JPWO2014083705A1 - ハイブリッド車両用駆動装置 - Google Patents
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- F16H3/727—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously with at least two dynamo electric machines for creating an electric power path inside the gearing, e.g. using generator and motor for a variable power torque path
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- B60—VEHICLES IN GENERAL
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- F16H37/0833—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths
- F16H37/084—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths at least one power path being a continuously variable transmission, i.e. CVT
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Abstract
機関と、機関と接続され、機関の回転を伝達する第一差動機構と、第一差動機構と駆動輪とを接続する第二差動機構と、第一差動機構を変速させる切替装置と、第一走行状態と、第二走行状態とを備え、第二差動機構は、第一差動機構の出力要素に接続された第一回転要素と、第一回転機に接続された第二回転要素と、第二回転機および駆動輪に接続された第三回転要素とを有し、第一走行状態は、第二回転機を動力源として第一差動機構を差動させて走行する走行状態であり、第二走行状態は、第二回転機を動力源として第一差動機構を差動させずに走行する走行状態であり、機関が自立始動できない場合(S10−N)は、機関が自立始動できる場合(S10−Y)よりも第二走行状態で走行する領域が大きい。
Description
本発明は、ハイブリッド車両用駆動装置に関する。
従来、ハイブリッド車両がある。例えば、特許文献1には、内燃機関の回転を変速して動力分配機構へ伝達する変速機構と、内燃機関からの動力を変速機構に伝達する第1伝達軸と、変速機構から出力された動力を動力分配機構へ伝達する第2伝達軸とを備えているハイブリッド車の駆動装置の技術が開示されている。特許文献1のハイブリッド車の駆動装置では、変速機構は、2組の遊星歯車機構が組み合わされた差動機構と、差動機構のリングギアR1の回転を停止可能な第1ブレーキB1と、リングギアR2の回転を停止可能な第2ブレーキB2と、第1伝達軸からリングギアR1への動力伝達を断続するクラッチCとを有している。
自立始動可能なエンジンを有するハイブリッド車両において、エンジンの始動遅れを抑制できることが望ましい。例えば、エンジンを切り離し可能なクラッチを備えたハイブリッド車両において、エンジンの自立始動が不可能な状況であってもエンジンの始動遅れを抑制できることが好ましい。
本発明の目的は、エンジンの始動遅れを抑制できるハイブリッド車両用駆動装置を提供することである。
本発明のハイブリッド車両用駆動装置は、機関と、前記機関と接続され、前記機関の回転を伝達する第一差動機構と、前記第一差動機構と駆動輪とを接続する第二差動機構と、前記第一差動機構を変速させる切替装置と、第一走行状態と、第二走行状態とを備え、前記第二差動機構は、前記第一差動機構の出力要素に接続された第一回転要素と、第一回転機に接続された第二回転要素と、第二回転機および前記駆動輪に接続された第三回転要素とを有し、前記第一走行状態は、前記第二回転機を動力源として前記第一差動機構を差動させて走行する走行状態であり、前記第二走行状態は、前記第二回転機を動力源として前記第一差動機構を差動させずに走行する走行状態であり、前記機関が自立始動できない場合は、前記機関が自立始動できる場合よりも前記第二走行状態で走行する領域が大きいことを特徴とする。
上記ハイブリッド車両用駆動装置において、前記第二走行状態で走行する領域は、前記第一走行状態で走行する領域よりも高負荷側の領域であることが好ましい。
上記ハイブリッド車両用駆動装置において、前記機関を自立始動できない場合、前記第一走行状態で走行する領域は、前記第一回転機を回転させて走行する領域と、前記第一回転機を回転させずに走行する領域とを有することが好ましい。
上記ハイブリッド車両用駆動装置において、ドライバーの加速意図が大きい場合は、前記ドライバーの加速意図が小さい場合よりも前記第二走行状態で走行する領域が大きいことが好ましい。
上記ハイブリッド車両用駆動装置において、ドライバーの加速意図が大きい場合は、前記ドライバーの加速意図が小さい場合よりも前記第一回転機を回転させて走行する領域が大きいことが好ましい。
上記ハイブリッド車両用駆動装置において、前記第一回転機を回転させて走行する領域は、前記第一回転機を走行させずに走行する領域と前記第二走行状態で走行する領域との間にあり、前記第一回転機を回転させて走行する領域において、前記第二走行状態で走行する領域に近い領域では、前記第二走行状態で走行する領域から遠い領域よりも、前記第一回転要素の回転数が小さいことが好ましい。
本発明に係るハイブリッド車両用駆動装置は、第二回転機を動力源として第一差動機構を差動させて走行する第一走行状態と、第二回転機を動力源として第一差動機構を差動させずに走行する第二走行状態とを備え、機関が自立始動できない場合は、機関が自立始動できる場合よりも第二走行状態で走行する領域が大きい。本発明に係るハイブリッド車両用駆動装置によれば、エンジンの始動遅れを抑制できるという効果を奏する。
以下に、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。
[実施形態]
図1から図14を参照して、実施形態について説明する。本実施形態は、ハイブリッド車両用駆動装置に関する。図1は、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置の動作を示すフローチャート、図2は、実施形態に係る車両のスケルトン図、図3は、実施形態に係る車両の入出力関係図、図4は、実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置の作動係合表を示す図、図5は、HVローモードに係る共線図、図6は、HVハイモードに係る共線図、図7は、単独モータEVモードのMG停止の第一走行状態に係る共線図、図8は、両駆動EVモードに係る共線図、図9は、単独モータEVモードの第二走行状態に係る共線図、図10は、単独モータEVモードのMG回転の第一走行状態に係る共線図、図11は、自立始動可能時の走行領域を示す図、図12は、自立始動不可能時の走行領域を示す図、図13は、実施形態の制御に係るタイムチャートである。
図1から図14を参照して、実施形態について説明する。本実施形態は、ハイブリッド車両用駆動装置に関する。図1は、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置の動作を示すフローチャート、図2は、実施形態に係る車両のスケルトン図、図3は、実施形態に係る車両の入出力関係図、図4は、実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置の作動係合表を示す図、図5は、HVローモードに係る共線図、図6は、HVハイモードに係る共線図、図7は、単独モータEVモードのMG停止の第一走行状態に係る共線図、図8は、両駆動EVモードに係る共線図、図9は、単独モータEVモードの第二走行状態に係る共線図、図10は、単独モータEVモードのMG回転の第一走行状態に係る共線図、図11は、自立始動可能時の走行領域を示す図、図12は、自立始動不可能時の走行領域を示す図、図13は、実施形態の制御に係るタイムチャートである。
本実施形態に係る車両100は、図2に示すように、動力源としてエンジン1、第一回転機MG1および第二回転機MG2を有するハイブリッド(HV)車両である。車両100は、外部電源により充電可能なプラグインハイブリッド(PHV)車両であってもよい。図2および図3に示すように、車両100は、エンジン1、第一遊星歯車機構10、第二遊星歯車機構20、第一回転機MG1、第二回転機MG2、クラッチCL1、ブレーキBK1、HV_ECU50、MG_ECU60およびエンジン_ECU70を含んで構成されている。
また、本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置1−1は、エンジン1、第一遊星歯車機構10、第二遊星歯車機構20、クラッチCL1、ブレーキBK1、を含んで構成されている。ハイブリッド車両用駆動装置1−1は、更に、各ECU50,60,70等の制御装置を含んで構成されてもよい。ハイブリッド車両用駆動装置1−1は、FF(前置きエンジン前輪駆動)車両あるいはRR(後置きエンジン後輪駆動)車両等に適用可能である。ハイブリッド車両用駆動装置1−1は、例えば、軸方向が車幅方向となるように車両100に搭載される。
本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置1−1では、第一遊星歯車機構10、クラッチCL1およびブレーキBK1を含んで変速部が構成されている。また、第二遊星歯車機構20を含んで差動部が構成されている。クラッチCL1およびブレーキBK1は、第一遊星歯車機構10を変速させる切替装置に含まれる。
機関であるエンジン1は、燃料の燃焼エネルギーを出力軸の回転運動に変換して出力する。エンジン1の出力軸は、入力軸2と接続されている。入力軸2は、動力伝達装置の入力軸である。動力伝達装置は、第一回転機MG1、第二回転機MG2、クラッチCL1、ブレーキBK1、差動装置30等を含んで構成されている。入力軸2は、エンジン1の出力軸と同軸上かつ出力軸の延長線上に配置されている。入力軸2は、第一遊星歯車機構10の第一キャリア14と接続されている。
本実施形態の第一遊星歯車機構10は、エンジン1と接続され、エンジン1の回転を伝達する第一差動機構として車両100に搭載されている。第一遊星歯車機構10は、第二遊星歯車機構20よりもエンジン1側に配置された入力側差動機構である。第一遊星歯車機構10は、エンジン1の回転を変速して出力可能である。第一遊星歯車機構10は、シングルピニオン式であり、第一サンギア11、第一ピニオンギア12、第一リングギア13および第一キャリア14を有する。
第一リングギア13は、第一サンギア11と同軸上であってかつ第一サンギア11の径方向外側に配置されている。第一ピニオンギア12は、第一サンギア11と第一リングギア13との間に配置されており、第一サンギア11および第一リングギア13とそれぞれ噛み合っている。第一ピニオンギア12は、第一キャリア14によって回転自在に支持されている。第一キャリア14は、入力軸2と連結されており、入力軸2と一体回転する。従って、第一ピニオンギア12は、入力軸2と共に入力軸2の中心軸線周りに回転(公転)可能であり、かつ第一キャリア14によって支持されて第一ピニオンギア12の中心軸線周りに回転(自転)可能である。
クラッチCL1は、第一サンギア11と第一キャリア14とを連結可能なクラッチ装置である。クラッチCL1は、例えば、摩擦係合式のクラッチとすることができるが、これに限らず、噛合い式のクラッチ等のクラッチ装置がクラッチCL1として用いられてもよい。クラッチCL1は、例えば、油圧によって制御されて係合あるいは解放する。完全係合状態のクラッチCL1は、第一サンギア11と第一キャリア14とを連結し、第一サンギア11と第一キャリア14とを一体回転させることができる。完全係合状態のクラッチCL1は、第一遊星歯車機構10の差動を規制する。一方、解放状態のクラッチCL1は、第一サンギア11と第一キャリア14とを切り離し、第一サンギア11と第一キャリア14との相対回転を許容する。つまり、解放状態のクラッチCL1は、第一遊星歯車機構10の差動を許容する。なお、クラッチCL1は、半係合状態に制御可能である。半係合状態のクラッチCL1は、第一遊星歯車機構10の差動を許容する。
ブレーキBK1は、第一サンギア11の回転を規制することができるブレーキ装置である。ブレーキBK1は、第一サンギア11に接続された係合要素と、車体側、例えば動力伝達装置のケースと接続された係合要素とを有する。ブレーキBK1は、クラッチCL1と同様の摩擦係合式のクラッチ装置とすることができるが、これに限らず、噛合い式のクラッチ等のクラッチ装置がブレーキBK1として用いられてもよい。ブレーキBK1は、例えば、油圧によって制御されて係合あるいは解放する。完全係合状態のブレーキBK1は、第一サンギア11と車体側とを連結し、第一サンギア11の回転を規制することができる。一方、解放状態のブレーキBK1は、第一サンギア11と車体側とを切り離し、第一サンギア11の回転を許容する。なお、ブレーキBK1は、半係合状態に制御可能である。半係合状態のブレーキBK1は、第一サンギア11の回転を許容する。
本実施形態の第二遊星歯車機構20は、第一遊星歯車機構10と駆動輪32とを接続する第二差動機構として車両100に搭載されている。第二遊星歯車機構20は、第一遊星歯車機構10よりも駆動輪32側に配置された出力側差動機構である。第二遊星歯車機構20は、シングルピニオン式であり、第二サンギア21、第二ピニオンギア22、第二リングギア23および第二キャリア24を有する。第二遊星歯車機構20は、第一遊星歯車機構10と同軸上に配置され、第一遊星歯車機構10を挟んでエンジン1と互いに対向している。
第二リングギア23は、第二サンギア21と同軸上であってかつ第二サンギア21の径方向外側に配置されている。第二ピニオンギア22は、第二サンギア21と第二リングギア23との間に配置されており、第二サンギア21および第二リングギア23とそれぞれ噛み合っている。第二ピニオンギア22は、第二キャリア24によって回転自在に支持されている。第二キャリア24は、第一リングギア13と接続されており、第一リングギア13と一体回転する。第二ピニオンギア22は、第二キャリア24と共に入力軸2の中心軸線周りに回転(公転)可能であり、かつ第二キャリア24によって支持されて第二ピニオンギア22の中心軸線周りに回転(自転)可能である。第一リングギア13は、第一遊星歯車機構10の出力要素であり、エンジン1から第一遊星歯車機構10に入力された回転を第二キャリア24に出力することができる。第二キャリア24は、第一遊星歯車機構10の出力要素に接続された第一回転要素に対応している。
第二サンギア21には第一回転機MG1の回転軸33が接続されている。第一回転機MG1の回転軸33は、入力軸2と同軸上に配置されており、第二サンギア21と一体回転する。第二サンギア21は、第一回転機MG1に接続された第二回転要素に対応している。第二リングギア23には、カウンタドライブギア25が接続されている。カウンタドライブギア25は、第二リングギア23と一体回転する出力ギアである。第二リングギア23は、第二回転機MG2および駆動輪32に接続された第三回転要素に対応している。第二リングギア23は、第一回転機MG1あるいは第一遊星歯車機構10から入力された回転を駆動輪32に出力することができる出力要素である。
カウンタドライブギア25は、カウンタドリブンギア26と噛み合っている。カウンタドリブンギア26は、カウンタシャフト27を介してドライブピニオンギア28と接続されている。カウンタドリブンギア26とドライブピニオンギア28とは一体回転する。また、カウンタドリブンギア26には、リダクションギア35が噛み合っている。リダクションギア35は、第二回転機MG2の回転軸34に接続されている。つまり、第二回転機MG2の回転は、リダクションギア35を介してカウンタドリブンギア26に伝達される。リダクションギア35は、カウンタドリブンギア26よりも小径であり、第二回転機MG2の回転を減速してカウンタドリブンギア26に伝達する。
ドライブピニオンギア28は、差動装置30のデフリングギア29と噛み合っている。差動装置30は、左右の駆動軸31を介して駆動輪32と接続されている。第二リングギア23は、カウンタドライブギア25、カウンタドリブンギア26、ドライブピニオンギア28、差動装置30および駆動軸31を介して駆動輪32と接続されている。また、第二回転機MG2は、第二リングギア23と駆動輪32との動力伝達経路に対して接続されており、第二リングギア23および駆動輪32に対してそれぞれ動力を伝達可能である。
第一回転機MG1および第二回転機MG2は、それぞれモータ(電動機)としての機能と、発電機としての機能とを備えている。第一回転機MG1および第二回転機MG2は、インバータを介してバッテリと接続されている。第一回転機MG1および第二回転機MG2は、バッテリから供給される電力を機械的な動力に変換して出力することができると共に、入力される動力によって駆動されて機械的な動力を電力に変換することができる。回転機MG1,MG2によって発電された電力は、バッテリに蓄電可能である。第一回転機MG1および第二回転機MG2としては、例えば、交流同期型のモータジェネレータを用いることができる。
本実施形態の車両100では、エンジン1と同軸上に、エンジン1から近い側から順に、ブレーキBK1、クラッチCL1、第一遊星歯車機構10、カウンタドライブギア25、第二遊星歯車機構20および第一回転機MG1が配置されている。また、本実施形態のハイブリッド車両用駆動装置1−1は、入力軸2と、第二回転機MG2の回転軸34とが異なる軸上に配置された複軸式とされている。
図3に示すように、車両100は、HV_ECU50、MG_ECU60およびエンジン_ECU70を有する。各ECU50,60,70は、コンピュータを有する電子制御ユニットである。HV_ECU50は、車両100全体を統合制御する機能を有している。MG_ECU60およびエンジン_ECU70は、HV_ECU50と電気的に接続されている。
MG_ECU60は、第一回転機MG1および第二回転機MG2を制御することができる。MG_ECU60は、例えば、第一回転機MG1に対して供給する電流値を調節し、第一回転機MG1の出力トルクを制御すること、および第二回転機MG2に対して供給する電流値を調節し、第二回転機MG2の出力トルクを制御することができる。
エンジン_ECU70は、エンジン1を制御することができる。エンジン_ECU70は、例えば、エンジン1の電子スロットル弁の開度を制御すること、点火信号を出力してエンジン1の点火制御を行うこと、エンジン1に対する燃料の噴射制御等を行うことができる。エンジン_ECU70は、電子スロットル弁の開度制御、噴射制御、点火制御等によりエンジン1の出力トルクを制御することができる。
HV_ECU50には、車速センサ、アクセル開度センサ、エンジン回転数センサ、MG1回転数センサ、MG2回転数センサ、出力軸回転数センサ、エンジンクランク角センサ、エンジン水温センサ、バッテリセンサ、吸気温センサ、ATF温度センサ等が接続されている。これらのセンサにより、HV_ECU50は、車速、アクセル開度、エンジン回転数、第一回転機MG1の回転数、第二回転機MG2の回転数、エンジンクランク角、エンジン水温、動力伝達装置の出力軸の回転数、バッテリ状態SOC、吸気温度、ATF温度等を取得することができる。
HV_ECU50は、取得する情報に基づいて、車両100に対する要求駆動力や要求パワー、要求トルク等を算出することができる。HV_ECU50は、算出した要求値に基づいて、第一回転機MG1の出力トルク(以下、「MG1トルク」とも記載する。)、第二回転機MG2の出力トルク(以下、「MG2トルク」とも記載する。)およびエンジン1の出力トルク(以下、「エンジントルク」とも記載する。)を決定する。HV_ECU50は、MG1トルクの指令値およびMG2トルクの指令値をMG_ECU60に対して出力する。また、HV_ECU50は、エンジントルクの指令値をエンジン_ECU70に対して出力する。
HV_ECU50は、後述する走行モード等に基づいて、クラッチCL1およびブレーキBK1をそれぞれ制御する。HV_ECU50は、クラッチCL1に対する供給油圧(係合油圧)PbCL1の指令値およびブレーキBK1に対する供給油圧(係合油圧)PbBK1の指令値をそれぞれ出力する。図示しない油圧制御装置は、各供給油圧PbCL1,PbBK1の指令値に応じてクラッチCL1およびブレーキBK1に対する供給油圧を制御する。
車両100では、ハイブリッド(HV)走行あるいはEV走行を選択的に実行可能である。HV走行とは、エンジン1を動力源として車両100を走行させる走行モードである。HV走行では、エンジン1に加えて、更に第二回転機MG2を動力源としてもよい。
EV走行は、第一回転機MG1あるいは第二回転機MG2の少なくともいずれか一方を動力源として走行する走行モードである。EV走行では、エンジン1を停止して走行することが可能である。本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置1−1は、EV走行モードとして、第二回転機MG2を単独の動力源として車両100を走行させる単独モータEVモード(単独駆動EVモード)と、第一回転機MG1および第二回転機MG2を動力源として車両100を走行させる両駆動EVモード(両モータEVモード)を有する。
図4の係合表において、クラッチCL1の欄およびブレーキBK1の欄の丸印は、係合を示し、空欄は解放を示す。また、三角印は、クラッチCL1あるいはブレーキBK1のいずれかを係合し、他方を解放することを示す。HV走行では、差動部としての第二遊星歯車機構20は差動状態を基本とし、変速部の第一遊星歯車機構10は、ロー/ハイの切り替えがなされる。図5は、ロー状態のHV走行モード(以下、「HVローモード」とも記載する。)に係る共線図、図6は、ハイ状態のHV走行モード(以下、「HVハイモード」とも記載する。)に係る共線図である。共線図において、符号S1,C1,R1は、それぞれ第一サンギア11、第一キャリア14、第一リングギア13を示し、符号S2,C2,R2は、それぞれ第二サンギア21、第二キャリア24、第二リングギア23を示す。
HVローモードでは、HV_ECU50は、クラッチCL1を係合し、ブレーキBK1を解放する。クラッチCL1が係合することにより、第一遊星歯車機構10は差動が規制され、各回転要素11,13,14が一体回転する。従って、エンジン1の回転は増速も減速もされず、等速で第一リングギア13から第二キャリア24に伝達される。
一方、HVハイモードでは、HV_ECU50は、クラッチCL1を解放し、ブレーキBK1を係合する。ブレーキBK1が係合することにより、第一サンギア11の回転が規制される。よって、第一遊星歯車機構10は、第一キャリア14に入力されたエンジン1の回転が増速されて第一リングギア13から出力されるオーバドライブ(OD)状態となる。このように、第一遊星歯車機構10は、エンジン1の回転を増速して出力することができる。オーバドライブ時の第一遊星歯車機構10の変速比は、例えば、0.7とすることができる。
単独モータEVモードは、例えば、クラッチCL1およびブレーキBK1を共に解放して実行される。図7には、単独モータEVモードのうち後述するMG停止の第一走行状態に係る共線図が示されている。単独モータEVモードの第一走行状態では、クラッチCL1およびブレーキBK1が解放している。ブレーキBK1が解放していることで、第一サンギア11の回転が許容され、クラッチCL1が解放していることで、第一遊星歯車機構10は差動可能である。HV_ECU50は、MG_ECU60を介して第二回転機MG2に正トルクを出力させて車両100に前進方向の駆動力を発生させる。第二リングギア23は、駆動輪32の回転と連動して正回転する。ここで、正回転とは、車両100の前進時の第二リングギア23の回転方向とする。
HV_ECU50は、第一回転機MG1をジェネレータとして作動させて引き摺り損失を低減させる。具体的には、HV_ECU50は、第一回転機MG1にわずかなトルクをかけて発電させ、第一回転機MG1の回転数を0回転とする。これにより、第一回転機MG1を回転させずに走行することができる。これにより、第一回転機MG1の引き摺り損失を低減することができる。
なお、第一回転機MG1を回転させずに走行するときのMG1回転数は、0回転であることが好ましいが、これに限定されるものではない。例えば、MG1回転数が第一回転機MG1の回転数制御の精度に応じた所定の範囲内で推移して走行することも第一回転機MG1を回転させずに走行することに含まれてもよい。一例として、MG1回転数が+50rpmから−50rpmの範囲内で推移している状態で車両100を走行させることが、第一回転機MG1を回転させずに走行することに含まれる。
また、MG1トルクを0としてもコギングトルクを利用してMG1回転数を0(所定の範囲内)に維持できるときは、MG1トルクを加えないようにしてもよい。あるいは、第一回転機MG1のd軸ロックによってMG1回転数を0(所定の範囲内)としてもよい。
第一リングギア13は、第二キャリア24に連れ回り正回転する。第一遊星歯車機構10では、クラッチCL1およびブレーキBK1が解放されたニュートラルの状態であるため、エンジン1は連れ回されず、第一キャリア14は回転を停止する。よって回生量を大きく取ることが可能である。第一サンギア11は空転して負回転する。なお、第一遊星歯車機構10のニュートラル(中立)状態は、第一リングギア13と第一キャリア14との間で動力が伝達されない状態、すなわちエンジン1と第二遊星歯車機構20とが切り離され、動力の伝達が遮断された状態である。第一遊星歯車機構10は、クラッチCL1あるいはブレーキBK1の少なくともいずれか一方が係合していると、エンジン1と第二遊星歯車機構20とを接続する接続状態となる。
単独モータEVモードでの走行時に、バッテリの充電状態がフルとなり、回生エネルギーが取れない場合が発生し得る。この場合、エンジンブレーキを併用することが考えられる。クラッチCL1あるいはブレーキBK1を係合することで、エンジン1を駆動輪32と接続し、エンジンブレーキを駆動輪32に作用させることができる。図4に三角印で示すように、単独モータEVモードでクラッチCL1あるいはブレーキBK1を係合すると、エンジン1を連れ回し状態とし、第一回転機MG1でエンジン回転数を上げてエンジンブレーキ状態とすることができる。
両駆動EVモードでは、HV_ECU50は、クラッチCL1およびブレーキBK1を係合する。図8に示す両駆動EVモードでは、クラッチCL1が係合することで、第一遊星歯車機構10の差動は規制され、ブレーキBK1が係合することで、第一サンギア11の回転が規制される。従って、第一遊星歯車機構10の全回転要素の回転が停止する。出力要素である第一リングギア13の回転が規制されることで、これと接続された第二キャリア24が0回転にロックされる。
HV_ECU50は、第一回転機MG1および第二回転機MG2にそれぞれ走行駆動用のトルクを出力させる。第二キャリア24は、回転が規制されていることで、第一回転機MG1のトルクに対して反力を取り、第一回転機MG1のトルクを第二リングギア23から出力させることができる。第一回転機MG1は、前進時に負トルクを出力して負回転することで、第二リングギア23から正のトルクを出力させることができる。一方、後進時には、第一回転機MG1は、正トルクを出力して正回転することで、第二リングギア23から負のトルクを出力させることができる。
このように、クラッチCL1およびブレーキBK1からなる切替装置は、第一遊星歯車機構10の差動を規制する状態と、第一遊星歯車機構10の差動を許容する状態とを切り替えて第一遊星歯車機構10を変速させる。ハイブリッド車両用駆動装置1−1は、第一遊星歯車機構10、クラッチCL1およびブレーキBK1を含む変速部によってHVハイモードとHVローモードとの切り替えが可能であり、車両100の伝達効率を向上させることができる。また、変速部の後段には、直列に差動部としての第二遊星歯車機構20が接続されている。第一遊星歯車機構10がオーバドライブであるため、第一回転機MG1を大きく高トルク化しなくてもよいという利点がある。
HV_ECU50は、例えば、低車速かつ要求駆動力が小さい低負荷のモータ走行域では、EV走行を選択する。モータ走行域では、例えば、低負荷時は単独モータEVモードが選択され、高負荷時は両駆動EVモードが選択される。モータ走行域よりも高車速や高負荷の領域は、エンジン走行域である。HV_ECU50は、エンジン走行域の中低車速や高負荷の領域ではHVローモードを選択し、高車速かつ低負荷の領域ではHVハイモードを選択する。高車速かつ低負荷時に変速部をオーバドライブとすることで、燃費の向上を図ることができる。
本実施形態では、HVハイモードとHVローモードとの切り替えによりエンジン1の回転を変速して出力することで、メカニカルポイントが2つとなり、燃費を向上させることができる。なお、メカニカルポイントは、遊星歯車機構10,20に入力される動力が電気パスを介さずに機械的な伝達によって全てカウンタドライブギア25に伝達される高効率な動作点である。
本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置1−1は、第一遊星歯車機構10がエンジン1の回転を増速して第一リングギア13から出力することができる。従って、ハイブリッド車両用駆動装置1−1は、第一遊星歯車機構10を備えずに第二キャリア24に対して直接エンジン1が接続されている場合のメカニカルポイントに対して、更にハイギア側にもう1つのメカニカルポイントを有する。つまり、ハイブリッド車両用駆動装置1−1は、ハイギア側に2つのメカニカルポイントを有する。よって、ハイブリッド車両用駆動装置1−1は、高速走行時の伝達効率向上による燃費の向上を図ることができるハイブリッドシステムを実現できる。
また、ハイブリッド車両用駆動装置1−1は、変速部のクラッチCL1およびブレーキBK1を係合することで、第一遊星歯車機構10の出力要素および第二遊星歯車機構20の入力要素の回転を規制することができ、両駆動EVモードによる走行を可能とできる。このため、両駆動EVモードを実現するために別途クラッチ等を設ける必要がなく、構成が簡素化される。本実施形態のレイアウトでは、第二回転機MG2の減速比を大きく取ることができる。また、FFあるいはRRレイアウトによりコンパクトな配置を実現できる。
(後進走行)
後進走行をする場合、エンジン走行中は、第一回転機MG1がジェネレータとして発電を行い、第二回転機MG2がモータとして力行し、負回転して負トルクを出力して走行する。バッテリの充電状態が十分であるときは、単独駆動EVモードで第二回転機MG2が単独で逆回転してモータ走行するようにしてもよい。また、第二キャリア24を固定して両駆動EVモードで後進走行することも可能である。
後進走行をする場合、エンジン走行中は、第一回転機MG1がジェネレータとして発電を行い、第二回転機MG2がモータとして力行し、負回転して負トルクを出力して走行する。バッテリの充電状態が十分であるときは、単独駆動EVモードで第二回転機MG2が単独で逆回転してモータ走行するようにしてもよい。また、第二キャリア24を固定して両駆動EVモードで後進走行することも可能である。
(協調変速制御)
HV_ECU50は、HVハイモードとHVローモードとの切り替えを行う場合、第一遊星歯車機構10と第二遊星歯車機構20とを同時に変速させる協調変速制御を実行することができる。HV_ECU50は、協調変速制御において、第一遊星歯車機構10および第二遊星歯車機構20の一方の変速比を増加させ、他方の変速比を減少させる。
HV_ECU50は、HVハイモードとHVローモードとの切り替えを行う場合、第一遊星歯車機構10と第二遊星歯車機構20とを同時に変速させる協調変速制御を実行することができる。HV_ECU50は、協調変速制御において、第一遊星歯車機構10および第二遊星歯車機構20の一方の変速比を増加させ、他方の変速比を減少させる。
HV_ECU50は、HVハイモードからHVローモードに切り替える場合、モードの切り替えと同期して第二遊星歯車機構20の変速比をハイギア側に変化させる。これにより、車両100のエンジン1から駆動輪32までの全体での変速比の不連続な変化を抑制または低減し、変速比の変化の度合いを低減することができる。エンジン1から駆動輪32までの変速比の変化が抑制されることで、変速に伴うエンジン回転数の調節量を低減させ、あるいはエンジン回転数の調節を不要とすることができる。HV_ECU50は、例えば、車両100全体での変速比をロー側に連続的に変化させるように、第一遊星歯車機構10および第二遊星歯車機構20を協調して変速させる。
一方、HV_ECU50は、HVローモードからHVハイモードに切り替える場合、モードの切り替えと同期して第二遊星歯車機構20の変速比をローギア側に変化させる。これにより、車両100全体での変速比の不連続な変化を抑制または低減し、変速比の変化の度合いを低減することができる。HV_ECU50は、例えば、車両100全体での変速比をハイ側に連続的に変化させるように、第一遊星歯車機構10および第二遊星歯車機構20を協調して変速させる。
第二遊星歯車機構20の変速比の調節は、例えば、第一回転機MG1の回転数の制御によって行われる。HV_ECU50は、例えば、入力軸2とカウンタドライブギア25との間の変速比を無段階に変化させるように第一回転機MG1を制御する。これにより、遊星歯車機構10,20、第一回転機MG1、クラッチCL1およびブレーキBK1を含む全体、すなわち差動部と変速部を含む変速装置が電気的無段変速機として作動する。差動部と変速部を含む変速装置の変速比幅がワイドであるため、差動部から駆動輪32までの変速比を比較的大きく取れる。また、HV走行モードの高車速走行時の動力循環が低減される。
(エンジン始動)
本実施形態に係る車両100は、自立始動によりエンジン1を始動すること、およびMG1トルクによってエンジン1を始動することがそれぞれ可能である。エンジン1は、外部からのトルクによらずに自らの回転数を上昇させて始動すること、言い換えると、第一回転機MG1、第二回転機MG2、駆動輪32等から切り離された状態で自立的に始動することが可能である。本実施形態のエンジン1は、筒内に直接燃料を噴射する直噴式のエンジンである。エンジン1は、回転が停止した状態から筒内で発生させる燃料の燃焼エネルギーにより回転を開始し、かつ回転数を上昇させて始動を完了することが可能である。
本実施形態に係る車両100は、自立始動によりエンジン1を始動すること、およびMG1トルクによってエンジン1を始動することがそれぞれ可能である。エンジン1は、外部からのトルクによらずに自らの回転数を上昇させて始動すること、言い換えると、第一回転機MG1、第二回転機MG2、駆動輪32等から切り離された状態で自立的に始動することが可能である。本実施形態のエンジン1は、筒内に直接燃料を噴射する直噴式のエンジンである。エンジン1は、回転が停止した状態から筒内で発生させる燃料の燃焼エネルギーにより回転を開始し、かつ回転数を上昇させて始動を完了することが可能である。
エンジン回転数が上昇し、クラッチCL1あるいはブレーキBK1の差回転数が0付近になると、当該係合装置が係合されてHV走行モードに移行する。例えば、クラッチCL1の差回転数が0近傍となると、クラッチCL1が係合され、HVローモードに移行する。
また、車両100は、MG1トルクによりエンジン回転数を上昇させるモータリングによりクランキングを行い、エンジン1を始動すること(以下、「アシスト始動」と称する。)が可能である。アシスト始動では、MG1トルクによって停止しているエンジン1の回転を開始させ、かつエンジン回転数を上昇させてエンジン1を始動する。ここで、以下に説明するように、単独モータEVモードからエンジン1を始動する際に、エンジン1の始動ラグを抑制できることが望ましく、さらには、電費の低減(効率低下の抑制)と、エンジン1の始動ラグ抑制とを両立できることが好ましい。本実施形態に係る車両100は、自立始動可能なエンジン1を搭載しており、自立始動が可能な条件下では始動ラグの少ない速やかなエンジン始動を行ってHV走行に移行することができる。
しかしながら、エンジン1の自立始動が不可能な場合がある。例えば、エンジン1の温度が低温である場合や、ピストンの停止位置が予め定められた自立始動可能な範囲にない場合などにエンジン1の自立始動が不可能となる。エンジン1の自立始動の可否は、例えば、エンジン_ECU70によって判断され、自立始動の可否を示す信号がHV_ECU50に出力される。エンジン1の自立始動が不可能な場合、MG1トルクによってエンジン1を始動することが必要となる。ここで、単独モータEVモードからアシスト始動する際に、以下に説明するように始動のタイムラグが大きなものとなる可能性がある。
単独モータEVモードでは、クラッチCL1およびブレーキBK1を開放して走行することで第一回転機MG1の引き摺り損失を低減することができる。コギングトルク等により第一回転機MG1が停止するため、逆起電力を相殺するための電流をバッテリから流す必要が無く、電費が低減される。通常、第一回転機MG1に対してトルクが伝わり、MG1回転数が0rpmからずれると、逆起電力を相殺する電流(弱め界磁電流)による電気損や軸受の機械損が発生する。これに対して、単独モータEVモードでクラッチCL1およびブレーキBK1を開放していると、第一回転機MG1に対するトルクの伝達を抑制してMG1回転数を0としておくことが可能であり、電気損や機関損の発生を抑制し、電費を向上させることができる。
一方で、クラッチCL1およびブレーキBK1を開放している状態からアシスト始動する際には、クラッチCL1あるいはブレーキBK1を係合して第一回転機MG1からエンジン1にトルクを伝達可能とする必要がある。このため、アシスト始動では、例えば、(1)第一回転機MG1の回転数制御により第二キャリア24の回転数を0とし、(2)クラッチCL1あるいはブレーキBK1を係合し、(3)MG1トルクによってエンジン回転数を上昇させる、という手順が行われてエンジン1が始動される。従って、アシスト始動では、自立始動の場合よりもエンジン1の始動に多くの時間を要することとなる。この遅れが、ドライバーにとってエンジン始動ラグとして感じられる。
本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置1−1は、単独モータEVモードにおいて、第一走行状態と、第二走行状態とを有しており、第一走行状態あるいは第二走行状態を選択的に実行することができる。第一走行状態は、第二回転機MG2を動力源として変速部としての第一遊星歯車機構10を差動させて走行する走行状態である。第一走行状態は、第一遊星歯車機構10の差動が許容されており、例えば、図7に示すように第一回転機MG1を回転させないで走行することが可能な走行状態である。
第二走行状態は、第二回転機MG2を動力源として第一遊星歯車機構10を差動させずに走行する走行状態である。図9に示すように、第二走行状態では、第一遊星歯車機構10の3つの回転要素の回転数が等しくされる。ハイブリッド車両用駆動装置1−1は、第一回転機MG1の回転数制御により、第二キャリア24および第一リングギア13の回転を停止させ、クラッチCL1あるいはブレーキBK1を係合することにより、第二走行状態を実現する。第二走行状態では、クラッチCL1あるいはブレーキBK1が係合していることにより、第一遊星歯車機構10を差動させずに走行することができる。第二走行状態では、第一サンギア11および第一リングギア13の回転数は、エンジン1の回転数と同じ0回転となる。第二走行状態からは、即座に第一回転機MG1からエンジン1にトルクを伝達し、クランキングを行ってエンジン1を始動することができる。従って、アシスト始動する際のラグを低減し、エンジン始動の応答性を向上させることができる。
本実施形態では、更に、第一走行状態が、MG停止の第一走行状態とMG回転の第一走行状態とに分けられている。MG停止の第一走行状態は、図7に示すように、第一遊星歯車機構10を差動させ、かつ第一回転機MG1を回転させずに走行する走行状態である。MG回転の第一走行状態は、図10に示すように、第一遊星歯車機構10を差動させ、かつ第一回転機MG1を回転させて走行する走行状態である。MG回転の第一走行状態における第二キャリア24の回転数(絶対値)は、MG停止の第一走行状態における第二キャリア24の回転数(絶対値)よりも小さい。MG回転の第一走行状態では、MG1回転数は負回転とされることが望ましい。MG回転の第一走行状態は、MG停止の第一走行状態よりもアシスト始動する際のラグを低減可能な走行状態である。
MG回転の第一走行状態からアシスト始動を開始する際の第二キャリア24の回転数の必要変化量(図10のΔN2参照)は、MG停止の第一走行状態からアシスト始動を開始する際の第二キャリア24の回転数の必要変化量(図7のΔN1参照)よりも小さい。従って、MG回転の第一走行状態からアシスト始動する場合には、MG停止の第一走行状態からアシスト始動する場合よりも短時間でエンジン始動を完了することができる。
本実施形態では、図11に示すように、エンジン1の自立始動が可能な場合の走行領域が定められている。また、図12に示すように、エンジン1の自立始動が不可能な場合の走行領域が定められている。図11および図12において、横軸は車速、縦軸はアウトプットトルクを示す。アウトプットトルクは、例えば、アクセル開度や走行状態、走行環境等に基づく要求トルクや目標トルクである。
図11に示すように、エンジン1の自立始動が可能な場合、走行領域は、HV走行モードで走行するエンジン走行領域Rengと、EV走行モードで走行するEV走行領域Revとに分けられている。エンジン走行領域RengとEV走行領域Revとは、境界線L1で隔てられている。EV走行領域Revは、境界線L1よりも原点側の領域であり、エンジン走行領域Rengは、境界線L1よりも原点側と反対側の領域である。すなわち、相対的に低車速や低アウトプットトルクではEV走行モードが選択され、相対的に高車速や高アウトプットトルクではHV走行モードが選択される。本実施形態では、エンジン1の自立始動が可能な場合のEV走行領域Revは、全領域が第一走行状態で走行する第一EV走行領域Rev_1となっている。また、第一EV走行領域Rev_1の全領域は、MG停止の第一走行状態で走行するMG停止走行領域Rev_1Aである。すなわち、エンジン1の自立始動が可能な場合の単独モータEVモードでは、図7の共線図に示す走行状態が選択される。
図12に示すように、エンジン1の自立始動が不可能な場合、走行領域は、HV走行モードで走行するエンジン走行領域Rengと、EV走行モードの第一走行状態で走行する第一EV走行領域Rev_1と、EV走行モードの第二走行状態で走行する第二EV走行領域Rev_2とに分けられている。第一EV走行領域Rev_1は、更に、MG停止走行領域Rev_1Aと、MG回転走行領域Rev_1Bとに分けられている。MG停止走行領域Rev_1Aは、MG停止の第一走行状態で走行する走行領域である。MG回転走行領域Rev_1Bは、MG回転の第一走行状態で走行する走行領域である。
エンジン走行領域Rengと第二EV走行領域Rev_2とは、境界線L1によって隔てられている。第二EV走行領域Rev_2とMG回転走行領域Rev_1Bとは、境界線L2によって隔てられている。MG回転走行領域Rev_1BとMG停止走行領域Rev_1Aとは、境界線L3によって隔てられている。本実施形態では、原点から高車速・高アウトプットトルクの領域に向けて、MG停止走行領域Rev_1A、MG回転走行領域Rev_1B、第二EV走行領域Rev_2、エンジン走行領域Rengの順に設けられている。こうした走行領域の設定によれば、市街地等の走行において電費を優先することができる。市街地では、エンジン始動ラグの抑制よりも電費性能が優先される場合が多い。また、市街地では、低負荷走行頻度が高い。図12に示すような走行領域の設定により、低負荷領域では電費において優位な第一走行状態が第二走行状態よりも選択されやすくなる。
相対的に最も低車速や低アウトプットトルクであるとMG停止の第一走行状態が選択される。この場合、第一回転機MG1を回転させずに走行することで、電費の向上、効率の低下抑制を最優先することができる。MG停止走行領域Rev_1Aよりも高車速や高アウトプットトルクであるとMG回転の第一走行状態が選択される。この場合、電費の向上、効率低下の抑制を図りつつ、アシスト始動におけるエンジン始動のラグを低減することができる。MG回転走行領域Rev_1Bよりも高車速や高アウトプットトルクであると第二走行状態が選択される。この場合、MG回転の第一走行状態よりも更にアシスト始動におけるエンジン始動のラグ低減を優先することができる。
本実施形態では、エンジン1が自立始動できない場合は、エンジン1が自立始動できる場合よりも第二走行状態で走行する領域が拡大されている。これにより、エンジン1の始動遅れが抑制される。図11に示すように、エンジン1が自立始動できる場合、第二EV走行領域Rev_2が設けられていない。一方、図12に示すように、エンジン1が自立始動できない場合、第二EV走行領域Rev_2が設けられており、エンジン1が自立始動できる場合よりも第二EV走行領域Rev_2が大きい。言い換えると、エンジン1が自立始動できるときは、エンジン1が自立始動できない場合よりも第二EV走行領域Rev_2が縮小され、当該縮小には、第二EV走行領域Rev_2を0とし、第二EV走行領域Rev_2を設けなくすることも含まれている。エンジン1の自立始動が不可能な場合に第二EV走行領域Rev_2が大きくされることで、エンジン1を始動するときの始動遅れが抑制される。
図1および図13を参照して、本実施形態の制御について説明する。図1に示す制御フローは、例えば、EV走行中に所定の間隔で繰り返し実行される。図1に示す制御フローは、単独モータEVモードで走行しているときに実行されるようにしてもよい。図13において、(a)は自立始動可否フラグ、(b)はエンジン回転数、(c)はMG1トルク、(d)はMG1回転数、(e)はMG2トルク、(f)はMG2回転数、(g)はクラッチCL1に対する供給油圧、(h)はアクセル開度、(i)は車速を示す。
まず、ステップS10では、HV_ECU50により、単独着火始動が可能であるか否かが判断される。本実施形態では、HV_ECU50は、エンジン_ECU70から出力される自立始動可否フラグに基づいてステップS10の判定を行う。自立始動可否フラグは、エンジン1の自立始動が可能である場合にONとされ、自立始動が不可能な場合にOFFとされる。HV_ECU50は、自立始動可否フラグがONである場合に単独着火始動が可能であると判定する。ステップS10の判定の結果、単独着火始動が可能であると判定された場合(ステップS10−Y)にはステップS60に進み、そうでない場合(ステップS10−N)にはステップS20に進む。図13では、時刻t1において、自立始動可否フラグがONからOFFに切り替わり、単独着火始動が可能と判定される状態から、単独着火始動が不可能と判定される状態に変化する。時刻t1までは、エンジン1の自立始動が可能であるため、MG停止の第一走行状態で走行している。
ステップS20では、HV_ECU50により、第一EV走行領域Rev_1あるいは第二EV走行領域Rev_2の判定がなされる。HV_ECU50は、例えば、図12に示す走行領域のマップを参照して、現在の車速およびアウトプットトルクから決まる動作点が、第一EV走行領域Rev_1あるいは第二EV走行領域Rev_2のいずれの走行領域にあるかを判定する。ステップS20が実行されると、ステップS30に進む。
ステップS30では、HV_ECU50により、現在の動作点が第一EV走行領域Rev_1にあるか否かが判定される。その判定の結果、現在の動作点が第一EV走行領域Rev_1にあると判定された場合(ステップS30−Y)にはステップS50に進み、そうでない場合(ステップS30−N)にはステップS40に進む。
ステップS40では、HV_ECU50により、第二EV走行領域Rev_2での走行、すなわち第二走行状態での走行が実行される。HV_ECU50は、第二キャリア24の回転を停止させることができる回転数をMG1回転数の指令値としてMG_ECU60に対して出力する。ステップS40が実行されると、本制御フローは終了する。図13では、時刻t1において、第二走行状態が選択される。これにより、時刻t1から時刻t2にかけてMG1トルクが負トルクとされ、MG1回転数が負回転となり、回転速度が上昇する。ここで、第二走行状態への移行中は、第二キャリア24の軸および第一遊星歯車機構10の引き摺りトルクや慣性トルクによって、MG1トルクが第二リングギア23に出力される。この出力トルクを相殺するように、MG2トルクは低減され、トルク変動によるショックが抑制される。時刻t2において第二キャリア24および第一リングギア13の回転が停止し、クラッチCL1が係合されて第一遊星歯車機構10が非差動状態となると、第二走行状態への移行が完了する。なお、クラッチCL1に代えてブレーキBK1が係合されて第一遊星歯車機構10が非差動状態とされてもよい。
ステップS50では、HV_ECU50により、MG停止走行領域Rev_1AあるいはMG回転走行領域Rev_1Bの判定がなされる。HV_ECU50は、図12のマップを参照して、現在の動作点がMG停止走行領域Rev_1AあるいはMG回転走行領域Rev_1Bのいずれにあるかを判定する。HV_ECU50は、現在の動作点がMG停止走行領域Rev_1Aにある場合、MG_ECU60に対して、第一回転機MG1の停止を指令する。一方、HV_ECU50は、現在の動作点がMG回転走行領域Rev_1Bにある場合、MG1回転数の目標値を算出し、算出した目標値をMG1回転数の指令値としてMG_ECU60に対して出力する。この指令値は、少なくともMG停止の第一走行状態における回転数よりも高回転であり、予め定められた方法で算出される。MG回転の第一走行状態におけるMG1回転数の指令値は、一定の値であっても、車速等に応じて変化してもよい。ステップS50が実行されると、本制御フローは終了する。
ステップS60では、HV_ECU50により、第一EV走行領域Rev_1の判定がなされる。エンジン1の自立始動が可能であるため、HV_ECU50は、図11に示すマップを参照して、走行領域の判定を行う。図11に示すマップでは、EV走行領域Revの全領域は、第一EV走行領域Rev_1であり、かつMG停止走行領域Rev_1Aである。HV_ECU50は、MG_ECU60に対して、第一回転機MG1の停止を指令する。ステップS60が実行されると、本制御フローは終了する。
以上説明したように、本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置1−1は、エンジン1が自立始動できない場合は、エンジン1が自立始動できる場合よりも第二走行状態で走行する領域を拡大する。これにより、車両100の効率低下の抑制と、エンジン始動遅れの低減とを両立することができる。
また、第一走行状態で走行する領域は、第一回転機MG1を回転させて走行するMG回転走行領域Rev_1Bと、第一回転機MG1を回転させずに走行するMG停止走行領域Rev_1Aとを有する。これら2つの走行領域Rev_1A,Rev_1Bを使い分けることにより、相対的に車両100の効率低下の抑制を優先した走行状態と、相対的にエンジン始動遅れの低減を優先した走行状態とを選択的に実現できる。
なお、本実施形態では、エンジン1の自立始動が可能な場合に第二EV走行領域Rev_2が設けられていないが、エンジン1の自立始動が可能な場合に第二EV走行領域Rev_2が設けられてもよい。ただし、エンジン1の自立始動が可能な場合の第二EV走行領域Rev_2は、エンジン1の自立始動が不可能な場合の第二EV走行領域Rev_2よりも小さくされる。
本実施形態では、エンジン1の自立始動が可能な場合(図11参照)、第一EV走行領域Rev_1とエンジン走行領域Rengとが隣り合っていたが、これに代えて、第一EV走行領域Rev_1とエンジン走行領域Rengとの間に、両駆動EVモードで走行する領域が設けられてもよい。また、エンジン1の自立始動が不可能な場合(図12参照)、第二EV走行領域Rev_2とエンジン走行領域Rengとが隣り合っていたが、これに代えて、第二EV走行領域Rev_2とエンジン走行領域Rengとの間に両駆動EVモードで走行する領域が設けられてもよい。
本実施形態では、エンジン1の自立始動は、エンジン始動の完了まで外部からのアシストトルクを受けずにエンジン1が自立的に始動するものであったが、エンジン1の自立始動において、クラッチCL1あるいはブレーキBK1の係合後にMG1トルクによってエンジン回転数の上昇がアシストされてもよい。つまり、エンジン回転数の上昇途中からMG1トルクによってエンジン回転数の上昇をアシストし、エンジン始動を完了させるものも自立始動に含まれてもよい。すなわち、エンジン1が少なくとも自立的にエンジン回転数の上昇を開始してエンジン始動の完了に至る始動方法を自立始動と称してもよい。
なお、エンジン_ECU70は、エンジン1の自立始動が可能ではあるが始動ショックが大きくなる状況下でエンジン1の自立始動不可と判定してもよい。また、エンジン1はスタータを備えるものであってもよい。この場合、エンジン1の自立始動には、スタータによる始動も含まれる。スタータのフェール時には、エンジン_ECU70は、エンジン1の自立始動不可と判定する。
[実施形態の第1変形例]
上記実施形態では、第一EV走行領域Rev_1がMG停止走行領域Rev_1AとMG回転走行領域Rev_1Bとを有していたが、これに代えて、第一EV走行領域Rev_1が、MG停止走行領域Rev_1AあるいはMG回転走行領域Rev_1Bのいずれか一方であってもよい。図14は、実施形態の第1変形例に係る走行領域を示す図である。第1変形例では、第一EV走行領域Rev_1の全領域が、MG停止走行領域Rev_1Aとされている。なお、これに代えて、第一EV走行領域Rev_1の全領域が、MG回転走行領域Rev_1Bとされてもよい。
上記実施形態では、第一EV走行領域Rev_1がMG停止走行領域Rev_1AとMG回転走行領域Rev_1Bとを有していたが、これに代えて、第一EV走行領域Rev_1が、MG停止走行領域Rev_1AあるいはMG回転走行領域Rev_1Bのいずれか一方であってもよい。図14は、実施形態の第1変形例に係る走行領域を示す図である。第1変形例では、第一EV走行領域Rev_1の全領域が、MG停止走行領域Rev_1Aとされている。なお、これに代えて、第一EV走行領域Rev_1の全領域が、MG回転走行領域Rev_1Bとされてもよい。
一例として、ドライバーの加速意図が小さい場合は、図14に示すように第一EV走行領域Rev_1の全領域が、MG停止走行領域Rev_1Aとされ、加速意図が大きい場合は、第一EV走行領域Rev_1の全領域が、MG回転走行領域Rev_1Bとされてもよい。ドライバーの加速意図の大きさは、例えば、選択されたモードや、車両に発生する加速度、アクセル開度の変化速度、シフト操作等によって検出あるいは推定することが可能である。
例えば、スイッチの押下操作等によりパワーモード・ノーマルモード・エコノミーモードが選択可能な車両において、パワーモードが選択されている場合、ノーマルモードやエコノミーモードが選択されている場合よりも加速意図が大きいと判定することができる。車両100の加減速Gや旋回による横Gが大きくなる運転操作を行うドライバーは、加速意図が大きいと判定することができる。アクセル開度の増加速度が大きい場合、アクセル開度の増加速度が小さい場合よりも加速意図が大きいと判定することができる。また、低速側の変速段が選択されている場合、高速側の変速段が選択されている場合よりも加速意図が大きいと判定することができる。また、低速側の変速段への変速操作は、加速意図の増加を示すものと判定することができる。
また、バッテリ状態SOCに基づいて、バッテリの充電残量が少ない場合には電費を優先して第一EV走行領域Rev_1の全領域が、MG停止走行領域Rev_1Aとされ、バッテリの充電残量が多い場合にはエンジン始動ラグの抑制を優先して第一EV走行領域Rev_1の全領域が、MG回転走行領域Rev_1Bとされてもよい。
[実施形態の第2変形例]
エンジンの自立始動ができない場合に、第二走行状態で走行する領域が可変とされてもよい。例えば、ドライバーの加速意図の大きさに応じて第二EV走行領域Rev_2の大きさが変化してもよい。例えば、第二EV走行領域Rev_2は、ドライバーの加速意図が大きい場合は、ドライバーの加速意図が小さい場合よりも大きくなる。第二EV走行領域Rev_2の拡大は、例えば、第二EV走行領域Rev_2の低車速側や低アウトプットトルク側への拡大とすることができる。また、バッテリの充電残量が多い場合の第二EV走行領域Rev_2が、バッテリの充電残量が少ない場合の第二EV走行領域Rev_2よりも大きくされてもよい。
エンジンの自立始動ができない場合に、第二走行状態で走行する領域が可変とされてもよい。例えば、ドライバーの加速意図の大きさに応じて第二EV走行領域Rev_2の大きさが変化してもよい。例えば、第二EV走行領域Rev_2は、ドライバーの加速意図が大きい場合は、ドライバーの加速意図が小さい場合よりも大きくなる。第二EV走行領域Rev_2の拡大は、例えば、第二EV走行領域Rev_2の低車速側や低アウトプットトルク側への拡大とすることができる。また、バッテリの充電残量が多い場合の第二EV走行領域Rev_2が、バッテリの充電残量が少ない場合の第二EV走行領域Rev_2よりも大きくされてもよい。
[実施形態の第3変形例]
エンジンの自立始動ができない場合に、MG回転走行領域Rev_1Bが可変とされてもよい。例えば、ドライバーの加速意図の大きさに応じてMG回転走行領域Rev_1Bの大きさが変化してもよい。例えば、加速意図が大きい場合のMG回転走行領域Rev_1Bは、加速意図が小さい場合のMG回転走行領域Rev_1Bよりも大きくなる。MG回転走行領域Rev_1Bの拡大は、例えば、低車速側や低アウトプットトルク側への拡大とすることができる。また、バッテリの充電残量が多い場合のMG回転走行領域Rev_1Bが、バッテリの充電残量が少ない場合のMG回転走行領域Rev_1Bよりも大きくされてもよい。
エンジンの自立始動ができない場合に、MG回転走行領域Rev_1Bが可変とされてもよい。例えば、ドライバーの加速意図の大きさに応じてMG回転走行領域Rev_1Bの大きさが変化してもよい。例えば、加速意図が大きい場合のMG回転走行領域Rev_1Bは、加速意図が小さい場合のMG回転走行領域Rev_1Bよりも大きくなる。MG回転走行領域Rev_1Bの拡大は、例えば、低車速側や低アウトプットトルク側への拡大とすることができる。また、バッテリの充電残量が多い場合のMG回転走行領域Rev_1Bが、バッテリの充電残量が少ない場合のMG回転走行領域Rev_1Bよりも大きくされてもよい。
[実施形態の第4変形例]
MG回転走行領域Rev_1Bにおいて、第二キャリア24および第一リングギア13の回転数が可変とされてもよい。例えば、MG回転走行領域Rev_1Bにおいて、第二EV走行領域Rev_2に近い領域では、第二EV走行領域Rev_2から遠い領域よりも、第二キャリア24の回転数が小さくなるようにしてもよい。一例として、MG回転走行領域Rev_1Bにおいて、動作点がMG停止走行領域Rev_1A側から第二EV走行領域Rev_2側へ向かうに従い第二キャリア24の回転数が低減するようにしてもよい。
MG回転走行領域Rev_1Bにおいて、第二キャリア24および第一リングギア13の回転数が可変とされてもよい。例えば、MG回転走行領域Rev_1Bにおいて、第二EV走行領域Rev_2に近い領域では、第二EV走行領域Rev_2から遠い領域よりも、第二キャリア24の回転数が小さくなるようにしてもよい。一例として、MG回転走行領域Rev_1Bにおいて、動作点がMG停止走行領域Rev_1A側から第二EV走行領域Rev_2側へ向かうに従い第二キャリア24の回転数が低減するようにしてもよい。
上記の実施形態および各変形例により、以下の動力伝達装置が開示されている。
「機関と、変速部と、3軸からなる差動部からなり、機関の出力軸が変速部の入力軸に連結され、変速部の出力軸が差動部の第1軸に連結され、差動部の第2軸に第一回転機、第3軸に第二回転機を連結するものにおいて、変速部が差動する第1の回転機走行と変速部が差動しない第2の回転機走行が可能であって、機関を自立始動あるいは第一回転機の補助を伴う始動で行い、自立始動が不可能な場合は、可能な場合に比べて、第2の回転機走行領域を大きくする動力伝達装置。」
「機関と、変速部と、3軸からなる差動部からなり、機関の出力軸が変速部の入力軸に連結され、変速部の出力軸が差動部の第1軸に連結され、差動部の第2軸に第一回転機、第3軸に第二回転機を連結するものにおいて、変速部が差動する第1の回転機走行と変速部が差動しない第2の回転機走行が可能であって、機関を自立始動あるいは第一回転機の補助を伴う始動で行い、自立始動が不可能な場合は、可能な場合に比べて、第2の回転機走行領域を大きくする動力伝達装置。」
上記の実施形態および各変形例に開示された内容は、適宜組み合わせて実行されることができる。
1−1 ハイブリッド車両用駆動装置
1 エンジン
10 第一遊星歯車機構
11 第一サンギア
13 第一リングギア
14 第一キャリア
20 第二遊星歯車機構
21 第二サンギア
23 第二リングギア
24 第二キャリア
32 駆動輪
50 HV_ECU
60 MG_ECU
70 エンジン_ECU
100 車両
MG1 第一回転機
MG2 第二回転機
Reng エンジン走行領域
Rev EV走行領域
Rev_1 第一EV走行領域
Rev_1A MG停止走行領域
Rev_1B MG回転走行領域
Rev_2 第二EV走行領域
1 エンジン
10 第一遊星歯車機構
11 第一サンギア
13 第一リングギア
14 第一キャリア
20 第二遊星歯車機構
21 第二サンギア
23 第二リングギア
24 第二キャリア
32 駆動輪
50 HV_ECU
60 MG_ECU
70 エンジン_ECU
100 車両
MG1 第一回転機
MG2 第二回転機
Reng エンジン走行領域
Rev EV走行領域
Rev_1 第一EV走行領域
Rev_1A MG停止走行領域
Rev_1B MG回転走行領域
Rev_2 第二EV走行領域
本発明のハイブリッド車両用駆動装置は、機関と、前記機関と接続され、前記機関の回転を伝達する第一差動機構と、前記第一差動機構と駆動輪とを接続する第二差動機構と、前記第一差動機構を変速させる切替装置と、第一走行状態および第二走行状態を選択的に実行する制御装置とを備え、前記第二差動機構は、前記第一差動機構の出力要素に接続された第一回転要素と、第一回転機に接続された第二回転要素と、第二回転機および前記駆動輪に接続された第三回転要素とを有し、前記第一走行状態は、前記第二回転機を動力源として前記切替装置が前記第一差動機構の差動を許容する状態で走行する走行状態であり、前記第二走行状態は、前記第二回転機を動力源として前記切替装置が前記第一差動機構の差動を規制する状態で走行する走行状態であり、前記機関が、回転が停止した状態から筒内で発生させる燃料の燃焼エネルギーにより回転を開始し、かつ回転数を上昇させて始動を完了する自立始動をできない場合は、前記機関が自立始動できる場合よりも前記第二走行状態で走行する走行領域が大きいことを特徴とする。
上記ハイブリッド車両用駆動装置において、前記第二走行状態で走行する走行領域は、前記第一走行状態で走行する走行領域よりも高負荷側の走行領域であることが好ましい。
上記ハイブリッド車両用駆動装置において、前記機関を自立始動できない場合、前記第一走行状態で走行する走行領域は、前記第一回転機を回転させて走行する走行領域と、前記第一回転機を回転させずに走行する走行領域とを有することが好ましい。
上記ハイブリッド車両用駆動装置において、ドライバーの加速意図が大きい場合は、前記ドライバーの加速意図が小さい場合よりも前記第二走行状態で走行する走行領域が大きいことが好ましい。
上記ハイブリッド車両用駆動装置において、ドライバーの加速意図が大きい場合は、前記ドライバーの加速意図が小さい場合よりも前記第一回転機を回転させて走行する走行領域が大きいことが好ましい。
上記ハイブリッド車両用駆動装置において、前記第一回転機を回転させて走行する走行領域は、前記第一回転機を回転させずに走行する走行領域と前記第二走行状態で走行する走行領域との間にあり、前記第一回転機を回転させて走行する走行領域において、前記第二走行状態で走行する走行領域に近い走行領域では、前記第二走行状態で走行する走行領域から遠い走行領域よりも、前記第一回転要素の回転数が小さいことが好ましい。
本発明に係るハイブリッド車両用駆動装置は、第二回転機を動力源として切替装置が第一差動機構の差動を許容する状態で走行する第一走行状態と、第二回転機を動力源として切替装置が第一差動機構の差動を規制する状態で走行する第二走行状態とを選択的に実行する制御装置を備え、機関が自立始動できない場合は、機関が自立始動できる場合よりも第二走行状態で走行する走行領域が大きい。本発明に係るハイブリッド車両用駆動装置によれば、エンジンの始動遅れを抑制できるという効果を奏する。
Claims (6)
- 機関と、
前記機関と接続され、前記機関の回転を伝達する第一差動機構と、
前記第一差動機構と駆動輪とを接続する第二差動機構と、
前記第一差動機構を変速させる切替装置と、
第一走行状態と、
第二走行状態とを備え、
前記第二差動機構は、前記第一差動機構の出力要素に接続された第一回転要素と、第一回転機に接続された第二回転要素と、第二回転機および前記駆動輪に接続された第三回転要素とを有し、
前記第一走行状態は、前記第二回転機を動力源として前記第一差動機構を差動させて走行する走行状態であり、
前記第二走行状態は、前記第二回転機を動力源として前記第一差動機構を差動させずに走行する走行状態であり、
前記機関が自立始動できない場合は、前記機関が自立始動できる場合よりも前記第二走行状態で走行する領域が大きい
ことを特徴とするハイブリッド車両用駆動装置。 - 前記第二走行状態で走行する領域は、前記第一走行状態で走行する領域よりも高負荷側の領域である
請求項1に記載のハイブリッド車両用駆動装置。 - 前記機関を自立始動できない場合、前記第一走行状態で走行する領域は、前記第一回転機を回転させて走行する領域と、前記第一回転機を回転させずに走行する領域とを有する
請求項1に記載のハイブリッド車両用駆動装置。 - ドライバーの加速意図が大きい場合は、前記ドライバーの加速意図が小さい場合よりも前記第二走行状態で走行する領域が大きい
請求項1から3のいずれか1項に記載のハイブリッド車両用駆動装置。 - ドライバーの加速意図が大きい場合は、前記ドライバーの加速意図が小さい場合よりも前記第一回転機を回転させて走行する領域が大きい
請求項3に記載のハイブリッド車両用駆動装置。 - 前記第一回転機を回転させて走行する領域は、前記第一回転機を回転させずに走行する領域と前記第二走行状態で走行する領域との間にあり、
前記第一回転機を回転させて走行する領域において、前記第二走行状態で走行する領域に近い領域では、前記第二走行状態で走行する領域から遠い領域よりも、前記第一回転要素の回転数が小さい
請求項3に記載のハイブリッド車両用駆動装置。
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