JP5880227B2 - Hybrid vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、走行用動力源としてエンジンと電動機とが設けられたハイブリッド車両に関する。 The present invention relates to a hybrid vehicle provided with an engine and an electric motor as driving power sources.
遊星歯車機構のキャリアにエンジンが、サンギアに第1モータ・ジェネレータが、リングギアに出力軸がそれぞれ連結されるとともに、出力軸に第2モータ・ジェネレータが連結されたハイブリッド車両であって、遊星歯車機構と第2モータ・ジェネレータとの間に介在して出力軸の動力伝達を断続させるクラッチと、出力軸に連結されるリングギアの固定とその解放とを切り替え可能なブレーキとが設けられたものが知られている(特許文献1)。また、回生制動時にバッテリに受け入れられない余剰エネルギで発電機及びエンジンを強制回転させ、その後、回生要求が無くなった時点で発電機を作動させて発電機の回転エネルギを電力に変換し、その電力をバッテリに供給するハイブリッド車両が知られている(特許文献2)。 A hybrid vehicle in which an engine is connected to a carrier of a planetary gear mechanism, a first motor / generator is connected to a sun gear, an output shaft is connected to a ring gear, and a second motor / generator is connected to an output shaft. A clutch that is interposed between the mechanism and the second motor / generator to interrupt power transmission of the output shaft, and a brake that can switch between fixing and releasing the ring gear connected to the output shaft. Is known (Patent Document 1). In addition, the generator and the engine are forcibly rotated with surplus energy that cannot be received by the battery during regenerative braking, and then the generator is operated when the regenerative request is lost to convert the rotational energy of the generator into electric power. A hybrid vehicle that supplies a battery to a battery is known (Patent Document 2).
ハイブリッド車両の回生制動で得られる回生エネルギは一定ではない。そのため、特許文献2のハイブリッド車両のように、余剰エネルギの処理モードが発電機とエンジンとを強制回転させるだけであると、余剰エネルギが少なければ回転エネルギへの変換時の損失が大きくなったり、余剰エネルギが大きければ回転エネルギへ全て変換できなくなったりするため回生制動時の回生効率が低下するおそれがある。
The regenerative energy obtained by regenerative braking of the hybrid vehicle is not constant. Therefore, as in the hybrid vehicle of
そこで、本発明は、回生制動時の回生効率の低下を抑制できるハイブリッド車両を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a hybrid vehicle that can suppress a decrease in regenerative efficiency during regenerative braking.
本発明のハイブリッド車両は、エンジンと、第1モータ・ジェネレータと、駆動力を車両の駆動輪から出力させるための出力軸と、前記出力軸に対して動力を伝達できる第2モータ・ジェネレータと、相互に差動回転可能な第1回転要素、第2回転要素及び第3回転要素を有し、前記第1回転要素に前記エンジンが、前記第2回転要素に前記第1モータ・ジェネレータがそれぞれ連結された動力分割機構と、前記動力分割機構の前記第3回転要素と前記出力軸とが連結された係合状態と、前記第3回転要素と前記出力軸とが切り離された解放状態との間で動作するクラッチと、前記動力分割機構の前記第3回転要素を回転不能な状態に固定する係合状態とその固定を解放する解放状態との間で動作するブレーキと、前記第1モータ・ジェネレータ及び前記第2モータ・ジェネレータへ供給可能な電力を蓄えるバッテリと、前記クラッチ及び前記ブレーキをそれぞれ操作することにより走行モードを切り替える走行モード切替手段と、前記走行モード切替手段にて前記クラッチが前記係合状態に前記ブレーキが前記解放状態にそれぞれ操作された状態で、前記エンジンの燃焼を停止させた回生制動時に前記第2モータ・ジェネレータの発電により発生する回生電力が前記バッテリへ入力できる電力の許容限度を超える場合、前記回生制動時に発生し、前記回生電力に変換可能な回生エネルギを所定要素の回転エネルギに又は熱に変換する複数の処理モードを実施する回生制御手段と、を備え、前記出力軸の回転速度の回転域を、低回転域、中回転域及び高回転域に分けた場合において、前記回生制御手段は、前記出力軸の回転速度が前記低回転域にある場合、前記クラッチ及び前記ブレーキのそれぞれの操作状態を維持することによって、前記第1モータ・ジェネレータを電力供給せずに回転させて、前記回生エネルギを前記第1モータ・ジェネレータの回転エネルギに変換する第1の処理モードを実施し、かつ、前記出力軸の回転速度が前記中回転域にある場合、前記クラッチを前記係合状態から前記解放状態に操作して前記第2モータ・ジェネレータの発電により発生した前記回生電力を前記第1モータ・ジェネレータに供給することにより前記第1モータ・ジェネレータを駆動してから、前記ブレーキを前記解放状態から前記係合状態に操作することによって、前記第1モータ・ジェネレータを電力供給せずに回転させるとともに、前記エンジンを燃焼させずに回転させて、前記回生エネルギを前記第1モータ・ジェネレータ及び前記エンジンの回転エネルギに変換する第2の処理モードを実施するものである(請求項1)。
The hybrid vehicle of the present invention includes an engine, a first motor / generator, an output shaft for outputting a driving force from driving wheels of the vehicle, a second motor / generator capable of transmitting power to the output shaft, There are a first rotating element, a second rotating element, and a third rotating element that can rotate differentially with each other, and the engine is connected to the first rotating element, and the first motor / generator is connected to the second rotating element. Between the power split mechanism made, the engaged state in which the third rotating element of the power split mechanism and the output shaft are connected, and the released state in which the third rotary element and the output shaft are disconnected A clutch that operates between an engagement state in which the third rotating element of the power split mechanism is fixed in a non-rotatable state and a release state in which the fixation is released, and the first motor generator And a battery that stores electric power that can be supplied to the second motor / generator, traveling mode switching means that switches a traveling mode by operating the clutch and the brake, and the clutch in the traveling mode switching means. The regenerative power generated by the power generation of the second motor / generator at the time of regenerative braking when the combustion of the engine is stopped in the state where the brake is operated in the disengaged state in the engaged state. Regenerative control means that implements a plurality of processing modes that convert regenerative energy that is generated during regenerative braking and can be converted into regenerative power into rotational energy of a predetermined element or heat when the allowable limit is exceeded, and When the rotation speed range of the output shaft is divided into low, medium and high rotation ranges When the rotational speed of the output shaft is in the low rotational speed range, the regeneration control means rotates the first motor / generator without supplying power by maintaining the operation states of the clutch and the brake. When the first processing mode for converting the regenerative energy into the rotational energy of the first motor / generator is performed and the rotational speed of the output shaft is in the middle rotational range, the clutch is engaged. The first motor / generator is driven by supplying the regenerative power generated by the power generation of the second motor / generator from the combined state to the released state, and then the brake by operation in the engaged state from the released state, by rotating the first motor generator without power supply And a second processing mode in which the regenerative energy is converted into rotational energy of the first motor / generator and the engine by rotating the engine without combusting (Claim 1).
回生制動時に発生する回生電力及び回生エネルギは出力軸の回転速度に相関し、その回転速度が高いほどこれらは大きくなる。第1の処理モードは第1モータ・ジェネレータを電力供給せずに回転させて回生エネルギを回転エネルギに変換し、第2の処理モードは第1モータ・ジェネレータを電力供給せずに回転させるとともに、エンジンを燃焼させずに回転させて回生エネルギを回転エネルギに変換する。したがって、第1の処理モードよりも第2の処理モードのほうが回生エネルギを回転エネルギに変換する処理能力が高い。この発明によれば、出力軸の回転速度が低回転域にある場合に第1の処理モードが、出力軸の回転速度が中回転域にある場合に第2の処理モードがそれぞれ実施される。したがって、回生エネルギの大きさに適した処理モードにて回生エネルギが回転エネルギや熱に変換されるので回生エネルギの取りこぼしが減る。換言すれば、回生効率の低下を抑制することができる。 The regenerative electric power and regenerative energy generated during regenerative braking correlate with the rotation speed of the output shaft, and these increase as the rotation speed increases. The first processing mode rotates the first motor / generator without supplying power to convert regenerative energy into rotational energy, and the second processing mode rotates the first motor / generator without supplying power, The engine is rotated without burning to convert regenerative energy into rotational energy. Accordingly, the second processing mode has a higher processing capacity for converting regenerative energy into rotational energy than the first processing mode. According to the present invention, the first processing mode is performed when the rotation speed of the output shaft is in the low rotation range, and the second processing mode is performed when the rotation speed of the output shaft is in the middle rotation range. Therefore, since the regenerative energy is converted into rotational energy or heat in the processing mode suitable for the magnitude of the regenerative energy, the loss of regenerative energy is reduced. In other words, a decrease in regeneration efficiency can be suppressed.
本発明の一態様においては、車両の運動エネルギを作動時に摩擦熱に変換する機械式ブレーキを更に備え、前記回生制御手段は、前記出力軸の回転速度が前記高回転域にある場合、前記クラッチを前記係合状態から前記解放状態に操作して前記第2モータ・ジェネレータの発電により発生した前記回生電力を前記第1モータ・ジェネレータに供給することにより前記第1モータ・ジェネレータを駆動してから、前記ブレーキを前記解放状態から前記係合状態に操作することによって、前記第1モータ・ジェネレータを電力供給せずに回転させるとともに、前記エンジンを燃焼させずに回転させて、前記回生エネルギを前記第1モータ・ジェネレータ及び前記エンジンの回転エネルギに変換し、かつ前記機械式ブレーキを作動させる第3の処理モードを実施してもよい(請求項2)。この態様によれば、第3の処理モードによって第1モータ・ジェネレータ及びエンジンを回転させるとともに機械式ブレーキを作動させるので、第3の処理モードの処理能力が他の処理モードよりも高い。出力軸の回転速度が高回転域にある場合、回生制動時に発生する回生エネルギが低回転域又は中回転域よりも大きくなるが、出力軸の回転速度が高回転域にある場合に処理能力が最も高い第3の処理モードが実施される。したがって、第1の処理モード及び第2の処理モードの二つの処理モードを出力軸の回転速度に応じて使い分ける場合に比べて無駄なく回生エネルギを処理できる。
In one aspect of the present invention, a mechanical brake that converts kinetic energy of a vehicle into frictional heat during operation is further provided, and the regenerative control unit includes the clutch when the rotation speed of the output shaft is in the high rotation range. The first motor / generator is driven by supplying the regenerative power generated by the power generation of the second motor / generator to the first motor / generator by operating from the engaged state to the released state. by operation on the engagement of the brake from the released state, to rotate the first motor generator without power supply, by rotating the engine without combustion, the regenerative energy A third process of converting the rotational energy of the first motor / generator and the engine and operating the mechanical brake May be carried out over de (claim 2). According to this aspect, since the first motor / generator and the engine are rotated and the mechanical brake is operated in the third processing mode, the processing capacity of the third processing mode is higher than that of the other processing modes. When the rotation speed of the output shaft is in the high rotation range, the regenerative energy generated during regenerative braking is larger than that in the low or medium rotation range, but the processing capability is high when the rotation speed of the output shaft is in the high rotation range. The highest third processing mode is implemented. Therefore, the regenerative energy can be processed without waste as compared with the case where the two processing modes of the first processing mode and the second processing mode are selectively used according to the rotation speed of the output shaft.
以上説明したように、本発明のハイブリッド車両によれば、出力軸の回転速度が低回転域にある場合に第1の処理モードが、出力軸の回転速度が中回転域にある場合に第2の処理モードがそれぞれ実施されるため、回生エネルギの大きさに適した処理モードにて回生エネルギが回転エネルギや熱に変換される。これにより、回生効率の低下を抑制することができる。 As described above, according to the hybrid vehicle of the present invention, the first processing mode is performed when the rotation speed of the output shaft is in the low rotation range, and the second processing mode is performed when the rotation speed of the output shaft is in the middle rotation range. Therefore, the regenerative energy is converted into rotational energy or heat in a processing mode suitable for the magnitude of the regenerative energy. Thereby, the fall of regeneration efficiency can be suppressed.
図1に示したハイブリッド車両1は内燃機関(以下、エンジンという。)2と、第1モータ・ジェネレータ3と、駆動力を駆動輪Dwから出力させるための出力軸4と、出力軸4に対して動力を伝達できる第2モータ・ジェネレータ5と、エンジン2の動力を分割する動力分割機構6とを備えている。
A
エンジン2は、火花点火型の多気筒内燃機関として構成されており、その動力は入力軸7を介して動力分割機構6に伝達される。入力軸7と内燃機関2との間には不図示のダンパが介在しており、そのダンパによりエンジン2のトルク変動が吸収される。なお、入力軸7の端部にはオイルポンプ8が連結されている。オイルポンプ8は動力分割機構6を介してエンジン2又は第1モータ・ジェネレータ3にて駆動される。オイルポンプ8の駆動により各部にオイルが圧送される。
The
第1モータ・ジェネレータ3と第2モータ・ジェネレータ5とは同様の構成を持っていて、電動機としての機能と発電機としての機能とを兼ね備えている。第1モータ・ジェネレータ3は、ケース10に固定されたステータ12と、そのステータ12の内周側に同軸に配置されたロータ13とを備えている。第2モータ・ジェネレータ5も同様に、ケース10に固定されたステータ14と、そのステータ14の内周側に同軸に配置されたロータ15とを備えている。第1モータ・ジェネレータ3と第2モータ・ジェネレータ5とはバッテリ16や不図示のインバータ等の電気機器を介して電気的に接続されている。
The first motor / generator 3 and the second motor /
出力軸4と第2モータ・ジェネレータ5との間にはギア列17が介在する。第2モータ・ジェネレータ5の動力はギア列17を介して出力軸4に伝達される。ギア列17には第2モータ・ジェネレータ5のロータ15と一体回転するロータ軸15aに固定されたドライブギア18と、そのドライブギア18と噛み合いかつ出力軸4に固定されたドリブンギア19とが含まれる。出力軸4に伝達された動力は出力軸4に固定された出力ギア20から出力される。出力ギア20はハイブリッド車両1に搭載されたディファレンシャル機構21のリングギア22と噛み合っている。リングギア22を介して伝達された動力はディファレンシャル機構21によって左右の駆動輪Dwに分配される。各駆動輪Dw及び図示しない左右の各車輪には機械式ブレーキBkが設けられている。機械式ブレーキBkは周知のディスク式ブレーキとして構成されている。各機械式ブレーキBkのキャリパーは不図示のブレーキペダルと接続された油圧回路25に接続されている。油圧回路25にはアクチュエータ26が設けられており、そのアクチュエータ26を操作することでブレーキペダルによらず各機械式ブレーキBkを作動できる。
A
動力分割機構6は相互に差動回転可能な3つの回転要素を持つシングルピニオン型の遊星歯車機構として構成されている。動力分割機構6は外歯歯車であるサンギアSuと、そのサンギアSuに対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギアRiと、これらのギアSu、Riに噛み合うピニオンPiを自転かつ公転自在に保持するキャリアCaとを備えている。本形態では、エンジン2が入力軸7を介してキャリアCaに、第1モータ・ジェネレータ3がサンギアSuにそれぞれ連結されている。従って、キャリアCaは本発明に係る第1回転要素に、サンギアSuは本発明に係る第2回転要素にそれぞれ相当し、残りの回転要素であるリングギアRiは本発明に係る第3回転要素に相当する。
The power split mechanism 6 is configured as a single-pinion type planetary gear mechanism having three rotating elements that are differentially rotatable with respect to each other. The power split mechanism 6 rotates and revolves a sun gear Su that is an external gear, a ring gear Ri that is an internal gear arranged coaxially with the sun gear Su, and a pinion Pi that meshes with these gears Su and Ri. And a carrier Ca that is freely held. In this embodiment, the
動力分割機構6と出力軸4との間にはギア列27が介在する。動力分割機構6から出力された動力はギア列27を介して出力軸4に伝達される。ギア列27には動力分割機構6のリングギアRiと一体回転可能なドライブギア28と、そのドライブギア28に噛み合い出力軸4に固定されたドリブンギア29とが含まれる。
A
ハイブリッド車両1は、走行モードを切り替えるため、ブレーキ30とクラッチ31とを更に備えている。ブレーキ30は周知の多板式ブレーキと同じ構成を持つ。ブレーキ30が係合状態に操作されると、リングギアRiが回転不能にロックされる。一方、ブレーキ30が解放状態に操作されるとリングギアRiは自由に回転可能となる。クラッチ31は周知の多板式クラッチとして構成されている。クラッチ31はリングギアRiとドライブギア28との間の動力伝達経路に配置されている。クラッチ31が係合状態に操作されると、リングギアRiはギア列27を介在させた状態で出力軸4と連結された状態となる。一方、クラッチ31が解放状態に操作されると、上記動力伝達経路が切り離されるため、動力分割機構6から出力軸4への動力伝達が遮断される。
The
図2に示すように、ハイブリッド車両1は、走行モード毎にエンジン2、ブレーキ30及びクラッチ31の各作動状態が対応付けられている。図中の「ON」はエンジン2の運転状態を意味するとともに、ブレーキ30又はクラッチ31の係合状態を意味する。また、図中の「OFF」はエンジン2の停止状態を意味するとともに、ブレーキ30又はクラッチ31の解放状態を意味する。
As shown in FIG. 2, in the
シリーズパラレルハイブリッドモードは、エンジン2が運転状態で、ブレーキ30が解放状態に操作され、かつクラッチ31が係合状態に操作されることによって実施される。そのため、図3に示すように、動力分割機構6のリングギアRiの拘束が解除され、かつリングギアRiと出力軸4との間の動力伝達が確保される。したがって、図3の矢印線で示すように、エンジン2の動力は動力分割機構6にて二つに分割され、一方の動力が第1モータ・ジェネレータ3に、他方の動力が出力軸4にそれぞれ伝達される。第1モータ・ジェネレータ3に伝達された動力は電力EPに変換され、その電力EPはバッテリ16を介して第2モータ・ジェネレータ5に供給される。電力EPのうち余剰電力はバッテリ16に蓄えられる。第2モータ・ジェネレータ5の動力は出力軸4に伝達される。出力軸4に伝達されたこれらの動力はディファレンシャル機構21を介して左右の駆動輪Dwから出力される。
The series parallel hybrid mode is implemented when the
シリーズハイブリッドモードは、エンジン2が運転状態で、ブレーキ30が係合状態に操作され、かつクラッチ31が解放状態に操作されることにより実施される。そのため、図4に示すように、動力分割機構6のリングギアRiが回転不能に固定され、かつリングギアRiと出力軸4との間の動力伝達が遮断される。したがって、図4の矢印線で示すように、エンジン2の動力は全て第1モータ・ジェネレータ3で電力EPに変換される。その電力EPはバッテリ16を介して第2モータ・ジェネレータ5に供給される。電力EPのうち余剰電力はバッテリ16に蓄えられる。第2モータ・ジェネレータ5の動力は出力軸4及びディファレンシャル機構21を介して左右の駆動輪Dwから出力される。
The series hybrid mode is implemented by operating the
図4に示したシリーズハイブリッドモードの状態で、エンジン2が停止すると走行モードは図5のEVモードに移行する。EVモードは、バッテリ16に蓄えられた電力EP′を使用して第2モータ・ジェネレータ5を駆動する。図5の矢印線で示すように、第2モータ・ジェネレータ5の動力は出力軸4及びディファレンシャル機構21を介して左右の駆動輪Dwから出力される。
When the
図1に示したように、ハイブリッド車両1には、その走行状態やバッテリ16の充電状態に応じて走行モードを切り替えるためにブレーキ30及びクラッチ31を操作する電子制御装置(ECU)40が設けられている。ECU40はコンピュータとして構成されており、本発明に係る走行モード切替手段として機能する。ECU40は、ブレーキ30及びクラッチ31の操作の他に、エンジン2、第1モータ・ジェネレータ3及び第2モータ・ジェネレータ5の動作制御も行う。例えば、ECU40は運転者による不図示のアクセルペダルの踏み込み量から要求駆動力を算出し、その要求駆動力に相当する駆動力が駆動輪Dwから出力されるように走行モードに合わせてエンジン2、第1モータ・ジェネレータ3及び第2モータ・ジェネレータ5の動作を制御する。ECU40が行う制御は多岐に亘るが、ここでは各種の制御のうち本発明に関連する制御に説明を限定する。
As shown in FIG. 1, the
ECU40には、ハイブリッド車両1の運転状態を取得するため各種のセンサからの信号が入力される。本発明に関連するセンサとしては、エンジン2の回転速度に応じた信号を出力するクランク角センサ45、出力軸4の回転速度に応じた信号を出力する第1レゾルバ46、リングギアRiの回転速度に応じた信号を出力する第2レゾルバ47、及びバッテリ16の充電状態に応じた信号を出力するSOCセンサ48がECU40に電気的に接続されている。
The
本形態は、上述したシリーズパラレルハイブリッドモードの実施時においてハイブリッド車両1の減速時に行われる回生制動に特徴がある。周知のように、回生制動は車両減速時に発生する回生エネルギを利用して発電し、又は回生エネルギを各種要素の回転エネルギに変換することにより車両を制動するものである。図6に示した制御ルーチンのプログラムはECU40に保持されており、適時に読み出されて所定周期で繰り返し実行される。図6の制御ルーチンをECU40が実行することにより、ECU40は本発明に係る回生制御手段として機能する。
The present embodiment is characterized by regenerative braking performed when the
ステップS101において、ECU40はエンジン2の回転速度Neが0と見なし得る所定範囲Ner以下であるか否かを判定する。所定範囲Nerは誤差を考慮して適宜に設定されている。回転速度NeはECU40がクランク角センサ45の信号を参照することによって特定される。回転速度Neが所定範囲Ner以下の場合はステップS102に進み、そうでない場合は以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。
In step S101, the
ステップS102において、ECU40は回生電力Wrを演算し、その回生電力Wrがバッテリ16へ入力できる電力の許容限度Waを超えるか否かを判定する。回生電力Wrはハイブリッド車両1の車速及び減速度、又はブレーキの踏み込み量に基づいて演算される。回生電力Wrが許容限度Wa以下であれば、余剰電力を生じずにバッテリ16に充電できるので以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。回生電力Wrが許容範囲Waを超えている場合は、その回生エネルギをバッテリ16への充電で吸収できず余剰電力が生じるため、ステップS103以降の処理を実施する。
In step S <b> 102, the
ステップS103において、ECU40は出力軸4の回転速度Noutが第1閾値N1よりも小さいか否かを判定する。第1閾値N1は、出力軸4の回転を第1モータ・ジェネレータ3に伝達した場合に第1モータ・ジェネレータ3が過回転する限界としての意義がある。したがって、出力軸4の回転速度Noutが第1閾値N1よりも小さければ第1モータ・ジェネレータ3は過回転せず、回転速度Noutが第1閾値N1以上となれば第1モータ・ジェネレータ3は過回転に至る(図8の二点鎖線参照)。回転速度NoutはECU40が第1レゾルバ46の信号を参照することによって特定される。出力軸4の回転速度Noutが第1閾値N1よりも小さい場合はステップS104に進み、そうでない場合はステップS105に進む。第1閾値N1よりも小さい回転域が本発明に係る低回転域に相当する。
In step S103, the
図7に示すように、出力軸4の回転速度Noutが第1閾値N1よりも小さい場合は第1モータ・ジェネレータ3の回転速度が負方向の限界回転速度Nmを下回る。そこで、ステップS104において、ECU40は、ブレーキ30を解放状態に、クラッチ31を係合状態にそれぞれ維持した状態で、第1モータ・ジェネレータ3を電力供給せずに回転させ、回生エネルギを第1モータ・ジェネレータ3の回転エネルギに変換する。この処理が第1の処理モードに相当する。
As shown in FIG. 7, when the rotational speed Nout of the
ステップS105において、ECU40は出力軸4の回転速度Noutが第2閾値N2よりも小さいか否かを判定する。第2閾値N2は第1閾値N1よりも大きい。第2閾値N2は回生エネルギをエンジン2及び第1モータ・ジェネレータ3の各回転エネルギに変換しても、回生エネルギの全てを変換できずに余剰エネルギが生じる回転速度の限界としての意義がある。したがって、出力軸4の回転速度Noutが第2閾値N2よりも小さい場合は回生エネルギの全部をエンジン2及び第1モータ・ジェネレータ3の各回転エネルギに変換できる。一方、出力軸4の回転速度Noutが第2閾値N2以上の場合は、回生エネルギをエンジン2及び第1モータ・ジェネレータ3の各回転エネルギに変換しきれずに、余剰エネルギが生じる。出力軸4の回転速度Noutが第2閾値N2よりも小さい場合はステップS106に進み、そうでない場合はステップS109に進む。第1閾値N1以上で、かつ第2閾値N2よりも小さい回転域が本発明に係る中回転域に相当する。また、第2閾値N2以上の回転域が本発明に係る高回転域に相当する。
In step S105, the
ステップS106において、ECU40はクラッチ31を係合状態から解放状態へ操作する。ECU40は、図8に示したように、第2モータ・ジェネレータ5に発電させ、その発電した電力EPを第1モータ・ジェネレータ3に供給し、リングギアRiの回転速度が0に近づくように第1モータ・ジェネレータ3を駆動する。リングギアRiの回転速度はECU40が第2レゾルバ47の信号を参照することによって特定される。
In step S106, the
ステップS107において、ECU40はリングギアRiの回転速度が0に近づけられた状態でブレーキ30を解放状態から係合状態へ操作する。ステップS108において、ECU40は、図8にも示したように、回生エネルギをエンジン2及び第1モータ・ジェネレータ3の各回転エネルギに変換する。ステップS106〜ステップS108の一連の処理は第2の処理モードに相当する。第2の処理モードは第1モータ・ジェネレータ3を電力供給せずに回転させるとともに、エンジン2を燃焼させずに回転させて回生エネルギを回転エネルギに変換する。したがって、第1の処理モードよりも第2の処理モードのほうが回生エネルギを回転エネルギに変換する処理能力が高い。
In step S107, the
ステップS109において、ECU40はクラッチ31を係合状態から解放状態へ操作する。ECU40は、図9に示したように、第2モータ・ジェネレータ5に発電させ、その発電した電力EPを第1モータ・ジェネレータ3に供給し、リングギアRiの回転速度が0に近づくように第1モータ・ジェネレータ3を駆動する。
In step S109, the
ステップS110において、ECU40はリングギアRiの回転速度が0に近づけられた状態でブレーキ30を解放状態から係合状態へ操作する。ステップS111において、ECU40は、図9にも示したように、回生エネルギをエンジン2及び第1モータ・ジェネレータ3の各回転エネルギに変換するとともに、残りの回生エネルギを機械式ブレーキBk(図1)の作動によって熱に変換する。なお、この場合の第1モータ・ジェネレータ3の回転速度は正方向の限界回転速度Nm未満に制限される。ステップS109〜ステップS111の一連の処理は第3の処理モードに相当する。第3の処理モードは、第1モータ・ジェネレータ3及びエンジン2を回転させるとともに機械式ブレーキBkを作動させるので、第3の処理モードの処理能力は他の処理モードよりも高い。
In step S110, the
本形態のハイブリッド車両1によれば、出力軸4の回転速度が高いほど、回生エネルギの処理能力が高い処理モードが実施される。すなわち、出力軸4の回転速度Noutが第1閾値N1よりも小さい場合は第1の処理モード(ステップS104)が実施され、回転速度Noutが第1閾値N1以上でかつ第2閾値N2よりも小さい場合は第1の処理モードよりも処理能力が高い第2の処理モード(ステップS106〜ステップS108)が実施され、かつ回転速度Noutが第2閾値N2以上の場合は第2の処理モードよりも処理能力が高い第3の処理モード(ステップS109〜ステップS111)が実施される。そのため、回生エネルギの大きさに適した処理モードにて回生エネルギが回転エネルギや熱に変換されるので回生エネルギの取りこぼしが減る。換言すれば、回生効率の低下を抑制することができる。
According to the
本発明は上記形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。上記形態では本発明に係る動力分割機構としてシングルピニオン型の遊星歯車機構を用いたが、ダブルピニオン型の遊星歯車機構を本発明に係る動力分割機構として使用することも可能である。また、上記形態は、回生エネルギを処理する3つの処理モードのなかから出力軸の回転速度に応じて一の処理モードを選択するものであるが、用意する処理モードの数は3つに限らず、2つ処理モードや3つよりも多くの処理モードを用意して出力軸の回転速度に応じて一の処理モードを選択する形態で本発明を実施することも可能である。 This invention is not limited to the said form, It can implement with a various form within the range of the summary of this invention. In the above embodiment, a single pinion type planetary gear mechanism is used as the power split mechanism according to the present invention. However, a double pinion type planetary gear mechanism can also be used as the power split mechanism according to the present invention. Moreover, although the said form selects one processing mode according to the rotational speed of an output shaft from the three processing modes which process regenerative energy, the number of the processing modes to prepare is not restricted to three. It is also possible to implement the present invention by preparing two processing modes or more processing modes than three and selecting one processing mode according to the rotation speed of the output shaft.
1 ハイブリッド車両
2 エンジン
3 第1モータ・ジェネレータ
5 第2モータ・ジェネレータ
16 バッテリ
30 ブレーキ
31 クラッチ
40 ECU(走行モード切替手段、回生制御手段)
DESCRIPTION OF
Claims (2)
第1モータ・ジェネレータと、
駆動力を車両の駆動輪から出力させるための出力軸と、
前記出力軸に対して動力を伝達できる第2モータ・ジェネレータと、
相互に差動回転可能な第1回転要素、第2回転要素及び第3回転要素を有し、前記第1回転要素に前記エンジンが、前記第2回転要素に前記第1モータ・ジェネレータがそれぞれ連結された動力分割機構と、
前記動力分割機構の前記第3回転要素と前記出力軸とが連結された係合状態と、前記第3回転要素と前記出力軸とが切り離された解放状態との間で動作するクラッチと、
前記動力分割機構の前記第3回転要素を回転不能な状態に固定する係合状態とその固定を解放する解放状態との間で動作するブレーキと、
前記第1モータ・ジェネレータ及び前記第2モータ・ジェネレータへ供給可能な電力を蓄えるバッテリと、
前記クラッチ及び前記ブレーキをそれぞれ操作することにより走行モードを切り替える走行モード切替手段と、
前記走行モード切替手段にて前記クラッチが前記係合状態に前記ブレーキが前記解放状態にそれぞれ操作された状態で、前記エンジンの燃焼を停止させた回生制動時に前記第2モータ・ジェネレータの発電により発生する回生電力が前記バッテリへ入力できる電力の許容限度を超える場合、前記回生制動時に発生し、前記回生電力に変換可能な回生エネルギを所定要素の回転エネルギに又は熱に変換する複数の処理モードを実施する回生制御手段と、
を備え、
前記出力軸の回転速度の回転域を、低回転域、中回転域及び高回転域に分けた場合において、
前記回生制御手段は、
前記出力軸の回転速度が前記低回転域にある場合、前記クラッチ及び前記ブレーキのそれぞれの操作状態を維持することによって、前記第1モータ・ジェネレータを電力供給せずに回転させて、前記回生エネルギを前記第1モータ・ジェネレータの回転エネルギに変換する第1の処理モードを実施し、かつ、
前記出力軸の回転速度が前記中回転域にある場合、前記クラッチを前記係合状態から前記解放状態に操作して前記第2モータ・ジェネレータの発電により発生した前記回生電力を前記第1モータ・ジェネレータに供給することにより前記第1モータ・ジェネレータを駆動してから、前記ブレーキを前記解放状態から前記係合状態に操作することによって、前記第1モータ・ジェネレータを電力供給せずに回転させるとともに、前記エンジンを燃焼させずに回転させて、前記回生エネルギを前記第1モータ・ジェネレータ及び前記エンジンの回転エネルギに変換する第2の処理モードを実施する、
ことを特徴とするハイブリッド車両。 Engine,
A first motor generator;
An output shaft for outputting driving force from the driving wheels of the vehicle;
A second motor / generator capable of transmitting power to the output shaft;
There are a first rotating element, a second rotating element, and a third rotating element that can rotate differentially with each other, and the engine is connected to the first rotating element, and the first motor / generator is connected to the second rotating element. Power split mechanism,
A clutch that operates between an engaged state in which the third rotating element and the output shaft of the power split mechanism are connected, and a released state in which the third rotating element and the output shaft are disconnected;
A brake that operates between an engaged state that fixes the third rotating element of the power split mechanism in a non-rotatable state and a released state that releases the fixed state;
A battery for storing electric power that can be supplied to the first motor generator and the second motor generator;
Driving mode switching means for switching the driving mode by operating the clutch and the brake, respectively;
Generated by power generation of the second motor / generator during regenerative braking in which the engine is stopped while the clutch is operated in the engaged state and the brake is operated in the released state by the travel mode switching means. A plurality of processing modes for converting the regenerative energy that is generated during the regenerative braking and can be converted into the regenerative power into rotational energy of a predetermined element or heat. Regenerative control means to be implemented;
With
In the case where the rotation range of the rotation speed of the output shaft is divided into a low rotation range, a middle rotation range and a high rotation range,
The regeneration control means includes
When the rotation speed of the output shaft is in the low rotation range, the regenerative energy is generated by rotating the first motor / generator without supplying power by maintaining the operation states of the clutch and the brake. Implementing a first processing mode for converting the energy into rotational energy of the first motor generator; and
When the rotation speed of the output shaft is in the middle rotation range, the regenerative power generated by the power generation of the second motor / generator is operated by operating the clutch from the engaged state to the released state. after driving the first motor-generator by supplying to the generator, by operation on the engagement of the brake from the released state, rotating the first motor generator without power supply And a second processing mode in which the engine is rotated without burning to convert the regenerative energy into rotational energy of the first motor / generator and the engine.
A hybrid vehicle characterized by that.
前記回生制御手段は、前記出力軸の回転速度が前記高回転域にある場合、前記クラッチを前記係合状態から前記解放状態に操作して前記第2モータ・ジェネレータの発電により発生した前記回生電力を前記第1モータ・ジェネレータに供給することにより前記第1モータ・ジェネレータを駆動してから、前記ブレーキを前記解放状態から前記係合状態に操作することによって、前記第1モータ・ジェネレータを電力供給せずに回転させるとともに、前記エンジンを燃焼させずに回転させて、前記回生エネルギを前記第1モータ・ジェネレータ及び前記エンジンの回転エネルギに変換し、かつ前記機械式ブレーキを作動させる第3の処理モードを実施する、
請求項1に記載のハイブリッド車両。 A mechanical brake that converts the kinetic energy of the vehicle into frictional heat during operation;
When the rotational speed of the output shaft is in the high rotation range, the regeneration control means operates the clutch from the engaged state to the disengaged state and generates the regenerative power generated by the power generation of the second motor / generator. by operation in the engaged state from by driving the first motor-generator by supplying to the first motor-generator, the brake from the released state, the power of the first motor-generator And rotating the engine without supplying it, rotating the engine without combusting, converting the regenerative energy into rotational energy of the first motor / generator and the engine, and operating the mechanical brake. Implement processing mode,
The hybrid vehicle according to claim 1.
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