JP3327228B2 - Power plant for vehicles - Google Patents

Power plant for vehicles

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JP3327228B2
JP3327228B2 JP32666198A JP32666198A JP3327228B2 JP 3327228 B2 JP3327228 B2 JP 3327228B2 JP 32666198 A JP32666198 A JP 32666198A JP 32666198 A JP32666198 A JP 32666198A JP 3327228 B2 JP3327228 B2 JP 3327228B2
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威 浅野
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/50—Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
    • B60K6/54—Transmission for changing ratio
    • B60K6/543—Transmission for changing ratio the transmission being a continuously variable transmission
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
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  • Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンと電気モ
ータとの両者を効率的に運転させて車両を走行させるの
に用いられる車両用パワープラントに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power plant for a vehicle used to drive a vehicle by efficiently operating both an engine and an electric motor.

【０００２】[0002]

【従来の技術】自動車には、エンジン、電気モータ、変
速機を組み合せて、排ガス特性および高燃費を双方の向
上が図れるようにした車両、いわゆるハイブリッド車が
ある。2. Description of the Related Art Automobiles include a so-called hybrid vehicle in which an engine, an electric motor, and a transmission are combined to improve both exhaust gas characteristics and fuel efficiency.

【０００３】ハイブリッド車には、高効率の運転領域が
狭いエンジン、低速トルクが大きい電気モータの特性を
活用するために、発進は電気モータを用い、定常走行は
エンジンを用い、加速時は電気モータでエンジンの駆動
力をアシストする方式を採用したものがある。In a hybrid vehicle, an electric motor is used for starting, an engine is used for steady running, and an electric motor is used for acceleration in order to take advantage of the characteristics of an engine with a high-efficiency operating area that is narrow and an electric motor that has a large low-speed torque. Some systems employ a system that assists the driving force of the engine.

【０００４】この方式のハイブリッド車は、燃費を高め
るために、停車中はエンジンを停止させ、アクセルを踏
むと、電気モータで走行しながら、再びエンジンを始動
させて発進加速に備えることが行なわれる。In this type of hybrid vehicle, in order to improve fuel efficiency, the engine is stopped while the vehicle is stopped, and when the accelerator is depressed, the engine is restarted while running with the electric motor to prepare for starting acceleration. .

【０００５】このため、この方式のハイブリッド車で
は、大きな出力の走行用電気モータと、走行しながらエ
ンジンを始動するための小さな出力の始動用電気モータ
とを用いたパワープラントを採用して、発進の際、運転
者に違和感を与えないよう、車両を走行させながらエン
ジンを始動させていた。[0005] For this reason, the hybrid vehicle of this type employs a power plant using a high-power running electric motor and a low-power starting electric motor for starting the engine while running. At this time, the engine was started while the vehicle was running so as not to give the driver an uncomfortable feeling.

【０００６】ところが、２基の電気モータを設置するこ
とはコスト的に負担が大きい。特に高出力の電気モータ
は高価なので、かなりパワープラントはコスト高とな
る。しかも、２基の電気モータが組み込まれることによ
り、パワープラントの外形は大きくなるので、車載上の
制約も受けやすくなる。However, installing two electric motors is costly. In particular, since a high-power electric motor is expensive, the cost of a power plant is considerably high. In addition, by incorporating two electric motors, the outer shape of the power plant becomes larger, so that it is easily affected by restrictions on the vehicle.

【０００７】そこで、特許２６７２０８１号に開示され
ているように、エンジンの出力軸と変速機の入力軸との
間に、２段以上の変速可能な変速機構である２組の遊星
歯車機構を介し、１基の電気モータを設置して、エンジ
ンが停止した停車した状態から、アクセルを踏み込む
と、Ｌモードに切換えてある遊星歯車機構を用いて、電
気モータからの出力トルクを増幅させて変速機の入力軸
へ伝達して車両を発進させ、この発進走行中、遊星歯車
機構をＨモードに切換えて、電気モータとエンジンとを
連結し、上昇している電気モータの慣性力をエンジンの
出力軸へ伝達させて、エンジンを始動させるようとする
技術が提案されている。Therefore, as disclosed in Japanese Patent No. 2672081, two sets of planetary gear mechanisms, which are two or more speed-changeable transmission mechanisms, are provided between the output shaft of the engine and the input shaft of the transmission. When a single electric motor is installed and the accelerator is depressed from a stopped state where the engine is stopped, the output torque from the electric motor is amplified by using the planetary gear mechanism switched to the L mode. The vehicle is started by transmitting to the input shaft, and during this start traveling, the planetary gear mechanism is switched to the H mode, the electric motor and the engine are connected, and the inertia force of the rising electric motor is output to the output shaft of the engine. A technique for starting the engine by transmitting the power to the engine has been proposed.

【０００８】[0008]

【発明が解決しようとする課題】この技術だと、１基の
電気モータですむので、パワープラントの車載性は図れ
る。しかし、エンジンの始動性を見ると、エンジンへ加
わる電気モータの慣性力は、瞬間的な力なので、エンジ
ンが始動するまでの間、続かない。According to this technique, since only one electric motor is required, the power plant can be mounted easily. However, in view of the startability of the engine, the inertia force of the electric motor applied to the engine is an instantaneous force and does not continue until the engine starts.

【０００９】このため、電気モータは、慣性力を利用し
ても、エンジンを始動させるたのには高いトルクが求め
られる。つまり、走行しながら慣性力でエンジン始動を
行う技術でも、高出力の電気モータでないと、エンジン
の始動が行えない。For this reason, the electric motor requires a high torque to start the engine even if the inertia force is used. In other words, even in the technique of starting the engine by inertia while traveling, the engine cannot be started unless the motor is a high-output electric motor.

【００１０】そのため、車載性、コスト的の双方の点で
特に優れた効果をもたらすパワープラントが望まれてい
る。[0010] Therefore, a power plant that has particularly excellent effects in terms of both in-vehicle performance and cost is desired.

【００１１】本発明は、上記事情に着目してなされたも
ので、その目的とするところは、小出力の電気モータ
で、十分な発進加速を得ながら、同発進加速を損なわず
にエンジンを始動させることができる車両用パワープラ
ントを提供することにある。The present invention has been made in view of the above circumstances. It is an object of the present invention to start an engine with a small output electric motor while obtaining sufficient starting acceleration without impairing the starting acceleration. It is an object of the present invention to provide a vehicular power plant that can be driven.

【００１２】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載した車両用パワープラントは、エンジ
ンの出力軸と変速機の入力軸との間に設置される２段以
上変速可能な変速機構に、３要素２自由度型遊星歯車機
構を採用し、３要素のうち、第１要素にエンジンの出力
軸と変速機の入力軸とを連結し、第２要素に電気モータ
を連結し、第３要素に同要素を制動するブレーキ手段が
設け、さらに第１要素、第２要素、第３要素のうち２つ
の要素を連結するクラッチ手段を設けて、電気モータの
出力トルクを増幅させて変速機の入力軸とエンジンの出
力軸とへ伝達させる構成とした。According to a first aspect of the present invention, there is provided a power plant for a vehicle, wherein two or more gears are provided between an output shaft of an engine and an input shaft of a transmission. A three-element, two-degree-of-freedom planetary gear mechanism is adopted for a simple transmission mechanism. Of the three elements, the first element is connected to the output shaft of the engine and the input shaft of the transmission, and the second element is connected to the electric motor. The third element is provided with brake means for braking the same element, and further provided with clutch means for connecting two of the first element, the second element and the third element to amplify the output torque of the electric motor. Transmission to the input shaft of the transmission and the output shaft of the engine.

【００１３】これにより、安価なコスト、さらには車載
性に優れる小さな出力の電気モータ、つまり小型の電気
モータで、発進の際、十分な発進加速を確保しつつ、同
発進加速を損なわずにエンジンの始動が行なわれるよう
になる。With this arrangement, an electric motor having a small output, which is inexpensive and excellent in in-vehicle performance, that is, a small electric motor, is capable of securing sufficient starting acceleration at the time of starting and without impairing the starting acceleration. Is started.

【００１４】請求項２に記載した車両用パワープラント
は、上記目的に加え、より小型の電気モータですむよ
う、第１要素とエンジンの出力軸との間に第２クラッチ
を設けて、変速機構からエンジンを切り離せる構造とし
て、電気モータの動力だけで走行する際、エンジンの抵
抗が加わらずにすむようにして、電気モータの負担をで
きるだけ軽減するようにした。According to a second aspect of the present invention, in addition to the above object, a second clutch is provided between the first element and the output shaft of the engine so that a smaller electric motor can be used. When the vehicle is driven only by the power of the electric motor, the engine can be disconnected so that the load on the electric motor is reduced as much as possible.

【００１５】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図１に示す一実施
形態にもとづいて説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to an embodiment shown in FIG.

【００１６】図１は本発明を適用したハイブリット車に
用いられるパワープラントＰの全体の概略図を示し、図
中１はエンジン、２は、同エンジン１から出力軸１ａ側
へ離れた地点に設置された変速機、例えばベルト式無段
変速機である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the entirety of a power plant P used for a hybrid vehicle to which the present invention is applied. In the figure, reference numeral 1 denotes an engine, and 2 denotes an engine installed at a position away from the engine 1 toward the output shaft 1a. Transmission, for example, a belt-type continuously variable transmission.

【００１７】ベルト式無段変速機２は、エンジン１の出
力軸１と直列に並ぶベルト入力軸３、このベルト入力軸
３と並行な出力軸４を備えていて、ベルト入力軸３には
Ｖ溝５ａをもつドライブプーリ５が組み付けられ、出力
軸４にはＶ溝６ａをもつドリブンプーリ６が組み付けら
れている。これらＶ溝５ａ、６ａ間には、無端状の金属
ベルト７が掛け渡されていて、互いのプーリ幅を変化さ
せることにより、変速比が変えられる構造となってい
る。The belt-type continuously variable transmission 2 includes a belt input shaft 3 arranged in series with the output shaft 1 of the engine 1 and an output shaft 4 parallel to the belt input shaft 3. A drive pulley 5 having a groove 5a is mounted, and a driven pulley 6 having a V groove 6a is mounted on the output shaft 4. An endless metal belt 7 is stretched between the V grooves 5a and 6a, and has a structure in which the gear ratio can be changed by changing the width of each pulley.

【００１８】このベルト式無段変速機２の出力軸４が、
出力用のクラッチ８、ワイヤー操作式のパーキング機構
９、中継ギヤ１０、ファイナルギヤ１１、デファレンシ
ャルギヤ１２を介して、左右の走行輪（図示しない）に
接続してある。The output shaft 4 of the belt-type continuously variable transmission 2 is
It is connected to left and right running wheels (not shown) via an output clutch 8, a wire-operated parking mechanism 9, a relay gear 10, a final gear 11, and a differential gear 12.

【００１９】このベルト式無段変速機２の入力軸３とエ
ンジン１の出力軸１ａとの間には、例えば低速モード
（以下、Ｌモードいう）と高速モード（以下、Ｈモード
という）との２段変速可能な遊星ギヤ式減速機１５（２
段以上の変速が可能な変速機構に相当）を介して、１基
の小出力（小型）のモータ／ジェネレータ１６（ＭＧ；
電気モータと発電機との双方の機能をもつ：電気モータ
に相当）が設置してある。Between the input shaft 3 of the belt-type continuously variable transmission 2 and the output shaft 1a of the engine 1, for example, a low-speed mode (hereinafter, referred to as L mode) and a high-speed mode (hereinafter, referred to as H mode). Planetary gear type speed reducer 15 (2
One small-output (small) motor / generator 16 (MG;
It has both functions of an electric motor and a generator: equivalent to an electric motor).

【００２０】遊星ギヤ式減速機１５には、３要素２自由
度型遊星歯車機構が用いられている。具体的には、同遊
星歯車機構は、入力軸３および出力軸１ａと同じ軸心の
延長線上にサンギヤ１７を配置し、サンギヤ１７の周り
にリングギヤ１８を配置し、これらサンギヤ１７とリン
グギヤ１８との間に、キャリア１９で支持されたプラネ
タリギヤ２０を噛み合わせた構造が用いてある。この遊
星歯車機構と隣接するエンジン１側に、同心状の配置で
モータ／ジェネレータ１６を構成するステータ１６ａ、
ロータ１６ｂが配設してある。このモータ／ジェネレー
タ１６が、インバータ２１を介して、バッテリ２２に接
続され、バッテリ２２からの電気エネルギーでモータ／
ジェネレータ１６をモータとして作動させて、車両をモ
ータ走行させたりエンジン１の始動に必要な動力を発生
させたり、反対にモータ／ジェネレータ１６をジェネレ
ータとして作動させて、ジェネレータに加わる運動エネ
ルギーを電気エネルギーに変えてバッテリ１８へ充電で
きるようにしてある。As the planetary gear type speed reducer 15, a three-element two-degree-of-freedom planetary gear mechanism is used. Specifically, the planetary gear mechanism arranges the sun gear 17 on an extension of the same axis as the input shaft 3 and the output shaft 1a, arranges the ring gear 18 around the sun gear 17, and sets the sun gear 17 and the ring gear 18 together. Between them, there is used a structure in which a planetary gear 20 supported by a carrier 19 is engaged. On the side of the engine 1 adjacent to the planetary gear mechanism, a stator 16a which forms the motor / generator 16 in a concentric arrangement,
A rotor 16b is provided. The motor / generator 16 is connected to a battery 22 via an inverter 21, and the motor / generator 16 uses electric energy from the battery 22 to
By operating the generator 16 as a motor to drive the vehicle by motor or to generate the power required to start the engine 1, the motor / generator 16 is operated as a generator to convert kinetic energy applied to the generator into electric energy. Alternatively, the battery 18 can be charged.

【００２１】そして、遊星歯車機構の３要素（サンギ
ヤ、キャリア、リングギヤ）のうち、キャリア１９は、
同キャリア１９とリングギヤ１８との間を断続するＨ／
Ｌモード切換用のクラッチ２５（３要素のうち２つを連
結するクラッチ手段に相当）を介して、ベルト式無段変
速機２のベルト入力軸３に連結してある。さらにキャリ
ア１９は、エンジン切換用のクラッチ２６（第２のクラ
ッチ手段に相当）を介して、エンジン１の出力軸１ａに
も連結してある。なお、エンジン１の出力軸１ａには、
エンジン１の振動等を吸収するよう、ダンパ２７ａが付
いたフライホール２７が取付けてある。The carrier 19 among the three elements (sun gear, carrier and ring gear) of the planetary gear mechanism is
H / intermittent between the carrier 19 and the ring gear 18
It is connected to the belt input shaft 3 of the belt-type continuously variable transmission 2 via an L-mode switching clutch 25 (corresponding to clutch means for connecting two of the three elements). Further, the carrier 19 is also connected to the output shaft 1a of the engine 1 via an engine switching clutch 26 (corresponding to a second clutch means). The output shaft 1a of the engine 1 includes:
A flyhole 27 with a damper 27a is attached so as to absorb vibrations of the engine 1 and the like.

【００２２】サンギヤ１７は、モータ／ジェネレータ１
６のロータ１６ｂに連結してある。The sun gear 17 is a motor / generator 1
6 is connected to the rotor 16b.

【００２３】残るリングギヤ１８は、前進と後退（正逆
方向の両方）でロック方向が切換え可能な２ウェイクラ
ッチ２８（ブレーキ手段に相当）を介して、パワープラ
ントＰの周囲を覆う外郭ケース２９に支持させてある。The remaining ring gear 18 is connected to an outer case 29 covering the periphery of the power plant P via a two-way clutch 28 (corresponding to a brake means) whose locking direction can be switched between forward and backward (in both forward and reverse directions). It is supported.

【００２４】そして、遊星ギヤ式減速機１５の各クラッ
チ８，２５，２６は、動作源、例えば油圧回路４０に接
続され、油圧回路４０から供給される油圧により、Ｈモ
ード／Ｌモードを切換えたり、エンジン１を断続させた
り、ベルト式無段変速機２の出力を断続できるようにし
てある。Each of the clutches 8, 25, 26 of the planetary gear type speed reducer 15 is connected to an operation source, for example, a hydraulic circuit 40, and switches between H mode and L mode according to the hydraulic pressure supplied from the hydraulic circuit 40. The engine 1 can be turned on and off, and the output of the belt-type continuously variable transmission 2 can be turned on and off.

【００２５】一方、４５はシフト操作装置である。シフ
ト操作装置４５は、セレクトレバー４６を備え、同レバ
ー操作により、Ｐ（パーキング）、Ｒ（リバース）、Ｎ
（ニュートラル）、Ｄ（ドライブ）のポジションが選択
されると、選択したポジションの信号が出力されるよう
にしてある。On the other hand, reference numeral 45 denotes a shift operation device. The shift operation device 45 includes a select lever 46, and P (parking), R (reverse), N
When a position of (neutral) or D (drive) is selected, a signal of the selected position is output.

【００２６】このシフト操作装置４５が、ＥＣＵ４７
（制御部）に接続される。さらにＥＣＵ４７は，油圧回
路４０に接続され、選択されたポジション、さらにはア
クセル開度、ブレーキ操作などから、ＥＣＵ４７に設定
されたプログラムにしたがい、各クラッチ８，２５，２
６、モータ／ジェネレータ１６、２ウェイクラッチ２８
を制御したり、２ウェイクラッチ２８のロック方向を前
進と後進とで切換えたり、モータ電流の向きを前進と後
進とで切換えたりすることにより、エンジン特性、モー
タ特性を活用した車両の走行（発進はモータで、定常走
行はエンジンで、加速時はモータでエンジンをアシスト
し、減速時は回生を行う、後進はモータで行う等の走
行）が行えるようにしてある。The shift operation device 45 is provided with an ECU 47
(Control unit). Further, the ECU 47 is connected to the hydraulic circuit 40, and according to a program set in the ECU 47, based on the selected position, the accelerator opening, the brake operation, and the like, each clutch 8, 25, 2
6. Motor / generator 16, 2-way clutch 28
Of the vehicle using the engine characteristics and motor characteristics by controlling the lock direction of the two-way clutch 28 between forward and reverse, and switching the direction of the motor current between forward and reverse. Is a motor, the engine is assisted during steady running, the engine is assisted by the motor during acceleration, the regenerative operation is performed during deceleration, and the motor is used for reverse running.

【００２７】またＥＣＵ４７には、燃費を高めるため
に、ハイブリット車が停車中はエンジン１を停止させる
機能が設定してある。The ECU 47 is provided with a function of stopping the engine 1 while the hybrid vehicle is stopped in order to improve fuel efficiency.

【００２８】さらにＥＣＵ４７には、この停車から速や
かに発進させるよう、モータで発進させながらエンジン
１を始動させる機能が設定してある。具体的には、ＥＣ
Ｕ４７には、アクセルペダルを踏むと、モータ／ジェネ
レータ１６をモータとして作動、遊星ギヤ式減速機１５
をＬモード（クラッチ２５：オフ、リングギヤ８：２ウ
ェイクラッチ２８でブレーキ）に切換えるモードが設定
されていて、同減速機１５で増幅させたモータの出力ト
ルクが、Ｌモードのベルト式無段変速機２、エンジン１
の双方へ伝達されるようにしてある。またＥＣＵ４７に
は、モータだけが稼動するとき、クラッチ２６をオフし
て、エンジン１を遊星ギヤ式減速機１５から切り離す制
御も設定されていて、モータ走行の際、無用な負担をモ
ータに与えないようにしてある。Further, the ECU 47 is provided with a function of starting the engine 1 while starting with the motor so that the engine 1 is started immediately after the stop. Specifically, EC
In U47, when the accelerator pedal is depressed, the motor / generator 16 operates as a motor, and the planetary gear type speed reducer 15
Is switched to the L mode (clutch 25: off, ring gear 8: brake by the 2-way clutch 28), and the output torque of the motor amplified by the speed reducer 15 is changed to the L mode belt type continuously variable transmission. Machine 2, Engine 1
Is transmitted to both sides. The ECU 47 is also provided with a control for turning off the clutch 26 and disconnecting the engine 1 from the planetary gear reducer 15 when only the motor operates, so that unnecessary load is not applied to the motor when the motor runs. It is like that.

【００２９】こうした発進を含む各種の代表的なハイブ
リット車のモードが表１に示されている。Table 1 shows various typical modes of the hybrid vehicle including such a start.

【００３０】[0030]

【表１】 [Table 1]

【００３１】この表１にもとづきパワープラントの作用
を説明する。なお、（）内英字は表１中のＮＯ．を示
す。The operation of the power plant will be described based on Table 1. The letters in parentheses are the NO. In Table 1. Is shown.

【００３２】今、停車しているハイブリット車を走行さ
せるとする。Now, it is assumed that the stopped hybrid vehicle is driven.

【００３３】このとき、セレクトレバー４６はＰポジシ
ョンにあるから、始動操作は同ポジションのまま、イグ
ニションスイッチをオンする。At this time, since the select lever 46 is at the P position, the ignition switch is turned on while the starting operation remains at the same position.

【００３４】すると、ＥＣＵ４７は、冷却水の温度から
エンジン１が冷態であるか温態であるかを検出し、エン
ジン１が冷態であれば、暖気モードに入る（Ａ）。Then, the ECU 47 detects whether the engine 1 is cold or hot from the temperature of the cooling water, and if the engine 1 is cold, enters the warm-up mode (A).

【００３５】暖気モードは、ＥＣＵ４７の指令により、
クラッチ２６をオンさせ、続いてモータ／ジェネレータ
１６から駆動力を出力することで行なわれる。The warm-up mode is controlled by a command from the ECU 47.
This is performed by turning on the clutch 26 and subsequently outputting the driving force from the motor / generator 16.

【００３６】すなわち、モータ出力は、サンギヤ１７、
プラネタリギヤ２０、キャリア１９へ伝わり、リングギ
ヤ１８を前進方向に回転させようとする。That is, the motor output is the sun gear 17,
It is transmitted to the planetary gear 20 and the carrier 19, and tries to rotate the ring gear 18 in the forward direction.

【００３７】このとき、リングギヤ１８は、２ウェイク
ラッチ２８により前進方向には回転しないようロック
（制動）されてキャリア１９の反力を受けるから、キャ
リア１９からの出力となる。つまり、遊星歯車機構はＬ
モードとなり、サンギヤ１７から入力される回転を減速
して、キャリア１９から出力させる。At this time, the ring gear 18 is locked (braked) by the two-way clutch 28 so as not to rotate in the forward direction and receives the reaction force of the carrier 19, so that the output from the carrier 19 is obtained. That is, the planetary gear mechanism is L
In the mode, the rotation input from the sun gear 17 is reduced and output from the carrier 19.

【００３８】この増幅されたモータの出力トルクが、ク
ラッチ２６を通じて、エンジン１の出力軸１ａへ伝達さ
れ、エンジン１を始動させる。The amplified output torque of the motor is transmitted to the output shaft 1a of the engine 1 through the clutch 26, and the engine 1 is started.

【００３９】ついで、ハイブリッド車を発進させるべ
く、ブレーキペダルを踏んだ状態で、セレクタレバー４
６をＤポジションにシフトする。その後、暖気が不十分
な場合は、ＥＣＵ４７の指令により、エンジン１は、ア
イドル運転に入り、エンジン１を暖気させる（Ｂ）。こ
の際、バッテリ２２の電力低下があると、ＥＣＵ４７
は、モータ／ジェネレータ１６を発電として機能させ、
バッテリ２２へ発電した電力を充電させる（Ｌ）。暖気
が終了すると、エンジン１を停止させ、クラッチ８をオ
ンさせ、さらにベルト式無段変速機２をＬモードにし、
モータのみで発進可能なモードに入り、そのモードで待
機する（Ｃ）。Next, in order to start the hybrid vehicle, the selector lever 4 is pressed with the brake pedal depressed.
6 is shifted to the D position. Thereafter, if the warm-up is insufficient, the engine 1 enters an idling operation to warm up the engine 1 according to a command from the ECU 47 (B). At this time, if the power of the battery 22 decreases, the ECU 47
Makes the motor / generator 16 function as power generation,
The generated power is charged to the battery 22 (L). When the warm-up is completed, the engine 1 is stopped, the clutch 8 is turned on, and the belt-type continuously variable transmission 2 is set to the L mode,
The vehicle enters a mode in which it can be started only by the motor, and waits in that mode (C).

【００４０】ブレーキペダルからアクセルぺダルに踏み
代えて、同アクセルペダル（図示しない）を踏込む。The accelerator pedal (not shown) is depressed instead of the brake pedal.

【００４１】すると、ＥＣＵ４７は、モータ／ジェネレ
ータ１６をモータとして機能させ、駆動力をサンギヤ１
７へ出力させる。Then, the ECU 47 causes the motor / generator 16 to function as a motor and changes the driving force to the sun gear 1.
7 is output.

【００４２】ここで、遊星歯車機構はＬモードであるか
ら、モータの出力トルクは同遊星歯車機構によって増幅
され、この増幅した出力トルクが、キャリア１９からベ
ルト入力軸３へ出力され、Ｌモードに変速されているド
ライブプーリ５、金属ベルト７、ドリブンプーリ６を経
て、ファイナルギヤ１１、デファレンシャルギヤ１２を
通じ、左右の走行輪へ伝達され、ハイブリッド車をモー
タのみで発進させ加速させる（Ｄ）。Here, since the planetary gear mechanism is in the L mode, the output torque of the motor is amplified by the planetary gear mechanism, and the amplified output torque is output from the carrier 19 to the belt input shaft 3 and is changed to the L mode. The gear is transmitted to the left and right traveling wheels via the drive pulley 5, the metal belt 7, and the driven pulley 6, which are being shifted, through the final gear 11 and the differential gear 12, and the hybrid vehicle is started and accelerated only by the motor (D).

【００４３】この発進加速によりモータの回転が上昇
し、キャリア１９の回転数がエンジン始動を行える回転
まで上昇すると、ＥＣＵ４７はクラッチ２６をオンし、
モータの出力トルクをエンジン１の出力軸１ａへ伝達さ
せる。When the rotation of the motor increases due to the starting acceleration and the rotation speed of the carrier 19 increases to a rotation at which the engine can be started, the ECU 47 turns on the clutch 26, and
The output torque of the motor is transmitted to the output shaft 1a of the engine 1.

【００４４】このとき、エンジン１へ伝達されるモータ
の出力トルクは、遊星歯車機構によって増幅されている
から、エンジン１の始動に十分なトルクをもつ。At this time, since the output torque of the motor transmitted to the engine 1 is amplified by the planetary gear mechanism, the motor has sufficient torque for starting the engine 1.

【００４５】これにより、加速走行中、エンジン１は、
速やか、かつ滑らかに始動される（Ｅ）。Thus, during acceleration running, the engine 1
It is started quickly and smoothly (E).

【００４６】エンジン１が始動すると、ハイブリット車
は、エンジン１とモータとの両者の出力により加速す
る。When the engine 1 starts, the hybrid vehicle is accelerated by the outputs of both the engine 1 and the motor.

【００４７】そして、モータ回転が許容限域に近づくま
で上昇すると、ＥＣＵ４７はクラッチ２５をオンさせ、
キャリア１９とリングギヤ１８とを連結する。When the motor rotation rises until it approaches the allowable limit, the ECU 47 turns on the clutch 25,
The carrier 19 and the ring gear 18 are connected.

【００４８】すると、リングギヤ１８へ加わる力は逆向
きとなる。この力が加わる方向だと、２ウェイクラッチ
２８はフリーな状態なので、リングギヤ１８はキャリア
１９と同方向に回転を始める。つまり、遊星歯車機構
は、大きな減速比のＬモードから、入力と出力との比が
１：１のＨモードに切り換わる。Then, the force applied to the ring gear 18 is reversed. In the direction in which this force is applied, the two-way clutch 28 is in a free state, and the ring gear 18 starts rotating in the same direction as the carrier 19. That is, the planetary gear mechanism switches from the L mode with a large reduction ratio to the H mode with a 1: 1 input / output ratio.

【００４９】これにより、ハイブリット車は、回転上昇
にしたがい高い出力トルクを発生するエンジン１とモー
タの出力とにより、Ｌモードでの加速を保ちながら加速
を継続していく（Ｆ）。Thus, the hybrid vehicle continues to accelerate while maintaining acceleration in the L mode by the engine 1 and the output of the motor that generate a high output torque as the rotation increases (F).

【００５０】ついで、加速が緩やかになり、高い熱効率
のエンジン１の運転領域が走行抵抗と見合う高い車速の
定常走行に入ったとする。Next, it is assumed that the acceleration is moderated and the operating range of the engine 1 with high thermal efficiency has entered steady running at a high vehicle speed commensurate with the running resistance.

【００５１】すると、ＥＣＵ４７の指令により、モータ
を空転させ、エンジン１だけを動力とし、ベルト式無段
変速機２をＨモードに切換えて、ハイブリッド車の走行
を続ける（Ｇ）。この状態からアクセルペダルを踏込め
ば、再びモータが作動して、ハイブリッド車は加速す
る。Then, in response to a command from the ECU 47, the motor is idled, only the engine 1 is used as power, the belt-type continuously variable transmission 2 is switched to the H mode, and the hybrid vehicle continues traveling (G). When the accelerator pedal is depressed from this state, the motor operates again and the hybrid vehicle accelerates.

【００５２】この定常走行中、走行抵抗が小さくなる
と、ＥＣＵ４７は、空転するモータ／ジェネレータ１６
を発電機として機能させ、エンジン１の余裕分となった
出力トルクでモータから発電させ、バッテリ２２の充電
を行う（Ｈ）。When the running resistance decreases during the steady running, the ECU 47 starts the idling motor / generator 16.
Function as a generator, causing the motor to generate electric power with an output torque that is sufficient for the engine 1 to charge the battery 22 (H).

【００５３】なお、定常走行中、バッテリ２２の充電容
量が低下したときは、エンジン１の回転数を発電負荷
分、上昇させて出力トルクを高めて発電を行う。When the charge capacity of the battery 22 decreases during steady running, the engine 1 is rotated by the power generation load to increase the output torque to generate power.

【００５４】一方、例えば２０〜３０ｋｍ／ｈ程度の低
車速で一定の走行が行なわれたとする。On the other hand, it is assumed that a constant running is performed at a low vehicle speed of, for example, about 20 to 30 km / h.

【００５５】この低車速では、エンジン１は低エンジン
回転数となるために熱効率が悪い。At this low vehicle speed, the engine 1 has a low engine speed, and therefore has poor thermal efficiency.

【００５６】このときには、ＥＣＵ４７は、モータ／ジ
ェネレータ１６をモータとして機能させる。またクラッ
チ２６をオフし、エンジン１の運転を停止させる。つま
り、熱効率の悪い低負荷運転のときは、エンジン１用い
ず、モータだけで走行を行う（Ｉ）。At this time, the ECU 47 causes the motor / generator 16 to function as a motor. Further, the clutch 26 is turned off, and the operation of the engine 1 is stopped. That is, during low-load operation with poor thermal efficiency, the vehicle travels only with the motor without using the engine 1 (I).

【００５７】このモータ走行を続け、バッテリ２２の蓄
電量が低下し、充電が必要となるとする。It is assumed that the motor travel is continued, the charged amount of the battery 22 decreases, and charging is required.

【００５８】このときには、ＥＣＵ４７は、クラッチ２
６をオンして、再びエンジン１を始動させる。ついで、
モータ／ジェネレータ１６をジェネレータとして機能さ
せ、このジェネレータの発電負荷分、高回転数の領域で
エンジン１を運転させ、高い熱効率の領域で、エンジン
１だけによる走行が継続される。そして、バッテリ１が
回復したら、再びモータ走行に戻る。At this time, the ECU 47
6 is turned on, and the engine 1 is started again. Then
The motor / generator 16 is made to function as a generator, and the engine 1 is operated in a high rotation speed region corresponding to the power generation load of the generator, and the running only by the engine 1 is continued in a high thermal efficiency region. Then, when the battery 1 recovers, the operation returns to the motor running again.

【００５９】低車速走行は、こうしたモータ、エンジン
の運転を繰り返す。When the vehicle is running at a low speed, the operation of the motor and the engine is repeated.

【００６０】ついで、ブレーキペダルを踏んで、減速し
たとする。すると、ＥＣＵ４７は、クラッチ２６をオフ
してエンジン１を遊星歯車機構から切り離し、モータ／
ジェネレータ１６を発電機として機能させ、運動エネル
ギーを電気エネルギーに変換させる。これにより、減速
回生が行なわれ、ハイブリッド車は、運動エネルギーを
回収しながら減速していく（Ｊ）。Next, it is assumed that the brake pedal is depressed to decelerate. Then, the ECU 47 turns off the clutch 26 to disconnect the engine 1 from the planetary gear mechanism, and
The generator 16 functions as a generator to convert kinetic energy into electric energy. Thereby, deceleration regeneration is performed, and the hybrid vehicle decelerates while recovering kinetic energy (J).

【００６１】停車すれば、パワープラントは、クリープ
トルクが発生可能な状態（ブレーキペダルを離せばクリ
ープ走行が行なわれる状態）で停止する。このとき、エ
ンジン１が運転していたら停止させ、アイドルストップ
に入る。When the vehicle stops, the power plant stops in a state where creep torque can be generated (a state where creep running is performed when the brake pedal is released). At this time, if the engine 1 is operating, the engine 1 is stopped and the engine 1 enters an idle stop.

【００６２】このとき、セレクタレバー４６をＲポジシ
ョンに操作して、ブレーキペダルを離したり、アクセル
ペダルを踏めば、モータ／ジェネレータ１６が逆回転す
るモータとして切り換わり、また２ウェイクラッチ２８
のロック方向が逆となって、ベルト式無段変速機２を通
じて、後退に必要な動力を走行輪へ伝わり、後退する
（Ｋ）。At this time, when the selector lever 46 is operated to the R position and the brake pedal is released or the accelerator pedal is depressed, the motor / generator 16 is switched as a reversely rotating motor.
, The power required for reversing is transmitted to the traveling wheels through the belt-type continuously variable transmission 2 and the vehicle retreats (K).

【００６３】そして、アイドルストップの停車状態から
発進させるべく、アクセルを踏み込めば、再びハイブリ
ット車は、先に述べたように低出力のモータで十分な発
進加速を得ながら、同モータでエンジン１を始動するの
に必要な出力トルクが確保され、エンジン始動に入る。When the accelerator is depressed in order to start the vehicle from the idle-stop state, the hybrid vehicle again obtains sufficient starting acceleration with the low-output motor as described above, and starts the engine 1 with the same motor. The output torque necessary for starting is secured, and the engine starts.

【００６４】したがって、コスト、さらには車載性に優
れる小さな出力の電気モータ（小型の電気モータ）で、
車両が発進できる上、発進加速中、同加速性能を損なわ
ずに良好にエンジン１の始動ができる。Therefore, an electric motor with a small output (small electric motor) which is excellent in cost and further excellent in vehicle mounting property
In addition to the vehicle being able to start, the engine 1 can be started satisfactorily during start acceleration without impairing the acceleration performance.

【００６５】この結果、パワープラントの大幅なコスト
の低減を図ることができる。しかも、エンジン１は、ク
ラッチ２６により遊星歯車機構から切り離せる構造にし
てあるので、モータだけで発進する際、無用なエンジン
１の抵抗が加わらずにすみ、その分、低出力のモータで
すみ、一層、パワープラントのコスト低減を図ることが
できる。As a result, the cost of the power plant can be significantly reduced. In addition, since the engine 1 has a structure that can be separated from the planetary gear mechanism by the clutch 26, when starting with the motor alone, unnecessary resistance of the engine 1 does not need to be added, and a motor with a low output can be used accordingly. Further, the cost of the power plant can be reduced.

【００６６】なお、一実施形態では、ＬモードとＨモー
ドの２段変速可能な遊星歯車機構を用いた例を挙げた
が、これに限らず、２段以上の変速が可能な遊星歯車機
構を用いて、小型の電気モータの出力トルクを増幅させ
て発進し、発進中、同一電気モータでエンジンを始動す
るようにしてもよい。In one embodiment, an example is described in which a planetary gear mechanism capable of two-stage shifting in L mode and H mode is used. However, the present invention is not limited to this, and a planetary gear mechanism capable of shifting in two or more stages is used. It may be used to amplify the output torque of a small electric motor and start the engine, and start the engine with the same electric motor during the start.

【００６７】[0067]

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載の発
明によれば、発進の際、低出力（小型）の電気モータで
十分な発進加速を得ながら、同じ電気モータでエンジン
の始動させるのに必要な出力トルクを確保することがで
きる。As described above, according to the first aspect of the present invention, at the time of starting, the engine is started by the same electric motor while obtaining a sufficient starting acceleration by the low output (small) electric motor. The output torque required for this can be secured.

【００６８】したがって、コスト、さらには車載性に優
れる小さな出力の電気モータ（小型の電気モータ）で、
車両が発進できる上、発進加速中、同加速性能を損なわ
ずに良好にエンジンの始動ができ、パワープラントの大
幅なコストの低減を図ることができる。Therefore, an electric motor with a small output (small electric motor) which is excellent in cost and further excellent in in-vehicle performance,
In addition to the vehicle being able to start, the engine can be started satisfactorily during start acceleration without deteriorating the acceleration performance, and the cost of the power plant can be greatly reduced.

【００６９】請求項２に記載の発明によれば、さらに上
記目的に加え、電気モータの動力で走行する際、エンジ
ンが遊星歯車機構から切り離せるので、無用にエンジン
の抵抗が加わらずにすみ、一層、小型のモータでよく、
よりパワープラントのコスト低減を図ることができると
いった効果を奏する。According to the second aspect of the present invention, in addition to the above object, when the vehicle is driven by the electric motor, the engine can be separated from the planetary gear mechanism, so that the resistance of the engine is not needlessly applied, and A smaller motor is sufficient.
There is an effect that the cost of the power plant can be further reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の一実施形態に係る車両用パワープラン
トの構成を説明するための図。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a vehicle power plant according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】 １…エンジン ２…ベルト式無段変速機（変速機） ３…ベルト入力軸 ４…出力軸 １５…３要素２自由度型遊星歯車機構（変速機構） １６…モータ／ジェネレータ（電気モータ） １７…サンギヤ １８…リングギヤ １９…キャリア ２５…Ｈ／Ｌモード切換用のクラッチ（クラッチ手段） ２６…エンジン切換用のクラッチ（第２のクラッチ手
段） ２８…２ウェイクラッチ（ブレーキ手段）。[Description of Signs] 1 engine 2 belt-type continuously variable transmission (transmission) 3 belt input shaft 4 output shaft 15 three-element two-degree-of-freedom planetary gear mechanism (transmission mechanism) 16 motor / generator ( 17 ... Sun gear 18 ... Ring gear 19 ... Carrier 25 ... H / L mode switching clutch (clutch means) 26 ... Engine switching clutch (second clutch means) 28 ... 2-way clutch (brake means).

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浅野 威 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動 車工業株式会社内 (72)発明者 後田 祐一 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動 車工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平９−158998（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−174209（ＪＰ，Ａ) 特開2000−92611（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60K 17/04 B60K 6/02 - 6/04 B60L 11/00 - 11/14 F16H 3/44 F02N 11/04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Takeshi Asano 5-33-8 Shiba, Minato-ku, Tokyo Inside Mitsubishi Motors Corporation (72) Inventor Yuichi Goda 5-33-8 Shiba, Minato-ku, Tokyo (56) References JP-A-9-158998 (JP, A) JP-A-10-174209 (JP, A) JP-A-2000-92611 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) B60K 17/04 B60K 6/02-6/04 B60L 11/00-11/14 F16H 3/44 F02N 11/04

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 エンジンの出力軸と変速機の入力軸との
間に少なくとも２段以上変速可能な変速機構を介して電
気モータを設置した車両用パワープラントにおいて、 前記変速機構は、３要素２自由度型遊星歯車機構からな
り、 該歯車機構の３要素のうち、 第１要素には前記エンジンの出力軸と前記変速機の入力
軸とが連結され、 第２要素には前記電気モータが連結され、 第３要素には同要素を制動するブレーキ手段が設けら
れ、 かつ前記第１要素、第２要素、第３要素のうち２つの要
素を連結するクラッチ手段を有し、 前記電気モータの出力トルクを増幅させて前記変速機の
入力軸と前記エンジンの出力軸とへ伝達させるモードを
構成することを特徴とする車両用パワープラント。1. A power plant for a vehicle in which an electric motor is installed between an output shaft of an engine and an input shaft of a transmission via a speed change mechanism capable of shifting at least two stages, wherein the speed change mechanism comprises three elements It comprises a degree of freedom type planetary gear mechanism. Of the three elements of the gear mechanism, the first element is connected to the output shaft of the engine and the input shaft of the transmission, and the second element is connected to the electric motor. The third element is provided with brake means for braking the same element, and has a clutch means for connecting two of the first element, the second element, and the third element, and the output of the electric motor A power plant for a vehicle, comprising a mode in which torque is amplified and transmitted to an input shaft of the transmission and an output shaft of the engine. 【請求項２】 前記第１要素と前記エンジンの出力軸と
の間には、第２クラッチが設けられることを特徴とする
請求項１に記載の車両パワープラント。2. The vehicle power plant according to claim 1, wherein a second clutch is provided between the first element and an output shaft of the engine.
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