説明

ハイブリッド車両用駆動装置

【課題】登坂路をEV走行モードで走行する場合に、加速要求と燃費の向上の両方を満足させることができるハイブリッド車両用駆動装置を提供する。
【解決手段】本発明のハイブリッド車両用駆動装置は、電動機によって出力可能な最大トルクを導出する最大トルク導出部と、電動機によって内燃機関を始動させるための始動トルクを導出する始動トルク導出部と、最大トルクと前記始動トルクとに基づき、電動機のみの動力により走行する際に電動機が出力するトルクの制限値を設定するトルク制限値設定部と、現在走行中の路面の傾斜度を導出する傾斜度導出部と、傾斜度を判定する傾斜度判定部と、を備える。傾斜度判定部により傾斜度が第1しきい値以上であると判定された場合、トルク制限値設定部は、最大トルクの範囲内で、通常よりも大きいトルク制限値を設定する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ハイブリッド車両用駆動装置に関する。
【背景技術】
【0002】
ハイブリッド車両は、電動機及び/又は内燃機関を動力源として駆動することによって走行し、電動機の動力のみによって走行するEV走行モード、内燃機関の動力のみによって走行するエンジン走行モード等、種々の走行モードで走行可能である。
【0003】
このようなハイブリッド車両において、EV走行モードからエンジン走行モードへと切り替える際には、電動機により内燃機関のクランク軸をクランキングして、内燃機関を始動させる必要がある。そのため、EV走行モード中は、内燃機関の始動に備えて余力を残した状態となるように、電動機の出力トルクが制限された状態で走行している(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2007−307995号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、登坂路の走行には、通常よりも大きなトルクが必要となる。そのため、EV走行モードで走行中に登坂路があった場合に、制限されたトルクによってEV走行を行うのでは、加速要求を満たすことができないおそれがある。そこで、上記特許文献1では、ある一定以上の負荷のかかる登坂路を走行する場合には、EV走行モードで走行中であっても、内燃機関を始動させることによって、電動機の出力トルクが制限されないように制御している。
【0006】
しかしながら、上記特許文献1において、電動機の出力トルクが制限されないように内燃機関を始動させる場合、内燃機関は駆動源として働くものではなくアイドリングするのみである。さらに、電動機が最大トルクを出力するには蓄電器の電力を多く消費する必要があるため、このような制御は燃費を悪化させるおそれがある。
【0007】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、登坂路をEV走行モードで走行する場合に、加速要求と燃費の向上の両方を満足させることが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。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、内燃機関(例えば、後述の実施形態のエンジン6)と、2つ以上の入力軸(例えば、後述の実施形態の第1主軸11、第2中間軸16)を有する変速機(例えば、後述の実施形態の変速機20)と、前記変速機の入力軸のいずれか一方に伝達可能に接続された電動機(例えば、後述の実施形態のモータ7)と、前記内燃機関と前記変速機とを断接する断接部(例えば、後述の実施形態の第1クラッチ41、第2クラッチ42)と、を備え、前記内燃機関および前記電動機の少なくとも一方の動力により駆動されるハイブリッド車両用駆動装置において、前記電動機によって出力可能な最大トルクを導出する最大トルク導出部(例えば、後述の実施形態の最大トルク導出部83)と、前記電動機によって前記内燃機関を始動させるための始動トルクを導出する始動トルク導出部(例えば、後述の実施形態の始動トルク導出部82)と、前記最大トルクと前記始動トルクとに基づき、前記電動機のみの動力により走行する際に前記電動機が出力するトルクの制限値を設定するトルク制限値設定部(例えば、後述の実施形態のトルク制限値設定部84)と、路面の傾斜度を導出する傾斜度導出部(例えば、後述の実施形態の傾斜度導出部81a)と、前記傾斜度を判定する傾斜度判定部(例えば、後述の実施形態の傾斜度判定部81b)と、を備え、前記傾斜度判定部により前記傾斜度が第1しきい値以上であると判定された場合、前記トルク制限値設定部は、前記最大トルクの範囲内で、通常よりも大きいトルク制限値を設定することを特徴とする。
【0009】
請求項2に係る発明は、請求項1に記載のハイブリッド車両用駆動装置において、前記傾斜度が前記第1しきい値以上である場合には、現在の変速段よりも高速側の変速段を選択可能とするように制御することを特徴とする。
【0010】
請求項3に係る発明は、請求項1または2に記載のハイブリッド車両用駆動装置において、車速が所定値以上である場合には、前記内燃機関を始動させることを特徴とする。
【0011】
請求項4に係る発明は、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において、前記傾斜度判定部により前記傾斜度が第2しきい値以上であると判定された場合には、前記内燃機関を始動させることを特徴とする。
【0012】
請求項5に係る発明は、請求項1から4のいずれか1項に記載のハイブリッド車両用駆動装置において、前記電動機に電力を供給可能な蓄電器(例えば、後述の実施形態のバッテリ3)と、前記蓄電器の状態を検出する蓄電器状態検出部(例えば、後述の実施形態のバッテリ状態検出部86)と、前記蓄電器の状態に基づき、前記蓄電器が出力可能な最大エネルギー量を導出する最大エネルギー量導出部(例えば、後述の実施形態の最大エネルギー量導出部87a)と、を備え、前記最大エネルギー量が所定値未満である場合には、前記内燃機関を始動させることを特徴とする。
【0013】
請求項6に係る発明は、請求項1から5のいずれか1項に記載のハイブリッド車両用駆動装置において、前記傾斜度判定部は、車両の積載量を考慮して前記傾斜度の判定を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【0014】
請求項1の発明によれば、EV走行モードで走行中に路面の傾斜度が第1しきい値以上である場合であっても、EV走行モードのままで加速度や車速を維持し、走行性能を保つことができる。
【0015】
請求項2の発明によれば、傾斜度が第1しきい値以上である場合には、現在の変速段よりも高速側の変速段を選択可能とするように制御するので、内燃機関を始動させる際に必要なトルクを減少させることができる。
【0016】
請求項3の発明によれば、車速が所定値以上である場合には内燃機関を始動させるので、より大きな駆動力を得ることができ、走行性能を保つことができる。
【0017】
請求項4の発明によれば、傾斜度が第2しきい値以上である場合には内燃機関を始動させるので、より大きな駆動力を得ることができ、走行性能を保つことができる。
【0018】
請求項5の発明によれば、蓄電器の状態により十分なエネルギー量の供給が困難である場合には内燃機関を始動させるので、より大きな駆動力を得ることができ、走行性能を保つことができる。
【0019】
請求項6の発明によれば、車両の積載量を考慮して傾斜度の判定を行うことによって、走行抵抗をより詳細に評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本発明のハイブリッド車両用駆動装置の一概略構成図である。
【図2】図1のハイブリッド車両用駆動装置の制御系のブロック図である。
【図3】図1のハイブリッド車両用駆動装置のECUのブロック図である。
【図4】1stEV走行モードにおけるハイブリッド車両用駆動装置を示し、(a)は速度線図であり、(b)はトルクの伝達状況を示す図である。
【図5】各変速段におけるモータおよびエンジンの駆動力またはエンジンのクランク軸の回転数と車速との関係を示すグラフである。
【図6】本発明の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である。
【図7】1stEV走行 pre2モードにおけるハイブリッド車両用駆動装置を示し、(a)は速度線図であり、(b)はトルクの伝達状況を示す図である。
【図8】1stEV走行モードにおいて第2速でエンジンを始動する場合の車両用駆動装置を示し、(a)は速度線図であり、(b)はトルクの伝達状況を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本発明のハイブリッド車両用駆動装置の一実施形態ついて図1を参照しながら説明する。
本実施形態のハイブリッド車両用駆動装置1は、図1に示すように、車両(図示せず)の駆動軸9,9を介して駆動輪DW,DW(被駆動部)を駆動するためのものであり、駆動源である内燃機関(以下「エンジン」という)6と、電動機(以下「モータ」という)7と、動力を駆動輪DW,DWに伝達するための変速機20と、を備えている。
【0022】
エンジン6は、例えばガソリンエンジン又はディーゼルエンジンであり、このエンジン6のクランク軸6aには、変速機20の第1クラッチ(第1断接手段)41と第2クラッチ(第2断接手段)42が設けられている。
【0023】
モータ7は、3相ブラシレスDCモータであり3n個の電機子71aで構成されたステータ71と、このステータ71に対向するように配置されたロータ72とを有している。各電機子71aは、鉄芯71bと、この鉄芯71bに巻き回されたコイル71cで構成されており、不図示のケーシングに固定され、回転軸を中心に周方向にほぼ等間隔で並んでいる。3n個のコイル71cは、n組のU相、V相、W相の3相コイルを構成している。
【0024】
ロータ72は、鉄芯72aと、回転軸を中心にほぼ等間隔で並んだn個の永久磁石72bを有しており、隣り合う各2つの永久磁石72bの極性は、互いに異なっている。鉄芯72aを固定する固定部72cは、中空円筒状を有し、後述する遊星歯車機構30のリングギヤ35の外周側に配置され、遊星歯車機構30のサンギヤ32に連結されている。これにより、ロータ72は、遊星歯車機構30のサンギヤ32と一体に回転するように構成されている。
【0025】
遊星歯車機構30は、サンギヤ32と、このサンギヤ32と同軸上に配置され、かつ、このサンギヤ32の周囲を取り囲むように配置されたリングギヤ35と、サンギヤ32とリングギヤ35に噛合されたプラネタリギヤ34と、このプラネタリギヤ34を自転可能、かつ、公転可能に支持するキャリア36とを有している。このようにして、サンギヤ32とリングギヤ35とキャリア36が、相互に差動回転自在に構成されている。
【0026】
リングギヤ35には、同期機構(シンクロナイザー機構)を有しリングギヤ35の回転を停止(ロック)可能に構成されたシンクロ機構61(ロック機構)が設けられている。なお、シンクロ機構61の変わりにブレーキ機構を用いてもよい。
【0027】
変速機20は、前述した第1クラッチ41と第2クラッチ42と、遊星歯車機構30と、後述する複数の変速ギヤ群を備えた、いわゆるツインクラッチ式変速機である。
【0028】
より具体的に、変速機20は、エンジン6のクランク軸6aと同軸(回転軸線A1)上に配置された第1主軸11(第1の入力軸)と、第2主軸12と、連結軸13と、回転軸線A1と平行に配置された回転軸線B1を中心として回転自在なカウンタ軸14(出力軸)と、回転軸線A1と平行に配置された回転軸線C1を中心として回転自在な第1中間軸15と、回転軸線A1と平行に配置された回転軸線D1を中心として回転自在な第2中間軸16(第2の入力軸)と、回転軸線A1と平行に配置された回転軸線E1を中心として回転自在なリバース軸17を備えている。
【0029】
第1主軸11には、エンジン6側に第1クラッチ41が設けられ、エンジン6側とは反対側に遊星歯車機構30のサンギヤ32とモータ7のロータ72が取り付けられている。従って、第1主軸11は、第1クラッチ41によって選択的にエンジン6のクランク軸6aと連結されるとともにモータ7と直結され、エンジン6及び/又はモータ7の動力がサンギヤ32に伝達されるように構成されている。
【0030】
第2主軸12は、第1主軸11より短く中空に構成されており、第1主軸11のエンジン6側の周囲を覆うように相対回転自在に配置されている。また、第2主軸12には、エンジン6側に第2クラッチ42が設けられ、エンジン6側とは反対側にアイドル駆動ギヤ27aが一体に取り付けられている。従って、第2主軸12は、第2クラッチ42によって選択的にエンジン6のクランク軸6aと連結され、エンジン6の動力がアイドル駆動ギヤ27aへ伝達されるように構成されている。
【0031】
連結軸13は、第1主軸11より短く中空に構成されており、第1主軸11のエンジン6側とは反対側の周囲を覆うように相対回転自在に配置されている。また、連結軸13には、エンジン6側に第3速用駆動ギヤ23aが一体に取り付けられ、エンジン6側とは反対側に遊星歯車機構30のキャリア36が一体に取り付けられている。従って、プラネタリギヤ34の公転により連結軸13に取り付けられたキャリア36と第3速用駆動ギヤ23aが一体に回転するように構成されている。
【0032】
さらに、第1主軸11には、連結軸13に取り付けられた第3速用駆動ギヤ23aと第2主軸12に取り付けられたアイドル駆動ギヤ27aとの間に、第1主軸11と相対回転自在に第5速用駆動ギヤ25aが設けられるとともに第1主軸11と一体に回転するリバース従動ギヤ28bが取り付けられている。さらに第3速用駆動ギヤ23aと第5速用駆動ギヤ25aとの間には、第1主軸11と第3速用駆動ギヤ23a又は第5速用駆動ギヤ25aとを連結又は開放する第1変速用シフター51が設けられている。そして、第1変速用シフター51が第3速用接続位置でインギヤするときには、第1主軸11と第3速用駆動ギヤ23aが連結して一体に回転し、第5速用接続位置でインギヤするときには、第1主軸11と第5速用駆動ギヤ25aが一体に回転し、第1変速用シフター51がニュートラル位置にあるときには、第1主軸11は第3速用駆動ギヤ23aと第5速用駆動ギヤ25aに対し相対回転する。なお、第1主軸11と第3速用駆動ギヤ23aが一体に回転するとき、第1主軸11に取り付けられたサンギヤ32と第3速用駆動ギヤ23aに連結軸13で連結されたキャリア36が一体に回転するとともに、リングギヤ35も一体に回転し、遊星歯車機構30が一体となる。
【0033】
第1中間軸15には、第2主軸12に取り付けられたアイドル駆動ギヤ27aと噛合する第1アイドル従動ギヤ27bが一体に取り付けられている。
【0034】
第2中間軸16には、第1中間軸15に取り付けられた第1アイドル従動ギヤ27bと噛合する第2アイドル従動ギヤ27cが一体に取り付けられている。第2アイドル従動ギヤ27cは、前述したアイドル駆動ギヤ27aと第1アイドル従動ギヤ27bとともに第1アイドルギヤ列27Aを構成している。また、第2中間軸16には、第1主軸11周りに設けられた第3速用駆動ギヤ23aと第5速用駆動ギヤ25aと対応する位置にそれぞれ第2中間軸16と相対回転可能な第2速用駆動ギヤ22aと第4速用駆動ギヤ24aとが設けられている。さらに第2中間軸16には、第2速用駆動ギヤ22aと第4速用駆動ギヤ24aとの間に、第2中間軸16と第2速用駆動ギヤ22a又は第4速用駆動ギヤ24aとを連結又は開放する第2変速用シフター52が設けられている。そして、第2変速用シフター52が第2速用接続位置でインギヤするときには、第2中間軸16と第2速用駆動ギヤ22aとが一体に回転し、第2変速用シフター52が第4速用接続位置でインギヤするときには、第2中間軸16と第4速用駆動ギヤ24aとが一体に回転し、第2変速用シフター52がニュートラル位置にあるときには、第2中間軸16は第2速用駆動ギヤ22aと第4速用駆動ギヤ24aに対し相対回転する。
【0035】
カウンタ軸14には、エンジン6側とは反対側から順に第1共用従動ギヤ23bと、第2共用従動ギヤ24bと、パーキングギヤ21と、ファイナルギヤ26aとが一体に取り付けられている。
ここで、第1共用従動ギヤ23bは、連結軸13に取り付けられた第3速用駆動ギヤ23aと噛合して第3速用駆動ギヤ23aと共に第3速用ギヤ対23を構成し、第2中間軸16に設けられた第2速用駆動ギヤ22aと噛合して第2速用駆動ギヤ22aと共に第2速用ギヤ対22を構成する。
第2共用従動ギヤ24bは、第1主軸11に設けられた第5速用駆動ギヤ25aと噛合して第5速用駆動ギヤ25aと共に第5速用ギヤ対25を構成し、第2中間軸16に設けられた第4速用駆動ギヤ24aと噛合して第4速用駆動ギヤ24aと共に第4速用ギヤ対24を構成する。
ファイナルギヤ26aは差動ギヤ機構8と噛合して、差動ギヤ機構8は、駆動軸9,9を介して駆動輪DW,DWに連結されている。従って、カウンタ軸14に伝達された動力はファイナルギヤ26aから差動ギヤ機構8、駆動軸9,9、駆動輪DW,DWへと出力される。
【0036】
リバース軸17には、第1中間軸15に取り付けられた第1アイドル従動ギヤ27bと噛合する第3アイドル従動ギヤ27dが一体に取り付けられている。第3アイドル従動ギヤ27dは、前述したアイドル駆動ギヤ27aと第1アイドル従動ギヤ27bとともに第2アイドルギヤ列27Bを構成している。また、リバース軸17には、第1主軸11に取り付けられた後進用従動ギヤ28bと噛合する後進用駆動ギヤ28aがリバース軸17と相対回転自在に設けられている。後進用駆動ギヤ28aは、後進用従動ギヤ28bとともに後進用ギヤ列28を構成している。さらに後進用駆動ギヤ28aのエンジン6側とは反対側にリバース軸17と後進用駆動ギヤ28aとを連結又は開放する後進用シフター53が設けられている。そして、後進用シフター53が後進用接続位置でインギヤするときには、リバース軸17と後進用駆動ギヤ28aとが一体に回転し、後進用シフター53がニュートラル位置にあるときには、リバース軸17と後進用駆動ギヤ28aとが相対回転する。
【0037】
なお、第1変速用シフター51、第2変速用シフター52、後進用シフター53は、接続する軸とギヤの回転数を一致させる同期機構(シンクロナイザー機構)を有するクラッチ機構を用いている。
【0038】
このように構成された変速機20は、2つの変速軸の一方の変速軸である第1主軸11上に第3速用駆動ギヤ23aと第5速用駆動ギヤ25aからなる奇数段ギヤ群(第1ギヤ群)が設けられ、2つの変速軸の他方の変速軸である第2中間軸16上に第2速用駆動ギヤ22aと第4速用駆動ギヤ24aからなる偶数段ギヤ群(第2ギヤ群)が設けられる。
【0039】
また、車両用駆動装置1には、さらにエアコン用コンプレッサ112とオイルポンプ122とが設けられ、オイルポンプ122は、回転軸線A1〜E1と平行に配置されたオイルポンプ用補機軸19上にオイルポンプ用補機軸19と一体回転可能に取り付けられている。オイルポンプ用補機軸19には、後進用駆動ギヤ28aと噛合するオイルポンプ用従動ギヤ28cと、エアコン用駆動ギヤ29aとが一体回転可能に取り付けられて、第1主軸11を回転させるエンジン6及び/又はモータ7の動力が伝達される。
【0040】
また、エアコン用コンプレッサ112は、回転軸線A1〜E1と平行に配置されたエアコン用補機軸18上にエアコン用クラッチ121を介して設けられている。エアコン用補機軸18には、エアコン用駆動ギヤ29aからチェーン29cを介して動力が伝達されるエアコン用従動ギヤ29bがエアコン用補機軸18と一体回転可能に取り付けられて、オイルポンプ用補機軸19からエンジン6及び/又はモータ7の動力がエアコン用駆動ギヤ29a、チェーン29c及びエアコン用従動ギヤ29bで構成されるエアコン用伝達機構29を介して伝達される。なお、エアコン用コンプレッサ112は、不図示のエアコン作動用ソレノイドによりエアコン用クラッチ121を断接することで、動力の伝達が遮断することができるように構成される。
【0041】
以上の構成により、本実施形態の車両用駆動装置1は、以下の第1〜第5の伝達経路を有している。
(1)第1伝達経路は、エンジン6のクランク軸6aが、第1主軸11、遊星歯車機構30、連結軸13、第3速用ギヤ対23(第3速用駆動ギヤ23a、第1共用従動ギヤ23b)、カウンタ軸14、ファイナルギヤ26a、差動ギヤ機構8、駆動軸9,9を介して、駆動輪DW,DWに連結される伝達経路である。ここで、遊星歯車機構30の減速比は、第1伝達経路を介して駆動輪DW,DWに伝達されるエンジントルクが第1速相当となるように設定されている。即ち、遊星歯車機構30の減速比と第3速用ギヤ対23の減速比をかけ合わせた減速比が第1速相当となるように設定されている。
【0042】
(2)第2伝達経路は、エンジン6のクランク軸6aが、第2主軸12、第1アイドルギヤ列27A(アイドル駆動ギヤ27a、第1アイドル従動ギヤ27b、第2アイドル従動ギヤ27c)、第2中間軸16、第2速用ギヤ対22(第2速用駆動ギヤ22a、第1共用従動ギヤ23b)又は第4速用ギヤ対24(第4速用駆動ギヤ24a、第2共用従動ギヤ24b)、カウンタ軸14、ファイナルギヤ26a、差動ギヤ機構8、駆動軸9,9を介して、駆動輪DW,DWに連結される伝達経路である。
【0043】
(3)第3伝達経路は、エンジン6のクランク軸6aが、第1主軸11、第3速用ギヤ対23(第3速用駆動ギヤ23a、第1共用従動ギヤ23b)又は第5速用ギヤ対25(第5速用駆動ギヤ25a、第2共用従動ギヤ24b)、カウンタ軸14、ファイナルギヤ26a、差動ギヤ機構8、駆動軸9,9を介して、遊星歯車機構30を介さずに、駆動輪DW,DWに連結される伝達経路である。
【0044】
(4)第4伝達経路は、モータ7が、遊星歯車機構30又は第3速用ギヤ対23(第3速用駆動ギヤ23a、第1共用従動ギヤ23b)又は第5速用ギヤ対25(第5速用駆動ギヤ25a、第2共用従動ギヤ24b)、カウンタ軸14、ファイナルギヤ26a、差動ギヤ機構8、駆動軸9,9を介して、駆動輪DW,DWに連結される伝達経路である。
【0045】
(5)第5伝達経路は、エンジン6のクランク軸6aが、第2主軸12、第2アイドルギヤ列27B(アイドル駆動ギヤ27a、第1アイドル従動ギヤ27b、第3アイドル従動ギヤ27d)、リバース軸17、後進用ギヤ列28(後進用駆動ギヤ28a、後進用従動ギヤ28b)、遊星歯車機構30、連結軸13、第3速用ギヤ対23(第3速用駆動ギヤ23a、第1共用従動ギヤ23b)、カウンタ軸14、ファイナルギヤ26a、差動ギヤ機構8、駆動軸9,9を介して、駆動輪DW,DWに連結される伝達経路である。
【0046】
また、図2に示すように、本実施形態のハイブリッド車両用駆動装置1において、モータ7は、その動作を制御するパワーコントロールユニット(以下、PDUという。)2に接続されている。PDU2は、モータ7へ電力を供給またはモータ7からの電力を充電するバッテリ3に接続されている。モータ7は、バッテリ3からPDU2を介して供給された電力によって駆動される。また、モータ7は、減速走行時における駆動輪DW,DWの回転やエンジン6の動力により回生発電を行って、バッテリ3の充電(エネルギー回収)を行うことが可能である。さらに、PDU2は、電気制御ユニット(以下、ECUという。)5に接続されている。ECU5は、車両全体の各種制御をするための制御装置であり、走行中の路面の傾斜を検出する傾斜センサ55や現在の車速を検出する車速センサ56と接続されている。
【0047】
ECU5には、傾斜センサ55および車速センサ56の検出結果が入力されるとともに、加速要求、制動要求、エンジン回転数、モータ回転数、第1,第2主軸11、12の回転数、カウンタ軸14等の回転数、車速、変速段、シフトポジションなどが入力される。一方、ECU5からは、エンジン6を制御する信号、PDU2を制御する信号、モータ7を制御する信号、バッテリ3における発電状態・充電状態・放電状態などを示す信号、第1,第2変速シフター51、52、後進用シフター53を制御する信号、シンクロ機構61の締結(ロック)と開放(ニュートラル)を制御する信号、エアコン用クラッチ121の締結と開放を制御する出力信号などが出力される。
【0048】
また、図3に示すように、ECU5は、傾斜センサ55からの入力に基づき路面の傾斜度を導出する傾斜度導出部81aと、傾斜度を判定する傾斜度判定部81bと、エンジン6を始動させるためにモータ7から出力するトルクを導出する始動トルク導出部82と、モータ7の出力可能な最大トルクを導出する最大トルク導出部83と、モータ7のみの動力によって走行するEV走行時にモータ7から出力するトルクを導出するトルク制限値導出部84と、車速センサ56からの入力に基づき車速を判定する車速判定部85と、バッテリ3の残容量(SOC:State of Charge)や温度等の状態を検出するバッテリ状態検出部86と、バッテリ3の状態に基づきバッテリ3の出力可能な最大エネルギー量を導出する最大エネルギー量導出部87aと、最大エネルギー量を判定する最大エネルギー量判定部87bと、を有する。
【0049】
このように構成されたハイブリッド車両用駆動装置1は、第1,第2クラッチ41、42の断接を制御するとともに第1変速用シフター51、第2変速用シフター52および後進用シフター53の接続位置を制御することにより、エンジン6で第1〜第5速走行および後進走行を行うことができる。
【0050】
第1速走行は、第1クラッチ41を締結しシンクロ機構61を接続することで第1伝達経路を介して駆動力が駆動輪DW,DWに伝達される。第2速走行は、第2クラッチ42を締結して第2変速用シフター52を第2速用接続位置でインギヤすることで第2伝達経路を介して駆動力が駆動輪DW,DWに伝達され、第3速走行は、第1クラッチ41を締結して第1変速用シフター51を第3速用接続位置でインギヤすることで第3伝達経路を介して駆動力が駆動輪DW,DWに伝達される。
【0051】
また、第4速走行は、第2変速用シフター52を第4速用接続位置でインギヤすることで第2伝達経路を介して駆動力が駆動輪DW,DWに伝達され、第5速走行は、第1変速用シフター51を第5速用接続位置でインギヤすることで第2伝達経路を介して駆動力が駆動輪DW,DWに伝達される。さらに、第2クラッチ42を締結して後進用シフター53を接続することで、第5伝達経路を介して後進走行がなされる。
【0052】
また、エンジン走行中にシンクロ機構61を接続したり、第1,第2変速用シフター51、52をプレシフトすることによりモータ7でアシストまたは回生したり、さらにアイドリング中であってもモータ7でエンジン6を始動したりバッテリ3を充電することもできる。さらに、第1及び第2クラッチ41、42を切断してモータ7でEV走行を行うこともできる。
【0053】
EV走行の走行モードとしては、第1及び第2クラッチ41、42を切断して、シンクロ機構61を接続することで第4伝達経路を介して走行する第1速EV走行モードと、第1変速用シフター51を第3速用接続位置でインギヤすることで第4伝達経路を介して走行する第3速EV走行モードと、第1変速用シフター51を第5速用接続位置でインギヤすることで第4伝達経路を介して走行する第5速EV走行モードとが存在する。
【0054】
ここで、EV走行の一例として第1速EV走行(1st EV走行モード)について図4を参照して説明する。
第1速EV走行は、初期状態からシンクロ機構61をロック状態(OWC ロックON)にすることによりなされる。この状態で、モータ7を駆動(正転方向にトルクを印加)すると、図4(a)に示すように、ロータ72に接続された遊星歯車機構31のサンギヤ32が正転方向に回転する。このとき、図4(b)に示すように、第1及び第2クラッチ41、42が切断されているため、サンギヤ32に伝達された動力は第1主軸11からエンジン6のクランク軸6aに伝達されることはない。そして、シンクロ機構61のロックがなされているため、モータトルクがサンギヤ32からキャリア36に減速して伝達され、第3速用ギヤ対23を通る第4伝達経路を介して駆動輪DW,DWに伝達される。
また、この1st EV走行モードでの後進走行は、モータ7を逆転方向に駆動し、逆転方向にモータトルクを印加することで行うことができる。
【0055】
EV走行モードで走行する際に、モータ7が出力可能な最大トルク、すなわち最大駆動力は、走行段や車速によって異なる。図5は、各変速段におけるモータおよびエンジンの駆動力またはエンジンのクランク軸の回転数と車速との関係を示すグラフである。図5において、細線Aで示す3本の線はそれぞれ、第1速EV走行モード、第3速EV走行モード、第5速EV走行モードで走行時にモータ7により出力可能な最大駆動力を示している。
【0056】
ところで、第1速EV走行モードで車両が走行している時に、エンジン6を始動させる場合には、例えば、第1クラッチ41を接続することによって、第1主軸11とエンジン6のクランク軸6aとを直結させる。これにより、第1主軸11からエンジン6のクランク軸6aへとトルクが伝達され、クランク軸6aをクランキングし、エンジン6を第1速で始動することができる。
【0057】
この場合、車両の走行を継続しながらエンジン6を始動させるため、モータ7により出力されたトルクが、カウンタ軸14と第1主軸11の両方に伝達される。そのため、エンジン始動時にモータ7により出力されるトルクが第1速EV走行モード時と同等量のままでは、カウンタ軸14を経て駆動輪DW,DWへと伝達されるトルクが減少し、ショックが生じてしまうおそれがある。そこで、通常、EV走行モードでの走行時にエンジン6を始動させる際には、エンジン6側に伝達するトルクと同等量のトルク(始動トルク)をモータ7から出力させ、ショックを起こすことなくスムーズにエンジン6の始動を行えるよう制御を行っている。
【0058】
そのため、通常、EV走行モードで走行する場合には、将来エンジン6を始動させる場合に備えて、エンジン6を始動させるためのトルクのための余裕を残すように、駆動力として使用するモータ7のトルクを制限している。従って、EV走行モードでの走行時にモータ7により出力されるトルクは、モータ7により出力可能な最大トルクではなく、この最大トルクからエンジン6を始動させるための始動トルクを減算した値(トルク制限値)により制限されている。
【0059】
図5において、細破線Bで示す3本の線はそれぞれ、第1速EV走行モード、第3速EV走行モード、第5速EV走行モードで走行時に、モータ7により走行駆動力として出力される駆動力の制限値を示している。すなわち、第1速EV走行モードで走行する際にモータ7により出力可能な駆動力は、本来モータ7が出力可能な最大駆動力(細線Aの1stで示す)ではなく、エンジン6を始動させるのに使用される駆動力を除くことにより制限された駆動力制限値(細破線Bの1stで示す)である。このように、EV走行モードで走行する際には、モータ7の出力トルクがトルク制限値の範囲内となるように、PDU2およびモータ7がECU5により制御されるのが通常である。
【0060】
尚、図5において、太線Cで示される5本の線は、第1速〜第5速でエンジン走行する際の、車速とエンジン6のクランク軸の回転数との関係を示す。太破線Dで示される5本の線は、第1速〜第5速で走行する際の、エンジン6により出力可能な最大駆動力を示す。太一点鎖線Eで示される5本の線は、第1速〜第5速でエンジン6とモータ7との両方の駆動力により走行する際に、エンジン6とモータ7により出力可能な最大駆動力の合計を示す。
【0061】
ところで、傾斜のある登坂路を走行する際には、その傾斜に応じて走行抵抗が大きくなるため、要求される駆動力も大きくなる。図4に示すような第1速EV走行モードで傾斜のある登坂路を走行する場合に、通常と同様にモータ7の出力トルクがトルク制限値の範囲内となるように制御すると、傾斜度によってはトルクが不十分となり、十分な速度または加速度が得られないおそれがある。また、EV走行モードにより走行中にエンジン6を始動する際には、エンジン6を始動させる変速段に応じて所定の車速に達していることが望ましいが、モータ7の出力トルクをトルク制限値の範囲内で制御すると、十分な加速度が得られないために当該車速に達するまでに時間がかかってしまう可能性もある。
【0062】
そこで、本実施形態においては、EV走行モードでの走行中に、路面の傾斜度を導出し、傾斜度に基づいてトルク制限値を修正する。具体的には、EV走行中に傾斜度導出部81aが、傾斜センサ55の検出に基づいて現在走行中の路面の傾斜度Sを導出する。そして、傾斜度判定部81bによって、傾斜度Sと、第1しきい値Sth1および第2しきい値Sth2とが比較される。ここで、第1しきい値Sth1および第2しきい値Sth2は、車両の現在の積載量を考慮して定められる値であり、Sth1<Sth2である。傾斜度判定部81bによって傾斜度S<Sth1であると判定された場合には、傾斜度が小さく走行抵抗もそれ程高くないと判断されるため、トルク制限値設定部84は、最大トルクから始動トルクを減算することによりトルク制限値Toを設定する。そして、ECU5は、モータ7の出力するトルクがトルク制限値Toの範囲内となるように、PDU2およびモータ7を制御する。
【0063】
傾斜度判定部81bによって、Sth1≦傾斜度S<Sth2であると判定された場合には、登坂路の傾斜が大きいものの、依然EV走行を継続することが可能であると判断される。しかしながら、前記したトルク制限値Toの範囲内でモータ7を制御すると、十分な速度や加速度が得られないおそれがある。そこで、Sth1≦傾斜度S<Sth2である場合、トルク制限値設定部84は、最大トルクから始動トルクを減算した値よりも大きい登坂路トルク制限値Tsを導出する。この登坂路トルク制限値Tsは、モータ7により出力可能な最大トルクの範囲内でトルク制限値Toよりも大きい値となるように設定される。例えば、登坂路トルク制限値Tsは傾斜度Sの値に応じて変化するように設定されてもよい。そして、ECU5は、モータ7の出力するトルクが登坂路トルク制限値Tsの範囲内となるように、PDU2およびモータ7を制御する。これにより、Sth1≦傾斜度S<Sth2である場合に、より大きな駆動力で走行することができるので、所望の車速および加速度を得ることが可能となる。
【0064】
傾斜度判定部81bにより、傾斜度S≧第2しきい値Sth2であると判定された場合には、登坂路の傾斜が大きいために走行抵抗が大きく、より大きい駆動力が要求されるので、EV走行を継続することが困難であると判断される。そこで、このような場合にはエンジン6を始動させて、エンジン6により駆動力を出力できるように制御する。
【0065】
また、EV走行中に、バッテリ3の出力可能な最大エネルギー量Eが所定の値Eth未満となった場合には、エンジン6を始動するよう制御する。バッテリ3の出力可能な最大エネルギー量Eは、バッテリ状態検出部86により検出されたバッテリ3のSOC、温度等の状態に基づき、最大エネルギー量導出部87aによって導出される。そして、最大エネルギー量判定部87bが、最大エネルギー量Eが所定の値Eth未満かどうかを判定する。EV走行は、バッテリ3から出力されるエネルギーをモータ7に駆動することにより行われるので、バッテリ3の出力可能な最大エネルギー量E<Ethである場合には、EV走行モードを継続するのに十分なエネルギーをバッテリ3から得ることが困難であると判断される。そこで、このような場合にはエンジン6を始動させて、エンジン6により駆動力を出力できるように制御する。尚、所定の値Ethは、現在の変速段に基づき定めることができるほか、傾斜度等に応じて定めてもよい。
【0066】
また、EV走行中に、車速センサ56により検出される車速Vが所定の値Vth以上となった場合には、エンジン6を始動するよう制御する。車速Vが所定の値Vth以上である場合には要求駆動力が高く、運転者の加速意志も高いと判断されるため、EV走行モードを継続することが困難であると判断される。そこで、車速判定部85により車速V≧Vthであると判定された場合には、エンジン6を始動させて、エンジン6により駆動力を出力できるように制御する。所定の値Vthは、現在の変速段に基づき定めることができるほか、傾斜度等に応じて定めてもよい。
【0067】
エンジン6を駆動した後には、エンジン6とモータ7との両方により駆動力を出力するアシスト走行モードで走行しても、また、バッテリ3からモータ7へのエネルギー供給を停止してエンジン6のみの駆動力によりエンジン走行モードで走行してもよい。また、エンジン6の動力によりモータ7で回生発電を行って、バッテリ3の充電(エネルギー回収)を行ってもよい。
【0068】
図6は、本実施形態のハイブリッド車両用駆動装置1の動作を説明するフローチャートである。まず、ECU5は、現在車両がEV走行モードで走行しているかどうかを判断する(ステップS1)。EV走行モードで走行していない場合には、処理が終了する。ステップS1で、現在EV走行モードで走行していると判断された場合には、最大エネルギー量導出部87aが、バッテリ3のSOC、温度等の状態に基づき、バッテリ3により出力可能な最大エネルギー量Eを導出する(ステップS2)。次に、最大エネルギー量判定部87bは、最大エネルギー量Eが所定値Eth以上であるかどうかを判定する(ステップS3)。ステップS3で、最大エネルギー量E<Ethであると判定された場合には、バッテリ3のSOCが少ない、温度が低い等の原因により、EV走行を継続することが困難であると判断されるので、ECU5はバッテリ3を始動させるように制御する(ステップS4)。
【0069】
ステップS3で、最大エネルギー量≧Ethであると判定された場合には、車速判定部85により、車速センサ56で検知された車速Vが所定の速度Vth未満であるかどうかを判断する(ステップS5)。ステップS5で、車速V≧Vthであると判定された場合には、要求駆動力が高く、運転者の加速意志が高いと判断されるため、ECU5はエンジン6を始動させるように制御する(ステップS4)。
【0070】
ステップS5で、車速V<Vthであると判断された場合、傾斜度導出部81aは、傾斜センサ55により検出された値に基づき、現在走行中の路面の傾斜度Sを導出する(ステップS6)。次いで、傾斜度判定部81bは、傾斜度S≧Sth1であるかどうかを判定する(ステップS7)。
【0071】
ステップ7で傾斜度S<Sth1であると判定された場合、すなわち、現在走行中の路面がそれ程傾斜しておらず、走行抵抗もそれ程高くない場合には、モータ7が出力可能な最大トルクからエンジン6を始動させるための始動トルクを減算することにより導出されるトルク制限値Toを設定する(ステップS8)。そして、ECU5は、モータ7により出力されるトルクがこのトルク制限値Toの範囲内となるように、PDU2およびモータ7を制御する(ステップS9)。
【0072】
ステップ7で傾斜度S≧Sth1であると判断された場合、次に、傾斜度判定部81bは、傾斜度S<Sth2であるかどうかを判定する(ステップS10)。ステップS10で、S≧Sth2であると判定された場合には、現在走行中の路面が大きく傾斜しており、走行抵抗が高く、EV走行により所望の駆動力を得ることが困難であると判断されるため、ECU5はエンジン6を始動させるように制御する(ステップS4)。
【0073】
ステップS10で、S<Sth2であると判断された場合、すなわち、Sth1≦S<Sth2であると判断された場合には、EV走行を継続することが可能ではあるが、現在走行中の路面の傾斜が大きく、走行抵抗も大きいと判断される。そこで、ECU5は、EV走行モードでの走行を継続しながら所望の速度(加速度)を得ることができるように、通常のトルク制限値Toよりも大きな、登坂路トルク制限値Tsを設定する(ステップS11)。そして、ECU5は、モータ7により出力されるトルクがこの登坂路トルク制限値Tsの範囲内となるように、PDU2およびモータ7を制御する(ステップS12)。これらステップS2以降の処理は、EV走行を継続している間繰り返して行うことができる。
【0074】
尚、第1速EV走行モードで車両が走行しているときにエンジン6を始動させる際には、前述したように第1クラッチ41を締結することにより第1速でエンジン6を始動させることができるほか、第1速EV走行モードで走行中に第2変速用シフター52を第2速用接続位置にインギヤしておき、その後第2クラッチ42を締結することによって、第2速でエンジン6を始動することもできる。このように、現在の変速段よりも高速側の変速段でエンジン6を始動させることができれば、エンジン6を始動させるために必要なトルクを減少させることができる。図5の太線Cからわかるように、エンジン6のクランク軸6aの回転数が同じ点で比較すると、変速段が高速側になる程、エンジン6を始動させる際に要求される車速が高くなる。しかしながら、本実施形態によれば傾斜度の大きい登坂路であっても通常のトルク制限値よりも大きな登坂路トルク制限値の範囲内でモータ7を制限するため、より高い車速により早く到達させることが可能であるので、例えば1stEV走行モードで走行しながら、第2速でエンジンを始動させることができる。
【0075】
以下、この第1速EV走行モードで走行中に第2変速用シフター52を第2速用接続位置にプレシフトした状態を、1stEV走行 Pre2モードと呼ぶ。図7は、1stEV走行 Pre2モード時のトルク伝達状況を示している。1stEV走行 Pre2モードのトルクの伝達状況は、図4に示す1st EV走行モードと同様であるが、ここで、第2変速用シフター52が第2速用接続位置にプレシフトされていることにより、第2速用駆動ギヤ22aと第2中間軸16とが一体となって回転する。第2中間軸16が回転することにより、第2中間軸16に取り付けられた第2アイドル従動ギヤ27cから第1アイドル従動ギヤ27b、アイドル駆動ギヤ27aを介して、第2主軸12が回転する。
【0076】
この状態から、第2クラッチ42を締結することにより、第2中間軸12がエンジン6のクランク軸6aと直結され、クランク軸6aがクランキングされる。以下、この第1速EV走行モードで走行中に、第2変速用シフター52を第2速用接続位置にインギヤした状態で第2クラッチ42を締結し、第2中間軸16、第2主軸12を介してクランク軸6aがクランキングする状態を、1stEV走行モード 2ndエンジン始動と呼ぶ。図8は、1stEV走行モード 2ndエンジン始動時のトルク伝達状況を示している。図8より、モータ7により出力されたトルクは、カウンタ軸14に伝達されると共に、エンジン6のクランク軸6aに伝達されていることがわかる。このように、1stEV走行モードで走行中に第2速でエンジン6を始動させることにより、エンジン6をクランキングするために必要なトルクを減少させることができ、駆動輪DW,DWに与える影響を小さくすることができる。
【0077】
尚、EV走行モードにより走行中に、エンジン6を始動することができる車速に到達する前に、最大エネルギー量E<所定値Ethとなった場合、傾斜度S≧第2しきい値Sth2となった場合等には、モータ7のトルクを一旦ゼロにし、インギヤしているギヤを開放状態(ニュートラル)にした後、第1クラッチ41を接続することにより、エンジン6を始動させる。
【0078】
また、車両が停止している状態から車両を始動させる場合には、通常、モータ7の駆動力のみによりEV発進を行うように制御されるが、路面の傾斜度が所定値以上である場合にはエンジン6を始動させて発進するように制御することにより、登坂路においても安定した発進が可能となる。
【0079】
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によれば、EV走行モードで走行中に路面の傾斜度が第1しきい値以上である場合であっても、EV走行モードのままで加速度や車速を維持し、走行性能を保つことができる。また、傾斜度が第1しきい値以上である場合には、現在の変速段よりも高速側の変速段を選択可能とするように制御するので、エンジン6を始動させる際に必要なトルクを減少させることができる。また、車両の積載量を考慮して傾斜度の判定を行うことによって、走行抵抗をより詳細に評価することができる。また、傾斜度が第2しきい値以上である場合や、車速が所定値以上である場合、またはバッテリ3の状態により十分なエネルギー量の供給が困難である場合にはエンジン6を始動させるので、より大きな駆動力を得ることができ、走行性能を保つことができる。
【0080】
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。
例えば、ハイブリッド車両用駆動装置1は、ツインクラッチ式変速機のモータ7が接続された入力軸である第1主軸11に奇数段ギヤを配置し、モータ7が接続されていない入力軸である第2中間軸16に偶数段ギヤを配置したが、これに限定されず、モータ7が接続された入力軸である第1主軸11に偶数段ギヤを配置し、モータ7が接続されていない入力軸である第2中間軸16に奇数段ギヤを配置してもよい。
【0081】
また、奇数段の変速段として第1速用駆動ギヤとしての遊星歯車機構30と、第3速用駆動ギヤ23aと第5速用駆動ギヤ25aに加えて、第7、9・・速用駆動ギヤを、偶数段の変速段として第2速用駆動ギヤ22aと第4速用駆動ギヤ24aに加えて、第6、8・・速用駆動ギヤを設けてもよい。また、傾斜度Sは、車両の積載量を考慮して導出されるものであってもよい。
【符号の説明】
【0082】
1 ハイブリッド車両用駆動装置
3 バッテリ(蓄電器)
5 ECU
6 エンジン(内燃機関)
7 モータ(電動機)
11 第1主軸(第1入力軸)
14 カウンタ軸(出力軸)
16 第2中間軸(第2入力軸)
41 第1クラッチ(第1断接手段)
42 第2クラッチ(第2断接手段)
51 第1変速用シフター
52 第2変速用シフター
20 変速機

【特許請求の範囲】
【請求項1】
内燃機関と、2つ以上の入力軸を有する変速機と、前記変速機の入力軸のいずれか一方に伝達可能に接続された電動機と、前記内燃機関と前記変速機とを断接する断接部と、を備え、前記内燃機関および前記電動機の少なくとも一方の動力により駆動されるハイブリッド車両用駆動装置において、
前記電動機によって出力可能な最大トルクを導出する最大トルク導出部と、
前記電動機によって前記内燃機関を始動させるための始動トルクを導出する始動トルク導出部と、
前記最大トルクと前記始動トルクとに基づき、前記電動機のみの動力により走行する際に前記電動機が出力するトルクの制限値を設定するトルク制限値設定部と、
路面の傾斜度を導出する傾斜度導出部と、
前記傾斜度を判定する傾斜度判定部と、を備え、
前記傾斜度判定部により前記傾斜度が第1しきい値以上であると判定された場合、前記トルク制限値設定部は、前記最大トルクの範囲内で、通常よりも大きいトルク制限値を設定することを特徴とするハイブリット車両用駆動装置。
【請求項2】
前記傾斜度が前記第1しきい値以上である場合には、現在の変速段よりも高速側の変速段を選択可能とするように制御することを特徴とする請求項1に記載のハイブリット車両用駆動装置。
【請求項3】
車速が所定値以上である場合には、前記内燃機関を始動させることを特徴とする請求項1または2に記載のハイブリット車両用駆動装置。
【請求項4】
前記傾斜度判定部により前記傾斜度が第2しきい値以上であると判定された場合には、前記内燃機関を始動させることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のハイブリット車両用駆動装置。
【請求項5】
前記電動機に電力を供給可能な蓄電器と、
前記蓄電器の状態を検出する蓄電器状態検出部と、
前記蓄電器の状態に基づき、前記蓄電器が出力可能な最大エネルギー量を導出する最大エネルギー量導出部と、を備え、
前記最大エネルギー量が所定値未満である場合には、前記内燃機関を始動させることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のハイブリット車両用駆動装置。
【請求項6】
前記傾斜度判定部は、車両の積載量を考慮して前記傾斜度の判定を行うことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のハイブリッド車両用駆動装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2011−213166(P2011−213166A)
【公開日】平成23年10月27日(2011.10.27)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−81012(P2010−81012)
【出願日】平成22年3月31日(2010.3.31)
【出願人】(000005326)本田技研工業株式会社 (23,863)
【Fターム(参考)】