| 【発明の名称】 |
ハイブリッド車の駆動装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】今仁 雄一
|
| 【要約】 |
【課題】簡素で信頼性、かつ保守性に富む構成を有するにもかかわらずエンジンの逆回転を規制しつつ強い後退トルクを発生可能なハイブリッド車の駆動装置を提供すること。
【解決手段】第１の回転電機１１０はエンジン１の出力軸２から車両駆動軸１１５への電磁的なトルク伝達を行うとともにエンジントルクの一部または全部を電気エネルギーに変換し、第２の回転電機１２０は、車両駆動軸１１５と電磁的なトルクの授受を行う。請求項１記載の装置では更に、回転拘束機構１０１はフライホイル１０２を拘束するので、後退走行時でも第１の回転電機１１０が十分な後退トルクを車両駆動軸１１５に出力することができ、更にエンジンが逆方向に回転することがない。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】エンジンと、蓄電手段と、前記エンジン及び蓄電手段と車両駆動軸との間でエネルギー伝達する動力伝達手段と、前記動力伝達手段を制御する制御手段とを備え、前記動力伝達手段は、前記エンジンの出力軸から前記車両駆動軸への電磁的なトルク伝達を行うとともにエンジントルクの一部または全部を電気エネルギーに変換する第１の回転電機と、前記車両駆動軸と電磁的なトルクの授受を行う第２の回転電機とを備えるハイブリッド車の駆動装置において、前記エンジンの出力軸に固定されるフライホイルを後退走行時に拘束する回転拘束機構を有することを特徴とするハイブリッド車の駆動装置。
【請求項２】エンジンと、蓄電手段と、前記エンジン及び蓄電手段と車両駆動軸との間でエネルギー伝達する動力伝達手段と、前記動力伝達手段を制御する制御手段とを備え、前記動力伝達手段は、前記エンジンの出力軸から前記車両駆動軸への電磁的なトルク伝達を行うとともにエンジントルクの一部または全部を電気エネルギーに変換する第１の回転電機と、前記車両駆動軸と電磁的なトルクの授受を行う第２の回転電機とを備えるハイブリッド車の駆動装置において、前記エンジンの出力軸に連結される前記第１の回転電機の入力軸のうち、前記第１の回転電機のハウジングから前記エンジン側に突出した部分を後退走行時に拘束する回転拘束機構を有することを特徴とするハイブリッド車の駆動装置。
【請求項３】エンジンと、蓄電手段と、前記エンジン及び蓄電手段と車両駆動軸との間でエネルギー伝達する動力伝達手段と、前記動力伝達手段を制御する制御手段とを備え、前記動力伝達手段は、前記エンジンの出力軸から前記車両駆動軸への電磁的なトルク伝達を行うとともにエンジントルクの一部または全部を電気エネルギーに変換する第１の回転電機と、前記車両駆動軸と電磁的なトルクの授受を行う第２の回転電機とを備えるハイブリッド車の駆動装置において、前記エンジンの出力軸を直接または他の部材を経由して後退走行時に拘束する回転拘束機構を有し、前記制御装置は、シフトセンサから出力されるシフト位置に基づいて前記回転拘束機構の作動を制御することを特徴とするハイブリッド車の駆動装置。
【請求項４】請求項３記載のハイブリッド車の駆動装置において、前記制御装置は、前記シフト位置が駐車位置にある場合に前記回転拘束機構の作動を禁止することを特徴とするハイブリッド車の駆動装置。
【請求項５】請求項３記載のハイブリッド車の駆動装置において、前記制御装置は、前記シフト位置が後退位置にあり、かつ、エンジンが非回転であることを検出した場合に前記回転拘束機構の作動を許可し、前記シフト位置が後退位置にあり、かつ、エンジンが回転中であることを検出した場合に前記回転拘束機構の作動を禁止することを特徴とするハイブリッド車の駆動装置。
【請求項６】エンジンと、蓄電手段と、前記エンジン及び蓄電手段と車両駆動軸との間でエネルギー伝達する動力伝達手段と、前記動力伝達手段を制御する制御手段とを備え、前記動力伝達手段は、前記エンジンの出力軸から前記車両駆動軸への電磁的なトルク伝達を行うとともにエンジントルクの一部または全部を電気エネルギーに変換する第１の回転電機と、前記車両駆動軸と電磁的なトルクの授受を行う第２の回転電機とを備えるハイブリッド車の駆動装置において、前記エンジンの出力軸を直接または他の部材を経由して後退走行時に拘束する回転拘束機構を有し、前記制御装置は、前記蓄電手段の蓄電量が所定値未満の場合に前記回転拘束機構の拘束を禁止することを特徴とするハイブリッド車の駆動装置。
【請求項７】請求項６記載のハイブリッド車の駆動装置において、前記制御装置は、前記蓄電手段の蓄電量が所定値未満の場合であるにもかかわらず、所定の解除信号の入力時には上記回転拘束機構の拘束を実施させることを特徴とするハイブリッド車の駆動装置。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハイブリッド車の駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】エンジンと、蓄電手段と、エンジン及び蓄電手段と車両駆動軸との間でエネルギー伝達する動力伝達手段と、動力伝達手段を制御する制御手段とを備えるハイブリッド車の駆動装置が特開平９−４６９６６号公報や特開平１０−４２６００号公報により知られている。
【０００３】これらの公報によるハイブリッド車の駆動装置では、動力伝達手段は、エンジンの出力軸から車両駆動軸への電磁的なトルク伝達を行うとともにエンジントルクの一部または全部を電気エネルギーに変換する第１の回転電機と、車両駆動軸と電磁的なトルクの授受を行う第２の回転電機とを備えている。更に、前者の公報は、第１の回転電機により車両駆動軸に後退トルクを与える場合にエンジンの出力軸が逆回転してしまうという問題が生じるのでエンジンをロックすることを提案している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の構成は、エンジンのロックの構成、位置についてなんら具体的開示しておらず、ロックに伴う問題についてもなんら開示していない。また、後者の公報では、上記ロック機構をもたないので、エンジンのフリクションを超える後退トルクを発生することができないという問題があった。
【０００５】本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、簡素で信頼性、かつ保守性に富む構成を有するにもかかわらずエンジンの逆回転を規制しつつ強い後退トルクを発生可能なハイブリッド車の駆動装置を提供することをその目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】すべての請求項記載のハイブリッド車の駆動装置では、第１の回転電機はエンジンの出力軸から車両駆動軸への電磁的なトルク伝達を行うとともにエンジントルクの一部または全部を電気エネルギーに変換し、第２の回転電機は、車両駆動軸と電磁的なトルクの授受を行う。 請求項１記載の装置では更に、回転拘束機構はフライホイルを拘束するので、後退走行時でも第１の回転電機が十分な後退トルクを車両駆動軸に出力することができ、更にエンジンが不測の自体での回転逃げが生じない。
【０００７】また、回転拘束機構を他の部位に設ける場合に比較して、その取り付け、点検、修理が極めて簡単にできることができる。特に、フライホイルは、他の回転部位に比較して格段に径が大きいので、必要な拘束トルクを発生するに必要な拘束力は格段に小さくすることができる。このことは、回転拘束機構各部の信頼性を損なうことなく、機構の簡素化、剛性、強度の低減による体格、コストの低下を図ることができることを意味する。
【０００８】請求項２記載の装置では更に、回転拘束機構は、第１の回転電機の入力軸を後退走行時に拘束するので、後退走行時でも第１の回転電機が十分な後退トルクを車両駆動軸に出力することができる。。また、回転拘束機構は、エンジンの出力軸に連結される第１の回転電機の入力軸のうち、第１の回転電機のハウジングからエンジン側に突出した部分を拘束するので、第１の回転電機の他の部分たとえば第１の回転電機のハウジング内部における回転部分を拘束する場合に比較して、その取り付け、点検、修理が極めて簡単にできる。
【０００９】更に、本構成では、第１の回転電機側で拘束を行うので、エンジンの出力軸やそれに固定されるフライホイルを拘束する場合に比較して、エンジンの出力軸と第１の回転電機の入力軸とを連結するたとえばスプライン機構や、たとえばフライホィールに内蔵されているダンパ機構などの連結部分における遊びに起因して、車両駆動トルクの変動や両回転電機間のトルク分配割合の変化のたびにこのスプライン機構の部位でがたついて、運転フィーリングが悪化するのを防止することができる。
【００１０】請求項３記載のハイブリッド車の装置では、後退走行時でも第１の回転電機が十分な後退トルクを車両駆動軸に出力することができる。更に、本構成では、シフトセンサから出力されるシフト位置に基づいて回転拘束機構の作動を制御するので、簡単かつ安全に後退走行時の後退トルクの増強を実現することができる。請求項４記載の構成では請求項３記載のハイブリッド車の駆動装置において更に、シフト位置が駐車位置にある場合に回転拘束機構の作動を禁止する。
【００１１】このようにすれば、蓄電手段の充電のために駐車状態でエンジンが運転している場合にエンジンの回転を拘束することがなく、回転拘束機構の破損または上記蓄電手段充電のためのエンジン駆動の妨害が生じることがない。請求項５記載の構成によれば請求項３記載のハイブリッド車の駆動装置において更に、シフト位置が後退位置にあり、かつ、エンジンが非回転であることを検出した場合に回転拘束機構の作動を許可し、シフト位置が後退位置にあり、かつ、エンジンが回転中であることを検出した場合に回転拘束機構の作動を禁止する。
【００１２】このようにすれば、シフト位置が後退位置であるにもかかわらず、エンジンが蓄電手段の充電のために回転が必要とされる場合には回転拘束機構によりエンジンの回転を拘束することがないので、回転拘束機構の破損または上記蓄電手段充電のためのエンジン駆動の妨害が生じることがない。請求項６記載の装置では、後退走行時でも第１の回転電機が十分な後退トルクを車両駆動軸に出力することができる。更に、本構成では、後退時でも、エンジンは蓄電手段充電のための運転を継続することができ、更に、回転拘束機構の拘束により大きな後退トルクを発生させ、かつ、必要に応じて蓄電手段の蓄電レベルを急速に低下させて過放電を生じることがないように後退走行中にあっても充電機能を有することができる。
【００１３】請求項７記載の装置では請求項６記載の構成において更に、蓄電手段の蓄電量が所定値未満の場合であるにもかかわらず、所定の解除信号の入力時には上記回転拘束機構の拘束を実施させるので、たとえば緊急に強力なトルクでの後退走行が必要な突発自体が生じたとしても、それに対応することができる。
【００１４】
【発明を実施するための態様】本発明のハイブリッド車の駆動装置の好適な態様を以下の実施例を参照して説明する。
【００１５】
【実施例１】本発明のハイブリッド車の駆動装置の一実施例を図１〜図３を参照して以下に説明する。図１はこの駆動装置の電気系統図を示し、図２はこの駆動装置の模式断面図を示し、図３は図２に示す駆動装置の回転拘束機構の模式側面図を示す。
（全体構成）図１において、１は内燃機関（エンジン）、２は内燃機関１の出力軸、３は吸気管、４は燃料噴射弁、５はスロットル弁、６は吸入空気量調節手段、７はアクセルセンサ、８はブレーキセンサ、９はシフト位置センサ、１０は動力伝達手段であり、動力伝達手段１０は第１の回転電機１０１０および第２の回転電機１０２０を有している。
【００１６】１１は差動装置、１２は車輪、１３は内燃機関制御装置、１４は第１の回転電機１０１０および第２の回転電機１０２０の駆動装置、１５はバッテリよりなる蓄電装置、１６はハイブリッド制御装置、１７はＳＯＣメータである。エンジン（内燃機関）１、動力伝達手段１０及び蓄電装置（蓄電手段）１５、内燃機関制御装置１３、駆動装置１４、ハイブリッド制御装置（制御手段）１６はハイブリッド車の駆動装置を構成している。
【００１７】図２に示す複合モータ１００及び回転拘束機構１０１は上述の動力伝達手段１０を構成し、複合モータ１００は、第１の回転電機１１０及び第２の回転電機１２０からなる。第１の回転電機１１０は、ハウジング１１１に回転自在に保持されてエンジン１の出力軸２とスプライン結合により連結される入力軸１１２と、入力軸１１２に嵌着、固定される内側ロータ１１３と、内側ロータ１１３の外周面に面してハウジング１１１に回転自在に保持される外側ロータ１１４とを有し、内側ロータ１１３に三相コイルが、外側ロータ１１４の内周面側に永久磁石磁極が設けられた同期回転電機からなり、上記三相コイルには図示しないスリップリング装置を通じて駆動装置１４から三相交流電圧が給電されている。
【００１８】第２の回転電機１２０は、ハウジング１１１の内周面に固定されて外側ロータ１１４の外周面に面して設けられたステータ１２１と、外側ロータ１１４とを有し、永久磁石磁極が外側ロータ１１４の外周面側に設けられた同期回転電機とからなる。ステータ１２１に巻装された三相コイルには駆動装置１４から三相交流電圧が給電されている。外側ロータ１１４は出力軸１１５に締結固定され、出力軸１１５を通じて減速ギヤ機構を含む差動装置１１に連結されている。
【００１９】内燃機関制御装置１３は、内燃機関１の燃費率マップを記憶しており、受信したエンジンパワー要求値と燃費率マップとに基づいて内燃機関１が最高効率となるエンジン動作点を決定し、このエンジン動作点に対応する吸入空気量（エンジントルク要求値）とエンジン回転数要求値とを決定する。更に、内燃機関制御装置１３は、決定された吸入空気量に基づいてスロットル弁開度を制御するとともにエンジン回転数要求値をハイブリッド制御装置１６に送信する。また、内燃機関制御装置１３は内燃機関１に搭載の電子制御燃料噴射装置を駆動して燃料噴射制御を実行し、また公知の点火制御を実行する。
【００２０】駆動装置１４は、ハイブリッド制御装置１６から受信した第１および第２の回転電機のトルク要求値に基づいて、第１の回転電機１１０および第２の回転電機１２０の界磁方向の制御とそれと直交する方向における電流制御を行って両トルク要求値通りにトルクを発生させる。ハイブリッド制御装置１６は、アクセルセンサ７、ブレーキセンサ８、シフト位置センサ９から入力される車両操作情報、および、図示しない車速センサからの車速に基づいてエンジンパワーパワー要求値を演算し、それを内燃機関制御装置１３に送信する。また、ハイブリッド制御装置１６は、受信したエンジン回転数要求値を満足するように第１の回転電機１１０の回転数制御を行うべく、駆動装置１４から送信される第１の回転電機１１０の両ロータの回転角度速度差に基づいて第１の回転電機１１０のトルク要求値を演算して駆動装置１４に指令する。更に、ハイブリッド制御装置１６は、車両の駆動トルク要求値と第１の回転電機１１０のトルク要求値との差から第２の回転電機１２０のトルク要求値を算出し、駆動装置１４にそれを出力する。
（回転拘束機構１０１の構成）回転拘束機構１０１は、エンジン１の出力軸２に固定されているフライホイル１０２の外周部に一定間隔で設けられた凸部１０３と、凸部１０３を係止可能に設けられたラチェット機構１０４と、ラチェット機構１０４を作動させるソレノイド１０５とからなり、ラチェット機構１０４は、図示しないばねにより通常は凸部１０３から離れているが、通電によりソレノイド１０５を作動させると、ソレノイド１０５はラチェット機構１０４の段差付き接触部１０６をフライホイル１０２の外周面に押しつけ、これにより段差付き接触部１０６が凸部１０３に係止されて、フライホイル１０２の回転が禁止される。ソレノイド１０５への通電を停止すると上記ばねの付勢により上記係止が解除され、フライホイル１０２の回転拘束が解除される。
（前進走行モード）前進走行モードでは、エンジン１のトルクは第１の回転電機１１０の内側ロータ１１３から電磁的に外側ロータ１１４に伝達され、また場合によっては、内側ロータ１１３のコイルが発電コイルとなってエンジントルクをバッテリ１５に吸収する。更に、第２の回転電機１２０は、バッテリ１５との電力授受によりエンジントルクと必要車両駆動トルクとの間の過不足を調整する。
（後退走行モード）後退走行モードでは、外側ロータ１１４を逆回転させる必要がある。しかし、エンジン１の回転方向は一方向であるので、後退時にエンジントルクを用いることは原理的に不可能であり、この場合には、バッテリ１５から第１の回転電機１１０や第２の回転電機１２０に供給される電力により後退トルクが発生される。更に具体的に説明すれば、内側ロータ１１３のコイルやステータ１２１のコイルに通電することにより外側ロータ１１４を後退方向へ回転させる。
【００２１】ところが、内側ロータ１１３に後退方向に通電した場合、外側ロータ１１４に生じる駆動トルクの反動を受けて内側ロータ１１３、すなわちエンジン１は正回転方向に駆動されて回転が生じる。よって、第１の回転電機１１０は、エンジンの回転が生じない範囲、すなわち、エンジン１の静止摩擦力によりエンジン回転が生じない範囲でしか後退トルクを発生することができない。これにより、従来では、第１の回転電機１１０はほとんど後退トルクを発生することができず、第２の回転電機１２０によるトルクでのみ後退走行が行われる。
【００２２】しかし、本実施例では、後退走行時に、回転拘束機構１０１が作動してエンジン１の回転は阻止されるので、第１の回転電機１１０は大きな後退トルクを発生することができ、従来より格段に大トルクでの後退走行が実現する。
（変形態様）上記実施例では、フライホイル１０２の外周面に凸部１０３を設けたが、フライホイル１０２の端面の外周部を係止することももちろん可能である。
（変形態様）上記実施例では、フライホイル１０２の外周面に凸部１０３にラチェット機構１０４を係止させたが、高摩擦抵抗のシューを押し付けて摩擦力により回転拘束することももちろん可能である。
（変形態様）上記実施例では、フライホイル１０２の外周面に凸部１０３にラチェット機構１０４を係止させたが、図４に示すように、第１の回転電機１１０の入力軸１１２に同様の回転拘束機構１０１’を設けてもよい。
（回転拘束機構の制御１）ハイブリッド制御装置１６により行われる上述した回転拘束機構１０１の制御方法について図５に示すフローチャートを参照して以下に説明する。
【００２３】まず、シフトスイッチ（シフトセンサ）９からシフト位置を読み込む（Ｓ１００）。次に、ＳＯＣメータ１７の出力信号によりバッテリ残容量を読み込み、内燃機関制御装置１３からエンジン回転数を読み込んで（Ｓ１０２）、シフト位置が駐車位置または後退位置かどうかを調べ（Ｓ１０４）、そうであれば更にバッテリ残容量がエンジン１による補充を要するレベルであるか、または、エンジンが回転中であるかどうかを調べ（Ｓ１０６）、そうであれば、ＳＯＣメータ１７の出力信号によりバッテリ残容量は所定値未満かどうかを調べ（Ｓ１０８）、そうでなければ、回転拘束機構１０１に拘束を指令する。
【００２４】また、Ｓ１０８においてバッテリ残容量は所定値未満であれば、運転者が図示しない強力後退走行ボタンを操作したかどうかを調べ（Ｓ１１０）、操作したのであれば回転拘束機構１０１に拘束を指令し（Ｓ１１４）、そうでなければ回転拘束機構１０１による拘束作動を禁止する（Ｓ１１２）。一方、Ｓ１０４にて、シフト位置が後退位置でない場合、Ｓ１０６にてエンジンが回転中かまたはエンジン回転要求がない場合には拘束機構１０１による拘束を禁止する。
【００２５】この実施例の回転拘束機構制御によれば、回転拘束機構１０１は駐車時におけるパーキングブレーキとしての機能を果たすことができる。更に、このパーキングブレーキ機能を果たすにもかかわらず、バッテリ１５の残容量が小さい（Ｓ１０８）場合には回転拘束機構１０１の拘束動作を解除し（Ｓ１１４）、エンジンを始動してバッテリ１５の充電を行うことができる。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４２６０
【氏名又は名称】株式会社デンソー
|
| 【出願日】 |
平成１０年１０月１５日（１９９８．１０．１５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８１７７６
【弁理士】
【氏名又は名称】大川 宏
|
| 【公開番号】 |
特開２０００−１２５４１２（Ｐ２０００−１２５４１２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年４月２８日（２０００．４．２８） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−２９４０４９ |
|