JP6052343B2 - 車両用ハイブリッド駆動装置 - Google Patents
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Description
本発明は車両用ハイブリッド駆動装置に係り、特に、EV走行モード、シリーズHEV走行モード、およびパラレルHEV走行モードを有する車両用ハイブリッド駆動装置の改良に関するものである。
エンジンを駆動力伝達経路から切り離して第2回転機のみを駆動力源として用いて走行できるEV(Electric Vehicle;電気自動車)走行モード、駆動力伝達経路から切り離された前記エンジンで第1回転機を回転駆動して発電しながら前記第2回転機のみを駆動力源として用いて走行できるシリーズHEV(Hybrid Electric Vehicle;ハイブリッド式電気自動車) 走行モード、前記エンジンを駆動力伝達経路に接続してそのエンジンと前記第1回転機および前記第2回転機の少なくとも一方とを駆動力源として用いて走行できるパラレルHEV走行モードが、要求駆動力および車速の少なくとも一方に基づいて定められたモード切換条件に従って選択される車両用ハイブリッド駆動装置が知られている(特許文献1参照)。
しかしながら、従来の車両用ハイブリッド駆動装置は、運転者が例えば動力性能を重視したパワーモード等を選択している場合でもモード切換条件は変化せず、EV走行時に大きくアクセル操作しても、シリーズHEV走行モードを経てからパラレルHEV走行モードへ移行するため、パラレルHEV走行モードで大きな駆動力が得られるようになるまでに時間が掛かり、必ずしも十分に満足できるドラビリ性能が得られなかった。特に、シリーズHEV走行モードとなってエンジンが始動されても、パラレルHEV走行モードになるまではエンジンの駆動力が得られないため、運転者に違和感を生じさせる恐れがある。また、燃費を重視したエコモード等を選択した場合も、予め定められたモード切換条件に従ってパラレルHEV走行モードになると、車速等によってエンジンの運転点(回転速度およびトルク)が制約されるため、運転者の意図通りの燃費向上効果が得られないことがあった。
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、動力性能重視や燃費重視等の運転者の意図に応じてEV走行モード、シリーズHEV走行モード、およびパラレルHEV走行モードが適切に切り換えられるようにすることにある。
かかる目的を達成するために、第1発明は、エンジンを駆動力伝達経路から切り離して第2回転機のみを駆動力源として用いて走行できるEV走行モード、駆動力伝達経路から切り離された前記エンジンで第1回転機を回転駆動して発電しながら前記第2回転機のみを駆動力源として用いて走行できるシリーズHEV走行モード、前記エンジンを駆動力伝達経路に接続してそのエンジンと前記第1回転機および前記第2回転機の少なくとも一方とを駆動力源として用いて走行できるパラレルHEV走行モードが、要求駆動力および車速の少なくとも一方に基づいて定められたモード切換条件に従って選択される車両用ハイブリッド駆動装置において、(a) 前記モード切換条件は、前記EV走行モードが選択される範囲、前記パラレルHEV走行モードが選択される範囲、および前記シリーズHEV走行モードが選択される範囲が、前記要求駆動力および車速の少なくとも一方に基づいて別々の範囲に定められており、(b) そのモード切換条件に従って前記シリーズHEV走行モードが選択される範囲が運転者の意図に応じて変更されることを特徴とする。
第2発明は、第1発明の車両用ハイブリッド駆動装置において、前記EV走行モードが選択される範囲を変えることなく前記シリーズHEV走行モードが選択される範囲が運転者の意図に応じて変更されることを特徴とする。
第3発明は、第1発明または第2発明の車両用ハイブリッド駆動装置において、前記モード切換条件は、前記EV走行モードが選択される範囲と前記パラレルHEV走行モードが選択される範囲との間の中間の範囲で前記シリーズHEV走行モードが選択されるように定められていることを特徴とする。
第2発明は、第1発明の車両用ハイブリッド駆動装置において、前記EV走行モードが選択される範囲を変えることなく前記シリーズHEV走行モードが選択される範囲が運転者の意図に応じて変更されることを特徴とする。
第3発明は、第1発明または第2発明の車両用ハイブリッド駆動装置において、前記モード切換条件は、前記EV走行モードが選択される範囲と前記パラレルHEV走行モードが選択される範囲との間の中間の範囲で前記シリーズHEV走行モードが選択されるように定められていることを特徴とする。
第4発明は、第1発明〜第3発明の何れかの車両用ハイブリッド駆動装置において、運転者が動力性能を重視した走行を望んでいる場合は、通常よりも前記シリーズHEV走行モードが選択される範囲が狭められることを特徴とする。
第5発明は、第4発明の車両用ハイブリッド駆動装置において、(a) 前記モード切換条件は、少なくとも前記要求駆動力に基づいて定められ、その要求駆動力の増大に伴って前記EV走行モードから前記シリーズHEV走行モード、前記パラレルHEV走行モードが選択されるように設定されており、(b) 運転者が動力性能を重視した走行を望んでいる場合は、前記シリーズHEV走行モードが選択される前記要求駆動力の範囲の上限が通常よりも低くされることを特徴とする。
第6発明は、第1発明〜第5発明の何れかの車両用ハイブリッド駆動装置において、運転者が燃費を重視した走行を望んでいる場合は、通常よりも前記シリーズHEV走行モードが選択される範囲が広くされることを特徴とする。
第7発明は、第6発明の車両用ハイブリッド駆動装置において、前記モード切換条件は、少なくとも前記車速に基づいて定められ、その車速の上昇に伴って前記EV走行モードから前記シリーズHEV走行モード、前記パラレルHEV走行モードが選択されるように設定されていることを特徴とする。
このような車両用ハイブリッド駆動装置においては、モード切換条件に従ってシリーズHEV走行モードが選択される範囲が運転者の意図に応じて変更されるため、運転者の意図に合致したドラビリ性能や燃費性能などが得られるようになる。例えば第4発明では、運転者が動力性能を重視した走行を望んでいる場合にシリーズHEV走行モードが選択される範囲が通常よりも狭められるため、EV走行モードからパラレルHEV走行モードへ速やかに移行するようになり、ドラビリ性能が向上するとともに、エンジン始動後に速やかにそのエンジンによる駆動力が得られるようになって運転者に違和感を生じさせることがない。特に、第5発明のようにシリーズHEV走行モードが選択される要求駆動力の範囲の上限が通常よりも低くされると、それだけ小さい要求駆動力(アクセル操作量など)でパラレルHEV走行モードへ移行するため、優れたドラビリ性能が得られるようになる。
また、第6発明では、運転者が燃費を重視した走行を望んでいる場合にシリーズHEV走行モードが選択される範囲が通常よりも広くされるため、シリーズHEV走行モードで走行する時間や機会が多くなり、車速に影響されることなくエンジンを最適な運転点で作動させることが可能で、燃費が向上する。
前記エンジンは、燃料の燃焼によって動力を発生する内燃機関などである。回転機は回転電気機械のことで、具体的には発電機、電動モータ、或いはそれ等の機能が択一的に得られるモータジェネレータであるが、EV走行モードおよびシリーズHEV走行モードで駆動力源として用いられる第2回転機は少なくとも電動モータとしての機能が要求され、電動モータまたはモータジェネレータが用いられる。シリーズHEV走行モードで発電する第1回転機は、少なくとも発電機としての機能が要求されるが、パラレルHEV走行モードで駆動力源として用いられる場合は電動モータとしての機能も有するモータジェネレータが用いられる。
EV走行モードおよびシリーズHEV走行モードでは、動力伝達を接続遮断できるクラッチや自動変速機等の断接装置によってエンジンが駆動力伝達経路から切り離されるが、パラレルHEV走行モードでは、その断接装置によってエンジンが駆動力伝達経路に接続され、エンジンを駆動力源として用いて走行することが可能となる。このパラレルHEV走行モードは、常にエンジンと第1回転機および第2回転機の少なくとも一方とを駆動力源として用いて走行する場合でも良いが、例えば応答性に優れた回転機をアシスト的に用いる場合であっても良い。すなわち、パラレルHEV走行モードでは、エンジンおよび第1回転機、第2回転機の少なくとも一方が動力伝達経路に接続されており、エンジンと第1回転機および第2回転機の少なくとも一方とを駆動力源として用いて走行する狭義のパラレルHEV走行モードの他、エンジンのみを駆動力源として用いて走行するエンジン走行モードや、エンジンと第1回転機および第2回転機の何れか一方とを駆動力源として用いて走行するとともに第1回転機および第2回転機の他方を発電制御して発電するシリーズパラレルHEV走行モード等を含んでいても良い。言い換えれば、エンジンが常に駆動力源として用いられ、第1回転機および第2回転機の少なくとも一方が常に或いはアシスト的に駆動力源として用いられるようになっておれば良い。
モード切換条件は、要求駆動力および車速の少なくとも一方に基づいて定められ、例えば要求駆動力および車速をパラメータとする二次元のモード切換マップ等が設定される。一般に、低要求駆動力、低車速側ではEV走行モードが選択され、要求駆動力や車速が増大するに従ってシリーズHEV走行モード、パラレルHEV走行モードが選択されるように定められる。回転機に電力供給するバッテリのSOC(蓄電残量)や温度等の他の条件を加えて走行モードを切り換えることもできる。上記要求駆動力は、運転者によって操作されるアクセル操作量で置き換えることもできるが、オートクルーズ制御時等のアクセル操作以外の駆動力要求も含む。
上記モード切換条件は運転者の意図に応じて変更されるが、これはパワーモードやエコモードなど動力性能や燃費性能に関係する選択操作部材が運転者によって操作された場合の他、自動変速機を有する場合に手動操作で変速できるシーケンャルモードやマニュアルモードが選択された場合、或いはLレンジや2レンジ等の低速レンジが選択された場合に、動力性能重視と判断してモード切換条件を変更しても良い。アクセル操作量の変化率、アクセルペダルやブレーキペダルの操作傾向、車速の加減速度等の運転者の運転嗜好に基づいて、動力性能重視か燃費重視かを判断してモード切換条件を変更することもできる。また、シリーズHEV走行モードを禁止する選択スイッチを設け、その選択スイッチが操作された場合にはシリーズHEV走行モードを禁止し、EV走行モードとパラレルHEV走行モードとの間で直接切り換えるようにしても良い。シリーズHEV走行モードが選択される範囲の変更は、シリーズHEV走行モードの選択範囲が無くなるような変更を含み、動力性能重視の場合にシリーズHEV走行モードの選択範囲を無くして、その範囲をパラレルHEV走行モードにすることも可能である。
上記モード切換条件は、例えば動力性能重視、燃費重視、およびそれ等の中間のノーマルの3段階で変化させることができるが、2段階、或いは4段階以上で変化させることもできるし、連続的に変化させることも可能である。
第4発明でシリーズHEV走行モードが選択される範囲を狭める方法としては、例えばモード切換条件が要求駆動力および車速をパラメータとして定められている場合に、その要求駆動力や車速の上限を通常よりも低くするようにしても良いし、それ等の下限を高くしても良く、両方行うようにしても良い。第1発明の実施に際しては、例えばシリーズHEV走行モードが選択される範囲を全体的に、すなわち選択範囲の上限および下限を共に、低要求駆動力側、或いは低車速側へずらすようにしても良いなど、種々の態様が可能である。
第5発明では、動力性能重視の場合に、パラレルHEV走行モードが選択される範囲が広くなるように、シリーズHEV走行モードが選択される要求駆動力の範囲の上限が通常よりも低くされるが、モード切換条件が要求駆動力および車速をパラメータとして定められている場合に、車速側についてもその上限を通常よりも低くするようにしても良い。
以下、本発明の実施例を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施例である車両用ハイブリッド駆動装置10の概略構成図で、エンジン12と、エンジン12のクランク軸14に連結された第1モータジェネレータMG1と、中間軸16を介して第1モータジェネレータMG1に連結されるとともに入力軸18を介して自動変速機20に連結された前後進切換装置22と、自動変速機20の出力軸24と第1歯車25との間に設けられて動力伝達を接続遮断する発進クラッチ26と、第1歯車25と噛み合う第2歯車28が設けられたカウンタシャフト30と、カウンタシャフト30に連結された第2モータジェネレータMG2と、カウンタシャフト30に設けられた第3歯車32と、その第3歯車32と噛み合う第4歯車34が設けられた差動歯車装置36と、差動歯車装置36に左右の車軸38L、38Rを介して連結された左右の前駆動輪40L、40Rとを備えている。エンジン12は、燃料の燃焼で動力を発生する内燃機関にて構成されており、第1モータジェネレータMG1、第2モータジェネレータMG2はそれぞれ電動モータおよび発電機として用いることができるものである。本実施例では第1モータジェネレータMG1が第1回転機に相当し、第2モータジェネレータMG2が第2回転機に相当する。
図1は、本発明の一実施例である車両用ハイブリッド駆動装置10の概略構成図で、エンジン12と、エンジン12のクランク軸14に連結された第1モータジェネレータMG1と、中間軸16を介して第1モータジェネレータMG1に連結されるとともに入力軸18を介して自動変速機20に連結された前後進切換装置22と、自動変速機20の出力軸24と第1歯車25との間に設けられて動力伝達を接続遮断する発進クラッチ26と、第1歯車25と噛み合う第2歯車28が設けられたカウンタシャフト30と、カウンタシャフト30に連結された第2モータジェネレータMG2と、カウンタシャフト30に設けられた第3歯車32と、その第3歯車32と噛み合う第4歯車34が設けられた差動歯車装置36と、差動歯車装置36に左右の車軸38L、38Rを介して連結された左右の前駆動輪40L、40Rとを備えている。エンジン12は、燃料の燃焼で動力を発生する内燃機関にて構成されており、第1モータジェネレータMG1、第2モータジェネレータMG2はそれぞれ電動モータおよび発電機として用いることができるものである。本実施例では第1モータジェネレータMG1が第1回転機に相当し、第2モータジェネレータMG2が第2回転機に相当する。
上記前後進切換装置22は、例えば図2に示すように、ダブルピニオン型の遊星歯車装置42、前進クラッチC1、および後進ブレーキB1を備えて構成される。具体的には、遊星歯車装置42のサンギヤは前記中間軸16に連結され、キャリアは入力軸18に連結されるとともに前進クラッチC1を介して中間軸16に選択的に連結されるようになっており、リングギヤは後進ブレーキB1を介して選択的に回転不能に固定される。そして、前進クラッチC1および後進ブレーキB1が共に解放されると、中間軸16と入力軸18との間の動力伝達が遮断され、前進クラッチC1が接続されるとともに後進ブレーキB1が解放されると、中間軸16の回転をそのまま入力軸18に伝達する前進駆動状態となり、前進クラッチC1が解放されるとともに後進ブレーキB1が固定されると、中間軸16の回転を逆転させて入力軸18に伝達する後進駆動状態となる。前進クラッチC1や後進ブレーキB1は、例えば油圧式の摩擦係合装置によって構成される。なお、シングルピニオン型の遊星歯車装置を用いて構成することもできるなど種々の態様が可能である。
自動変速機20は、本実施例ではベルト式無段変速機が用いられており、入力側プーリおよび出力側プーリを備えている。入力側プーリは、前記エンジン12、第1モータジェネレータMG1、および前後進切換装置22と同心に配設されており、出力側プーリは、前記発進クラッチ26および第1歯車25と同心に配設されている。発進クラッチ26は油圧式の摩擦係合装置で、出力軸24と第1歯車25との間の動力伝達を接続遮断する断接装置に相当する。なお、動力伝達を遮断するニュートラルが可能な前後進切換装置22を断接装置として用いることもできる。
以上のように構成された車両用ハイブリッド駆動装置10は、駆動力源を切り換えて複数の走行モードで走行するハイブリッド制御や前記自動変速機20の変速制御を行う電子制御装置50を備えている。電子制御装置50はマイクロコンピュータを備えて構成されており、RAMの一時記憶機能を利用しつつROMに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行うもので、アクセル操作量センサ52、車速センサ54、モード選択スイッチ56、およびSOCセンサ58からそれぞれアクセルペダルの操作量であるアクセル操作量θacc 、車速V、選択モード、および第1モータジェネレータMG1、第2モータジェネレータMG2の電源であるバッテリ60のSOC(蓄電残量)を表す信号が供給される。この他、図示は省略するが、エンジン12の回転速度や第1モータジェネレータMG1、第2モータジェネレータMG2の回転速度も回転速度センサによってそれぞれ検出されるなど、各種の制御に必要な種々の情報がセンサ等から供給されるようになっている。
モード選択スイッチ56は、インストルメントパネルやステアリングホイール等に設けられて走行性能重視のパワーモードか燃費重視のエコモードかを運転者が選択する選択操作部材であり、パワーモードおよびエコモードの何れかを択一的に選択でき、何れも選択されない場合はノーマルモードとなる。前記自動変速機20は、パワーモードかエコモードかにより予め定められた異なる変速条件、例えば車速Vに対する目標入力回転速度が比較的高回転(ローギヤ側)に維持されるようにするパワーパターン、または車速Vに対する目標入力回転速度が比較的低回転(ハイギヤ側)となるようにするエコパターンに従って変速制御が行われる。また、SOCは、例えばバッテリ60の充電量および放電量を逐次計算することによって求められる。
電子制御装置50は、基本的にハイブリッド制御手段70および変速制御手段80を機能的に備えている。変速制御手段80は、エンジン12が駆動力源として用いられるパラレルHEV走行時に自動変速機20の変速制御を行うもので、例えばアクセル操作量θacc 等の要求駆動力や車速Vをパラメータとして予め定められた目標入力回転速度マップに従って入力回転速度が変化するようにプーリ幅を調整し、これにより変速比γが制御される。
ハイブリッド制御手段70は、図4に示す複数種類の走行モードを切り換えて走行するもので、走行モード切換手段72およびモード切換条件設定手段74を機能的に備えている。図4のEV走行モードは、発進クラッチ26を遮断状態としてエンジン12を駆動力伝達経路から切り離し、第2モータジェネレータMG2を力行制御して前進または後進走行する。シリーズHEV走行モードは、発進クラッチ26を遮断状態としてエンジン12を駆動力伝達経路から切り離した状態で、そのエンジン12を作動させて第1モータジェネレータMG1を回転駆動するとともに、その第1モータジェネレータMG1を発電制御(回生制御ともいう)しながら、EV走行モードと同様に第2モータジェネレータMG2を力行制御して前進または後進走行する。第1モータジェネレータMG1によって得られた電力は、第2モータジェネレータMG2に供給され、或いはバッテリ60の充電に用いられる。上記力行制御はモータジェネレータを電動モータとして用いることを意味し、発電制御はモータジェネレータを発電機として用いることを意味する。
パラレルHEV走行モードは、発進クラッチ26を接続してエンジン12を駆動力伝達経路に接続することにより、そのエンジン12や第1モータジェネレータMG1、第2モータジェネレータMG2を駆動力源として用いて走行できるモードで、3種類のサブモードを備えている。1番上のサブモード1(狭義のパラレルHEV走行モード)では、エンジン12を作動させるとともに第1モータジェネレータMG1を力行制御することにより、それ等のエンジン12および第1モータジェネレータMG1を駆動力源として用いて走行し、第2モータジェネレータMG2のトルクは0でフリー回転させられる。第1モータジェネレータMG1の代わりに第2モータジェネレータMG2を力行制御しても良いし、第1モータジェネレータMG1および第2モータジェネレータMG2を両方共に力行制御して駆動力を発生させるようにしても良い。2番目のサブモード2(シリーズパラレルHEV走行モード)では、エンジン12を作動させるとともに第2モータジェネレータMG2を力行制御することにより、それ等のエンジン12および第2モータジェネレータMG2を駆動力源として用いて走行する一方、第1モータジェネレータMG1を発電制御する。第1モータジェネレータMG1によって得られた電力は、第2モータジェネレータMG2に供給され、或いはバッテリ60の充電に用いられる。このサブモード2では、第1モータジェネレータMG1を力行制御して駆動力源として用いるとともに、第2モータジェネレータMG2を発電制御するようにしても良い。3番目のサブモード3(エンジン走行モード)では、エンジン12を作動させてそのエンジン12のみを駆動力源として用いて走行するモードであり、第1モータジェネレータMG1および第2モータジェネレータMG2は何れもトルクが0とされてフリー回転させられる。
上記サブモード1(狭義のパラレルHEV走行モード)は、サブモード3(エンジン走行モード)に比較して大きな駆動力を発生させることができ、例えばアクセル操作量θacc が急増した加速要求時や高速走行時等にアシスト的に第1モータジェネレータMG1が力行制御されることにより、サブモード3からサブモード1へ速やかに切り換えられる。サブモード2(シリーズパラレルHEV走行モード)もサブモード1と同様に実施されるが、バッテリ60のSOCが比較的多い場合にサブモード1が実行され、SOCが比較的少ない場合はサブモード2が実行される。これ等のパラレルHEV走行モードでは、前後進切換装置22により図示しないシフトレバーの操作位置に応じて前進駆動状態と後進駆動状態とが切り換えられる。
この他、アクセル操作量θacc が略0のアクセルOFFの減速走行時には減速走行モードを実施する。この減速走行モードは、発進クラッチ26を遮断状態としてエンジン12を駆動力伝達経路から切り離し、第2モータジェネレータMG2を発電制御することにより、発電制御による回転抵抗で車両に制動力を作用させるとともに発生した電気エネルギーでバッテリ60を充電する。また、例えばエンジン走行中(サブモード3)に第1モータジェネレータMG1を発電制御してバッテリ60を充電するなど、更に別の走行モードが設けられても良い。
図1に戻って、前記走行モード切換手段72は、モード切換条件設定手段74によって設定されたモード切換条件に従って上記複数種類の走行モードを切り換えて走行する。モード切換条件は、図3に示すようにアクセル操作量θacc 等の要求駆動力および車速Vをパラメータとする2次元のモード切換マップとして予め設定されており、ES切換線よりも低要求駆動力、低車速側がEV走行モードで走行するEV領域で、SP1〜SP3切換線とES切換線との間がシリーズHEV走行モードで走行するシリーズHEV領域で、そのSP1〜SP3切換線よりも高要求駆動力、高車速側がパラレルHEV走行モードで走行するパラレルHEV領域とされている。これ等の切換線には、僅かな車速変化や要求駆動力変化で走行モードが頻繁に切り換わることを防止するためにヒステリシスが設けられる。モード切換条件設定手段74は、シリーズHEV領域とパラレルHEV領域との境界のSP1〜SP3切換線を運転者の意図に応じて変更するもので、図5のフローチャートに従って信号処理を実行する。
図5のステップS1では、運転者の意図が動力性能を重視した走行を望んでいるか否かを判断する。具体的には、前記モード選択スイッチ56によってパワーモードが選択されている場合は、動力性能を重視した走行を望んでいると判断する。この他、自動変速機20の変速比γを手動操作で切り換えことができるシーケンャルモードやマニュアルモードが選択されている場合、或いはアクセル操作量θacc の変化率(増加率)が大きい場合など、運転者の運転状態からも動力性能を重視した走行を望んでいるか否かを判断する。そして、動力性能を重視した走行を望んでいると判断されると、ステップS3を実行し、図3に一点鎖線で示すSP2切換線を設定する。
ステップS1の判断がNO(否定)の場合、すなわち運転者の意図が動力性能を重視した走行を望んでいない場合は、ステップS2を実行し、運転者が燃費を重視した走行を望んでいるか否かを判断する。具体的には、前記モード選択スイッチ56によってエコモードが選択されている場合は、燃費を重視した走行を望んでいると判断する。この他、アクセルペダルやブレーキペダルの操作傾向、車速の加減速度など、運転者の運転状態からも燃費を重視した走行を望んでいるか否かを判断する。そして、燃費を重視した走行を望んでいると判断されると、ステップS4を実行し、図3に点線で示すSP3切換線を設定する。また、ステップS2の判断がNOの場合、すなわち運転者の意図が動力性能重視および燃費重視の何れも望んでいると判断できない場合は、ステップS5を実行し、図3に実線で示すノーマル(通常値)のSP1切換線を設定する。
ここで、動力性能を重視した走行を望んでいると判断された場合に設定されるSP2切換線は、図3に白抜き矢印Aで示すように、シリーズHEV走行モードが選択される要求駆動力の範囲の上限がノーマルのSP1切換線よりも低下させられ、そのSP1切換線の場合に比較してシリーズHEV領域が狭くされる。このようにシリーズHEV領域が低要求駆動力側へ狭められると、その分だけ大きな駆動力を発生させることができるパラレルHEV領域が拡張されるとともに、EV走行モードからパラレルHEV走行モードへ速やかに移行するようになり、アクセルペダルを踏込み操作した時のドラビリ性能が向上する。
上記SP2切換線は、中間車速域V1〜V2でES切換線と略一致させられてシリーズHEV領域が部分的に消滅し、EV領域とパラレルEV領域とが接している。この場合、EV走行モードからパラレルHEV走行モードへ移行する際には、例えば発進クラッチ26のトルク(係合油圧)の調整でアウトプットの慣性によりエンジン12をクランキングし、燃料噴射および点火によりエンジン12を始動させた後、発進クラッチ26を完全係合させることにより、パラレルHEV走行モードへ速やかに切り換えることができる。車速V1よりも低車速側では、エンジン12をクランキングできるようなアウトプットからの慣性が得られないため、シリーズHEV領域を少しだけ残し、要求駆動力が増加してシリーズHEV領域に達したら、第1モータジェネレータMG1によりエンジン12をクランキングして始動する通常のエンジン始動制御でシリーズHEV走行モードへ移行する。また、その後、SP2切換線を超えたら発進クラッチ26の前後の回転が略一致するように、エンジン12や第1モータジェネレータMG1により同期制御を行ってその発進クラッチ26を接続し、パラレルHEV走行モードへ移行する。車速V2よりも高車速側の領域も、車速V1より低車速側と同様にEV走行モードからシリーズHEV走行モードへ移行し、更にパラレルHEV走行モードへと段階的に移行する。
一方、燃費を重視した走行を望んでいると判断された場合に設定されるSP3切換線は、図3に白抜き矢印Bで示すように、シリーズHEV走行モードが選択される車速Vの範囲の上限がノーマルのSP1切換線よりも高くされ、そのSP1切換線の場合に比較してシリーズHEV領域が広くされる。このようにシリーズHEV領域が高車速側へ拡張されると、その分だけパラレルHEV領域が狭くなり、燃費が向上する。すなわち、シリーズHEV走行モードでは、第1モータジェネレータMG1で発電するためにエンジン12が作動させられるが、発進クラッチ26が遮断されてエンジン12が駆動力伝達経路から切り離されていることから、そのエンジン12を最も効率の良い運転点で作動させることができるのに対し、パラレルHEV走行モードでは、発進クラッチ26が接続されてエンジン12の運転点が車速V等に応じて制約されるため、燃費が悪くなるのである。
このように、本実施例の車両用ハイブリッド駆動装置10においては、モード切換条件に従ってシリーズHEV走行モードが選択される範囲が運転者の意図に応じて変更されるため、運転者の意図に合致したドラビリ性能や燃費性能などが得られるようになる。
具体的には、運転者が動力性能を重視した走行を望んでいる場合、シリーズHEV走行モードが選択される範囲がノーマル時のSP1切換線からSP2切換線に変更されてノーマル時よりも狭められるため、EV走行モードからパラレルHEV走行モードへ速やかに移行するようになり、ドラビリ性能が向上するとともに、エンジン始動後に速やかにそのエンジン12による駆動力が得られるようになって運転者に違和感を生じさせることがない。特に、シリーズHEV走行モードが選択される要求駆動力の範囲の上限がノーマル時よりも低くされるため、それだけ小さい要求駆動力すなわちアクセル操作量θacc でパラレルHEV走行モードへ移行するようになり、優れたドラビリ性能が得られるようになる。
また、運転者が燃費を重視した走行を望んでいる場合には、シリーズHEV走行モードが選択される範囲がノーマル時のSP1切換線からSP3切換線に変更されてノーマル時よりも広くされるため、シリーズHEV走行モードで走行する時間や機会が多くなり、車速Vに影響されることなくエンジン12を最適な運転点で作動させることが可能で、燃費が向上する。特に、シリーズHEV走行モードが選択される車速Vの範囲の上限がノーマル時よりも高くされるため、燃費が悪いパラレルHEV走行モードの領域がそれだけ狭くなり、一層優れた燃費向上効果が得られる。
次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の実施例において前記実施例と実質的に共通する部分には同一の符号を付して詳しい説明を省略する。
図6は、本発明が好適に適用される車両用ハイブリッド駆動装置の別の例を示す概略構成図である。この車両用ハイブリッド駆動装置100は、前記エンジン12が、クランク軸14にベルト等を介して連結されたスタータモータ102によってクランキングされるようになっているとともに、複数のクラッチやブレーキの係合解放状態に応じて複数の変速段やニュートラルが成立させられる遊星歯車式等の有段の自動変速機104を備えており、その自動変速機104の入力軸106とクランク軸14との間に動力伝達を接続遮断する発進クラッチ108が設けられている。スタータモータ102は第1回転機に相当し、発電機としての機能も有するモータジェネレータにて構成されている。この実施例では発進クラッチ108が断接装置に相当するが、ニュートラルが可能な自動変速機104を断接装置として用いることもできる。そして、自動変速機104の出力軸110に前記第1歯車25が設けられ、前駆動輪40L、40Rに駆動力が伝達される。なお、前記第2モータジェネレータMG2は備えていない。
一方、この車両用ハイブリッド駆動装置100は、後輪駆動装置120を備えており、リヤ用モータジェネレータRMGによって第5歯車122および第6歯車124を介して差動歯車装置126を回転駆動することにより、左右の車軸128L、128Rを介して左右の後駆動輪130L、130Rが回転駆動される。上記リヤ用モータジェネレータRMGは第2回転機に相当する。
この車両用ハイブリッド駆動装置100も、前記実施例の車両用ハイブリッド駆動装置10と同様にハイブリッド制御手段70を備えており、前記図4に示す各種の走行モードを切り換えて走行するとともに、モード切換条件設定手段74により図5のフローチャートに従って運転者の意図に応じてモード切換条件が変更される。図4において、第1モータジェネレータMG1はスタータモータ102に置き換えられ、第2モータジェネレータMG2はリヤ用モータジェネレータRMGに置き換えられ、発進クラッチ26は発進クラッチ108に置き換えられる。本実施例においても、実質的に前記実施例と同様の作用効果が得られる。
なお、エンジン走行モード(パラレルHEV走行モードのサブモード3)では、必要に応じてリヤ用モータジェネレータRMGにより後駆動輪130L、130Rを回転駆動することにより、4輪駆動状態で走行することができる。また、リヤ用モータジェネレータRMGと第5歯車122との間に、必要に応じて減速歯車やクラッチ等の断接装置が設けられても良い。また、前輪駆動用の駆動装置として前記実施例から第2モータジェネレータMG2を取り除いたものをそのまま採用することもできる。
図7は、本発明が好適に適用される車両用ハイブリッド駆動装置の更に別の例を説明する図で、(a) は概略構成図、(b) は各種の走行モードを説明する図である。この車両用ハイブリッド駆動装置150は、前記エンジン12、第1クラッチ152、第1モータジェネレータMG1、第2クラッチ154、第2モータジェネレータMG2が共通の軸線上に直列に連結されており、第2クラッチ154と第2モータジェネレータMG2との間に設けられた出力歯車156が前記第4歯車34と噛み合わされている。そして、この車両用ハイブリッド駆動装置150においても、図7の(b) に示すように、前記実施例と同様にEV走行モード、シリーズHEV走行モード、3つのサブモードを有するパラレルHEV走行モード、減速走行モードが可能で、前記ハイブリッド制御手段70によりそれ等の走行モードを切り換えて走行するとともに、モード切換条件設定手段74により図5のフローチャートに従って運転者の意図に応じてモード切換条件が変更される。本実施例においても、実質的に前記実施例と同様の作用効果が得られる。
なお、この実施例では、エンジン走行モード(パラレルHEV走行モードのサブモード3)で車両を後退させることはできないため、EV走行モードまたはシリーズHEV走行モードで後進走行を行うことになる。また、EV走行モードおよびシリーズHEV走行モードでエンジン12を駆動力伝達経路から切り離している第2クラッチ154は断接装置として機能している。
図8は、本発明が好適に適用される車両用ハイブリッド駆動装置の更に別の例を説明する図で、(a) は概略構成図、(b) は各種の走行モードを説明する図である。この車両用ハイブリッド駆動装置160は、遊星歯車装置162を介してエンジン12、第1モータジェネレータMG1、第2モータジェネレータMG2、および出力歯車164が接続されており、エンジン12と第1モータジェネレータMG1との間に第1クラッチ166が設けられているとともに、第1モータジェネレータMG1は第2クラッチ168を介して遊星歯車装置162のリングギヤに連結されるようになっている。リングギヤはブレーキ170によって回転不能に固定されるようになっている。遊星歯車装置162のサンギヤに第2モータジェネレータMG2が連結され、キャリアに出力歯車164が連結され、その出力歯車164が前記第2歯車28と噛み合わされている。
そして、この車両用ハイブリッド駆動装置160においても、図8の(b) に示すように、前記実施例と同様にEV走行モード、シリーズHEV走行モード、パラレルHEV走行モード、減速走行モードが可能で、前記ハイブリッド制御手段70によりそれ等の走行モードを切り換えて走行するとともに、モード切換条件設定手段74により図5のフローチャートに従って運転者の意図に応じてモード切換条件が変更される。本実施例においても、実質的に前記実施例と同様の作用効果が得られる。
上記図8(b) において、EV走行モードではブレーキ170を固定するとともに第2モータジェネレータMG2を力行制御して走行するが、ブレーキ170を解放するとともに第2クラッチ168を接続し、第1モータジェネレータMG1および第2モータジェネレータMG2の両方を力行制御して走行することも可能である。パラレルHEV走行モードでは、2つのサブモードが可能であり、上段のサブモード1は狭義のパラレルHEV走行モードで、エンジン12および第2モータジェネレータMG2の両方を駆動力源として用いて走行する。下段のサブモード2はシリーズパラレルHEV走行モードで、上記サブモード1において第1モータジェネレータMG1を発電制御するようになっている。また、後進走行はEV走行モードまたはシリーズHEV走行モードで行えば良い。なお、EV走行モードおよびシリーズHEV走行モードでエンジン12を駆動力伝達経路から切り離している第2クラッチ168は断接装置として機能している。
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これ等はあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
10、100、150、160:車両用ハイブリッド駆動装置 12:エンジン 50:電子制御装置 74:モード切換条件設定手段 102:スタータモータ(第1回転機) MG1:第1モータジェネレータ(第1回転機) MG2:第2モータジェネレータ(第2回転機) RMG:リヤ用モータジェネレータ(第2回転機)
Claims (7)
- エンジンを駆動力伝達経路から切り離して第2回転機のみを駆動力源として用いて走行できるEV走行モード、駆動力伝達経路から切り離された前記エンジンで第1回転機を回転駆動して発電しながら前記第2回転機のみを駆動力源として用いて走行できるシリーズHEV走行モード、前記エンジンを駆動力伝達経路に接続して該エンジンと前記第1回転機および前記第2回転機の少なくとも一方とを駆動力源として用いて走行できるパラレルHEV走行モードが、要求駆動力および車速の少なくとも一方に基づいて定められたモード切換条件に従って選択される車両用ハイブリッド駆動装置において、
前記モード切換条件は、前記EV走行モードが選択される範囲、前記パラレルHEV走行モードが選択される範囲、および前記シリーズHEV走行モードが選択される範囲が、前記要求駆動力および車速の少なくとも一方に基づいて別々の範囲に定められており、
該モード切換条件に従って前記シリーズHEV走行モードが選択される範囲が運転者の意図に応じて変更される
ことを特徴とする車両用ハイブリッド駆動装置。 - 前記EV走行モードが選択される範囲を変えることなく前記シリーズHEV走行モードが選択される範囲が運転者の意図に応じて変更される
ことを特徴とする請求項1に記載の車両用ハイブリッド駆動装置。 - 前記モード切換条件は、前記EV走行モードが選択される範囲と前記パラレルHEV走行モードが選択される範囲との間の中間の範囲で前記シリーズHEV走行モードが選択されるように定められている
ことを特徴とする請求項1または2に記載の車両用ハイブリッド駆動装置。 - 運転者が動力性能を重視した走行を望んでいる場合は、通常よりも前記シリーズHEV走行モードが選択される範囲が狭められる
ことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の車両用ハイブリッド駆動装置。 - 前記モード切換条件は、少なくとも前記要求駆動力に基づいて定められ、該要求駆動力の増大に伴って前記EV走行モードから前記シリーズHEV走行モード、前記パラレルHEV走行モードが選択されるように設定されており、
運転者が動力性能を重視した走行を望んでいる場合は、前記シリーズHEV走行モードが選択される前記要求駆動力の範囲の上限が通常よりも低くされる
ことを特徴とする請求項4に記載の車両用ハイブリッド駆動装置。 - 運転者が燃費を重視した走行を望んでいる場合は、通常よりも前記シリーズHEV走行モードが選択される範囲が広くされる
ことを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の車両用ハイブリッド駆動装置。 - 前記モード切換条件は、少なくとも前記車速に基づいて定められ、該車速の上昇に伴って前記EV走行モードから前記シリーズHEV走行モード、前記パラレルHEV走行モードが選択されるように設定されている
ことを特徴とする請求項6に記載の車両用ハイブリッド駆動装置。
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