JP2022114130A - ハイブリッド車両の駆動装置 - Google Patents
ハイブリッド車両の駆動装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022114130A JP2022114130A JP2021010288A JP2021010288A JP2022114130A JP 2022114130 A JP2022114130 A JP 2022114130A JP 2021010288 A JP2021010288 A JP 2021010288A JP 2021010288 A JP2021010288 A JP 2021010288A JP 2022114130 A JP2022114130 A JP 2022114130A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- motor
- planetary gear
- torque
- engine
- gear
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Hybrid Electric Vehicles (AREA)
- Structure Of Transmissions (AREA)
Abstract
【課題】駆動力源としてのモータと駆動輪との間でトルクを伝達する際における動力損失を低減することができるハイブリッド車両の駆動装置を提供する。【解決手段】複数の遊星歯車機構6,7,8を有するとともに、複数の遊星歯車機構6,7,8のうちの少なくともいずれか二つの回転要素を連結し、またはいずれかの回転要素を固定することにより所定の変速比を設定するように構成された変速機構4と、変速機構4の入力側に連結されたエンジン2および発電機能を有するモータ3とを備えたハイブリッド車両1の駆動装置において、変速機構4の入力軸5と、変速機構4の出力軸9とを、複数の遊星歯車機構6,7,8を介することなくトルク伝達可能に連結するバイパス経路10を備えている。【選択図】図2
Description
この発明は、エンジンとモータとの出力側に変速機構が連結されたハイブリッド車両の駆動装置に関するものである。
特許文献1には、エンジンと二つのモータとを駆動力源として設けたハイブリッド車両の駆動装置が記載されている。この駆動装置は、エンジンと、第1モータと、出力軸とが差動回転可能に連結された動力分割機構と、その動力分割機構の出力軸に連結された有段式変速機構とを備えていて、その動力分割機構の出力軸に第2モータが連結されている。また、有段式変速機構は、複数の遊星歯車機構を備え、その遊星歯車機構のうちのいずれかの回転要素をケースなどの固定部に連結する複数のブレーキ機構などの係合機構を備えている。このハイブリッド車両は、アクセル開度が「0」であるなどによる制動要求時に、第2モータを発電機として機能させるように構成されていて、その発電効率を向上させるために、有段式変速機構の変速比を大きくするダウンシフトを行うように構成されている。
特許文献1に記載されたハイブリッド車両の駆動装置は、制動要求時に有段式変速機構をダウンシフトして、第2モータの回転数を増加させることにより、第2モータのトルクと回転数とで定まる運転点を、第2モータの発電効率が良好となる運転点に変更するように構成されている。すなわち、第2モータの出力軸に作用する制動パワーに対する第2モータの発電パワーを向上させるように構成されている。一方、第2モータと駆動輪との間のトルクの伝達経路には、複数の歯車を有する有段式変速機構が設けられているため、有段式変速機構を構成する歯車の滑りなどを要因とした不可避的な動力損失が発生する。そのため、要求される制動力(制動パワー)を発生させるために、第2モータから出力するべき制動トルク(制動パワー)が小さくなり、第2モータによる発電量が低減する可能性がある。同様に、第2モータを駆動力源として駆動走行する場合に、第2モータの出力軸に生じる駆動パワーが駆動輪に伝達される過程で有段式変速機構により動力損失が生じる。そのため、要求駆動力(駆動パワー)を発生させるために、第2モータから出力するべき駆動トルク(駆動パワー)が大きくなり、第2モータに通電する電力消費量が増加する可能性がある。
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、駆動力源としてのモータと駆動輪との間でトルクを伝達する際における動力損失を低減することができるハイブリッド車両の駆動装置を提供することを目的とするものである。
上記の目的を達成するために、この発明は、複数の遊星歯車機構を有するとともに、前記複数の遊星歯車機構のうちの少なくともいずれか二つの回転要素を連結し、またはいずれかの回転要素を固定することにより所定の変速比を設定するように構成された変速機構と、前記変速機構の入力側に連結されたエンジンおよび発電機能を有するモータとを備えたハイブリッド車両の駆動装置において、前記変速機構の入力軸と、前記変速機構の出力軸とを、前記複数の遊星歯車機構を介することなくトルク伝達可能に連結するバイパス経路を備えていることを特徴とするものである。
この発明によれば、複数の遊星歯車機構を有する変速機構を介してエンジンやモータのトルクを伝達する経路を備えている。そのため、エンジンから動力を出力して走行する場合には、変速機構の変速比を制御してエンジンの運転点を燃費の良好な運転点などに設定することができる。また、変速機構を介さずにエンジンやモータのトルクを伝達するバイパス経路を備えている。そのため、モータから動力を出力する場合、あるいはモータを発電機として機能させる場合には、変速機構を介さずにバイパス経路を介してトルクを伝達することにより、モータと変速機構の出力軸との間で生じる動力損失を低減することができる。そのため、モータ駆動する際の電力消費量を低減することができ、またモータで発電する発電電力量を増加させることができる。
この発明の実施形態におけるハイブリッド車両は、エンジンとモータと変速機構とを備えている。その一例を図1に模式的に示してある。ここに示すハイブリッド車両1は、フロントエンジン・後輪駆動車(FR車)をベースとした四輪駆動車の例であり、車体の前方側にエンジン(E/G)2が車体の後方に向けて配置されており、そのエンジン2に続けてモータ(MG)3と自動変速機(A/T)4とが順に配列されている。そして、エンジン2(より詳しくはエンジン2の出力軸)とモータ3(より詳しくはモータ3のロータ軸)とが自動変速機4の入力軸5に連結されている。なお、エンジン2とモータ3との間、あるいはモータ3と自動変速機4との間に、エンジン2のトルクの脈動を低減するためのバネダンパやトルクコンバータ(流体継手)を設けていてもよい。また、エンジン2とモータ3との間のトルクの伝達を遮断する発進クラッチを設けていてもよい。
エンジン2は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関であり、アクセルペダル(図示せず)の踏み込み量(アクセル開度)などの要求駆動力に応じてスロットル開度や燃料噴射量が制御されて要求駆動力に応じたトルクを出力するように構成されている。また、エンジン2は、燃料の供給を停止(フューエルカット:F/C)した状態で空転させることも可能である。その場合、ポンピングロスなどによる動力損失によって制動力(エンジンブレーキ力)が発生する。モータ3は、永久磁石式同期電動機などの発電機能のあるモータ(モータ・ジェネレータ:MG)である。
また、自動変速機4は、クラッチやブレーキなどの複数の係合機構を備え、それらの係合機構の係合および解放の状態に応じて、複数の前進段や後進段を設定できるいわゆる有段式の自動変速機である。図2にこの発明の実施形態として採用することのできる前進10段の自動変速機をスケルトン図で示してある。
自動変速機4は、ラビニョ型の第1遊星歯車機構6と、シングルピニオン型の第2遊星歯車機構7と、シングルピニオン型の第3遊星歯車機構8とを主たる歯車機構として備えている。第1遊星歯車機構6は、二つのサンギヤS61,S62と、リングギヤR6と、サンギヤS61とリングギヤR6とに噛み合っている第1ピニオンギヤP61および第2サンギヤS62と第1ピニオンギヤP61とに噛み合っている第2ピニオンギヤP62を保持しているキャリヤC6とを、互いに差動作用を行う回転要素として備えている。その第1サンギヤS61を選択的に固定する第1ブレーキB1が設けられている。
第2遊星歯車機構7および第3遊星歯車機構8は上記の第1遊星歯車機構6と同一軸線上に配置されており、第2遊星歯車機構7は、サンギヤS7と、リングギヤR7と、これらのサンギヤS7およびリングギヤR7に噛み合っているピニオンギヤP7を保持しているキャリヤC7とを、互いに差動作用を行う回転要素として備えている。同様に、第3遊星歯車機構8は、サンギヤS8と、リングギヤR8と、これらのサンギヤS8およびリングギヤR8に噛み合っているピニオンギヤP8を保持しているキャリヤC8とを、互いに差動作用を行う回転要素として備えている。
第2遊星歯車機構7のサンギヤS7と第3遊星歯車機構8のサンギヤS8とは互いに一体化されており、これらのサンギヤS7,S8と前述した第1遊星歯車機構6におけるリングギヤR6を選択的に連結する第1クラッチK1が設けられている。また互いに一体化されているサンギヤS7,S8と第1遊星歯車機構6における第2サンギヤS62とを選択的に連結する第2クラッチK2が設けられている。さらに、第2遊星歯車機構7のリングギヤR7と第1遊星歯車機構6におけるリングギヤR6とを選択的に連結する第3クラッチK3が設けられている。この第2遊星歯車機構7のリングギヤR7の回転を選択的に止める第2ブレーキB2が設けられている。
そして、第1遊星歯車機構6におけるキャリヤC6および第3遊星歯車機構8におけるキャリヤC8が自動変速機4の入力軸5に連結されていて入力要素となっている。さらに、第2遊星歯車機構7のキャリヤC7が出力要素となっている。この出力要素である第2遊星歯車機構7のキャリヤC7と第3遊星歯車機構8のリングギヤR8とを選択的に連結する第4クラッチK4が設けられている。この第4クラッチK4が係合した場合には、第2遊星歯車機構7と第3遊星歯車機構8とは、それぞれ二つの回転要素同士が連結されることにより、差動作用を生じることなく一体となって回転する。
各クラッチK1~K4およびブレーキB1,B2のそれぞれは、例えば油圧によって係合および解放させられる摩擦式の係合機構であり、そのトルク容量(伝達するトルク)を連続的に変化させることができるように構成されている。
図2に示す上記の自動変速機4では、各クラッチK1~K3や各ブレーキB1,B2を制御することにより、10段の前進段(1st~10th)および後進段(Rev)を設定することができる。これらの係合機構を係合および解放させる制御は、従来知られている油圧制御装置(図示せず)によって行うことができ、またその油圧制御装置は電気的に制御することができる。その制御は、従来知られている変速制御と同様であり、アクセル開度と車速とに応じて各変速段の領域を定めた変速マップを予め用意し、アクセル開度と車速とが、各領域を定めている線(変速線)を横切って変化した場合に、変速が実行される。したがって、アクセル開度などの要求駆動力と車速もしくはこれに相当する回転部材の回転数とによって目標変速段が決まり、その目標変速段を設定するように各係合機構が係合および解放させられる。その変速制御は、変速段を1段ずつ変化させる制御だけでなく、2段以上離れた変速段へのいわゆる飛び変速や、飛び変速の際に中間の変速段(中間段)を経由して目標変速段を設定するいわゆる多重変速などの制御が可能である。
また、上記第1遊星歯車機構6、第2遊星歯車機構7、および第3遊星歯車機構8を介さずに、自動変速機4の入力軸5と出力軸9とをトルク伝達可能に連結するシングルピニオン型の第4遊星歯車機構10が、各遊星歯車機構6,7,8と同一軸線上に設けられている。具体的には、自動変速機構4の入力軸5が各遊星歯車機構6,7,8を貫通して、第3遊星歯車機構8の出力側まで延出していて、その先端にサンギヤS10が連結され、サンギヤS10と同心円上にリングギヤR10が配置され、サンギヤS10およびリングギヤR10に噛み合うピニオンギヤP10を自転および公転可能に保持するキャリヤC10が、第2遊星歯車機構7のキャリヤC7に連結されるとともに、自動変速機構4の出力軸9に連結されている。また、リングギヤR10を選択的に固定する第3ブレーキB3が設けられている。
したがって、第3ブレーキB3を係合することにより、第4遊星歯車機構10は、減速機として機能するとともに、各遊星歯車機構6,7,8を介することなく、入力軸5と出力軸9とを連結する。すなわち、第4遊星歯車機構10が、この発明の実施形態における「バイパス経路」を構成している。なお、第3ブレーキB3を係合する場合には、自動変速機4をニュートラル状態とする。
図1に示す例では、上記の自動変速機4の出力軸9には、リヤプロペラシャフト11を介してリヤデファレンシャルギヤ12が連結されており、リヤデファレンシャルギヤ12から駆動輪である左右の後輪13に駆動トルクが伝達される。また、自動変速機4の出力側にトランスファ14が設けられている。トランスファ14は、自動変速機4から出力されたトルクの一部を前輪15に伝達して四輪駆動状態を成立させるための機構であり、このトランスファ14にはフロントプロペラシャフト16が連結され、そのフロントプロペラシャフト16が、駆動力を左右の前輪15に伝達するためのフロントデファレンシャルギヤ17に連結されている。
トランスファ14は従来知られている構成のものを採用することができる。例えば、フロントプロペラシャフト16にトルクを伝達する歯車列とトルクの伝達を選択的に遮断するクラッチ(それぞれ図示せず)からなるいわゆるパートタイム式のトランスファや、後輪13と前輪15との差動を許容しつつ常時トルクを後輪13と前輪15とに伝達するフルタイム式のトランスファ、さらには後輪13と前輪15との差動を選択的に制限できるフルタイム式のトランスファなどであってよい。また、トランスファ14には、自動変速機4の出力軸9とプロペラシャフト11との変速比を高低2段の変速比に切り替えることができる変速部を備えていてもよい。
モータ3は、蓄電池やキャパシターなどの蓄電装置(BATT)18に電気的に接続されている。したがって、モータ3を蓄電装置18の電力によってモータとして機能させ、あるいはモータ3で発電した電力を蓄電装置18に充電することが可能である。
上述したエンジン2、モータ3、自動変速機4、第4遊星歯車機構10(または第3ブレーキB3)、ならびにトランスファ14などを制御する電子制御装置(ECU)19が設けられている。このECU19はマイクロコンピュータを主体にして構成され、入力されるデータおよび予め記憶しているデータに基づいて演算を行い、演算の結果を制御指令信号として出力するように構成されている。ECU19は、エンジン2などの上述した機器を制御するためのものであるから、エンジン用ECUやモータ用ECUならびに自動変速機用ECUなどを統合した制御装置であってもよく、あるいはこれらの各ECUに指令信号を出力する上位の制御装置であってもよい。
このECU19には、車速V、アクセル開度、蓄電装置18の充電残量、エンジン回転数、ブレーキオン・オフ信号、入力軸5の回転数などが入力されている。また、制御指令信号として、モータ3の制御信号、エンジン2における電子スロットルバルブの開度信号、変速段制御信号、第3ブレーキB3の制御信号、トランスファ(Tr)14の制御信号などが出力される。
上述したように構成されたハイブリッド車両1は、エンジン2、あるいはエンジン2とモータ3とから後輪13や前輪15にトルクを伝達するエンジン走行モードと、エンジン2への燃料の供給を停止してモータ3から後輪13や前輪15にトルクを伝達するEV走行モードとの少なくとも二つの走行モードを設定することができる。
エンジン走行モードでは、エンジン2の燃費を良好とするために、自動変速機4の変速段を従来知られている変速制御と同様に設定する。すなわち、アクセル開度などに基づく要求駆動力と、車速とをパラメータとした変速マップを用意し、その変速マップに基づいて変速段を定めるように構成されている。その場合には、上記第3ブレーキ3を解放することにより、第4遊星歯車機構10を介したエンジン2と後輪13や前輪15とのトルクの伝達が遮断され、自動変速機4を介してトルクが伝達される。なお、エンジン走行モードは、前進走行や後進走行以外に、例えば、エンジン2を連れ回すことによってエンジンブレーキを後輪13や前輪15に作用させる制動走行を含む。
EV走行モードは、モータ3と後輪13や前輪15との間でトルクを伝達するギヤの数を、エンジン走行モードよりも減少させるために、自動変速機4をニュートラルに設定するとともに、第3ブレーキB3を係合して、第4遊星歯車機構10を介してモータ3と後輪13や前輪15とをトルク伝達可能に連結する。なお、EV走行モードは、前進走行や後進走行以外に、モータ3を発電機として機能させることにより、ハイブリッド車両1の運動エネルギーをモータ3によって電力に変換して蓄電装置18を充電しつつ、モータ3による制動トルクを後輪13や前輪15に作用させて制動力を発生させる制動走行を含む。
上述したようにハイブリッド車両1の駆動装置を構成することにより、EV走行モードを設定して走行する場合に、モータ3と後輪13や前輪15との間でトルクを伝達するギヤの数を少なくすることができ、トルクを伝達するためにギヤで生じる滑りなどを要因としたエネルギー損失を低減することができる。すなわち、EV走行モードを設定して駆動走行する場合にモータ3によって出力するべき駆動トルクを低減できるため、モータ3に通電する電力量を低減することができる。同様に、EV走行モードを設定して制動走行する場合にも、モータ3から出力するべき制動トルクを大きくすることができるため、モータ3で回生するエネルギー量を増加させることができる。
なお、この発明の実施形態におけるバイパス経路は、図2に示す第4遊星歯車機構10を備えたものに限らず、自動変速機4の入力軸5と出力軸9とを、自動変速機4を構成する各遊星歯車機構6,7,8を介さずにトルク伝達可能に連結する経路を形成することができればよい。その一例を図3に示してあり、図3に示す例では、自動変速機4の入力軸5にドライブギヤ20が連結され、そのドライブギヤ20がアイドラギヤ21を介してドリブンギヤ22に連結されている。同様に、自動変速機4の出力軸9にドライブギヤ23が連結され、そのドライブギヤ23がアイドラギヤ24を介してドリブンギヤ25に連結されている。そして、各ドリブンギヤ22,25を選択的に連結するバイパスクラッチK5が設けられている。なお、図3に示す例も、図2に示す例と同様に、バイパス経路を介して入力軸5と出力軸9とがトルクを伝達する場合に、入力軸5の回転数が出力軸9の回転数よりも高回転数となる減速比を形成するように構成されている。
図3に示すようにバイパス経路を形成した場合も、図2に示す例と同様に、エンジン走行モードでは、バイパスクラッチK5を解放し、かつ自動変速機4を所定の変速段に設定することにより、エンジン2から自動変速機4を介して後輪13や前輪15にトルクを伝達することができる。また、EV走行モードでは、自動変速機4をニュートラルに設定するとともに、バイパスクラッチK5を係合することにより、自動変速機4を介さずに、モータ3と後輪13や前輪15とをトルク伝達可能に連結することができる。そのため、EV走行モード時における電力消費量を低減することや、発電量を増加させることができる。
1 ハイブリッド車両
2 エンジン
3 モータ
4 自動変速機
5 入力軸
6,7,8,10 遊星歯車機構
2 エンジン
3 モータ
4 自動変速機
5 入力軸
6,7,8,10 遊星歯車機構
Claims (1)
- 複数の遊星歯車機構を有するとともに、前記複数の遊星歯車機構のうちの少なくともいずれか二つの回転要素を連結し、またはいずれかの回転要素を固定することにより所定の変速比を設定するように構成された変速機構と、前記変速機構の入力側に連結されたエンジンおよび発電機能を有するモータとを備えたハイブリッド車両の駆動装置において、
前記変速機構の入力軸と、前記変速機構の出力軸とを、前記複数の遊星歯車機構を介することなくトルク伝達可能に連結するバイパス経路を備えている
ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021010288A JP2022114130A (ja) | 2021-01-26 | 2021-01-26 | ハイブリッド車両の駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021010288A JP2022114130A (ja) | 2021-01-26 | 2021-01-26 | ハイブリッド車両の駆動装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022114130A true JP2022114130A (ja) | 2022-08-05 |
Family
ID=82658421
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021010288A Pending JP2022114130A (ja) | 2021-01-26 | 2021-01-26 | ハイブリッド車両の駆動装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2022114130A (ja) |
-
2021
- 2021-01-26 JP JP2021010288A patent/JP2022114130A/ja active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4228954B2 (ja) | ハイブリッド車の駆動装置 | |
JP4140647B2 (ja) | 動力出力装置およびハイブリッド自動車 | |
US8083016B2 (en) | Vehicle with hybrid powertrain | |
US10315507B2 (en) | Hybrid vehicle | |
JP6863231B2 (ja) | ハイブリッド車両の制御装置 | |
CN109941090B (zh) | 车辆及车辆的控制方法 | |
WO2008050713A1 (fr) | Dispositif de sortie de puissance et automobile hybride | |
WO2008050683A1 (fr) | Dispositif de production de puissance et automobile hybride associée | |
WO2008029708A1 (fr) | Dispositif de production de puissance et véhicule hybride | |
WO2008026399A1 (fr) | Dispositif de puissance de sortie et automobile hybride | |
WO2008065792A1 (fr) | Dispositif fournissant une puissance utile, automobile équipée de ce dispositif et procédé de commande de ce dispositif | |
US20090134820A1 (en) | Drive unit for vehicle | |
US11072230B2 (en) | Transmission for a hybrid drive arrangement, hybrid drive arrangement, vehicle, method for operating the hybrid drive arrangement, computer program and storage medium | |
JP7120035B2 (ja) | 車両の変速制御装置 | |
WO2008029707A1 (fr) | Dispositif de production de puissance et véhicule hybride | |
JP5907155B2 (ja) | ハイブリッド駆動装置の制御装置 | |
CN113753020B (zh) | 混合动力车辆的控制装置 | |
JP3823960B2 (ja) | 車両の変速装置 | |
CN109760665B (zh) | 混合动力车辆的控制装置 | |
US9771065B2 (en) | Vehicle control system | |
CN108621778B (zh) | 混合动力车辆用驱动装置 | |
JP4400676B2 (ja) | ハイブリッド車の駆動装置 | |
JP5104493B2 (ja) | 動力出力装置および車両 | |
JP6863312B2 (ja) | ハイブリッド車両の制御装置 | |
CN115123192A (zh) | 车辆用控制装置 |