JP5234155B2 - In-vehicle power transmission system - Google Patents
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Description
本発明は、回転エネルギを力学的エネルギとして蓄えるフライホイール、内燃機関、および回転電機の動力を分割するための動力分割機構を備える車載動力伝達システムに関する。 The present invention relates to a flywheel that stores rotational energy as mechanical energy, an internal combustion engine, and an in-vehicle power transmission system that includes a power split mechanism for splitting the power of a rotating electrical machine.
この種の動力伝達システムとしては、例えば下記特許文献1に見られるように、駆動輪に連結された変速装置および内燃機関間の回転軸の動力と、フライホイールの動力と、発電機の動力とが遊星歯車機構によって分割されるものも提案されている。これによれば、駆動輪の回転力を変速装置を介してフライホイールや発電機に蓄えることができる。
As this type of power transmission system, for example, as can be seen in
ただし、上記システムの場合、車両走行時において、フライホイールに蓄えられた回転エネルギを発電機によって電気エネルギに変換してバッテリを充電しようとしても、駆動輪の回転速度の影響を受けるため、充電を適切に行なうことができなくなるおそれがあった。 However, in the case of the above system, even when trying to charge the battery by converting the rotational energy stored in the flywheel into electrical energy by the generator when the vehicle is running, it is affected by the rotational speed of the drive wheels, There was a risk that it could not be performed properly.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、回転エネルギを力学的エネルギとして蓄えるフライホイール、内燃機関、および回転電機の動力を分割するための動力分割機構を備えるものにあって、フライホイールに蓄えられた回転エネルギを電気エネルギにより好適に変換することのできる車載動力伝達システムを提供することにある。より大きくは、本発明の目的は、回生エネルギをより好適に利用することのできる車載動力伝達システムを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a flywheel that stores rotational energy as mechanical energy, an internal combustion engine, and a power split mechanism for splitting the power of the rotating electrical machine. An object of the present invention is to provide a vehicle-mounted power transmission system that can suitably convert rotational energy stored in a flywheel into electric energy. More specifically, an object of the present invention is to provide an in-vehicle power transmission system capable of more suitably using regenerative energy.
以下、上記課題を解決するための手段、およびその作用効果について記載する。 Hereinafter, means for solving the above-described problems and the operation and effect thereof will be described.
請求項1記載の発明は、第1の回転電機、駆動輪、および内燃機関の動力を分割して且つ、前記第1の回転電機に機械的に連結される回転体、前記駆動輪に機械的に連結される回転体および前記内燃機関に機械的に連結される回転体を各別に備える第1動力分割機構と、回転エネルギを力学的エネルギとして蓄えるフライホイール、第2の回転電機、および前記第1動力分割機構の動力を分割して且つ、前記フライホイールに機械的に連結される回転体、前記第2の回転電機に機械的に連結される回転体および前記第1動力分割機構の備える回転体に機械的に連結される回転体を各別に備える第2動力分割機構とを備えることを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, a rotating body that divides the power of the first rotating electrical machine, the drive wheel, and the internal combustion engine and is mechanically connected to the first rotating electrical machine, and the drive wheel mechanically A first power split mechanism having a rotating body coupled to the internal combustion engine and a rotating body mechanically coupled to the internal combustion engine, a flywheel that stores rotational energy as mechanical energy, a second rotating electrical machine, and the first A rotating body that divides the power of one power split mechanism and is mechanically connected to the flywheel, a rotary body that is mechanically connected to the second rotating electrical machine, and a rotation included in the first power split mechanism And a second power split mechanism that includes a separate rotating body that is mechanically coupled to the body.
上記発明では、第2動力分割機構やフライホイールを備えることで、第2動力分割機構を第2の回転電機に代える場合と比較して、回生エネルギを力学的エネルギのまま蓄えることができることから、回生エネルギの利用効率を向上させることができる。 In the above invention, since the second power split mechanism and the flywheel are provided, the regenerative energy can be stored as mechanical energy as compared with the case where the second power split mechanism is replaced with the second rotating electrical machine. The utilization efficiency of regenerative energy can be improved.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記第1動力分割機構の前記3つの回転体のトルクは、互いに比例関係を有し、前記内燃機関に機械的に連結される回転体の回転を制限する制限手段を更に備えることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the torques of the three rotating bodies of the first power split mechanism are proportional to each other and are mechanically coupled to the internal combustion engine. It further comprises limiting means for limiting the rotation of the body.
内燃機関を停止させると、第1動力分割機構の上記3つの回転体のトルクが互いに比例関係にあるため、これら3つの回転体にトルクが加わらず、動力を伝達することができなくなる。上記発明では、この点に鑑み、制限手段を備えることで、内燃機関を停止させても内燃機関に機械的に連結される回転体にトルクを加えることが可能となり、ひいてはこれら3つの回転体を介した動力伝達が可能となる。 When the internal combustion engine is stopped, the torques of the three rotating bodies of the first power split mechanism are in a proportional relationship with each other. Therefore, no torque is applied to these three rotating bodies, and power cannot be transmitted. In the above invention, in view of this point, by providing the limiting means, it is possible to apply torque to the rotating body that is mechanically connected to the internal combustion engine even when the internal combustion engine is stopped. Power transmission through the unit becomes possible.
請求項3記載の発明は、請求項2記載の発明において、車両の減速回生時において、前記フライホイールと前記第2の回転電機との間で動力循環が生じる場合、前記制限手段により前記内燃機関に機械的に連結される回転体の回転を制限した状態で前記第1の回転電機による発電制御を行なうことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the invention, when power circulation occurs between the flywheel and the second rotating electrical machine during deceleration regeneration of the vehicle, the internal combustion engine is caused by the limiting means. The power generation control by the first rotating electrical machine is performed in a state where the rotation of the rotating body mechanically coupled to the first rotating electric machine is limited.
上記発明において、第2の回転電機とフライホイールとの間で動力循環が生じる場合には、回生制御のエネルギ効率が低下する。この点、上記発明では、こうした状況下、第1の回転電機によって発電制御を行う。ただし、この際、内燃機関が停止状態とされると、第1動力分割機構を介してトルクを伝達することができなくなるおそれがある。そこで上記発明では、制限手段を用いることで内燃機関と機械的に連結される回転体にトルクを付与することが可能となり、ひいては動力分割機構を介した動力の伝達が可能となる。 In the above invention, when power circulation occurs between the second rotating electrical machine and the flywheel, the energy efficiency of the regenerative control decreases. In this regard, in the above invention, power generation control is performed by the first rotating electrical machine under such a situation. However, at this time, if the internal combustion engine is stopped, torque may not be transmitted via the first power split mechanism. Therefore, in the above-described invention, it is possible to apply torque to the rotating body that is mechanically connected to the internal combustion engine by using the limiting means, and thus, it is possible to transmit power through the power split mechanism.
なお、上記発明において、前記第2動力分割機構は、サンギア、キャリア、およびリングギアの3つの回転体を備える遊星歯車機構を備えて且つ、前記サンギアおよび前記リングギアに前記フライホイールおよび前記第2の回転電機が割り振られており、車両の減速回生時において、前記サンギア、キャリアおよびリングギアの回転速度を共線図に表現した場合に前記フライホイールに対応する回転速度を正として前記第2の回転電機の回転速度が規定値以下でないことを条件に、前記第2の回転電機を駆動することを特徴としてもよい。 In the above invention, the second power split mechanism includes a planetary gear mechanism including three rotating bodies of a sun gear, a carrier, and a ring gear, and the flywheel and the second gear on the sun gear and the ring gear. When the vehicle is decelerating and regenerating, when the rotational speeds of the sun gear, the carrier, and the ring gear are expressed in a collinear diagram, the rotational speed corresponding to the flywheel is defined as positive. The second rotating electrical machine may be driven on condition that the rotational speed of the rotating electrical machine is not less than or equal to a specified value.
請求項4記載の発明は、請求項2または3記載の発明において、前記内燃機関の動力を用いることなく車両を走行させる状況下、前記フライホイールの回転速度に基づき、前記第2の回転電機を駆動するか否かを決定する決定手段を備えることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the second or third aspect of the present invention, the second rotating electrical machine is installed on the basis of the rotational speed of the flywheel in a situation where the vehicle is driven without using the power of the internal combustion engine. A determining means for determining whether or not to drive is provided.
フライホイールの回転速度が小さい場合、フライホイールと第2の回転電機とによって車両を走行させることには、困難が生じたり不都合が生じたりするおそれがある。上記発明では、この点に鑑み、第2の回転電機の駆動の有無を決定する。 When the rotational speed of the flywheel is low, it may be difficult or inconvenient to run the vehicle with the flywheel and the second rotating electrical machine. In the above invention, in view of this point, whether or not the second rotating electrical machine is driven is determined.
なお、上記発明において、前記第2動力分割機構は、サンギア、キャリア、およびリングギアの3つの回転体を備える遊星歯車機構を備えて且つ、前記サンギアおよび前記リングギアに前記フライホイールおよび前記第2の回転電機が割り振られていることを特徴としてもよい。 In the above invention, the second power split mechanism includes a planetary gear mechanism including three rotating bodies of a sun gear, a carrier, and a ring gear, and the flywheel and the second gear on the sun gear and the ring gear. The rotating electrical machine may be allocated.
請求項5記載の発明は、請求項4記載の発明において、前記決定手段は、前記第2の回転電機と前記フライホイールとの間で動力循環が生じると判断される場合、前記第2の回転電機を駆動しないことを決定することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to the fourth aspect , the determining means determines the second rotation when it is determined that power circulation occurs between the second rotating electrical machine and the flywheel. It is determined that the electric machine is not driven.
上記発明において、第2の回転電機とフライホイールとの間で動力循環が生じる場合には、回生制御のエネルギ効率が低下する。この点、上記発明では、決定手段によってこうした事態が生じることを抑制または回避することができる。 In the above invention, when power circulation occurs between the second rotating electrical machine and the flywheel, the energy efficiency of the regenerative control decreases. In this regard, in the above invention, it is possible to suppress or avoid such a situation from occurring by the determining means.
なお、上記発明において、前記第2動力分割機構は、サンギア、キャリア、およびリングギアの3つの回転体を備える遊星歯車機構を備えて且つ、前記サンギアおよび前記リングギアに前記フライホイールおよび前記第2の回転電機が割り振られており、前記内燃機関の動力を用いることなく車両を走行させる状況下、前記サンギア、キャリアおよびリングギアの回転速度を共線図に表現した場合に前記フライホイールに対応する回転速度を正として前記第2の回転電機の回転速度が規定値以下でないことを条件に、前記第2の回転電機を駆動することを特徴としてもよい。 In the above invention, the second power split mechanism includes a planetary gear mechanism including three rotating bodies of a sun gear, a carrier, and a ring gear, and the flywheel and the second gear on the sun gear and the ring gear. When the rotational speeds of the sun gear, the carrier and the ring gear are expressed in a nomographic chart under a situation where the vehicle is driven without using the power of the internal combustion engine, the rotary electric machine corresponds to the flywheel. The second rotating electrical machine may be driven on the condition that the rotational speed is positive and the rotational speed of the second rotating electrical machine is not below a specified value.
請求項6記載の発明は、請求項4または5記載の発明において、前記第1動力分割機構の前記3つの回転体のトルクは、互いに比例関係を有し、前記決定手段により前記第2の回転電機を駆動しないことが決定される場合、前記制限手段により前記内燃機関に機械的に連結される回転体の回転を制限しつつ前記第1の回転電機による力行制御を行なうことを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the fourth or fifth aspect of the present invention, torques of the three rotating bodies of the first power split mechanism are proportional to each other, and the second rotation is performed by the determining means. When it is determined not to drive the electric machine, power limiting control is performed by the first rotating electric machine while limiting the rotation of the rotating body mechanically connected to the internal combustion engine by the limiting means.
上記発明では、内燃機関が停止状態とされると第1動力分割機構を介してトルクを伝達することができなくなるおそれがあることに鑑み、制限手段を用いることで内燃機関と機械的に連結される回転体にトルクを付与することが可能となり、ひいては動力分割機構を介した動力の伝達が可能となる。 In the above invention, in view of the possibility that torque cannot be transmitted through the first power split mechanism when the internal combustion engine is stopped, the internal combustion engine is mechanically connected by using the limiting means. Torque can be applied to the rotating body, and power can be transmitted through the power split mechanism.
請求項7記載の発明は、請求項1〜6のいずれか1項に記載の発明において、前記フライホイールに機械的に連結される回転体と前記フライホイールとの機械的な連結を解除するクラッチを更に備えることを特徴とする。 A seventh aspect of the present invention is the clutch according to any one of the first to sixth aspects, wherein the rotary body that is mechanically coupled to the flywheel and the clutch that releases the mechanical coupling of the flywheel are released. Is further provided.
上記発明では、フライホイールとの機械的な連結を解除するクラッチを備えることで、動力分割機構とフライホイールとの間の動力の伝達を遮断することができる。 In the said invention, the transmission of the motive power between a power division mechanism and a flywheel can be interrupted | blocked by providing the clutch which cancels | releases mechanical connection with a flywheel.
(第1の参考例)
以下、車載動力伝達システムを車載主機として内燃機関のみを搭載する車両に適用した第1の参考例について、図面を参照しつつ説明する。
(First reference example )
Hereinafter, the first reference example is applied to a vehicle equipped with only the internal combustion engine as vehicle main engine of the car mounting a power transmission system will be described with reference to the drawings.
図1(a)に、本参考例にかかるシステム構成を示す。 FIG. 1A shows a system configuration according to this reference example .
図示されるように、エンジン10は、車載主機としての内燃機関である。エンジン10のクランク軸10aは、変速装置12やディファレンシャル14を介して駆動輪16に機械的に連結されている。なお、クランク軸10aには、これに初期回転を付与する初期回転付与手段(スタータ18)が設けられている。
As illustrated, the
エンジン10のクランク軸10aのうち変速装置12に連結されない側は、クラッチ20およびロック機構22を介して動力分割機構24に機械的に連結されている。ここで、動力分割機構24は、互いに連動して回転する回転体であって且つ、エンジン10、フライホイール30およびオルタネータ32間の動力を分割する複数の動力分割用回転体を備える。詳しくは、動力分割機構24は、1つの遊星歯車機構によって構成されており、そのサンギアSにフライホイール30が機械的に連結され、キャリアCにエンジン10が機械的に連結され、リングギアRにオルタネータ32が機械的に連結されている。なお、図1(b)に、動力分割機構24の断面構成等を示す。
The side of the
上記フライホイール30は、入力される回転エネルギを運動エネルギのまま蓄えるエネルギ蓄積手段である。オルタネータ32は、スタータ18等の車載補機の電源としての機能や補機バッテリ36を充電する機能等を有する発電手段である。クラッチ20は、エンジン10と動力分割機構24(キャリアC)との機械的な連結を解除することで、エンジン10と動力分割機構24(キャリアC)との間の動力伝達を遮断する遮断手段である。ロック機構22は、エンジン10に機械的に連結される回転体(キャリアC)の回転を禁止するための機構である。ロック機構26は、フライホイール30に機械的に連結される回転体(サンギアS)の回転を禁止する機構である。クラッチ28は、フライホイール30と動力分割機構24(サンギアS)との機械的な連結を解除することで、フライホイール30と動力分割機構24(サンギアS)との間の動力伝達を遮断する遮断手段である。
The
制御装置34は、車両を制御対象とする制御装置である。詳しくは、エンジン10、スタータ18、クラッチ20、ロック機構22、ロック機構26、クラッチ28およびオルタネータ32等を操作することで、車両の駆動力等を制御する。
The
図2に、制御装置34によって実現される動力分割機構24の3つの回転体(サンギアS、キャリアCおよびリングギアR)の回転速度の共線図を、エンジン10の回転速度とともに示す。なお、矢印は、トルクの向きを示すものである。トルクの向きは、回転速度と同様、図中上側を正としており、これにより、動力分割機構24にエネルギが入力される場合の回転エネルギを正と定義している。以下、図2(a)〜図2(f)の順に説明していく。
FIG. 2 shows a nomographic chart of the rotational speeds of the three rotating bodies (sun gear S, carrier C, and ring gear R) of the
図2(a):車両の停止時
車両停止時であってフライホイール30に回転エネルギが十分ある場合(i)には、こ
の回転エネルギをオルタネータ32によって電気エネルギに変換して補機バッテリ36に入力させる。この際、エンジン10は、停止状態とされており、先の図1に示したクラッチ20は遮断状態である。このため、ロック機構22によってキャリアCの回転を禁止している。これは、キャリアCにトルクを付与するための処理である。すなわち、遊星歯車機構のサンギアSのトルクTs、キャリアCのトルクTcおよびリングギアRのトルクTrの関係は、リングギアRのギア数Zrに対するサンギアSのギア数Zsの比ρ(Zs/Zr)を用いて、以下の式(c1)、(c2)にて表現される。
FIG. 2 (a): When the vehicle is stopped When the vehicle is stopped and the
Tr=−Tc/(1+ρ) …(c1)
Ts=−ρTc/(1+ρ) …(c2)
このため、ロック機構22をロックしない場合には、キャリアCのトルクTcがゼロとなることから、リングギアRおよびサンギアSにトルクが付与されない。そしてこの場合には、リングギアRおよびサンギアS間で動力を伝達することができなくなる。これに対し、ロック機構22によってキャリアCをロックすることで、オルタネータ32がリングギアRに付与するトルクによってフライホイール30からオルタネータ32へと伝達される回転エネルギを制御することができる。ちなみに、サンギアS,キャリアCおよびリングギアRの回転速度は一直線上に並ぶため、キャリアCの回転速度をゼロに固定する場合、フライホイール30(サンギアS)の回転速度によってオルタネータ32(リングギアR)の回転速度が一義的に定まる。
Tr = −Tc / (1 + ρ) (c1)
Ts = −ρTc / (1 + ρ) (c2)
For this reason, when the
一方、車両の停止時であってフライホイール30の回転速度がゼロである場合(ii)には、動力分割機構24の3つの回転体は、すべて停止状態となる。
On the other hand, when the vehicle is stopped and the rotational speed of the
図2(b):エンジン10の始動時
エンジン10の始動に際してフライホイール30の回転エネルギが十分である場合(i
)には、スタータ18を用いることなく、フライホイール30の回転エネルギを利用してエンジン10のクランク軸10aに初期回転を付与する。この際オルタネータ32を発電制御する。これは、上記の式(c1)、(c2)の関係より、動力分割機構24を介した動力伝達を可能とするための処理である。
FIG. 2B: When the
), The initial rotation is applied to the
これに対し、エンジン10の始動に際してフライホイール30の回転エネルギが不十分である場合(ii)には、スタータ18によってエンジン10を始動させる。この際、オルタネータ32による発電は行なわない。このため、動力分割機構24を介した動力伝達はなされない。なお、この際、クラッチ28を解除状態として且つロック機構26によってサンギアSをロックする。これは、クラッチ28を締結する際にその入力側と出力側との回転速度の相違が大きくなることを回避するためのものである。なお、クラッチ28を締結状態として且つロック機構26を解除状態としてもよい。
On the other hand, when the rotational energy of the
図2(c):発進・軽負荷走行時(EV走行)
フライホイール30に回転エネルギが十分にある場合(i)、エンジン10を使用せず
フライホイール30の回転エネルギを利用して走行する。この際、オルタネータ32の発電制御を行なうことでリングギアRにトルクが付与されることから、動力分割機構24を介した動力伝達が可能となる。
Fig. 2 (c): Start / light load driving (EV driving)
When there is sufficient rotational energy in the flywheel 30 (i), the
これに対し、フライホイール30の回転エネルギが不十分である場合(ii)には、上記ロック機構26によってサンギアSをロックして且つオルタネータ32の発電制御を行いつつ、エンジン10の駆動力で走行する。ここで、ロック機構26を用いるのは、エンジン10の回転エネルギがフライホイール30に供給されることを回避した状態で動力分割機構24を介した動力伝達を可能とし、ひいてはオルタネータ32の発電制御を可能とするための設定である。これに対し、ロック機構26を用いない場合には、エンジン10の回転エネルギの一部がフライホイール30に供給されることとなる。なお、オルタネータ32の発電制御を停止している場合には、ロック機構26によるサンギアSのロック処理を行わなくてもよい。これは、動力分割機構24を介した動力伝達が不可能となるためである。
On the other hand, when the rotational energy of the
図2(d):定常走行時
フライホイール30に回転エネルギを蓄える場合(i)、エンジン10を駆動しつつオ
ルタネータ32を発電させる。ここでオルタネータ32の発電は、エンジン10の回転エネルギを動力分割機構24を介してフライホイール30に伝達させるために不可欠である。
FIG. 2D: During steady running When rotational energy is stored in the flywheel 30 (i), the
これに対し、フライホイール30へのエネルギの蓄積およびフライホイール30からのエネルギの放出のいずれも行なわない場合(ii)、上記ロック機構26によってサンギアSをロックして且つオルタネータ32の発電制御を行いつつ、エンジン10の駆動力で走行する。ここで、ロック機構26を用いるのは、エンジン10の回転エネルギがフライホイール30に供給されることを回避した状態で動力分割機構24を介した動力伝達を可能とし、ひいてはオルタネータ32の発電制御を可能とするための設定である。なお、オルタネータ32の発電制御を停止している場合には、ロック機構26によるサンギアSのロック処理を行わなくてもよい。これは、動力分割機構24を介した動力伝達が不可能となるためである。
On the other hand, when neither energy accumulation into the
また、エンジン10の駆動力によって車両を走行させた状態でフライホイール30のエネルギをオルタネータ32によって電気エネルギに変換する場合(iii)、ロック機構2
2によってキャリアCをロックしつつオルタネータ32による発電制御を行なう。この際、クラッチ20を解除状態とすることで、エンジン10側と動力分割機構24側との動力伝達を遮断する。ここで、ロック機構22によってキャリアCをロックするのは、フライホイール30の回転エネルギを動力分割機構24を介してオルタネータ32に伝達可能とするための設定である。
When the energy of the
2, power generation control by the
図2(e):加速時
エンジン10の回転エネルギに加えてフライホイール30の回転エネルギを利用する場合(i)、オルタネータ32の発電制御を行なう。ここで、オルタネータ32の発電制御
は、フライホイール30の回転エネルギを動力分割機構24を介して伝達させるうえで必要である。
FIG. 2E: Acceleration When using the rotational energy of the
これに対し、フライホイール30の回転エネルギを利用しない場合(ii)、上記ロック機構26によってサンギアSをロックして且つオルタネータ32の発電制御を行いつつ、エンジン10の回転エネルギで走行する。ここで、ロック機構26を用いるのは、動力分割機構24を介したエネルギの伝達を可能とするための設定である。このため、オルタネータ32の発電制御を停止する場合には、ロック機構26によるロック制御を行なわなくてもよい。
On the other hand, when the rotational energy of the
図2(f):回生時
この場合、エンジン10を停止させ、オルタネータ32の発電制御を行なう。これにより、キャリアCに入力された回転エネルギは、サンギアSおよびリングギアRのそれぞれからフライホイール30およびオルタネータ32のそれぞれに出力される。
FIG. 2 (f): During regeneration In this case, the
以上詳述した本参考例によれば、以下の効果が得られるようになる。 According to the reference example described in detail above, the following effects can be obtained.
(1)エンジン10と車両の駆動輪16との間で動力の伝達がなされる状況下、動力分割機構24を介してフライホイール30からオルタネータ32に回転エネルギを伝達する際(図2(d),(iii))、動力分割機構24とエンジン10との間の動力の伝達を遮
断するクラッチ20を備えた。これにより、フライホイール30の回転エネルギを電気エネルギにより好適に変換することができる。
(1) When the rotational energy is transmitted from the
(2)エンジン10に機械的に連結される回転体(キャリアC)を固定するロック機構22を備えた。これにより、クラッチ20を解除状態とした場合であっても、動力分割機構24を介した回転エネルギの伝達が可能となる。
(2) The
(3)フライホイール30に機械的に連結される回転体(サンギアS)とフライホイール30との機械的な連結を解除するクラッチ28を備えた。これにより、動力分割機構24とフライホイール30との間の動力の伝達を遮断することができる。
(3) The clutch 28 that releases the mechanical connection between the rotary body (sun gear S) mechanically connected to the
(4)フライホイール30に機械的に連結される回転体(サンギアS)を固定するロック機構26を備えた。これにより、クラッチ28を解除状態とした場合であっても、動力分割機構24を介した動力の伝達が可能となる。
(4) The
(5)エンジン10のクランク軸10aのうち駆動輪16との接続側ではない側を動力分割機構24に機械的に連結した。これにより、エンジン10および駆動輪16間と動力分割機構24とを機械的に連結させる場合と比較して構成を簡素化することができる。
(5) The side of the
(6)動力分割機構24に機械的に連結される回転電機をオルタネータ32とし、動力分割機構24を備えた。これにより、車載主機をエンジン10のみとする通常の車両におけるエネルギ利用効率を向上させることができる。
(6) The rotating electrical machine mechanically coupled to the
(第2の参考例)
以下、第2の参考例について、先の第1の参考例との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Second reference example )
Hereinafter, the second reference example will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first reference example .
図3に、本参考例にかかるシステム構成を示す。なお、図3において、先の図1に示した部材に対応する部材については便宜上同一の符号を付している。 FIG. 3 shows a system configuration according to this reference example . In FIG. 3, members corresponding to those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for convenience.
図示されるように、本参考例では、スタータ18を、リングギアRに機械的に連結する。これにより、フライホイール30の回転エネルギを利用することなくエンジン10を始動させる場合、ロック機構26によってサンギアSをロックさせた状態でスタータ18を起動しエンジン10に初期回転を付与することができる。ちなみに、リングギアRおよびキャリアCの回転速度は、図2(b)(ii)に示したものと同様となる。
As shown in the figure, in this reference example , the
以上詳述した本参考例によれば、上記第1の参考例の上記(1)〜(6)の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。 According to the reference example described in detail above, the following effects can be obtained in addition to the effects (1) to (6) of the first reference example .
(7)オルタネータ32に機械的に連結される回転体(リングギアR)にスタータ18
を機械的に連結した。これにより、スタータ18を稼動させることで、オルタネータ32が機械的に連結される回転体の入力回転エネルギを正とすることができるため、回生時においてリングギアRが取りうる回転速度領域を拡大することなどにより、エネルギ利用効
率を向上させることができる。
(7) The
Were mechanically coupled. Thus, by operating the
(第3の参考例)
以下、第3の参考例について、先の第1の参考例との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Third reference example )
Hereinafter, the third reference example will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first reference example .
図4に、本参考例にかかるシステム構成を示す。なお、図4において、先の図1に示した部材に対応する部材については便宜上同一の符号を付している。 FIG. 4 shows a system configuration according to this reference example . In FIG. 4, members corresponding to those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for the sake of convenience.
図示されるように、本参考例では、動力分割機構24とフライホイール30との間に、動力分割機構24側の回転速度を増大させてフライホイール30側に出力する増速機構40を備えた。ここで、増速機構40は、1つの遊星歯車機構にて構成されており、そのキャリアCが動力分割機構24側に機械的に連結され、サンギアSがフライホイール30側に機械的に連結されている。そして、リングギアRは固定されている。
As shown in the drawing, in this reference example , a
以上詳述した本参考例によれば、上記第1の参考例の上記(1)〜(6)の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。 According to the reference example described in detail above, the following effects can be obtained in addition to the effects (1) to (6) of the first reference example .
(8)フライホイール30に機械的に連結される回転体(リングギアR)とフライホイール30との間に、増速機構40を介在させた。これにより、同一のエネルギをフライホイール30に蓄える場合に増速機構40を備えない場合と比較してフライホイール30を小型化することができる。
(8) The
(第4の参考例)
以下、第4の参考例について、先の第1の参考例との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Fourth reference example )
Hereinafter, a fourth reference example will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first reference example .
図5に、本参考例にかかるシステム構成を示す。なお、図5において、先の図1に示した部材に対応する部材については便宜上同一の符号を付している。 FIG. 5 shows a system configuration according to this reference example . In FIG. 5, members corresponding to those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for convenience.
図示されるように、本参考例では、エンジン10と変速装置12とを連結する回転軸に動力分割機構24を機械的に連結する。すなわち、動力分割機構24によって、エンジン10および駆動輪16間の動力と、フライホイール30の動力と、オルタネータ32の動力とを分割する。さらに、クラッチ20に加えて、エンジン10と変速装置12との機械的な連結を解除するクラッチ42を備える。
As shown in the figure, in this reference example , the
以上詳述した本参考例によれば、上記第1の参考例の上記(1)〜(6)の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。 According to the reference example described in detail above, the following effects can be obtained in addition to the effects (1) to (6) of the first reference example .
(9)エンジン10と駆動輪16との間に動力分割機構24を機械的に連結した。これにより、エンジン10を介すことなく回生エネルギをフライホイール30やオルタネータ32に伝達させることができる。
(9) The
(第5の参考例)
以下、第5の参考例について、先の第1の参考例との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Fifth reference example )
Hereinafter, a fifth reference example will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first reference example .
図6に、本参考例にかかるシステム構成を示す。なお、図6において、先の図1に示した部材に対応する部材については便宜上同一の符号を付している。 FIG. 6 shows a system configuration according to this reference example . In FIG. 6, members corresponding to those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for convenience.
図示されるように、本参考例では、オルタネータ32が機械的に連結される回転体(リングギアR)に、さらにオルタネータ32以外の車載補機を機械的に連結する。詳しくは、車載空調装置のコンプレッサ44と、真空ポンプ45とを機械的に連結する。ここで、真空ポンプ45は、クラッチ46を介してリングギアRに機械的に連結される。真空ポンプ45は、フライホイール30が周囲の気体から受ける抵抗を低減すべく、フライホイール30のハウジングと回転体との間の空間の圧力を減圧するものである。
As shown in the drawing, in this reference example , on-vehicle auxiliary devices other than the
こうした構成によれば、回生エネルギが大きいにもかかわらずオルタネータ32のトルクの制約から回生エネルギを十分に動力分割機構24に伝達させることができない場合等において、オルタネータ32がリングギアRに付与するトルクを真空ポンプ45等によってアシストすることができる。このため、フライホイール30に入力される単位時間当たりの回転エネルギを増大させることができる。
According to such a configuration, the torque applied by the
なお、回生エネルギを回収するうえでリングギアRに付与することが要求されるトルクがオルタネータ32の最大トルク以下である場合等においては、クラッチ46を解除状態とし、動力分割機構24から真空ポンプ45への動力伝達を遮断してもよい。
When the torque required to be applied to the ring gear R for recovering the regenerative energy is equal to or less than the maximum torque of the
以上詳述した本参考例によれば、上記第1の参考例の上記(1)〜(6)の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。 According to the reference example described in detail above, the following effects can be obtained in addition to the effects (1) to (6) of the first reference example .
(10)オルタネータ32に機械的に連結される回転体(リングギアR)に、オルタネータ32以外の車載補機を機械的に連結した。これにより、リングギアRを、車載補機の駆動源とすることができる。
(10) A vehicle-mounted auxiliary machine other than the
(11)車載補機に、フライホイール30のハウジング内部を減圧するための真空ポンプ45を含めた。これにより、回生エネルギをより好適に蓄積することができる。
(11) A
(第6の参考例)
以下、第6の参考例について、先の第1の参考例との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Sixth reference example )
Hereinafter, the sixth reference example will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first reference example .
図7に、本参考例にかかるシステム構成を示す。なお、図7において、先の図1に示した部材に対応する部材については便宜上同一の符号を付している。 FIG. 7 shows a system configuration according to this reference example . In FIG. 7, members corresponding to those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for convenience.
図示されるように、本参考例では動力分割機構24のうちのオルタネータ32に機械的に連結される回転体(リングギアR)にトルクを負荷するトルク付加機構47を備える。さらに、トルク付加機構47がリングギアRにトルクを負荷する際に生じる熱エネルギをエンジン10の冷却系によって回収する。なお、トルク付加機構47は、例えば摩擦板などのブレーキ等で容易に構成することができる。
As shown in the figure, the reference example includes a torque adding mechanism 47 that applies torque to a rotating body (ring gear R) that is mechanically connected to the
以上詳述した本参考例によれば、上記第1の参考例の上記(1)〜(6)の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。 According to the reference example described in detail above, the following effects can be obtained in addition to the effects (1) to (6) of the first reference example .
(12)オルタネータ32に機械的に連結される回転体(リングギアR)にトルクを付加するトルク付加機構47を備えた。これにより、補機バッテリ36が満充電となるなど、オルタネータ32の発電制御ができない状況下において、回生エネルギをフライホイール30に選択的に供給することができる。
(12) A torque adding mechanism 47 for applying torque to the rotating body (ring gear R) mechanically connected to the
(13)トルク付加機構47の熱エネルギを冷却系によって回収した。これにより、例えば回生制御中にオルタネータ32の発電制御を停止し、これに機械的に連結される回転体(リングギアR)の回転を止める側にトルク付加機構47によってトルクを付加する場合等に生じる大きな熱エネルギを有効利用することができる。なお、この熱エネルギは、例えば車両の暖房に用いることができる。
(13) The heat energy of the torque adding mechanism 47 was recovered by the cooling system. Thereby, for example, when the power generation control of the
(第1の実施形態)
以下、第1の実施形態について、先の第1の参考例との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(First Embodiment)
Hereinafter, the first embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first reference example .
図8(a)に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図8において、先の図1に示した部材に対応する部材については便宜上同一の符号を付している。 FIG. 8A shows a system configuration according to the present embodiment. In FIG. 8, members corresponding to those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for the sake of convenience.
本実施形態では、パラレルシリーズハイブリッド車においてフライホイール30を新たに搭載することで、回収された回転エネルギを電気エネルギに変換することなく回転エネルギとして利用する機会を設ける。
In the present embodiment, by newly installing the
図8(a)に示されるように、第1動力分割機構54には、エンジン10、第1モータジェネレータ50aおよび第2動力分割機構58が機械的に連結されている。詳しくは、動力分割機構54は、1つの遊星歯車機構よりなり、そのサンギアSに第1モータジェネレータ50aが機械的に連結され、キャリアCにロック機構56を介してエンジン10が機械的に連結され、リングギアRに第2動力分割機構58が機械的に連結されている。また、リングギアRには、ディファレンシャル14を介して駆動輪16が機械的に連結されている。
As shown in FIG. 8A, the
第2動力分割機構58には、第1動力分割機構54に加えて、第2モータジェネレータ50bおよびフライホイール30が機械的に連結されている。詳しくは、第2動力分割機構58は、1つの遊星歯車機構からなり、そのサンギアSにクラッチ60および増速機構40を介してフライホイール30が機械的に連結され、キャリアCに第1動力分割機構54が機械的に連結され、リングギアRに第2モータジェネレータ50bが機械的に連結されている。図8(b)に、第1動力分割機構54や第2動力分割機構58等の断面構成を示す。
In addition to the first
上記第1モータジェネレータ50aおよび第2モータジェネレータ50bは、それぞれインバータ52a,52bを介して高電圧バッテリ70に電気的に接続されている。ここで、高電圧バッテリ70は、その端子電圧が、補機バッテリ36の電圧(例えば数V〜十数V)よりも高電圧(例えば数百V)であるものである。そして、制御装置34では、インバータ52a,52bを操作することで、第1モータジェネレータ50aおよび第2モータジェネレータ50bの制御量を制御する。ちなみに、第1モータジェネレータ50a、第2モータジェネレータ50b、インバータ52a,52b、および高電圧バッテリ70は、車載低電圧システムから絶縁された車載高電圧システムを構成している。このため、制御装置34は、フォトカプラ等の絶縁手段を介してインバータ52a,52bを操作する。
The first motor generator 50a and the
ここで、第2動力分割機構58、フライホイール30および第2モータジェネレータ50bは、回転エネルギを電気エネルギに変換することなく蓄えることを可能とするための機械的回生システムMRSである。このシステムを、第2モータジェネレータ50bに置き換えることで、従来のパラレルシリーズハイブリッド車となる。
Here, the second
図9に、制御装置34によって実現される第1動力分割機構54および第2動力分割機構58のそれぞれの3つの回転体(サンギアS、キャリアCおよびリングギアR)の回転速度の共線図を示す。なお、矢印は、トルクの向きを示すものである。トルクの向きは、回転速度と同様、図中上側を正としており、これにより、動力分割機構24にエネルギが入力される場合の回転エネルギを正と定義している。
FIG. 9 is a collinear diagram of the rotational speeds of the three rotating bodies (the sun gear S, the carrier C, and the ring gear R) of each of the first
車両停止時
この場合、第1動力分割機構54の回転体は停止している。一方、フライホイール30に回転エネルギが蓄えられ、その回転速度がゼロでないため、第2モータジェネレータ50bは非駆動状態であるにもかかわらずその回転速度もゼロではない。これは、第2動力分割機構58のサンギアS,キャリアCおよびリングギアRの回転速度が共線図において一直線上に並ぶこと、および駆動輪16に機械的に連結される回転体(キャリアC)の回転速度がゼロとされることのためである。
When the vehicle is stopped In this case, the rotating body of the first
発進・軽負荷走行時(EV走行)
この場合、第1モータジェネレータ50aおよびエンジン10は非駆動状態とされ、第1動力分割機構54は回転エネルギの伝達に寄与しない。ここでは、第2モータジェネレータ50bが電動機となり、その回転エネルギとフライホイール30の回転エネルギとによって、駆動輪16に回転エネルギが付与される。
Start / light load driving (EV driving)
In this case, first motor generator 50a and
定常走行時
ここでは、エンジン10を駆動し、第1モータジェネレータ50aを発電機、第2モータジェネレータ50bを電動機として機能させる。ここで、第2モータジェネレータ50bのトルクによって、フライホイール30から駆動輪16へと供給される単位時間当たりの回転エネルギ量を制御することができる。なお、第1モータジェネレータ50aの回転速度を共線図において負の領域とすることで、第1モータジェネレータ50aを電動機とすることもできる。
Here, the
加速時
ここでも、エンジン10を駆動し、第1モータジェネレータ50aを発電機、第2モータジェネレータ50bを電動機として機能させる。ここでは、駆動輪16は、主にエンジン10によって駆動されることとなるが、状況に応じて第2モータジェネレータ50bやフライホイール30によってアシストされる。なお、第2モータジェネレータ50bの出力が大きくなるほど、高電圧バッテリ70の電力消費を補うべく、第1モータジェネレータ50aの発電量を増量することが望ましい。
During acceleration, the
回生時
ここでは、第1モータジェネレータ50aおよびエンジン10は非駆動状態とされ、第1動力分割機構54は回転エネルギの伝達に寄与しない。ここでは、第2モータジェネレータ50bと、フライホイール30とが、回生エネルギを回収する。
During regeneration Here, the first motor generator 50a and the
このように、本実施形態では、回生エネルギを第2モータジェネレータ50bによって電気エネルギに変換するのに加えて、フライホイール30によって回転エネルギのまま蓄積する。このため、その後の発進時等において、フライホイール30の回転エネルギを駆動力として利用することで、回生エネルギの利用効率を向上させることができる。
Thus, in this embodiment, in addition to converting regenerative energy into electrical energy by the
これは、第2モータジェネレータ50bを機械的回生システムMRSに置き換えたために実現したものである。ただし、機械的回生システムMRS内で動力循環が生じる場合には、エネルギのロスが増大し、エネルギ利用効率が低下する懸念が生じる。そこで本実施形態では、図10〜図13に示す処理を行なう。
This is realized by replacing the
図10は、回生時の処理である。すなわち、回生制御が継続される場合、図10(a)に示す状態から図10(b)に示す状態に移行する。回生制御が継続されると、フライホイール30の回転速度が上昇する一方、第2モータジェネレータ50bの回転速度が低下していくと考えられる。ここで、第2モータジェネレータ50bの回転速度の符号が変化すると、第2モータジェネレータ50bは、力行制御となる。このため、第2モータジェネレータ50bの出力する回転エネルギがフライホイール30に蓄えられる動力循環が生じる。
FIG. 10 shows processing during regeneration. That is, when the regenerative control is continued, the state shown in FIG. 10A shifts to the state shown in FIG. If the regeneration control is continued, it is considered that the rotational speed of the
こうした事態を回避すべく、図10(b)に示すように、フライホイール30の回転速度を正として、第2モータジェネレータ50bの回転速度が規定速度NL以下となることで、第2モータジェネレータ50bを非駆動状態とし、第1モータジェネレータ50aを回生制御する。ここで、第2モータジェネレータ50bを非駆動状態とすることで、第2動力分割機構58は動力伝達に寄与しなくなる。なお、この際、ロック機構56によって第1動力分割機構54のキャリアCがロックされるが、これは、エンジン10を非稼動状態としつつも、第1動力分割機構54を介した動力伝達を可能とするための設定である。
In order to avoid such a situation, as shown in FIG. 10 (b), the rotational speed of the
図11に、本実施形態にかかる回生制御の処理手順を示す。この処理は、制御装置34によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。
FIG. 11 shows a processing procedure of regenerative control according to the present embodiment. This process is repeatedly executed by the
この一連の処理では、まずステップS10において、回生モードであるか否かを判断する。そして回生モードであると判断される場合、ステップS12において、第2モータジェネレータ50bの回転速度Nm2を検出する。続くステップS14では、回転速度Nm2が規定速度NL以下であるか否かを判断する。この処理は、機械的回生システムMRS内で動力循環が生じ、これを用いたのではエネルギの利用効率が低下するか否かを判断するものである。なお、上記規定速度NLは、ゼロ又は負の値に設定される。
In this series of processes, first, in step S10, it is determined whether or not the regeneration mode is set. If it is determined that the regeneration mode is set, the rotational speed Nm2 of the
そして規定速度NL以下でない場合には、ステップS16に移行し、第1モータジェネレータ50aを駆動状態とし、フライホイール30等によって回生エネルギを回収する。
If the speed is not less than the specified speed NL, the process proceeds to step S16, the first motor generator 50a is set in a driving state, and regenerative energy is recovered by the
これに対し、ステップS14において規定速度NL以下であると判断される場合には、ステップS18において、エンジン10の回転速度Neを検出する。続くステップS20では、回転速度Neがゼロであるか否かを判断する。そして、回転速度Neがゼロとなることで、ステップS22に移行し、ロック機構56をロックさせ第1モータジェネレータ50bを回生制御させる。
On the other hand, when it is determined in step S14 that the speed is equal to or less than the specified speed NL, the rotational speed Ne of the
なお、ステップS10,S20において否定判断される場合や、ステップS16,S24の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。 When a negative determination is made at steps S10 and S20, or when the processes at steps S16 and S24 are completed, this series of processes is temporarily terminated.
図12は、エンジン10を用いずに車両を走行させるEV走行時を示す。ここで、第2モータジェネレータ50bおよびフライホイール30の回転エネルギを利用して車両を走行させると、これらの回転速度は図12(a)に示す状態から図12(b)に示す状態へと推移する。車両を走行させることで、第2モータジェネレータ50bやフライホイール30の回転速度が低下していく。ここで、第2モータジェネレータ50bの回転速度の符号が反転すると、第2モータジェネレータ50bが回生制御となり、フライホイール30の回転エネルギが第2モータジェネレータ50bに供給される動力循環が生じる。
FIG. 12 shows the EV traveling time when the vehicle is traveling without using the
そこで、図12(b)に示すように、力行時の回転速度を正として、第2モータジェネレータ50bの回転速度が規定速度Nmth以下となる場合、第2モータジェネレータ50bを非駆動状態とする。さらに、第1モータジェネレータ50aを力行制御することで、車両を駆動させる。
Therefore, as shown in FIG. 12B, when the rotational speed at the time of power running is positive and the rotational speed of the
図13に、上記処理の手順を示す。この処理は、制御装置34によって例えば所定周期で繰り返し実行される。
FIG. 13 shows the procedure of the above processing. This process is repeatedly executed by the
この一連の処理では、まずステップS30において、EV走行時であるか否かを判断する。そして、EV走行時であると判断される場合、ステップS32において、フライホイール30の回転速度Nfを検出する。続くステップS34では、回転速度Nfが規定速度Nfth以上であるか否かを判断する。この処理は、フライホイール30の回転エネルギを車両の駆動エネルギとして利用することが可能か否かを判断するためのものである。そして規定速度Nfth以上であると判断される場合、フライホイール30の回転エネルギを車両の駆動エネルギとして利用可能と判断し、ステップS36に移行する。ステップS36においては、第2モータジェネレータ50bの回転速度Nm2を検出する。続くステップS38においては、回転速度Nm2が規定速度Nmth以下であるか否かを判断する。この処理は、第2モータジェネレータ50bを駆動することでエネルギの利用効率が低下するか否かを判断するものである。そして、規定速度Nmth以下でないと判断される場合、ステップS40において、第2モータジェネレータ50bを駆動し、フライホイール30の回転エネルギを車両の駆動エネルギとして利用する。
In this series of processing, first, in step S30, it is determined whether or not it is during EV traveling. If it is determined that the vehicle is traveling during EV travel, the rotational speed Nf of the
これに対し、ステップS38において規定速度Nmth以下であると判断される場合、ステップS42においてエンジン10の回転速度Neを検出する。続くステップS44では、回転速度Neがゼロであるか否かを判断する。そして、ゼロであると判断される場合、ステップS46に移行し、ロック機構56をロックさせる。次にステップS48に移行し、第1モータジェネレータ50aによる力行制御を行なう。
On the other hand, when it is determined in step S38 that the speed is equal to or less than the specified speed Nmth, the rotational speed Ne of the
なお、ステップS30、S44において否定判断される場合や、ステップS40,S48の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。 If a negative determination is made in steps S30 and S44, or if the processes in steps S40 and S48 are completed, this series of processes is temporarily terminated.
なお、本実施形態にかかる制御は、先の図9に示したもの等に限らず、例えば図14に示すものもある。 Note that the control according to the present embodiment is not limited to that shown in FIG.
図14(a)は、車両停止時間が長い場合の処理である。この場合、フライホイール30の回転エネルギが徐徐に減衰することを回避すべく、第2モータジェネレータ50bを回生制御する。なお、第2動力分割機構58のキャリアCは、駆動輪16がブレーキによって固定されるため固定されている。
FIG. 14A shows processing when the vehicle stop time is long. In this case, the
図14(b)は、車両の停止時において、補機バッテリ36や高電圧バッテリ70の残存容量(SOC)が少ない場合の制御である。この場合、エンジン10を駆動状態とし、その回転エネルギを第1モータジェネレータ50aの回生制御によって回収する。なお、こうして回収されるエネルギは高電圧バッテリ70を充電するものであるが、補機バッテリ36の残存容量が少ない場合には、図示しない降圧コンバータを用いて高電圧バッテリ70の電力を補機バッテリ36に供給すればよい。
FIG. 14B shows control when the remaining capacity (SOC) of the
図14(c)は、フライホイール30の回転エネルギが不十分である場合にエンジン10を始動する制御である。この場合、第1モータジェネレータ50aを力行制御することで、エンジン10のクランク軸10aに初期回転を付与する。
FIG. 14C shows control for starting the
図14(d)は、車両の後退時の制御である。ここでは、エンジン10を停止しロック機構56によって第1動力分割機構54のキャリアCをロックした状態で第1モータジェネレータ50aを力行制御する。これにより、第1動力分割機構54のリングギアRの回転速度を駆動輪16の後退側の速度とすることができる。
FIG. 14D shows the control when the vehicle moves backward. Here, the
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。 According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
(14)第1モータジェネレータ50aおよび第2モータジェネレータ50bとエンジン10との動力を1つの遊星歯車機構によって分割するパラレルシリーズハイブリッド車における第2モータジェネレータ50bを機械的回生システムMRSに置換した。これにより、回生エネルギを力学的エネルギのまま蓄えることができることから、回生エネルギの利用効率を向上させることができる。
(14) The
(15)エンジン10に機械的に連結される回転体(キャリアC)を固定するロック機構56を備えた。これにより、エンジン10を非稼動状態とした場合であっても、第1動力分割機構54を介した動力伝達が可能となる。
(15) The
(16)フライホイール30と第2モータジェネレータ50bとの間で動力循環が生じる場合、第2モータジェネレータ50bを停止させ、ロック機構56によって第1動力分割機構54のキャリアCをロックした状態で第1モータジェネレータ50aによって回生制御を行った。これにより、エネルギ利用効率の低下を抑制することができる。
(16) When power circulation occurs between the
(17)EV走行時、フライホイール30の回転速度に基づき、第2モータジェネレータ50bを駆動するか否かを決定した。これにより、フライホイール30の回転エネルギを好適に利用することができる。
(17) During EV travel, whether or not to drive the
(18)EV走行時、フライホイール30と第2モータジェネレータ50bとの間で動力循環が生じる場合、第2モータジェネレータ50bを停止させ、ロック機構56によって第1動力分割機構54のキャリアCをロックした状態で第1モータジェネレータ50aによって力行制御を行った。これにより、エネルギ利用効率の低下を抑制することができる。
(18) During EV travel, if power circulation occurs between the
(19)フライホイール30に機械的に連結される回転体(サンギアS)とフライホイール30との機械的な連結を解除するクラッチ60を備えた。これにより、第2動力分割機構58とフライホイール30との間の動力の伝達を遮断することができる。
(19) The clutch 60 that releases the mechanical connection between the rotating body (sun gear S) mechanically connected to the
(20)フライホイール30に機械的に連結される回転体(サンギアS)とフライホイール30との間に、増速機構40を介在させた。これにより、同一のエネルギをフライホイール30に蓄える場合に増速機構40を備えない場合と比較してフライホイール30を小型化することができる。
(20) The
(第1〜第6の参考例特有の変形例)
<動力分割機構24とフライホイール30との機械的な連結態様について>
上記各参考例では、フライホイール30、エンジン10、およびオルタネータ32のそれぞれに動力分割機構24を構成する遊星歯車機構のサンギアS、キャリアCおよびリングギアRを機械的に連結したがこれに限らない。例えば、オルタネータ32、エンジン10、およびフライホイール30のそれぞれに動力分割機構24を構成する遊星歯車機構のサンギアS、キャリアCおよびリングギアRを機械的に連結してもよい。
<動力分割機構24の構成について>
動力分割機構24としては、1つの遊星歯車機構によって構成されるものに限らない。例えば、先の図8に示した第1動力分割機構54と第2動力分割機構58とを備えて構成してもよい。この場合であっても、第1動力分割機構54と第2動力分割機構58との間にクラッチを備えるなら、上記第1の参考例の上記(1)の効果等を得ることができる。また例えば、一対の遊星歯車機構のうちの一方のサンギア、キャリアおよびリングギアのいずれか2つと他方のサンギア、キャリアおよびリングギアのいずれか2つとが機械的に連結されるものであってもよい。この場合、共線図上において互いに相違する回転速度となりうる回転体が4つあることになるが、そのうちの3つに、フライホイール30、エンジン10、およびオルタネータ32をそれぞれ機械的に連結すればよい。なお、この際、上記4つの回転体のうちの3つの回転体のみを用いるものに限らず、例えば4つの回転体のうちの2つの回転体のそれぞれに各別の発電機を機械的に連結するようにしたり、各別のフライホイールを機械的に連結するようにしてもよい。この場合において、例えば、特定の遊星歯車機構の回転体にフライホイールおよび2つのオルタネータを機械的に連結することで、ロック機構22を備えなくても上記特定の動力分割機構を介してフライホイール30およびオルタネータ間で動力を伝達させることが可能となる。また例えば、4つの回転体のうちの特定の遊星歯車機構の3つの回転体に各別の発電機およびエンジン10を割り振る場合には、ロック機構26を備えなくても、動力分割機構を介してエンジン10とオルタネータとの間で動力を伝達させることができる。
(Modifications unique to the first to sixth reference examples)
<Mechanical connection between
In each of the above reference examples , the sun gear S, the carrier C, and the ring gear R of the planetary gear mechanism that constitutes the
<About the structure of the
The
動力分割機構24としては、遊星歯車機構を備えて構成されるものに限らず、例えばデフギアを備えて構成されるものであってもよい。
<動力分割機構24を動力源とする補機について>
動力分割機構24を動力源とする補機としては、車載空調装置の備えるコンプレッサ44および真空ポンプ45に限らない。例えば、これらのうちの一方であってもよい。また例えば、エンジン10の冷却水を循環させるウォーターポンプであってもよい。さらに例えば、変速装置12の潤滑油を循環させるためのオイルポンプであってもよい。
<動力分割機構24による動力分割の対象となる回転電機について>
この種の回転電機としては、オルタネータ32やスタータ18に限らない。モータジェネレータであってもよい。この場合、エンジン始動時や、EV走行時、加速時、回生時等において、モータジェネレータを力行制御してもよい。このモータジェネレータとしては、補機バッテリ36から絶縁された車載高電圧バッテリの電圧が印加されるものであることが望ましい。
<そのほか>
・上記第1〜4,6の参考例において、エンジン10および動力分割機構24間に変速装置12を備えるようにしてもよい。
The
<Auxiliary machine with
The auxiliary machine using the
<Regarding a rotating electrical machine that is a target of power split by the
This type of rotating electrical machine is not limited to the
<Other>
In the first to fourth and sixth reference examples , the
・上記第1の参考例に対する第2の参考例の変更点によって、第3〜6の参考例を変更してもよい。 - the second reference example of changes to the first reference example, may change the third to sixth reference example.
・上記第1の参考例に対する第3の参考例の変更点によって、第4〜6の参考例を変更してもよい。 - said the first third reference example of changes to the reference example, may change the first 4-6 reference example.
・上記第1の参考例に対する第4の参考例の変更点によって、第5,6の参考例を変更してもよい。 - by the fourth reference example of changes to the first reference example, it may change the reference example of the fifth and sixth.
・上記第1の参考例に対する第5の参考例の変更点によって、第6の参考例を変更してもよい。 The above mentioned by a change point of the first fifth reference example relative to a reference example, it may change the reference example of the sixth.
・クラッチ28を備えなくても上記第1の参考例の上記(1)の効果等を得ることはできる。 Even without the clutch 28, the effect (1) of the first reference example can be obtained.
・先の図2(a)の(i)では、車両停止時においてフライホイール30に回転エネル
ギが蓄積されている場合には、オルタネータ32によって電気エネルギに変換することとしたが、これに限らない。例えば車両の次回の発進処理までの時間が短いと予測される場合には、オルタネータ32によって電気エネルギに変換しないようにしてもよい。これにより、回転エネルギを電気エネルギに変換する際等に生じるエネルギロスを回避して、フライホイール30の回転エネルギを駆動輪16の駆動力として利用することができる。ちなみに車両停止時であってもオルタネータ32による発電制御を行なわないのに適した状況としては、アイドルストップ制御を行なう機能を有する車両において、エンジン10の自動停止処理がなされる状況がある。
In (i) of FIG. 2 (a), when rotational energy is accumulated in the
(第1の実施形態特有の変形例)
<第2動力分割機構58とフライホイール30等の連結態様について>
例えばサンギアSに第2モータジェネレータ50bを機械的に連結して且つ、リングギアRにフライホイール30を機械的に連結してもよい。
<第1動力分割機構54と第1モータジェネレータ50a等の連結態様について>
例えばサンギアSに第2動力分割機構58を機械的に連結して且つ、リングギアRに第1モータジェネレータ50aを機械的に連結してもよい。
<第1動力分割機構54および第2動力分割機構58について>
動力分割機構としては、遊星歯車機構を備えて構成されるものに限らず、例えばデフギアを備えて構成されるものであってもよい。
<そのほか>
・クラッチ60と第2動力分割機構58との間にロック機構を備えるようにしてもよい。これにより、フライホイール30の回転を禁止する状況下、第2動力分割機構58を介した動力の伝達が可能となる。
(Modifications unique to the first embodiment)
<About the connection mode of the second
For example, the
<About the connection mode of the first
For example, the second
<About the first
The power split mechanism is not limited to one configured with a planetary gear mechanism, and may be configured with a differential gear, for example.
<Other>
A lock mechanism may be provided between the clutch 60 and the second
・クラッチ60を備えなくてもよい。 -The clutch 60 may not be provided.
・増速機構40を備えなくてもよい。
-The
・第1動力分割機構54および第2動力分割機構58間にクラッチを設けてもよい。
A clutch may be provided between the first
・先の図10(a)に示した回生制御の初期においても、第1動力分割機構54のキャリアCをロック機構56によってロックしてもよい。これにより、エンジン10が第1動力分割機構54のキャリアCによってつれまわされることを回避することができる。
The carrier C of the first
・先の図12(a)に示すEV走行初期においても、第1動力分割機構54のキャリアCをロック機構56によってロックしてもよい。これにより、エンジン10が第1動力分割機構54のキャリアCによってつれまわされることを回避することができる。
The carrier C of the first
(第1〜第6の参考例、及び第1の実施形態に共通の変形例)
<増速手段について>
1つの遊星歯車機構によって構成される増速手段としては、リングギアRが固定されるものに限らず、例えばキャリアが固定されるものであってもよい。この場合、フライホイールをサンギアに機械的に連結することが望ましい。
(Modifications common to the first to sixth reference examples and the first embodiment)
<About speed increasing means>
The speed increasing means constituted by one planetary gear mechanism is not limited to the one in which the ring gear R is fixed, but may be one in which a carrier is fixed, for example. In this case, it is desirable to mechanically connect the flywheel to the sun gear.
また、増速手段としては、1つの遊星歯車機構にて構成されるものに限らず、例えば1つのデフギアにて構成されるもの等であってもよい。
<遊星歯車機構について>
遊星歯車機構としては、リングギアRおよびサンギアSの回転速度がゼロで無いとの条件下、キャリアCの回転速度がゼロとなるための必要条件が、リングギアRの回転速度およびサンギアSの回転速度の符号が互いに相違するとの条件となるものに限らない。例えば、リングギアRの回転速度およびサンギアSの回転速度の符号が互いに同一であるとの条件となるものであってもよい。この遊星歯車機構は、いわゆるダブル遊星ギアタイプの遊星歯車機構(例えば特開2001−108073号公報参照)によって実現できる。
Further, the speed increasing means is not limited to one constituted by one planetary gear mechanism, and may be one constituted by one differential gear, for example.
<About planetary gear mechanism>
As for the planetary gear mechanism, the necessary condition for the rotation speed of the carrier C to be zero under the condition that the rotation speed of the ring gear R and the sun gear S is not zero is the rotation speed of the ring gear R and the rotation of the sun gear S. It is not limited to the condition that the signs of the speeds are different from each other. For example, it may be a condition that the rotational speed of the ring gear R and the sign of the rotational speed of the sun gear S are the same. This planetary gear mechanism can be realized by a so-called double planetary gear type planetary gear mechanism (see, for example, JP-A-2001-108073).
10…エンジン、16…駆動輪、24…動力分割機構、30…フライホイール、32…オルタネータ。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
回転エネルギを力学的エネルギとして蓄えるフライホイール、第2の回転電機、および前記第1動力分割機構の動力を分割して且つ、前記フライホイールに機械的に連結される回転体、前記第2の回転電機に機械的に連結される回転体および前記第1動力分割機構の備える回転体に機械的に連結される回転体を各別に備える第2動力分割機構とを備えることを特徴とする車載動力伝達システム。 A rotating body that divides the power of the first rotating electrical machine, the driving wheel, and the internal combustion engine and is mechanically coupled to the first rotating electrical machine, a rotating body that is mechanically coupled to the driving wheel, and the A first power split mechanism including a separate rotating body mechanically coupled to the internal combustion engine;
A rotary body that stores rotational energy as mechanical energy, a second rotating electrical machine, and a rotating body that divides the power of the first power split mechanism and is mechanically coupled to the flywheel, the second rotation A vehicle-mounted power transmission comprising: a rotating body that is mechanically connected to an electric machine; and a second power splitting mechanism that separately includes a rotating body that is mechanically connected to the rotating body provided in the first power split mechanism. system.
前記内燃機関に機械的に連結される回転体の回転を制限する制限手段を更に備えることを特徴とする請求項1記載の車載動力伝達システム。 The torques of the three rotating bodies of the first power split mechanism have a proportional relationship with each other,
Automotive power transmission system according to claim 1, further comprising a limiting means for limiting the rotation of the rotating body is mechanically coupled to the internal combustion engine.
前記決定手段により前記第2の回転電機を駆動しないことが決定される場合、前記制限手段により前記内燃機関に機械的に連結される回転体の回転を制限しつつ前記第1の回転電機による力行制御を行なうことを特徴とする請求項4または5記載の車載動力伝達システム。 The torques of the three rotating bodies of the first power split mechanism have a proportional relationship with each other,
When it is determined that the second rotating electrical machine is not driven by the determining means, the power running by the first rotating electrical machine is performed while the rotation of the rotating body mechanically connected to the internal combustion engine is limited by the limiting means. 6. The in-vehicle power transmission system according to claim 4 , wherein control is performed.
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