JP5807465B2 - Internal combustion engine torque fluctuation suppressing device, vehicle equipped with the same, and internal combustion engine torque fluctuation suppressing method - Google Patents

Internal combustion engine torque fluctuation suppressing device, vehicle equipped with the same, and internal combustion engine torque fluctuation suppressing method Download PDF

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Description

本発明は、小型、且つ高出力密度電動機を用いてトラックのエンジンなどの内燃機関のトルク変動を抑制すると共に、ギアの歯打ち音を低減する内燃機関のトルク変動抑制装置、それを搭載した車両、及び内燃機関のトルク変動抑制方法に関する。   The present invention relates to a torque fluctuation suppressing device for an internal combustion engine that suppresses torque fluctuation of an internal combustion engine such as a truck engine and reduces gear rattling noise using a small-sized and high-power density electric motor, and a vehicle equipped with the same And a torque fluctuation suppressing method for an internal combustion engine.

一般的に、エンジンなどの内燃機関では、吸気行程、圧縮行程、燃焼と膨張行程、及び排気行程で出力トルクは大きく変動する。この変動を抑制するために電動機を用いることで、内燃機関と電動機の合算トルクの変動幅を抑える機構が知られている(例えば、特許文献1参照)。この装置のように従来の技術では、燃焼と膨張行程の高いトルクを電動機の回生トルクで抑制し、電力を貯蔵する。貯蔵した電力は、その他の行程で使用し、電動機の電力収支は損失を除きゼロとなる。また、トルク変動を抑制する電動機は内燃機関と同軸上に配置されたものや、プーリ及びベルトで連結されたものが多い。   In general, in an internal combustion engine such as an engine, the output torque varies greatly during an intake stroke, a compression stroke, a combustion and expansion stroke, and an exhaust stroke. A mechanism is known that suppresses the fluctuation range of the combined torque of the internal combustion engine and the electric motor by using an electric motor to suppress the fluctuation (see, for example, Patent Document 1). In the conventional technology like this device, torque with high combustion and expansion strokes is suppressed by regenerative torque of the electric motor, and electric power is stored. The stored power is used in other processes, and the power balance of the motor becomes zero except for loss. Moreover, many electric motors that suppress torque fluctuations are arranged coaxially with the internal combustion engine, or are connected by pulleys and belts.

従来の技術に用いられている小型、且つ高出力密度電動機は、高回転、且つ低トルクになる傾向があり、一定の減速比を持って内燃機関の軸に接続する必要がある。そのため、プーリ及びベルトを使用して内燃機関の軸と連結する場合が多い。一方、小型、且つ高出力密度電動機は、大径、又は多極化によっても実現できるため、従来の内燃機関トルクを平滑化するためのフライホイールと置き換えた電動機もある(例えば、特許文献2参照)。   Small and high power density motors used in the prior art tend to have high rotation and low torque, and need to be connected to the shaft of the internal combustion engine with a certain reduction ratio. For this reason, there are many cases in which pulleys and belts are used to connect to the shaft of the internal combustion engine. On the other hand, since a small-sized and high-power density electric motor can be realized by increasing the diameter or increasing the number of poles, there is an electric motor replaced with a conventional flywheel for smoothing the internal combustion engine torque (see, for example, Patent Document 2).

前者を採用する場合には、高トルクの伝達や伝達効率に課題があり、その解決策としてギアによって連結することも考えられるが、ギア駆動では内燃機関トルク変動抑制時の交番トルクによるラトル音(ギアの歯打ち音)やギアの耐久性などの課題がある。一方後者を利用する場合には設計上の変更点も多く多品種少量生産の内燃機関では採用が難しいなどの課題がある。   When the former is adopted, there is a problem in transmission of high torque and transmission efficiency, and it is conceivable to connect with a gear as a solution, but in the case of gear drive, a rattle sound due to alternating torque when suppressing torque fluctuations of the internal combustion engine ( There are problems such as gear rattling noise) and gear durability. On the other hand, when the latter is used, there are many design changes, and it is difficult to adopt it in an internal combustion engine that produces a variety of products in small quantities.

上記の内燃機関のトルク変動抑制時の交番トルクによるラトル音を低減する装置として、モータジェネレータを力行側と回生側に制御して、ギアのラトル音を低減する装置がある(例えば、特許文献3参照)。しかし、電動機(モータジェネレータ)を力行側と回生側に制御するため、制御が複雑になるという問題がある。また、力行側、又は回生側とでは駆動電流の位相を反転させる必要があり、高速な電流変化が生じるため、電動機の損失につながるという問題もある。   As an apparatus for reducing the rattle noise caused by the alternating torque when the torque fluctuation of the internal combustion engine is suppressed, there is an apparatus for reducing the rattle noise of the gear by controlling the motor generator to the power running side and the regeneration side (for example, Patent Document 3). reference). However, since the electric motor (motor generator) is controlled on the power running side and the regeneration side, there is a problem that the control becomes complicated. Further, it is necessary to invert the phase of the drive current on the power running side or the regeneration side, and a high-speed current change occurs, leading to a problem that the motor is lost.

特開平11―82094号公報JP 11-82094 A 特開平11−44231号公報JP 11-44231 A 特開2008−162397号公報JP 2008-162397 A

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、小型、且つ高出力密度の電動機を用いて、内燃機関のトルク変動を高トルクで抑制することができ、且つギアの歯打ち音を抑制すると共に、ギアの耐久性を向上させることができる内燃機関のトルク変動抑制装置、それを搭載した車両、及び内燃機関のトルク変動抑制方法を提供すること
である。
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to suppress torque fluctuations of an internal combustion engine with high torque using a small-sized and high-power-density electric motor, and to reduce gears. An object of the present invention is to provide a torque fluctuation suppressing device for an internal combustion engine capable of suppressing gear rattling noise and improving gear durability, a vehicle equipped with the same, and a torque fluctuation suppressing method for the internal combustion engine.

上記の目的を解決するための本発明の内燃機関のトルク変動抑制装置は、内燃機関のトルク変動抑制装置において、バッテリにインバータを介して接続された第1電動機および第2電動機と、その第1電動機および第2電動機のそれぞれに前記内燃機関のクランク軸に固着されたギアと噛合するギアと、を備え、前記インバータを、前記内燃機関のトルク変動を抑制する場合に、前記クランク軸の回転方向へのトルクが増加したときにそのトルクを前記第1電動機のトルクにより減少させるとともに前記第2電動機に前記第1電動機のトルクと逆向きのトルクを発生させる一方、前記クランク軸の回転方向へのトルクが減少したときにそのトルクを前記第2電動機のトルクにより増加させるとともに前記第1電動機に前記第2電動機のトルクと逆向きのトルクを発生させる構成にしたThe torque fluctuation suppressing device for an internal combustion engine according to the present invention for solving the above-mentioned object is a torque fluctuation suppressing device for an internal combustion engine, wherein the first electric motor and the second electric motor are connected to the battery via an inverter, and the first electric motor. Each of the electric motor and the second electric motor, and a gear meshing with a gear fixed to the crankshaft of the internal combustion engine, and when the inverter suppresses torque fluctuation of the internal combustion engine, the rotation direction of the crankshaft When the torque increases, the torque is reduced by the torque of the first motor and the second motor is caused to generate a torque opposite to the torque of the first motor, while the torque in the rotation direction of the crankshaft is increased. When the torque decreases, the torque is increased by the torque of the second motor, and the torque of the second motor is added to the first motor. The reverse torque was arranged to emit.

この構成によれば、内燃機関のクランク軸と一体に回転するギアと噛合するギアをそれぞれが有した2つの電動機を使用し、互いに逆向きのトルクを発生させることで、内燃機関側のギアを電動機側のギアで挟み込むことができる。これにより、内燃機関のトルク変動を抑制することができ、且つギアのラトル音(歯打ち音)を抑制すると共に、ギアの耐久性も向上させることができる。   According to this configuration, by using two electric motors each having a gear that meshes with a gear that rotates integrally with the crankshaft of the internal combustion engine and generating torques in opposite directions, the gear on the internal combustion engine side is It can be sandwiched by the gear on the motor side. Thereby, the torque fluctuation of the internal combustion engine can be suppressed, the rattle noise (tooth rattling noise) can be suppressed, and the durability of the gear can be improved.

また、内燃機関と電動機とがギア駆動のため、高トルクによるトルク変動抑制を行うことができる。加えて、内燃機関と電動機の連結に減速比を持たせられるため、小型、高出力密度な電動機を使用することができる。さらに、ギア駆動のため、電動機の回転子位置と内燃機関のクランク軸位置が同期しており、内燃機関の気筒判別、停止位置推定、電動機のセンサレス駆動など、回転軸位置を必要とする制御を行うことができる。   In addition, since the internal combustion engine and the electric motor are driven by gears, torque fluctuation suppression due to high torque can be performed. In addition, since the reduction ratio is given to the connection between the internal combustion engine and the electric motor, it is possible to use a small electric motor having a high output density. Furthermore, because of the gear drive, the rotor position of the electric motor and the crankshaft position of the internal combustion engine are synchronized, and control that requires the rotational shaft position, such as cylinder discrimination of the internal combustion engine, estimation of the stop position, sensorless drive of the electric motor, etc. It can be carried out.

また、上記の内燃機関のトルク変動装置において、前記インバータを、前記内燃機関のトルク変動を抑制する場合に、前記第1電動機を回生専用とする一方、前記第2電動機を力行専用とし、前記第1電動機の回生抑制トルクで前記内燃機関の膨張行程で発生するト
ルクを減少させるときに、前記第2電動機前記第1電動機のトルクと逆向きの力行微小トルクを発生させ、前記第2電動機の力行抑制トルクで前記内燃機関の吸気行程、圧縮行程、及び排気行程で発生するトルクを増加させるときに、前記第1電動機前記第2電動機のトルクと逆向きの回生微小トルクを発生させる構成にした。
In the torque fluctuation device for an internal combustion engine, when the inverter suppresses the torque fluctuation of the internal combustion engine, the first electric motor is dedicated to regeneration, while the second electric motor is dedicated to power running . when reducing the torque generated in the expansion stroke of the internal combustion engine in the regeneration suppression torque of first motor, wherein to generate a power running minute torque of the torque in the opposite direction from the first motor to the second electric motor, the second electric motor intake stroke of the internal combustion engine in a power running suppression torque, compression stroke, and when increasing the torque generated by the exhaust stroke, configuration Ru to generate regenerative minute torque of the torque in the opposite direction from the second electric motor to said first electric motor I made it.

この構成によれば、内燃機関のトルク変動を抑制することができ、且つ、ラトル音などの騒音を防止すると共に、ギアの耐久性を向上させることができる。また、単一モータで考えた場合に力行と回生を繰り返さないため、制御性を向上させることができると共に、1つの電動機を使用して交番トルクを発生させた場合に比べて効率を良くすることができる。この場合には、力行と回生では電動機駆動電流の位相を反転させる必要がある。高速な電流変化が生じ、その電流変化が電動機の損失(一般的に鉄損という)につながる可能性があるからである。   According to this configuration, torque fluctuation of the internal combustion engine can be suppressed, noise such as rattle noise can be prevented, and the durability of the gear can be improved. Moreover, since power running and regeneration are not repeated when considered with a single motor, controllability can be improved and efficiency can be improved compared to the case where alternating torque is generated using one electric motor. Can do. In this case, it is necessary to reverse the phase of the motor drive current for power running and regeneration. This is because a high-speed current change occurs and the current change may lead to a loss of the motor (generally referred to as iron loss).

加えて、上記の内燃機関のトルク変動抑制装置において、前記第1電動機と前記第2電動機のどちらか一方のロータ軸を中空軸で形成すると共に、他方のロータ軸を前記中空軸に挿通する挿通軸で形成し、前記中空軸と前記挿通軸とが同一軸線上になるように前記第1電動機と前記第2電動機を配置し、前記中空軸に固着したギアと、前記挿通軸に固着したギアが、前記内燃機関の出力軸と固着したギアと噛合するように構成する。この構成によれば、電動機を直列して配置することができ、2つの電動機を用いても省スペースを実現することができる。   In addition, in the torque fluctuation suppressing device for an internal combustion engine described above, the rotor shaft of either the first motor or the second motor is formed as a hollow shaft, and the other rotor shaft is inserted through the hollow shaft. The first motor and the second motor are arranged so that the hollow shaft and the insertion shaft are on the same axis, and the gear is fixed to the hollow shaft, and the gear is fixed to the insertion shaft. Is configured to mesh with a gear fixed to the output shaft of the internal combustion engine. According to this configuration, the electric motors can be arranged in series, and space can be saved even if two electric motors are used.

さらに、上記の内燃機関のトルク変動抑制装置において、前記第1電動機と前記第2電動機とを、回転速度と出力トルクに対する効率マップの異なる電動機で形成すると共に、前記インバータを、前記内燃機関のトルク変動を抑制しない場合に、前記第1電動機と前記第2電動機とに同じ方向のトルクを発生させる構成にした。 Furthermore, in the above-described torque fluctuation suppressing device for an internal combustion engine, the first electric motor and the second electric motor are formed by electric motors having different efficiency maps with respect to rotational speed and output torque, and the inverter is provided with the torque of the internal combustion engine. When fluctuations are not suppressed, the first motor and the second motor are configured to generate torque in the same direction .

この構成によれば、内燃機関のトルク変動抑制が必要無い場合に、2つの電動機で内燃機関の始動時などのトルクアシストや、回生ブレーキを高い効率で行うことができる。また、回転速度と出力トルクに対する効率マップの異なる電動機を用いることで、部分負担での効率を向上させることができる。   According to this configuration, when it is not necessary to suppress the torque fluctuation of the internal combustion engine, it is possible to perform torque assist and regenerative braking at the time of starting the internal combustion engine with two motors with high efficiency. Moreover, the efficiency in a partial burden can be improved by using the motor from which the efficiency map with respect to a rotational speed and an output torque differs.

上記の問題を解決するための車両は、上記に記載の内燃機関のトルク変動抑制装置を搭載して構成される。この構成によれば、上記と同様の作用効果を得ることができる。   A vehicle for solving the above problem is configured by mounting the torque fluctuation suppressing device for an internal combustion engine described above. According to this structure, the same effect as the above can be obtained.

上記の問題を解決するための内燃機関のトルク変動抑制方法は、第1電動機および第2電動機のそれぞれに固着したギアを内燃機関のクランク軸に固着されたエンジンギアに噛合した内燃機関のトルク変動抑制方法であって、前記内燃機関のトルク変動を抑制する場合に、前記クランク軸の回転方向へのトルクが増加したときにそのトルクを前記第1電動機のトルクで減少するとともに前記第2電動機が前記第1電動機のトルクと逆向きのトルクを発生する一方、前記クランク軸の回転方向へのトルクが減少したときにそのトルクを前記第2電動機のトルクで増加するとともに前記第1電動機が前記第2電動機のトルクと逆向きのトルクを発生することを特徴とする方法である。 An internal combustion engine torque fluctuation suppressing method for solving the above-described problem includes a torque fluctuation of an internal combustion engine in which a gear fixed to each of a first electric motor and a second electric motor is engaged with an engine gear fixed to a crankshaft of the internal combustion engine. When the torque fluctuation of the internal combustion engine is suppressed, when the torque in the rotation direction of the crankshaft increases, the torque is reduced by the torque of the first motor and the second motor is While generating torque opposite to the torque of the first electric motor, when the torque in the rotation direction of the crankshaft is decreased, the torque is increased by the torque of the second electric motor and the first electric motor is This is a method characterized by generating a torque opposite to the torque of the two motors .

また、内燃機関のトルク変動抑制方法において、前記内燃機関のトルク変動を抑制する場合に、前記第1電動機が回生専用になる一方、前記第2電動機が力行専用になり、前記第1電動機の回生抑制トルクで前記内燃機関の膨張行程で発生するトルクを減少するときに、前記第2電動機が前記第1電動機のトルクと逆向きの力行微小トルクを発生し、前記第2電動機の力行抑制トルクで前記内燃機関の吸気行程、圧縮行程、及び排気行程で発生するトルクを増加するときに、前記第1電動機が前記第2電動機のトルクと逆向きの回生微小トルクを発生する。 Further, in the torque fluctuation suppression method for an internal combustion engine, when suppressing the torque fluctuation of the internal combustion engine, the first motor is dedicated to regeneration, while the second motor is dedicated to power running, and the regeneration of the first motor is performed. When the torque generated in the expansion stroke of the internal combustion engine is reduced by the suppression torque, the second motor generates a power running minute torque opposite to the torque of the first motor, and the power running suppression torque of the second motor is intake stroke of the internal combustion engine, the compression stroke, and when increasing the torque generated by the exhaust stroke, the first electric motor generates regenerative minute torque of the torque in the opposite direction from the second electric motor.

上記の方法によれば、2つの電動機を用いて、内燃機関のトルク変動を抑制することができ、且つ、ギアのラトル音を抑えると共に、ギアの耐久性を向上させることもできる。加えて、内燃機関と電動機の連結に減速比を持たせられるため、小型、高出力密度な電動機を使用することができる。   According to the above method, the torque fluctuation of the internal combustion engine can be suppressed by using two electric motors, the rattle noise of the gear can be suppressed, and the durability of the gear can be improved. In addition, since the reduction ratio is given to the connection between the internal combustion engine and the electric motor, it is possible to use a small electric motor having a high output density.

本発明によれば、小型、且つ高出力密度の電動機を用いて、内燃機関のトルク変動を高トルクで抑制することができ、且つギアの歯打ち音を抑制すると共に、ギアの耐久性を向上させることができる。   According to the present invention, it is possible to suppress the torque fluctuation of the internal combustion engine with a high torque by using a small and high power density motor, and to suppress the gear rattling noise and improve the durability of the gear. Can be made.

本発明に係る第1の実施の形態の内燃機関のトルク変動抑制装置を示した図である。It is the figure which showed the torque fluctuation suppression apparatus of the internal combustion engine of 1st Embodiment which concerns on this invention. 図1のギア機構を示した拡大図であり、(a)に膨張行程を示し、(b)に吸気行程、圧縮行程、及び排気行程を示し、(c)に回生ブレーキを示し、(d)にトルクアシストを示した図である。FIG. 2 is an enlarged view showing the gear mechanism of FIG. 1, (a) showing an expansion stroke, (b) showing an intake stroke, a compression stroke, and an exhaust stroke, (c) showing a regenerative brake, (d) It is the figure which showed torque assist. 本発明に係る第1の実施の形態の内燃機関のトルク変動抑制装置のトルク変動抑制トルクと微小トルクを示した図であり、(a)に回生電動機の発生トルクを示し、(b)に力行電動機の発生トルクを示し、(c)に回生電動機と力行電動機の発生トルクを合せた交番トルクを示した図である。It is the figure which showed the torque fluctuation suppression torque and minute torque of the torque fluctuation suppression apparatus of the internal combustion engine of 1st Embodiment which concerns on this invention, (a) shows the generated torque of a regenerative motor, (b) is power running. It is the figure which showed the generated torque of an electric motor, and showed the alternating torque which match | combined the generated torque of a regenerative motor and a power running motor in (c). 本発明に係る第1の実施の形態の内燃機関のトルク変動抑制装置の両電動機の出力特性領域を示した図であり、(a)に回生電動機の出力特性領域を示し、(b)に力行電動機の出力特性領域を示し、(c)に両電動機の出力特性領域を合せた領域を示した図である。It is the figure which showed the output characteristic area | region of both the motors of the torque fluctuation suppression apparatus of the internal combustion engine of 1st Embodiment which concerns on this invention, (a) shows the output characteristic area | region of a regenerative motor, (b) It is the figure which showed the output characteristic area | region of the electric motor, and showed the area | region which match | combined the output characteristic area | region of both the motors to (c). 本発明に係る第2の実施の形態の内燃機関のトルク変動抑制装置を示した図である。It is the figure which showed the torque fluctuation suppression apparatus of the internal combustion engine of 2nd Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第3の実施の形態の内燃機関のトルク変動抑制装置を示した図である。It is the figure which showed the torque fluctuation suppression apparatus of the internal combustion engine of 3rd Embodiment which concerns on this invention.

以下、本発明に係る実施の形態の内燃機関のトルク変動抑制装置、それを搭載した車両、及び内燃機関のトルク変動抑制方法について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, a torque fluctuation suppressing device for an internal combustion engine, a vehicle equipped with the same, and a torque fluctuation suppressing method for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

最初に本発明に係る第1の実施の形態の内燃機関のトルク変動抑制装置について、図1を参照しながら説明する。トルク変動抑制装置1は、回生電動機(第1電動機)10、力行電動機(第2電動機)20、ギア機構30、ECU(制御装置)40、インバータ(電力変換器)41、及びバッテリ(蓄電装置)42を備える。   First, a torque fluctuation suppressing apparatus for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The torque fluctuation suppressing device 1 includes a regenerative motor (first motor) 10, a powering motor (second motor) 20, a gear mechanism 30, an ECU (control device) 40, an inverter (power converter) 41, and a battery (power storage device). 42 is provided.

回生電動機10は、固定子として6つ(図中では2つ、残りの4つを省略)の電機子11と回転子として永久磁石12とを備える永久磁石同期電動機である。力行電動機20も同様に6つの電機子21と永久磁石22とを備える永久磁石同期電動機である。上記の構成に加えて、力行電動機20の回転子である永久磁石22は、挿通軸32を挿通するように内部を中空状に形成する。   The regenerative motor 10 is a permanent magnet synchronous motor having six armatures 11 (two in the figure, the remaining four are omitted) as stators and permanent magnets 12 as rotors. Similarly, the power running motor 20 is a permanent magnet synchronous motor including six armatures 21 and permanent magnets 22. In addition to the above configuration, the permanent magnet 22 which is a rotor of the power running motor 20 is formed in a hollow shape so as to be inserted through the insertion shaft 32.

これら両電動機10及び20は、回生電動機10の回生によるトルクと、力行電動機20の力行によるトルクが反対方向になるように設定されている。また、これら両電動機10及び20は、周知の技術の電動機を用いることができ、上記の構成に限らず、誘導電動機やリラクタンスモータを使用することができる。   These electric motors 10 and 20 are set so that the torque due to regeneration of the regenerative motor 10 and the torque due to power running of the power running motor 20 are in opposite directions. In addition, both of these electric motors 10 and 20 can use electric motors of a well-known technology, and are not limited to the above-described configuration, and induction motors and reluctance motors can be used.

また、従来では1台又は2台の電動機の出力の合計が8kW以下で、ベルト駆動型のシステムが多数提案されているが、上記の両電動機10及び20の出力は従来と同等、好ましくは片方の出力が、4kW以上が好ましい。これによれば、高トルクでエンジン2のトルク変動を抑制することができる。   In the past, the total output of one or two motors has been 8 kW or less, and many belt-driven systems have been proposed. However, the outputs of both the above-mentioned motors 10 and 20 are the same as the conventional one, preferably one Is preferably 4 kW or more. According to this, torque fluctuation of the engine 2 can be suppressed with high torque.

加えて、両電動機10及び20を小型化するために、高回転化したものを使用するとよい。好ましくは定格回転数で6000rpm近傍からそれ以上の回転数であり、トルクを発生可能な電気的最大回転数は10000rpm以上の回転数である。この高回転化した小型の電動機10及び20は、例えば、エンジン2の最大回転数を4000rpmに抑えた場合に減速比を3とすると、電動機の機械的最大回転数(トルクを発生せず)は12000rpmを要することになる。   In addition, in order to reduce the size of both the electric motors 10 and 20, it is preferable to use one having a high rotation speed. Preferably, the rated rotational speed is about 6000 rpm or higher and the electrical maximum rotational speed capable of generating torque is 10,000 rpm or higher. For example, when the maximum rotation speed of the engine 2 is suppressed to 4000 rpm and the reduction ratio is 3, the small motors 10 and 20 with high rotation have a mechanical maximum rotation speed (no torque is generated). 12000 rpm is required.

ギア機構30は、エンジンギア31、挿通軸32、回生ギア33、中空軸34、力行ギア35を備える。エンジンギア31は、エンジン2のクランク軸3に固着されたギアであり、このエンジンギア31にそれぞれ噛合するように、回生ギア33と力行ギア35を配置する。   The gear mechanism 30 includes an engine gear 31, an insertion shaft 32, a regenerative gear 33, a hollow shaft 34, and a power running gear 35. The engine gear 31 is a gear fixed to the crankshaft 3 of the engine 2, and a regenerative gear 33 and a power running gear 35 are arranged so as to mesh with the engine gear 31.

中空軸34を回転子である永久磁石22と接合すると共に、中空状に形成し、その中空軸34に力行ギア35を固着する。また、挿通軸32を、回転子である永久磁石12と接合すると共に、力行電動機20の中空状の永久磁石22と中空軸34に挿通する。この挿通軸32に回生ギア33を固着する。   The hollow shaft 34 is joined to the permanent magnet 22 as a rotor, and is formed in a hollow shape, and a power running gear 35 is fixed to the hollow shaft 34. Further, the insertion shaft 32 is joined to the permanent magnet 12 that is a rotor, and is inserted through the hollow permanent magnet 22 and the hollow shaft 34 of the powering electric motor 20. A regenerative gear 33 is fixed to the insertion shaft 32.

このギア機構30は、エンジン2の回転と両電動機10及び20の回転に任意の減速比を持たせるために、エンジンギア31と回生ギア33又は力行ギア35との間にさらにギアを追加してもよい。   The gear mechanism 30 further adds a gear between the engine gear 31 and the regenerative gear 33 or the power running gear 35 in order to give an arbitrary reduction ratio to the rotation of the engine 2 and the rotation of the electric motors 10 and 20. Also good.

上記のように、本発明の実施の形態のトルク変動抑制装置1は、回生ギア33と力行ギア35とを同一のエンジンギア31に噛合させる構成となる。両電動機10及び20とエンジン2のクランク軸3とをギア機構30を介す構成によれば、エンジン2と両電動機1
0及び20の連結に減速比(ギア比)を持たせることができる。そのため、小型、且つ高出力密度な電動機を使用することができる。また、ギア駆動のため、高トルクによるエンジン2のトルク変動の抑制を行うことができる。
As described above, the torque fluctuation suppressing device 1 according to the embodiment of the present invention is configured to mesh the regenerative gear 33 and the power running gear 35 with the same engine gear 31. According to the configuration in which the electric motors 10 and 20 and the crankshaft 3 of the engine 2 are connected via the gear mechanism 30, the engine 2 and the electric motors 1
The connection of 0 and 20 can have a reduction ratio (gear ratio). Therefore, a small and high power density electric motor can be used. Further, because of the gear drive, torque fluctuations of the engine 2 due to high torque can be suppressed.

さらに、ギア駆動のため、両電動機10及び20と回転子位置とエンジン2のクランク軸3位置が同期しており、エンジン2の気筒判別、停止位置推定、及び両電動機10及び20のセンサレス駆動など、回転軸位置を必要とする制御を、両電動機10及び20の回転子位置から判断して行うことができる。この回転子位置は、両電動機10及び20と接続されているインバータ41により検出することができる。   Furthermore, because of the gear drive, both the motors 10 and 20, the rotor position, and the crankshaft 3 position of the engine 2 are synchronized, the cylinder discrimination of the engine 2, the stop position estimation, the sensorless drive of the both motors 10 and 20, etc. The control requiring the rotation axis position can be performed by judging from the rotor positions of both the electric motors 10 and 20. This rotor position can be detected by an inverter 41 connected to both electric motors 10 and 20.

上記の両電動機10及び20は、インバータ41を介して、バッテリ42と繋がっている。このインバータ41とバッテリ42とは、周知の技術のインバータとバッテリを用いることができる。インバータ41は、好ましくは両電動機10及び20の回転数を変化させることができるインバータであり、より好ましくはVVVF(可変電圧可変周波数制御)インバータである。   Both the electric motors 10 and 20 are connected to a battery 42 via an inverter 41. As the inverter 41 and the battery 42, an inverter and a battery of a known technique can be used. The inverter 41 is preferably an inverter that can change the rotational speeds of both the electric motors 10 and 20, and more preferably a VVVF (variable voltage variable frequency control) inverter.

ECU40は、エンジンコントロールユニットと呼ばれる制御装置であり、電気回路によってトランスミッションを含むパワープラント全体の制御を担当している。またエンジンもコントロールしており、電気的な制御を総合的に行うマイクロコントローラである。オートマチック車においては、ECU40にあらゆる運転状態における最適制御値を記憶させ、その時々の状態をクランク角センサやカム角センサなどで検出し、それらセンサからの入力信号により、記憶しているデータの中から最適値を選出し各機構を制御している。本発明の実施の形態においては、両電動機10及び20の出力トルクを制御している。   The ECU 40 is a control device called an engine control unit, and is responsible for controlling the entire power plant including the transmission by an electric circuit. The microcontroller also controls the engine and performs overall electrical control. In an automatic vehicle, the ECU 40 stores the optimum control value in every driving state, detects the occasional state with a crank angle sensor, a cam angle sensor, etc., and stores the data among the stored data by the input signals from these sensors. The optimum value is selected from each and each mechanism is controlled. In the embodiment of the present invention, the output torques of both electric motors 10 and 20 are controlled.

次に、エンジン2のトルク変動抑制方法について図2を参照しながら説明する。エンジン2の膨張行程により、クランク軸3の回転方向に大きなトルクT1が発生した場合は、図2の(a)に示すように、回生電動機10にトルク変動を抑制する回生抑制トルクTr1を発生させる。これにより、クランク軸3の回転方向に増大したトルクT1によるトルク変動を抑制する。同時に、力行電動機20に回生抑制トルクTr1と反対方向の微小な力行微小トルクTi1を発生させて、エンジンギア31を回生ギア33と力行ギア35とで挟み込む。   Next, a torque fluctuation suppressing method of the engine 2 will be described with reference to FIG. When a large torque T1 is generated in the rotation direction of the crankshaft 3 due to the expansion stroke of the engine 2, as shown in FIG. 2A, the regenerative motor 10 generates a regenerative suppression torque Tr1 that suppresses torque fluctuations. . Thereby, the torque fluctuation | variation by the torque T1 increased in the rotation direction of the crankshaft 3 is suppressed. At the same time, the power running motor 20 is caused to generate a minute power running minute torque Ti1 in the direction opposite to the regeneration suppression torque Tr1, and the engine gear 31 is sandwiched between the regeneration gear 33 and the power running gear 35.

このとき、エンジンギア31の歯面S1は回生ギア33と接触しており、エンジンギア31の歯面S2は力行ギア35と接触する。力行ギア35が、力行微小トルクTi1により、歯面S2と接触することで、エンジンギア31の歯面S1と同一側の歯面は、常に回生ギア33と接触する。   At this time, the tooth surface S 1 of the engine gear 31 is in contact with the regenerative gear 33, and the tooth surface S 2 of the engine gear 31 is in contact with the power running gear 35. When the power running gear 35 comes into contact with the tooth surface S2 by the power running minute torque Ti1, the tooth surface on the same side as the tooth surface S1 of the engine gear 31 is always in contact with the regenerative gear 33.

一方、エンジン2の吸気行程、圧縮行程、及び排気行程により、クランク軸3の回転方向へ、エンジン2の回転を持続させるために不十分なトルクT2が発生した場合は、図2の(b)に示すように、力行電動機20にトルク変動を抑制する力行抑制トルクTi2を発生させる。これにより、クランク軸3の回転方向にトルクT2と力行抑制トルクTi2とを合せた充分なトルクを発生させる。同時に、回生電動機10に力行抑制トルクTi2と反対方向の微小な回生微小トルクTr2を発生させて、エンジンギア31を力行ギア35と回生ギア33とで挟み込む。   On the other hand, when an insufficient torque T2 is generated in the rotation direction of the crankshaft 3 in the rotation direction of the crankshaft 3 due to the intake stroke, compression stroke, and exhaust stroke of the engine 2, FIG. As shown in FIG. 4, the power running motor 20 is caused to generate a power running suppression torque Ti2 that suppresses torque fluctuation. As a result, a sufficient torque is generated by combining the torque T2 and the power running suppression torque Ti2 in the rotation direction of the crankshaft 3. At the same time, the regenerative motor 10 is caused to generate a small regenerative minute torque Tr2 in the direction opposite to the power running suppression torque Ti2, and the engine gear 31 is sandwiched between the power running gear 35 and the regenerative gear 33.

このとき、エンジンギア31の歯面S2は力行ギア35と接触しており、エンジンギア31の歯面S1は回生ギア33と接触する。回生ギア33が、回生微小トルクTr2により、歯面S1と接触することで、エンジンギア31の歯面S2と同一側の歯面は、常に力行ギア35と接触する。   At this time, the tooth surface S <b> 2 of the engine gear 31 is in contact with the power running gear 35, and the tooth surface S <b> 1 of the engine gear 31 is in contact with the regenerative gear 33. The regenerative gear 33 comes into contact with the tooth surface S1 by the regenerative minute torque Tr2, so that the tooth surface on the same side as the tooth surface S2 of the engine gear 31 is always in contact with the power running gear 35.

上記のようなエンジン2のトルク変動が無い場合で、回生ブレーキを行う場合は、図2の(c)に示すように、回生電動機10にエンジン2のトルクT3と反対方向の回生トルクTr3を発生させ、また、力行電動機20にエンジン2のトルクT3と反対方向の回生トルクTi3を発生させる。このとき、回生ギア33と力行ギア35は共に、エンジンギア31の歯面S1と接触する。   When regenerative braking is performed when there is no torque fluctuation of the engine 2 as described above, a regenerative torque Tr3 in the opposite direction to the torque T3 of the engine 2 is generated in the regenerative motor 10 as shown in FIG. Further, the regenerative torque Ti3 in the direction opposite to the torque T3 of the engine 2 is generated in the power running motor 20. At this time, both the regenerative gear 33 and the power running gear 35 are in contact with the tooth surface S1 of the engine gear 31.

また、図2の(d)に示すように、エンジン2の始動時などのエンジン2のトルクT4が小さく、クランク軸3を十分に回転させることができないような場合は、回生電動機10に、トルクT4と同一方向の力行トルクTr4を発生させ、また、力行電動機20も同様に力行トルクTi4を発生させる。このとき、回生ギア33と力行ギア35は共に、エンジンギア31の歯面S2と接触する。   As shown in FIG. 2 (d), when the torque T4 of the engine 2 is small, such as when the engine 2 is started, and the crankshaft 3 cannot be sufficiently rotated, the torque is supplied to the regenerative motor 10. A power running torque Tr4 in the same direction as T4 is generated, and the power running motor 20 similarly generates a power running torque Ti4. At this time, both the regenerative gear 33 and the power running gear 35 are in contact with the tooth surface S <b> 2 of the engine gear 31.

上記の動作によれば、エンジン2のトルク変動が大きい場合に、2つの両電動機10及び20に互いに逆向きのトルク(Tr1とTi1、Tr2とTi2)を発生させることで、エンジン2のトルク変動を抑制することができ、且つ、エンジン2のエンジンギア31を回生ギア33と力行ギア35とで挟み込むことにより、エンジンギア31の同一側歯面が回生ギア33又は力行ギア35のどちらかと常に接触するため、ギアのラトル音(歯打ち音)を抑制すると共に、ギア機構30の耐久性を向上することができる。   According to the above operation, when the torque fluctuation of the engine 2 is large, the torque fluctuations of the engine 2 are generated by causing the two electric motors 10 and 20 to generate mutually opposite torques (Tr1 and Ti1, Tr2 and Ti2). Further, by sandwiching the engine gear 31 of the engine 2 between the regenerative gear 33 and the power running gear 35, the same tooth surface of the engine gear 31 is always in contact with either the regenerative gear 33 or the power running gear 35. Therefore, it is possible to suppress the rattle sound (gear noise) of the gear and improve the durability of the gear mechanism 30.

また、回生電動機10と力行電動機20のそれぞれが、エンジン2のトルク変動を抑制するときに、力行と回生を繰り返さないため、両電動機10及び20の制御性を向上させることができる。加えて、回生と力行を繰り返してトルク変動を抑制する場合と比べて、電動機の鉄損を防ぎ、効率性も向上させることができる。   In addition, since each of the regenerative motor 10 and the power running motor 20 does not repeat power running and regeneration when suppressing torque fluctuations of the engine 2, the controllability of both the motors 10 and 20 can be improved. In addition, iron loss of the motor can be prevented and efficiency can be improved as compared with the case where torque fluctuation is suppressed by repeating regeneration and power running.

ここで、ECU40で行われる両電動機10及び20の出力トルクの算出方法について説明する。この算出方法で得られるトルクの波形を図3に示す。まず、エンジン2の回転数Nを算出するステップを行う。エンジン2の回転数Nは、回生電動機10又は力行電動機20の回転子の回転数を算出し、その回転数と減速比(ギア比)を用いて算出する方法や、エンジン2にクランク角センサを設けて計測する方法により算出することができる。   Here, the calculation method of the output torque of both the electric motors 10 and 20 performed by ECU40 is demonstrated. The torque waveform obtained by this calculation method is shown in FIG. First, a step of calculating the rotational speed N of the engine 2 is performed. The rotational speed N of the engine 2 is calculated by calculating the rotational speed of the rotor of the regenerative motor 10 or the power running motor 20 and using the rotational speed and the reduction ratio (gear ratio). It can be calculated by a method of providing and measuring.

次に、算出したエンジン2の回転数Nから、以下の数式(1)、及び(2)を用いて、正弦波基本周波数λを算出するステップを行う。   Next, a step of calculating a sine wave fundamental frequency λ is performed from the calculated rotation speed N of the engine 2 using the following mathematical formulas (1) and (2).

正弦波基本周波数λが算出されると次に、エンジン2の燃料噴射量qを取得するステップを行う。この燃料噴射量qは、エンジン2に設けたインジェクタ(図示せず)が各気筒に噴射する燃料の量であり、その燃料噴射量qはECU40が制御しており、その値をそのまま使用する。次に、その燃量噴射量qに応じたエンジン2のトルク変動のピークであるトルクT1及びT2を決定する。このトルクT1及びT2は、燃料噴射量qの値によって予め定められた設定値であり、ECU40に記憶されている。   Once the sine wave fundamental frequency λ has been calculated, the step of acquiring the fuel injection amount q of the engine 2 is then performed. This fuel injection amount q is the amount of fuel that is injected into each cylinder by an injector (not shown) provided in the engine 2. The fuel injection amount q is controlled by the ECU 40, and the value is used as it is. Next, torques T1 and T2, which are the peak torque fluctuations of the engine 2 in accordance with the fuel injection quantity q, are determined. The torques T1 and T2 are set values determined in advance by the value of the fuel injection amount q, and are stored in the ECU 40.

次に、回生抑制トルクTr1と、力行抑制トルクTi2を算出するステップを行う。燃料を燃料噴射量qで噴射したときに発生する1サイクルの平均トルクT0と、トルク変動のピークであるトルクT1の差分トルクΔT1を算出する。この差分トルクΔT1を打ち消すトルクとして、回生抑制トルクTr1を算出する。また同様に、平均トルクT0とトルクT2との差分から、力行抑制トルクTi2を算出する。以上により、エンジン2のトルク変動を抑制する回生抑制トルクTr1と力行抑制トルクTi2の算出が完了する。   Next, a step of calculating the regeneration suppression torque Tr1 and the power running suppression torque Ti2 is performed. A difference torque ΔT1 between one-cycle average torque T0 generated when fuel is injected at a fuel injection amount q and torque T1, which is a peak of torque fluctuation, is calculated. The regeneration suppression torque Tr1 is calculated as a torque that cancels the differential torque ΔT1. Similarly, the power running suppression torque Ti2 is calculated from the difference between the average torque T0 and the torque T2. Thus, the calculation of the regeneration suppression torque Tr1 and the power running suppression torque Ti2 that suppress the torque fluctuation of the engine 2 is completed.

次に、エンジン2の1サイクル(吸気、圧縮、膨張、及び排気行程)の加減速度ω2を算出するステップを行う。この加減速度ω2は、回生電動機10、力行電動機20、又はクランク角センサなどのパルス検出型角度センサの1パルスに要する時間(コントローラクロック数という)より算出する。   Next, a step of calculating the acceleration / deceleration ω2 of one cycle (intake, compression, expansion, and exhaust stroke) of the engine 2 is performed. This acceleration / deceleration ω2 is calculated from the time (referred to as the number of controller clocks) required for one pulse of the regenerative motor 10, the power running motor 20, or a pulse detection type angle sensor such as a crank angle sensor.

次に、回生微小トルクTr2及び力行微小トルクTi1を算出するステップを行う。ここで、回生電動機10の慣性モーメントをIr、角加速度をω2r’、フリクショントルクをTfrし、力行電動機20の慣性モーメントIi、角加速度をω2i’、フリクショントルクをTfiとすると、回転系の運動方程式より、以下の数式(3)及び(4)が成り立つ。   Next, a step of calculating regenerative minute torque Tr2 and powering minute torque Ti1 is performed. Here, when the inertia moment of the regenerative motor 10 is Ir, the angular acceleration is ω2r ′, the friction torque is Tfr, the inertia moment Ii of the power running motor 20 is the angular acceleration is ω2i ′, and the friction torque is Tfi, the equation of motion of the rotating system Thus, the following mathematical formulas (3) and (4) are established.

ここでフリクショントルクTfrとTfiは、各電動機10及び20の性状から推定することができる。よって、エンジン2の最大加減速度以上、つまり回生電動機10の角加速度ω2r’と力行電動機20の角加速度ω2i’とが、エンジン2の1サイクル内の最大加速度以上、または、1サイクル内の最大減速度以下になるように、上記の数式(3)及び(4)を満たす回生微小トルクTr2及び力行微小トルクTi1とを算出する。   Here, the friction torques Tfr and Tfi can be estimated from the properties of the electric motors 10 and 20. Therefore, the maximum acceleration / deceleration of the engine 2 or more, that is, the angular acceleration ω2r ′ of the regenerative motor 10 and the angular acceleration ω2i ′ of the power running motor 20 are greater than or equal to the maximum acceleration in one cycle of the engine 2 or the maximum decrease in one cycle. The regenerative minute torque Tr2 and the powering minute torque Ti1 that satisfy the above formulas (3) and (4) are calculated so as to be less than the speed.

上記により算出される回生微小トルクTr2及び力行微小トルクTi1が、エンジンギア31の同一側歯面が常に接触して、ギアのラトル音を低減することができる必要充分なトルクである。上記の算出方法は、両電動機10又は20の慣性モーメントIrとIi、及びフリクショントルクTfrとTfiがエンジン2のそれらよりも極めて小さいことで可能となる。   The regenerative minute torque Tr2 and the power running minute torque Ti1 calculated as described above are necessary and sufficient torques that the same side tooth surface of the engine gear 31 is always in contact and the rattle noise of the gear can be reduced. The above calculation method is possible because the inertia moments Ir and Ii and the friction torques Tfr and Tfi of both the electric motors 10 or 20 are extremely smaller than those of the engine 2.

以上の方法で算出された回生電動機10の正弦波基本周波数λ、トルク変動抑制トルクTr1、及び微小トルクTr2より、図3の(a)に示す、トルク波形を算出することができる。また、力行電動機20の正弦波基本周波数λ、トルク変動抑制トルクTi2、及び微小トルクTi1より、図3の(b)に示す、トルク波形を算出することができる。それら回生電動機10と力行電動機20とが発生させるトルクを合せたトータルトルクは、図3の(c)で示す通りとなり、これが、エンジン2のトルク変動を抑制する交番トルクとなる。   The torque waveform shown in FIG. 3A can be calculated from the sine wave fundamental frequency λ, the torque fluctuation suppressing torque Tr1, and the minute torque Tr2 of the regenerative motor 10 calculated by the above method. Further, the torque waveform shown in FIG. 3B can be calculated from the sine wave fundamental frequency λ, the torque fluctuation suppressing torque Ti2, and the minute torque Ti1 of the power running motor 20. The total torque obtained by combining the torques generated by the regenerative motor 10 and the power running motor 20 is as shown in FIG. 3C, and this is an alternating torque that suppresses torque fluctuations of the engine 2.

上記の算出方法によれば、エンジン2の膨張行程によって増加するトルクを減少する回生抑制トルクTr1を発生する回生電動機10に対して、もう一方の力行電動機20は、その逆方向の力行微小トルクTi1を発生する。これにより、エンジンギア31の同一側
歯面が常に回生ギア33と接触するようにできる。
According to the above calculation method, with respect to the regenerative motor 10 that generates the regenerative suppression torque Tr1 that decreases the torque that increases due to the expansion stroke of the engine 2, the other power running motor 20 has a power running micro torque Ti1 in the opposite direction. Is generated. Thereby, the same side tooth surface of the engine gear 31 can always be in contact with the regenerative gear 33.

また、エンジン2の吸気行程、圧縮行程、及び排気行程によって減少するトルクを増加する力行抑制トルクTi2を発生する力行電動機20に対して、もう一方の回生電動機10は、その逆方向に回生微小トルクTr2を発生する。これにより、エンジンギア31の同一側歯面が常に力行ギア35と接触するようにできる。   In contrast to the powering motor 20 that generates the powering suppression torque Ti2 that increases the torque that decreases due to the intake stroke, the compression stroke, and the exhaust stroke of the engine 2, the other regenerative motor 10 has a regenerative minute torque in the opposite direction. Tr2 is generated. Thereby, the same side tooth surface of the engine gear 31 can always be in contact with the power running gear 35.

加えて、上記の回生抑制トルクTr1と力行抑制トルクTi2、及び回生微小トルクTr2と力行微小トルクTi1とを算出する方法に必要なエンジン2の回転数と1サイクルの加減速度とを、回生電動機10、又は力行電動機20をパルス検出型角速度センサとして使用することで、別途特別な装置を追加することなく行うことができる。   In addition, the number of rotations of the engine 2 and the acceleration / deceleration of one cycle necessary for the method of calculating the regeneration suppression torque Tr1 and the power running suppression torque Ti2 and the regeneration minute torque Tr2 and the power running minute torque Ti1 are set to the regenerative electric motor 10. Alternatively, the power running motor 20 can be used as a pulse detection type angular velocity sensor without adding a special device.

上記の算出方法は、図3に示すようなトルク波形を算出することができれば、上記の算出方法に限定しないが、必要とするセンサが最小で、計算が容易な上記の算出方法が好ましい。   The above calculation method is not limited to the above calculation method as long as a torque waveform as shown in FIG. 3 can be calculated, but the above calculation method is preferable because it requires the minimum number of sensors and is easy to calculate.

次に、上記のトルク変動抑制装置1の両電動機の出力特性領域について、図4を参照しながら説明する。上記のトルク変動抑制装置1は、回生電動機10と力行電動機20が、互いに異なる出力特性領域内の主動作領域を有している。回生電動機10は、図4の(a)に示す出力特性領域内の主動作領域aを有し、力行電動機20は、図4の(b)に示す出力特性領域内の主動作領域bを有する。この回生電動機10と力行電動機20とを1つの電動機として考えた場合に、トルク変動抑制装置1は、図4の(c)に示す出力特性領域内の主動作領域cを有することになる。   Next, the output characteristic area of both motors of the torque fluctuation suppressing device 1 will be described with reference to FIG. In the torque fluctuation suppressing device 1 described above, the regenerative motor 10 and the power running motor 20 have main operation regions in different output characteristic regions. The regenerative motor 10 has a main operation area a in the output characteristic area shown in FIG. 4A, and the powering motor 20 has a main operation area b in the output characteristic area shown in FIG. 4B. . When the regenerative motor 10 and the power running motor 20 are considered as a single motor, the torque fluctuation suppressing device 1 has a main operation region c in the output characteristic region shown in FIG.

この構成によれば、エンジン2のトルク変動の抑制が必要無い場合には、図4の(c)に示す主動作領域(2台の両電動機10又は20の効率)を考慮して、エンジン2の始動時のトルクアシストや回生ブレーキをかけることで、部分負担での効率を向上させることができる。これにより、エネルギ効率を向上させることができる。   According to this configuration, when it is not necessary to suppress the torque fluctuation of the engine 2, the engine 2 is considered in consideration of the main operation region (the efficiency of the two electric motors 10 or 20) shown in FIG. By applying torque assist and regenerative braking at the time of starting, efficiency at a partial load can be improved. Thereby, energy efficiency can be improved.

この場合、例えば回生電動機10は、出力特性領域のうち高トルク低回転数の領域を主動作領域aとなるように集中巻きモータとし、力行電動機20は、出力特性領域のうち、低トルク高回転数の領域を主動作領域bとなるように分布巻きモータとする。好ましくは、主動作領域aと主動作領域bとが、なるべく近くに分布するようにするとよい。   In this case, for example, the regenerative motor 10 is a concentrated winding motor so that the high torque and low rotation speed region in the output characteristic region becomes the main operation region a, and the power running motor 20 is in the low torque high rotation region in the output characteristic region. The distributed winding motor is set so that the number of regions become the main operation region b. Preferably, the main operation area a and the main operation area b are distributed as close as possible.

次に、本発明に係る第2及び第3の実施の形態のトルク変動抑制装置について、図5及び図6を参照しながら説明する。本発明に係る第2の実施の形態のトルク変動抑制装置4と本発明に係る第3の実施の形態のトルク変動抑制装置5の相違点は、両電動機の配置だけである。   Next, torque fluctuation suppressing devices according to second and third embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. The difference between the torque fluctuation suppressing device 4 of the second embodiment according to the present invention and the torque fluctuation suppressing device 5 of the third embodiment according to the present invention is only the arrangement of both electric motors.

トルク変動抑制装置4は、図5に示すように、回生電動機50、力行電動機60、及びギア機構70を備える。回生電動機50は、固定子として6つ(図中では2つ、残りの4つを省略)の電機子51と回転子として永久磁石52とを備え、力行電動機60は、同様に、固定子としての電機子61と回転子として永久磁石62とを備える。ギア機構70は、エンジンギア71、回生軸72、回生ギア73、力行軸74、及び力行ギア75を備える。クランク軸3に固着されたエンジンギア71を図面の上下方向に跨ぐように、エンジンギア71の上下に回生ギア73と力行ギア75とが配置され、それぞれエンジンギア71と噛合している。   As shown in FIG. 5, the torque fluctuation suppressing device 4 includes a regenerative motor 50, a power running motor 60, and a gear mechanism 70. The regenerative motor 50 includes six armatures 51 (two in the figure, the remaining four are omitted) as stators and a permanent magnet 52 as a rotor, and the power running motor 60 is similarly a stator. Armature 61 and a permanent magnet 62 as a rotor. The gear mechanism 70 includes an engine gear 71, a regenerative shaft 72, a regenerative gear 73, a power running shaft 74, and a power running gear 75. A regenerative gear 73 and a power running gear 75 are arranged above and below the engine gear 71 so as to straddle the engine gear 71 fixed to the crankshaft 3 in the vertical direction of the drawing, and mesh with the engine gear 71 respectively.

この構成によれば、一方の電動機と回転軸を中空状に形成することがなく、略同型の電動機を用いることができる。設置スペースが本発明に係る第1の実施の形態のトルク変動
抑制装置1よりは、大きくなるが、同様の作用効果を得ることができる。
According to this configuration, one of the motors and the rotating shaft are not formed in a hollow shape, and a substantially identical motor can be used. Although the installation space is larger than that of the torque fluctuation suppressing device 1 according to the first embodiment of the present invention, the same operational effects can be obtained.

トルク変動抑制装置5は、図6に示すように、上記で説明した構成の回生電動機50を、エンジンギア71を図面の左右方向に跨ぎ、回生軸72と力行軸74とが同一軸上になるように配置する。この構成でも、上記と同様の作用効果を得ることができる。   As shown in FIG. 6, the torque fluctuation suppressing device 5 spans the regenerative motor 50 configured as described above across the engine gear 71 in the horizontal direction of the drawing, and the regenerative shaft 72 and the power running shaft 74 are on the same axis. Arrange as follows. Even with this configuration, the same effect as described above can be obtained.

上記のトルク変動抑制装置1、4、又は5は、電動機とエンジンの両方を駆動源とするハイブリット車に適用することができる。また、ハイブリット車でなくても、スタータとして電動機を備えた車両にもう一つ電動機を加えることで適用することができる。これら、トルク変動抑制装置1、4、又は5を搭載した車両は、エンジンのトルク変動を抑制でき、且つギアのラトル音を低減することができる。   The torque fluctuation suppressing device 1, 4 or 5 described above can be applied to a hybrid vehicle using both the electric motor and the engine as drive sources. Moreover, even if it is not a hybrid vehicle, it can be applied by adding another electric motor to a vehicle equipped with an electric motor as a starter. A vehicle equipped with these torque fluctuation suppressing devices 1, 4, or 5 can suppress engine torque fluctuations and reduce gear rattle noise.

また、エンジンの構成は限定せず、ディーゼルエンジンとガソリンエンジンに適用することができる。   Further, the configuration of the engine is not limited and can be applied to a diesel engine and a gasoline engine.

本発明の内燃機関のトルク変動抑制装置は、内燃機関のトルク変動を小型、且つ高出力密度電動機で抑制することができ、且つ、ギアのラトル音を低減すると共にギアの耐久性を向上することができるため、特に筒内圧力が高くエンジントルク変動も大きいディーゼルエンジンを搭載したトラックなどの車両に利用することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The torque fluctuation suppression device for an internal combustion engine according to the present invention can suppress the torque fluctuation of the internal combustion engine with a small and high power density motor, and can reduce the rattle noise of the gear and improve the durability of the gear. Therefore, it can be used for a vehicle such as a truck equipped with a diesel engine having a particularly high in-cylinder pressure and large engine torque fluctuation.

1、4、5 トルク変動抑制装置
2 エンジン(内燃機関)
3 クランク軸
10 回生電動機(第1電動機)
20 力行電動機(第2電動機)
30 ギア機構
40 ECU(制御装置)
41 インバータ(電力変換器)
42 バッテリ(蓄電装置)
1, 4, 5 Torque fluctuation suppressing device 2 Engine (internal combustion engine)
3 Crankshaft 10 Regenerative motor (first motor)
20 Powering motor (second motor)
30 Gear mechanism 40 ECU (control device)
41 Inverter (Power converter)
42 battery (power storage device)

Claims (7)

内燃機関のトルク変動抑制装置において、
バッテリにインバータを介して接続された第1電動機および第2電動機と、その第1電動機および第2電動機のそれぞれに前記内燃機関のクランク軸に固着されたギアと噛合するギアと、を備え、
前記インバータを、前記内燃機関のトルク変動を抑制する場合に、前記クランク軸の回転方向へのトルクが増加したときにそのトルクを前記第1電動機のトルクにより減少させるとともに前記第2電動機に前記第1電動機のトルクと逆向きのトルクを発生させる一方、前記クランク軸の回転方向へのトルクが減少したときにそのトルクを前記第2電動機のトルクにより増加させるとともに前記第1電動機に前記第2電動機のトルクと逆向きのトルクを発生させる構成にしたことを特徴とする内燃機関のトルク変動抑制装置。
In the torque fluctuation suppressing device for an internal combustion engine,
A first electric motor and a second electric motor connected to the battery via an inverter, and a gear meshing with a gear fixed to the crankshaft of the internal combustion engine in each of the first electric motor and the second electric motor ,
When the inverter suppresses torque fluctuations of the internal combustion engine, when the torque in the rotation direction of the crankshaft increases, the torque is reduced by the torque of the first motor and the second motor is supplied with the second torque. While generating torque opposite to the torque of one motor, when the torque in the rotation direction of the crankshaft is decreased, the torque is increased by the torque of the second motor and the second motor is supplied to the first motor. A torque fluctuation suppressing device for an internal combustion engine, characterized in that a torque having a direction opposite to that of the engine is generated .
前記インバータを、前記内燃機関のトルク変動を抑制する場合に、前記第1電動機を回生専用とする一方、前記第2電動機を力行専用とし、
前記第1電動機の回生抑制トルクで前記内燃機関の膨張行程で発生するトルクを減少させるときに、前記第2電動機前記第1電動機のトルクと逆向きの力行微小トルクを発生させ、
前記第2電動機の力行抑制トルクで前記内燃機関の吸気行程、圧縮行程、及び排気行程で発生するトルクを増加させるときに、前記第1電動機前記第2電動機のトルクと逆向きの回生微小トルクを発生させる構成にしたことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関のトルク変動抑制装置。
When the inverter suppresses torque fluctuations of the internal combustion engine, the first motor is dedicated to regeneration, while the second motor is dedicated to power running,
Wherein when reducing the torque generated in the expansion stroke of the internal combustion engine by regeneration reducing torque of the first electric motor to generate a torque in the opposite direction from power running minute torque of the first electric motor to the second electric motor,
Intake stroke of the internal combustion engine in a power running suppression torque of the second electric motor, a compression stroke, and when increasing the torque generated by the exhaust stroke, the regenerative minute torque of the torque in the opposite direction from the second electric motor to said first electric motor torque fluctuation suppressing device for an internal combustion engine according to claim 1, characterized in that it has a configuration in which Ru is generated.
前記第1電動機と前記第2電動機のどちらか一方のロータ軸を中空軸で形成すると共に、他方のロータ軸を前記中空軸に挿通する挿通軸で形成し、
前記中空軸と前記挿通軸とが同一軸線上になるように前記第1電動機と前記第2電動機を配置し、
前記中空軸に固着したギアと、前記挿通軸に固着したギアが、前記内燃機関の出力軸と固着したギアと噛合することを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関のトルク変動抑制装置。
The rotor shaft of one of the first motor and the second motor is formed with a hollow shaft, and the other rotor shaft is formed with an insertion shaft that is inserted through the hollow shaft,
Arranging the first electric motor and the second electric motor so that the hollow shaft and the insertion shaft are on the same axis;
A gear which is fixed to said hollow shaft, a gear that is fixed to the insertion axis, the torque fluctuation suppressing an internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that the gear meshes were fixed to the output shaft of the internal combustion engine apparatus.
前記第1電動機と前記第2電動機とを、回転速度と出力トルクに対する効率マップの異
なる電動機で形成すると共に、前記インバータを、前記内燃機関のトルク変動を抑制しない場合に、前記第1電動機と前記第2電動機とに同じ方向のトルクを発生させる構成にしたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の内燃機関のトルク変動抑制装置。
When the first motor and the second motor are formed of motors having different efficiency maps for rotational speed and output torque, and the inverter does not suppress torque fluctuations of the internal combustion engine, the first motor and the second motor The torque fluctuation suppressing device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the second motor is configured to generate torque in the same direction.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の内燃機関のトルク変動抑制装置を搭載することを特徴とする車両。   A vehicle equipped with the torque fluctuation suppressing device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4. 第1電動機および第2電動機のそれぞれに固着したギアを内燃機関のクランク軸に固着されたギアに噛合した内燃機関のトルク変動抑制方法であって、
前記内燃機関のトルク変動を抑制する場合に、前記クランク軸の回転方向へのトルクが増加したときにそのトルクを前記第1電動機のトルクで減少するとともに前記第2電動機が前記第1電動機のトルクと逆向きのトルクを発生する一方、前記クランク軸の回転方向へのトルクが減少したときにそのトルクを前記第2電動機のトルクで増加するとともに前記第1電動機が前記第2電動機のトルクと逆向きのトルクを発生することを特徴とする内燃機関のトルク変動抑制方法。
A torque fluctuation suppression method for an internal combustion engine in which a gear fixed to each of a first motor and a second motor is engaged with a gear fixed to a crankshaft of the internal combustion engine,
When the torque fluctuation of the internal combustion engine is suppressed, when the torque in the rotation direction of the crankshaft increases, the torque is reduced by the torque of the first motor and the second motor is the torque of the first motor. While the torque in the rotation direction of the crankshaft decreases, the torque is increased by the torque of the second motor and the first motor is opposite to the torque of the second motor. A torque fluctuation suppressing method for an internal combustion engine, characterized by generating torque in a direction .
前記内燃機関のトルク変動を抑制する場合に、前記第1電動機が回生専用になる一方、前記第2電動機が力行専用になり、
前記第1電動機の回生抑制トルクで前記内燃機関の膨張行程で発生するトルクを減少するときに、前記第2電動機が前記第1電動機のトルクと逆向きの力行微小トルクを発生し、
前記第2電動機の力行抑制トルクで前記内燃機関の吸気行程、圧縮行程、及び排気行程で発生するトルクを増加するときに、前記第1電動機が前記第2電動機のトルクと逆向きの回生微小トルクを発生することを特徴とする請求項6に記載の内燃機関のトルク変動抑制方法。
When suppressing torque fluctuations of the internal combustion engine, the first motor is dedicated to regeneration, while the second motor is dedicated to power running,
When the torque generated in the expansion stroke of the internal combustion engine is reduced by the regeneration suppression torque of the first motor, the second motor generates a power running minute torque opposite to the torque of the first motor;
When the torque generated in the intake stroke, the compression stroke, and the exhaust stroke of the internal combustion engine is increased by the power running suppression torque of the second motor, the regenerative minute torque in which the first motor is opposite to the torque of the second motor. The torque fluctuation suppressing method for an internal combustion engine according to claim 6, wherein:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11113220A (en) * 1997-10-06 1999-04-23 Nissan Motor Co Ltd Torque change control equipment of internal combustion engine
JP2006187168A (en) * 2004-12-28 2006-07-13 Toyota Motor Corp Power output device, automobile mounting it and control method of power output device
JP2010018139A (en) * 2008-07-10 2010-01-28 Toyota Motor Corp Hybrid vehicle

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109689456A (en) * 2016-09-06 2019-04-26 日产自动车株式会社 The control method and control device of hybrid vehicle
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