JP4140590B2 - ハイブリッド車の駆動装置 - Google Patents
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Description
前記差動装置として、前記エンジンと第1モータジェネレータが連結される2自由度3要素の第1差動装置と、前記第2モータジェネレータが連結される2自由度3要素の第2差動装置と、を有し、
前記締結要素として、締結により共線図上の1つのレバー上に4つ以上の入出力要素が配列される無段変速モードを得る第1クラッチと、締結により共線図上の2つの各レバーのうち第2差動装置によるレバーで固定変速モードを得る第1ブレーキと、を有し、
前進走行時、前記第1クラッチを締結し第1ブレーキを解放する前進走行モードを選択し、後退走行時、前記第1クラッチを解放し第1ブレーキを締結する後退走行モードを選択する走行モード選択手段を設け、
前記前進走行モードの選択時には、第1クラッチの締結と第1ブレーキの解放により共線図上の1つのレバー上に4つの入出力要素が配列されるようにし、4つの入出力要素のうち、内側に配列される2つの要素の一方にエンジンからの入力を、他方に駆動系統への出力部材をそれぞれ割り当てると共に、前記内側の要素の両外側に配列される2つの要素にそれぞれ第1モータジェネレータと第2モータジェネレータとを割り当てることで無段変速モードとし、
前記後退走行モードの選択時には、第1クラッチの解放と第1ブレーキの締結により共線図上のレバーを第1差動装置による第1レバーと第2差動装置による第2レバーとに分け、第1レバー上に第1モータジェネレータとエンジンと出力部材を割り当て、第2レバー上に第1ブレーキと出力部材と第2モータジェネレータとを割り当てることで固定変速モードとした。
また、後退走行時、十分な後退駆動力と、十分な後退車速と、バッテリの小容量化と、を併せて達成することができる。
図1は実施例1の駆動装置が適用されたハイブリッド車の駆動系を示す全体システム図である。実施例1におけるハイブリッド車の駆動系は、図1に示すように、エンジンEと、第1モータジェネレータMG1(モータ)と、第2モータジェネレータMG2(モータ)と、出力軸OUT(出力部材)と、駆動力合成変速機TMと、を有する。
ここで、「共線図」とは、差動歯車のギヤ比を考える場合、式により求める方法に代え、より簡単で分かりやすい作図により求める方法で用いられる速度線図であり、縦軸に各回転要素の回転数(回転速度)をとり、横軸に各回転要素をとり、各回転要素の間隔をサンギヤとリングギヤの歯数比に基づく共線図レバー比になるように配置したものである。
実施例1におけるハイブリッド車の制御系は、図1に示すように、エンジンコントローラ1と、モータコントローラ2と、インバータ3と、バッテリ4と、油圧制御装置5と、統合コントローラ6と、アクセル開度センサ7と、車速センサ8と、エンジン回転数センサ9と、第1モータジェネレータ回転数センサ10と、第2モータジェネレータ回転数センサ11と、第2リングギヤ回転数センサ12と、を有して構成されている。
実施例1のハイブリッド車における走行モードとしては、フォワードクラッチFCを締結しリバースブレーキRBを解放する「前進走行モード」と、フォワードクラッチFCを解放しリバースブレーキRBを締結する「後退走行モード」と、を有する。
[ハイブリッド車の駆動装置の課題]
特開2003−32808号公報に記載されるように、サンギヤS1、リングギヤR、共通キャリアC、サンギヤS2の4つの入出力要素が配列される4要素2自由度の遊星歯車機構を構成し、内側に配列される2つの要素(リングギヤR、共通キャリアC)のうち一方にエンジンからの入力Inを、他方に駆動系統の出力Outをそれぞれ割り当てると共に、両外側の2つの要素(サンギヤS1、サンギヤS2)にそれぞれモータジェネレータMG1,MG2を連結するハイブリッド車の駆動装置が知られている。
・課題1
後退走行時、エンジン始動状態(第1モータジェネレータMG1で発電し第2モータジェネレータMG2で後退力行)では、第1モータジェネレータ発電力を得ようとすると、図6の共線図に示すように、後退駆動力を打ち消す方向に働くことで、十分な後退駆動力が得られない。例えば、上り坂による後退走行の場合、勾配路後退性能が低く、後退発進に必要な駆動力が得られない場合がある。
・課題2
後退走行時、エンジン始動状態(第1モータジェネレータMG1で発電し第2モータジェネレータMG2で後退力行)では、図6の共線図に示すように、エンジン回転数により出力回転数が引き上げられ、十分な後退車速が得られない。
・課題3
後退走行時、エンジン始動状態により第1モータジェネレータMG1で十分発電できないため、後退走行時は、バッテリから第2モータジェネレータに出力が必要となり、バッテリ容量を大きくする必要がある。
これに対し、実施例1のハイブリッド車の駆動装置では、2つの差動装置による基本構造に対し2個の締結要素(フォワードクラッチFCとリバースブレーキRB)を追加し、前進走行時にフォワードクラッチFCを締結しリバースブレーキRBを解放する「前進走行モード」を選択し、後退走行時にフォワードクラッチFCを解放しリバースブレーキRBを締結する「後退走行モード」を選択することで、無段変速比によるスムーズな前進走行と、十分な駆動力による後退走行と、を達成した。
実施例1のハイブリッド車の駆動装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
MG1 第1モータジェネレータ(モータ)
MG2 第2モータジェネレータ(モータ)
OUT 出力軸(出力部材)
TM 駆動力合成変速機
PG1 第1遊星歯車(第1差動装置)
PG2 第2遊星歯車(第2差動装置)
FC フォワードクラッチ(第1クラッチ)
RB リバースブレーキ(第1ブレーキ)
1 エンジンコントローラ
2 モータコントローラ
3 インバータ
4 バッテリ
5 油圧制御装置
6 統合コントローラ
7 アクセル開度センサ
8 車速センサ
9 エンジン回転数センサ
10 第1モータジェネレータ回転数センサ
11 第2モータジェネレータ回転数センサ
12 第2リングギヤ回転数センサ
Claims (2)
- エンジンと第1モータジェネレータおよび第2モータジェネレータによる動力源と、該動力源と出力部材を連結する差動装置と締結要素を有する駆動力合成変速機と、を備えたハイブリッド車において、
前記差動装置として、前記エンジンと第1モータジェネレータが連結される2自由度3要素の第1差動装置と、前記第2モータジェネレータが連結される2自由度3要素の第2差動装置と、を有し、
前記締結要素として、締結により共線図上の1つのレバー上に4つ以上の入出力要素が配列される無段変速モードを得る第1クラッチと、締結により共線図上の2つの各レバーのうち第2差動装置によるレバーで固定変速モードを得る第1ブレーキと、を有し、
前進走行時、前記第1クラッチを締結し第1ブレーキを解放する前進走行モードを選択し、後退走行時、前記第1クラッチを解放し第1ブレーキを締結する後退走行モードを選択する走行モード選択手段を設け、
前記前進走行モードの選択時には、第1クラッチの締結と第1ブレーキの解放により共線図上の1つのレバー上に4つの入出力要素が配列されるようにし、4つの入出力要素のうち、内側に配列される2つの要素の一方にエンジンからの入力を、他方に駆動系統への出力部材をそれぞれ割り当てると共に、前記内側の要素の両外側に配列される2つの要素にそれぞれ第1モータジェネレータと第2モータジェネレータとを割り当てることで無段変速モードとし、
前記後退走行モードの選択時には、第1クラッチの解放と第1ブレーキの締結により共線図上のレバーを第1差動装置による第1レバーと第2差動装置による第2レバーとに分け、第1レバー上に第1モータジェネレータとエンジンと出力部材を割り当て、第2レバー上に第1ブレーキと出力部材と第2モータジェネレータとを割り当てることで固定変速モードとしたことを特徴とするハイブリッド車の駆動装置。 - 請求項1に記載されたハイブリッド車の駆動装置において、
前記駆動力合成変速機を、2自由度3要素でシングルピニオン型の第1遊星歯車と第2遊星歯車による差動装置と、第1クラッチと第1ブレーキによる締結要素と、により構成し、
前記第1遊星歯車の第1リングギヤと第2遊星歯車の第2ピニオンキャリアとを第1回転メンバにより直結し、かつ、第1遊星歯車の第1ピニオンキャリアと第2遊星歯車の第2サンギヤとを第1クラッチを介して連結し、
前記第1遊星歯車の第1サンギヤに第1モータジェネレータを連結し、第1ピニオンキャリアにエンジンを連結し、第1リングギヤに出力部材を連結し、
前記第2遊星歯車の第2サンギヤと変速機ケースを第1ブレーキを介して連結し、第2リングギヤに第2モータジェネレータを連結したことを特徴とするハイブリッド車の駆動装置。
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