JP5394187B2 - vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、電動機により被駆動部を駆動する車両に関する。 The present invention relates to a vehicle that drives a driven part by an electric motor.
ハイブリッド車両のように、電動機により被駆動部を駆動する車両では、電動機の回転出力が低回転速度のとき、異音が生じたり、コギングトルク等によりドライバビリティが低下する等の不具合を生じる場合がある。 In a vehicle in which a driven part is driven by an electric motor, such as a hybrid vehicle, when the rotational output of the electric motor is at a low rotational speed, abnormal noise may occur or drivability may decrease due to cogging torque or the like. is there.
このような電動機による不具合を解消する技術として、特許文献1には、駆動電流に高調波を重畳することで交流回転電動機の磁気音を低減させる装置が開示されている。 As a technique for solving such a problem caused by an electric motor, Patent Document 1 discloses an apparatus that reduces magnetic noise of an AC rotary electric motor by superimposing harmonics on a drive current.
しかし、上記特許文献1に記載された装置では、単純に駆動電流に高調波を重畳させた場合には、電動機の効率が低下する場合がある。詳細には、駆動電流入力時の電動機による損失には、銅損、鉄損等があるが、鉄損は、駆動電流の交流成分の周波数の二乗に比例して大きくなるという特性を有する。このため、交流電動機の駆動電流に高調波を重畳させた状態が長時間続くと、鉄損が大きくなり、電動機の効率が低下する場合がある。 However, in the device described in Patent Document 1, when the harmonics are simply superimposed on the drive current, the efficiency of the motor may be reduced. Specifically, the loss due to the electric motor at the time of driving current input includes copper loss and iron loss, but the iron loss has a characteristic that it increases in proportion to the square of the frequency of the AC component of the driving current. For this reason, if the state in which the harmonics are superimposed on the drive current of the AC motor continues for a long time, the iron loss may increase and the efficiency of the motor may decrease.
また、電動機により足軸を介して駆動輪を駆動する車両で、電動機と足軸とがクラッチを介することなく接続されてる場合には、電動機の回転速度が低いと、トルク変動が比較的大きくなり、ドライバビリティが低下する場合がある。 In addition, in a vehicle in which driving wheels are driven by a motor via a foot shaft, when the motor and the foot shaft are connected without a clutch, if the rotational speed of the motor is low, torque fluctuation becomes relatively large. , Drivability may be reduced.
また、比較的低い変速段では、電動機が比較的高い速度で回転するので、駆動電流に高調波を重畳しなくとも、コギングトルクによる影響が小さく、ドライバビリティは低下しない。それ故、変速比の異なる複数の変速段のうち、低速段だけでなく全ての変速段で単純に上記高調波重畳を行うと、電動機の効率が低下することが大きな問題となる。 In addition, since the motor rotates at a relatively high speed at a relatively low speed, the influence of the cogging torque is small and drivability does not deteriorate even if a harmonic is not superimposed on the drive current. Therefore, if the above-described harmonic superposition is simply performed not only at the low speed stage but also at all the speed stages among a plurality of speed stages having different speed ratios, the efficiency of the electric motor decreases.
本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、動力伝達装置の動力伝達軸の回転速度が所定回転速度よりも低い場合であっても、コギングトルク等によるドライバビリティの低下を防止可能な車両を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a background, and a vehicle capable of preventing a decrease in drivability due to cogging torque or the like even when the rotational speed of a power transmission shaft of a power transmission device is lower than a predetermined rotational speed. The purpose is to provide.
また、動力伝達装置が変速比の異なる複数の変速段を備える場合、電動機の効率を低下させることなく、変速段に応じて電動機の駆動電流への高調波重畳を高精度に制御可能な車両を提供することを目的とする。 In addition, when the power transmission device includes a plurality of shift stages having different gear ratios, a vehicle capable of controlling harmonic superimposition on the drive current of the motor with high accuracy according to the shift stage without reducing the efficiency of the motor. The purpose is to provide.
本発明の車両は、動力伝達装置の動力伝達軸を介して被駆動部に動力を伝達可能な電動機と、電力を蓄電する蓄電装置と、前記電動機に入力する駆動電流を制御する制御部とを備えた車両であって、前記動力伝達装置は、変速比の異なる複数の変速段を備え、当該車両は、前記動力伝達装置で選択されている前記変速段を検出する変速段検出部を有し、前記制御部は、前記動力伝達装置の動力伝達軸の回転速度を検知する回転速度検知部と、前記回転速度検知部で検知された回転速度が所定の回転速度よりも低い場合に、前記電動機に入力する駆動電流に高調波を重畳するように制御を行い、前記変速段が所定の変速段以下の場合には、前記駆動電流への高調波の重畳を抑止するように制御を行う高調波重畳処理部とを有することを特徴とする。 The vehicle of the present invention includes an electric motor capable of transmitting power to a driven part via a power transmission shaft of the power transmission apparatus, a power storage device that stores electric power, and a control unit that controls a driving current input to the electric motor. The power transmission device includes a plurality of gear speeds having different gear ratios, and the vehicle includes a gear speed detection unit that detects the gear speed selected by the power transmission device. The control unit includes: a rotation speed detection unit that detects a rotation speed of a power transmission shaft of the power transmission device; and a rotation speed detected by the rotation speed detection unit when the rotation speed is lower than a predetermined rotation speed. There line control so as to overlap the harmonic drive current to be input to, wherein when shift speed is below a predetermined speed change stage, intends row control to suppress harmonics superimposed to the driving current And a harmonic superposition processing unit. .
本発明によれば、回転速度検知部は、動力伝達装置の動力伝達軸の回転速度を検知する。この回転速度を検知するとは、例えば回転速度検出装置で動力伝達軸の回転速度を検出することであってもよいし、動力伝達装置及び電動機の動作に関するパラメータ等に基づいて回転速度を推定することであってもよい。高調波重畳処理部は、回転速度検知部で検出された回転速度が所定回転速度よりも低い場合に、電動機の駆動電流に高調波を重畳するように制御を行う。この所定回転速度は、例えば、駆動電流に高調波を重畳しない場合に、電動機のコギングトルクが比較的小さく且つドライバビリティが低下しないような動力伝達軸の回転速度の下限値に設定される。 According to the present invention, the rotational speed detector detects the rotational speed of the power transmission shaft of the power transmission device. Detecting this rotational speed may be, for example, detecting the rotational speed of the power transmission shaft by a rotational speed detection device, or estimating the rotational speed based on parameters relating to the operation of the power transmission device and the electric motor. It may be. The harmonic superimposition processing unit performs control so as to superimpose harmonics on the drive current of the electric motor when the rotation speed detected by the rotation speed detection unit is lower than the predetermined rotation speed. This predetermined rotational speed is set, for example, to a lower limit value of the rotational speed of the power transmission shaft so that the cogging torque of the electric motor is relatively small and the drivability does not deteriorate when no harmonics are superimposed on the drive current.
すなわち、高調波重畳処理部が、動力伝達装置の動力伝達軸の回転速度に基づいて、電動機への駆動電流の高調波重畳を行うか否かを判断し、動力伝達軸の回転速度が所定回転速度より低い場合に駆動電流に高調波重畳を行うので、高調波重畳のタイミングを高精度に制御することができ、ドライバビリティの低下を防止することができる。 That is, the harmonic superimposition processing unit determines whether or not to perform harmonic superimposition of the drive current to the electric motor based on the rotational speed of the power transmission shaft of the power transmission device, and the rotational speed of the power transmission shaft is predetermined rotation. Since harmonics are superimposed on the drive current when the speed is lower than the speed, the timing of harmonics can be controlled with high precision, and drivability can be prevented from being lowered.
また、例えば、比較的大きな変速比の変速段が選択されている場合には、電動機が比較的高い回転速度で駆動するので、コギングトルクによる影響が小さく、ドライバビリティは低下しない。このため、上記所定の変速段として、コギングトルクによる影響が小さく且つドライバビリティが低下しないような、比較的大きな変速比の変速段を設定することが好ましい。
Further, example embodiment, when the gear position of the relatively large gear ratio is selected, since the motor is driven at a relatively high rotational speeds, less affected by cogging torque, drivability is not reduced. For this reason, it is preferable to set a gear having a relatively large gear ratio so that the influence by the cogging torque is small and drivability does not deteriorate as the predetermined gear.
すなわち、上記高調波重畳処理部では、変速段が所定の変速段以下の場合に、駆動電流への高調波の重畳を抑止するように制御を行うので、ドライバビリティの低下を防止すると共に、電動機の鉄損の増大を防止して、電動機の効率の低下を防止することが可能である。 In other words, the harmonic superimposition processing unit performs control so as to suppress the superimposition of harmonics on the drive current when the gear stage is equal to or lower than the predetermined gear stage. It is possible to prevent an increase in the iron loss of the motor and prevent a reduction in the efficiency of the electric motor.
また、上記高調波重畳処理部は、動力伝達装置の動力伝達軸の回転速度が所定の回転速度以上の場合に、高調波の重畳を抑止するようにしてもよい。 The harmonic superimposition processing unit may suppress superimposition of harmonics when the rotational speed of the power transmission shaft of the power transmission device is equal to or higher than a predetermined rotational speed.
すなわち、動力伝達軸の回転速度が所定の回転速度以上の場合に、高調波の重畳を抑止するので、ドライバビリティの低下を防止すると共に、電動機の鉄損の増大を防止して、電動機の効率の低下を防止することが可能である。 That is, when the rotational speed of the power transmission shaft is equal to or higher than the predetermined rotational speed, the superposition of harmonics is suppressed, so that the drivability is prevented from being lowered and the iron loss of the motor is prevented from being increased. Can be prevented.
また、上記車両は、被駆動部への駆動力要求を設定する駆動力設定部を備え、高調波重畳処理部は、前記設定された駆動力が規定値より大きい場合に、前記高調波の重畳を抑止するように制御を行うようにしてもよい。 In addition, the vehicle includes a driving force setting unit that sets a driving force request to the driven unit, and the harmonic superimposing processing unit superimposes the harmonic when the set driving force is larger than a specified value. Control may be performed so as to suppress the above.
すなわち、上記高調波重畳処理部によれば、高調波を重畳する変速段が選択されている場合であっても、駆動力要求が大きくて規定値以上の場合には、電動機の回転速度の上昇が早く、ドライバビリティに問題がないと判断して、駆動電流に高調波を重畳することを抑止する。こうすることで、ドライバビリティの低下を防止すると共に、電動機の鉄損を低減して、電動機の効率の低下を防止することが可能である。 That is, according to the above harmonic superimposition processing unit, even when the gear position for superimposing the harmonics is selected, if the driving force requirement is large and exceeds the specified value, the rotation speed of the motor is increased. Therefore, it is determined that there is no problem in drivability, and superposition of harmonics on the drive current is suppressed. By doing so, it is possible to prevent the drivability from being lowered and the iron loss of the motor to be reduced, thereby preventing the efficiency of the motor from being lowered.
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態のハイブリッド車両を図面を参照しながら説明する。先ず、図1を参照しながら、本実施形態のハイブリッド車両の構成を説明する。
[First Embodiment]
A hybrid vehicle according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the structure of the hybrid vehicle of this embodiment is demonstrated, referring FIG.
図1に示すように、本実施形態のハイブリッド車両は、動力伝達装置1を備えるとともに、動力発生源としてエンジン2と、エンジン2を始動可能な電動機(モータ・ジェネレータ)3とを有する。エンジン2は、本発明における内燃機関に相当する。
As shown in FIG. 1, the hybrid vehicle of this embodiment includes a power transmission device 1, and includes an
動力伝達装置1は、エンジン2又は/及び電動機3の動力(駆動力)を被駆動部である駆動輪4に伝達して、駆動輪4を駆動可能に構成されている。また、動力伝達装置1は、エンジン2からの動力及び駆動輪4からの動力を電動機3に伝達して、電動機3により回生動作可能に構成されている。また、動力伝達装置1は、エンジン2又は/及び電動機3の動力を、車両に搭載された補機5を駆動可能に構成されている。補機5は、例えば、エアーコンディショナーのコンプレッサ、ウォータポンプ、オイルポンプ等である。
The power transmission device 1 is configured to be able to drive the driving wheels 4 by transmitting the power (driving force) of the
エンジン2は、例えば、ガソリン、軽油、アルコールなどの燃料を燃焼させることにより動力(トルク)を発生する内燃機関である。エンジン2は、発生した動力を動力伝達装置1に入力するための駆動力入力軸2aを有する。このエンジン2は、通常の自動車のエンジンと同様に、図示しない吸気路に備えられたスロットル弁の開度を制御する(エンジン2の吸気量を制御する)ことによって、エンジン2による動力が調整される。
The
電動機3は、本実施形態では3相のDCブラシレスモータである。電動機3は、ハウジング内に回転自在に支持された中空のロータ(回転体)3aと、ステータ(固定子)3bとを有する。本実施形態のロータ3aには、複数の永久磁石が備えられている。ステータ3bには、3相分のコイル(電機子巻線)3baが装着されている。ステータ3bは、動力伝達装置1の外装ケース等、車体に対して静止した不動部に設けられたハウジングに固定されている。
In the present embodiment, the electric motor 3 is a three-phase DC brushless motor. The electric motor 3 includes a hollow rotor (rotary body) 3a that is rotatably supported in a housing, and a stator (stator) 3b. The rotor 3a of the present embodiment is provided with a plurality of permanent magnets. A stator (armature winding) 3ba for three phases is mounted on the
コイル3baは、インバータ回路を含む駆動回路であるパワードライブユニット(以下、「PDU」という)6を介して直流電源としてのバッテリ(蓄電装置、二次電池)7に電気的に接続されている。また、PDU6は、電子制御ユニット(以下、「ECU」という)8に電気的に接続されている。
The coil 3ba is electrically connected to a battery (power storage device, secondary battery) 7 serving as a DC power source via a power drive unit (hereinafter referred to as “PDU”) 6 which is a drive circuit including an inverter circuit. The
PDU6は、スイッチング指令である制御信号(ゲート信号)をECU8から受けると、その制御信号に基づいて、インバータの各相毎に対をなすトランジスタ(スイッチング素子)のON(導通状態)/OFF(非導通状態)を切り替えることにより、バッテリ7から供給される直流電力を三相交流電力に変換する。また、PDU6は、トランジスタのON/OFFを切り替えることにより三相交流電力を直流電力に変換する。
When the
ECU8は、PDU6の他に、動力伝達装置1、エンジン2、電動機3等の車両の各構成要素に電気的に接続されている。本実施形態のECU8は、CPU(Central processing unit)、RAM(Random access memory)、ROM(Read only memory)、インターフェイス回路等を含む電子回路ユニットであり、プログラムにより規定される制御処理を実行することで、動力伝達装置1、エンジン2、電動機3等を制御する。
ECU8 is electrically connected to each component of vehicles, such as power transmission device 1,
ECU8は、本発明における機能を実現する手段として、図2に示すように、回転速度検知部8aと、高調波重畳処理部8bとを有する。上記ECU8及びPDU6は、本発明における制御部に相当する。このECU8の機能については後述する。
As shown in FIG. 2, the
また、ECU8の制御処理により実現される機能として、エンジン2の動作を図示しないスロットル弁用のアクチュエータなどエンジン制御用のアクチュエータを介して制御する機能、後述する各種クラッチや各種同期装置のスリーブの動作を図示しないアクチュエータ又は駆動回路を介して制御する機能、車速やエンジン2の回転速度(回転数)等から駆動輪4に要求される駆動力を設定する駆動力設定部9からの信号を受け、その要求駆動力や走行状態に応じて各構成要素を制御する機能等を制御する。
Further, functions realized by the control process of the
また、ECU8は、PDU6を介してコイル3baに流れる電流を制御することによって、電動機3がロータ3aから出力する動力(トルク)を調整する。この場合、PDU6を制御することによって、電動機3は、バッテリ7から供給される電力でロータ3aに力行トルクを発生する力行運転を行い、モータとして機能する。すなわち、ステータ3bに供給された電力が、ロータ3aにより動力に変換されて出力される。また、PDU6を制御することで、電動機3は、ロータ3aに与えられる回転エネルギによって発電して、バッテリ7を充電しつつ、ロータ3aに回生トルクを発生する回生運転を行う。つまり、電動機3はジェネレータとしても機能する。すなわち、ロータ3aに入力された動力が、ステータ3bで電力に変換される。
Further, the
駆動力設定部9は、例えば、運転者の操作や走行状態に基づいて、駆動輪4に要求される駆動力を設定可能である。駆動力設定部9としては、例えば、アクセルペダルに設けられたアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルセンサ、スロットル開度を検出するスロットル開度センサ等を採用することができる。 The driving force setting unit 9 can set the driving force required for the driving wheels 4 based on, for example, the driver's operation and the running state. As the driving force setting unit 9, for example, an accelerator sensor that detects the amount of depression of an accelerator pedal provided in the accelerator pedal, a throttle opening sensor that detects a throttle opening, and the like can be employed.
各種センサ10は、例えば車速センサ、加速度センサ、エンジン回転速度センサ、変速段検出センサ等を有し、各センサによる検出結果を示す信号をECU8に送る。
The
回転速度検出部11は、動力伝達装置1の動力伝達軸の回転速度を検出し、その検出結果をECU8に送る。
The rotation speed detector 11 detects the rotation speed of the power transmission shaft of the power transmission device 1 and sends the detection result to the
変速段検出部12は、動力伝達装置1で選択されている変速段を検出し、その検出結果をECU8に送る。動力伝達装置1としてCVT(無段変速機)を採用している場合には、現在選択されている変速比を検出し、その検出結果をECU8に送るようにしてもよい。
The gear
次に、本実施形態の動力伝達装置1の各構成要素について説明する。動力伝達装置1は、エンジン2の動力と電動機3の動力を合成する動力合成機構13を有する。動力合成機構13としては、本実施形態では遊星歯車装置を採用する。動力合成機構13については後述する。
Next, each component of the power transmission device 1 of the present embodiment will be described. The power transmission device 1 includes a
エンジン2の駆動力入力軸2aには、第1主入力軸14が連結されている。この第1主入力軸14は、駆動力入力軸2aに平行に配置され、エンジン2からの動力が第1クラッチC1を介して入力される。第1主入力軸14は、エンジン2側から電動機3側に亘って延在している。第1主入力軸14は、第1クラッチC1により、エンジン2の駆動力入力軸2aと断接可能に構成される。また、本実施形態の第1主入力軸14は、電動機3のロータ3aに連結されている。
A first
第1クラッチC1は、ECU8の制御により、駆動力入力軸2aと第1主入力軸14とを断接可能に構成されている。第1クラッチC1により駆動力入力軸2aと第1主入力軸14とが接続されると、駆動力入力軸2aと第1主入力軸14との間で動力伝達が可能となる。また、第1クラッチC1により駆動力入力軸2aと第1主入力軸14との接続が切断されると、駆動力入力軸2aと第1主入力軸14との間で動力伝達が遮断される。
The first clutch C <b> 1 is configured to be able to connect and disconnect the driving
第1主入力軸14に対して、第1副入力軸15が同軸心に配置されている。この第1副入力軸15は、エンジン2からの動力が第2クラッチC2を介して入力される。第2クラッチC2は、ECU8の制御により、駆動力入力軸2aと第1副入力軸15との間を断接可能に構成されている。第2クラッチC2により駆動力入力軸2aと第1副入力軸15とが接続されると、駆動力入力軸2aと第1副入力軸15との間で動力伝達が可能となる。また、第2クラッチC2により駆動力入力軸2aと第1副入力軸15との接続が切断されると、駆動力入力軸2aと第1副入力軸15との間で動力伝達が遮断される。第1クラッチC1と第2クラッチC2は、第1主入力軸14の軸心方向に隣接して配置されている。本実施形態の第1クラッチC1と第2クラッチC2は、湿式多板クラッチで構成されている。
A first
上述したように、動力伝達装置1では、第1クラッチC1が、駆動力入力軸2aの回転を第1主入力軸14(第1駆動ギヤ軸)に解除自在に伝達し、第2クラッチC1が駆動力入力軸2aの回転を第2主入力軸22(第2駆動ギヤ軸)に解除自在に伝達するように構成されている。
As described above, in the power transmission device 1, the first clutch C1 transmits the rotation of the driving
第1主入力軸14に対して平行にリバース軸16が配置されている。リバース軸16には、リバースギヤ17が回転自在に軸支されている。第1主入力軸14とリバースギヤ17とは、ギヤ列18を介して常時結合されている。このギヤ列18は、第1主入力軸14上に固定されたギヤ14aとリバースギヤ17に設けられたギヤ17aとが噛合して構成されている。
A
リバース軸16には、リバースギヤ軸17上に固定された後進ギヤ17cと、リバース軸16との連結及び切断を切換可能な後進同期装置SRが設けられている。
The
リバース軸16に対して、ひいては、第1主入力軸14に対して平行に中間軸19が配置されている。中間軸19とリバース軸16とは、ギヤ列20を介して常時接続されている。このギヤ列20は、中間軸19上に固定されたギヤ19aとリバース軸16上に固定されたギヤ16aとが噛合して構成されている。また、中間軸19と第1副入力軸15とは、ギヤ列21を介して常時接続されている。このギヤ列21は、中間軸19上に固定されたギヤ19aと第1副入力軸15に固定されたギヤ15aとが噛合して構成されている。
An
中間軸19に対して、ひいては、第1主入力軸14に対して平行に第2主入力軸22が配置されている。第2主入力軸22と中間軸19とは、ギヤ列23を介して常時接続されている。このギヤ列23は、中間軸19上に固定されたギヤ19aと第3主入力軸上に固定されたギヤ22aとが噛合して構成されている。
A second
第1主入力軸14は、変速比の異なる複数の変速段のうち、変速比順位で奇数番目又は偶数番目の変速段(本実施形態では奇数番目の3速段及び5速段)の各ギヤ列の駆動ギヤを回転自在に軸支すると共に、電動機3に連結されている。
The first
詳細には、第1主入力軸14に対して、第2副入力軸24が同軸心に配置されている。第2副入力軸24は、第1副入力軸15よりも電動機3側に配置されている。第1主入力軸14と第2副入力軸24とは、第1同期噛合機構S1(本実施形態ではシンクロメッシュ機構)を介して接続される。第1同期噛合機構S1は、第1主入力軸14に設けられ、3速ギヤ24aと5速ギヤ24bとを第1主入力軸14に選択的に連結する。第1同期噛合機構S1は、詳細には、シンクロクラッチなどの周知のものであり、図示しないアクチュエータ及びシフトフォークで、スリーブS1aを第2副入力軸24の軸方向に沿って移動させることにより、3速ギヤ24aと5速ギヤ24bとを第1主入力軸14に選択的に連結させる。詳細には、スリーブS1aが図示の中立位置から3速ギヤ24a側に移動した場合、3速ギヤ24aと第1主入力軸14とが連結される。一方、スリーブS1aが図示の中立位置から5速ギヤ24b側に移動した場合、5速ギヤ24bと第1主入力軸14とが連結される。
Specifically, the second
第2主入力軸22は、変速比の異なる複数の変速段のうち、変速比順位で偶数番目又は奇数番目の変速段(本実施形態では偶数番目の2速段及び4速段)の各ギヤ列の駆動ギヤを回転自在に軸支する。第2主入力軸22に対して、第3副入力軸25が同軸心に配置されている。第2主入力軸22と第3副入力軸25とは、第2同期噛合機構S2(本実施形態ではシンクロメッシュ機構)を介して接続される。第2同期噛合機構S2は、第2主入力軸22に設けられ、2速ギヤ25aと4速ギヤ25bとを第2主入力軸22に選択的に連結するように構成されている。第2同期噛合機構S2は、シンクロクラッチなどの周知のものであり、図示しないアクチュエータ及びシフトフォークで、スリーブS2aを第3副入力軸25の軸方向に移動させることにより、2速ギヤ25aと4速ギヤ25bとを第2主入力軸22に選択的に連結させる。スリーブS2aが図示の中立位置から2速ギヤ25a側に移動した場合、2速ギヤ25aと第2主入力軸22とが連結される。一方、スリーブS2aが図示の中立位置から4速ギヤ25b側に移動した場合、4速ギヤ25bと第2主入力軸22とが連結される。
The second
第3副入力軸25と出力軸26とは、2速ギヤ列27を介して結合されている。この2速ギヤ列27は、第3副入力軸25上に固定されたギヤ25aと出力軸26に固定されたギヤ26aとが噛合して構成されている。また、第3副入力軸25と出力軸26とは、4速ギヤ列28を介して結合されている。この4速ギヤ列28は、第3副入力軸25上に固定されたギヤ25bと、出力軸26に固定されたギヤ26bとが噛合して構成されている。
The third
出力軸26と第2副入力軸24とは、3速ギヤ列29を介して結合されている。この3速ギヤ列29は、出力軸26に固定されたギヤ26aと第2副入力軸24上に固定されたギヤ24とが噛合して構成されている。また、出力軸26と第2副入力軸24とは、5速ギヤ列30を介して結合されている。この5速ギヤ列30は、出力軸26に固定されたギヤ26bと第2副入力軸24上に固定されたギヤ24bとが噛合して構成されている。なお、出力軸26に固定される各ギヤ列のギヤ26a,26bを従動ギヤという。
The
また、出力軸26には、ファイナルギヤ26cが固定されている。出力軸26の回転は、ファイナルギヤ26c、差動歯車ユニット31及び車軸32を介して駆動輪4に伝達するように構成されている。
A
本実施形態の動力合成機構13は、電動機3の内側に設けられている。電動機3を構成するロータ3a、ステータ3b、及びコイル3baの一部又は全部は、第1主入力軸14の軸線方向と直交する方向に沿って、動力合成機構13と重なるように配置されている。
The
動力合成機構13は、第1回転要素、第2回転要素、及び第3回転要素を互いに差動回転可能な差動装置により構成されている。動力合成機構13を構成する差動装置は、本実施形態では、シングルピニオン型の遊星歯車装置であり、3つの回転要素として、サンギヤ13s(第1回転要素)と、リングギヤ13r(第2回転要素)と、このサンギヤ13sとリングギヤ13rとの間で、サンギヤ13sとリングギヤ13rに噛合された複数のプラネタリギヤ13pを回転自在に支持するキャリア(第3回転要素)13cとを同軸心に備えている。これらの3つの回転要素13s,13r,13cは、互いの間で動力を伝達可能であると共に、それぞれの回転数(回転速度)の間の関係を一定の共線関係を保ちつつ回転する。
The
サンギヤ13sは、第1主入力軸14と連動して回転するように、第1主入力軸14に固定されている。また、サンギヤ13sは、電動機3のロータ3aと連動して回転するように、ロータ3aに固定されている。これにより、サンギヤ13s、第1主入力軸14、ロータ3aは連動して回転する。
The
リングギヤ13rは、第3同期噛合機構SLにより、不動部であるハウジング33に対して固定する状態と、非固定状態とを切換自在に構成されている。詳細には、第3同期噛合機構SLのスリーブSLaを、リングギヤ13rの回転軸方向に沿って移動させることにより、ハウジング33に設けられた1速ギヤ33aとリングギヤ13rに固定されたギヤ13aと固定した状態と、非固定状態とを切換自在となるように構成されている。
The
キャリア13cは、第2副入力軸24と連動して回転するように、第2副入力軸24の電動機3側の一端部に連結されている。
The carrier 13 c is connected to one end of the second
リバース軸16に対して、補機5の入力軸5aが平行に配置されている。リバース軸16と、補機5の入力軸5aとは、例えば、ベルト機構34を介して結合されている。このベルト機構34は、リバースギヤ軸17上に固定されたギヤ17bと、入力軸5a上に固定されたギヤ5bとがベルトを介して連結されて構成されている。補機5の入力軸5aには、補機用クラッチ35が介設されている。ギヤ5bと補機5の入力軸5aとが補機用クラッチ35を介して同軸心に連結されている。
The input shaft 5 a of the auxiliary machine 5 is arranged in parallel to the
補機用クラッチ35は、ECU8の制御の下で、ギヤ5bと補機5の入力軸5aとの間を接続又は遮断するように動作するクラッチである。この場合、補機用クラッチ35を接続状態に動作させると、ギヤ5bと補機5の入力軸5aとが互いに一体に回転するように、補機用クラッチ35を介して結合される。また、補機用クラッチ35を遮断状態に動作させると、補機用クラッチ35によるギヤ5bと補機5の入力軸5aとの間の結合が解除される。この状態では、第1副入力軸15と補機5の入力軸5aへの動力伝達が遮断される。
The
次に、各変速段について説明する。上述したように、本実施形態の動力伝達装置1は、変速比の異なる複数の変速段の各ギヤ列を介して入力軸の回転速度を複数段に変速して出力軸26に出力するように構成されている。また、動力伝達装置1では、変速段が大きいほど変速比が小さいように規定されている。
Next, each gear stage will be described. As described above, the power transmission device 1 of the present embodiment shifts the rotational speed of the input shaft to a plurality of stages via the gear trains of a plurality of shift stages having different speed ratios, and outputs it to the
エンジン始動時、第1クラッチC1を接続状態にして、電動機3を駆動し、エンジン2を始動させる。即ち、電動機3はスタータとしての機能を兼ね備えている。
When the engine is started, the first clutch C1 is connected, the electric motor 3 is driven, and the
1速段は、第3同期噛合機構SLにより、リングギヤ13rとハウジング33とを連結した状態(固定状態)とすることで確立される。エンジン2により走行する場合には、第2クラッチC2を遮断状態(以降、OFF状態という)、第1クラッチC1を接続状態(以降、ON状態という)にする。エンジン2から出力される駆動力が、サンギヤ13s、キャリア13c、ギヤ列29、出力軸26等を介して駆動輪4に伝達される。
The first gear is established by bringing the
なお、エンジン2を駆動させると共に、電動機3を駆動させれば、1速段での電動機3によるアシスト走行(エンジン2の駆動力を電動機3で補助する走行)を行うこともできる。更に、第1クラッチC1をOFF状態とすれば、電動機3のみで走行するEV走行を行うこともできる。
In addition, when the
また、減速回生運転中では、電動機3を制動することにより車両を減速状態として電動機3で発電させ、PDU6を介してバッテリ7に充電させることができる。
Further, during the deceleration regenerative operation, the electric motor 3 is braked so that the vehicle is decelerated to generate electric power with the electric motor 3 and the
2速段は、第3同期噛合機構SLによりリングギヤ13rとハウジング33とを非固定状態とし、第2同期噛合機構S2を、第2主入力軸22と2速ギヤ25aとを連結した状態とすることで確立される。エンジン2により走行する場合には、第2クラッチC2をON状態とする。この2速段では、エンジン2から出力される駆動力が、第1主入力軸14、ギヤ列21、中間軸19、ギヤ列23、第2主入力軸22、及び出力軸26等を介して駆動輪4に伝達される。
In the second gear, the
なお、第1クラッチC1をON状態とし、第1クラッチC1をON状態とし、エンジン2を駆動させると共に電動機3を駆動させれば、2速段での電動機3によるアシスト走行を行うこともできる。更に、この状態でエンジン2による駆動を止めて、EV走行を行うこともできる。エンジン2による駆動を止める場合には、例えばエンジン2をフューエルカット状態や休筒状態としてもよい。又、2速段で減速回生運転を行うことができる。
If the first clutch C1 is turned on, the first clutch C1 is turned on, the
なお、第1クラッチC1をOFF状態とし、第2クラッチC2をON状態とし、エンジン2の駆動により2速段で走行中、ECU8が車両の走行状態により3速段へアップシフトが予想されると判断した場合に、第1同期噛合機構S1により、第1主入力軸14と3速ギヤ24aとを連結させた状態、又は、この状態に近づけるプリシフト状態とする。これにより2速段から3速段へのアップシフトをスムーズに行うことができる。
When the first clutch C1 is in the OFF state and the second clutch C2 is in the ON state, and the
3速段は、第1同期噛合機構S1を、第1主入力軸14と3速ギヤ24aとを連結した状態とすることで確立される。エンジン2により走行する場合には、第1クラッチC1をON状態とする。この3速段では、エンジン2から出力される駆動力が、第1主入力軸14、3速ギヤ列29、及び出力軸26等を介して駆動輪4に伝達される。
The third speed is established by bringing the first synchronous meshing mechanism S1 into a state where the first
なお、第1クラッチC1をON状態とし、エンジン2を駆動させると共に電動機3を駆動させれば、3速段での電動機3によるアシスト走行を行うこともできる。更に、第1クラッチC1をOFF状態とし、EV走行を行うこともできる。なお、EV走行時に、第1クラッチC1をON状態とし、エンジン2による駆動を止めて、EV走行を行うこともできる。又、3速段で減速回生運転を行うことができる。
In addition, if the 1st clutch C1 is made into an ON state, the
なお、3速段で走行中、ECU8が車両の走行状態に基づいて、次に変速される変速段が2速段又は4速段であるかを予測する。ECU8が、2速段へのダウンシフトを予想した場合には、第2同期噛合機構S2を、2速ギヤ25aと第2主入力軸22とを連結する状態、又はこの状態に近づけたプリシフト状態とする。ECU8が、4速段へのアップシフトを予想した場合には、第2同期噛合機構S2を、4速ギヤ25bと第2主入力軸22とを連結する状態、又はこの状態に近づけたプリシフト状態とする。これにより、3速段からのアップシフト及びダウンシフトをスムーズに行うことができる。
During traveling at the third gear, the
4速段は、第2同期噛合機構S2を、第2主入力軸22と4速ギヤ25bとを連結した状態とすることで確立される。エンジン2により走行する場合には、第2クラッチC2をON状態とする。この4速段では、エンジン2から出力される駆動力が、第1主入力軸14、ギヤ列21、中間軸19、ギヤ列23、第2主入力軸22、及び出力軸26等を介して駆動輪4に伝達される。
The fourth speed is established by bringing the second synchronous meshing mechanism S2 into a state where the second
なお、第2クラッチC2をON状態とし、第1クラッチC1をON状態とし、エンジン2を駆動させると共に電動機3を駆動させれば、4速段での電動機3によるアシスト走行を行うこともできる。更に、この状態でエンジン2による駆動を止めて、EV走行を行うこともできる。
If the second clutch C2 is turned on, the first clutch C1 is turned on, the
なお、第2クラッチC2をOFF状態とし、第1クラッチC1をON状態とし、エンジン2の駆動により4速段で走行中、ECU8が車両の走行状態に基づいて、次に、変速される変速段が3速段又は5速段であるかを予測する。ECU8が、3速段へのダウンシフトを予想した場合には、第1同期噛合機構S1により、第1主入力軸14と3速ギヤ24aとを連結させた状態、又は、この状態に近づけるプリシフト状態とする。ECU8が、5速段へのアップシフトを予想した場合には、第1同期噛合機構S1により、第1主入力軸14と5速ギヤ24bとを連結させた状態、又は、この状態に近づけるプリシフト状態とする。これにより、4速段からのアップシフト及びダウンシフトをスムーズに行うことができる。
The second clutch C2 is turned off, the first clutch C1 is turned on, and the
5速段は、第1同期噛合機構S1を、第1主入力軸14と5速ギヤ24bとを連結した状態とすることで確立される。エンジン2により走行する場合には、第1クラッチC1をON状態とする。この5速段では、エンジン2から出力される駆動力が、第1主入力軸14、3速ギヤ列29、及び出力軸26等を介して駆動輪4に伝達される。
The fifth speed is established by bringing the first synchronous meshing mechanism S1 into a state where the first
なお、第1クラッチC1をON状態とし、エンジン2を駆動させると共に電動機3を駆動させれば、5速段での電動機3によるアシスト走行を行うこともできる。更に、第2クラッチC2をOFF状態とし、第1クラッチC1をON状態とし、EV走行を行うこともできる。なお、EV走行時に、第1クラッチC1をON状態とし、エンジン2による駆動を止めて、EV走行を行うこともできる。又、5速段で減速回生運転を行うことができる。
In addition, if the 1st clutch C1 is made into an ON state, the
なお、5速段で走行中、ECU8が車両の走行状態に基づいて、次に変速される変速段が4速段であると判断した場合に、ECU8が、第2同期噛合機構S2を、4速ギヤ25bと第2主入力軸22とを連結する状態、又はこの状態に近づけたプリシフト状態とする。これにより、5速段から4速段へのダウンシフトをスムーズに行うことができる。
When the
後進段は、後進同期噛合機構SRを、リバース軸16と後進ギヤ17cとを連結させた状態とし、第2同期噛合機構S2を、例えば第2主入力軸22と2速ギヤ25aとを連結した状態とすることで確立される。エンジン2により走行する場合には、第1クラッチC1をON状態とする。この後進段では、エンジン2から出力される駆動力が、第1主入力軸14、ギヤ列18、リバースギヤ17c、リバース軸16、ギヤ列20、中間軸19、ギヤ列23、第2主入力軸22、第3副入力軸25、ギヤ列27、及び出力軸26等を介して駆動輪4に伝達される。なお、エンジン2を駆動させると共に電動機3を駆動させれば、後進段での電動機3によるアシスト走行を行うこともできる。更に、第1クラッチC1をOFF状態とすることで、EV走行を行うこともできる。後進段で減速回生運転を行うことができる。
In the reverse gear, the reverse synchronous meshing mechanism SR is connected to the
次に、図2に示される本実施形態のECU8の機能について説明する。
Next, functions of the
回転速度検知部8aは、動力伝達装置1の動力伝達軸の回転速度を検知する。本実施形態では、動力伝達軸は動力伝達装置1の出力軸26に相当する。また、この動力伝達軸としては、第1主入力軸14、第1副入力軸24、出力軸26のいずれかであってもよい。
The rotational speed detector 8 a detects the rotational speed of the power transmission shaft of the power transmission device 1. In the present embodiment, the power transmission shaft corresponds to the
本実施形態では、回転速度検知部8aは、回転速度検出部11で検出された動力伝達装置1の動力伝達軸の回転速度に基づいて、上記動力伝達軸の回転速度を検知する。本実施形態では、回転速度検出部11は、動力伝達軸として出力軸26の回転速度を検出する。また、回転速度検出部11は、第1主入力軸14、第1副入力軸24、出力軸26のいずれかの回転速度を検出してもよい。
In the present embodiment, the rotation speed detection unit 8a detects the rotation speed of the power transmission shaft based on the rotation speed of the power transmission shaft of the power transmission device 1 detected by the rotation speed detection unit 11. In the present embodiment, the rotational speed detector 11 detects the rotational speed of the
また、回転速度検知部8aは、駆動力設定部9による駆動力要求、走行状態(走行モード)等に基づいて、動力伝達装置1の動力伝達軸の回転速度を推定することで、上記動力伝達軸の回転速度を検知してもよい。詳細には、例えば予め動力伝達軸の回転速度と駆動力要求や走行状態(走行モード)とを関連付けるマップを記憶部に記憶しておき、回転速度検知部8aは、上記マップを用いて、駆動力要求,走行状態(走行モード)に基づいて、動力伝達装置1の動力伝達軸の回転速度を算出する。このように、動力伝達装置1の動力伝達軸の回転速度を推定することで、回転速度検出部11を設けることなく、動力伝達軸の回転速度を比較的簡単に得ることができる。 Further, the rotational speed detection unit 8a estimates the rotational speed of the power transmission shaft of the power transmission device 1 based on the driving force request from the driving force setting unit 9, the traveling state (traveling mode), and the like, so that the power transmission is performed. The rotational speed of the shaft may be detected. Specifically, for example, a map that associates the rotational speed of the power transmission shaft with the driving force request and the traveling state (traveling mode) is stored in advance in the storage unit, and the rotational speed detection unit 8a uses the map to drive Based on the force request and the running state (running mode), the rotational speed of the power transmission shaft of the power transmission device 1 is calculated. Thus, by estimating the rotational speed of the power transmission shaft of the power transmission device 1, the rotational speed of the power transmission shaft can be obtained relatively easily without providing the rotational speed detector 11.
高調波重畳処理部8bは、回転速度検知部8aで検知された回転速度が、所定回転速度より低い場合に、電動機3に入力する駆動電流に高調波を重畳するように制御を行う。高調波としては、基本周波数成分に対してn倍の周波数成分のものを採用することができる(nは2以上の整数)。また、高調波としては、2次高調波、3次高調波、4次高調波、5次高調波、6次高調波、・・・、n次高調波等、又はそれらの2つ以上の高調波を合成したものを採用することが好ましい。この高調波としては、例えば動力伝達装置1の変速段に応じて、各高次の高調波の振幅,位相等を適宜設定してもよい。
The harmonic
また、上記所定回転速度は、例えば、駆動電流に高調波を重畳しない場合に、電動機のコギングトルクが比較的小さく且つドライバビリティが低下しないような動力伝達軸の回転速度の下限値に設定されることが好ましい。こうすることで、動力伝達装置の動力伝達軸の回転速度に基づいて、電動機3への駆動電流の高調波重畳を行うか否かを判断して、駆動電流に高調波を重畳するタイミングを高精度に制御することができ、ドライバビリティの低下を防止することができる。 In addition, the predetermined rotational speed is set to a lower limit value of the rotational speed of the power transmission shaft so that the cogging torque of the electric motor is relatively small and drivability is not lowered when no harmonic is superimposed on the driving current, for example. It is preferable. In this way, based on the rotational speed of the power transmission shaft of the power transmission device, it is determined whether or not to superimpose the harmonics of the drive current to the motor 3, and the timing for superimposing the harmonics on the drive current is increased. The accuracy can be controlled, and the drivability can be prevented from decreasing.
また、高調波重畳処理部8bは、動力伝達装置1の動力伝達軸の回転速度が所定回転速度以上の場合に、高調波の重畳を抑止するように制御を行う。こうすることで、電動機3の鉄損の増大を防止して、電動機の効率の低下を防止することができる。
Further, the harmonic
また、高調波重畳処理部8bは、駆動力設定部9で設定された駆動力要求が規定値より大きい場合に、高調波の重畳を抑止するように制御を行う。こうすることで、例えば、高調波を重畳する変速段が選択されている場合であっても、駆動力要求が規定値以上の場合には、駆動電流に高調波を重畳する必要がないと判断して、高調波を重畳することを抑止する。すなわち、電動機3の鉄損を低減して、電動機3の効率の低下を防止すると共に、ドライバビリティの低下を防止することが可能である。
In addition, the harmonic
また、高調波重畳処理部8bは、変速段が所定の変速段(本実施形態では1速段)以下の場合に、駆動電流への高調波の重畳を抑止するように制御を行う。例えば、比較的大きな変速比の変速段が選択されている場合には、電動機3が比較的高い回転速度で駆動するので、コギングトルクによる影響が小さく、ドライバビリティは低下しない。このため、所定の変速段として、コギングトルクによる影響が小さく且つドライバビリティが低下しないような、比較的大きな変速比の変速段を設定することが好ましい。具体的には、1速段では、電動機3は比較的高回転で駆動する頻度が高い。また、2速段〜5速段では、電動機3が比較的低回転速度範囲で駆動する頻度が高い。このため、本実施形態では、1速段では上記高調波重畳を行わず、1速段より変速比の小さい2速段以上、例えば2速段〜5速段では上記高調波重畳を行うように制御する。すなわち、変速段に応じて駆動電流への高調波重畳を制御するので、比較的簡単に高調波重畳のタイミングを高精度に制御することができる。
Further, the harmonic
次に、図3を参照しながら、本実施形態のハイブリッド車両の動作を説明する。 Next, the operation of the hybrid vehicle of this embodiment will be described with reference to FIG.
ステップST1で、ECU8は、例えば、回転速度検知部8aにより検知された動力伝達装置1の動力伝達軸の回転速度が、予め規定した回転速度(例えば100rpm)より小さいか否かを判断する。その判断の結果、動力伝達軸の回転速度が規定回転速度より小さい場合にステップST3の処理に進み、動力伝達軸の回転速度が規定回転速度以上の場合にステップST2の処理に進む。
In step ST1, for example, the
ステップST2で、ECU8は、電動機3に入力する駆動電流へ高調波を重畳する制御を行わない(高調波重畳を抑止)。詳細には、ECU8は、駆動電流へ高調波重畳を抑止するように指示する制御信号をPDU6に送ると、PDU6は、上記高調波重畳を抑止する。
In step ST <b> 2, the
ステップST3で、ECU8は、変速段検出部12により検出された変速段に基づいて、上記高調波重畳を行うことが必要な変速段か否かを判断する。詳細には、ECU8は、上記検出された変速段が、所定の変速段(例えば1速段)以下か否かを判断する。上記高調波重畳を行うことが必要である(所定の変速段以下である)とECU8が判断した場合には、ステップST4の処理に進み、それ以外の場合には、ステップST2の処理に進む。
In step ST3, the
ステップST4で、ECU8は、駆動力設定部9により設定された駆動力要求に基づいて、その駆動力要求で示す値(例えば、アクセル開度(AP))が、規定値より大きいか否かを判断する。ECU8は、駆動力要求で示す値が規定値より大きい場合にはステップST2の処理に進み、駆動電流への高調波重畳を抑止するように制御を行う。駆動力要求で示す値が、規定値以下の場合には、ステップST5の処理に進む。
In step ST4, the
ステップST5で、ECU8は、駆動電流への高調波重畳を行うように制御を行う。詳細には、ECU8は、駆動電流に高調波を重畳するように指示する制御信号をPDU6に送ると、PDU6は駆動電流へ高調波を重畳する。
In step ST5, the
本実施形態では、電動機3が低回転速度のとき、つまり上記動力伝達軸が低回転速度のとき、図4(a)に示すように、電動機3に入力する相電流に高調波を重畳していない場合には、相電流は正弦波であり、図4(b)に示すように、コギングトルクにより、電動機3のトルク波形の変動の幅が比較的大きい。 In the present embodiment, when the motor 3 is at a low rotation speed, that is, when the power transmission shaft is at a low rotation speed, harmonics are superimposed on the phase current input to the motor 3 as shown in FIG. When there is no phase current, the phase current is a sine wave, and as shown in FIG. 4B, the fluctuation range of the torque waveform of the electric motor 3 is relatively large due to the cogging torque.
一方、電動機3に入力する相電流に高調波を重畳した場合には、電動機3のトルク波形の変動の幅が比較的小さくなる。このため、コギングトルクによる影響が低減し、ドライバビリティの低下を防止することができる。 On the other hand, when harmonics are superimposed on the phase current input to the electric motor 3, the width of fluctuation of the torque waveform of the electric motor 3 is relatively small. For this reason, the influence by the cogging torque is reduced, and a decrease in drivability can be prevented.
[第2実施形態]
図5を参照しながら、本発明の第2実施形態のハイブリッド車両を説明する。第1実施形態と同様な構成要素については同一符号を付して説明を省略する。駆動電流に高調波を重畳する場合、ECU8は、例えば、第1高調波設定部8c,第2高調波設定部8d,第3高調波設定部8eのいずれかを備えることが好ましい。
[Second Embodiment]
A hybrid vehicle according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Constituent elements similar to those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. When superimposing a harmonic on the drive current, the
先ず、第1高調波設定部8cをECU8に設けた場合を説明する。この場合、第2高調波設定部8d、第3高調波設定部8e等は設けない。
First, the case where the 1st harmonic setting
例えば、基本波目標値設定部41は、駆動力設定部9により設定される駆動力要求に基づいて、三相交流座標系での基本波電流指令値の振幅,位相を設定する。
For example, the fundamental wave target
第1高調波設定部8cは、高調波重畳処理部8bの制御により、予め規定された基本波に対する所定次数の高調波の周波数,振幅,位相である高調波電流指令値を設定する。この高調波の周波数,振幅,位相は、例えば動力伝達装置1の変速段、動力伝達装置1の動力伝達軸の回転速度等に基づいて適宜設定可能である。動力伝達装置1の変速段や動力伝達軸の回転速度に最適な高調波を重畳することでドライバビリティが向上する。
The first
合成部42は、基本波目標値設定部41による基本波電流指令値と、第1高調波設定部8cによる高調波電流指令値とを各相毎に加算して、合成三相交流電流指令を生成する。
The synthesizing
三相−dp変換部43では、合成三相交流電流指令をdq軸座標系に座標変換する。
The three-phase-
減算器44は、三相−dq変換部43と三相−dq変換部45から出力された信号の差を算出する。
The
電流制御部46は、減算器44で算出された差を示す信号に基づいて電圧指令値(dq座標系)を演算する。
The
dp−三相変換部47は、電流制御部46による電圧指令値(dq座標系)を、位置検出部3cにて検出された電動機3の回転子の位置(角度)に基づいて補正して、三相電流指令値に変換する。位置検出部3cとしては、例えばレゾルバなどを採用することができる。
The dp-three-
PWM(Pulse width modulation)回路48は、dp−三相変換部47による三相電圧指令値に基づいて、PDU6のインバータを制御するためのゲート信号であるPWM信号(三相交流制御信号)を生成する。
A PWM (Pulse width modulation)
PDU6は、PWM回路48からのPWM信号に基づいて、PWMインバータの各相毎に対をなす各トランジスタのON(導通状態)/OFF(非導通状態)を切り換えることによって、バッテリ7から供給される直流電力を3相交流電力に変換する。PDU6から電動機3の固定子に設けられたコイルそれぞれに、三相交流電力が供給されることにより、電動機3にU相電流Iu、V相電流Iv、及びW相電流Iwが通電される。
The
また、フィルタ回路49は、電流検出器50で検出された各相電流Iu,Iv,Iwから高調波成分を除去する。三相−dq変換部45は、フィルタ回路49から送られた電流信号Iu,Iv,Iwと、位置検出部3cにて検出された電動機3の回転子の位置(角度)を示す信号とに基づいて、電流指示信号(dq座標系)を生成して、減算器44に出力する。上記回路のフィードバック制御の詳細については周知であるので説明を省略する。また、フィルタ回路49を設けることにより高精度にフィードバック制御を行うことが可能である。
The
上述したように、高調波重畳処理部8bは、電動機3への駆動電流に高調波を重畳させる場合には、第1高調波設定部8cにより基本波電流指令値に対して高調波電流指令値を設定し、合成部42により基本波電流指令値と高調波電流指令値とを合成することで、比較的簡単に、電動機3への駆動電流へ高調波を重畳することができる。また、電動機3は、上記高調波が重畳された駆動電流により低回転速度であってもトルク変動が比較的小さい。
As described above, the harmonic
次に、ECU8が第2高調波設定部8dを備える場合を説明する。この場合、上記第1高調波設定部8c、及び合成部42を設けない。
Next, a case where the
第2高調波設定部8dは、PWM回路48による基本波としてのPWM信号に対して、高調波を重畳させる信号を生成する。
The second
加算器51は、PWM回路48からのPWM信号と、第2高調波設定部8dからの信号と加算して、基本波に高調波を重畳させるPWM信号を生成する。
The adder 51 adds the PWM signal from the
PDU6は、そのPWM信号に基づいて、PWMインバータの各相毎に対をなす各トランジスタのON(導通状態)/OFF(非導通状態)を切り換えることによって、バッテリ7から供給される直流電力を3相交流電力に変換して電動機3に送る。
Based on the PWM signal, the
上述したように、ECU8は第2高調波設定部8dを有するので、比較的簡単に、駆動電流に高調波を重畳することができる。
As described above, since the
次に、ECU8が第3高調波設定部8eを備える場合を説明する。この場合、上記第1高調波設定部8c、第2高調波設定部8d、合成部42、加算器51を設けない。
Next, a case where the
第3高調波設定部8eは、PDU6による各相電流Iu,Iv,Iwそれぞれに、重畳させる高調波を生成する。
The 3rd
加算器52は、PDU6からの各相電流Iu,Iv,Iwそれぞれに、第3高調波設定部8eによる高調波を重畳して、その高調波が重畳された各相電流Iu,Iv,Iwを電動機3に送る。
The
上述したように、ECU8は第3高調波設定部8eを有するので、比較的簡単に駆動電流に高調波を重畳することができる。
As described above, since the
以上説明したように、本実施形態の車両は、エンジン2と、動力伝達装置1の動力伝達軸(出力軸)26を介して駆動輪4に動力を伝達可能な電動機3と、電力を蓄電するバッテリ9と、電動機に入力する駆動電流を制御するPDU6及びECU8とを備える。そして、ECU8は、動力伝達装置1の動力伝達軸26の回転速度を検知し、その回転速度が所定回転速度よりも低い場合に、電動機3に入力する駆動電流に高調波を重畳するように制御を行う。すなわち、高調波重畳のタイミングを高精度に制御することができると共に、コギングトルクが低減してドライバビリティの低下を防止することができる。
As described above, the vehicle according to the present embodiment stores electric power with the
また、ECU8は、所定回転速度以上の場合に、電動機に入力する駆動電流に高調波を重畳しないように制御するので、電動機3での鉄損を低減することができ、電動機3での効率の低下を防止することができる。
Further, since the
また、ECU8は、変速段が所定の変速段(例えば1速段)以下の場合には、電動機3の駆動電流への高調波重畳を抑止するように制御を行う。上述した実施形態では、動力伝達装置1では、第1同期噛合機構S1をON状態とすることで、遊星歯車機構により、実質的に1速段の機能を有するが、この1速段は比較的大きな変速比となるように設定されている。この際、1速段では、電動機3が高回転速度となるので、コギングトルクによる影響が小さい。すなわち、1速段では駆動電流に高調波重畳を行わないように制御することで、電動機3の効率の低下を防止することができる。
Further, the
また、2速段以上の変速段では、動力伝達軸が比較的小さな回転速度となるとき、駆動電流への高調波重畳を行うように制御することで、そのトルク変動の幅が低減する。このため、ドライバビリティの低下を防止することができる。 In addition, at the second speed or higher, when the power transmission shaft has a relatively small rotational speed, control is performed so that harmonics are superimposed on the drive current, thereby reducing the width of the torque fluctuation. For this reason, it is possible to prevent a decrease in drivability.
また、ECU8は、駆動力要求が規定値より大きい場合に、高調波の重畳を抑止するように制御を行うので、詳細には、アクセル開度(AP)が規定値より大きい場合に、動力伝達軸の回転速度が比較的大きくなると判断して、駆動電流への高調波重畳を行わないように制御を行う。動力伝達軸の回転速度が高い場合にはドライバビリティが比較的高い。詳細には、例えば、動力伝達装置1で高調波を重畳する変速段(例えば3速段)が選択されている場合であっても、駆動力要求が閾値以上の場合に高調波を重畳することを抑止する。すなわち、電動機3の鉄損を低減することができ、電動機3の効率低下を防止することができる。
Further, since the
上記実施形態では、動力伝達装置1として、変速比の異なる複数の変速段を備えていたが、この形態に限られるものではない。例えば、動力伝達装置1として、CVT(無段変速機)を採用してもよい。この場合、変速段検出部12は、CVTの変速比を推定又は検出するようにしてもよい。ECU8は、そのCVTの変速比が所定の変速比以下か否かを判断する。その判断の結果、所定変速比より小さい場合には、ECU8は駆動電流に高調波を重畳するように制御を行い、所定変速比以上の場合には、ECU8は駆動電流への高調波重畳を抑止するように制御を行う。
In the above-described embodiment, the power transmission device 1 includes a plurality of shift stages having different gear ratios, but is not limited to this form. For example, a CVT (continuously variable transmission) may be employed as the power transmission device 1. In this case, the gear
こうすることで、動力伝達装置1としてCVTを採用した場合でも、CVTの変速比に応じて、駆動電流へ高調波重畳を重畳する又は抑止することを制御するので、コギングトルクによる影響を低減することができると共に、ドライバビリティの低下を防止し、電動機3の損失を低減可能である。 By doing this, even when CVT is adopted as the power transmission device 1, it is controlled to superimpose or suppress superimposition of harmonics on the drive current according to the transmission ratio of the CVT, thereby reducing the influence of cogging torque. In addition, the drivability can be prevented from being lowered and the loss of the electric motor 3 can be reduced.
以上、実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではない。 Although the embodiment has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment.
ECU8の構成は、上述した形態に限られるものではない。電動機3への駆動電流に高調波を重畳する条件を満たした場合に、電動機3への駆動電流に高調波を重畳するように制御することができれば、任意の構成であってよい。
The configuration of the
1…動力伝達装置、2…エンジン(内燃機関:ENG)、2a…駆動力入力軸(入力軸)、3…電動機、3a…ロータ、3b…ステータ、4…駆動輪(被駆動部)、5…補機、6…パワードライブユニット(PDU)、7…バッテリ(蓄電装置、二次電池)、8…電子制御ユニット(ECU)、8a…回転速度検知部、8b…高調波重畳処理部、8c…第1高調波設定部、8d…第2高調波設定部、8e…第3高調波設定部、9…駆動力設定部、10…各種センサ、11…回転速度検出部、12…変速段検出部、13…動力合成機構(遊星歯車装置)、13c…キャリア、13p…プラネタリギヤ、13r…リングギヤ、13s…サンギヤ、14…第1主入力軸(第1駆動ギヤ軸)、15…第1副入力軸、16…リバース軸、17…リバースギヤ軸、18…ギヤ列、19…中間軸、20…ギヤ列、21…ギヤ列、22…第2主入力軸(第2駆動ギヤ軸)、23…ギヤ列、24…第2副入力軸、25…第3副入力軸、26…出力軸、26a,26b…従動ギヤ、27…2速ギヤ列、28…4速ギヤ列、29…3速ギヤ列、30…5速ギヤ列、31…差動歯車ユニット、32…車軸、33…ハウジング(不動部)、34…ベルト機構、C1…第1クラッチ(断接装置)、C2…第2クラッチ、S1…第1同期噛合機構、S2…第2同期噛合機構、SL…第3同期噛合機構、SR…後進同期噛合機構。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power transmission device, 2 ... Engine (internal combustion engine: ENG), 2a ... Driving force input shaft (input shaft), 3 ... Electric motor, 3a ... Rotor, 3b ... Stator, 4 ... Drive wheel (driven part), 5 ... Auxiliary machine, 6 ... Power drive unit (PDU), 7 ... Battery (power storage device, secondary battery), 8 ... Electronic control unit (ECU), 8a ... Rotational speed detection unit, 8b ... Harmonic superposition processing unit, 8c ... 1st harmonic setting part, 8d ... 2nd harmonic setting part, 8e ... 3rd harmonic setting part, 9 ... Driving force setting part, 10 ... Various sensors, 11 ... Rotational speed detection part, 12 ... Shift speed detection part , 13 ... power combining mechanism (planetary gear unit), 13c ... carrier, 13p ... planetary gear, 13r ... ring gear, 13s ... sun gear, 14 ... first main input shaft (first drive gear shaft), 15 ... first auxiliary input shaft , 16 ... Reverse axis, 17 ... Reverse YA shaft, 18 ... gear train, 19 ... intermediate shaft, 20 ... gear train, 21 ... gear train, 22 ... second main input shaft (second drive gear shaft), 23 ... gear train, 24 ... second
Claims (3)
前記動力伝達装置は、変速比の異なる複数の変速段を備え、
当該車両は、前記動力伝達装置で選択されている前記変速段を検出する変速段検出部を有し、
前記制御部は、前記動力伝達装置の動力伝達軸の回転速度を検知する回転速度検知部と、
前記回転速度検知部で検知された回転速度が所定の回転速度よりも低い場合に、前記電動機に入力する駆動電流に高調波を重畳するように制御を行い、前記変速段が所定の変速段以下の場合には、前記駆動電流への高調波の重畳を抑止するように制御を行う高調波重畳処理部とを有することを特徴とする車両。 A vehicle comprising: an electric motor capable of transmitting power to a driven part via a power transmission shaft of the power transmission device; a power storage device that stores electric power; and a control unit that controls a drive current input to the electric motor. ,
The power transmission device includes a plurality of shift stages having different gear ratios,
The vehicle has a shift speed detection unit that detects the shift speed selected by the power transmission device,
The control unit is a rotation speed detection unit that detects a rotation speed of a power transmission shaft of the power transmission device;
Wherein when the rotation speed detection unit rotational speed detected by the is lower than a predetermined rotational speed, have row control so as to overlap the harmonic drive current to be input to the electric motor, the gear stage is a predetermined gear stage the following cases, the vehicle characterized in that it comprises a row intends harmonic superimposition processing unit controls so as to suppress the harmonics superimposed to the driving current.
前記高調波重畳処理部は、前記設定された駆動力が規定値より大きい場合に、前記高調波の重畳を抑止することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の車両。 A driving force setting unit for setting a driving force request to the driven unit;
The harmonic superimposition processing unit of the vehicle according to claim 1 or claim 2 wherein the set driving force is greater than the specified value, characterized in that to suppress the superposition of the harmonic.
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