JP5673828B2 - Hybrid vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、ハイブリッド車両の構成と制御に関する。 The present invention relates to the configuration and control of a hybrid vehicle.
駆動用電動機と、発電機と、発電機の動力源となるエンジンとを搭載した車両が特開平11−341607号公報(特許文献1)に開示される。 Japanese Laid-Open Patent Publication No. 11-341607 (Patent Document 1) discloses a vehicle equipped with a drive motor, a generator, and an engine serving as a power source for the generator.
しかしながら、上述した公報に開示された車両には、駆動用電動機と発電機に加えて、エンジンを始動させるためのスタータを搭載する必要がある。そのため、車両の生産コストおよび重量が増加するという問題がある。 However, the vehicle disclosed in the above-mentioned publication needs to be equipped with a starter for starting the engine in addition to the driving motor and the generator. Therefore, there is a problem that the production cost and weight of the vehicle increase.
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、駆動用電動機と、発電機と、発電機の動力源となるエンジンとを搭載した車両において、スタータを用いることなくエンジンの始動が可能なハイブリッド車両を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to use a starter in a vehicle equipped with a drive motor, a generator, and an engine that is a power source of the generator. It is an object of the present invention to provide a hybrid vehicle that can start an engine without any problems.
この発明のある局面に係るハイブリッド車両は、車輪に連結される駆動用電動機と、交流電力を発電するための発電機と、発電機の動力源である内燃機関と、内燃機関の出力軸に連結される第1サンギヤと、摩擦係合要素が係合状態となることにより回転が制限され、摩擦係合要素が解放状態になることにより回転の制限が解除される第1キャリアと、駆動用電動機に連結される第1リングギヤとを含む第1遊星歯車機構と、直流電源である蓄電装置と、蓄電装置から供給される直流電力を交流電力に変換して駆動用電動機に出力するためのインバータと、発電機において発電された交流電力を直流電力に整流して蓄電装置およびインバータのうちの少なくともいずれか一方に出力するための整流装置とを含む。 A hybrid vehicle according to an aspect of the present invention is connected to a driving motor coupled to wheels, a generator for generating AC power, an internal combustion engine that is a power source of the generator, and an output shaft of the internal combustion engine. The first sun gear, the first carrier whose rotation is restricted when the friction engagement element is in the engaged state, and the rotation restriction is released when the friction engagement element is in the released state, and the drive motor A first planetary gear mechanism including a first ring gear coupled to the power storage device, a power storage device that is a DC power source, and an inverter that converts DC power supplied from the power storage device into AC power and outputs the AC power to a drive motor. And a rectifier for rectifying AC power generated by the generator into DC power and outputting it to at least one of the power storage device and the inverter.
好ましくは、整流装置は、ダイオードを用いた整流回路を含む。
さらに好ましくは、ハイブリッド車両は、発電機を用いた発電が要求されている場合に、摩擦係合要素が係合状態になるように摩擦係合要素の係合力を制御するとともに、内燃機関を始動させるための制御部をさらに含む。Preferably, the rectifier includes a rectifier circuit using a diode.
More preferably, the hybrid vehicle controls the engagement force of the friction engagement element and starts the internal combustion engine so that the friction engagement element is engaged when power generation using the generator is required. The control part for making it further include.
さらに好ましくは、制御部は、蓄電装置の残容量がしきい値よりも小さい場合を発電機を用いた発電が要求されている場合として、摩擦係合要素が係合状態になるように摩擦係合要素の係合力を制御するとともに、内燃機関を始動させる。 More preferably, the control unit sets the frictional engagement element so that the frictional engagement element is in the engaged state when the power generation using the generator is required when the remaining capacity of the power storage device is smaller than the threshold value. The engaging force of the combined element is controlled and the internal combustion engine is started.
さらに好ましくは、制御部は、内燃機関の始動完了後に、摩擦係合要素が解放状態になるように摩擦係合要素の係合力を制御する。 More preferably, the control unit controls the engagement force of the friction engagement element so that the friction engagement element is in a released state after the start of the internal combustion engine.
さらに好ましくは、ハイブリッド車両は、駆動用電動機の回転軸に直結する第2サンギヤと、回転が制限された状態の第2キャリアと、第1リングギヤに直結する第2リングギヤとを含む第2遊星歯車機構をさらに含む。 More preferably, the hybrid vehicle includes a second sun gear directly connected to the rotation shaft of the drive motor, a second carrier in a state where rotation is limited, and a second ring gear directly connected to the first ring gear. It further includes a mechanism.
この発明によると、たとえば、車両の走行中に摩擦係合要素を係合状態にすることによって内燃機関の出力軸を回転させて内燃機関を始動させることができる。そのため、駆動用電動機および発電機の他に内燃機関を始動させるためのスタータを別途搭載する必要がない。さらに、発電機をスタータとして機能させる必要がないため、発電機をモータとして機能させる回路を別途設ける必要もない。そのため、車両の生産コストおよび重量の増加を抑制することができる。したがって、駆動用電動機と、発電機と、発電機の動力源となるエンジンとを搭載した車両において、スタータを用いることなくエンジンの始動が可能なハイブリッド車両を提供することができる。 According to the present invention, for example, the internal combustion engine can be started by rotating the output shaft of the internal combustion engine by engaging the friction engagement element while the vehicle is running. Therefore, it is not necessary to separately install a starter for starting the internal combustion engine in addition to the drive motor and the generator. Furthermore, since the generator does not need to function as a starter, it is not necessary to separately provide a circuit that causes the generator to function as a motor. Therefore, it is possible to suppress an increase in production cost and weight of the vehicle. Therefore, it is possible to provide a hybrid vehicle capable of starting the engine without using a starter in a vehicle equipped with a drive motor, a generator, and an engine serving as a power source for the generator.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明される。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付されている。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰り返されない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
図1を参照して、本実施の形態に係る車両1の全体ブロック図が説明される。車両1は、トランスミッション8と、エンジン10と、インバータ60と、整流装置62と、バッテリ70と、駆動輪80と、ECU(Electronic Control Unit)200とを含む。トランスミッション8は、ダンパ機構12と、ジェネレータ20と、モータジェネレータ(以下、MGと記載する)30と、動力伝達装置40と、減速機58とを含む。
With reference to FIG. 1, an overall block diagram of a
この車両1は、MG30から出力される駆動力によって走行する。MG30は、駆動用電動機であって、たとえば、三相交流回転電機である。MG30は、インバータ60によって駆動される。MG30は、バッテリ70に蓄えられた電力およびジェネレータ20により発電された電力の少なくともいずれか一方を用いて駆動輪80に駆動力を与える駆動用モータとしての機能を有する。また、MG30は、回生制動によって発電された電力を用いてインバータ60を経由してバッテリ70を充電するためのジェネレータとしての機能を有する。
The
インバータ60は、バッテリ70に蓄えられた直流電力をMG30を駆動するための交流電力に変換してMG30に出力する。これにより、バッテリ70に蓄えられた電力を用いてMG30が駆動される。また、インバータ60は、MG30によって発電される交流電力を直流電力に変換してバッテリ70に供給する。これにより、MG30により発電された電力を用いてバッテリ70が充電される。インバータ60は、ECU200からの制御信号S2に基づいて制御される。
なお、インバータ60に加えてコンバータを含むものであってもよい。コンバータは、インバータ60とバッテリ70との間に設けてもよい。このようにすると、コンバータを用いてバッテリ70の直流電力の電圧を昇圧してインバータ60に供給したり、インバータ60から出力された直流電力の電圧を降圧してバッテリ70に供給したりすることができる。
In addition to the
バッテリ70は、蓄電装置であり、再充電可能な直流電源である。バッテリ70としては、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池が用いられる。バッテリ70は、上述したようにMG30により発電された電力を用いて充電される他、外部電源(図示せず)から供給される電力を用いて充電されてもよい。なお、バッテリ70は、二次電池に限らず、直流電圧を生成できるもの、たとえば、キャパシタ、太陽電池、燃料電池等であってもよい。
The
動力伝達装置40は、MG30から出力される駆動力を減速機58に伝達する。動力伝達装置40は、MG30の回転軸、ジェネレータ20の回転軸、および、摩擦係合要素であるブレーキ48の三要素の各々を機械的に連結する。
The power transmission device 40 transmits the driving force output from the MG 30 to the
具体的には、動力伝達装置40は、サンギヤ50と、ピニオンギヤ52と、キャリア54と、リングギヤ56とを含む遊星歯車機構である。ピニオンギヤ52は、サンギヤ50およびリングギヤ56の各々と噛み合う。キャリア54は、ピニオンギヤ52を自転可能に支持するとともに、トランスミッション8に設けられるブレーキ48に連結される。
Specifically, the power transmission device 40 is a planetary gear mechanism that includes a
サンギヤ50は、エンジン10の出力軸であるクランク軸16に連結されたジェネレータ20の回転軸22に連結される。リングギヤ56は、MG30の回転軸32に連結される。また、リングギヤ56とMG30の回転軸32との間には、減速機58が連結される。減速機58には駆動輪80が連結される。
Sun
減速機58は、MG30から動力伝達装置40を経由して伝達される動力を駆動輪80に伝達する。減速機58は、MG30の回転軸32の回転速度を減速して駆動輪80に伝達する。また、減速機58は、駆動輪80が受けた路面からの反力を動力伝達装置40を経由してMG30に伝達する。減速機58は、たとえば、駆動輪80のドライブシャフトに連結された第1ギヤと、リングギヤ56に設けられた第2ギヤとを含む。第1ギヤと第2ギヤとは直接噛み合うようにしてもよいし、第1ギヤと第2ギヤとに噛み合う第3のギヤあるいはギヤ群を介在させてもよい。
The
ブレーキ48は、アクチュエータ46の作動によって解放状態と係合状態とのうちのいずれか一方の状態から他方の状態に切り換えられる。アクチュエータ46は、ECU200からの制御信号S3に基づいて作動する。
The
アクチュエータ46は、油圧を用いてブレーキ48を係合状態と解放状態とのうちのいずれか一方から他方に切り換えるための油圧アクチュエータであってもよい。この場合、アクチュエータ46は、ブレーキ48に油圧を供給するための油圧回路と油圧を発生させるためのポンプとを含む。油圧回路は、ブレーキ48の油圧を調整するための電磁弁を含む。あるいは、アクチュエータ46は、電動でブレーキ48を係合状態と解放状態とのうちのいずれか一方から他方に切り換えるための電動アクチュエータであってもよい。
The
ECU200は、エンジン10を始動させない場合には、ブレーキ48が解放状態となるようにアクチュエータ46を制御する。また、ECU200は、エンジン10を始動させる場合には、エンジン10の始動が完了するまでの間、ブレーキ48が係合状態となるようにアクチュエータ46を制御する。ECU200は、エンジン10の始動が完了した後には、ブレーキ48が再び解放状態となるようにアクチュエータ46を制御する。
When the engine 10 is not started, the
ブレーキ48が解放状態になる場合には、リングギヤ56とサンギヤ50との間で駆動力は伝達されない。一方、ブレーキ48が係合状態になる場合には、キャリア54の回転が制限される。そのため、リングギヤ56とサンギヤ50との間で駆動力の伝達が行われる。たとえば、MG30の駆動力は、リングギヤ56とサンギヤ50とを経由して、ジェネレータ20の回転軸22およびエンジン10のクランク軸16に伝達される。
When the
エンジン10は、たとえば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関である。エンジン10は、複数の気筒102を含む。なお、気筒102は、複数に限定されるものではなく1つであってもよい。エンジン10は、ECU200からの制御信号S1に基づいて、燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、スロットルバルブの開度等が制御される。
The engine 10 is, for example, an internal combustion engine such as a gasoline engine or a diesel engine. The engine 10 includes a plurality of
エンジン10のクランク軸は、ダンパ機構12を介在させてジェネレータ20の回転軸に連結される。そのため、エンジン10が発生する動力は、ジェネレータ20に伝達される。ダンパ機構12は、エンジンのクランク軸とジェネレータ20の回転軸との間での動力伝達時のトルク変動を吸収する。
The crankshaft of engine 10 is connected to the rotating shaft of
ジェネレータ20は、たとえば、三相交流回転電機である。ジェネレータ20は、エンジン10の動力を用いて交流電力を発電する。ジェネレータ20は、発電した交流電力を整流装置62に出力する。
整流装置62は、ジェネレータ20で発電された交流電力を直流電力に整流する。整流装置62は、たとえば、図2に示すように、複数のダイオードD1−D6を用いた三相のブリッジ回路である。
The
図2に示すように、ジェネレータ20から位相がそれぞれ120度異なる入力電圧がU相電圧、V相電圧、W相電圧として整流装置62に入力される。整流装置62は、ダイオード整流回路64と、平滑コンデンサ66とを含む。
As shown in FIG. 2, input voltages whose phases are different by 120 degrees from the
ダイオード整流回路64は、三相ブリッジ接続された6個のダイオードD1−D6を含む。ダイオード整流回路64は、第1出力端子68と第2出力端子69との間に直列に接続された一対のダイオードD1,D2と、一対のダイオードD3,D4と、一対のダイオードD5,D6とを含む。
The
ダイオードD1のアノードおよびダイオードD2のカソードがジェネレータ20のU相電圧の出力端子に接続される。ダイオードD3のアノードおよびダイオードD4のカソードがジェネレータ20のV相電圧の出力端子に接続される。ダイオードD5のアノードおよびダイオードD6のカソードがジェネレータ20のW相電圧の出力端子に接続される。
The anode of
ダイオードD1,D3およびD5のカソードが第1出力端子68に接続される。ダイオードD2,D4およびD6のアノードが第2出力端子69に接続される。平滑コンデンサ66の一方端は、第1出力端子68に接続される。平滑コンデンサ66の他方端は、第2出力端子69に接続される。
The cathodes of the diodes D1, D3, and D5 are connected to the
整流装置62と、バッテリ70と、インバータ60とは互いに並列になるように接続される。整流装置62において整流された直流電力は、バッテリ70およびインバータ60のうちの少なくともいずれか一方に供給される。
The
ECU200には、エンジン回転速度センサ11と、レゾルバ13と、車輪速センサ14と、電池温度センサ156と、電流センサ158と、電圧センサ160とが接続される。
エンジン回転速度センサ11は、エンジン10のクランク軸16に対向した位置に設けられる。エンジン回転速度センサ11は、エンジン10のクランク軸16の回転速度(以下、エンジン回転速度と記載する)Neを検出する。エンジン回転速度センサ11は、検出されたエンジン回転速度Neを示す信号をECU200に送信する。
The engine
レゾルバ13は、MG30に設けられる。レゾルバ13は、MG30の回転速度Nmを検出する。レゾルバ13は、検出された回転速度Nmを示す信号をECU200に送信する。
The
車輪速センサ14は、駆動輪80の回転速度Nwを検出する。車輪速センサ14は、検出された回転速度Nwを示す信号をECU200に送信する。ECU200は、受信した回転速度Nwに基づいて車速Vを算出する。なお、ECU200は、回転速度Nwに代えてMG30の回転速度Nmに基づいて車速Vを算出するようにしてもよい。
The
電池温度センサ156は、バッテリ70の電池温度TBを検出する。電池温度センサ156は、検出した電池温度TBを示す信号をECU200に送信してもよい。
電流センサ158は、バッテリ70の電流IBを検出する。電流センサ158は、検出した電流IBを示す信号をECU200に送信する。
電圧センサ160は、バッテリ70の電圧VBを検出する。電圧センサ160は、検出した電圧VBを示す信号をECU200に送信する。
ECU200は、エンジン10を制御するための制御信号S1を生成し、その生成した制御信号S1をエンジン10へ出力する。また、ECU200は、インバータ60を制御するための制御信号S2を生成し、その生成した制御信号S2をインバータ60へ出力する。さらに、ECU200は、アクチュエータ46を制御するための制御信号S3を生成し、その生成した制御信号S3をアクチュエータ46に出力する。
ECU200は、運転席に設けられたアクセルペダル(図示せず)の踏み込み量に対応する要求駆動力を算出する。ECU200は、算出された要求駆動力に応じて、MG30に対するトルク指令値を算出する。ECU200は、算出されたトルク指令値をMG30において実現するようにインバータ60を制御する。
また、ECU200は、車両1の減速時には、駆動輪80の回転に従動するMG30がジェネレータとして機能して回生制動が行なわれる。回生制動によって回収した交流電力は、インバータ60を用いて直流電力に変換されてバッテリ70に蓄えられる。
In addition, when the
ECU200は、バッテリ70の電流IBと、電圧VBと、電池温度TBとに基づいてバッテリ70の残容量を示すSOC(State of Charge)を推定する。ECU200は、たとえば、電流IBと、電圧VBと、電池温度TBとに基づいてOCV(Open Circuit Voltage)を推定し、推定されたOCVと所定のマップとに基づいてバッテリ70のSOCを推定してもよい。あるいは、ECU200は、たとえば、バッテリ70の充電電流と放電電流とを積算することによってバッテリ70のSOCを推定してもよい。
ECU200は、ジェネレータ20を用いた発電が要求される場合に、ジェネレータ20の動力源であるエンジン10を始動させて、ジェネレータ20を用いた発電を開始する。ジェネレータ20を用いた発電が要求される場合には、バッテリ70のSOCがしきい値SOC(0)よりも低下した場合が含まれる。
When power
すなわち、ECU200は、バッテリ70のSOCがしきい値SOC(0)よりも低下した場合には、エンジン10を始動させる。エンジン10の始動によってジェネレータ20は、交流電力を発電する。整流装置62は、ジェネレータ20によって発電された交流電力を直流電力に整流する。整流装置62によって整流された電力は、インバータ60およびバッテリ70のうちの少なくともいずれか一方に供給される。
That is,
上述した構成を有する車両1に搭載されたECU200は、エンジン10を始動させる場合には、動力伝達装置40のブレーキ48が解放状態から係合状態に切り換わるようにアクチュエータ46を制御する。ECU200は、エンジン10の始動が完了するまでブレーキ48が係合状態を維持するようにアクチュエータ46を制御する。さらに、ECU200は、エンジン10の始動が完了した場合には、ブレーキ48が係合状態から解放状態に切り換わるようにアクチュエータ46を制御する。
When starting the engine 10, the
図3に、本実施の形態に係る車両1に搭載されたECU200の機能ブロック図を示す。ECU200は、要求判定部202と、係合制御部204と、回転数判定部206と、始動制御部208と、完了判定部210と、解放制御部212とを含む。
FIG. 3 shows a functional block diagram of
要求判定部202は、車両1の状態に基づいて発電が要求されているか否かを判定する。要求判定部202は、たとえば、バッテリ70のSOCがしきい値SOC(0)よりも低下している場合に発電が要求されていると判定する。要求判定部202は、電池温度TBと所定のマップとに基づいてしきい値SOC(0)を決定してもよい。
The
なお、本実施の形態において、要求判定部202は、バッテリ70のSOCに基づいて発電が要求されているか否かを判定したが、特にバッテリ70のSOCに限定して判定されるものではない。要求判定部202は、たとえば、充電完了後の車両1の走行距離がしきい値を超える場合に発電が要求されていると判定してもよい。あるいは、要求判定部202は、充電完了後の車両1の走行時間がしきい値を超える場合に発電が要求されていると判定してもよい。
In the present embodiment,
また、要求判定部202は、たとえば、発電が要求されていると判定された場合に要求判定フラグをオン状態にしてもよい。
Further, for example, the
係合制御部204は、要求判定部202によって発電が要求されていると判定された場合に、ブレーキ48が解放状態から係合状態に切り換わるようにアクチュエータ46を制御する。係合制御部204は、所定の増加量で係合力を増加させてブレーキ48が係合状態になるようにアクチュエータ46を制御する。
The engagement control unit 204 controls the
所定の増加量の大きさは、発電が要求されていると判定されてから所定時間以内にブレーキ48が係合状態になるように決定される第1増加量であってもよいし、トランスミッション8にショックの発生を抑制する増加量の範囲の上限値(第2増加量)であってもよいし、第1増加量および第2増加量のうちのいずれか小さい方を選択して決定してもよい。
The magnitude of the predetermined increase amount may be a first increase amount determined so that the
なお、係合制御部204は、たとえば、要求判定フラグがオン状態である場合に、ブレーキ48が解放状態から係合状態に切り換わるようにアクチュエータ46を制御してもよい。
Note that the engagement control unit 204 may control the
回転数判定部206は、エンジン回転速度Neがしきい値Ne(0)以上であるか否かを判定する。しきい値Ne(0)は、エンジン10の初爆可能な回転数である。しきい値Ne(0)は、所定値であってもよい。あるいは、しきい値Ne(0)は、外気温、路面の勾配あるいは車両1の走行位置等の車両1の走行状態に応じて設定される回転数であってもよい。なお、回転数判定部206は、たとえば、エンジン回転速度Neがしきい値Ne(0)以上であると判定された場合に、回転数判定フラグをオン状態にしてもよい。
The rotational
始動制御部208は、要求判定部202によって発電が要求されていると判定された場合であって、かつ、回転数判定部206によってエンジン回転速度Neがしきい値Ne(0)以上であると判定された場合に、エンジン10の始動制御を実行する。始動制御は、たとえば、スロットルバルブの開度制御と、燃料噴射制御と、点火制御とを含む。スロットルバルブの開度制御は、所定の開度になるようにエンジン10のスロットルバルブの開度を調整する制御である。燃料噴射制御は、エンジン10のクランク軸の回転角に基づいてエンジン10の吸気通路または気筒に燃料を噴射する制御である。点火制御は、エンジン10のクランク軸の回転角に基づいて点火プラグを用いて点火する制御である。
The
なお、始動制御部208は、たとえば、要求判定フラグおよび回転数判定フラグのいずれもがオン状態である場合に、エンジン10の始動制御を実行してもよい。
Note that the
完了判定部210は、エンジン10の始動が完了したか否かを判定する。完了判定部210は、たとえば、エンジン回転数がしきい値Ne(1)以上であると判定された場合に、エンジン10の始動が完了したと判定する。しきい値Ne(1)は、しきい値Ne(0)以上の値である。なお、完了判定部210は、たとえば、エンジン10の始動が完了したと判定した場合に完了判定フラグをオン状態にしてもよい。また、完了判定部210は、エンジン10の始動制御を実行してから所定時間が経過した後にエンジン10の始動が完了したか否かを判定してもよい。所定時間は、エンジン10の始動制御に必要な時間である。
The
解放制御部212は、完了判定部210によってエンジン10の始動が完了したと判定された場合に、ブレーキ48が係合状態から解放状態に切り換わるようにアクチュエータ46を制御する。解放制御部212は、所定の減少量で係合力を減少させてブレーキ48が解放状態になるようにアクチュエータ46を制御する。
The
所定の減少量の大きさは、始動が完了したと判定されてから所定時間以内にブレーキ48が解放状態になるように決定される第1減少量であってもよいし、トランスミッション8にショックの発生を抑制する減少量の範囲の上限値(第2減少量)であってもよいし、第1減少量および第2減少量のうちのいずれか大きさの小さい方を選択して決定してもよい。
The magnitude of the predetermined reduction amount may be a first reduction amount that is determined so that the
なお、解放制御部212は、たとえば、完了判定フラグがオン状態である場合に、ブレーキ48が係合状態から解放状態に切り換わるようにアクチュエータ46を制御してもよい。
Note that the
本実施の形態において、要求判定部202と、係合制御部204と、回転数判定部206と、始動制御部208と、完了判定部210と、解放制御部212とは、いずれもECU200のCPUがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される、ソフトウェアとして機能するものとして説明するが、ハードウェアにより実現されるようにしてもよい。なお、このようなプログラムは記憶媒体に記録されて車両に搭載される。
In the present embodiment, the
図4を参照して、本実施の形態に係る車両1に搭載されたECU200で実行されるプログラムの制御構造について説明する。
With reference to FIG. 4, a control structure of a program executed by
ステップ(以下、ステップをSと記載する)100にて、ECU200は、発電の要求があるか否かを判定する。発電の要求がある場合(S100にてYES)、処理はS102に移される。もしそうでない場合(S100にてNO)、処理はS100に戻される。
In step (hereinafter, step is referred to as S) 100,
S102にて、ECU200は、ブレーキ48が係合状態になるようにアクチュエータ46を制御する。S104にて、ECU200は、エンジン回転速度Neがしきい値Ne(0)以上であるか否かを判定する。エンジン回転速度Neがしきい値Ne(0)以上である場合(S104にてYES)、処理はS106に移される。もしそうでない場合(S104にてNO)、処理はS104に戻される。
In S102,
S106にて、ECU200は、エンジン10の始動制御を実行する。S108にて、ECU200は、エンジン10の始動が完了しているか否かを判定する。エンジン10の始動が完了している場合(S108にてYES)、処理はS110に移される。もしそうでない場合(S108にてNO)、処理はS108に戻される。
In S106,
S110にて、ECU200は、ブレーキ48が解放状態になるようにアクチュエータ46を制御する。
In S110,
以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る車両1に搭載されたECU200の動作について図5および図6を参照して説明する。
The operation of
図5は、動力伝達装置40のサンギヤ50の回転数Ns、キャリア54の回転数Ncおよびリングギヤ56の回転数Nrの関係を示した共線図である。図5に示すように、リングギヤ56の回転数Nrとキャリア54の回転数Ncと、サンギヤ50の回転数Nsとは直線で結ばれる関係となる。さらに、図6は、バッテリ70のSOCの変化を示すタイミングチャートである。
FIG. 5 is a collinear diagram showing the relationship among the rotational speed Ns of the
図6に示すように、時間T(0)になるまでの期間において、バッテリ70のSOCがしきい値SOC(0)よりも大きい場合には、発電が要求されていないため(S100にてNO)、エンジン10は停止した状態が維持される。そのため、図5の実線に示すように、エンジン10のクランク軸16に連結されたサンギヤ50の回転数Nsはゼロとなる。
As shown in FIG. 6, if the SOC of
車両1が走行している場合には、MG30の回転軸32に連結されるリングギヤ56の回転数Nrは、車両1の速度Vに対応した回転数Nr(0)となる。ブレーキ48は、解放状態であるため、動力伝達装置40のキャリア54の回転は、制限されない。そのため、キャリア54の回転数Ncは、リングギヤ56の回転数NrがNr(0)であって、かつ、サンギヤ50の回転数Nsがゼロであることからギヤ比等によって定まる回転数Nc(0)となる。
When the
図6に戻って、時間T(0)にて、バッテリ70のSOCがしきい値SOC(0)以下になる場合には、発電が要求されていると判定されるため(S100にてYES)、ブレーキ48が解放状態から係合状態に切り換わるようにアクチュエータ46が制御される(S102)。
Returning to FIG. 6, when the SOC of
アクチュエータ46の制御によって、ブレーキ48が係合力が増加すると、ブレーキ48によって動力伝達装置40のキャリア54の回転が制限される。ブレーキ48が係合状態になる場合には、図5の破線に示すように、動力伝達装置40のキャリア54の回転数Ncがゼロになる。キャリア54の回転が停止した場合には、キャリア54が反力要素となって、サンギヤ50とリングギヤ56との間で駆動力が伝達される。そのため、MG30の動力あるいは減速機58を経由した路面から受けた反力は、エンジン10のクランク軸16に伝達される。そのため、サンギヤ50の回転数Nsが上昇を開始する。
When the engagement force of the
図5の破線に示すように、サンギヤ50の回転数Ns(すなわち、エンジン回転速度Ne)がしきい値Ne(0)以上であるため(S104にてYES)、エンジン10の始動制御が実行される(S106)。 As indicated by the broken line in FIG. 5, since the rotational speed Ns of the sun gear 50 (that is, the engine rotational speed Ne) is equal to or higher than the threshold value Ne (0) (YES in S104), the engine 10 is started. (S106).
スロットルバルブの開度制御と燃料噴射制御と点火制御とがエンジン10の始動制御として実行された後に、エンジン回転数Neがしきい値Ne(1)以上である場合にはエンジン10の始動が完了したと判定される(S108にてYES)。そのため、ブレーキ48が係合状態から解放状態に切り換わるようにアクチュエータ46が制御される(S110)。
After the throttle valve opening control, the fuel injection control, and the ignition control are executed as the start control of the engine 10, the start of the engine 10 is completed when the engine speed Ne is equal to or greater than the threshold value Ne (1). (YES in S108). Therefore, the
ブレーキ48が係合状態から解放状態に切り換わることによって、キャリア54の回転の制限が解除される。そのため、キャリア54が反力要素として機能しなくなるため、リングギヤ56とサンギヤ50との間で動力の伝達は行われない。
When the
エンジン10が始動した場合には、ジェネレータ20において発電された交流電力は、整流装置62によって直流電力に整流されて、バッテリ70あるいはインバータ60に供給される。そのため、車両1の走行状態に応じて整流装置62からの直流電力でバッテリ70が充電されたり、整流装置62からの直流電力がインバータ60に供給されたりする。そのため、バッテリ70における電力の入出力量が減少する。その結果、図6に示すように時間T(0)よりも後においては、バッテリ70のSOCの減少量の大きさは、時間T(0)よりも前のSOCの減少量の大きさと比較して小さくなる。そのため、エンジン10が作動している間は、バッテリ70の電力とジェネレータ20によって発電された電力とによって、車両1は走行を継続する。
When the engine 10 is started, the AC power generated by the
なお、エンジン10の始動によってジェネレータ20によって発電された電力を用いて車両1の走行を継続することができる。その結果、図6の破線に示すようにジェネレータ20を用いた発電を行わない場合にSOC(1)まで低下する時間が時間T(1)であるのに対して、エンジン10を始動させることによってSOC(1)まで低下する時間は、時間T(1)よりも後の時間T(2)である。
Note that the
以上のようにして、本実施の形態に係る車両によると、車両の走行中にブレーキ48を係合状態にすることによってエンジン10のクランク軸16を回転させてエンジン10を始動させることができる。そのため、MG30およびジェネレータ20の他にスタータを搭載する必要がない。さらに、ジェネレータ20をスタータとして機能させる必要がないため、ジェネレータ20とバッテリ70との間にインバータを設ける必要がない。その結果、車両1の生産コストおよび重量の増加を抑制することができる。したがって、駆動用電動機と、発電機と、発電機の動力源となるエンジンとを搭載した車両において、スタータを用いることなくエンジンの始動が可能なハイブリッド車両を提供することができる。
As described above, according to the vehicle according to the present embodiment, the engine 10 can be started by rotating the crankshaft 16 of the engine 10 by engaging the
さらに、本実施の形態において、動力伝達装置40は、1組の遊星歯車機構を含むものとして説明したが、特にこれに限定されるものではない。たとえば、動力伝達装置40は、図7に示すように2組の遊星歯車機構を含むものであってもよい。 Furthermore, in the present embodiment, the power transmission device 40 has been described as including a set of planetary gear mechanisms, but is not particularly limited thereto. For example, the power transmission device 40 may include two sets of planetary gear mechanisms as shown in FIG.
図7に示す車両1の動力伝達装置40は、第1遊星歯車機構41と、第2遊星歯車機構42とを含む。第1遊星歯車機構41は、第1サンギヤ50と、第1ピニオンギヤ52と、第1キャリア54と、第1リングギヤ56とを含む。第1遊星歯車機構41の第1サンギヤ、第1ピニオンギヤ52、第1キャリア54および第1リングギヤ56は、図1を用いて説明したサンギヤ50、ピニオンギヤ52、キャリア54およびリングギヤ56とそれぞれ同様の構成であり、同じ参照符号が付されている。そのため、その詳細な説明は繰り返されない。
The power transmission device 40 of the
第2遊星歯車機構42は、第2サンギヤ250と、第2ピニオンギヤ252と、第2キャリア254と、第2リングギヤ256とを含む。第2ピニオンギヤ252は、第2サンギヤ250および第2リングギヤ256の各々と噛み合う。第2キャリア254は、第2ピニオンギヤ252を自転可能に支持するととに、トランスミッション8に固定される。
Second planetary gear mechanism 42 includes a
第2サンギヤ250は、MG30の回転軸32に連結される。第2リングギヤ256は、第1遊星歯車機構41の第1リングギヤ56に連結される。
図7に示す車両1においては、MG30の回転軸32の回転が第2遊星歯車機構42において減速して第1遊星歯車機構41あるいは減速機58に伝達される点が図1に示す車両1の動作と異なる。図7に示す車両1のそれ以外の動作については、図1に示す車両1と同様である。そのため、その詳細な説明は繰り返されない。
In the
したがって、図7に示す車両1においても、図1に示す車両1と同様の作用効果を奏する。
Therefore, the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 車両、8 トランスミッション、10 エンジン、11 エンジン回転速度センサ、12 ダンパ機構、13 レゾルバ、14 車輪速センサ、16 クランク軸、20 ジェネレータ、22,32 回転軸、40 動力伝達装置、41,42 遊星歯車機構、、46 アクチュエータ、48 ブレーキ、50,250 サンギヤ、52,252 ピニオンギヤ、54,254 キャリア、56,256 リングギヤ、58 減速機、60 インバータ、62 整流装置、70 バッテリ、80 駆動輪、102 気筒、156 電池温度センサ、158 電流センサ、160 電圧センサ、200 ECU、202 要求判定部、204 係合制御部、206 回転数判定部、208 始動制御部、210 完了判定部、212 解放制御部。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
交流電力を発電するための発電機と、
前記発電機の動力源である内燃機関と、
前記内燃機関の出力軸に連結される第1サンギヤと、摩擦係合要素が係合状態となることにより回転が制限され、前記摩擦係合要素が解放状態になることにより回転の制限が解除される第1キャリアと、前記駆動用電動機に連結される第1リングギヤとを含む第1遊星歯車機構と、
直流電源である蓄電装置と、
前記蓄電装置から供給される直流電力を前記交流電力に変換して前記駆動用電動機に出力するためのインバータと、
前記発電機において発電された前記交流電力を前記直流電力に整流して前記蓄電装置および前記インバータのうちの少なくともいずれか一方に出力するための整流装置と、
前記発電機を用いた発電が要求されている場合に、走行中に前記摩擦係合要素が前記係合状態になるように前記摩擦係合要素の係合力を制御することによって前記内燃機関の出力軸を回転させて前記内燃機関を始動させるための制御部とを含み、
前記発電機は、前記内燃機関の前記出力軸に連結される、ハイブリッド車両。 A drive motor coupled to the wheels;
A generator for generating AC power;
An internal combustion engine as a power source of the generator;
The rotation is restricted when the first sun gear connected to the output shaft of the internal combustion engine and the friction engagement element are engaged, and the rotation restriction is released when the friction engagement element is released. A first planetary gear mechanism including a first carrier and a first ring gear coupled to the drive motor;
A power storage device that is a DC power supply;
An inverter for converting the DC power supplied from the power storage device into the AC power and outputting it to the driving motor;
A rectifier for rectifying the AC power generated by the generator into the DC power and outputting the rectified power to at least one of the power storage device and the inverter;
When power generation using the generator is required, the output of the internal combustion engine is controlled by controlling the engagement force of the friction engagement element so that the friction engagement element is in the engagement state during traveling. and a control unit for starting the internal combustion engine by rotating the shaft seen including,
The generator is a hybrid vehicle connected to the output shaft of the internal combustion engine .
含む第2遊星歯車機構をさらに含む、請求項1に記載のハイブリッド車両。 The hybrid vehicle includes a second planetary gear mechanism that includes a second sun gear that is directly coupled to a rotation shaft of the drive motor, a second carrier that is restricted in rotation, and a second ring gear that is directly coupled to the first ring gear. The hybrid vehicle according to claim 1, further comprising:
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