JP2003237383A - 車両のハイブリッドシステム - Google Patents
車両のハイブリッドシステムInfo
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- Hybrid Electric Vehicles (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
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Abstract
慣性質量およびフリクションが駆動系に及ぼす影響を小
さく抑えられるようにする。 【解決手段】回転電機4と、回転伝達機構5との間で動
力の伝達を断続する第2クラッチ30を設ける。第2ク
ラッチ30の断続を制御する手段として、第2クラッチ
30の接続状態への切り替え時に第2クラッチ30の回
転伝達機構5側の回転数を目標回転数として回転電機4
の回転数制御を行う手段(S1,S2)と、目標回転数と第
2クラッチ30の回転伝達機構5側の回転数との回転差
が所定の許容範囲に入るのを待って第2クラッチ30を
接続状態へ切り替えると共に回転電機4の回転数制御を
トルク制御に切り替える手段(S3〜S5)と、を備える。 ようにする。
Description
エンジンと回転電機(モータジェネレータ)を備えるハ
イブリッドシステムに関する。
回転を変速して出力軸から車輪へ伝達する変速機と、エ
ンジンの出力軸と変速機の入力軸を断続するクラッチ
と、電動機と発電機を兼ねる回転電機と、回転電機の入
出力軸と変速機の入力軸を連結する歯車伝達機構(ギヤ
ボックス)と、回転電機から供給される電力を蓄える蓄
電要素と、を備えるものがある(特願平11-160759号、
参照)。なお、車両の駆動モータとエンジンおよび発電
機モータ(ジェネレータ)と、を備えるハイブリッドシ
ステムにおいて、発電機モータによるエンジンの始動に
伴うトルク変動を駆動モータで吸収するようにしたもの
が開示される(特開2001-173479号、参照)。
-160759号)においては、エンジンの出力のみで走行す
る場合、回転電機は運転が停止(空転状態)に維持され
るが、その慣性質量およびフリクションは変速機の入力
軸へ及ぶため、エンジンの燃費向上を阻害することが考
えられる。
めの有効な対応手段の提供を目的とする。
回転を変速して出力軸から車輪へ伝達する変速機と、エ
ンジンの出力軸と変速機の入力軸との間で動力の伝達を
断続する第1クラッチと、電動機と発電機を兼ねる回転
電機と、回転電機の入出力軸と変速機の入力軸との連結
する回転伝達機構と、回転電機から供給される電力を蓄
える蓄電要素と、を備える車両のハイブリッドシステム
において、回転伝達機構と回転電機の入出力軸との間で
動力の伝達を断続する第2クラッチと、第2クラッチの
断続を制御する手段として、第2クラッチの接続状態へ
の切り替え時に第2クラッチの回転伝達機構側の回転数
を目標回転数として回転電機の回転数制御を行う手段
と、目標回転数と第2クラッチの回転伝達機構側の回転
数との回転差が所定の許容範囲に入るのを待って第2ク
ラッチを接続状態へ切り替えると共に回転電機の回転数
制御をトルク制御に切り替える手段と、を備えることを
特徴とする。
力軸から車輪へ伝達する変速機と、エンジンの出力軸と
変速機の入力軸との間で動力の伝達を断続する第1クラ
ッチと、電動機と発電機を兼ねる回転電機と、回転電機
の入出力軸と変速機の入力軸との連結する回転伝達機構
と、回転電機から供給される電力を蓄える蓄電要素と、
を備える車両のハイブリッドシステムにおいて、回転伝
達機構と変速機の入力軸との間で動力の伝達を断続する
第2クラッチと、第2クラッチの断続を制御する手段と
して、第2クラッチの接続状態へ切り替え時に第2クラ
ッチの変速機側の回転数を目標回転数として回転電機の
回転数制御を行う手段と、目標回転数と第2クラッチの
回転伝達機構側の回転数との回転差が所定の許容範囲に
入るのを待って第2クラッチを接続状態へ切り替えると
共に回転電機の回転数制御をトルク制御に切り替える手
段と、を備えることを特徴とする。
より、回転電機を駆動系から切り離すことが可能とな
る。第2の発明においては、第2クラッチにより、回転
電機および回転伝達機構を駆動系から切り離すことが可
能となる。したがって、第1の発明または第2の発明に
よると、回転電機の運転停止時において、第2クラッチ
を切断状態に維持することにより、駆動系の負荷が軽減
され、エンジンの燃費向上を促進できる。
転電機の運転が必要な場合(蓄電時など)、第2クラッ
チは接続状態へ切り替えられる。その際、回転電機の回
転数制御により、第2クラッチの前後の回転差(第1の
発明については、回転電機側の回転数と回転伝達機構側
の回転速度との回転差、第2の発明については、変速機
側の回転数と回転伝達機構側の回転数との回転差)が0
へ速やかに収束され、回転差が所定の許容範囲に入る
と、第2クラッチは接続状態へ切り替えられるのであ
る。したがって、第2クラッチの接続状態への切り替え
は、短時間に無理なく円滑に処理される。その後、回転
電機はトルク制御に切り替えられ、要求に応じた発電ト
ルク(回生トルクも含む)または力行トルクを発生す
る。
は歯車式の変速機であり、これらの間に摩擦クラッチ3
(第1クラッチ)が介装される。エンジン1としては、
ディーゼルエンジンまたはCNGエンジン(圧縮天然ガス
を燃料とする)が用いられる。4は回転電機(モータジ
ェネレータ)であり、その入出力軸4aは回転伝達機構
5(ギヤボックス)を介して変速機2の入力軸2aに連
結される。
コントロールユニット6が備えられる。コントロールユ
ニット6は、運転室のチェンジレバー装置7およびハイ
ブリッド電子制御ユニット10(ハイブリッドECU)に
接続され、チェンジレバー装置7がギヤシフト指令を発
生すると、その指令に応じたギヤシフトをハイブリッド
ECU10の命令に従って制御する。
によりクラッチアクチュエータ8を介して制御され、エ
ンジン1から変速機2およびギヤボックス5(回転伝達
機構)への動力の伝達を断続する。エンジン1の燃料供
給量を制御するのがエンジン電子制御ユニット15(エ
ンジンECU)であり、エンジン1の回転速度を検出する
エンジン回転センサ16が備えられる。エンジンECU1
5は、エンジン回転センサ16の検出信号およびハイブ
リッドECU10の要求に応じてエンジン1の燃料供給量
を制御する。
ュエータ21は、ブレーキ電子制御ユニット20(ブレ
ーキECU)により、ハイブリッドECU10からの情報(回
転電機4の回生制動力)およびブレーキペダル22の踏
み量(要求制動力)に基づいて、回生制動力で賄い切れ
ない要求制動力の不足分を補うように制御される。23
はブレーキペダル22の踏み量を検出するブレーキセン
サである。
面から、永久磁石型同期電動機(IPM同期モータ)が
使用され、蓄電要素9にインバータ11を介して接続さ
れる。蓄電要素9には、ブレーキエネルギを短時間で無
駄なく高効率に回生するため、車両の電池許容質量に対
して必要な出力密度を確保しやすい、電気二重層キャパ
シタが使用される。
の要求に応じて回転電機4を電動モードまたは発電モー
ドに制御する。電動モードにおいては、蓄電要素9の充
電電力(直流電力)を交流電力に変換して回転電機4を
駆動する一方、発電モードにおいては、回転電機4の発
電電力(交流電力)を直流電力に変換して蓄電要素9を
充電する。
4aに連結されるドライブギヤ5aと、変速機2の入力
軸2aに連結されるドリブンギヤ5bと、これらに噛み
合うアイドラギヤ5cと、から構成される。回転電機4
の入出力軸4aの回転は、ギヤボックス5により減速さ
れ、変速機2の入力軸2aへ伝達される一方、変速機2
の入力軸2aの回転は、ギヤボックス5により増速さ
れ、回転電機4の入出力軸4aへ伝達される。
の回転軸との間に噛合クラッチ30(第2クラッチ)が
介装される。第2クラッチ30は、ハイブリッドECU1
0によりクラッチアクチュエータ(図示せず)を介して
制御され、回転電機の運転中は接続状態に維持され、回
転電機の運転停止時に切断状態へ切り替わる。
12の踏み量(アクセル要求量)を検出するアクセルセ
ンサ13と、クラッチ3の断続状態を検出するクラッチ
位置センサ14と、変速機2のギヤポジションを検出す
るシフト位置センサ17と、変速機2の出力側の回転速
度を検出する車速センサ18(変速機2の出力回転セン
サ)と、変速機2の入力側の回転速度として回転電機4
の入出力軸4aに連結するドライブギヤ5aの回転速度
を検出するギヤ回転センサ19(変速機2の入力回転セ
ンサ)と、回転電機4の回転速度(回転数)を測定する
手段(図示せず)と、が備えられる。
(State Of Chage)を含む各種情報(エンジンECU1
5,ブレーキECU20,変速機2のコントロールユニッ
ト6,インバータ11、から得られる)に基づいて、ハ
イブリッドECU10は、第1クラッチのクラッチアクチ
ュエータ8,回転電機4のインバータ11,第2クラッ
チのクラッチアクチュエータ、を制御する一方、エンジ
ンECU15およびブレーキECU20への要求、変速機2の
コントロールユニット6への命令(ギヤ抜き,ギヤ入
れ)、を送信する。図2〜図7は、ハイブリッドECU1
0の制御内容を説明するエネルギの流れ図である。
行を行うときは、第2クラッチ30は接続され、第1ク
ラッチ3を切断した状態において、アクセル要求量に応
じた出力が回転電機4から得られるようにインバータ1
1へのトルク指令値(回転電機4の力行トルク)を電動
モードに制御する。回転電機4の出力は、図2のように
第2クラッチ30およびギヤボックス5を介して変速機
2の入力軸2a、さらに変速ギヤを通して変速機2の出
力軸2bからプロペラシャフト31を介して車輪へ伝え
られる。
要素9への充電が可能な限り、ブレーキ操作量に応じた
回生制動力が回転電機4から得られるようにインバータ
11へのトルク指令値(回転電機の回生トルク)を発電
モードに制御する。車輪の回転は、図5のようにプロペ
ラシャフト31から変速機2の出力軸2bおよび変速ギ
ヤを通して変速機2の入力軸2a、さらにギヤボックス
5および第2クラッチ30を介して回転電機4の入出力
軸4aへ伝えられる。これにより、回転電機2の回生発
電が行われ、その電力はインバータ11を介して蓄電要
素9に充電される。つまり、車両のブレーキエネルギ
は、回転電機4の発電により、電気エネルギに変換して
蓄電要素9に回収される。ブレーキ要求量の不足分は、
ブレーキECU20への要求により、車両のサービスブレ
ーキによる制動力で補われる。
きは、エンジンECU10へ要求を送信する(エンジンECU
10は、アクセルの要求量に応じた出力が得られるよう
にエンジン1の燃料供給量を制御する)一方、第2クラ
ッチ30は切断され、第1クラッチ3を接続した状態に
おいて、回転電機4の運転を停止する。エンジン1の出
力は、図3のように第1クラッチ3を介して変速機2の
入力軸2a、さらに変速ギヤを通して変速機2の出力軸
2bからプロペラシャフト31を介して車輪へ伝えられ
る。
ときは、変速機2のギヤ抜き(ニュートラルセット)状
態において、第1クラッチ3および第2クラッチ30を
接続する一方、インバータ11へのトルク指令値を発電
モードに制御する。エンジン1の出力は、図6のように
第1クラッチ3から変速機2の入力軸2a、さらにギヤ
ボックス5から第2クラッチ30を介して回転電機4の
入出力軸4aへ伝えられる。回転電機4は、エンジン1
の出力により発電され、その電力は蓄電要素9に充電さ
れる。
1の出力を併用するときは、第1クラッチ3および第2
クラッチ30を接続した状態において、エンジンECU1
0に要求(エンジン1の分担する出力)を送信する一
方、回転電機4の分担する出力が得られるようにインバ
ータ11へのトルク指令値を電動モードに制御する。回
転電機2の出力は、図4のように第2クラッチ30およ
びギヤボックス5を介して変速機2の入力軸2aに伝え
られ、第1クラッチ3からのエンジン1の出力と合成さ
れ、さらに変速ギヤを通して変速機2の出力軸2bから
プロペラシャフト31を介して車輪へ伝えられる。
3、参照)において、蓄電要素9への充電を行うとき
は、第2クラッチ30を接続状態へ切り替える一方、イ
ンバータ11へのトルク指令値を発電モードに制御す
る。エンジン1の出力は、図7のように変速機2の入力
軸2aから変速ギヤを通して変速機2の出力軸2bを介
してプロペラシャフト31へ伝えられるほか、ギヤボッ
クス5および第2クラッチ30を介して回転電機4の入
出力軸4aへ伝えられる。
1の出力を回転電機4の出力でアシストするときは、第
1クラッチ3の接続状態において、第2クラッチ30を
接続状態に切り替える一方、アシスト量に相当する出力
が回転電機4から得られるようにインバータ11へのト
ルク指令値を電動モードに制御する。回転電機2の出力
は、図4のように第1クラッチ3からのエンジン1の出
力と合成され、さらに変速ギヤを通して変速機2の出力
軸2aからプロペラシャフト31へ伝えられる。
の運転が停止中(インバータ11へのトルク指令値は0
に制御)は切断状態に維持される(図3、参照)一方、
回転電機の運転が必要になると接続状態へ切り替えられ
る(図2,図4〜図7、参照)。図8は、第2クラッチ
30の接続状態への切り替え時における、ハイブリッド
ECU10の制御内容を説明するフローチャートであり、S
1においては、回転電機4の運転が必要になると、第2
クラッチ30の接続状態への切り替え要求を発生する。
検出信号に基づいて回転電機4の目標回転数(第2クラ
ッチ30のギヤボックス5側の回転数に相当する)を求
める。目標回転数は、エンジン1の回転速度(回転数)
とギヤボックス5の変速比とから計算される。そして、
回転電機4に対するインバータ11のトルク制御を回転
数制御に切り替えると共に回転数制御の指令値として第
2クラッチ30のギヤボックス5側の回転数に相当する
目標回転数を出力する。
(第2クラッチの回転電機側の回転数に相当する)を測
定する手段(図示せず)から、その測定信号を読み込
む。そして、エンジン回転数に基づく目標回転数と回転
電機4の実際の回転数を比較し、両者(第2クラッチ3
0のギヤボックス5側の回転数と第2クラッチ30の回
転電機4側の回転数と)の回転差が所定の許容回転数
(たとえば、0〜100回転)以下かどうかを判定す
る。
(回転差が許容回転数以下になるのを待つ)一方、S3の
判定がyesになると、S4へ進み、第2クラッチ30のク
ラッチアクチュエータへクラッチ接続要求を送信する。
S5においては、回転電機4に対するインバータ11の回
転数制御をトルク制御へ切り替えると共に必要な発電ト
ルクまたは力行トルクが回転電機4から得られるように
インバータへのトルク指令値を制御するである。
出値とギヤボックスの変速比とから目標回転数を計算す
るのでなく、ギヤ回転センサ15が回転電機4の入出力
軸4aに連結するドライブギヤ5aの回転速度を検出す
るので、その検出信号を目標回転数として読み込むのも
よい。
30は、回転電機4の運転停止時は切断状態に維持され
る。回転電機4は、エンジン1の出力のみで走行する場
合、ギヤボックス5から切り離され、その慣性質量およ
びフリクションが駆動系に影響を及ぼさないため、エン
ジン1の燃費向上を促進できるようになる。また、第2
クラッチ30は、回転電機4の運転が必要になると接続
状態へ切り替えられる。その際、回転電機4は、ハイブ
リッドECU10に基づく回転数制御により、目標回転数
(第2クラッチ30のギヤボックス5側の回転数に相当
する)へ速やかに収束され、目標回転数と回転電機4側
の回転数との回転差が所定の許容範囲に入ると、第2ク
ラッチ30が接続状態へ切り替えられるのである。その
ため、第2クラッチ30の接続状態への切り替えは、短
時間に無理なく円滑に処理される。つまり、第2クラッ
チ30の接続時における、ショックや異音(噛合時のギ
ヤ泣きなど)の発生が防止され、第2クラッチ30の信
頼性や耐久性を良好に確保できる、という効果が得られ
る。
ボックス5と回転電機4との間でなく、変速機2とギヤ
ボックス5との間に介装することも考えられる。その場
合、ドリブンギヤ5bの回転軸は変速機2の入力軸2a
と別体に配置され、これらの間を連結するもう1組の歯
車機構が備えられる。そして、第2クラッチ30は、ド
リブンギヤ5bの回転軸と歯車機構の回転軸(ドリブン
ギヤの回転軸と同軸上に配置される)との間に介装さ
れ、変速機2とギヤボックス5との間で歯車機構を介す
る動力の伝達を断続するように構成されるのである。
ても、エンジン1の出力のみで走行する場合、第2クラ
ッチ30を切断状態に維持することにより、回転電機4
に加えてギヤボックス5も駆動系から切り離されるの
で、さらにエンジン1の燃費向上を促進できることにな
る。このような例においても、ハイブリッドECU10に
基づく制御(図8のような第2クラッチ30の接続状態
への切り替え制御、など)は、もちろん適用可能とな
る。
る。
ある。
ある。
ある。
ある。
ある。
ある。
Claims (2)
- 【請求項1】入力軸の回転を変速して出力軸から車輪へ
伝達する変速機と、エンジンの出力軸と変速機の入力軸
との間で動力の伝達を断続する第1クラッチと、電動機
と発電機を兼ねる回転電機と、回転電機の入出力軸と変
速機の入力軸との連結する回転伝達機構と、回転電機か
ら供給される電力を蓄える蓄電要素と、を備える車両の
ハイブリッドシステムにおいて、回転伝達機構と回転電
機の入出力軸との間で動力の伝達を断続する第2クラッ
チと、第2クラッチの断続を制御する手段として、第2
クラッチの接続状態への切り替え時に第2クラッチの回
転伝達機構側の回転数を目標回転数として回転電機の回
転数制御を行う手段と、目標回転数と第2クラッチの回
転伝達機構側の回転数との回転差が所定の許容範囲に入
るのを待って第2クラッチを接続状態へ切り替えると共
に回転電機の回転数制御をトルク制御に切り替える手段
と、を備えることを特徴とする車両のハイブリッドシス
テム。 - 【請求項2】入力軸の回転を変速して出力軸から車輪へ
伝達する変速機と、エンジンの出力軸と変速機の入力軸
との間で動力の伝達を断続する第1クラッチと、電動機
と発電機を兼ねる回転電機と、回転電機の入出力軸と変
速機の入力軸との連結する回転伝達機構と、回転電機か
ら供給される電力を蓄える蓄電要素と、を備える車両の
ハイブリッドシステムにおいて、回転伝達機構と変速機
の入力軸との間で動力の伝達を断続する第2クラッチ
と、第2クラッチの断続を制御する手段として、第2ク
ラッチの接続状態へ切り替え時に第2クラッチの変速機
側の回転数を目標回転数として回転電機の回転数制御を
行う手段と、目標回転数と第2クラッチの回転伝達機構
側の回転数との回転差が所定の許容範囲に入るのを待っ
て第2クラッチを接続状態へ切り替えると共に回転電機
の回転数制御をトルク制御に切り替える手段と、を備え
ることを特徴とする車両のハイブリッドシステム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002035245A JP3848175B2 (ja) | 2002-02-13 | 2002-02-13 | 車両のハイブリッドシステム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002035245A JP3848175B2 (ja) | 2002-02-13 | 2002-02-13 | 車両のハイブリッドシステム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003237383A true JP2003237383A (ja) | 2003-08-27 |
JP3848175B2 JP3848175B2 (ja) | 2006-11-22 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002035245A Expired - Lifetime JP3848175B2 (ja) | 2002-02-13 | 2002-02-13 | 車両のハイブリッドシステム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3848175B2 (ja) |
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