装置(制御手段)
20:停止判定手段
30:係合切替手段
SC:変速機
C1:第一クラッチ(クラッチ)
C2:第二クラッチ(クラッチ)
C3:第三クラッチ(クラッチ)
SL:シフトレバー(変速指示手段)
SW:操作スイッチ(受付状態変更手段)
E:エンジン
C0:伝動クラッチ
PG0:動力分配機構
Claims (14)
- 回転電機と、この回転電機に駆動連結された伝動軸と、車輪に駆動連結された1又は2以上の出力軸と、前記伝動軸を介して伝達される駆動力を前記出力軸側へ伝達する動力伝達装置と、前記伝動軸と前記動力伝達装置との間の駆動伝達経路内に設けられた変速機と、前記回転電機及び前記動力伝達装置の制御を行う制御手段と、車両が略停止状態にあることを判定する停止判定手段と、を備え、
前記変速機は、係合又は係合解除により前記伝動軸を介して伝達される駆動力を前記動力伝達装置側へ選択的に伝達するクラッチを備え、
前記動力伝達装置は、噛み合い式の係合切替手段を有し、前記係合切替手段の係合状態を切り替えることにより複数の動力伝達状態間を切り替え可能に構成され、
前記制御手段は、車両が略停止状態にあることを条件として、前記動力伝達装置の係合切り替え動作中に、前記回転電機を所定の目標回転速度で回転駆動する切替時制御を行うと共に、当該切替時制御において、前記変速機の状態に応じて前記目標回転速度を決定する車両用駆動装置。 - 前記制御手段は、前記クラッチの係合解除状態における目標回転速度を、前記クラッチの係合状態における目標回転速度よりも大きい値に設定する請求項1に記載の車両用駆動装置。
- 前記制御手段は、前記切替時制御中は、前記回転電機を所定の上限トルク以下の回転トルクで回転駆動すると共に、当該切替時制御において、前記変速機の状態に応じて前記上限トルクを決定し、
前記制御手段は、更に、前記クラッチの係合解除状態における上限トルクを、前記クラッチの係合状態における上限トルクよりも大きい値に設定する請求項1又は2に記載の車両用駆動装置。 - 前記制御手段は、前記切替時制御として、
前記クラッチの係合解除状態で、前記クラッチ内の油の粘性抵抗を利用した駆動力の伝達により前記動力伝達装置の入力軸が所定速度で回転するように前記回転電機を回転駆動する制御を行い、
前記クラッチの係合状態で、前記動力伝達装置の入力軸が所定速度で回転するように前記回転電機を回転駆動する制御を行う請求項1から3のいずれか一項に記載の車両用駆動装置。 - 前記変速機の変速指示手段の選択位置を検出するシフト位置検出手段を更に備え、
前記制御手段は、
前記変速指示手段の選択位置が停止レンジにある場合に、前記クラッチの係合解除状態における前記切替時制御を行い、
前記変速指示手段の選択位置が走行レンジにある場合に、前記クラッチの係合状態における前記切替時制御を行う請求項4に記載の車両用駆動装置。 - 前記動力伝達装置は、車両の前輪及び後輪への駆動力の伝達状態を切り替え可能なトランスファである請求項1から5のいずれか一項に記載の車両用駆動装置。
- 前記動力伝達装置の前記係合切り替えのための操作を受け付け可能とする受付状態変更手段を更に備え、
前記制御手段は、前記受付状態変更手段により前記動力伝達装置が操作可能となったときに前記切替時制御を開始する請求項1から6のいずれか一項に記載の車両用駆動装置。 - 前記係合切替手段の係合状態を検出する係合状態検出手段を更に備え、
前記制御手段は、前記係合切替手段の係合が解除されたことを検出したときに前記切替時制御を開始する請求項1から6のいずれか一項に記載の車両用駆動装置。 - 前記回転電機を第二回転電機とし、これとは異なる第一回転電機と、エンジンに駆動連結されたエンジン側軸と、このエンジン側軸から伝達される駆動力を前記第一回転電機と前記伝動軸とに分配する動力分配機構と、を更に備え、
前記制御手段は、前記切替時制御として、前記エンジン側軸に駆動力が伝達されないように前記第一回転電機を制御しつつ、前記第二回転電機を回転駆動する請求項1から8のいずれか一項に記載の車両用駆動装置。 - エンジンに駆動連結されたエンジン側軸と、係合又は係合解除により前記エンジン側軸と前記伝動軸との間で駆動力を選択的に伝達する伝動クラッチと、を更に備え、
前記制御手段は、前記切替時制御として、前記伝動クラッチの係合解除状態で、前記回転電機を回転駆動する請求項1から9のいずれか一項に記載の車両用駆動装置。 - 回転電機と、この回転電機に駆動連結された伝動軸と、車輪に駆動連結された1又は2以上の出力軸と、前記伝動軸を介して伝達される駆動力を前記出力軸側へ伝達する動力伝達装置と、前記伝動軸と前記動力伝達装置との間の駆動伝達経路内に設けられた変速機と、前記回転電機及び前記動力伝達装置の制御を行う制御手段と、車両が略停止状態にあることを判定する停止判定手段と、を備え、前記変速機は、係合又は係合解除により前記伝動軸を介して伝達される駆動力を前記動力伝達装置側へ選択的に伝達するクラッチを備え、前記動力伝達装置は、噛み合い式の係合切替手段を有し、前記係合切替手段の係合状態を切り替えることにより複数の動力伝達状態間を切り替え可能に構成された車両用駆動装置の制御方法であって、
車両が略停止状態にあることを条件として、前記動力伝達装置の係合切り替え動作中に、前記回転電機を所定の目標回転速度で回転駆動する切替時制御を行うと共に、当該切替時制御において、前記変速機の状態に応じて前記目標回転速度を決定する車両用駆動装置の制御方法。 - 前記切替時制御において、前記クラッチの係合解除状態における目標回転速度を、前記クラッチの係合状態における目標回転速度よりも大きい値に設定する請求項11に記載の車両用駆動装置の制御方法。
- 前記切替時制御において、前記回転電機を所定の上限トルク以下の回転トルクで回転駆動すると共に、当該切替時制御において、前記変速機の状態に応じて前記上限トルクを決定し、更に、
前記クラッチの係合解除状態における上限トルクを、前記クラッチの係合状態における上限トルクよりも大きい値に設定する請求項11又は12に記載の車両用駆動装置の制御方法。 - 前記切替時制御として、
前記クラッチの係合解除状態で、前記クラッチ内の油の粘性抵抗を利用した駆動力の伝達により前記動力伝達装置の入力軸が所定速度で回転するように前記回転電機を回転駆動し、
前記クラッチの係合状態で、前記動力伝達装置の入力軸が所定速度で回転するように前記回転電機を回転駆動する請求項11から13のいずれか一項に記載の車両用駆動装置の制御方法。
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