(57)【要約】【課題】ハイブリッド車両のドライバビリティを向上させる。【解決手段】エンジン１２の出力軸１２−１と動力分配機構１６のキャリア１６−２との間に設けられたワンウェイクラッチ２４は、エンジン１２の出力軸１２−１がキャリア１６−２に対し相対的にエンジン１２の駆動方向と同方向に回転しようとするときはエンジン１２の出力軸１２−１とキャリア１６−２とを係合し、逆方向に回転しようとするときはエンジン１２の出力軸１２−１とキャリア１６−２とを解放する。スタータ２６によりエンジン１２を始動させるときは、エンジン１２の駆動方向におけるキャリア１６−２の回転速度がエンジン１２の始動時回転速度以上となるように予め制御される。【選択図】        図２
2005020911.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動輪の駆動が可能なモータと、
モータを駆動させるための電力を発生可能なジェネレータと、
駆動輪の駆動及びジェネレータの発電駆動が可能な内燃機関と、
内燃機関が発生する駆動力を駆動輪及びジェネレータに分配可能な動力分配機構と、
内燃機関の出力軸と該出力軸が連結される動力分配機構の伝達要素との間に設けられ、該出力軸が該伝達要素に対し相対的に内燃機関の駆動方向と同方向に回転しようとするときは該出力軸と該伝達要素とを係合し、該出力軸が該伝達要素に対し相対的に内燃機関の駆動方向と逆方向に回転しようとするときは該出力軸と該伝達要素とを解放するワンウェイクラッチと、
内燃機関を始動可能なスタータと、
スタータにより内燃機関を始動させるときに、ワンウェイクラッチを解放させるために、内燃機関の駆動方向における前記伝達要素の回転速度が内燃機関の始動時回転速度以上となるように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。
【請求項２】
請求項１に記載のハイブリッド車両の駆動装置であって、
前記制御手段は、内燃機関の始動後に、ワンウェイクラッチを係合させるために、内燃機関の出力軸回転速度と前記伝達要素の回転速度との少なくとも一方を制御することを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のハイブリッド車両の駆動装置であって、
前記制御手段は、ジェネレータの回転速度を制御することにより、前記伝達要素の回転速度を制御することを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項４】
駆動輪の駆動が可能なモータと、
モータを駆動させるための電力を発生可能なジェネレータと、
駆動輪の駆動及びジェネレータの発電駆動が可能な内燃機関と、
内燃機関が発生する駆動力を駆動輪及びジェネレータに分配可能な動力分配機構と、
内燃機関の出力軸と該出力軸が連結される動力分配機構の伝達要素との間に設けられ、該出力軸が該伝達要素に対し相対的に内燃機関の駆動方向と同方向に回転しようとするときは該出力軸と該伝達要素とを係合し、該出力軸が該伝達要素に対し相対的に内燃機関の駆動方向と逆方向に回転しようとするときは該出力軸と該伝達要素とを解放するワンウェイクラッチと、
内燃機関を始動可能なスタータと、
内燃機関を停止させるときに、ワンウェイクラッチを解放させるために、内燃機関の駆動方向における前記伝達要素の回転速度が内燃機関の回転速度以上となるように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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関及びモータを動力源として備えたハイブリッド車両の駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来のハイブリッド車両の駆動装置の一例が特開平８−２９０７２１号公報（特許文献１）に開示されている。この従来の駆動装置は、内燃機関、モータ、ジェネレータ及び遊星歯車機構を備えている。そして、内燃機関は遊星歯車機構のキャリアと連結され、モータは駆動輪及び遊星歯車機構のリングギヤと連結され、ジェネレータは遊星歯車機構のサンギヤと連結されている。さらに、内燃機関と遊星歯車機構のキャリアとの間にワンウェイクラッチが設けられている。ここでのワンウェイクラッチは、キャリアが内燃機関の駆動方向に対して逆方向に回転しようとするときに係合し、キャリアが内燃機関の駆動方向に回転しようとするときに解放するように機能する。これによって、車両の牽引時に内燃機関が停止されている場合に、ワンウェイクラッチが解放してキャリアが空転することにより、ジェネレータが高速で空転するのを抑止している。
【０００３】
しかしながら、この従来のハイブリッド車両の駆動装置においては、停止状態の内燃機関を始動させるときには、ワンウェイクラッチが係合することになるため、始動時に内燃機関にて発生した振動が駆動輪へ伝達される。したがって、この従来の駆動装置においては、ドライバビリティが低下してしまうという課題があった。そこで、本発明は、簡単な構成でドライバビリティを向上させることができる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。なお、その他にも、特許文献２〜５に示すハイブリッド車両の駆動装置が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−２９０７２１号公報
【特許文献２】
特開昭５９−２０４４０２号公報
【特許文献３】
特開昭５２−１４９７２２号公報
【特許文献４】
特開２０００−１０３２５９公報
【特許文献５】
特開２０００−７１８１５公報
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、第１の本発明に係るハイブリッド車両の駆動装置は、駆動輪の駆動が可能なモータと、モータを駆動させるための電力を発生可能なジェネレータと、駆動輪の駆動及びジェネレータの発電駆動が可能な内燃機関と、内燃機関が発生する駆動力を駆動輪及びジェネレータに分配可能な動力分配機構と、内燃機関の出力軸と該出力軸が連結される動力分配機構の伝達要素との間に設けられ、該出力軸が該伝達要素に対し相対的に内燃機関の駆動方向と同方向に回転しようとするときは該出力軸と該伝達要素とを係合し、該出力軸が該伝達要素に対し相対的に内燃機関の駆動方向と逆方向に回転しようとするときは該出力軸と該伝達要素とを解放するワンウェイクラッチと、内燃機関を始動可能なスタータと、スタータにより内燃機関を始動させるときに、ワンウェイクラッチを解放させるために、内燃機関の駆動方向における前記伝達要素の回転速度が内燃機関の始動時回転速度以上となるように制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
本発明によれば、内燃機関の出力軸とこの出力軸が連結される動力分配機構の伝達要素との間にワンウェイクラッチが設けられている。ここでのワンウェイクラッチの動作としては、内燃機関の出力軸が動力分配機構の伝達要素に対し相対的に内燃機関の駆動方向と同方向に回転しようとするときは出力軸と伝達要素とを係合し、内燃機関の出力軸が動力分配機構の伝達要素に対し相対的に内燃機関の駆動方向と逆方向に回転しようとするときは出力軸と伝達要素とを解放する。そして、本発明においては、スタータにより内燃機関を始動させるときに、内燃機関の駆動方向における伝達要素の回転速度が内燃機関の始動時回転速度以上となるように制御される。これによって、停止状態の内燃機関を始動させるときにワンウェイクラッチを解放状態にすることができるので、始動時に内燃機関にて発生した振動が駆動輪へ伝達されるのを抑制することができる。したがって、本発明によれば、簡単な構成でドライバビリティを向上させることができる。
【０００７】
第２の本発明に係るハイブリッド車両の駆動装置は、第１の本発明に記載の駆動装置であって、前記制御手段は、内燃機関の始動後に、ワンウェイクラッチを係合させるために、内燃機関の出力軸回転速度と前記伝達要素の回転速度との少なくとも一方を制御することを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、内燃機関の始動後に、内燃機関の出力軸回転速度と動力分配機構の伝達要素の回転速度との少なくとも一方を制御することにより、内燃機関の始動時には解放状態にあったワンウェイクラッチを係合させることができる。したがって、内燃機関が発生する駆動力を駆動輪及びジェネレータに伝達させることができる。
【０００９】
第３の本発明に係るハイブリッド車両の駆動装置は、第１または第２の本発明に記載の駆動装置であって、前記制御手段は、ジェネレータの回転速度を制御することにより、前記伝達要素の回転速度を制御することを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、ジェネレータの回転速度を制御することにより、動力分配機構の伝達要素の回転速度を制御するので、駆動輪の駆動制御に影響を与えることなく、動力分配機構の伝達要素の回転速度を制御することができる。
【００１１】
第４の本発明に係るハイブリッド車両の駆動装置は、駆動輪の駆動が可能なモータと、モータを駆動させるための電力を発生可能なジェネレータと、駆動輪の駆動及びジェネレータの発電駆動が可能な内燃機関と、内燃機関が発生する駆動力を駆動輪及びジェネレータに分配可能な動力分配機構と、内燃機関の出力軸と該出力軸が連結される動力分配機構の伝達要素との間に設けられ、該出力軸が該伝達要素に対し相対的に内燃機関の駆動方向と同方向に回転しようとするときは該出力軸と該伝達要素とを係合し、該出力軸が該伝達要素に対し相対的に内燃機関の駆動方向と逆方向に回転しようとするときは該出力軸と該伝達要素とを解放するワンウェイクラッチと、内燃機関を始動可能なスタータと、内燃機関を停止させるときに、ワンウェイクラッチを解放させるために、内燃機関の駆動方向における前記伝達要素の回転速度が内燃機関の回転速度以上となるように制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、内燃機関を停止させるときに、内燃機関の駆動方向における伝達要素の回転速度が内燃機関の回転速度以上となるように制御される。これによって、駆動状態の内燃機関を停止させるときにワンウェイクラッチを解放状態にすることができるので、停止時に内燃機関にて発生した振動が駆動輪へ伝達されるのを抑制することができる。したがって、簡単な構成でドライバビリティを向上させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置を含むハイブリッド車両の構成の概略を示す図である。本実施形態の駆動装置を含むハイブリッド車両は、モータ１０、エンジン１２、ジェネレータ１４、動力分配機構１６、減速機１８、インバータ２０、バッテリー２２、ワンウェイクラッチ２４、スタータ２６、補機バッテリー２８、コントローラ３０及び駆動輪３２を備えている。
【００１５】
モータ１０は例えば交流モータとして構成され、その出力軸１０−１が減速機１８を介して負荷である駆動輪３２と連結されている。そして、モータ１２を駆動（力行）運転させることにより駆動輪３２を駆動させることができる。さらに、駆動輪３２の回転エネルギーを利用してモータ１０を発電運転（回生制動）させることもできる。
【００１６】
内燃機関としてのエンジン１２については、その出力軸１２−１がワンウェイクラッチ２４、動力分配機構１６及び減速機１８を介して駆動輪３２と連結されている。
【００１７】
ジェネレータ１４は例えば交流発電機として構成され、その回転軸１４−１が動力分配機構１６を介してエンジン１２の出力軸１２−１と連結されている。
【００１８】
動力分配機構１６は、例えば図２に示すようなリングギヤ１６−１、キャリア１６−２及びサンギヤ１６−３を有する遊星歯車機構によって構成することができる。ここで、モータ１０、エンジン１２及びジェネレータ１４と遊星歯車機構との間の接続関係の一例を挙げると、図２に示すように、モータ１０の出力軸１０−１はリングギヤ１６−１と連結され、エンジン１２の出力軸１２−１はワンウェイクラッチ２４を介してキャリア１６−２と連結され、ジェネレータ１４の回転軸１４−１はサンギヤ１６−３と連結される。ただし、モータ１０、エンジン１２及びジェネレータ１４と遊星歯車機構との間の接続関係については、この例に限るものではなく、任意に設定することができる。
【００１９】
インバータ２０は、バッテリー２２からの直流電圧をスイッチング動作により１２０度ずつ位相が異なる３相交流に変換してモータ１０及びジェネレータ１４の３相コイル（図示せず）に交流電流をそれぞれ供給することが可能である。さらに、インバータ２０は、モータ１０及びジェネレータ１４の３相コイルの交流電流を直流に変換してバッテリー２２に回生する方向の変換も可能である。このように、ジェネレータ１４の発電及びモータ１０の回生制動によって生成された電気エネルギーは、インバータ２０を介してバッテリー２２に充電され、モータ１０及びスタータ２６の駆動の際に用いられる。
【００２０】
また、インバータ２０は図示しないＤＣ−ＤＣコンバータを備えており、ジェネレータ１４の発電及びモータ１０の回生制動によって生成された電気エネルギーの一部は、このＤＣ−ＤＣコンバータによって降圧されてから補機バッテリー２８に充電される。ここで、補機バッテリー２８に充電された電気エネルギーは図示しない車両電装品の作動に用いられる。
【００２１】
エンジン１２の出力軸１２−１と動力分配機構１６のキャリア１６−２との間には、ワンウェイクラッチ２４が設けられている。ワンウェイクラッチ２４は、エンジン１２の出力軸１２−１がキャリア１６−２に対し相対的にエンジン１２の駆動方向と同方向に回転しようとするときは、エンジン１２の出力軸１２−１とキャリア１６−２とを係合する。一方、エンジン１２の出力軸１２−１がキャリア１６−２に対し相対的にエンジン１２の駆動方向と逆方向に回転しようとするときは、ワンウェイクラッチ２４は、エンジン１２の出力軸１２−１とキャリア１６−２とを解放する。すなわち、エンジン１２の駆動方向に関して、キャリア１６−２はエンジン１２の出力軸１２−１より大きい回転速度で回転することはあるが、エンジン１２の出力軸１２−１より小さい回転速度で回転しようとするとワンウェイクラッチ２４が係合されるため、キャリア１６−２はエンジン１２の出力軸１２−１より小さい回転速度で回転することはない。
【００２２】
エンジン１２が駆動され、その出力軸１２−１がキャリア１６−２に対し相対的にエンジン１２の駆動方向と同方向に回転しようとしてワンウェイクラッチ２４が係合されたときは、エンジン１２が発生する駆動力はワンウェイクラッチ２４を介して動力分配機構１６へ伝達される。動力分配機構１６は、エンジン１２が発生する駆動力を駆動輪３２の駆動分とジェネレータ１４の発電分とに分配する。このように、エンジン１２を駆動することにより、駆動輪３２を駆動させることができるとともに、ジェネレータ１４を発電運転させることもできる。
【００２３】
スタータ２６は、バッテリー２２から供給される電気エネルギーにより駆動され、停止状態のエンジン１２を始動させることができる。なお、ここではスタータ２６を駆動するための電気エネルギーを補機バッテリー２８から供給するようにしてもよい。
【００２４】
コントローラ３０は、アクセル開度、車速及びブレーキ操作量（例えばいずれも図示しないセンサにより検出）等の車両状態を示す信号に応じてインバータ２０の駆動を制御することにより、モータ１０及びジェネレータ１４の運転状態を制御する。そして、コントローラ３０は、これらの車両状態を示す信号に応じてエンジン１２の始動／停止を制御し、エンジン１２が駆動されているときの運転状態も制御する。
【００２５】
本実施形態においては、コントローラ３０は、停止状態のエンジン１２をスタータ２６により始動させるときに、エンジン１２の駆動方向におけるキャリア１６−２の回転速度がエンジン１２の始動時回転速度以上となるように制御する。これによって、エンジン１２の始動時にワンウェイクラッチ２４を解放させることができ、エンジン１２の始動時に発生する振動が駆動輪３２へ伝達されるのを抑制することができる。
【００２６】
なお、本実施形態では、エンジン１２の始動時に、ワンウェイクラッチ２４を介してエンジン１２の出力軸１２−１と連結される動力分配機構１６の伝達要素の回転速度を制御する。図２に示す例の場合は、キャリア１６−２がワンウェイクラッチ２４を介してエンジン１２の出力軸１２−１と連結されているため、エンジン１２の始動時にキャリア１６−２の回転速度を制御することになる。
【００２７】
以下、コントローラ３０により実行されるエンジン始動時制御ルーチンについて、図３に示すフローチャートを用いて説明する。このルーチンは、停止状態のエンジン１２を始動させる毎に実行される。
【００２８】
まずステップ（以下Ｓとする）１においては、エンジン１２の駆動方向におけるキャリア１６−２の回転速度がエンジン１２の始動時回転速度以上となるように制御される。図４に示すように、モータ１０の回転速度及びジェネレータ１４の回転速度の少なくとも一方が変化すると、キャリア１６−２の回転速度が変化する。
【００２９】
ここで、キャリア１６−２の回転速度をＮｃ、ジェネレータ１４の回転速度をＮｇ、モータ１０の回転速度をＮｍ、サンギヤ１６−３とリングギヤ１６−１のギヤ比をρとすると、以下の（１）式が成立する。
Ｎｃ＝ρ／（１＋ρ）×Ｎｇ＋１／（１＋ρ）×Ｎｍ      （１）
【００３０】
また、減速機１８の減速比をηとすると、駆動輪３２の回転速度Ｎｗｈは、以下の（２）式で表される。
Ｎｗｈ＝１／η×Ｎｍ      （２）
【００３１】
本実施形態では、コントローラ３０は、モータ１０による駆動輪３２の駆動制御に影響を与えないために、ジェネレータ１４の回転速度を制御することにより、駆動輪３２の駆動状態に変化を与えることなくキャリア１６−２の回転速度を制御する。より具体的には、コントローラ３０は、モータ１０の回転速度（図示しないセンサにより検出）を読み込み、エンジン１２の駆動方向におけるキャリア１６−２の回転速度がエンジン１２の始動時回転速度以上となるようなジェネレータ１４の目標回転速度を演算して設定する。
【００３２】
ここで、ジェネレータ１４の目標回転速度をＮｇｒ、キャリア１６−２の設定回転速度（エンジン１２の始動時回転速度以上に設定される）をＮｃｒとすると、（１）式より以下の（３）式が成立するため、（３）式を用いてジェネレータ１４の目標回転速度Ｎｇｒを設定することができる。
Ｎｇｒ＝（１＋ρ）／ρ×Ｎｃｒ−１／ρ×Ｎｍ      （３）
【００３３】
そして、この目標回転速度Ｎｇｒに等しくなるようにジェネレータ１４の回転速度が制御される。その後、Ｓ２に進む。なお、モータ１０及びジェネレータ１４の運転状態によっては、エンジン１２の駆動方向におけるキャリア１６−２の回転速度がすでにエンジン１２の始動時回転速度以上となっている場合も考えられるが、その場合はその状態が維持されるように制御が行われる。また、エンジン１２の始動時回転速度については、スタータ２６によりエンジン１２を始動可能な値が予め設定されている。
【００３４】
Ｓ２においては、スタータ２６を駆動することにより、エンジン１２を始動させる。このとき、エンジン１２の駆動方向におけるキャリア１６−２の回転速度がエンジン１２の始動時回転速度以上となるように予め制御されているため、ワンウェイクラッチ２４は解放している。その後、Ｓ３に進む。
【００３５】
Ｓ３においては、エンジン１２の始動後に、解放しているワンウェイクラッチ２４を係合させるために、エンジン１２の回転速度がキャリア１６−２の回転速度に等しくなるように制御される。ここでの制御の一例としては、エンジン１２の回転速度を始動時回転速度から増大させる制御を行うことで、ワンウェイクラッチ２４を係合させる。ただし、ここでは、エンジン１２の回転速度の制御を行う代わりに、キャリア１６−２の回転速度をエンジン１２の回転速度まで下げるようにジェネレータ１４の回転速度を制御することで、ワンウェイクラッチ２４を係合させてもよい。あるいは、エンジン１２の回転速度を増大させる制御及びキャリア１６−２の回転速度を下げる制御の両方を行うことで、ワンウェイクラッチ２４を係合させてもよい。Ｓ３の処理によりワンウェイクラッチ２４が係合することで、エンジン１２の駆動力を駆動輪３２及びジェネレータ１４へ伝達させることができる。その後、本ルーチンの実行を終了する。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態によれば、スタータ２６によりエンジン１２を始動させるときに、エンジン１２の駆動方向におけるキャリア１６−２の回転速度がエンジン１２の始動時回転速度以上となるように予め制御される。これによって、エンジン１２の始動時にワンウェイクラッチ２４を解放させることができるので、エンジン１２の始動時に発生する振動が駆動輪３２へ伝達されるのを抑制することができる。そして、エンジン１２の始動後には、エンジン１２の回転速度を増大させる制御及びキャリア１６−２の回転速度を下げる制御の少なくとも一方を行うことにより、エンジン１２の始動時には解放状態にあったワンウェイクラッチ２４を係合させることができるので、エンジン１２の駆動力を駆動輪３２及びジェネレータ１４へ伝達させることができる。また、エンジン１２の出力軸１２−１とキャリア１６−２との間の係合／解放は、ワンウェイクラッチ２４により機械的に行われるので、油圧等を用いてクラッチの係合／解放の制御を行う必要もない。したがって、本実施形態によれば、簡単な構成でドライバビリティを向上させることができる。
【００３７】
また、本実施形態のコントローラ３０によるキャリア１６−２の回転速度制御については、エンジン１２の始動時だけでなく、エンジン１２の停止時にも行うことができる。エンジン１２の停止制御を行う際は、係合状態のワンウェイクラッチ２４を解放状態にするために、エンジン１２の駆動方向におけるキャリア１６−２の回転速度が現在のエンジン１２の回転速度以上となるように予め制御される。具体的には、現在のエンジン１２の回転速度以上となるキャリア１６−２の設定回転速度Ｎｃｒが設定され、（３）式を用いてジェネレータ１４の目標回転速度Ｎｇｒが演算される。そして、この目標回転速度Ｎｇｒに等しくなるようにジェネレータ１４の回転速度が制御される。このジェネレータ１４の回転速度制御によってワンウェイクラッチ２４が解放状態になった後に、エンジン１２の停止制御が行われる。そして、エンジン１２が停止した後に、ジェネレータ１４の回転速度制御を終了する。以上の制御によれば、エンジン１２の停止時にワンウェイクラッチ２４を解放させることができるので、エンジン１２の停止時に発生する振動が駆動輪３２へ伝達されるのを抑制することができる。したがって、簡単な構成でドライバビリティを向上させることができる。
【００３８】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、スタータにより内燃機関を始動させるときに、ワンウェイクラッチを解放させるために、内燃機関の駆動方向における伝達要素の回転速度が内燃機関の始動時回転速度以上となるように制御することにより、簡単な構成でドライバビリティを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置を含むハイブリッド車両の構成の概略を示す図である。
【図２】モータ、エンジン及びジェネレータと遊星歯車機構との間の接続関係の一例を説明する図である。
【図３】コントローラにより実行されるエンジン始動時制御ルーチンを説明するフローチャートである。
【図４】モータ、キャリア及びジェネレータの回転速度を説明する共線図である。
【符号の説明】
１０  モータ、１２  エンジン、１４  ジェネレータ、１６  動力分配機構、１８  減速機、２０  インバータ、２２  バッテリー、２４  ワンウェイクラッチ、２６  スタータ、２８  補機バッテリー、３０  コントローラ、３２  駆動輪。
【図１】
2005020911.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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