JP5304454B2 - Drive device for hybrid vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、複数の電動機及び内燃機関が動力源として設けられ、電動機を使用して内燃機関を始動するハイブリッド車両の駆動装置に関する。 The present invention relates to a drive device for a hybrid vehicle in which a plurality of electric motors and an internal combustion engine are provided as power sources, and the internal combustion engine is started using the electric motors.
ハイブリッド車両の駆動装置として、内燃機関及び複数の電動機が動力源として搭載され、それら動力源から出力された動力を複数の差動機構で変速して駆動輪に伝達する駆動装置が知られている。例えば、サンギアが第1モータジェネレータと、キャリアが内燃機関と、リングギアが出力ギアとそれぞれ連結された第1遊星歯車機構と、サンギアが第2モータジェネレータと、キャリアが第1遊星歯車機構のリングギア及び出力ギアとそれぞれ連結され、リングギアがブレーキで拘束可能であるとともにクラッチで第1遊星歯車機構のサンギアと断続可能な第2遊星歯車機構とを備えた駆動装置が知られている(特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art As a drive device for a hybrid vehicle, there is known a drive device in which an internal combustion engine and a plurality of electric motors are mounted as a power source, and power output from these power sources is shifted by a plurality of differential mechanisms and transmitted to drive wheels. . For example, a sun gear is a first motor generator, a carrier is an internal combustion engine, a ring gear is connected to an output gear, a first planetary gear mechanism, a sun gear is a second motor generator, and a carrier is a ring of the first planetary gear mechanism. 2. Description of the Related Art There is known a driving device that is connected to a gear and an output gear, a ring gear can be restrained by a brake, and a sun gear of a first planetary gear mechanism and a second planetary gear mechanism that can be interrupted by a clutch (patent) Reference 1).
特許文献1に示されているような駆動装置では、一般に車両の停止中に内燃機関を始動する場合、動力源として設けた電動機を利用して内燃機関を回転駆動する。その際、差動機構間の接続状態によっては内燃機関の始動に使用可能な電動機が一つに制限される場合がある。この場合、種々の条件下でも内燃機関を始動可能なようにその一つの電動機の最大トルクを大きくする必要がある。そして、これによりこの電動機が大型化するおそれがある。特許文献1には、内燃機関を始動する際に差動機構間をどのように接続するか開示も示唆もない。
In a drive device as disclosed in
そこで、本発明は、電動機にて内燃機関を始動可能としつつ電動機の小型化に有利な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。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a drive device for a hybrid vehicle that is advantageous in reducing the size of an electric motor while allowing the electric motor to start an internal combustion engine.
本発明のハイブリッド車両の駆動装置は、相互に差動回転可能な第1回転要素、第2回転要素、及び第3回転要素を有し、第1回転要素が内燃機関の出力軸と連結され、第2回転要素が出力部材と連結され、第3回転要素が第1電動機と連結された第1差動機構と、相互に差動回転可能な第1回転要素、第2回転要素、及び第3回転要素を有し、第1回転要素が第2電動機と連結され、第2回転要素が前記第1差動機構の第2回転要素と連結された第2差動機構と、前記第1差動機構の第3回転要素と前記第2差動機構の第3回転要素とがこれらの回転要素間で動力伝達が可能なように連結される係合状態及びその連結が解除される解放状態に切り替え可能なクラッチ手段と、前記第2差動機構の第3回転要素を回転不能に制動する制動状態及びその制動を解除する制動解除状態に切り替え可能なブレーキ手段と、を備えたハイブリッド車両の駆動装置において、前記車両が停止しているときに前記内燃機関を始動すべき所定の始動条件が成立した場合、前記ブレーキ手段を前記制動解除状態に切り替えるとともに前記クラッチ手段を前記係合状態に切り替え、その後前記内燃機関が始動されるように前記第1電動機及び前記第2電動機の動作をそれぞれ制御する制御手段をさらに備え、前記クラッチ手段は、前記係合状態において摩擦力を利用して前記第1差動機構の第3回転要素と前記第2差動機構の第3回転要素との間の動力伝達を行うとともに、前記摩擦力を調整して前記第1差動機構の第3回転要素と前記第2差動機構の第3回転要素との間の動力伝達を行いつつこれら回転要素間に回転数差を生じさせることが可能であり、前記制御手段は、前記クラッチ手段が前記解放状態であるとともに前記ブレーキ手段が前記制動状態であり、かつ前記第2電動機から出力された動力で前記車両が走行しているときに前記始動条件が成立した場合、前記ブレーキ手段を前記制動状態に維持しつつ前記クラッチ手段を前記係合状態に切り替え、その後前記内燃機関が始動されるように前記第1電動機及び前記第2電動機の動作をそれぞれ制御する(請求項1)。
A drive device for a hybrid vehicle of the present invention includes a first rotating element, a second rotating element, and a third rotating element that are capable of differentially rotating with each other, the first rotating element being connected to an output shaft of the internal combustion engine, A first differential mechanism in which the second rotary element is connected to the output member, and the third rotary element is connected to the first electric motor; a first rotary element, a second rotary element, and a third differentially rotatable relative to each other; A second differential mechanism having a rotary element, wherein the first rotary element is connected to the second electric motor, and the second rotary element is connected to the second rotary element of the first differential mechanism; and the first differential Switching between an engaged state in which the third rotating element of the mechanism and a third rotating element of the second differential mechanism are coupled so that power can be transmitted between these rotating elements, and a released state in which the coupling is released A possible clutch means and a braking state in which the third rotating element of the second differential mechanism is braked non-rotatably And a brake means switchable to a brake release state for releasing the brake, and when a predetermined start condition for starting the internal combustion engine is satisfied when the vehicle is stopped And a control means for controlling the operation of the first electric motor and the second electric motor so that the internal combustion engine is started after the brake means is switched to the brake released state and the clutch means is switched to the engaged state. The clutch means transmits power between the third rotating element of the first differential mechanism and the third rotating element of the second differential mechanism using frictional force in the engaged state. And adjusting the frictional force while transmitting power between the third rotating element of the first differential mechanism and the third rotating element of the second differential mechanism. It is possible to cause a rotational speed difference between the rolling elements, and the control means outputs the clutch means in the disengaged state and the brake means in the braking state and is output from the second electric motor. If the start condition is satisfied when the vehicle is running with power, the clutch means is switched to the engaged state while the brake means is maintained in the braking state, and then the internal combustion engine is started. The operations of the first motor and the second motor are controlled respectively .
本発明の駆動装置では、ブレーキ手段を制動解除状態に切り替えるとともにクラッチ手段を係合状態に切り替えることで、第1差動機構の第3回転要素と第2差動機構の第3回転要素とを連結し、これらを一体に回転させることができる。各差動機構の第2回転要素同士は連結されているため、このように第3回転要素同士を連結することにより、2つの差動機構を4つの回転要素を有する一つの差動機構として機能させることができる。この場合、第1電動機及び第2電動機のそれぞれの出力トルクを内燃機関に伝達することができる。 In the drive device of the present invention, the third rotating element of the first differential mechanism and the third rotating element of the second differential mechanism are switched by switching the brake means to the brake release state and switching the clutch means to the engaged state. They can be connected and rotated together. Since the second rotating elements of each differential mechanism are connected to each other, by connecting the third rotating elements in this way, the two differential mechanisms function as one differential mechanism having four rotating elements. Can be made. In this case, each output torque of the first electric motor and the second electric motor can be transmitted to the internal combustion engine.
本発明の駆動装置によれば、車両が停止しているときに内燃機関を始動する場合、ブレーキ手段が制動解除状態に、クラッチ手段が係合状態にそれぞれ切り替えられるので、2つの電動機にて内燃機関を始動することができる。この場合、各電動機の出力トルクの最大値をそれぞれ抑えることができる。そのため、電動機にて内燃機関を始動可能としつつ電動機を小型化することができる。クラッチ手段が解放状態であり、かつブレーキ手段が制動状態である接続モードからブレーキ手段を制動解除状態にすると第2電動機の出力トルクが出力部材に殆ど伝達されず、出力部材への動力の伝達が途切れる。本発明の駆動装置では、このような接続モードで車両が走行している場合は、ブレーキ手段を制動状態にしたままクラッチ手段を係合状態に切り替えるので、出力部材への動力伝達を途切れさせることなく内燃機関を始動することができる。
According to the drive device of the present invention, when the internal combustion engine is started when the vehicle is stopped, the brake means is switched to the brake released state and the clutch means is switched to the engaged state. The engine can be started. In this case, the maximum value of the output torque of each electric motor can be suppressed. Therefore, the electric motor can be reduced in size while the internal combustion engine can be started by the electric motor. When the brake means is released from the connection mode in which the clutch means is in the released state and the brake means is in the braked state, the output torque of the second electric motor is hardly transmitted to the output member, and the power is not transmitted to the output member. I am interrupted. In the drive device of the present invention, when the vehicle is traveling in such a connection mode, the clutch means is switched to the engaged state while the brake means is in a braking state, so that power transmission to the output member is interrupted. The internal combustion engine can be started.
本発明のハイブリッド車両の駆動装置の一形態において、前記制御手段は、外気温が所定外気温以下又は前記内燃機関の温度が所定温度以下であり、かつ前記車両が停止しているときに前記内燃機関を始動すべき所定の始動条件が成立した場合、前記ブレーキ手段を前記制動解除状態に切り替えるとともに前記クラッチ手段を前記係合状態に切り替え、その後前記内燃機関が始動されるように前記第1電動機及び前記第2電動機の動作をそれぞれ制御してもよい(請求項2)。周知のように内燃機関の温度が低いとオイルの粘度が高くなるため、始動に必要なトルクが大きくなる。この形態では、内燃機関がこのような状態の場合に2つの電動機にて内燃機関を始動するので、各電動機から出力すべきトルクを抑えつつ内燃機関を速やかに始動することができる。 In one form of the hybrid vehicle drive device of the present invention, the control means is configured to control the internal combustion engine when the outside air temperature is equal to or lower than a predetermined outside air temperature or the temperature of the internal combustion engine is equal to or lower than a predetermined temperature and the vehicle is stopped. When a predetermined start condition for starting the engine is satisfied, the first electric motor is configured such that the brake means is switched to the brake released state and the clutch means is switched to the engaged state, and then the internal combustion engine is started. And the operation of the second electric motor may be controlled respectively (claim 2). As is well known, when the temperature of the internal combustion engine is low, the viscosity of the oil increases, so that the torque required for starting increases. In this embodiment, when the internal combustion engine is in such a state, the internal combustion engine is started by two electric motors. Therefore, the internal combustion engine can be started quickly while suppressing the torque to be output from each electric motor.
以上に説明したように、本発明のハイブリッド車両の駆動装置によれば、第1電動機及び第2電動機の両方を使用して内燃機関を始動するので、各電動機の出力トルクの最大値をそれぞれ抑えることができる。そのため、電動機にて内燃機関を始動可能としつつ電動機を小型化することができる。 As described above, according to the hybrid vehicle drive device of the present invention, since the internal combustion engine is started using both the first electric motor and the second electric motor, the maximum value of the output torque of each electric motor is suppressed. be able to. Therefore, the electric motor can be reduced in size while the internal combustion engine can be started by the electric motor.
図1は、本発明の一形態に係る駆動装置のスケルトン図を示している。この駆動装置10は、ハイブリッド車両1に搭載されるものであり、内燃機関(以下、エンジンと称することがある。)11と、第1電動機としての第1モータジェネレータ(以下、第1MGと略称することがある。)12と、第2電動機としての第2モータジェネレータ(以下、第2MGと略称することがある。)13とを備えている。エンジン11は、ハイブリッド車両に動力源として搭載される周知のものであるため、詳細な説明は省略する。第1MG12は、ケース2に回転不能に固定されるステータ12aと、そのステータ12aの内周側に同軸に配置されたロータ12bとを備えている。第2MG13も同様にケース2に回転不能に固定されるステータ13aと、そのステータ13aの内周側に同軸に配置されたロータ13bとを備えている。これら第1MG12及び第2MG13は、それぞれ電動機及び発電機として機能する周知のものであるため、詳細な説明は省略する。
FIG. 1 shows a skeleton diagram of a driving apparatus according to an embodiment of the present invention. The
エンジン11、第1MG12、及び第2MG13は、それぞれ動力分割機構14と接続されている。動力分割機構14は、エンジン11、第1MG12、及び第2MG13の接続状態を切り替えてエンジン11、第1MG12、及び第2MG13から出力された動力の伝達先を切り替える。動力分割機構14には、車両1の駆動輪3に動力を出力するための出力部材としての出力ギア4が接続されている。動力分割機構14から駆動輪3までの動力伝達経路には、カウンタギア5及びドライブギア6が一体回転するように設けられているカウンタシャフト7と、ドライブギア6の回転が伝達されるディファレンシャル機構8と、ドライブシャフト9とが設けられている。カウンタシャフト7は、カウンタギア5が出力ギア4と噛み合うように設けられている。そのため、動力分割機構14から出力された動力は、出力ギア4、カウンタギア5、カウンタシャフト7、ドライブギア6を介してディファレンシャル機構8に伝達される。ディファレンシャル機構8に伝達された動力は、その後ドライブシャフト9を介して駆動輪3に伝達される。
The
動力分割機構14は、第1差動機構としての第1遊星歯車機構15及び第2差動機構としての第2遊星歯車機構16を備えている。これら第1遊星歯車機構15及び第2遊星歯車機構16は、それぞれシングルピニオン型の遊星歯車機構である。第1遊星歯車機構15は、外歯歯車であるサンギア(以下、第1サンギアと称することがある。)S1と、そのサンギアS1に対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギア(以下、第1リングギアと称することがある。)R1と、これらのギアS1、R1に噛み合うピニオンギアP1を自転可能かつサンギアS1の周囲を公転可能に保持するキャリア(以下、第1キャリアと称することがある。)C1とを備えている。第2遊星歯車機構16も同様に、外歯歯車であるサンギア(以下、第2サンギアと称することがある。)S2と、そのサンギアS2に対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギア(以下、第2リングギアと称することがある。)R2と、これらのギアS2、R2に噛み合うピニオンギアP2を自転可能かつサンギアS2の周囲を公転可能に保持するキャリア(以下、第2キャリアと称することがある。)C2とを備えている。
The
第1サンギアS1は、ケース2に回転可能に支持された回転軸17と一体に回転するように連結されている。この図に示したように回転軸17の一端は、ダンパー18を介してエンジン11の出力軸11aと接続されている。なお、ダンパー18は、エンジン11のトルク変動を吸収可能な周知のものであるため、詳細な説明を省略する。一方、回転軸17の他端は、オイルポンプ19と接続されている。回転軸17には、ワンウェイクラッチ20が設けられている。ワンウェイクラッチ20は、回転軸17が所定の正転方向に回転することは許容し、回転軸17が正転方向とは反対の逆転方向に回転することは阻止する。なお、正転方向には、エンジン11の運転時にエンジン11の出力軸11aが回転する方向が設定される。
The first sun gear S <b> 1 is coupled to rotate integrally with a
第1リングギアR1は、第1MG12のロータ12bと連結されている。第1キャリアC1及び第2キャリアC2は、出力ギア4と連結されている。第2サンギアS2は、第2MG13のロータ13bと連結されている。第2リングギアR2は、クラッチ手段としてのクラッチ21を介して第1リングギアR1と接続されている。クラッチ21は、第1係合部材21a及び第2係合部材21bを備え、不図示のアクチュエータでこれら係合部材21a、21bの接触及び離間を切り替える周知のものである。第1係合部材21aは第1リングギアR1に、第2係合部材21bは第2リングギアR2にそれぞれ設けられている。そのため、係合部材21a、21b同士を接触させた場合に、摩擦力を利用して第1リングギアR1と第2リングギアR2との間の動力伝達を行うことができる。この際、クラッチ21は、アクチュエータにて係合部材21a、21b間の摩擦力を調整し、これら係合部材21a、21b間に回転数差を発生させつつこれらの間の動力伝達を行うことができる。以降、このように係合部材21a、21b同士を接触させた状態を係合状態と称する。また、係合部材21a、21b同士を離間させた状態を解放状態と称する。また、第2リングギアR2には、ブレーキ手段としてのブレーキ22が設けられている。ブレーキ22は、第2リングギアR2を回転不能に制動する制動状態、及びその制動を解除する制動解除状態に切り替え可能に設けられている。
The first ring gear R1 is connected to the
このように各遊星歯車機構15、16の各回転要素が接続されることにより、第1サンギアS1が本発明の第1差動機構の第1回転要素に、第1キャリアC1が本発明の第1差動機構の第2回転要素に、第1リングギアR1が本発明の第1差動機構の第3回転要素にそれぞれ相当する。また、第2サンギアS2が本発明の第2差動機構の第1回転要素に、第2キャリアC2が本発明の第2差動機構の第2回転要素に、第2リングギアR2が本発明の第2差動機構の第3回転要素にそれぞれ相当する。
By connecting the rotating elements of the
この動力分割機構14では、クラッチ21を係合状態に切り替えるとともにブレーキ22を制動解除状態に切り替えることにより、第1リングギアR1と第2リングギアR2とを一体に回転させることができる。上述したように第1キャリアC1と第2キャリアC2とは連結されているので、この場合は第1遊星歯車機構15及び第2遊星歯車機構16を4つの回転要素を有する1つの差動機構として機能させることができる。以降、このように遊星歯車機構15、16同士を接続するモード(以下、接続モードと称することがある。)を第1接続モードと称する。一方、クラッチ21を解放状態に切り替えるとともにブレーキ22を制動状態に切り替えた場合は、第2リングギアR2を回転不能に拘束し、第1リングギアR1のみを第1MG12のロータ12bと一体に回転させることができる。この場合、第1遊星歯車機構15と第2遊星歯車機構16とが別の差動機構として機能する。以降、このように遊星歯車機構15、16同士を接続する接続モードを第2接続モードと称する。さらに、この動力分割機構14では、回転軸17にワンウェイクラッチ20が設けられているので、第1サンギアS1が逆転方向に回転することを阻止できる。
In the
駆動装置10の動作は、制御装置30にて制御される。制御装置30は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なRAM、ROM等の周辺機器を含んだコンピュータユニットとして構成され、車両1の走行状態及びエンジン11の運転状態等に応じて駆動装置10の動作を制御する。例えば、制御装置30は、車両1の走行状態に応じてエンジン11、第1MG12、及び第2MG13のそれぞれの動作を制御する。より具体的には、制御装置30は車両1の走行状態に応じてエンジン11の運転及び停止を切り替える。また、制御装置30は、車両1の走行状態に応じて駆動装置10の接続モードを切り替える。例えば、エンジン11が停止され、第2MG13の動力で車両1が走行されている場合、駆動装置10の接続モードを第2接続モードに切り替える。さらに制御装置30は、車両1の走行状態に応じて各MG12、13の動作を制御する。制御装置30には、車両1の走行状態及びエンジン11の運転状態を検出するためのセンサとして例えばアクセル開度に対応する信号を出力するアクセル開度センサ31、車両1の速度に対応する信号を出力する車速センサ32、外気温に対応する信号を出力する外気温センサ33、エンジン11の冷却水の温度(冷却水温)に対応する信号を出力する冷却水温センサ34、及びエンジン11の機関回転速度(回転数)に対応する信号を出力するクランク角センサ35等が接続されている。この他にも制御装置30には各種センサが接続されているが、それらの図示は省略した。
The operation of the driving
制御装置30は、停止しているエンジン11を始動する場合、車両1の走行状態やエンジン11の状態に応じて始動方法を変更する。例えば、車両1が停止しているときにエンジン11を始動する場合、制御装置30はエンジン11の温度に応じて始動方法を切り替える。エンジン11の温度が低い場合、制御装置30は駆動装置10の接続モードを第1接続モードに切り替え、その後第1MG12及び第2MG13にてエンジン11を始動する。以下、このようにエンジン11を始動する方法を第1始動モードと称する。図2は、この第1始動モードでエンジン11を始動しているときの駆動装置10の共線図を示している。この図では、第1サンギアS1、第1キャリアC1、第1リングギアR1、第2サンギアS2、第2キャリアC2、及び第2リングギアR2をそれぞれの符号S1、C1、R1、S2、C2、及びR2で示した。また、この図の「正転」の回転方向は、上述した回転軸17の正転方向であり、「逆転」の回転方向は回転軸17の逆転方向である。そして、図中の矢印は、各回転要素のトルクを示している。上述したように第1接続モードでは2つの遊星歯車機構15、16が1つの差動機構として機能するので、第1始動モードでは両方のMG12、13の出力トルクをそれぞれ使用してエンジン11を始動することができる。
When starting the stopped
一方、エンジン11の温度が高い場合、制御装置30は駆動装置10の接続モードを第2接続モードに切り替え、その後第1MG12にてエンジン11を始動する。以下、このようにエンジン11を始動する方法を第2始動モードと称する。図3は、この第2始動モードでエンジン11を始動しているときの駆動装置10の共線図を示している。なお、図3において図2と共通の部分には共通の符号を付して説明を省略する。この図に示したように第2始動モードでは、第1MG12のみにてエンジン11が始動される。
On the other hand, when the temperature of
この他、制御装置30は、駆動装置10の接続モードが第2接続モードの状態であり、かつ第2MG13の出力トルクにて車両1が走行しているときにエンジン11を始動する場合は、クラッチ21を係合状態に切り替えることによりエンジン11の始動を行う。この際、クラッチ21は、第1リングギアR1と第2リングギアR2との間に回転数差が生じるように制御される。以下、このようにエンジン11を始動する方法を走行時始動モードと称する。図4は、駆動装置10の接続モードが第2接続モードの状態であり、かつ第2MG13の出力トルクにて車両1が走行しているときの駆動装置10の共線図を示している。また、図5は、走行時始動モードでエンジン11を始動しているときの駆動装置10の共線図を示している。なお、これらの図で図2と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。この走行時始動モードでは、図4に示した状態からクラッチ21を係合状態に切り替えるので、図5に示したように第2リングギアR2の回転速度(回転数)が低下してエンジン11の回転数が上昇する。この際、クラッチ21は、第1リングギアR1と第2リングギアR2との間に回転数差N(図5参照)が生じるように制御されるので、第2MG13に掛かる負荷が急に増加することを抑制できる。そのため、出力ギア4の回転数変動を抑制することができる。
In addition to this, when starting the
図6は、制御装置30がこれら始動モードを使い分けるために所定の周期で繰り返し実行する始動モード制御ルーチンを示している。この制御ルーチンは、車両1の走行状態やエンジン11の運転状態に拘わらず繰り返し実行される。この制御ルーチンを実行することにより、制御装置30が本発明の制御手段として機能する。
FIG. 6 shows a start mode control routine that the
この制御ルーチンにおいて制御装置30は、まずステップS11で車両1の走行状態及びエンジン11の運転状態を取得する。車両1の走行状態としては、アクセル開度及び車両1の速度(車速)等が取得される。エンジン11の運転状態としては、エンジン11の回転数、エンジン11の冷却水温、及び外気温等が取得される。次のステップS12において制御装置30は、エンジン11が停止中か否か判断する。この判断は、例えばエンジン11の回転数に基づいて行えばよい。エンジン11が運転中の場合は今回の制御ルーチンを終了する。
In this control routine, the
一方、エンジン11が停止中と判断した場合はステップS13に進み、エンジン11を始動すべき所定の始動条件が成立したか否か判断する。この始動条件は、例えば車両1がMG12、13で走行しているときに車両1に対して要求されるトルクが増加し、この要求トルクをMG12、13で対応できない場合などに成立したと判断される。また、車両1の停止中は、例えば各MG12、13に接続されているバッテリの容量が少なくなった場合などに成立したと判断される。所定の始動条件が不成立と判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。
On the other hand, when it is determined that the
一方、所定の始動条件が成立したと判断した場合はステップS14に進み、制御装置30は車両1が停止中か否か判断する。この判断は、例えば車速に基づいて行えばよい。車両1が走行中と判断した場合はステップS15に進み、制御装置30は走行時始動モードを実行する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。上述したようにエンジン11を停止させ、第2MG13で車両1を走行させる場合は駆動装置10の接続モードが第2接続モードに切り替えられる。そのため、走行時始動モードにてエンジン11が始動される。
On the other hand, when it is determined that the predetermined start condition is satisfied, the process proceeds to step S14, and the
一方、車両1が停止中と判断した場合はステップS16に進み、制御装置30は第1始動モードでエンジン11を始動すべき第1始動モード条件が成立しているか否か判断する。上述したように第1始動モードでは、2つのMG12、13の両方を使用してエンジン11を始動するので、エンジン11を回転させるために必要なトルクが大きい場合にこの第1始動モード条件が成立したと判断される。エンジン11を回転させるために必要なトルクは、エンジン11の温度が低く、オイルの粘度が高い場合に大きくなる。そこで、例えば、エンジン11の冷却水温が予め設定した所定温度以下の場合や、外気温が予め設定した所定外気温以下の場合などに第1始動モード条件が成立したと判断される。なお、所定温度及び所定外気温は、例えば第1MG12及び第2MG13の出力トルクの最大値に応じて適宜に設定すればよい。第1始動モード条件が成立していると判断した場合はステップS17に進み、制御装置30は第1始動モードを実行する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。一方、第1始動モード条件が不成立と判断した場合はステップS18に進み、制御装置30は第2始動モードを実行する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
On the other hand, when it is determined that the
この本発明の駆動装置によれば、エンジン11の温度が低い場合は第1始動モードでエンジン11が始動されるので、エンジン11の始動時に各MG12、13から出力すべきトルクを抑えることができる。これにより各MG12、13の出力トルクの最大値をそれぞれ抑えることができる。そのため、各MG12、13でエンジン11を始動可能としつつこれらMG12、13を小型化することができる。また、エンジン11の温度が低い場合に2つのMG12、13でエンジン11を始動することにより、各MG12、13から出力すべきトルクを低減しつつエンジン11を速やかに始動することができる。
According to the drive device of the present invention, when the temperature of the
本発明の駆動装置では、駆動装置10の接続モードが第2接続モードであり、かつ第2MG13の出力トルクで車両1が走行しているときは、走行時始動モードでエンジン11を始動するので、出力ギア4への動力伝達を途切れさせることなくエンジン11を始動することができる。
In the drive device of the present invention, when the connection mode of the
(参考例)
次に図7〜図11を参照して本発明の実施の形態に対する参考例に係る駆動装置について説明する。図7は、参考例の駆動装置10のスケルトン図を示している。なお、図7において図1と共通の部分については同一の符号を付して説明を省略する。この図に示したように参考例の駆動装置10では、一方の側(図4の右側)からエンジン11、第2MG13、第2遊星歯車機構16、第1遊星歯車機構15、第1MG12の順でこれらが並ぶように設けられている。また、この駆動装置10では、第1遊星歯車機構15が2つのピニオンギアP11、P12を有するダブルピニオン型の遊星歯車機構である。この駆動装置10では、エンジン11の出力軸11aは第1キャリアC1と連結されている。また、第1MG12のロータ12bは、第1サンギアS1と、第2MG13のロータ13bは、第2サンギアS2とそれぞれ連結されている。そして、出力ギア4は、第1リングギアR1及び第2キャリアC2と連結されている。
( Reference example )
Next, a driving apparatus according to a reference example for the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 7 shows a skeleton diagram of the driving
この図に示したように参考例の駆動装置10は、ドグクラッチ40を備えている。図8は、ドグクラッチ40の部分を拡大して示している。ドグクラッチ40は、第2リングギアR2と一体に回転する係合ハブ41と、ケース2に回転不能に固定されるブレーキハブ42と、第1サンギアS1及び第1MG12のロータ12bと一体に回転するクラッチハブ43とを備えている。この図に示したようにブレーキハブ42は係合ハブ41の一方の側に、クラッチハブ43は係合ハブ41の他方の側にそれぞれ配置されている。
As shown in this figure, the
これらのハブ41、42、43の外周面にはスプライン歯がそれぞれ形成されており、これらのスプライン歯にはスリーブ44が図8の左右方向に移動可能なように噛み合わされている。スリーブ44は、係合ハブ41のみと噛み合うことが可能な長さであるとともに、図8の右側に移動したときには係合ハブ41及びブレーキハブ42とそれぞれ噛み合い、図8の左側に移動したときには係合ハブ41及びクラッチハブ43とそれぞれ噛み合うように設けられている。そのため、このスリーブ44を図8の右側に移動させることにより、第2リングギアR2に回転不能に制動できる。この場合、ドグクラッチ40が本発明のブレーキ手段として機能する。一方、スリーブ44を図8の左側に移動させることにより、第2リングギアR2と第1サンギアS1とを一体に回転させることができる。この場合、ドグクラッチ40が本発明のクラッチ手段として機能する。以降、スリーブ44が係合ハブ41のみと噛み合っている状態を解放状態と称することがある。また、スリーブ44が係合ハブ41及びブレーキハブ42とそれぞれ噛み合っている状態をブレーキ状態と称し、スリーブ44が係合ハブ41及びクラッチハブ43とそれぞれ噛み合っている状態をクラッチ状態と称することがある。図7に示したようにドグクラッチ40の動作は、制御装置30にて制御される。
Spline teeth are formed on the outer peripheral surfaces of the
この駆動装置10では、ドグクラッチ40をクラッチ状態に切り替えた場合に、動力分割機構14の接続モードが第1接続モードになる。一方、ドグクラッチ40をブレーキ状態に切り替えた場合に、動力分割機構14の接続モードが第2接続モードになる。
In this
この参考例の駆動装置10においても制御装置30は、エンジン11の温度に応じて始動モードを切り替える。この参考例においても第1始動モードでは、まず駆動装置10の接続モードが第1接続モードに切り替えられ、その後第1MG12及び第2MG13にてエンジン11が始動される。また、第2始動モードでは、まず駆動装置10の接続モードが第2接続モードに切り替えられ、その後第1MG12にてエンジン11が始動される。
Also in the
図9は、本発明の実施の形態の図2に対応し、第1始動モードでエンジン11を始動しているときの駆動装置10の共線図を示している。また、図10は、本発明の実施の形態の図3に対応し、第2始動モードでエンジン11を始動しているときの駆動装置10共線図を示している。なお、これらの図において図2と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。この参考例では、第1遊星歯車機構15がダブルピニオン型の遊星歯車機構になったので、共線図においては図2の第1リングギアR1の位置に第1サンギアS1が、第1キャリアC1の位置に第1リングギアR1が、第1サンギアS1の位置に第1キャリアC1がそれぞれ配置される。それ以外は、図2と同じである。
FIG. 9 corresponds to FIG. 2 of the embodiment of the present invention, and shows a collinear diagram of the
図11は、この参考例の制御装置30が実行する始動モード制御ルーチンを示している。この図に示したように参考例では、図6のステップS15が省略され、ステップS14が否定判断された場合は制御ルーチンを終了する点が本発明の実施の形態と異なる。それ以外は図6と同じである。そのため、詳細な説明は省略する。なお、この参考例では、車両1の走行中におけるエンジン11の始動は、制御装置30がこの制御ルーチンと並行して実行している他の制御ルーチンにて行われる。
FIG. 11 shows a start mode control routine executed by the
この参考例の駆動装置10においても、エンジン11の温度が低い場合は第1始動モードでエンジン11が始動されるので、エンジン11の始動時に各MG12、13から出力すべきトルクを抑えることができる。そのため、各MG12、13でエンジン11を始動可能としつつこれらMG12、13を小型化することができる。また、エンジン11の温度が低くても各MG12、13から出力すべきトルクを低減しつつエンジン11を速やかに始動することができる。
Also in the
本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明の駆動装置では、第1遊星歯車機構がシングルピニオン型で、第2遊星歯車機構がダブルピニオン型でもよいし、第1遊星歯車機構及び第2遊星歯車機構の両方がダブルピニオン型でもよい。また、差動機構は遊星歯車機構に限定されず、例えばピニオンギアの代わりにローラが設けられた遊星ローラ機構が差動機構として設けられてもよい。
The present invention is not limited to the shape condition described above can be implemented in various forms. For example, in the drive device of the present invention, the first planetary gear mechanism may be a single pinion type, the second planetary gear mechanism may be a double pinion type, or both the first planetary gear mechanism and the second planetary gear mechanism are double pinion types. But you can. Further, the differential mechanism is not limited to the planetary gear mechanism, and for example, a planetary roller mechanism in which a roller is provided instead of the pinion gear may be provided as the differential mechanism.
上述した形態では回転軸にワンウェイクラッチが設けられている駆動装置を示したが、このワンウェイクラッチは無くてもよい。この場合でも上述した形態と同様に第1MG及び第2MGの両方を使用してエンジンを始動することができるので、各MGでエンジンを始動可能としつつこれらMGを小型化できる。 Although the shape condition described above showed drive the one-way clutch is provided on the rotary shaft, the one-way clutch may be omitted. Since both on purpose likewise forms described above even in this case the 1MG and second 2MG it is possible to start the engine using, it can be miniaturized these MG while enabling start the engine in each MG.
1 ハイブリッド車両
4 出力ギア(出力部材)
10 駆動装置
11 内燃機関
11a 出力軸
12 第1モータジェネレータ(第1電動機)
13 第2モータジェネレータ(第2電動機)
15 第1遊星歯車機構(第1差動機構)
16 第2遊星歯車機構(第2差動機構)
21 クラッチ(クラッチ手段)
22 ブレーキ(ブレーキ手段)
30 制御装置(制御手段)
40 ドグクラッチ(ブレーキ手段、クラッチ手段)
S1 サンギア(第1差動機構の第1回転要素、第1差動機構の第3回転要素)
C1 キャリア(第1差動機構の第2回転要素、第1差動機構の第1回転要素)
R1 リングギア(第1差動機構の第3回転要素、第1差動機構の第2回転要素)
S2 サンギア(第2差動機構の第1回転要素)
C2 キャリア(第2差動機構の第2回転要素)
R2 リングギア(第2差動機構の第3回転要素)
N 回転数差
1
DESCRIPTION OF
13 Second motor generator (second electric motor)
15 First planetary gear mechanism (first differential mechanism)
16 Second planetary gear mechanism (second differential mechanism)
21 Clutch (clutch means)
22 Brake (brake means)
30 Control device (control means)
40 dog clutch (brake means, clutch means)
S1 sun gear (first rotating element of the first differential mechanism, third rotating element of the first differential mechanism)
C1 carrier (second rotating element of the first differential mechanism, first rotating element of the first differential mechanism)
R1 ring gear (the third rotating element of the first differential mechanism, the second rotating element of the first differential mechanism)
S2 Sun gear (first rotating element of the second differential mechanism)
C2 carrier (second rotating element of the second differential mechanism)
R2 ring gear (third rotating element of the second differential mechanism)
N Speed difference
Claims (2)
相互に差動回転可能な第1回転要素、第2回転要素、及び第3回転要素を有し、第1回転要素が第2電動機と連結され、第2回転要素が前記第1差動機構の第2回転要素と連結された第2差動機構と、
前記第1差動機構の第3回転要素と前記第2差動機構の第3回転要素とがこれらの回転要素間で動力伝達が可能なように連結される係合状態及びその連結が解除される解放状態に切り替え可能なクラッチ手段と、
前記第2差動機構の第3回転要素を回転不能に制動する制動状態及びその制動を解除する制動解除状態に切り替え可能なブレーキ手段と、を備えたハイブリッド車両の駆動装置において、
前記車両が停止しているときに前記内燃機関を始動すべき所定の始動条件が成立した場合、前記ブレーキ手段を前記制動解除状態に切り替えるとともに前記クラッチ手段を前記係合状態に切り替え、その後前記内燃機関が始動されるように前記第1電動機及び前記第2電動機の動作をそれぞれ制御する制御手段をさらに備え、
前記クラッチ手段は、前記係合状態において摩擦力を利用して前記第1差動機構の第3回転要素と前記第2差動機構の第3回転要素との間の動力伝達を行うとともに、前記摩擦力を調整して前記第1差動機構の第3回転要素と前記第2差動機構の第3回転要素との間の動力伝達を行いつつこれら回転要素間に回転数差を生じさせることが可能であり、
前記制御手段は、前記クラッチ手段が前記解放状態であるとともに前記ブレーキ手段が前記制動状態であり、かつ前記第2電動機から出力された動力で前記車両が走行しているときに前記始動条件が成立した場合、前記ブレーキ手段を前記制動状態に維持しつつ前記クラッチ手段を前記係合状態に切り替え、その後前記内燃機関が始動されるように前記第1電動機及び前記第2電動機の動作をそれぞれ制御するハイブリッド車両の駆動装置。 The first rotating element, the second rotating element, and the third rotating element that are differentially rotatable with each other, the first rotating element is connected to the output shaft of the internal combustion engine, and the second rotating element is connected to the output member. A first differential mechanism in which the third rotating element is connected to the first electric motor;
The first rotating element, the second rotating element, and the third rotating element that are differentially rotatable with each other, the first rotating element is connected to the second electric motor, and the second rotating element is connected to the first differential mechanism. A second differential mechanism coupled to the second rotating element;
The engaged state in which the third rotating element of the first differential mechanism and the third rotating element of the second differential mechanism are connected so that power can be transmitted between these rotating elements, and the connection is released. Clutch means switchable to a released state,
In the hybrid vehicle drive device, comprising: a braking state in which the third rotating element of the second differential mechanism is braked in a non-rotatable manner; and a brake means that can be switched to a braking release state in which the braking is released.
When a predetermined start condition for starting the internal combustion engine is satisfied when the vehicle is stopped, the brake means is switched to the brake release state and the clutch means is switched to the engaged state, and then the internal combustion engine is stopped. Control means for controlling the operations of the first electric motor and the second electric motor so that the engine is started ;
The clutch means transmits power between the third rotating element of the first differential mechanism and the third rotating element of the second differential mechanism using frictional force in the engaged state, and Adjusting the frictional force to cause a power difference between the third rotating element of the first differential mechanism and the third rotating element of the second differential mechanism and causing a rotational speed difference between the rotating elements. Is possible,
The control means satisfies the start condition when the clutch means is in the disengaged state, the brake means is in the braked state, and the vehicle is running with power output from the second electric motor. In this case, the clutch means is switched to the engaged state while the brake means is maintained in the braking state, and then the operations of the first electric motor and the second electric motor are controlled so that the internal combustion engine is started. Drive device for hybrid vehicle.
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