JP5753582B2 - 駆動システム及び駆動システムの制御方法 - Google Patents
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Description
すなわち、ハイブリッド車の減速走行時、第2断接手段が接続状態である場合において、第2変速機が迂回経路を伝達する動力を変速することにより、モータジェネレータに入力される動力を、モータジェネレータにおける回生効率(回生電力の発生効率)の高い動力に変速できる。
図1に示す本実施形態に係る駆動システム1は、図示しないハイブリッド車に搭載されており、ハイブリッド車の駆動力を発生するシステムである。なお、ハイブリッド車は、四輪車の他、二輪車、三輪車でもよい。
なお、以下の説明において、「正方向」はハイブリッド車の前進方向に対応する方向であり、「逆方向」は後退方向に対応する方向である。
エンジン10は、本実施形態では、シリンダブロック(図示しない)に2つのシリンダ11、11を有する直列2気筒型で構成されたレシプロエンジンである。ただし、シリンダの数・配列はこれに限定されず、適宜に変更自由である。
第1軸81は、エンジン10の図示しないクランク軸(出力軸)と連結されている。そして、第1軸81は、前記クランク軸と一体に回転するようになっている。
第2軸82は、第1クラッチ91を介して、第1軸81と連結されている。また、第2軸82には、ギヤ82aと、ギヤ82bとが固定されている。
モータジェネレータ20は、ECU200の指令に従って、モータ(電動機)又はジェネレータ(発電機)として機能するようになっている。そして、モータジェネレータ20の出力軸にはギヤ21が固定されており、ギヤ21は前記したギヤ82aと噛合している。また、モータジェネレータ20は、バッテリ121と接続されており、バッテリ121との間で電力を授受するようになっている。
一方、ジェネレータとして機能する場合、モータジェネレータ20は、第2軸82の回転力によって発電し、その発電電力がバッテリ121に充電されるようになっている。
第1変速機30は、図1〜図3に示すように、ECU200の指令に従って、第2軸82の回転力(動力)を、変速する4節クランク機構式の変速機である。すなわち、第1変速機30は、第2軸82の回転運動を揺動運動に変換し、その揺動運動をワンウェイクラッチ60に伝達すると共に、第1変速比i1(レシオ)を無限無段階で変速することで、後記する揺動部42の角速度ω2(揺動速度)・揺動角度θ2(揺動振幅)を可変する機構である(図3参照)。
なお、「第1変速比i1=第2軸82の回転速度/第3軸83の回転速度」であり、この場合の「第3軸83の回転速度」は、「外リング62の正方向の揺動(動力)のみで回転した場合における第3軸83の回転速度」である。
なお、揺動変換ロッド40、偏心部51b、ディスク52等の数は変更自由である。
回転半径可変機構50は、第2軸82と連結され第2軸82の動力が入力される入力軸51と、6枚のディスク52と、入力軸51とディスク52とを相対回転させることで、回転半径r1(偏心半径、偏心量)を可変するピニオン53と、ピニオン53を回動させるDCモータ54と、減速機構55と、を備えている。
これにより、後記する6つのワンウェイクラッチ60の6つの外リング62の揺動運動の位相が等間隔(60°間隔)でずれることになり(図9参照)、その結果、位相がずれて揺動運動する6つの外リング62から内リング61に、6つの外リング62の揺動運動の正方向における動力が連続的に伝達されることになる。
さらに説明すると、図3に示すように、各ディスク52は円形を呈している。そして、ディスク52の中心である第1支点O3から外れた位置には、円形の偏心孔52aが形成されており、偏心孔52aには偏心部51bが回転可能に内嵌している。また、偏心孔52aの内周面には内歯車52bが形成されており、内歯車52bはピニオン53と噛合している。
揺動変換ロッド40は、図3に示すように、入力軸51の回転運動が入力される回転リング41と、回転リング41と一体であり、その揺動運動をワンウェイクラッチ60に出力する揺動部42と、軸受43と、を備えている。
そして、回転リング41が一回転すると、回転半径r1の大小に関わらず、揺動部42が円弧状で一往復揺動運動し、外リング62も円弧状で一往復揺動運動するようになっている。
各ワンウェイクラッチ60は、各揺動変換ロッド40の揺動部42の正方向のみの動力を、第3軸83に伝達させるものである。
ここで、図4を参照して回転半径r1が可変する状況を説明し、次いで、図5〜図7を参照して、異なる回転半径r1におけるディスク52(回転リング41)の回転運動と、揺動部42の揺動運動を説明する。
そして、ピニオン53が偏心部51bと異なる回転速度で回転し、偏心部51bとディスク52とが相対回転すると、図4(b)に示すように、第1支点O3と中心軸線O1とが近づき、回転半径r1が「中」となるように構成されている。
さらに、偏心部51bとディスク52とが相対回転すると、図4(c)に示すように、第1支点O3と中心軸線O1とが重なり、回転半径r1が「0」なるように構成されている。
このように、回転半径r1は、「最大」と「0」との間で、無段階で制御可能となっている。
また、「第1変速比i1=入力軸51(第2軸82)の回転速度/第3軸83の回転速度」であり、「外リング62の揺動速度=外リング62の半径(固定値)×角速度ω2」であるから、第1変速比i1は「小」となる。
この場合、揺動部42(外リング62)の角速度ω2及び揺動角度θ2の振幅が「中」となる(図8参照)。そして、第1変速比i1は「中」となる。
この場合、揺動部42(外リング62)の角速度ω2及び揺動角度θ2が「0」となる(図8参照)。そして、第1変速比i1は「∞(無限大)」となる。
そして、中心軸線O1を中心とする第1支点O3の回転運動によって、第2支点O4が中心軸線O2を揺動中心として揺動運動するようになっている。
また、回転半径可変機構50により、回転半径r1を可変することで、第2支点O4の角速度ω2及び揺動角度θ2が可変されるようになっている。
図1に戻って説明を続ける。
第3軸83には、ギヤ83aが固定されており、ギヤ83aは後記するリングギヤ112と噛合している。よって、第3軸83は、駆動輪115L、115Rと一体に回転するようになっている。
第4軸84は、第2クラッチ92を介して、第3軸83と接続されている。また、第4軸84には、ギヤ84aが固定されている。
第2変速機70は、第4軸84に固定されたギヤ84aと、第2軸82に固定されたギヤ82bとの間に設けられており、第4軸84及び第2軸82の一方の動力を、ECU200からの指令に従って、変速して他方に伝達する装置である。このような第2変速機70としては、変速比を段階的に変化させる有段変速機、変速比を連続的に変化させる無段変速機(Continuously Variable Transmission:CVT)、を使用できる。
第2変速機70の第2変速比i2は、「第2軸82の回転速度R82/第4軸84の回転速度R84」、で与えられる。なお、第2クラッチ92がON(接続)された状態において、第4軸84の回転速度R84は、第3軸83の回転速度R83と等しくなる。
そして、第2クラッチ92は、前記迂回経路に設けられ、この迂回経路を介しての動力の伝達を断接(接続(ON)/切断(OFF))する機能を備えている。また、第2変速機70は、前記迂回経路に設けられ、この迂回経路を介しての動力を変速する機能を備えている。
デフ装置110のデフケース111には、リングギヤ112が固定されており、リングギヤ112は、第3軸83に固定されたギヤ83aと噛合している。そして、ピニオンギヤ及びサイドギヤから構成されたデフギヤ113は、左右の駆動軸114L、駆動軸114Rを介して、左右の駆動輪115L、駆動輪115Rにそれぞれ連結されている。これにより、駆動輪115L及び駆動輪115Rは、第3軸83(足軸)と略一体で回転するようになっている。
バッテリ121は、例えば、リチウムイオン型で充放電可能に構成された蓄電装置である。バッテリ121は、モータジェネレータ20との間で電力を授受し、DCモータ54に電力を供給するようになっている。
アクセル開度センサ131は、アクセルペダル(図示しない)のアクセル開度を検出し、ECU200に出力するようになっている。
車速センサ132は、車速を検出し、ECU200に出力するようになっている。
ECU200は、駆動システム1を電子制御する制御装置であり、CPU、ROM、RAM、各種インタフェイス、電子回路などを含んで構成されており、その内部に記憶されたプログラムに従って、各種機能を発揮し、各種機器を制御するようになっている。
ECU200は、EV走行モード、エンジン走行モード、パラレル走行モードのいずれかを選択し、選択したモードに従って、駆動システム1を制御する機能を備えている。
なお、EV走行モードはモータジェネレータ20を動力源とするモードであり、エンジン走行モードはエンジン10を動力源とするモードであり、パラレル走行モードはエンジン10及びモータジェネレータ20を動力源とするモードである。
そして、例えば、「要求トルク≦第1閾値」である場合、EV走行モードを選択し、「第1閾値<要求トルク≦第2閾値」である場合、エンジン走行モードを選択し、「第2閾値<要求トルク」である場合、パラレル走行モードを選択するように設定されている。
ECU200は、第1変速機30の第1変速比i1と、第2変速機70の第2変速比i2とを適宜に制御する機能を備えている。
ECU200は、第1クラッチ91、第2クラッチ92のON(接続状態)/OFF(切断状態)を適宜に制御する機能を備えている。
ECU200は、ハイブリッド車が減速走行中であるか否か判定する機能を備えている。ここでは、所定時間当たりにおける要求トルクの低下量が所定値以上である場合、減速走行中であると判定するように設定されている。この他、車速センサ132を介して検出される車速が低下した場合、減速走行中であると判定するようにしてもよい。
次に、駆動システム1の動作(駆動システム1の制御方法)、効果について説明する。
図10を参照して、EV走行中におけるエンジン10の始動制御について説明する。なお、前提として、ハイブリッド車は走行している。
一方、現在、EV走行中でないと判定した場合(S101・No)、ECU200の処理はリターンを通ってスタートに戻る。
この他、モータジェネレータ20への指令電圧等と、ギヤ21及びギヤ82aのギヤ比とに基づいて、第2軸82の回転速度R82を算出してもよい。
具体的には、ECU200は、第1変速比i1となるように、DCモータ54を制御し、偏心部51bとディスク52とを相対回転させ、回転リング41の回転半径r1を変更する。
具体的には、ECU200は、クランク角センサ(図示しない)を介してクランク角を検出し、このクランク角に基づいて、燃料インジェクタ(図示しない)を制御して燃料を噴射すると共に、点火プラグ(図示しない)を所定のタイミングで作動させる。
例えば、燃料噴射制御及び点火制御に連動してクランク軸が良好に回転している場合や、ステップS107でエンジン10の始動制御の開始から、始動が完了したと判断される所定時間経過した場合、エンジン10の始動が完了したと判定される。
図11を参照して、減速走行時における回生電力制御/エンンジンブレーキ制御について説明する。前提として、ハイブリッド車はエンジン10及び/又はモータジェネレータ20(モータとして機能)を動力源として走行している。
ステップS208において、ECU200は、第1クラッチ91については現状を維持し(ON又はOFF)、第2クラッチ92をOFFする。
すなわち、モータジェネレータ20(モータとして機能)のみを動力源としEV走行している場合、第1クラッチ91はOFF(切断状態)される。これにより、停止中のエンジン10の引き摺りが防止される。
その後、ECU200の処理は、リターンを通ってスタートに戻る。
ステップS202において、ECU200は、第2クラッチ92をON(接続状態)する。なお、第1クラッチ91については現状を維持する(ON又はOFF)。
ステップS204において、ECU200は、第1クラッチ91をOFF(切断状態)とする。ただし、第1クラッチ91が現在ONである場合、そのままONとする構成でもよく、この場合、回生電力を生成しつつ、エンジンブレーキを併用することになる。
なお、この点については、ステップS207の処理の実行中も同様である。
ステップS206において、ECU200は、第1クラッチ91をON(接続状態)とする。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、次のように変更できる。
なお、ステップS103〜S105を省略する構成は、例えば、駆動システム1がモード選択スイッチ(図示しない)を備え、スポーツモードが選択された場合に採用される。
例えば、入力軸51と同軸で同期回転する円板を設け、この円板の径方向に延びるスライド溝等によって、第1支点O3(図3参照)を径方向にスライド可能に構成し、アクチュエータによって第1支点O3を径方向にスライドさせ、回転半径r1を可変する構成としてもよい。
また、揺動変換ロッド40を伸縮可能に構成し、アクチュエータによって、第1支点O3と第2支点O4との距離を可変することで、角速度ω2及び揺動角度θ2を可変する構成としてもよい。
10 エンジン(内燃機関)
20 モータジェネレータ
30 第1変速機
40 揺動変換ロッド
41 回転リング(回転部)
42 揺動部
50 回転半径可変機構
60 ワンウェイクラッチ
70 第2変速機
81 第1軸
82 第2軸
83 第3軸
84 第4軸(迂回経路)
91 第1クラッチ(第1断接手段)
92 第2クラッチ(第2断接手段)
115L、115R 駆動輪
200 ECU(制御手段)
R82 第2軸の回転速度
R83 第3軸の回転速度
i1 第1変速機の第1変速比
i2 第2変速機の第2変速比
Claims (2)
- ハイブリッド車に搭載される駆動システムであって、
内燃機関と、
前記内燃機関の出力軸に連結された第1軸と、
第2軸と、
前記第1軸と前記第2軸との間における動力の伝達を断接する第1断接手段と、
前記第2軸を駆動するモータジェネレータと、
駆動輪と一体に回転する第3軸と、
前記第2軸の動力を変速する第1変速機と、
前記第1変速機による変速後の動力を前記第3軸に伝達するワンウェイクラッチと、
前記第3軸の動力を、前記第1変速機及び前記ワンウェイクラッチを迂回して、前記第2軸に伝達する迂回経路と、
前記迂回経路を介しての動力の伝達を断接する第2断接手段と、
前記迂回経路を伝達する動力を変速する第2変速機と、
前記第1断接手段及び前記第1変速機の変速比を制御する制御手段と、
を備え、
前記第1変速機は、前記第2軸の回転運動によって回転運動する回転部と、前記回転部の回転運動によって揺動運動する揺動部と、前記回転部の回転半径を可変することで前記揺動部の角速度を可変し変速比を可変する回転半径可変機構と、を備え、
前記ワンウェイクラッチは、前記揺動部の角速度が前記第3軸の回転速度以上である場合、前記揺動部の一方向のみの動力を前記第3軸に伝達し、
前記制御手段は、
EV走行中、前記第1断接手段を切断状態とし、
EV走行中において前記内燃機関を始動させる場合、前記第1断接手段を接続状態とし、前記揺動部の角速度が前記第3軸の回転速度未満となり前記ワンウェイクラッチが非ロック状態となるように前記第1変速機の変速比を制御し、
通常走行時、前記第2断接手段を切断状態とし、
減速走行時、前記第2断接手段を接続状態とする
ことを特徴とする駆動システム。 - 内燃機関と、
前記内燃機関の出力軸に連結された第1軸と、
第2軸と、
前記第1軸と前記第2軸との間における動力の伝達を断接する第1断接手段と、
前記第2軸を駆動するモータジェネレータと、
駆動輪と一体に回転する第3軸と、
前記第2軸の動力を変速する第1変速機と、
前記第1変速機による変速後の動力を前記第3軸に伝達するワンウェイクラッチと、
前記第3軸の動力を、前記第1変速機及び前記ワンウェイクラッチを迂回して、前記第2軸に伝達する迂回経路と、
前記迂回経路を介しての動力の伝達を断接する第2断接手段と、
前記迂回経路を伝達する動力を変速する第2変速機と、
前記第1断接手段及び前記第1変速機の変速比を制御する制御手段と、
を備え、
前記第1変速機は、前記第2軸の回転運動によって回転運動する回転部と、前記回転部の回転運動によって揺動運動する揺動部と、前記回転部の回転半径を可変することで前記揺動部の角速度を可変し変速比を可変する回転半径可変機構と、を備え、
前記ワンウェイクラッチは、前記揺動部の角速度が前記第3軸の回転速度以上である場合、前記揺動部の一方向のみの動力を前記第3軸に伝達させる駆動システムの制御方法であって、
前記制御手段は、
EV走行中、前記第1断接手段を切断状態とし、
EV走行中において前記内燃機関を始動させる場合、前記第1断接手段を接続状態とし、前記揺動部の角速度が前記第3軸の回転速度未満となり前記ワンウェイクラッチが非ロック状態となるように前記第1変速機の変速比を制御し、
通常走行時、前記第2断接手段を切断状態とし、
減速走行時、前記第2断接手段を接続状態とし、
前記第2変速機を制御して前記迂回経路を伝達する動力を変速する
ことを特徴とする駆動システムの制御方法。
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