JP2016159645A - ハイブリッド車両 - Google Patents
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Abstract
【課題】エンジンの駆動力を駆動輪へ伝達する第1の伝達経路と、電動機の駆動力を駆動輪へ伝達する第2の伝達経路とを、コンパクトな構造で切り換えることができるハイブリッド車両の提供を目的とする。
【解決手段】駆動輪2a、2aへ駆動力を付与するエンジン3と、駆動輪2a、2aへ付与する駆動力を発生するMG1と、MG1へ電力を供給するバッテリ9と、エンジン3の駆動力を駆動輪2a、2aへ伝達する第1の伝達経路12、MG1の駆動力を駆動輪2a、2aへ伝達する第2の伝達経路13とを有するハイブリッド車両2において、ギアの締結および解除を制御可能な機構からなり、第1の伝達経路12と第2の伝達経路13とのいずれか一方を選択または併用するように切り換える切換部14と、第1の伝達経路12と第2の伝達経路13とのいずれか一方を選択または併用するように切換部14による切り換えを制御する制御部15とを有する。
【選択図】 図1
【解決手段】駆動輪2a、2aへ駆動力を付与するエンジン3と、駆動輪2a、2aへ付与する駆動力を発生するMG1と、MG1へ電力を供給するバッテリ9と、エンジン3の駆動力を駆動輪2a、2aへ伝達する第1の伝達経路12、MG1の駆動力を駆動輪2a、2aへ伝達する第2の伝達経路13とを有するハイブリッド車両2において、ギアの締結および解除を制御可能な機構からなり、第1の伝達経路12と第2の伝達経路13とのいずれか一方を選択または併用するように切り換える切換部14と、第1の伝達経路12と第2の伝達経路13とのいずれか一方を選択または併用するように切換部14による切り換えを制御する制御部15とを有する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、内燃機関の駆動力と電動機の駆動力とを組み合わせて走行するハイブリッド車両に関し、内燃機関の駆動力を駆動輪へ伝達する第1の伝達経路と、電動機の駆動力を駆動輪へ伝達する第2の伝達経路とを選択または併用することができるハイブリッド車両に関する。
内燃機関としてのエンジンの駆動力を駆動輪へ伝達する第1の伝達経路と、電動機としてのモータの駆動力を駆動輪へ伝達する第2の伝達経路とを有し、第1の伝達経路と第2の伝達経路とを選択または併用するようにクラッチを切り換えて走行するハイブリッド車両が知られている(特許文献1)。
このハイブリッド車両ではクラッチとしてアクチュエータによってオン・オフされる油圧クラッチが用いられており、運転者の意図に沿った走行状態の選択を行うことができるように、第1の伝達経路と第2の伝達経路とをこの油圧クラッチにより切り換えている。油圧クラッチは、所定値より大きな駆動力を引き出すための指令を入力するスイッチから指令を入力したときには、第2の伝達経路を接続したまま第1の伝達経路を切断する開放状態にし、第2の伝達経路によって走行するようにしている。
上記従来技術では、第1の伝達経路と第2の伝達経路とを切り換えるのに油圧クラッチを用いているので、クラッチ板や、クラッチ板同士を接離させて断続するための油圧回路や油圧を発生させるための油圧ポンプ等多くの部品が必要となり、油圧クラッチを作動させるためのこれらの部品をエンジンや電動機の周囲に配置するためのスペースも必要となるため、第1の伝達経路と第2の伝達経路とを切り換える構造が大掛かりなものになる。
そこで、本発明は、エンジンの駆動力を駆動輪へ伝達する第1の伝達経路と、電動機の駆動力を駆動輪へ伝達する第2の伝達経路とを、コンパクトな構造で切り換えることができるハイブリッド車両の提供を目的とする。
上記課題を解決するために本発明の態様は、駆動輪へ駆動力を付与する内燃機関と、駆動輪へ付与する駆動力を発生する電動機と、電動機へ電力を供給するバッテリと、内燃機関の駆動力を駆動輪へ伝達する第1の伝達経路と、電動機の駆動力を駆動輪へ伝達する第2の伝達経路とを有するハイブリッド車両において、ギアの締結および解除を制御可能な機構からなり、第1の伝達経路と第2の伝達経路とのいずれか一方を選択または併用するように切り換える切換部と、第1の伝達経路と第2の伝達経路とのいずれか一方を選択または併用するように切換部による切り換えを制御する制御部とを有することを特徴とするものである。
本発明によれば、第1の伝達経路と第2の伝達経路とを切り換える切換部がギアの締結および解除を制御可能な機構からなるので、クラッチを用いる従来の機構と比較して、部品点数が少なく、多くの部品を配置するためのスペースも必要としないので、コンパクトな構成にすることができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
[実施の形態の特徴]
[実施の形態の特徴]
本実施の形態に係るハイブリッド車両(以下「車両」という)2は、駆動輪2a、2aへ駆動力を付与する内燃機関としてのエンジン3と、駆動輪2a、2aへ付与する駆動力を発生する電動機としてのモータジェネレータ(以下「MG1」という)4と、MG1へ電力を供給するバッテリ9と、エンジン3の駆動力を駆動輪2a、2aへ伝達する第1の伝達経路12と、MG1の駆動力を駆動輪2a、2aへ伝達する第2の伝達経路13とを有している。
また、本実施の形態に係る車両2は、ギアの締結および解除を制御可能な機構からなり、第1の伝達経路12と第2の伝達経路13とのいずれか一方を選択または併用するように切り換える切換部(シンクロ機構ギア16)14と、第1の伝達経路12と第2の伝達経路13とのいずれか一方を選択または併用するように切換部14による切り換えを制御する制御部としての車両コントローラ(以下「制御部」という」15とを有している。
また、制御部15は、予め設定された車速以上であって力行する時に、第1の伝達経路12を選択する、または第1の伝達経路12と第2の伝達経路13とを併用する。
また、車両2は、エンジン3の出力軸3aと直結されエンジン3の駆動力により発電を行う発電機(以下「MG2」という)5を備えており、制御部15は、第1の伝達経路12を選択する、または第1の伝達経路12と第2の伝達経路13を併用する際に、ギアとしての空転ギア27の回転数とカウンタシャフトとしてのカウンタ軸24の回転数とを同期させるようにエンジン3が発生するトルク及びMG2が発生するトルクを制御する。
また、制御部15は、第1の伝達経路12を選択する、または第1の伝達経路12と第2の伝達経路13を併用する際に、カウンタ軸24の回転数から空転ギア27の回転数を減算した値が予め設定された第1のしきい値D1[rpm]よりも小さい場合に、エンジン3が発生するトルクを減少させるとともにMG2が発生するトルクを回生側に増加させるように制御する。
また、制御部15は、第1の伝達経路12を選択する、または第1の伝達経路12と第2の伝達経路13とを併用する際に、カウンタ軸24の回転数から空転ギア27の回転数を減算した値が予め設定された第2のしきい値D1[rpm]よりも大きい場合に、エンジン3が発生するトルクを増加させるとともにMG2が発生するトルクを力行側に増加させるように制御する。
以下、本実施の形態に係る車両2について、図面を用いて詳細に説明する。車両2は、上記したようにエンジン3の出力軸3aと直結されエンジン3の駆動力により発電を行う発電機5としてのMG2と、MG1用のインバータ6と、MG2用のインバータ7と、車両2の電装品に電力を供給するための補助バッテリ8と、エンジン3の駆動力により発電する電力やMG1からの回生電力により充電されるバッテリ9と、このバッテリ9からの電力を降圧して補助バッテリ8を充電するためのDC/DCコンバータ10と、エンジン3の出力軸3aと駆動軸2bとの間に設けられた動力伝達機構11とを備えている。
[動力伝達機構11]
[動力伝達機構11]
上記動力伝達機構11は、図3乃至図6に示すように、MG1の出力軸4aに固定されたギア22と噛み合うギア23と、このギア22が一側に固定されたカウンタ軸24と、カウンタ軸24の他側に固定され駆動軸2bに固定されたギア25と噛み合うギア26と、カウンタ軸24の中間部にカウンタ軸24に対して空転可能に設けられた空転ギア27と、エンジン3の出力軸3aに固定され空転ギア27に噛み合うギア28と、カウンタ軸24の空転ギア27とギア26との間に設けられたシンクロ機構ギア16とで構成されている。
シンクロ機構ギア16はギアの締結および解除を制御可能な機構であり、図2に示すように、ギア17と、シンクロナイザーリング18と、キー19と、スリーブ20と、ハブ21とで構成される。ギア17は空転ギア27に一体に固定され、カウンタ軸24に対しては空転する。ハブ21はカウンタ軸24に固定され、カウンタ軸24と共に回転する。ハブ21の外周にはスプラインが形成されており、スリーブ20はハブ21に対して軸方向に移動可能で、ハブ21とともに一体に回転する。また、スリーブ20は、直動モータ機構(不図示)によりカウンタ軸24の軸方向に移動することでハブ21と噛み合った状態でギア17と噛み合い、空転ギア27とカウンタ軸24とをハブ21を介して連結する。直動モータ機構は、上記制御部15と接続されて、その駆動が制御される。
図3は、シンクロ機構ギア16が未締結(締結解除)の状態を示す。この状態では、図4に示すようにMG1の駆動力は、第2の伝達経路13によって駆動軸2bに伝達される。すなわち、MG1の駆動力は、ギア22、23を介してカウンタ軸24に伝達され、ギア26、25を介して駆動軸2bに伝達される。ここで第2の伝達経路13は、ギア22、23と、カウンタ軸24と、ギア26、25とで構成されている。また、シンクロ機構ギア16が未締結の状態では、スリーブ20はギア17と噛み合っていないので、エンジン3からの駆動力が伝達される空転ギア27はカウンタ軸24に対して空転している。
図5は、図4に示す状態からスリーブ20をギア17側に移動させてシンクロ機構ギア16が締結した状態を示す。この状態では、図6に示すようにMG1の駆動力が第2の伝達経路13によって駆動軸2bに伝達されるのに加えて第1の伝達経路12によってエンジン3の駆動力が駆動軸2bに伝達される。すなわち、シンクロ機構ギア16が締結した状態では、空転ギア27がシンクロ機構ギア16によりカウンタ軸24と連結され、エンジン3の駆動力がギア28、空転ギア27を介してカウンタ軸24に伝達され、カウンタ軸24からギア26、25を介して駆動軸2bに伝達される。
ここで第1の伝達経路12は、ギア28と、空転ギア27と、カウンタ軸24と、ギア26、25とで構成されている。シンクロ機構ギア16が締結した状態では、第1の伝達経路12、第2の伝達経路13を併用しMG1の駆動力とエンジン3の駆動力で車両2は走行する。また、第2の伝達経路13が選択された場合はMG1の駆動力で車両2は走行する。上記スリーブ20は、直動モータ機構を制御する制御部15によって軸方向への移動が制御され、シンクロ機構ギア16の締結状態、締結解除状態が選択される。
制御部15は、図7に示すように、シンクロ機構ギア16の締結処理を行うシンクロ機構ギア締結処理部30と、シンクロ機構ギア16の締結を解除するシンクロ機構ギア締結解除処理部31と、カウンタ軸24とシンクロ機構ギア16のギアとの回転数を同期させる回転同期制御処理部32と、エンジン3の始動を制御するエンジン始動制御部33とを有している。
また、制御部15には、バッテリ9の残存容量(SOC)、車速センサからの車速、運転者が踏み込んだブレーキのブレーキ開度が入力される入力部34と、SOC、車速、ブレーキ開度、カウンタ軸24とシンクロ機構ギア16のギアとの回転数偏差[rpm]の閾値(B1、B2、V1、V2、C1、C2、D1)を記憶する記憶部35とを有している。
[制御部15のシンクロ機構ギアの締結処理及び締結解除処理]
[制御部15のシンクロ機構ギアの締結処理及び締結解除処理]
次に、車両2の制御部15による切換部14の切り換え処理、すなわち、シンクロ機構ギア16を締結状態にするか締結解除状態にするかの判定処理、シンクロ機構ギア16の締結処理、シンクロ機構ギア16の締結解除処理について、図8、図9、10に示すフローチャートに従い説明する。車両2が走行している状態において切換部14の切り換え処理を実行する場合、制御部15は、初めにシンクロ機構ギア16が締結状態なのか締結解除状態なのかを図8に示すフローチャートに従い判断する。
図8に示すように、ステップS1において、制御部15は車両2のシンクロ機構ギア16のギアの状態を判断する。ステップS1において、シンクロ機構ギア16が締結解除状態であるときは、ステップS2のシンクロ機構ギア締結判定処理を実行する。ステップS1においてシンクロ機構ギア16が締結状態であるときはステップS3のシンクロ機構ギア締結解除判定処理を実行する。
以下の説明では、図9に示すシンクロ機構ギア締結判定処理、図10に示すシンクロ機構ギア締結処理、図11に示す回転同期制御処理の順に説明した後に、図12に示すシンクロ機構ギア締結解除判定処理、図13に示すシンクロ機構ギア締結解除処理の説明を行う。
[シンクロ機構ギア締結判定処理]
[シンクロ機構ギア締結判定処理]
図8に示すフローチャートにおいて、シンクロ機構ギア16のギアの状態が解除状態にあると判断すると、制御部15は、図9に示すシンクロ機構ギア締結判定処理を行う。
図9に示すように、シンクロ機構ギア締結判定処理において制御部15は、ステップS1でバッテリ9の残存容量(SOC)が所定値C1[%]より小さいか否かを判断する。バッテリ9の残存容量(SOC)が所定値C1[%]より小さい場合は、制御部15は、ステップS2において車速が所定値V1[km/h]以上か否かを判断する。車速が所定値V1[km/h]以上の場合は、制御部15は、ステップS3においてブレーキ開度が所定の開度B2[%]より小さいか否かを判断する。ステップS3において、ブレーキ開度が所定の開度B2[%]より小さいと判断すると、制御部15のシンクロ機構ギア締結処理部30が、ステップS4においてシンクロ機構ギア締結処理を行う。
図9のフローチャートのステップS1において、バッテリ9の残存容量(SOC)が所定値C1[%]以上の場合、ステップS2において車速が所定値V1[km/h]より小さい場合、ステップS3においてブレーキ開度が所定値B2[%]以上の場合は、シンクロ機構ギア16の締結処理を行うことなく終了する。
すなわち、バッテリ9の残存容量(SOC)が所定値C1[%]以上で、車速が所定値V1[km/h]より小さく、ブレーキ開度が所定値B2[%]以上の場合は、車両2は、減速状態で走行しているか、停止している状態であり、しかもバッテリ9の残存容量(SOC)が所定値C1[%]以上であることから、エンジン3の駆動力でMG2を回転させて発電しバッテリ9の充電をする必要もなく、第1の伝達経路12によって駆動輪2a、2aに伝達する必要がない。したがって、エンジン3を始動する必要がなく、エンジン3の駆動力を駆動輪2a、2aに伝達する必要がないので、シンクロ機構ギア16を締結する必要がない。
図9のフローチャートのステップS3において、ブレーキ開度が所定値B2[%]より小さいと判断すると、制御部15はステップS4においてシンクロ機構ギア締結処理を行う。すなわち、バッテリ9の残存容量(SOC)が所定値C1[%]より小さく、車速がV1[km/h]以上で、ブレーキ開度が所定値B2[%]より小さい場合、車両2は所定値V1[km/h]以上の車速で走行しているので、この車速を維持するためにシンクロ機構ギア締結処理を実行して、エンジン3の駆動力でMG2を駆動して発電し、エンジン3の駆動力を第1の伝達経路12により駆動輪2a、2aに伝達する。
[シンクロ機構ギア締結処理]
[シンクロ機構ギア締結処理]
図10に示すように、シンクロ機構ギア締結処理において制御部15は、ステップS1で車両2のエンジン3が始動中か否かを判断する。ステップS1において制御部15がエンジン始動中であると判断すると、制御部15は、ステップS2において後述する回転同期制御処理を実行し、カウンタ軸24の回転数とシンクロ機構ギア16のギア(空転ギア27)17の回転数との同期制御を行う。
そして、ステップS3にて制御部15は、直動モータ機構(不図示)を作動させてスリーブ20をカウンタ軸24の軸方向の空転ギア27側に移動させる。これにより、シンクロ機構ギア16が締結されて、第1の伝達経路12にしたがってエンジン3の駆動力が駆動軸2bに伝達される。図10のフローチャートのステップS1において、エンジン3が始動していない場合、制御部15は、ステップS4にてエンジン始動制御処理を行う。エンジン3が始動すると、制御部15はステップS2の回転同期制御処理を行う。次に、図11に示すフローチャートの各ステップにおいて実行する回転同期制御処理について、フローチャートに従い説明する。
[回転同期制御処理]
[回転同期制御処理]
シンクロ機構ギア16のギア状態が解除状態の場合、第2の伝達経路13によってMG1の駆動力のみが駆動軸2bに伝達されて車両2は、このMG1の駆動力により走行している。また、エンジン3が始動していることによりエンジン3の駆動力でMG2は回転して発電を行い、補助バッテリ8、バッテリ9へ充電している。この状態では、エンジン3の駆動力によって空転ギア27は回転しているが、カウンタ軸24に対して空転しているので、エンジン3の駆動力は駆動軸2bに伝達されることはない。
ここで、カウンタ軸24にエンジン3の駆動力を伝達させるには、カウンタ軸24と空転ギア27とをシンクロ機構ギア16により締結する。このとき、カウンタ軸24の回転数と空転ギア27の回転数は異なっており、回転数に差が生じている。カウンタ軸24の回転数からシンクロ機構ギア16の空転ギア27の回転数をひいた値を回転数偏差[rpm]としたとき、この回転数偏差[rpm]は、カウンタ軸24の回転数がシンクロ機構ギア16の空転ギア27の回転数より大きいときはプラスの値であり、逆の場合はマイナスの値となる。
ここで、カウンタ軸24にエンジン3の駆動力を伝達させるには、カウンタ軸24と空転ギア27とをシンクロ機構ギア16により締結する。このとき、カウンタ軸24の回転数と空転ギア27の回転数は異なっており、回転数に差が生じている。カウンタ軸24の回転数からシンクロ機構ギア16の空転ギア27の回転数をひいた値を回転数偏差[rpm]としたとき、この回転数偏差[rpm]は、カウンタ軸24の回転数がシンクロ機構ギア16の空転ギア27の回転数より大きいときはプラスの値であり、逆の場合はマイナスの値となる。
図11に示すフローチャートにおいて、ステップS1でカウンタ軸24と空転ギア27と回転数偏差[rpm]の絶対値が第1のしきい値としての所定値D1以下か否かを制御部15が判断する。回転数偏差[rpm]の絶対値が所定値D1以下であるということは、カウンタ軸24の回転数と空転ギア27の回転数との差が、スリーブ20をカウンタ軸24の軸方向に移動させて締結することができる回転数偏差[rpm]であることを意味している。したがって、図10のステップS3においてスリーブ20を移動させることができ、これによりシンクロ機構ギア16の締結処理が終了する。
図11のフローチャートのステップS1において、回転数偏差[rpm]の絶対値が所定値D1以下でない場合は、すなわち、カウンタ軸24の回転数と空転ギア27の回転数の差が、スリーブ20をカウンタ軸24の軸方向に移動させて締結することができない回転数偏差[rpm]であることを意味している。この場合には、制御部15はステップS2において、回転数偏差[rpm]が第2のしきい値としての所定値D1より大きいか否かを判断する。
なお、本実施の形態では、第1、第2のしきい値を同じD1[rpm]としたが、第1、第2のしきい値は、異なる値でも良く、これらのしきい値は任意に変更し、設定することができる。
なお、本実施の形態では、第1、第2のしきい値を同じD1[rpm]としたが、第1、第2のしきい値は、異なる値でも良く、これらのしきい値は任意に変更し、設定することができる。
ステップS2において回転数偏差[rpm]が所定値D1より大きいとき、すなわち、カウンタ軸24の回転数に対して空転ギア27の回転数が小さく、カウンタ軸24と空転ギア27との同期がとれないと制御部15が判断すると、ステップS3にて、空転ギア27の回転数をカウンタ軸24の回転数に近づける、つまり回転数偏差[rpm]が第2のしきい値としての所定値D1以下となるように制御部15がエンジン3のトルクを上昇させ(トルクアップ)、発電機であるMG2の力行側トルクを上昇させる(トルクアップ)。
ステップS2において、回転数偏差[rpm]が所定値D1より大きくない、つまり回転数偏差[rpm]が第2のしきい値としての所定値D1以下の場合は、カウンタ軸24の回転数から空転ギア27の回転数をひいた回転数偏差[rpm]がマイナスの値であることを意味しており、カウンタ軸24の回転数より空転ギア27の回転数の方が高く、カウンタ軸24と空転ギア27との同期がとれないと制御部15が判断すると、ステップS4にて、空転ギア27の回転数をカウンタ軸24の回転数に近づける、つまり回転数偏差[rpm]が所定値D1以下となるように制御部15はエンジン3のトルクを下降させ(トルクダウン)、発電機であるMG2の回生側トルクを上昇させる(トルクアップ)。
そして、制御部15は、ステップS3、ステップS4の処理を行うことで、ステップS1において回転数偏差[rpm]の絶対値が第1のしきい値としての所定値D1以下となった時点で、図10に示すステップS3において、スリーブ20をカウンタ軸24の軸方向に移動させて(スリーブON)カウンタ軸24と空転ギア27とを締結する。
次に、図8に示すフローチャートのステップS1において、制御部15が、シンクロ機構ギア16のギア状態が締結状態であると判断し、ステップS3にてシンクロ機構ギア締結解除判定処理を行う手順について、図12に示すフローチャートに従い説明する。
[シンクロ機構ギア締結解除判定処理]
[シンクロ機構ギア締結解除判定処理]
図8に示すフローチャートにおいてステップS3でシンクロ機構ギア締結解除判定処理を行うと制御部15が判断すると、図12に示すフローチャートのステップS1にて制御部15は、車両2のブレーキ開度が所定値B1[%]以上であるか否かを判断する。すなわち、制御部15は、運転者がブレーキを踏み込んだか否かを検知するため、ブレーキ開度を検出し、このブレーキ開度が所定値B1[%]以上であるか否かを判断する。ブレーキ開度が所定値B1[%]以上、すなわち運転者がブレーキを踏み込んで車両2を減速していると判断すると、制御部15はステップS2においてシンクロ機構ギア締結解除処理を行う。
ステップS1において、ブレーキ開度が所定値B1[%]以上でない判断すると、ステップS3にて制御部15は車両2の車速が所定値V2[km/h]以上か否かを判断する。ステップS3にて車両2の車速が所定値V2[km/h]以上と判断すると制御部15はステップS4にてバッテリ9の残存容量(SOC)が所定値C2[%]以上であるか否かを判断する。ステップS4においてバッテリ9の残存容量(SOC)が所定値C2[%]より大きいと判断すると制御部15は、ステップS2にてシンクロ機構ギア締結解除処理を行う。
ステップS3において制御部15が車両2の車速が所定値V2[km/h]以上ではないと判断した場合、あるいはステップS4においてバッテリ9の残存容量(SOC)が所定値C2より大きくない、つまりバッテリ9の残存容量(SOC)が所定値C2以下であると判断した場合は、シンクロ機構ギア締結解除処理を行わない。
すなわち、シンクロ機構ギア16が締結状態とされて、第2の伝達経路13によって伝達されたMG1の駆動力と、第1の伝達経路12によって伝達されたエンジン3の駆動力とで車両2が走行している状態で、乗員がブレーキを所定値B1[%]以上の開度で踏み込んだ場合は、制御部15はシンクロ機構ギア締結解除処理を行う。また、乗員が所定のブレーキ開度以上にに踏み込んでいなくても、車両2の車速が所定値V2[km/h]以上で、バッテリ9の残存容量SOCが所定値C2[%]より多い場合にも制御部15はシンクロ機構ギア締結解除処理を行う。
これに対して、乗員がブレーキを所定値B1[%]以上のブレーキ開度で踏み込んでいない場合に、車両2の車速が所定値V2[km/h]より小さい場合、あるいはバッテリ9の残存容量(SOC)が所定値C2[%]以下の場合は、シンクロ機構ギア締結解除処理を制御部15は行わない。つまり、乗員がブレーキを所定値B[%]以上のブレーキ開度で踏んでいない場合でも、車速、バッテリ9の残存容量(SOC)が所定値より大きいと制御部15が判断するとシンクロ機構ギア締結解除処理を行い、車速、バッテリ9の残存容量(SOC)が所定値より小さい、所定値以下の場合は、制御部15はシンクロ機構ギア締結解除処理を行わない。
次にシンクロ機構ギア締結解除処理について図13に示すフローチャートに従い説明する。
[シンクロ機構ギア締結解除処理]
[シンクロ機構ギア締結解除処理]
図13に示すフローチャートにおいて、ステップS1にてエンジントルクと発電機トルクをオフ(=0[Nm])とする。その後、ステップS2にてシンクロ機構ギア16内のスリーブ20を直動モータ機構によりカウンタ軸24の軸方向のギア26側に動かし、シンクロ機構ギア16の空転ギア27とカウンタ軸24との締結状態を解除する。
[実施の形態の効果]
[実施の形態の効果]
以上説明したように、本実施の形態によれば、第1の伝達経路12と第2の伝達経路13とを切り換える切換部14がギアの締結および解除を制御可能な機構であるシンクロ機構ギア16からなるので、クラッチを用いる従来の機構と比較して、部品点数が少なく、多くの部品を配置するためのスペースも必要としないので、コンパクトな構成にすることができる。すなわち、本実施の形態のシンクロ機構ギア16は、空転ギア27と一体のギア17、シンクロナイザーリング18、キー19、スリーブ20、ハブ21で構成されているので部品点数が極めて少なく、これらの部品が全てカウンタ軸24上に配置されているので、動力伝達機構11の周囲にこれらの部品を配置するためのスペースも不要になる。また、スリーブ20をカウンタ軸24の軸方向に移動させる直動モータ機構のみが動力伝達機構11の周囲に配置されるだけなので、動力伝達機構11の周囲のスペースを有効利用することが可能となる。したがって、本実施の形態によれば、ギアの締結および解除を制御可能な機構によって切換部14を構成したことで、コンパクトな構成とすることができる。
本実施の形態によれば、制御部15は、予め設定された車速V[km/h]以上であって力行するときに第1の伝達経路12を選択、または第1の伝達経路12と第2の伝達経路13とを併用するので、車両2の燃費を向上することができる。すなわち、本実施の形態では、一定車速V[km/h]以上では、シンクロ機構ギア16の空転ギア27とカウンタ軸24を締結させ、エンジントルクを空転ギア27を介して駆動軸2bに伝達している。これにより、高電圧のバッテリ9の残量が少ない状態で高速走行する場合、エンジン3で発電機を駆動させて得られた電力でMG1(走行用モータ)を駆動させて走行することになるが、MG1の高回転領域と低負荷領域では、MG1により走行するよりも、エンジン効率の良い領域でエンジンを駆動させ、その駆動力で直接走行する方が、損失が少なくなり、結果として燃費が向上する。
本実施の形態によれば、第1の伝達経路12を選択する、または第1の伝達経路12と第2の伝達経路13とを併用する際に、制御部15が空転ギア27の回転数とカウンタ軸24の回転数とを同期させるようにエンジン3が発生するトルク及びMG2が発生するトルクを制御するため、空転ギア27とカウンタ軸24との締結に費やす時間を短縮することができる。
本実施の形態によれば、エンジン3が発生するトルクを減少させるとともにMG2が発生するトルクを回生側にトルクを増加させるため、空転ギア27とカウンタ軸24との締結に費やす時間を短縮することができる。また、MG1が発生するトルクを回生側にトルクを増加させるため、回生電力を増やし、燃費を向上することができる。
本実施の形態によれば、エンジン3が発生するトルクを増加させるとともにMG2が発生するトルクを力行側にトルクを増加させるため、空転ギア27とカウンタ軸24との締結に費やす時間を短縮することができる。
さらに、本実施の形態によれば、加速時などエンジントルクが乗員が要求するトルクよりも下回る(不足する)場合、バッテリ9からの電力を使用し、MG2でアシストするので、中・高速加速時などでは、MG1からの駆動力に加えて、直接エンジン3の動力を併用することにより加速性能を向上することができ、MG1のモータサイズを大きくすることなく加速性能を向上することができる(または、モータサイズを小さくすることが可能となる)。
以下にモータサイズを小さくすることが可能となる上記効果について詳細に説明する。すなわち、エンジンで発電機を駆動させることにより発電し、その電力を高電圧バッテリに充電し、高電圧バッテリからの電力、または発電機からの電力、あるいはその両方からの電力によって走行用モータを駆動させるシリーズ型ハイブリッド車両が知られている。
このようなシリーズ型のハイブリッド車両では、エンジンは発電用としてのみ使用し、駆動は走行用モータからの動力のみで走行する。しかし、特に高速走行時の動力性能はモータ出力に依存し、またモータの高回転域での出力を大きくするためにはモータサイズも大きくする必要があるため、高速走行時の動力性能を向上しようとすると、モータサイズも大きくなり、その結果モータの車両への搭載性の悪化とコストアップとなるため、小型車などではシリーズ型のハイブリッド方式採用の障害となる。
そこで、シリーズ型ハイブリッド車両での高速性能時の動力性能を確保するため、本実施の形態では、エンジン3からの動力を直接駆動軸2bに伝えるための直結機構として、1段の変速機構(モータ直動式シンクロ機構ギア)を設けることで、高速走行時は走行用モータ(MG1)だけではなくエンジン3の駆動で走行し動力性能の向上を実現でき、モータサイズを大きくすることなく加速性能を向上することが可能となる。
そこで、シリーズ型ハイブリッド車両での高速性能時の動力性能を確保するため、本実施の形態では、エンジン3からの動力を直接駆動軸2bに伝えるための直結機構として、1段の変速機構(モータ直動式シンクロ機構ギア)を設けることで、高速走行時は走行用モータ(MG1)だけではなくエンジン3の駆動で走行し動力性能の向上を実現でき、モータサイズを大きくすることなく加速性能を向上することが可能となる。
本実施の形態によれば、一定車速以上での巡航走行状態、かつ高電圧バッテリの充電量が一定量以上(SOC高)ある場合、空転ギア(減速ギア)27とカウンタ軸24の締結を解除(ニュートラル状態)して、MG1のみで走行する。これにより、バッテリ9が十分充電されており、一定車速以上での巡航走行状態(高回転領域と低負荷領域)では、車両に必要な駆動力が比較的小さいため、エンジン3を停止し走行用モータで走行する(EV走行)方が効率もよく、エンジン駆動による燃料消費を抑えることができる。
本実施の形態によれば、(エンジン直結モード状態で)車両減速時は、シンクロ機構ギア16の空転ギア27とカウンタ軸24の締結を解除(ニュートラル状態)にして、MG1のみで回生する。これにより、減速時は、空転ギア27とカウンタ軸24の締結を解除(ニュートラル状態)し、MG1のみで減速エネルギを回生することでMG2/ENG側のひきずり抵抗による減速エネルギの損失を防ぐことができ、回生量を向上することができる。
本実施の形態によれば、シンクロ機構ギア16の回転同期制御において、空転ギア27とカウンタ軸24の回転数を同期させるために、エンジントルクと発電機トルクを制御する。この際、(a)カウンタ軸24の回転数−空転ギア27の回転数偏差)>D1[rpm]の場合、エンジン3のトルクアップ、MG2のトルクを力行側トルクアップとし、(b)−(カウンタ軸24の回転数−空転ギア27の回転数偏差>D1[rpm]の場合、エンジン3のトルクをダウンさせ、MG2のトルクを回生側トルクアップとする。
これにより、スリーブ20と空転ギア27との締結に費やす時間を短縮するために、空転ギア27とカウンタ軸24の回転数を同期させる必要があり、この時、エンジン3のトルクまたはMG2のトルクを用いて空転ギア27の回転数を調整する。特に、上記(b)の条件の場合(空転ギア27の回転数がカウンタ軸24の回転数よりも高い場合)、エンジン3の回転数を下げる必要があるが、エンジン3のトルクを例えばオフ(=ゼロ)としてエンジン3の回転数を下げようとしても、慣性によりエンジン3の回転数は下がりにくく、時間がかかる。そこで、MG2のトルクを回生側に発生させることにより、エンジン3の回転数を積極的に下げることができ、回転数の同期に費やす時間を短縮することができる。この際、エンジン3とMG2としては、エンジン3による発電状態となり、発電された電力はバッテリ9に充電することも可能である。
なお、上記実施の形態において、ブレーキ開度のしきい値B1、B2[%]、車速のしきい値V1、V2[km/h]、バッテリ9の残存容量(SOC)のしきい値C1、C2、回転数偏差D1[rpm]は任意に変更できるものとする。
なお、上記実施の形態において、ブレーキ開度のしきい値B1、B2[%]、車速のしきい値V1、V2[km/h]、バッテリ9の残存容量(SOC)のしきい値C1、C2、回転数偏差D1[rpm]は任意に変更できるものとする。
上述の通り、本発明の実施の形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
2 車両
2a 駆動輪
2b 駆動軸
3 エンジン(内燃機関)
4 電動機(MG1)
5 発電機(MG2)
9 バッテリ
12 第1の伝達経路
13 第2の伝達経路
14 切換部(シンクロ機構ギア16)
15 制御部
24 カウンタ軸
27 空転ギア
2a 駆動輪
2b 駆動軸
3 エンジン(内燃機関)
4 電動機(MG1)
5 発電機(MG2)
9 バッテリ
12 第1の伝達経路
13 第2の伝達経路
14 切換部(シンクロ機構ギア16)
15 制御部
24 カウンタ軸
27 空転ギア
Claims (5)
- 駆動輪へ駆動力を付与する内燃機関と、
前記駆動輪へ付与する駆動力を発生する電動機と、
前記電動機へ電力を供給するバッテリと、
前記内燃機関の駆動力を前記駆動輪へ伝達する第1の伝達経路と、
前記電動機の駆動力を前記駆動輪へ伝達する第2の伝達経路とを有するハイブリッド車両において、
ギアの締結および解除を制御可能な機構からなり、前記第1の伝達経路と前記第2の伝達経路とのいずれか一方を選択または併用するように切り換える切換部と、
前記第1の伝達経路と前記第2の伝達経路とのいずれか一方を選択または併用するように前記切換部による切り換えを制御する制御部とを有することを特徴とするハイブリッド車両。 - 前記制御部は、予め設定された車速以上であって力行する時に、前記第1の伝達経路を選択する、または前記第1の伝達経路と前記第2の伝達経路とを併用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。
- 前記内燃機関の駆動力で発電する発電機を備え、
前記制御部は、前記第1の伝達経路を選択する、または前記第1の伝達経路と前記第2の伝達経路を併用する際に、前記ギアの回転数とカウンタシャフトの回転数とを同期させるように前記内燃機関が発生するトルク及び前記発電機が発生するトルクを制御することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のハイブリッド車両。 - 前記制御部は、前記第1の伝達経路を選択する、または前記第1の伝達経路と前記第2の伝達経路を併用する際に、前記カウンタシャフトの回転数から前記ギアの回転数を減算した値が予め設定された第1のしきい値よりも小さい場合に、前記内燃機関が発生するトルクを減少させるとともに前記発電機が発生するトルクを回生側に増加させるように制御することを特徴とする請求項3に記載のハイブリッド車両。
- 前記制御部は、前記第1の伝達経路を選択する、または前記第1の伝達経路と前記第2の伝達経路とを併用する際に、前記カウンタシャフトの回転数から前記ギアの回転数を減算した値が予め設定された第2のしきい値よりも大きい場合に、前記内燃機関が発生するトルクを増加させるとともに前記発電機が発生するトルクを力行側に増加させるように制御することを特徴とする請求項3に記載のハイブリッド車両。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015036953A JP2016159645A (ja) | 2015-02-26 | 2015-02-26 | ハイブリッド車両 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2015036953A JP2016159645A (ja) | 2015-02-26 | 2015-02-26 | ハイブリッド車両 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2016159645A true JP2016159645A (ja) | 2016-09-05 |
Family
ID=56846043
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015036953A Pending JP2016159645A (ja) | 2015-02-26 | 2015-02-26 | ハイブリッド車両 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2016159645A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018123393A1 (ja) * | 2016-12-27 | 2018-07-05 | アイシン・エーアイ株式会社 | 動力伝達制御装置 |
-
2015
- 2015-02-26 JP JP2015036953A patent/JP2016159645A/ja active Pending
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WO2018123393A1 (ja) * | 2016-12-27 | 2018-07-05 | アイシン・エーアイ株式会社 | 動力伝達制御装置 |
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