JP5190344B2 - Hybrid vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、動力源としてエンジンとモータとを併用するハイブリッド車両に関するものである。 The present invention relates to a hybrid vehicle that uses both an engine and a motor as power sources.
この種のハイブリッド車両として、例えば、特許文献1には、モータの回転をクラッチを介してトランスミッション軸に伝えるパラレル式のシステムが開示されている。
As this type of hybrid vehicle, for example,
また、特許文献2には、モータをトランスミッション軸上に設けた、シリーズ式のシステムが開示されている。
しかしながら、このような従来のシリーズ式のハイブリッド車両にあっては、モータをトランスミッション軸等の動力伝達経路から切り離すことができないため、エンジンのみで走行する場合、モータの慣性によるロスが発生し、このモータの慣性ロスは特に高速走行時に顕著となる。 However, in such a conventional series-type hybrid vehicle, since the motor cannot be separated from the power transmission path such as the transmission shaft, a loss due to the inertia of the motor occurs when traveling only with the engine. The loss of inertia of the motor is particularly noticeable when traveling at high speed.
これを回避する方法として、パラレル式のハイブリッド車両にあっては、クラッチを介してモータを動力伝達経路から切り離すことにより、モータの慣性ロスを無くすことができる。 As a method for avoiding this, in a parallel hybrid vehicle, the motor inertia loss can be eliminated by disconnecting the motor from the power transmission path via the clutch.
しかしながら、従来のパラレル式のハイブリッド車両にあっては、クラッチを接続する際、モータ軸とトランスミッション軸の回転を同期させる必要があり、この回転同期に費やされるエネルギは、モータの慣性ロスによって消費されるエネルギよりも大きくなってしまうという問題点があった。このため、従来のパラレル式のハイブリッド車両にあっては、市街地等における走行条件では、モータのクラッチを切断することができず、モータの慣性ロスを無くすことができなかった。 However, in the conventional parallel hybrid vehicle, when the clutch is connected, it is necessary to synchronize the rotation of the motor shaft and the transmission shaft, and the energy consumed for the rotation synchronization is consumed by the inertia loss of the motor. There is a problem that it becomes larger than the energy. For this reason, in the conventional parallel hybrid vehicle, the motor clutch cannot be disengaged under running conditions in an urban area or the like, and the inertia loss of the motor cannot be eliminated.
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、モータの慣性ロスを低減するハイブリッド車両を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a hybrid vehicle that reduces the inertia loss of a motor.
本発明では、動力源としてエンジンとモータを備えるハイブリッド車両であって、車体の前部に設けられる前輪と、車体の後部に設けられる後後輪と、この後後輪に回転を伝達する後後車軸と、この後後車軸を駆動するエンジンと、車体の後部に後後輪の前方に並んで設けられる前後輪と、この前後輪に回転を伝達する前後車軸と、この前後車軸を駆動するモータと、車体に対して前後輪を昇降する昇降機とを備え、モータの力行モード及び回生モードにて前後輪を接地させる一方、モータの停止モードにて前後輪を路面から離す構成とする。
In the present invention, a hybrid vehicle including an engine and a motor as power sources, a front wheel provided at a front portion of a vehicle body, a rear rear wheel provided at a rear portion of the vehicle body, and a rear rear that transmits rotation to the rear rear wheel. An axle, an engine that drives the rear rear axle, front and rear wheels that are arranged in front of the rear rear wheel at the rear of the vehicle body, front and rear axles that transmit rotation to the front and rear wheels, and a motor that drives the front and rear axles And an elevator that raises and lowers the front and rear wheels with respect to the vehicle body, and the front and rear wheels are grounded in the power running mode and the regeneration mode of the motor, while the front and rear wheels are separated from the road surface in the motor stop mode.
本発明によると、モータの停止モードでは、例えば車両の定常走行時に、モータの作動を停止し、昇降機が前後車軸を引き上げて前後輪を路面から離すことにより、モータ、前後車軸、前後輪の慣性によるエネルギ損失を無くし、エンジンの燃料消費量を低減することができる。 According to the present invention, in the motor stop mode, for example, during the steady running of the vehicle, the motor operation is stopped, and the elevator lifts the front and rear axles to separate the front and rear wheels from the road surface. It is possible to eliminate the energy loss caused by the engine and reduce the fuel consumption of the engine.
また、モータが前後車軸を駆動する駆動系統は、エンジンが後後車軸を駆動する駆動系統と回転を伝達する機構を持たないため、現行のトラック等の3軸車両に適用することが容易に行える。 In addition, since the drive system in which the motor drives the front and rear axles does not have a mechanism for transmitting rotation with the drive system in which the engine drives the rear rear axle, it can be easily applied to a three-axis vehicle such as a current truck. .
さらに、モータが前後車軸を駆動する駆動系統にクラッチ等の動力切断機構を設ける必要がなく、構造の簡素化がはかれる。 Furthermore, it is not necessary to provide a power cutting mechanism such as a clutch in the drive system in which the motor drives the front and rear axles, and the structure can be simplified.
本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1の(a)は、ハイブリッド車両1の概略構成を示す側面図であり、図1の(b)は、ハイブリッド車両1に備えられる駆動システムの構成を示すブロック図である。
FIG. 1A is a side view showing a schematic configuration of the
ハイブリッド車両1は、例えば大型トラック等の3軸車両であり、車体2に左右の前輪3に回転を伝達する前車軸4と、左右の前後輪5に回転を伝達する前後車軸6と、左右の後後輪7に回転を伝達する後後車軸8とを備える。
The
前車軸4は、車体2の前部に配置される。左右の前輪3は、図示しない操舵機構によって操舵される。
The
後後車軸(Axle1)8は、車体2の後部に配置される。後後車軸8は、エンジン(内燃機関)12によって駆動される。後後輪7の駆動系統は、燃料タンク11、エンジン12、クラッチ13、ブレーキ14もトランスミッション15、後後車軸8によって構成される。後後車軸8では、トランスミッション15の出力軸の回転が図示しないプロペラシャフトからデファレンシャルギヤ及びドライブシャフトを介して左右の後後輪7に伝えられる。
The rear rear axle (Axle 1) 8 is disposed at the rear portion of the
エンジン12は、燃料タンク11から供給される燃料を燃焼し、回転力を発生する。エンジン12は、例えばディーゼルエンジンまたは火花点火式エンジンが用いられる。
The
クラッチ13はエンジン12の出力軸とトランスミッション15の入力軸の間に介装され、両者の接続、解除を行う。
The
ブレーキ14は、車両の減速時に、後後車軸8の回転を制動する。
The
トランスミッション15は、エンジン12の回転を後後車軸8に伝達する減速比を調節する。トランスミッション15が減速比を調節する作動は、運転者の操作による手動で行われるか、または図示しないアクチュエータによって自動的に行われる。
The
前後車軸(Axle2)6は、後後車軸8より前方に並んで配置される。前後車軸6は、モータ(電動機)22によって駆動される。前後輪5の駆動系統は、蓄電器21、モータ22、ギヤボックス23、前後車軸6によって構成される。前後車軸6では、ギヤボックス23の出力軸の回転が図示しないデファレンシャルギヤ及びドライブシャフトを介して左右の前後輪5に伝えられる。
The front and rear axles (Axle 2) 6 are arranged side by side in front of the rear
蓄電器(ESS)21は、例えば化学反応を用いた各種蓄電池や電気二重相キャパシタが用いられる。 The storage battery (ESS) 21 is, for example, various storage batteries using chemical reaction or an electric double phase capacitor.
モータ22は、蓄電器21から供給される電力によって回転力を発生する。モータ22は例えば三相同期電動機または三相誘導電動機等の交流機であり、図示しないインバータによって駆動される。インバータは蓄電器21の直流充電電力を交流電力に変換してモータ22へ供給するとともに、モータ22の交流発電電力を直流電力に変換して蓄電要素に充電する。なお、モータ22は交流機に限らず直流電動機を用い、DC/DCコンバータによって駆動しても良い。
The
ギヤボックス23は、モータ22の回転を前後車軸6に減速して伝達する一方、車両の減速時に前後車軸6の回転をモータ22に増速して伝達する。ギヤボックス23は、モータ22の回転を所定の減速比で減速して前後車軸6に伝達するが、これに限らず、減速比を運転条件に応じて調節する構成としてもよい。
The
ハイブリッド車両1は、車体2に対して前後輪5を昇降する昇降機30を備える。この昇降機30は、例えば前後輪5の懸架装置に備えられるエアバネによって構成される。昇降機30は、エアバネを伸張作動させることによって、前後車軸6を車体2に対して下降させ、左右の前後輪5を接地させる。昇降機30は、エアバネを収縮作動させることによって、前後車軸6を車体2に対して上昇させ、左右の前後輪5を路面から離す。
The
エンジン12、モータ22、昇降機30等の作動は、コントローラ40によって運転条件に応じて制御される。コントローラ40は、運転条件として、図示しないブレーキスイッチ、アクセル開度センサ、クラッチ13のポジションセンサ、トランスミッション15シフトポジションセンサ、車速センサ、前後車軸6の高さを検出する位置センサ等の各検出信号を入力するとともに、エンジン制御ユニットからの情報信号に入力し、これらの信号に基づく運転条件に応じてインバータを介してモータ22の作動を制御するとともに、エンジン制御ユニットに要求情報信号を出力してエンジン12の運転を制御する。
The operations of the
以下、モータ22及び昇降機30の動作について説明する。
Hereinafter, operations of the
〔力行モード〕
例えば車両の発進時、加速時等に、エンジン12が後後車軸8を回転駆動するとともに、昇降機30が前後輪5を接地させており、モータ22が前後車軸6を回転駆動する。これにより、モータ22がエンジン12の回転をアシストし、車両の発進加速性能を高められる。また、エンジン12の燃料消費量が減らされる。
[Power running mode]
For example, when the vehicle starts or accelerates, the
〔停止モード〕
例えば車両の定常走行時等に、エンジン12が後後車軸8を回転駆動する一方、モータ22の作動を停止し、昇降機30が前後車軸6を引き上げて前後輪5を路面から離す。これにより、モータ22、ギヤボックス23、前後車軸6、前後輪5の慣性によるエネルギ損失を無くし、エンジン12の燃料消費量の低減がはかれる。
[Stop mode]
For example, when the vehicle is traveling normally, the
なお、この停止モードは、モータ22が力行及び回生発電を行わない状態時をいう。停止モードは、モータ22の回転が停止した状態に限らず、モータ22が慣性で回転している状態も含む。
This stop mode refers to a state in which the
〔回生モード〕
例えば車両の減速時等に、エンジン12が後後車軸8を回転を制動するとともに、昇降機30が前後車軸6を降ろして前後輪5を路面に転接させる。これにより、前後輪5が前後車軸6を回転駆動し、前後車軸6の回転がギヤボックス23を介してモータ22に増速して伝達される。これにより、モータ22は回生発電を行い、発電電流を蓄電器21に充電する。こうしてモータ22が車両の減速エネルギを回収するとともに、ブレーキ14の負担を軽減できる。
[Regeneration mode]
For example, when the vehicle is decelerated, the
〔走行時回生切換モード〕
走行中に停止モードから回生モードに切り換えられる過程にて、モータ22が予め前後車軸6を回転駆動することがなく、昇降機30が前後車軸6を降ろして前後輪5を接地させ、前後輪5を路面から受ける反力によって回転させる。すなわち、昇降機30が前後車軸6を降ろして前後輪5を接地させる前に、モータ22は前後車軸6を回転駆動して前後輪5の回転速度を後後輪7に近づける回転合わせが行われない。これにより、従来のパラレル式ハイブリッド車両のように回転合わせに費やされる電力が削減され、車両のエネルギ損失を抑えられる。
[Regeneration switching mode during travel]
In the process of switching from the stop mode to the regenerative mode during traveling, the
以上のように、本実施の形態では、動力源としてエンジン12とモータ22を備えるハイブリッド車両1であって、車体2の後部に設けられる後後輪7と、この後後輪7に回転を伝達する後後車軸8と、この後後車軸8を駆動するエンジン12と、車体2の後部に後後輪7の前方に並んで設けられる前後輪5と、この前後輪5に回転を伝達する前後車軸6と、この前後車軸6を駆動するモータ22と、車体2に対して前後輪5を昇降する昇降機30とを備え、モータ22の力行モード及び回生モードにて前後輪5を接地させる一方、モータ22の停止モードにて前後輪5を路面から離す構成とした。
As described above, in the present embodiment, the
上記構成に基づき、停止モードでは、例えば車両の定常走行時に、モータ22の作動を停止し、昇降機30が前後車軸6を引き上げて前後輪5を路面から離すことにより、モータ22、前後車軸6、前後輪5の慣性によるエネルギ損失を無くし、エンジン12の燃料消費量を低減することができる。
Based on the above configuration, in the stop mode, for example, during the steady running of the vehicle, the operation of the
また、モータ22が前後車軸6を駆動する駆動系統は、エンジン12が後後車軸8を駆動する駆動系統と回転を伝達する機構を持たないため、現行のトラック等の3軸車両に適用することが容易に行える。
In addition, the drive system in which the
さらに、モータ22が前後車軸6を駆動する駆動系統にクラッチ等を設ける必要がなく、構造の簡素化がはかれる。
Further, it is not necessary to provide a clutch or the like in the drive system in which the
さらに、本実施の形態では、走行時に停止モードから回生モードに切り換えられる走行時回生切換モードとして、昇降機30が前後車軸6を降ろして前後輪5を接地させる前に、モータ22が前後車軸6の駆動を停止する構成とした。
Further, in the present embodiment, the
上記構成に基づき、前後輪5の回転速度を後後輪7に近づける回転合わせが行われない。前後輪5を路面から受ける反力によって回転させることにより、回転合わせに費やされる電力が削減され、車両のエネルギ損失を抑えられる。
Based on the above-described configuration, the rotation matching for bringing the rotational speed of the front and
本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.
1 ハイブリッド車両
2 車体
3 前輪
4 前車軸
5 前後輪
6 前後車軸
7 後後輪
8 後後車軸
11 燃料タンク
12 エンジン(内燃機関)
13 クラッチ
14 ブレーキ
15 トランスミッション
21 蓄電器
22 モータ(電動機)
23 ギヤボックス
30 昇降機
40 コントローラ
DESCRIPTION OF
13
23
Claims (2)
車体の前部に設けられる前輪と、
車体の後部に設けられる後後輪と、
この後後輪に回転を伝達する後後車軸と、
この後後車軸を駆動するエンジンと、
前記車体の後部に前記後後輪の前方に並んで設けられる前後輪と、
この前後輪に回転を伝達する前後車軸と、
この前後車軸を駆動するモータと、
前記車体に対して前記前後輪を昇降する昇降機とを備え、
前記モータの力行モード及び回生モードに前記前後輪を接地させる一方、前記モータの停止モードに前記前後輪を路面から離すことを特徴とするハイブリッド車両。 A hybrid vehicle having an engine and a motor as a power source,
A front wheel provided at the front of the vehicle body;
A rear rear wheel provided at the rear of the vehicle body;
A rear rear axle for transmitting rotation to the rear rear wheel;
After this, the engine that drives the rear axle,
Front and rear wheels provided side by side in front of the rear rear wheel at the rear of the vehicle body;
Front and rear axles that transmit rotation to the front and rear wheels,
A motor that drives the front and rear axles;
An elevator that raises and lowers the front and rear wheels with respect to the vehicle body,
A hybrid vehicle characterized in that the front and rear wheels are grounded in a power running mode and a regeneration mode of the motor, and the front and rear wheels are separated from a road surface in a stop mode of the motor.
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