JP5922988B2 - ハイブリッド車両用システム - Google Patents

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Description

本発明は、ハイブリッド車両用システムに係り、より詳しくは、従来のハイブリッド車両に比べて電気車モードでの走行能力を強化できるハイブリッド車両用システムに関する。
一般に、ハイブリッド車（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）は、互いに異なる二種類以上の動力源を効率的に組み合わせて車両を駆動させる車両を意味する。通常、ハイブリッド車両は、燃料を使って駆動力を得るエンジンと、バッテリ電力で駆動される電気モータによって駆動力を得る車両を称する。
近年、燃費を改善し、さらに親環境的な製品を開発しなければならないという時代的要請に応じて、ハイブリッド車に対する研究が一層活発に行われている。
ハイブリッド車両は、エンジンと電気モータを動源として、多様なレイアウトを形成することができるが、現在まで研究されているハイブリッド車両のレイアウトは並列型や直列型のうちの一つを採用している。
前記のように、ハイブリッド車両は、基本的にエンジンとモータ、そしてバッテリを有する車両である。最近は、バッテリの容量を従来のハイブリッド車両より大きくし、バッテリを外部電源から充電して、近距離走行時はＥＶモードでだけ走行し、バッテリが枯渇すればＨＥＶモードで走行するプラグインハイブリッド車両が開発されている。
つまり、プラグインハイブリッド車両（Ｐｌｕｇ−Ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ ＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ：ＰＨＥＶ）は、既存のハイブリッド車両のようにガソリンで駆動される内燃エンジン機関とバッテリによって駆動される電気モータを同時に装着して、２つのうちの１つ或いは両方を利用して駆動する。前記プラグインハイブリッド車両には大容量の高電圧バッテリが装着され、前記高電圧バッテリは電気で充電が可能である。
（例えば特許文献１参照。）
このようなハイブリッド車両は、電気車モードでの走行能力を強化しなければならないので、既存のハイブリッド車両に比べて電気モータの出力容量を増大する必要がある。
しかし、電気モータの出力容量を増大するには材料費の増加が免れ得ず、原価負担により開発が困難であるという問題があった。
特に、既存のハイブリッド車両用システムは、図１に示しているように、電気車モードでクラッチ１（Ｃｌｕｔｃｈ１）が解除されるので、第１モータ／ゼネレータ（ＭＧ１）を駆動源として使用できないという問題があった。従って、電気車モードで全ての駆動出力は第２モータ／ゼネレータ（ＭＧ２）が担当して、第１モータ／ゼネレータ（ＭＧ１）はエンジンの始動と発電用として使用するほかないため、第２モータ／ゼネレータ（ＭＧ２）だけでは電気車モードで満足な走行能力を期待し難い問題があった。
特開２０１１−１８９７９８号公報
本発明は前記のような問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、電気車モードで走行能力を強化すると共に、これを実現するための材料費などの原価を節減することができるハイブリッド車両用システムを提供することにある。
前記の目的を実現するための本発明の実施例に係るハイブリッド車両用システム１００は、エンジン２００、変速機３００、及びバッテリ４００を含むハイブリッド車両用システム１００において、
前記エンジン２００と前記変速機３００を連結して、第１部分５１０と第２部分５２０で構成される第１クラッチ５００、
前記第１部分５１０を通じてエンジン２００と選択的に連結し、第１駆動軸９００を有する第１モータ／ゼネレータ６００、
前記第２部分５２０を通じてエンジン２００と選択的に連結され、第２駆動軸１０００を有する第２モータ／ゼネレータ７００、及び
前記第２モータ／ゼネレータ７００と前記変速機３００を選択的に連結する第２クラッチ８００、を含み、
前記第１部分５１０と第２部分５２０は個別に作動可能なクラッチであり、
変速機３００は第１軸１１００と、前記第１軸１１００と平行に配置され、変速機３００の駆動力を出力する第２軸１２００を含み、前記第１モータ／ゼネレータ６００の第１駆動軸９００は変速機３００の第１軸１１００に直接連結され、
第２クラッチ８００は第２モータ／ゼネレータ７００の第２駆動軸１０００と変速機３００の第２軸１２００との間に設けられ、第２駆動軸１０００を第２軸１２００に連結することを特徴とする。
前記システムは、電気車モードで走行する場合、前記第１部分と前記第２部分を解除して、前記第２クラッチを締結し、前記第１、２モータ／ゼネレータを駆動して走行することを特徴とする。
前記システムは、電気車モードで走行中に前記エンジンを始動する場合、前記第１部分は解除して第１モータ／ゼネレータで駆動し、前記第２部分は締結して、前記第２クラッチは解除することによって、前記第２モータ／ゼネレータで前記エンジンを始動することを特徴とする。
前記システムは、ハイブリッドモードで走行する場合、前記第１部分を締結し、前記第２部分と前記第２クラッチを解除することによって、前記エンジンと前記第１モータ／ゼネレータを駆動して走行することを特徴とする。
前記システムは、ハイブリッドモードで走行する場合、前記第１部分を締結して、前記第２部分を解除し、前記第２クラッチは締結することによって、前記エンジンと前記第１、２モータ／ゼネレータを駆動して走行することを特徴とする。
前記システムは、回生制動時、前記第１部分を解除することによって前記第１モータ／ゼネレータを発電することを特徴とする。
前記システムは、回生制動時、前記第１部分を解除することによって前記第１モータ／ゼネレータを発電し、前記第２クラッチを締結することによって前記第２モータ／ゼネレータを発電することを特徴とする。
本発明の実施例によれば、第１モータ／ゼネレータと第２モータ／ゼネレータのいずれも変速機に動力を提供することができるので、電気自動車モードで走行能力が向上する効果がある。
また、本発明の実施例に係るハイブリッド車両用システムは、電気モータの出力容量を増大するための別途の開発費用や材料費がかからないので、原価負担が減少する効果がある。
従来の技術によるハイブリッド車両用システムの構成図である。 本発明の実施例に係るハイブリッド車両用システムの構成図である。
以下、本発明の好ましい実施例について、添付した図面を参照して詳細に説明する。
図２は、本発明の実施例に係るハイブリッド車両用システム１００の構成を示した図面である。
図２に示しているように、本発明の実施例に係るハイブリッド車両用システム１００は、エンジン２００、変速機３００、及びバッテリ４００を含む。また、前記ハイブリッド車両用システム１００は、前記エンジン２００と前記変速機３００を連結して、第１部分５１０と第２部分５２０で構成される第１クラッチ５００（Ｃｌｕｔｃｈ）、前記第１部分５１０と連結して、前記変速機３００に直接連結する第１モータ／ゼネレータ（Ｍｏｔｏｒ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）６００、前記第２部分５２０と連結する第２モータ／ゼネレータ（Ｍｏｔｏｒ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）７００、及び前記第２モータ／ゼネレータ７００と前記変速機３００を連結する第２クラッチ８００（Ｃｌｕｔｃｈ）をさらに含む。
ここで、前記第１部分５１０と第２部分５２０は、前記第１クラッチ５００の構成要素として個別に作動可能なクラッチである。
本発明の実施例に係るハイブリッド車両用システム１００は、特に、プラグインハイブリッド車両（Ｐｌｕｇ−Ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ：ＰＨＥＶ）に適用できる。
プラグインハイブリッド車両（ＰＨＥＶ）は、既存のハイブリッド車両と類似する構成を有するが、大容量の高電圧バッテリ４００が装着されている。前記高電圧バッテリ４００は電気で充電できる。プラグインハイブリッド車両は、電気車モードでの走行能力を強化しなければならないので、既存のハイブリッド車両に比べて電気モータの出力容量を増大する必要がある。
前記第１クラッチ５００は、基本的に前記エンジン２００と変速機３００を選択的に連結することによって、エンジン２００の動力を変速機３００に伝達するか、または切る役割を果たす。
本発明の実施例による第１クラッチ５００は、図２に示しているように、第１部分５１０と第２部分５２０に分離されている。
前記第１部分５１０は、前記第１モータ／ゼネレータ６００と連結して、前記エンジン２００と前記第１モータ／ゼネレータ６００を選択的に連結する。
前記第１モータ／ゼネレータ６００はさらに前記変速機３００に直接連結し、第１モータ／ゼネレータの駆動動力を変速機３００に伝達する。
前記第１モータ／ゼネレータ６００は前記バッテリ４００から電源の供給を受け、また、前記第１部分５１０を解除した状態で回生制動を通じて発電して前記バッテリ４００を充電する。
一方、前記第１クラッチ５００の前記第２部分５２０は前記第２モータ／ゼネレータ７００と連結する。
そして、前記第２モータ／ゼネレータ７００は、前記変速機３００の従動軸に別途に備わる第２クラッチ８００と連結し、前記第２クラッチ８００を通じて前記第２モータ／ゼネレータ７００の駆動動力を前記変速機３００に伝達する。
前記第２モータ／ゼネレータ７００も前記バッテリ４００から電源の供給を受ける一方、前記第２部分５２０と締結し、前記第２クラッチ８００を解除した状態で、エンジン２００の駆動力で発電して前記バッテリ４００を充電する。
本発明の実施例に係るハイブリッド車両用システム１００は、第２モータ／ゼネレータ７００の動力を変速機３００に伝達することによって、第１モータ／ゼネレータ６００と第２モータ／ゼネレータ７００を同時に駆動出力として使用することができる。
つまり、図１に示した従来の技術の場合、第１モータ／ゼネレータＭＧ１がエンジンにベルトで直接連結されることにより、エンジンの始動または発電のために使用されるが、変速機ＴＭに駆動出力を提供することはできない。
しかし、本発明の実施例に係るハイブリッド車両用システム１００の場合には、図２に示しているように、前記第２モータ／ゼネレータ７００を前記変速機３００に前記第２クラッチ８００を介在して連結することによって、第２モータ／ゼネレータ７００の動力を変速機３００に伝達できるように構成する。従って、前記エンジンと前記第１モータ／ゼネレータＭＧ１を連結する従来の技術のベルトのような構成は削除される。
本発明の実施例によれば、第１モータ／ゼネレータ６００と第２モータ／ゼネレータ７００が全て変速機３００に動力を提供するようになるので、従来の技術に比べて電気自動車モードで走行能力が向上する。
また、本発明の実施例によれば、図２に示しているように、前記第２モータ／ゼネレータ７００と前記エンジン２００は前記第２部分５２０を通じて連結するので、前記第２モータ／ゼネレータ７００を駆動して前記エンジン２００を始動することも可能である。
以下、車両の走行状況による本発明の実施例に係るハイブリッド車両用システム１００の動作について説明する。
車両が電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ、ＥＶ）モードで走行する場合には、前記システムは、前記第１クラッチ５００の前記第１部分５１０と第２部分５２０を全て解除し、前記第２クラッチ８００は締結する。前記第１クラッチ５００が解除されることによって、前記エンジン２００の駆動力は変速機３００に伝達されず、第１モータ／ゼネレータ６００と第２モータ／ゼネレータ７００による駆動力が変速機３００に伝達される。
従って、２つのモータ／ゼネレータ６００、７００によって動力が提供されるので、電気自動車モードでの走行能力が向上する。
車両が電気自動車（ＥＶ）モードで走行中エンジン２００を始動する場合、前記システムは前記第１部分５１０と前記第２クラッチ８００を解除し、前記第２部分５２０は締結する。
第１部分５１０の解除によって前記エンジン２００は前記変速機３００と分離され、前記第１モータ／ゼネレータ６００による動力だけが変速機３００に伝達される。また、前記第２クラッチ８００の解除によって前記第２モータ／ゼネレータ７００と前記変速機３００の連結は解除され、第２部分５２０の締結によって第２モータ／ゼネレータ７００と前記エンジン２００が連結する。従って、第２モータ／ゼネレータ７００の駆動によって前記エンジン２００を始動することができる。
前記車両がハイブリッドモードで走行する場合、前記システムは前記第１部分５１０を締結し、前記第２部分５２０と前記第２クラッチ８００は解除する。
この場合、前記第１部分５１０が締結して前記エンジン２００の駆動力が前記変速機３００に伝達され、前記第１モータ／ゼネレータ６００による駆動力も変速機３００に伝達される。
従って、エンジン２００と第１モータ／ゼネレータ６００が共に駆動するハイブリッドモードが実現する。
この時、前記第２部分５２０と前記第２クラッチ８００は解除状態にできる。従って、第２モータ／ゼネレータ７００は変速機３００に動力を伝達しない状態となる。
一方、ハイブリッドモードで走行する場合、前記システムは前記第１部分５１０を締結し、前記第２部分５２０を解除し、前記第２クラッチ８００を締結することができる。
この場合、前記第１部分５１０の締結によって前記エンジン２００の駆動力が前記変速機３００に伝達され、前記第１モータ／ゼネレータ６００による駆動力と共に、前記第２クラッチ８００の締結によって前記第２モータ／ゼネレータ７００による駆動力も変速機３００に伝達される。
従って、エンジン２００と第１、２モータ／ゼネレータの全てが駆動するハイブリッドモードが実現される。
車両が制動するようになると、前記システムは、前記第１部分５１０を解除することによってエンジン２００と変速機３００の連結を解除し、回生制動を通じて前記第１モータ／ゼネレータ６００を発電する。前記第１モータ／ゼネレータ６００によって発電した電気は前記バッテリ４００を充電する。
回生制動時、前記システムは大きい回生力を実現するために、前記第１部分５１０を解除して前記第１モータ／ゼネレータ６００を発電し、前記第２クラッチ８００を締結して前記第２モータ／ゼネレータ７００を発電する。
制動によって前記第１モータ／ゼネレータ６００を発電することは上述の通りである。
また、前記第２クラッチ８００を締結することによって前記第２モータ／ゼネレータ７００と前記変速機３００が連結する。従って、回生制動による運動エネルギーは変速機３００を通じて第２モータ／ゼネレータ７００まで伝達される。第２モータ／ゼネレータ７００は、前記運動エネルギーを利用して発電し、第２モータ／ゼネレータ７００によって発電した電気はバッテリ４００を充電する。
従って、第１モータ／ゼネレータ６００と第２モータ／ゼネレータ７００でバッテリ４００を充電するようになるので、大きい回生力を実現することができる。
以上、本発明に関する好ましい実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されず、当該発明が属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明の実施例から技術的範囲内において容易に変更することができる。
本発明は、電気車モードでの走行能力を強化できるハイブリッド車両用システムの分野に適用できる。
１００ ハイブリッド車両用システム
２００ エンジン
３００ 変速機
４００ バッテリ
５００ 第１クラッチ
５１０ 第１部分
５２０ 第２部分
６００ 第１モータ／ゼネレータ
７００ 第２モータ／ゼネレータ
８００ 第２クラッチ
９００ 第１駆動軸
１０００ 第２駆動軸
１１００ 第１軸
１２００ 第２軸

Claims (7)

  1. エンジン、変速機、及びバッテリを含むハイブリッド車両用システムにおいて、
    前記エンジンと前記変速機を連結して、第１部分と第２部分で構成される第１クラッチ、
    前記第１部分を通じてエンジンと選択的に連結し、第１駆動軸を有する第１モータ／ゼネレータ、
    前記第２部分を通じてエンジンと選択的に連結され、第２駆動軸を有する第２モータ／ゼネレータ、及び
    前記第２モータ／ゼネレータと前記変速機を選択的に連結する第２クラッチ、を含み、
    前記第１部分と第２部分は個別に作動可能なクラッチであり、
    変速機は第１軸と、前記第１軸と平行に配置され、変速機の駆動力を出力する第２軸を含み、前記第１モータ／ゼネレータの第１駆動軸は変速機の第１軸に直接連結され、
    第２クラッチは第２モータ／ゼネレータの第２駆動軸と変速機の第２軸との間に設けられ、第２駆動軸を第２軸に連結することを特徴とするハイブリッド車両用システム。
  2. 前記システムは、電気車モードで走行する場合、前記第１部分と前記第２部分を解除し、前記第２クラッチを締結して、前記第１、２モータ／ゼネレータを駆動して走行することを特徴とする、請求項１に記載のハイブリッド車両用システム。
  3. 前記システムは、電気車モードで走行中前記エンジンを始動する場合、前記第１部分は解除して第１モータ／ゼネレータで駆動し、前記第２部分は締結し、前記第２クラッチは解除することによって、前記第２モータ／ゼネレータで前記エンジンを始動することを特徴とする、請求項１に記載のハイブリッド車両用システム。
  4. 前記システムは、ハイブリッドモードで走行する場合、前記第１部分を締結し、前記第２部分と前記第２クラッチを解除することによって、前記エンジンと前記第１モータ／ゼネレータを駆動して走行することを特徴とする、請求項１に記載のハイブリッド車両用システム。
  5. 前記システムは、ハイブリッドモードで走行する場合、前記第１部分を締結し、前記第２部分を解除して、前記第２クラッチは締結することによって、前記エンジンと前記第１、２モータ／ゼネレータを駆動して走行することを特徴とする、請求項１に記載のハイブリッド車両用システム。
  6. 前記システムは、回生制動時に前記第１部分を解除することによって前記第１モータ／ゼネレータを発電することを特徴とする、請求項１に記載のハイブリッド車両用システム。
  7. 前記システムは、回生制動時に前記第１部分を解除することによって前記第１モータ／ゼネレータを発電し、前記第２クラッチを締結することによって前記第２モータ／ゼネレータを発電することを特徴とする、請求項１に記載のハイブリッド車両用システム。
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