JP7050485B2 - Hybrid vehicle drive - Google Patents
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Description
本発明は、駆動力源としてエンジンとモータ・ジェネレータ(電動モータ)とを備え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 including an engine and a motor generator (electric motor) as a drive force source.
近年、エンジンと電動モータとを併用することで車両の燃料消費率(燃費)を効果的に向上させることができるハイブリッド自動車(HEV)やプラグイン・ハイブリッド自動車(PHV)が広く実用化されている。また、電動モータのみを動力源とし、排気ガスを排出しない電気自動車(EV)も実用化されている。 In recent years, hybrid electric vehicles (HEVs) and plug-in hybrid electric vehicles (PHVs) that can effectively improve the fuel consumption rate (fuel efficiency) of vehicles by using an engine and an electric motor together have been widely put into practical use. .. In addition, an electric vehicle (EV) that uses only an electric motor as a power source and does not emit exhaust gas has also been put into practical use.
ここで、特許文献1には、走行モードとして、ハイブリッド走行モード、モータ走行モード、及び回生走行モードを有するハイブリッド車両が開示されている。より詳細には、このハイブリッド車両は、ハイブリッド走行モードでは、エンジンの機関出力を利用してモータジェネレータMG1に発電させつつ、エンジンおよびモータジェネレータMG2の両者を駆動力源として走行する。モータ走行モードでは、エンジンを停止させた状態でモータジェネレータMG2を駆動力源として走行する。回生走行モードでは、減速要求等の所定条件が成立した場合に減速ギヤを介して入力されるエネルギを利用してモータジェネレータMG2にて発電を行う。
Here,
ここで、上記減速ギヤは、モータジェネレータMG2に連結されたサンギヤと、該サンギヤと同心円上に配置されたリングギヤと、サンギヤおよびリングギヤに噛み合う複数のピニオンギヤと、一端が本体ケースに固定され、他端がピニオンギヤを自転自在に支持する支持軸を有するキャリアとを備えている。すなわち、上記減速ギヤは、サンギヤ、リングギヤおよびピニオンギヤを回転要素としてモータジェネレータMG2から伝達された回転を減速して駆動トルクを増幅する遊星歯車機構を構成している。 Here, the reduction gear has a sun gear connected to the motor generator MG2, a ring gear arranged concentrically with the sun gear, a plurality of pinion gears that mesh with the sun gear and the ring gear, and one end thereof is fixed to the main body case and the other end. Is equipped with a carrier having a support shaft that supports the pinion gear on its axis. That is, the reduction gear constitutes a planetary gear mechanism that amplifies the drive torque by decelerating the rotation transmitted from the motor generator MG2 using the sun gear, the ring gear, and the pinion gear as rotation elements.
減速ギヤは、モータジェネレータMG2が電動機として機能するときには、モータジェネレータMG2から伝達された回転を減速して駆動トルクを増幅してリングギヤから出力する。一方、減速ギヤは、リングギヤに入力された動力による回転を加速して駆動トルクを減衰させてサンギヤから出力することにより、モータジェネレータMG2を発電機として機能させる。 When the motor generator MG2 functions as a motor, the reduction gear decelerates the rotation transmitted from the motor generator MG2 to amplify the drive torque and output it from the ring gear. On the other hand, the reduction gear accelerates the rotation by the power input to the ring gear to attenuate the drive torque and outputs it from the sun gear, thereby causing the motor generator MG2 to function as a generator.
上述したように、特許文献1のハイブリッド車両では、駆動時(ハイブリッド走行モード、モータ走行モード)も回生時(回生走行モード)も減速ギヤを介してトルクが伝達(入出力)される。ここで、回生時のモータジェネレータMG2の回転数は、減速ギヤのギヤ比に依存する。
As described above, in the hybrid vehicle of
しかしながら、減速ギヤ(モータ・リダクションギヤ)のギヤ比は、駆動時に要求されるモータアシストトルク(駆動トルク)を考慮して設定されるため、すなわち、減速ギヤのギヤ比が駆動側に合わせて設定されているため、必ずしも回生に適したギヤ比にはなっていない。そのため、回生量(回生効率)の低下を招くおそれがある。また、例えば、バッテリの充電量/充電状態(SOC)が充分なときには(すなわちバッテリに充電不能なときには)、回生を取ることができない。そのため、車両の燃費向上が抑制される(妨げられる)おそれがある。 However, the gear ratio of the reduction gear (motor / reduction gear) is set in consideration of the motor assist torque (drive torque) required at the time of driving, that is, the gear ratio of the reduction gear is set according to the drive side. Therefore, the gear ratio is not always suitable for regeneration. Therefore, the amount of regeneration (regeneration efficiency) may decrease. Further, for example, when the charge amount / charge state (SOC) of the battery is sufficient (that is, when the battery cannot be charged), regeneration cannot be performed. Therefore, the improvement of fuel efficiency of the vehicle may be suppressed (hindered).
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、駆動時の駆動トルクを低下させることなく、回生時の回生量を増大でき、燃料消費率(燃費)をより向上することが可能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。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is possible to increase the amount of regeneration at the time of regeneration without lowering the driving torque at the time of driving, and to further improve the fuel consumption rate (fuel consumption). It is intended to provide a possible hybrid vehicle drive.
本発明に係るハイブリッド車両の駆動装置は、エンジンと、モータ・ジェネレータとを備えるハイブリッド車両の駆動装置において、エンジン及びモータ・ジェネレータと前輪との間でトルクを伝達する前輪車軸と、エンジン及びモータ・ジェネレータと後輪との間でトルクを伝達する後輪車軸と、前輪車軸と後輪車軸との間の回転差を吸収するセンタデファレンシャルユニットと、前輪車軸に介装され、複数の歯車対を有し、入力されるトルクを変換して出力する第1ギヤ段切替機構と、後輪車軸に介装され、複数の歯車対を有し、入力されるトルクを変換して出力する第2ギヤ段切替機構と、第1ギヤ段切替機構を構成する複数の歯車対のうち、前輪車軸と接続される歯車対を切り替える第1切替手段と、第2ギヤ段切替機構を構成する複数の歯車対のうち、後輪車軸と接続される歯車対を切り替える第2切替手段と、車両の運転状態に基づいて、第1切替手段及び第2切替手段の駆動を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。 The drive device for a hybrid vehicle according to the present invention is a drive device for a hybrid vehicle including an engine and a motor generator, in which the front wheel axle, the engine and the motor, which transmit torque between the engine and the motor generator and the front wheels, are used. It has a rear wheel axle that transmits torque between the generator and the rear wheels, a center differential unit that absorbs the rotation difference between the front wheel axle and the rear wheel axle, and multiple gear pairs that are interposed in the front wheel axle. The first gear stage switching mechanism that converts the input torque and outputs it, and the second gear stage that is interposed in the rear wheel axle and has multiple gear pairs and converts the input torque and outputs it. Of the plurality of gear pairs constituting the switching mechanism and the first gear stage switching mechanism, the first switching means for switching the gear pair connected to the front wheel axle and the plurality of gear pairs constituting the second gear stage switching mechanism. Among them, a second switching means for switching a gear pair connected to the rear wheel axle and a control means for controlling the drive of the first switching means and the second switching means based on the operating state of the vehicle are provided. do.
本発明に係るハイブリッド車両の駆動装置によれば、前輪車軸に介装され、複数の歯車対を有し、入力されるトルクを変換して出力する第1ギヤ段切替機構と、後輪車軸に介装され、複数の歯車対を有し、入力されるトルクを変換して出力する第2ギヤ段切替機構とを備え、車両の運転状態に基づいて、第1ギヤ段切替機構を構成する複数の歯車対のうち、前輪車軸と接続される歯車対が切り替えられるとともに、第2ギヤ段切替機構を構成する複数の歯車対のうち、後輪車軸と接続される歯車対が切り替えられる。そのため、例えば、駆動時と回生時とで、第1ギヤ段切替機構及び第2ギヤ段切替機構それぞれのギヤ比を切り替えることができる。すなわち、駆動時(加速時)には、駆動(加速)に適したギヤ比の歯車対を用い、回生時には、回生に適した(回生効率がいい)ギヤ比の歯車対を用いることができる。その結果、駆動時の駆動トルクを低下させることなく、回生時の回生量を増大でき、燃費をより向上することが可能となる。 According to the drive device of the hybrid vehicle according to the present invention, the first gear stage switching mechanism, which is interposed in the front wheel axle, has a plurality of gear pairs, converts the input torque and outputs it, and the rear wheel axle. A plurality of intervening gear pairs, having a plurality of gear pairs, having a second gear stage switching mechanism that converts and outputs the input torque, and constituting the first gear stage switching mechanism based on the operating state of the vehicle. Of the gear pairs of the above, the gear pair connected to the front wheel axle is switched, and among the plurality of gear pairs constituting the second gear stage switching mechanism, the gear pair connected to the rear wheel axle is switched. Therefore, for example, the gear ratios of the first gear stage switching mechanism and the second gear stage switching mechanism can be switched between driving and regeneration. That is, at the time of driving (acceleration), a gear pair with a gear ratio suitable for driving (acceleration) can be used, and at the time of regeneration, a gear pair with a gear ratio suitable for regeneration (good regeneration efficiency) can be used. As a result, the amount of regeneration during regeneration can be increased without reducing the driving torque during driving, and fuel efficiency can be further improved.
本発明に係るハイブリッド車両の駆動装置では、第1ギヤ段切替機構に含まれる各歯車対のギヤ比と、第2ギヤ段切替機構に含まれる各歯車対のギヤ比とが、同一に設定されていることが好ましい。 In the drive device of the hybrid vehicle according to the present invention, the gear ratio of each gear pair included in the first gear stage switching mechanism and the gear ratio of each gear pair included in the second gear stage switching mechanism are set to be the same. Is preferable.
このようにすれば、前輪と後輪との間で不要な回転差が生じることを防止することが可能となる。 By doing so, it is possible to prevent an unnecessary rotation difference from occurring between the front wheels and the rear wheels.
本発明に係るハイブリッド車両の駆動装置では、上記制御手段が、アクセル操作がオフされているときに、第1ギヤ段切替機構を構成する複数の歯車対のうち、前輪側から見て、よりハイギヤな歯車対に切り替えるとともに、第2ギヤ段切替機構を構成する複数の歯車対のうち、後輪側から見て、よりハイギヤな歯車対に切り替えることが好ましい。 In the drive device of the hybrid vehicle according to the present invention, when the accelerator operation is turned off, the control means has a higher gear than the plurality of gear pairs constituting the first gear stage switching mechanism when viewed from the front wheel side. It is preferable to switch to a higher gear pair and to switch to a higher gear pair when viewed from the rear wheel side among the plurality of gear pairs constituting the second gear stage switching mechanism.
この場合、アクセル操作がオフされているときに、第1ギヤ段切替機構を構成する複数の歯車対のうち、前輪側から見て、よりハイギヤな歯車対に切り替えられるとともに、第2ギヤ段切替機構を構成する複数の歯車対のうち、後輪側から見て、よりハイギヤな歯車対に切り替えられる。よって、例えば、コースティング状態にあるときに、モータジェネレータの回転数を上昇させ、すなわち回生効率を高めて、回生動作を実行することが可能となる。 In this case, when the accelerator operation is off, the gear pair is switched to a higher gear pair when viewed from the front wheel side among the plurality of gear pairs constituting the first gear stage switching mechanism, and the second gear stage switching is performed. Of the plurality of gear pairs constituting the mechanism, the gear pair can be switched to a higher gear pair when viewed from the rear wheel side. Therefore, for example, when the vehicle is in the coasting state, the rotation speed of the motor generator can be increased, that is, the regeneration efficiency can be increased to execute the regeneration operation.
本発明に係るハイブリッド車両の駆動装置では、上記第1切替手段が、前輪車軸と一体的に回転する第1ハブと、第1ハブの外周に、軸方向に摺動自在に設けられた第1スリーブと、第1スリーブを摺動し、第1ハブと接続される歯車対を切り替えることにより、複数の歯車対のうち、前輪車軸と接続される歯車対を切り替える第1アクチュエータとを有し、上記第2切替手段が、後輪車軸と一体的に回転する第2ハブと、第2ハブの外周に、軸方向に摺動自在に設けられた第2スリーブと、第2スリーブを摺動し、第2ハブと接続される歯車対を切り替えることにより、複数の歯車対のうち、後輪車軸と接続される歯車対を切り替える第2アクチュエータとを有していることが好ましい。 In the drive device of the hybrid vehicle according to the present invention, the first switching means is provided on the outer periphery of the first hub that rotates integrally with the front wheel axle and the first hub that is slidably slidable in the axial direction. It has a sleeve and a first actuator that switches a gear pair connected to a front wheel axle among a plurality of gear pairs by sliding a first sleeve and switching a gear pair connected to the first hub. The second switching means slides the second hub that rotates integrally with the rear wheel axle, the second sleeve that is slidably provided in the axial direction on the outer periphery of the second hub, and the second sleeve. , It is preferable to have a second actuator that switches the gear pair connected to the rear wheel axle among the plurality of gear pairs by switching the gear pair connected to the second hub.
この場合、第1スリーブを動かし、第1ハブと接続される歯車対を切り替えることにより、第1ギヤ段切替機構を構成する複数の歯車対のうち、前輪車軸と接続される歯車対が切り替えられる。よって、第1アクチュエータで第1スリーブを摺動することにより、前輪側のギヤ比(ファイナルギヤ比)を切り替えることができる。同様に、第2スリーブを動かし、第2ハブと接続される歯車対を切り替えることにより、第2ギヤ段切替機構を構成する複数の歯車対のうち、後輪車軸と接続される歯車対が切り替えられる。よって、第2アクチュエータで第2スリーブを摺動することにより、後輪側のギヤ比(ファイナルギヤ比)を切り替えることができる。 In this case, by moving the first sleeve and switching the gear pair connected to the first hub, the gear pair connected to the front wheel axle can be switched among the plurality of gear pairs constituting the first gear stage switching mechanism. .. Therefore, the gear ratio (final gear ratio) on the front wheel side can be switched by sliding the first sleeve with the first actuator. Similarly, by moving the second sleeve and switching the gear pair connected to the second hub, the gear pair connected to the rear wheel axle is switched among the plurality of gear pairs constituting the second gear stage switching mechanism. Be done. Therefore, the gear ratio (final gear ratio) on the rear wheel side can be switched by sliding the second sleeve with the second actuator.
本発明に係るハイブリッド車両の駆動装置では、上記第1切替手段が、前輪車軸がいずれの歯車対とも接続されていない中立状態を取り得るように構成されており、上記第2切替手段が、後輪車軸がいずれの歯車対とも接続されていない中立状態を取り得るように構成されていることが好ましい。 In the drive device of the hybrid vehicle according to the present invention, the first switching means is configured to be able to take a neutral state in which the front wheel axle is not connected to any gear pair, and the second switching means is rearward. It is preferable that the wheel axle is configured to be in a neutral state in which it is not connected to any gear pair.
このようにすれば、第1切替手段を、前輪車軸がいずれの歯車対とも接続されていない中立状態とすることにより、前輪との間のトルク伝達を遮断し(前輪を切り離し)、引きずり損失を低減することができる。また、第2切替手段を、後輪車軸がいずれの歯車対とも接続されていない中立状態とすることにより、後輪との間のトルク伝達を遮断し(後輪を切り離し)、引きずり損失を低減することができる。さらに、例えば、バッテリの充電量/充電状態(SOC)が充分で(すなわちバッテリに充電不能で)回生を取ることができないようなときには、前輪及び後輪全てを切り離して、引きずり損失を低減することもできる。すなわち、車両の駆動を、AWD(全輪駆動)状態、後輪が切り離されたFF(前輪駆動)状態、前輪が切り離されたFR(後輪駆動)状態、及び、全輪が切り離されたN(中立:ニュートラル)状態の間で切り替えることができる。よって、車両の運転状態(例えば、要求駆動力(アクセル開度)や車速、SOCなど)に応じて、車両(駆動装置)の効率が全体として最もよくなるように、駆動形式、及び、前輪車軸のギヤ比、並びに、後輪車軸のギヤ比を切り替えることが可能となる。 By doing so, the first switching means is set to the neutral state in which the front wheel axle is not connected to any gear pair, thereby blocking the torque transmission with the front wheels (disconnecting the front wheels) and reducing the drag loss. Can be reduced. Further, by setting the second switching means in a neutral state in which the rear wheel axle is not connected to any gear pair, torque transmission with the rear wheels is cut off (rear wheels are separated), and drag loss is reduced. can do. Further, for example, when the charge / charge state (SOC) of the battery is sufficient (that is, the battery cannot be charged) and regeneration cannot be performed, all the front wheels and the rear wheels should be separated to reduce the drag loss. You can also. That is, the vehicle is driven in an AWD (all-wheel drive) state, an FF (front wheel drive) state in which the rear wheels are separated, an FR (rear wheel drive) state in which the front wheels are separated, and N in which all wheels are separated. You can switch between (neutral: neutral) states. Therefore, depending on the driving condition of the vehicle (for example, required driving force (accelerator opening), vehicle speed, SOC, etc.), the drive type and front wheel axle are set so that the efficiency of the vehicle (driving device) is the best as a whole. It is possible to switch the gear ratio and the gear ratio of the rear wheel axle.
本発明に係るハイブリッド車両の駆動装置では、上記第1ギヤ段切替機構に含まれる各歯車対を構成する一方の歯車と、第1ハブとの間に、双方の回転とを同期させるシンクロ機構が設けられており、上記第2ギヤ段切替機構に含まれる各歯車対を構成する一方の歯車と、第2ハブとの間に、双方の回転を同期させるシンクロ機構が設けられていることが好ましい。 In the drive device of the hybrid vehicle according to the present invention, there is a synchro mechanism that synchronizes the rotation of both gears between the first hub and one of the gears constituting each gear pair included in the first gear stage switching mechanism. It is preferable that a synchro mechanism for synchronizing the rotations of both gears is provided between the second hub and one of the gears constituting each gear pair included in the second gear stage switching mechanism. ..
この場合、第1ギヤ段切替機構に含まれる各歯車対を構成する一方の歯車と、第1ハブ(スリーブ)との間に、双方の回転とを同期させるシンクロ機構が設けられているため、スリーブを歯車に設けられたスプラインと嵌合させるときに、第1ハブ(スリーブ)と歯車の回転速度が異なっている場合であっても、よりスムーズにスリーブと歯車に設けられたスプラインとを接続することができる。同様に、第2ギヤ段切替機構に含まれる各歯車対を構成する一方の歯車と、第2ハブ(スリーブ)との間に、双方の回転とを同期させるシンクロ機構が設けられているため、スリーブを歯車に設けられたスプラインと嵌合させるときに、第2ハブ(スリーブ)と歯車の回転速度が異なっている場合であっても、よりスムーズにスリーブと歯車に設けられたスプラインとを接続することができる。 In this case, since one of the gears constituting each gear pair included in the first gear stage switching mechanism and the first hub (sleeve) are provided with a synchro mechanism for synchronizing the rotation of both gears. When mating the sleeve with the spline provided on the gear, the sleeve and the spline provided on the gear are connected more smoothly even if the rotation speeds of the first hub (sleeve) and the gear are different. can do. Similarly, since one of the gears constituting each gear pair included in the second gear stage switching mechanism and the second hub (sleeve) are provided with a synchro mechanism for synchronizing the rotation of both gears. When mating the sleeve with the spline provided on the gear, the sleeve and the spline provided on the gear are connected more smoothly even if the rotation speeds of the second hub (sleeve) and the gear are different. can do.
本発明に係るハイブリッド車両の駆動装置では、上記制御手段が、第1スリーブを動かし、前輪車軸と接続される歯車対を切り替える際に、第1切替手段を一時的に中立状態として、当該接続される歯車対の回転数を、前輪車軸の回転数と合せるように、モータ・ジェネレータの回転数を制御し、第2スリーブを動かし、後輪車軸と接続される歯車対を切り替える際に、第2切替手段を一時的に中立状態として、当該接続される歯車対の回転数を、後輪車軸の回転数と合せるように、モータ・ジェネレータの回転数を制御することが好ましい。 In the drive device of the hybrid vehicle according to the present invention, when the control means moves the first sleeve and switches the gear pair connected to the front wheel axle, the first switching means is temporarily set to the neutral state and connected. When controlling the rotation speed of the motor generator so that the rotation speed of the gear pair matches the rotation speed of the front wheel axle, moving the second sleeve, and switching the gear pair connected to the rear wheel axle, the second gear pair It is preferable to temporarily set the switching means to the neutral state and control the rotation speed of the motor / generator so that the rotation speed of the connected gear pair is matched with the rotation speed of the rear wheel axle.
この場合、第1スリーブを動かし、前輪車軸と接続される歯車対を切り替える際に、第1切替手段が一時的に中立状態とされ、当該接続される歯車対の回転数を、前輪車軸の回転数と合せるように、モータ・ジェネレータの回転数が制御される。そのため、歯車対を切り替えるときのショック(切替ショック)を低減することができる。同様に、第2スリーブを動かし、後輪車軸と接続される歯車対を切り替える際に、第2切替手段が一時的に中立状態とされ、当該接続される歯車対の回転数を、後輪車軸の回転数と合せるように、モータ・ジェネレータの回転数が制御される。そのため、歯車対を切り替えるときのショック(切替ショック)を低減することができる。 In this case, when the first sleeve is moved to switch the gear pair connected to the front wheel axle, the first switching means is temporarily set to the neutral state, and the rotation speed of the connected gear pair is set to the rotation speed of the front wheel axle. The number of revolutions of the motor generator is controlled so as to match the number. Therefore, it is possible to reduce the shock (switching shock) when switching the gear pair. Similarly, when the second sleeve is moved to switch the gear pair connected to the rear wheel axle, the second switching means is temporarily set to the neutral state, and the rotation speed of the connected gear pair is set to the rear wheel axle. The rotation speed of the motor / generator is controlled so as to match the rotation speed of. Therefore, it is possible to reduce the shock (switching shock) when switching the gear pair.
本発明によれば、エンジンと、モータ・ジェネレータとを備えるハイブリッド車両の駆動装置において、駆動時の駆動トルクを低下させることなく、回生時の回生量を増大でき、燃料消費率(燃費)をより向上することが可能となる。 According to the present invention, in a drive device of a hybrid vehicle including an engine and a motor / generator, the amount of regeneration during regeneration can be increased without reducing the drive torque during drive, and the fuel consumption rate (fuel consumption) can be further improved. It will be possible to improve.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。また、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the figure, the same reference numerals are used for the same or corresponding parts. Further, in each figure, the same elements are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.
まず、図1を用いて、実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置1の構成について説明する。図1は、ハイブリッド車両の駆動装置1の構成を示すスケルトン図、及び、その制御システムの構成を示すブロック図である。なお、ここでは、ハイブリッド車両の駆動装置1を、シリーズ・パラレル・ハイブリッド車(HEV)に適用した場合を例にして説明する。ハイブリッド車両の駆動装置1は、エンジン20、第1モータ・ジェネレータ11、第2モータ・ジェネレータ12を備えるパワーユニットと、主として、駆動力分割機構30、モータ・リダクションギヤ32、アウトプットシャフト40、フロントドライブピニオンシャフト50、センタデファレンシャルユニット61、プロペラシャフト60、リヤドライブピニオンシャフト62などを備えて構成されるドライブトレイン(駆動機構)とを備えている。以下、詳細に説明する。
First, the configuration of the
エンジン20は、どのような形式のものでもよいが、例えば、高膨張比サイクルによって圧縮比を高めることにより、熱効率の向上を図ったエンジンなどが好適に用いられる。エンジン20は、エンジン・コントロールユニット(以下「ECU」という)81によって制御される。
The
ECU81には、クランクシャフトの回転位置(エンジン回転数)を検出するクランク角センサ等の各種センサが接続されている。ECU81は、取得したこれらの各種情報、及び後述するハイブリッド車・コントロールユニット(以下「HEV-CU」という)80からの制御情報に基づいて、燃料噴射量や点火時期、並びに電子制御式スロットルバルブ等の各種デバイスを制御することによりエンジン20を制御する。また、ECU81は、CAN(Controller Area Network)100を介して、エンジン回転数などの各種情報をHEV-CU80に送信する。
Various sensors such as a crank angle sensor that detects the rotation position (engine rotation speed) of the crankshaft are connected to the
エンジン20のクランクシャフトには、一対のギヤ21を介して、動力分割機構30が接続されている。動力分割機構30には、一対のギヤ(カウンタギヤ)31、及び、第1モータ・ジェネレータ(MG)11が接続されている。動力分割機構30は、例えば、サンギヤ30a、リングギヤ30b、ピニオンギヤ30c、及びプラネタリキャリア30dから構成される遊星歯車機構を有しており、エンジン20から発生した駆動トルクを、一対のギヤ(カウンタギヤ)31と第1モータ・ジェネレータ11とに分割して伝達する。
A
より具体的には、キャリア30dは、一対のギヤ21を介して、エンジン20のクランクシャフトに連結されている。サンギヤ30aは第1モータ・ジェネレータ11に連結されている。一方、リングギヤ30bは、一対のギヤ(カウンタギヤ)31を介して、アウトプットシャフト(出力軸)40に接続されている。
More specifically, the
動力分配機構30は、第1モータ・ジェネレータ11がジェネレータ(発電機)として機能するときには、プラネタリキャリア30dから入力されるエンジン20からのトルク(駆動力)をサンギヤ30aとリングギヤ30bとに双方のギヤ比に応じて分配する。一方、動力分配機構30は、第1モータ・ジェネレータ11がモータ(電動機)として機能するときには、プラネタリキャリア30dから入力されるエンジン20からのトルクと、サンギヤ30aから入力される第1モータ・ジェネレータ11からのトルクとを統合してリングギヤ30bに出力する。リングギヤ30bに出力されたトルクは、一対のギヤ(カウンタギヤ)31を介して、アウトプットシャフト(出力軸)40に出力される。
When the
一方、アウトプットシャフト(出力軸)40には、第2モータ・ジェネレータ(MG)12も接続されている。より具体的には、第2モータ・ジェネレータ12は、モータ・リダクションギヤ32を介してアウトプットシャフト(出力軸)40に接続されている。
On the other hand, a second motor generator (MG) 12 is also connected to the output shaft (output shaft) 40. More specifically, the
第1モータ・ジェネレータ11及び第2モータ・ジェネレータ12は、供給された電力を機械的動力に変換するモータとしての機能と、入力された機械的動力を電力に変換するジェネレータとしての機能とを兼ね備えた同期発電電動機として構成されている。すなわち、第1モータ・ジェネレータ11及び第2モータ・ジェネレータ12それぞれは、車両駆動時には駆動トルクを発生するモータとして動作し、回生時にはジェネレータとして動作する。なお、第1モータ・ジェネレータ11は、主にジェネレータとして動作し、第2モータ・ジェネレータ12は、主にモータとして動作する。
The
モータ・リダクションギヤ32は、プラネタリギヤから構成されている。より詳細には、モータ・リダクションギヤ32は、例えば、サンギヤ32a、リングギヤ32b、ピニオンギヤ32c、及びプラネタリキャリア32dから構成される遊星歯車機構を有している。モータ・リダクションギヤ32は、第2モータ・ジェネレータ12がモータとして機能するときには、第2モータ・ジェネレータ12から伝達された回転を減速して(トルクを増大して)プラネタリキャリア32dから出力する。一方、モータ・リダクションギヤ32は、プラネタリキャリア32dに入力されたトルク(駆動力)による回転を加速して(トルクを低減させて)サンギヤ32aから出力することにより、第2モータ・ジェネレータ12をジェネレータとして機能させる。
The
アウトプットシャフト(出力軸)40は、第1ギヤ段切替機構(副変速機)71を介して前輪側のドライブピニオンシャフト(フロントドライブピニオンシャフト)50(特許請求の範囲に記載の前輪車軸に相当)に接続されるとともに、センタデファレンシャルユニット61を介してプロペラシャフト60に接続されている。また、プロペラシャフト60は、第2ギヤ段切替機構(副変速機)72を介して、後輪側のドライブピニオンシャフト(リヤドライブピニオンシャフト)62(特許請求の範囲に記載の後輪車軸に相当)に接続されている。アウトプットシャフト(出力軸)40及びフロントドライブピニオンシャフト50は、前輪との間でトルクを伝達する。また、プロペラシャフト60及びリヤドライブピニオンシャフト62は、後輪との間でトルクを伝達する。
The output shaft (output shaft) 40 is a drive pinion shaft (front drive pinion shaft) 50 on the front wheel side via a first gear stage switching mechanism (auxiliary transmission) 71 (corresponding to the front wheel axle described in the claims). And connected to the
ここで、第1ギヤ段切替機構(副変速機)71の構成について説明する。まず、アウトプットシャフト40と、フロントドライブピニオンシャフト50とは、平行に設けられている。アウトプットシャフト40の先端部には第1速、第2速の駆動歯車(ドライブギヤ)711a,712aが固定されている。一方、フロントドライブピニオンシャフト50の後端部には第1速、第2速の従動歯車(ドリブンギヤ)711b,712bが回転自在に取り付けられている。これらのドライブギヤ711a,712aとドリブンギヤ711b,712bとはそれぞれに噛み合って変速歯車対(変速段)を形成する。すなわち、ドライブギヤ711aとドリブンギヤ711bとにより第1歯車対711が形成され、ドライブギヤ712aとドリブンギヤ712bとにより第2歯車対712が形成される。なお、第1歯車対711のギヤ比は、第2モータ・ジェネレータ12(第1モータ・ジェネレータ11)側から見て、第2歯車対712よりもローギヤ(すなわち、前輪側から見た場合にはハイギヤ)に設定されている。
Here, the configuration of the first gear stage switching mechanism (auxiliary transmission) 71 will be described. First, the
フロントドライブピニオンシャフト50には、第1速と第2速の変速段を動力伝達状態と中立(ニュートラル)状態(すなわち、フロントドライブピニオンシャフト50が第1歯車対711とも第2歯車対712とも接続されていない状態)とに切り換える第1切替機構713(特許請求の範囲に記載の第1切替手段に相当)が装着されている。
The front
第1切替機構713は、第1速と第2速の2つのドリブンギヤ711b,712bの間に配置されるとともにフロントドライブピニオンシャフト50と一体的に回転する第1ハブ713aと、これに常時噛み合う第1スリーブ713bとを有している。この第1スリーブ713bをドリブンギヤ711bに一体形成されたスプライン711cに噛み合わせると第1速(ローギヤ)に設定され、逆にドリブンギヤ712bに一体形成されたスプライン712cに噛み合わせると第2速(ハイギヤ)に設定される。
The
なお、第1切替機構713はシンクロメッシュ機構となっている。すなわち、ドリブンギヤ711b(スプライン711c)と第1スリーブ713bとの間、及び、ドリブンギヤ712b(スプライン712c)と第1スリーブ713bとの間には、接続動作時に双方の回転を同期させるシンクロ機構(シンクロナイザリング)が設けられている。
The
第1切替機構713を作動させるため、第1スリーブ713bはシフトフォーク(図示省略)に把持されており、シフトフォークの移動に伴って第1スリーブ713bは軸方向に移動する。このシフトフォークは、第1アクチュエータ714に連結されており、第1アクチュエータ714の動きに伴う第1スリーブ713bの移動により所望の変速段が動力伝達状態に切り換えられる。第1切替機構713及び第1アクチュエータ714は、特許請求の範囲に記載の第1切替手段として機能する。なお、第1アクチュエータ714としては、例えば電動モータなどが好適に用いられる。第1アクチュエータ714は、後述するトランスミッション・コントロールユニット(以下「TCU」という)83によって駆動制御される。
In order to operate the
第1ギヤ段切替機構71を介してフロントドライブピニオンシャフト50に伝達されたトルクは、フロントデファレンシャル(以下「フロントデフ」ともいう)53に伝達される。フロントデフ53は、例えば、ベベルギヤ式の差動装置である。フロントデフ53からのトルクは、左前輪ドライブシャフトを介して左前輪(図示省略)に伝達されるとともに、右前輪ドライブシャフトを介して右前輪(図示省略)に伝達される。
The torque transmitted to the front
一方、上述したように、アウトプットシャフト(出力軸)40は、センタデファレンシャルユニット61を介してプロペラシャフト60に接続されている。また、プロペラシャフト60は、第2ギヤ段切替機構(副変速機)72を介して、リヤドライブピニオンシャフト62に接続されている。
On the other hand, as described above, the output shaft (output shaft) 40 is connected to the
ここで、センタデファレンシャルユニット61は、主として、前輪(アウトプットシャフト40)と後輪(プロペラシャフト60)の回転差を差動吸収する例えばベベルギヤと、差動制限用の(差動回転を抑制する)トランスファクラッチとを備えている。トランスファクラッチは、4輪の駆動状態(例えば前輪のスリップ状態等)や伝達トルクなどに応じて締結力(すなわち後輪へのトルク分配率)を制御する。よって、アウトプットシャフト40に伝達されたトルクは、トランスファクラッチの締結力に応じて分配され、後輪側にも伝達される。
Here, the center
センタデファレンシャルユニット(トランスファクラッチ)61によって調節(分配)され、プロペラシャフト60に伝達されたトルクは、第2ギヤ段切替機構72を介して、リヤドライブピニオンシャフト62に伝達される。
The torque adjusted (distributed) by the center differential unit (transfer clutch) 61 and transmitted to the
ここで、第2ギヤ段切替機構72の構成について説明する。上述した第1ギヤ段切替機構71と同様に、まず、プロペラシャフト60と、リヤドライブピニオンシャフト62とは、平行に設けられている。プロペラシャフト60の先端部には第1速、第2速の駆動歯車(ドライブギヤ)721a,722aが固定されている。一方、リヤドライブピニオンシャフト62の後端部には第1速、第2速の従動歯車(ドリブンギヤ)721b,722bが回転自在に取り付けられている。これらのドライブギヤ721a,722aとドリブンギヤ721b,722bとはそれぞれに噛み合って変速歯車対(変速段)を形成する。すなわち、ドライブギヤ721aとドリブンギヤ721bとにより第1歯車対721が形成され、ドライブギヤ722aとドリブンギヤ722bとにより第2歯車対722が形成される。なお、第1歯車対721のギヤ比は、第2モータ・ジェネレータ12(第1モータ・ジェネレータ11)側から見て、第2歯車対722よりもローギヤ(すなわち、後輪側から見た場合にはハイギヤ)に設定されている。また、第1ギヤ段切替機構71を構成する各歯車対(第1歯車対711、第2歯車対712)それぞれのギヤ比と、第2ギヤ段切替機構72を構成する各歯車対(第1歯車対721、第2歯車対722)それぞれのギヤ比とは、同一に設定されている。
Here, the configuration of the second gear
リヤドライブピニオンシャフト62には、第1速と第2速の変速段を動力伝達状態と中立(ニュートラル)状態とに切り換える第2切替機構723(特許請求の範囲に記載の第2切替手段に相当)が装着されている。
The rear
第2切替機構723は、第1速と第2速の2つのドリブンギヤ721b,722bの間に配置されるとともにリヤドライブピニオンシャフト62と一体的に回転する第2ハブ723aと、これに常時噛み合う第2スリーブ723bとを有している。この第2スリーブ723bをドリブンギヤ721bに一体形成されたスプライン721cに噛み合わせると第1速(ローギヤ)に設定され、逆にドリブンギヤ722bに一体形成されたスプライン722cに噛み合わせると第2速(ハイギヤ)に設定される。
The
なお、第2切替機構723はシンクロメッシュ機構となっている。すなわち、ドリブンギヤ721b(スプライン721c)と第2スリーブ723bとの間、及び、ドリブンギヤ722b(スプライン722c)と第2スリーブ723bとの間には、接続動作時に双方の回転を同期させるシンクロ機構(シンクロナイザリング)が設けられている。
The
第2切替機構723を作動させるため、第2スリーブ723bはシフトフォーク(図示省略)に把持されており、シフトフォークの移動に伴って第2スリーブ723bは軸方向に移動する。このシフトフォークは、第2アクチュエータ724に連結されており、第2アクチュエータ724の動きに伴う第2スリーブ723bの移動により所望の変速段が動力伝達状態に切り換えられる。すなわち、第2切替機構723及び第2アクチュエータ724は、特許請求の範囲に記載の第2切替手段として機能する。なお、第2アクチュエータ724としては、例えば電動モータなどが好適に用いられる。第2アクチュエータ724は、後述するTCU83によって駆動制御される。
In order to operate the
第2ギヤ段切替機構72を介してリヤドライブピニオンシャフト62に伝達されたトルクは、リヤデファレンシャル(以下「リヤデフ」ともいう)63に伝達される。リヤデフ63には、左後輪ドライブシャフト及び右後輪ドライブシャフト(図示省略)が接続されている。リヤデフ63からの駆動力は、左後輪ドライブシャフトを介して左後輪(図示省略)に伝達されるとともに、右後輪ドライブシャフトを介して右後輪(図示省略)に伝達される。
The torque transmitted to the rear
車両の駆動力源であるエンジン20、及び、第2モータ・ジェネレータ12並びに第1モータ・ジェネレータ11は、HEV-CU80によって総合的に制御される。
The
HEV-CU80には、例えば、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルセンサ91、スロットルバルブの開度を検出するスロットル開度センサ92、車両の前後・左右の加速度を検出するGセンサ(加速度センサ)93、及び、車輪の速度を検出する車速センサ94などを含む各種センサが接続されている。また、HEV-CU80は、CAN100を介して、エンジン20を制御するECU81、車両の横滑りなどを抑制して走行安定性を向上させるビークルダイナミック・コントロールユニット(以下「VDCU」という)85、及び、TCU83等と相互に通信可能に接続されている。HEV-CU80は、CAN100を介して、ECU81やVDCU85から、例えば、エンジン回転数やブレーキ操作量等の各種情報を受信する。
The HEV-CU80 includes, for example, an accelerator pedal sensor 91 that detects the amount of depression of the accelerator pedal, a
HEV-CU80は、取得したこれらの各種情報に基づいて、エンジン20、第2モータ・ジェネレータ12、及び第1モータ・ジェネレータ11の駆動を総合的に制御する。HEV-CU80は、例えば、アクセルペダル開度(運転者の要求駆動力)、車両の運転状態(車速など)、高電圧バッテリ(以下、単に「バッテリ」ともいう)90の充電状態(SOC)などに基づいて、エンジン20の要求出力、及び第2モータ・ジェネレータ12、第1モータ・ジェネレータ11のトルク指令値を求めて出力する。
The HEV-
ECU81は、上記要求出力に基づいて、例えば、電子制御式スロットルバルブの開度を調節する。また、パワーコントロールユニット(以下「PCU」という)82は、上記トルク指令値に基づいて、第2モータ・ジェネレータ12、第1モータ・ジェネレータ11を駆動する。ここで、PCU82は、高電圧バッテリ90の直流電力を三相交流の電力に変換して第2モータ・ジェネレータ12、第1モータ・ジェネレータ11に供給するインバータ82aを有している。PCU82は、HEV-CU80から受信したトルク指令値に基づいて、インバータ82aを介して、第2モータ・ジェネレータ12、第1モータ・ジェネレータ11を駆動する。一方、インバータ82aは、回生時に、第2モータ・ジェネレータ12で発電した交流電圧を直流電圧に変換して高電圧バッテリ90を充電する。
The
さらに、HEV-CU80は、例えば、アクセルペダル開度(運転者の要求駆動力)、車両の運転状態(車速など)、高電圧バッテリ90の充電状態(SOC)などに基づいて、第1ギヤ段切替機構71の変速段(ギヤ比)の切替え指示情報、及び、第2ギヤ段切替機構72の変速段(ギヤ比)の切替え指示情報を設定してTCU83に送信する。TCU83は、HEV-CU80から送信された、第1ギヤ段切替機構71の変速段(ギヤ比)の切替え指示情報に基づいて第1アクチュエータ714を駆動するとともに、第2ギヤ段切替機構72の変速段(ギヤ比)の切替え指示情報に基づいて第2アクチュエータ724を駆動する。
Further, the HEV-
HEV-CU80及びTCU83それぞれは、演算を行うマイクロプロセッサ、該マイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラム等を記憶するEEPROM、演算結果などの各種データを記憶するRAM、その記憶内容が保持されるバックアップRAM、及び入出力I/F等を有して構成されている。なお、TCU83は、第1アクチュエータ714及び第2アクチュエータ724を駆動する駆動回路(ドライバ回路)なども備えている。
Each of the HEV-CU80 and TCU83 holds a microprocessor that performs an operation, an EEPROM that stores a program for causing the microprocessor to execute each process, a RAM that stores various data such as calculation results, and the stored contents thereof. It is configured to have a backup RAM, input / output I / F, and the like. The
特に、HEV-CU80及びTCU83は、駆動時の駆動トルクを低下させることなく(ドライバビリティを悪化させることなく)、回生時の回生量を増大でき(車両(駆動装置)の全体効率を向上でき)、燃料消費率(燃費)をより向上する機能を有している。そのため、HEV-CU80は、第1ギヤ段切替機構71の変速段(ギヤ比)及び第2ギヤ段切替機構72の変速段(ギヤ比)の切替え指示情報を設定する切替制御部80aを機能的に有している。HEV-CU80では、EEPROMなどに記憶されているプログラムがマイクロプロセッサによって実行されることにより、切替制御部80aの機能が実現される。同様に、TCU83は、第1アクチュエータ714及び第2アクチュエータ724の駆動を制御する駆動制御部83aを機能的に有している。TCU83では、EEPROMなどに記憶されているプログラムがマイクロプロセッサによって実行されることにより、駆動制御部83aの機能が実現される。すなわち、HEV-CU80(切替制御部80a)及びTCU83(駆動制御部83a)は、特許請求の範囲に記載の制御手段として機能する。
In particular, the HEV-CU80 and TCU83 can increase the amount of regeneration during regeneration without lowering the drive torque during drive (without deteriorating drivability) (the overall efficiency of the vehicle (drive device) can be improved). It has a function to further improve the fuel consumption rate (fuel efficiency). Therefore, the HEV-
切替制御部80a及び駆動制御部83aは、車両の運転状態(例えば、駆動要求力(アクセルペダル操作)、車速、SOCなど)に基づいて、第1アクチュエータ714(第1切替手段713)及び第2アクチュエータ724(第2切替機構723)の駆動を制御する。
The switching
例えば、切替制御部80a及び駆動制御部83aは、アクセル操作がオフされているとき(コースティング時)に、第1ギヤ段切替機構71を構成する複数(2対)の歯車対711,712のうち、前輪側から見て、よりハイギヤ(第2モータ・ジェネレータ12(第1モータ・ジェネレータ11)側から見るとローギヤ)な第1歯車対711に切り替える(選択する)。同様に、第2ギヤ段切替機構72を構成する複数(2対)の歯車対721,722のうち、後輪側から見て、よりハイギヤ(第2モータ・ジェネレータ12(第1モータ・ジェネレータ11)側から見るとローギヤ)な第1歯車対721に切り替える(選択する)。詳細は後述する。
For example, the switching
なお、切替制御部80a及び駆動制御部83aは、第1スリーブ713bを動かし、複数(2対)の歯車対711,712のうち、フロントドライブピニオンシャフト50と接続される歯車対を切り替える際に、第1切替手段713を一時的に中立(ニュートラル)状態として、当該接続される歯車対の回転数を、フロントドライブピニオンシャフト50の回転数と合せるように、第2モータ・ジェネレータ12(第1モータ・ジェネレータ11)の回転数を制御することが好ましい。同様に、切替制御部80a及び駆動制御部83aは、第2スリーブ723bを動かし、複数(2対)の歯車対721,722のうち、リヤドライブピニオンシャフト62と接続される歯車対を切り替える際に、第2切替機構723を一時的に中立(ニュートラル)状態として、当該接続される歯車対の回転数を、リヤドライブピニオンシャフト62の回転数と合せるように、第2モータ・ジェネレータ12(第1モータ・ジェネレータ11)の回転数を制御することが好ましい。
The switching
ここで、上述したように構成されることにより実現される各走行モードについて、図2~図9を併せて参照しつつ説明する。図2は、ハイブリッド車両の駆動装置1において取り得る走行モードを示す一覧表である。図3~図6は、走行モード1~走行モード4それぞれにおける、第1ギヤ段切替機構71及び第2ギヤ段切替機構72を介したトルク伝達経路(太線)を示す図である。同様に、図7~図10は、走行モード6~走行モード9それぞれにおける、第1ギヤ段切替機構71及び第2ギヤ段切替機構72を介したトルク伝達経路(太線)を示す図である。なお、走行モード4におけるトルク伝達経路(太線)は図1に示す。
Here, each traveling mode realized by the configuration as described above will be described with reference to FIGS. 2 to 9. FIG. 2 is a list showing the traveling modes that can be taken in the
(1)モード1
モード1は、図3に示されるように、第1ギヤ段切替機構71がローギヤ(第1歯車対711が選択)とされるとともに、第2ギヤ段切替機構72がローギヤ(第1歯車対721が選択)とされ、全輪が駆動されるAWD(全輪駆動)モードである。本モードは、例えば、通常の発進時、低速走行時、加速時などに選択される。そして、例えば、速度が上昇したとき(高速走行時)には、後述するモード2に切り替えられる。一方、減速時には、後述するモード2と比較して、第2モータ・ジェネレータ12(第1モータ・ジェネレータ11)の回転数を上昇させて回生を行うことができる。ただし、例えば、車両の運転状態(走行状態)、エンジン10・第1モータ・ジェネレータ11・第2モータ・ジェネレータ12それぞれの運転効率、及び、駆動系の引きずり損失等を考慮して、車両の総合効率が最もよくなるように、後述するモード2、モード5、モード6,7、モード8,9に走行モードを切り替えてもよい。
(1)
In
(2)モード2
モード2は、図4に示されるように、第1ギヤ段切替機構71がハイギヤ(第2歯車対712が選択)とされるとともに、第2ギヤ段切替機構72がハイギヤ(第2歯車対722が選択)とされ、全輪が駆動されるAWD(全輪駆動)モードである。本モードは、例えば、高速走行時などに選択される。そして、例えば、速度が低下したとき(低速走行時)や、アクセルペダルが大きく踏み込まれたとき(急加速時)などには、上述したモード1に切り替えられる。一方、減速時には、本モードで回生を行ってもよいが、第2モータ・ジェネレータ12(第1モータ・ジェネレータ11)の回転数を上昇させる場合には、上述したモード1に切替えられる。ただし、例えば、車両の運転状態(走行状態)、エンジン10・第1モータ・ジェネレータ11・第2モータ・ジェネレータ12それぞれの運転効率、及び、駆動系の引きずり損失等を考慮して、車両の総合効率が最もよくなるように、後述するモード5、モード6,7、モード8,9に走行モードを切り替えてもよい。
(2) Mode 2
In mode 2, as shown in FIG. 4, the first gear
(3)モード3
モード3は、図5に示されるように、第1ギヤ段切替機構71がローギヤ(第1歯車対711が選択)とされるとともに、第2ギヤ段切替機構72がハイギヤ(第2歯車対722が選択)とされ、全輪が駆動されるAWD(全輪駆動)モードである。本モードは、通常走行では用いられず、例えば、登坂路や旋回時などにおいて、前後輪の差回転や差トルクを利用して走行する際に選択される。
(3) Mode 3
In mode 3, as shown in FIG. 5, the first gear
(4)モード4
モード4は、図6に示されるように、第1ギヤ段切替機構71がハイギヤ(第2歯車対712が選択)とされるとともに、第2ギヤ段切替機構72がローギヤ(第1歯車対721が選択)とされ、全輪が駆動されるAWD(全輪駆動)モードである。本モードは、通常走行では用いられず、例えば、登坂路や旋回時などにおいて、前後輪の差回転や差トルクを利用して走行する際に選択される。
(4)
In
(5)モード5
モード5は、図1に示されるように、第1ギヤ段切替機構71がニュートラル(中立)とされるとともに、第2ギヤ段切替機構72がニュートラル(中立)とされるモードである。本モードは、例えば、減速時に、引きずり損失を低減する際に選択される。特に、本モードは、例えば、高圧バッテリ90のSOCが充分であり、回生を取ることができないようなコースティング時に選択される。
(5)
As shown in FIG. 1, the
(6)モード6
モード6は、図7に示されるように、第1ギヤ段切替機構71がローギヤ(第1歯車対711が選択)とされるとともに、第2ギヤ段切替機構72がニュートラル(中立)とされ、前輪が駆動されるFF(前輪駆動)モードである。本モードは、例えば、発進時、低速走行時、加速時などに選択される。そして、例えば、速度が上昇したとき(高速走行時)には、後述するモード7に切り替えられる。一方、減速時には、後輪側の引きずり損失を低減しつつ、第2モータ・ジェネレータ12(第1モータ・ジェネレータ11)の回転数を上昇させて回生を行うことができる。
(6)
In
(7)モード7
モード7は、図8に示されるように、第1ギヤ段切替機構71がハイギヤ(第2歯車対712が選択)とされるとともに、第2ギヤ段切替機構72がニュートラル(中立)とされ、前輪が駆動されるFF(前輪駆動)モードである。本モードは、例えば、高速走行時などに選択される。そして、例えば、速度が低下したとき(低速走行時)や急加速時には、上述したモード6に切り替えられる。一方、減速時には、後輪側の引きずり損失を低減しつつ、回生を行うことができる。なお、回生時に第2モータ・ジェネレータ12(第1モータ・ジェネレータ11)の回転数を上昇させる場合には、上述したモード6に切替えられる。
(7)
In
(8)モード8
モード8は、図9に示されるように、第1ギヤ段切替機構71がニュートラル(中立)とされるとともに、第2ギヤ段切替機構72がローギヤ(第1歯車対721が選択)とされ、後輪が駆動されるFR(後輪駆動)モードである。本モードは、例えば、発進時、低速走行時、加速時などに選択される。そして、例えば、速度が上昇したとき(高速走行時)には、後述するモード9に切り替えられる。一方、減速時には、前輪側の引きずり損失を低減しつつ、第2モータ・ジェネレータ12(第1モータ・ジェネレータ11)の回転数を上昇させて回生を行うことができる。
(8)
In
(9)モード9
モード9は、図10に示されるように、第1ギヤ段切替機構71がニュートラル(中立)とされるとともに、第2ギヤ段切替機構72がハイギヤ(第2歯車対722が選択)とされ、後輪が駆動されるFR(後輪駆動)モードである。本モードは、例えば、高速走行時などに選択される。そして、例えば、速度が低下したとき(低速走行時)や急加速時には、上述したモード8に切り替えられる。一方、減速時には、前輪側の引きずり損失を低減しつつ、回生を行うことができる。なお、回生時に第2モータ・ジェネレータ12(第1モータ・ジェネレータ11)の回転数を上昇させる場合には、上述したモード8に切替えられる。
(9)
In the
以上、詳細に説明したように、本実施形態によれば、フロントドライブピニオンシャフト50に介装され、複数(2対)の歯車対711,712を有し、入力されるトルク/回転速度を変換して出力する第1ギヤ段切替機構71と、リヤドライブピニオンシャフト62に介装され、複数(2対)の歯車対721,722を有し、入力されるトルク/回転速度を変換して出力する第2ギヤ段切替機構72とを備え、車両の運転状態に基づいて、第1ギヤ段切替機構71を構成する複数(2対)の歯車対711,712のうち、フロントドライブピニオンシャフト50と接続される歯車対が切り替えられるとともに、第2ギヤ段切替機構72を構成する複数(2対)の歯車対721,722のうち、リヤドライブピニオンシャフト62と接続される歯車対が切り替えられる。そのため、例えば、駆動時と回生時とで、第1ギヤ段切替機構71及び第2ギヤ段切替機構72それぞれのギヤ比を切り替えることができる。すなわち、駆動時(加速時)には、駆動(加速)に適したギヤ比の歯車対を用い、回生時には、回生に適した(回生効率がいい)ギヤ比の歯車対を用いることができる。その結果、駆動時の駆動トルクを低下させることなく、回生時の回生量を増大でき、燃費をより向上することが可能となる。
As described in detail above, according to the present embodiment, the front
本実施形態によれば、第1ギヤ段切替機構71に含まれる各歯車対711,712それぞれのギヤ比と、第2ギヤ段切替機構72に含まれる各歯車対721,722それぞれのギヤ比とが、同一に設定されている。そのため、前輪と後輪との間で不要な回転差が生じることを防止することが可能となる。
According to the present embodiment, the gear ratio of each gear pair 711,712 included in the first gear
本実施形態によれば、第1スリーブ713bを動かし、第1ハブ713aと接続される歯車対を切り替えることにより、第1ギヤ段切替機構71を構成する複数(2対)の歯車対711,712のうち、フロントドライブピニオンシャフト50と接続される歯車対が切り替えられる。よって、第1アクチュエータ713を駆動して第1スリーブ713bを摺動することにより、前輪側のギヤ比(ファイナルギヤ比)を切り替えることができる。同様に、第2スリーブ723bを動かし、第2ハブ723aと接続される歯車対を切り替えることにより、第2ギヤ段切替機構72を構成する複数(2対)の歯車対721,722のうち、リヤドライブピニオンシャフト62と接続される歯車対が切り替えられる。よって、第2アクチュエータ724を駆動して第2スリーブ723bを摺動することにより、後輪側のギヤ比(ファイナルギヤ比)を切り替えることができる。
According to the present embodiment, by moving the
本実施形態によれば、アクセル操作がオフされているときに、第1ギヤ段切替機構71を構成する複数(2対)の歯車対711,712のうち、前輪側から見て、よりハイギヤな歯車対711に切り替えられるとともに、第2ギヤ段切替機構72を構成する複数(2対)の歯車対721,722のうち、後輪側から見て、よりハイギヤな歯車対721に切り替えられる。よって、例えば、コースティング状態にあるときに、第2モータ・ジェネレータ12(第1モータ・ジェネレータ11)の回転数を上昇させ、すなわち回生効率を高めて、回生動作を実行することが可能となる。
According to the present embodiment, when the accelerator operation is turned off, among the plurality (2 pairs) of gear pairs 711 and 712 constituting the first gear
本実施形態によれば、第1切替機構713を、フロントドライブピニオンシャフト50がいずれの歯車対711,712とも接続されていない中立状態とすることにより、前輪との間のトルク伝達を遮断し(前輪を切り離し)、引きずり損失を低減することができる。また、第2切替機構723を、リヤドライブピニオンシャフト62がいずれの歯車対721,722とも接続されていない中立状態とすることにより、後輪との間のトルク伝達を遮断し(後輪を切り離し)、引きずり損失を低減することができる。さらに、例えば、バッテリ90の充電量/充電状態(SOC)が充分で(すなわちバッテリ90に充電不能で)回生を取ることができないようなときには、前輪及び後輪全てを切り離して、引きずり損失を低減することもできる。すなわち、車両の駆動を、AWD(全輪駆動)状態、後輪が切り離されたFF(前輪駆動)状態、前輪が切り離されたFR(後輪駆動)状態、及び、全輪が切り離されたN(中立:ニュートラル)状態の間で切り替えることができる。よって、車両の運転状態(例えば、要求駆動力(アクセル開度)や車速、SOCなど)に応じて、車両(駆動装置)の効率が全体として最もよくなるように、駆動形式、及び、フロントドライブピニオンシャフト50のギヤ比(ファイナルギヤ比)、並びに、リヤドライブピニオンシャフト62のギヤ比(ファイナルギヤ比)を切り替えることが可能となる。
According to the present embodiment, the
本実施形態によれば、第1ギヤ段切替機構71に含まれるドリブンギヤ711b(スプライン711c)と第1スリーブ713bとの間、及び、ドリブンギヤ712b(スプライン712c)と第1スリーブ713bとの間に、双方の回転とを同期させるシンクロ機構が設けられているため、第1スリーブ713bをドリブンギヤ711b,712bに設けられたスプライン711c,712cと嵌合させるときに、第1ハブ713a(第1スリーブ713b)とドリブンギヤ711b,712bの回転速度が異なっている場合であっても、よりスムーズに第1スリーブ713bとドリブンギヤ711b,712bに設けられたスプライン711c,712cとを接続することができる。同様に、第2ギヤ段切替機構72に含まれるドリブンギヤ721b(スプライン721c)と第2スリーブ723bとの間、及び、ドリブンギヤ722b(スプライン722c)と第2スリーブ723bとの間に、双方の回転とを同期させるシンクロ機構が設けられているため、第2スリーブ723bをドリブンギヤ721b,722bに設けられたスプライン721c,722cと嵌合させるときに、第2ハブ723a(第2スリーブ723b)とドリブンギヤ721b,722bの回転速度が異なっている場合であっても、よりスムーズに第2スリーブ723bとドリブンギヤ721b,722bに設けられたスプライン721c,722cとを接続することができる。
According to the present embodiment, between the driven
本実施形態によれば、第1スリーブ713bを動かし、フロントドライブピニオンシャフト50と接続される歯車対を切り替える際に、第1切替機構713が一時的に中立状態とされ、当該接続される歯車対の回転数を、フロントドライブピニオンシャフト50の回転数と合せるように、第2モータ・ジェネレータ12(第1モータ・ジェネレータ11)の回転数が制御される。そのため、歯車対711,712を切り替えるときのショック(切替ショック)を低減することができる。同様に、第2スリーブ723bを動かし、リヤドライブピニオンシャフト62と接続される歯車対を切り替える際に、第2切替機構723が一時的に中立状態とされ、当該接続される歯車対の回転数を、リヤドライブピニオンシャフト62の回転数と合せるように、第2モータ・ジェネレータ12(第1モータ・ジェネレータ11)の回転数が制御される。そのため、歯車対721,722を切り替えるときのショック(切替ショック)を低減することができる。
According to the present embodiment, when the
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、本発明に係る電力回生装置1を、シリーズ・パラレル・ハイブリッド車(HEV)に適用した場合を例にして説明したが、異なる形式のハイブリッド車にも適用することができる。
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment and can be modified in various ways. For example, in the above embodiment, the case where the power
また、上記実施形態では、2つの電動モータ(第1モータ・ジェネレータ11及び第2モータ・ジェネレータ12)を有していたが、電動モータの数は2つ(2モータ)には限られず、1つ(1モータ)、又は3つ(3モータ)以上であってもよい。同様に、ハイブリッドシステムの構成は、上記実施形態には限られない。
Further, in the above embodiment, two electric motors (
上記実施形態では、第1ギヤ段切替機構71、第2ギヤ段切替機構72として、2対の歯車対711,712(721,722)を有する2段変速の場合を例にして説明したが、第1ギヤ段切替機構71、第2ギヤ段切替機構72は、2段変速(2対の歯車対)に限られることなく、3対以上の歯車対を有する3段変速以上の構成としてもよい。
In the above embodiment, the case of two-speed shifting having two pairs of gear pairs 711,712 (721,722) as the first gear
上記実施形態では、第1アクチュエータ714、第2アクチュエータ724として、電動式のもの(電動モータ)を用いたが、油圧式のものを用いることもできる。また、例えば、HEV-CU80とTCU83とを一体化してもよい。
In the above embodiment, as the
1 ハイブリッド車両の駆動装置
11 第1モータ・ジェネレータ
12 第2モータ・ジェネレータ
20 エンジン
30 駆動力分割機構
32 モータ・リダクションギヤ
40 アウトプットシャフト
50 フロントドライブピニオンシャフト
53 フロントデファレンシャル
60 プロペラシャフト
61 センタデファレンシャルユニット
62 リヤドライブピニオンシャフト
63 リヤデファレンシャル
71 第1ギヤ段切替機構
711 第1歯車対
712 第2歯車対
713 第1切替機構
713a 第1ハブ
713b 第1スリーブ
714 第1アクチュエータ
72 第2ギヤ段切替機構
721 第1歯車対
722 第2歯車対
723 第2切替機構
723a 第2ハブ
723b 第2スリーブ
724 第2アクチュエータ
80 HEV-CU
80a 切替制御部
81 ECU
82 PCU
83 TCU
83a 駆動制御部
85 VDCU
90 高電圧バッテリ
91 アクセルペダルセンサ
92 スロットル開度センサ
93 Gセンサ(加速度センサ)
94 車速センサ(車輪速センサ)
95 回転数センサ
100 CAN
1 Hybrid
80a
82 PCU
83 TCU
83a Drive control unit 85VDCU
90 High voltage battery 91
94 Vehicle speed sensor (wheel speed sensor)
95
Claims (7)
前記エンジン及び前記モータ・ジェネレータと前輪との間でトルクを伝達する前輪車軸と、
前記エンジン及び前記モータ・ジェネレータと後輪との間でトルクを伝達する後輪車軸と、
前記モータ・ジェネレータと前記後輪との間に設けられ、前記前輪車軸と前記後輪車軸との間の回転差を吸収するセンタデファレンシャルユニットと、
前記前輪車軸に介装され、複数の歯車対を有し、入力されるトルクを変換して出力する第1ギヤ段切替機構と、
前記後輪車軸に介装され、前記第1ギヤ段切替機構を構成する複数の歯車対と同じ数の複数の歯車対を有し、入力されるトルクを変換して出力する第2ギヤ段切替機構と、
前記第1ギヤ段切替機構を構成する複数の歯車対のうち、前記前輪車軸と接続される歯車対を切り替える第1切替手段と、
前記第2ギヤ段切替機構を構成する複数の歯車対のうち、前記後輪車軸と接続される歯車対を切り替える第2切替手段と、
車両の運転状態に基づいて、前記第1切替手段及び前記第2切替手段の駆動を制御する制御手段と、を備えることを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。 In the drive unit of a hybrid vehicle equipped with an engine and a motor generator
A front wheel axle that transmits torque between the engine, the motor generator, and the front wheels.
A rear wheel axle that transmits torque between the engine, the motor generator, and the rear wheels.
A center differential unit provided between the motor generator and the rear wheel and absorbing a rotational difference between the front wheel axle and the rear wheel axle.
A first gear stage switching mechanism that is interposed on the front wheel axle, has a plurality of gear pairs, converts the input torque, and outputs the torque.
The second gear stage switching, which is interposed in the rear wheel axle and has a plurality of gear pairs having the same number as the plurality of gear pairs constituting the first gear stage switching mechanism, converts the input torque and outputs it. Mechanism and
A first switching means for switching a gear pair connected to the front wheel axle among a plurality of gear pairs constituting the first gear stage switching mechanism.
A second switching means for switching a gear pair connected to the rear wheel axle among a plurality of gear pairs constituting the second gear stage switching mechanism.
A driving device for a hybrid vehicle, comprising: a control means for controlling the driving of the first switching means and the second switching means based on the driving state of the vehicle.
前記前輪車軸と一体的に回転する第1ハブと、
前記第1ハブの外周に、軸方向に摺動自在に設けられた第1スリーブと、
前記第1スリーブを摺動し、前記第1ハブと接続される歯車対を切り替えることにより、前記複数の歯車対のうち、前記前輪車軸と接続される歯車対を切り替える第1アクチュエータと、を有し、
前記第2切替手段は、
前記後輪車軸と一体的に回転する第2ハブと、
前記第2ハブの外周に、軸方向に摺動自在に設けられた第2スリーブと、
前記第2スリーブを摺動し、前記第2ハブと接続される歯車対を切り替えることにより、前記複数の歯車対のうち、前記後輪車軸と接続される歯車対を切り替える第2アクチュエータと、を有している
ことを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載のハイブリッド車両の駆動装置。 The first switching means is
A first hub that rotates integrally with the front wheel axle,
A first sleeve provided on the outer periphery of the first hub so as to be slidable in the axial direction,
Among the plurality of gear pairs, there is a first actuator that switches the gear pair connected to the front wheel axle by sliding the first sleeve and switching the gear pair connected to the first hub. death,
The second switching means is
A second hub that rotates integrally with the rear wheel axle,
A second sleeve provided on the outer periphery of the second hub so as to be slidable in the axial direction,
A second actuator that switches the gear pair connected to the rear wheel axle among the plurality of gear pairs by sliding the second sleeve and switching the gear pair connected to the second hub. The drive device for a hybrid vehicle according to any one of claims 1 to 3, wherein the hybrid vehicle is provided.
前記第2切替手段は、前記後輪車軸がいずれの歯車対とも接続されていない中立状態を取り得るように構成されていることを特徴とする請求項4に記載のハイブリッド車両の駆動装置。 The first switching means is configured to take a neutral state in which the front wheel axle is not connected to any gear pair.
The driving device for a hybrid vehicle according to claim 4, wherein the second switching means is configured so that the rear wheel axle can take a neutral state in which the rear wheel axle is not connected to any gear pair.
前記第2ギヤ段切替機構に含まれる各歯車対を構成する一方の歯車と、前記第2ハブとの間に、双方の回転を同期させるシンクロ機構が設けられていることを特徴とする請求項4又は5に記載のハイブリッド車両の駆動装置。 A synchro mechanism for synchronizing the rotation of both gears is provided between one of the gears constituting each gear pair included in the first gear stage switching mechanism and the first hub.
The claim is characterized in that a synchro mechanism for synchronizing the rotations of both gears and the second hub, which form one gear pair included in the second gear stage switching mechanism, is provided. 4. The drive device for a hybrid vehicle according to 4.
前記第1スリーブを動かし、前記前輪車軸と接続される歯車対を切り替える際に、前記第1切替手段を一時的に中立状態として、当該接続される歯車対の回転数を、前記前輪車軸の回転数と合せるように、前記モータ・ジェネレータの回転数を制御し、
前記第2スリーブを動かし、前記後輪車軸と接続される歯車対を切り替える際に、前記第2切替手段を一時的に中立状態として、当該接続される歯車対の回転数を、前記後輪車軸の回転数と合せるように、前記モータ・ジェネレータの回転数を制御することを特徴とする請求項5又は6に記載のハイブリッド車両の駆動装置。 The control means is
When the first sleeve is moved to switch the gear pair connected to the front wheel axle, the first switching means is temporarily set to the neutral state, and the rotation speed of the connected gear pair is set to the rotation speed of the front wheel axle. The rotation speed of the motor / generator is controlled so as to match the number.
When the second sleeve is moved to switch the gear pair connected to the rear wheel axle, the second switching means is temporarily set to the neutral state, and the rotation speed of the connected gear pair is set to the rear wheel axle. The drive device for a hybrid vehicle according to claim 5 or 6, wherein the rotation speed of the motor / generator is controlled so as to match the rotation speed of the motor / generator.
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