(57)【要約】【課題】動力伝達経路のクラッチが締結状態から切断状態に切り替えられた時のショックを低減することができるハイブリッド車両駆動装置を提供する。【解決手段】ハイブリッド車両駆動装置１００は、第一モータ１１と第二モータ１２とを有する回転電機１を有し、回転電機１を介さずにエンジン２のトルクを駆動軸６６に伝達する動力伝達経路Ｗと、動力伝達経路Ｗ上のクラッチ８１と、第一モータ１１及び第二モータ１２に電気的に接続される第一インバータ６ａ及び第二インバータ６ｂと、ＥＣＵ３とを備え、ＥＣＵ３は、クラッチ伝達トルクＣＬｔを０Ｎｍに調整してクラッチ８１を解放した後、エンジン２のトルクＥＧｔ及び回転数ＥＧｒを所定の目標値に一致させ、駆動軸６６のトルクが要求トルクに一致するように第二モータ１２のトルクＯＭｔを調整する。【選択図】図２
2016188011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のエンジンに機械的に連結されるインナーロータ、前記インナーロータの径方向外側に設けられるとともに前記車両の駆動軸に機械的に連結されるアウターロータ及び、前記アウターロータの径方向外側に設けられるステータを有する回転電機と、
前記インナーロータと前記アウターロータとからなる第一モータと、
前記アウターロータと前記ステータとからなる第二モータと、
前記回転電機を介さずに、前記エンジンのトルクを前記駆動軸に伝達する動力伝達経路と、
前記動力伝達経路に設けられ、前記エンジンに機械的に接続されるクラッチ入力軸と前記駆動軸に機械的に接続されるクラッチ出力軸とを有し、前記クラッチ入力軸及び前記クラッチ出力軸を機械的に接続する締結状態と切断する切断状態とに切り替えられるクラッチと、
前記第一モータと前記第二モータに各々電気的に接続される電力変換部と、
前記エンジンのトルク及び回転数を調整するとともに、前記締結状態と前記切断状態とを切り替え、さらに、前記電力変換部から前記第一モータ及び前記第二モータに各々供給される電力を調整する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記第一モータに供給される電力を調整し、前記第一モータのトルクを前記エンジンのトルクに対応させることにより、前記エンジンから前記クラッチ出力軸に伝達されるトルクを０Ｎｍに調整した状態で、前記締結状態から前記切断状態に切り替えた後に、前記エンジンのトルク及び回転数を所定の目標値に一致させた状態で、前記駆動軸に伝達されるトルクが所定の要求トルクとなるように、前記第二モータに供給される電力を調整して前記第二モータのトルクを調整するハイブリッド車両駆動装置。
【請求項２】
前記エンジンのトルク及び回転数の前記所定の目標値は、各々、最適燃費ラインから決定される最適燃費トルク及び最適燃費回転数である請求項１に記載のハイブリッド車両駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ハイブリッド車両駆動装置に関するものであり、特にダブルロータ型の回転電機を有するハイブリッド車両駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車に搭載されるダブルロータ型の回転電機は、インナーロータと、インナーロータの周りに配置されるアウターロータと、アウターロータの周りに配置されるステータとを有する。アウターロータは車両の駆動輪の駆動軸に機械的に接続し、インナーロータはエンジンの出力軸に機械的に接続する。
【０００３】
ここで、特許文献１の図１に記載される動力伝達装置では、回転電機のインナーロータとアウターロータとの間にクラッチが設けられている。また、アウターロータと車軸、すなわち駆動軸との間にもクラッチが設けられる。そして、エンジンのトルクを駆動輪の駆動軸に直接的に伝達する時は、これら二個のクラッチが繋がれる。一方、回転電機のアウターロータの回転によって車両の駆動輪を駆動する時には、インナーロータとアウターロータとの間のクラッチは切り離される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１２９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の動力伝達装置では、クラッチが締結された状態から解放され、切り離された状態に切り替えられる時、クラッチを介してトルクの入力側から出力側に伝達されるトルクの大きさが急激に減少するためショックが発生しやすい。また、クラッチの解放により、駆動軸はエンジンの駆動力によって直接的に駆動されている状態から回転電機を介して駆動されている状態に移行するため、解放前後で駆動力に差が出てしまい、さらにショックが発生しやすくなる。
【０００６】
この発明は、このような問題を解決するためになされ、エンジンの駆動力を車軸に直接伝達する動力伝達経路のクラッチが締結状態から解放されて切断状態に切り替えられた時のショックを低減することができるハイブリッド車両駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、この発明に係るハイブリッド車両駆動装置は、車両のエンジンに機械的に連結されるインナーロータ、インナーロータの径方向外側に設けられるとともに車両の駆動軸に機械的に連結されるアウターロータ及び、アウターロータの径方向外側に設けられるステータを有する回転電機と、インナーロータとアウターロータとからなる第一モータと、アウターロータとステータとからなる第二モータと、回転電機を介さずに、エンジンのトルクを駆動軸に伝達する動力伝達経路と、動力伝達経路に設けられ、エンジンに機械的に接続されるクラッチ入力軸と駆動軸に機械的に接続されるクラッチ出力軸とを有し、クラッチ入力軸及びクラッチ出力軸を機械的に接続する締結状態と切断する切断状態とに切り替えられるクラッチと、第一モータと第二モータに各々電気的に接続される電力変換部と、エンジンのトルク及び回転数を調整するとともに、締結状態と切断状態とを切り替え、さらに、電力変換部から第一モータ及び第二モータに各々供給される電力を調整する制御部とを備え、制御部は、第一モータに供給される電力を調整し、第一モータのトルクをエンジンのトルクに対応させることにより、エンジンからクラッチ出力軸に伝達されるトルクを０Ｎｍに調整した状態で、締結状態から切断状態に切り替えた後に、エンジンのトルク及び回転数を所定の目標値に一致させた状態で、駆動軸に伝達されるトルクが所定の要求トルクとなるように、第二モータに供給される電力を調整して第二モータのトルクを調整する。
【０００８】
また、この発明に係るハイブリッド車両駆動装置において、エンジンのトルク及び回転数の所定の目標値は、各々、最適燃費ラインから決定される最適燃費トルク及び最適燃費回転数であってもよい。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係るハイブリッド車両駆動装置によれば、エンジンの動力を車軸に直接伝達する動力伝達経路のクラッチが締結状態から解放されて切断状態に切り替えられた時のショックを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１に係るハイブリッド車両駆動装置の概略を示す図である。
【図２】図１に示すハイブリッド車両駆動装置の制御部による制御の流れを示すフローチャートである。
【図３】図１に示すハイブリッド車両駆動装置のエンジン及び回転電機の回転数及びトルクの推移を示すグラフである。
【図４】図１に示すハイブリッド車両駆動装置のエンジンのトルク及び回転数と最適燃費ラインとの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明の実施の形態に係るハイブリッド車両駆動装置１００について添付図面に基づいて説明する。
図１に示すように、ハイブリッド車両駆動装置１００のエンジン２にはエンジン出力軸６１が設けられている。また、エンジン出力軸６１にはクラッチ入力軸６２が常時一体回転可能に連結されている。エンジン出力軸６１とクラッチ入力軸６２とは、同軸上に設けられている。すなわち、クラッチ入力軸６２はエンジン２に機械的に接続される。また、エンジン出力軸６１とクラッチ入力軸６２との間には、第一変速ギヤ機構４が配置されている。また、クラッチ入力軸６２にはクラッチ８１のトルク入力側が接続される。さらに、クラッチ８１のトルク出力側にはクラッチ出力軸６３が接続される。そして、クラッチ出力軸６３の他端には、さらに第二変速ギヤ機構５が連結されている。第一変速ギヤ機構４及び第二変速ギヤ機構５は、それぞれ複数のギヤの組み合わせによって構成されている。なお、クラッチ８１は、クラッチ入力軸６２及びクラッチ出力軸６３を機械的に接続する締結状態と切断する切断状態とに適宜切り替えられる。ここで、締結状態とは、クラッチ８１が繋がれ、クラッチ入力軸６２、クラッチ８１及びクラッチ出力軸６３を介してエンジン出力軸６１のトルクが第二変速ギヤ機構５に伝達される状態をいう。また、切断状態とは、クラッチ８１が解放されており、エンジン出力軸６１のトルクが第二変速ギヤ機構５に直接伝達されていない状態をいう。
さらに、エンジン出力軸６１、クラッチ入力軸６２及びクラッチ出力軸６３は、エンジン２のトルクを第二変速ギヤ機構５に伝達する動力伝達経路Ｗを構成する。
【００１２】
第二変速ギヤ機構５の出力側にはプロペラシャフト６５が接続されている。さらに、プロペラシャフト６５には、差動装置８２を介して一対の駆動軸６６が接続されている。すなわち、一対の駆動軸６６は、プロペラシャフト６５及び差動装置８２を介して第二変速ギヤ機構５に機械的に連結されている。また、一対の駆動軸６６には、それぞれ駆動輪７０が機械的に連結されている。
【００１３】
また、エンジン出力軸６１には、第一変速ギヤ機構４を介してモータ回転軸４０が連結されている。従って、エンジン出力軸６１の回転数、すなわちエンジン２の回転数はモータ回転軸４０の回転数に応じて決定する。なお、モータ回転軸４０には、第一回転数センサ５１が取り付けられている。また、モータ回転軸４０には回転電機１が取り付けられている。回転電機１は、モータ回転軸４０に一体回転可能に設けられるインナーロータ１０と、インナーロータ１０の径方向外側に設けられるアウターロータ２０と、アウターロータ２０の径方向外側に設けられるステータ３０とを有する。ここで、インナーロータ１０は、モータ回転軸４０及び第一変速ギヤ機構４を介してエンジン出力軸６１と常時相対回転可能に連結される。すなわち、インナーロータ１０はエンジン出力軸６１に機械的に連結されている。また、アウターロータ２０には、モータ出力軸６４が接続されている。モータ出力軸６４には、第二回転数センサ５２が設けられる。そして、モータ出力軸６４は第二変速ギヤ機構５に接続されている。これによりアウターロータ２０はモータ出力軸６４を介して第二変速ギヤ機構５に機械的に連結されるとともに、モータ出力軸６４及び第二変速ギヤ機構５を介してクラッチ出力軸６３と機械的に連結されている。また、インナーロータ１０には第一インバータ６ａが電気的に接続されており、ステータ３０には第二インバータ６ｂが電気的に接続されている。さらに、第一インバータ６ａ及び第二インバータ６ｂには蓄電池７が電気的に接続されている。また、エンジン２、クラッチ８１、第一インバータ６ａ、第二インバータ６ｂ、第一回転数センサ５１及び第二回転数センサ５２にはＥＣＵ３が電気的に接続されている。なお、ＥＣＵ３は、エンジン２の燃料噴射量等を調整して、エンジン２のトルクを調整することができる。また、ＥＣＵ３は、クラッチ８１に設けられた図示しないアクチュエータを制御してクラッチ８１の締結状態と切断状態とを切り替えることができる。さらに、ＥＣＵ３は、第一インバータ６ａ及び第二インバータ６ｂが第一モータ１１及び第二モータ１２に供給される電力を各々調整することができる。従って、ＥＣＵ３は、第一モータ１１に供給される電力を調整して、インナーロータ１０及びモータ回転軸４０の回転数を適宜変更することにより、エンジン２の回転数を調整することもできる。
ここで、第一インバータ６ａ及び第二インバータ６ｂは、電力変換部を構成する。また、インナーロータ１０とアウターロータ２０とは第一モータ１１を構成し、アウターロータ２０とステータ３０とは第二モータ１２を構成する。また、ＥＣＵ３は、制御部を構成する。
【００１４】
次に、図２及び３を用いて、ＥＣＵ３によるクラッチ８１及び回転電機１の制御の流れについて説明する。
なお、この制御では、図３に示すように、第一回転数センサ５１によりインナーロータ１０の回転数ＩＲｒが計測される。また、インナーロータ１０の回転数ＩＲｒと第一変速ギヤ機構のギヤ比から、ＩＲｒに比例して変動するエンジン２の回転数ＥＧｒが算出される。また、ＥＣＵ３により、エンジン２のトルクＥＧｔ、第一モータ１１のトルクＩＭｔ、第二モータ１２のトルクＯＭｔ、アウターロータ２０のトルクＯＲｔ及びクラッチ出力軸６３のクラッチ伝達トルクＣＬｔが把握される。
さらに、ＥＣＵ３は、クラッチ８１に設けられた図示しないアクチュエータからの信号によりクラッチ８１が締結状態か切断状態かを把握している。
ここで、この制御における初期条件として、インナーロータ１０の回転数ＩＲｒはＲｉｒ１［ｒｍ］であり、エンジン２の回転数ＥＧｒはＲｅｇ１［ｒｍ］であるものとする。さらに、エンジン２のトルクＥＧｔはＴｅｇ１［Ｎｍ］であり、アウターロータ２０のトルクＯＲｔはＴｏｒ［Ｎｍ］であるものとする。ここで、Ｔｏｒ［Ｎｍ］は、アクセル開度等に基づいて決定される、所定の要求トルクとしての運転者の要求トルクに対応するトルクである。また、第一モータ１１のトルクＩＭｔ及び第二モータ１２のトルクＯＭｔは、各々０Ｎｍであるものとする。
【００１５】
（１）制御開始フェーズＰ１
まず、図２に示すように、ステップＳ１のクラッチ８１の制御開始フェーズＰ１において、ステップＳ２では、ＥＣＵ３が制御を開始するための判定値Ｖを演算する。この判定値Ｖは、例えばアクセル開度である。そして、ステップＳ３において、制御開始判定が成立したか否かが判断され、判定値Ｖが所定の値の領域に入ると制御開始判定が成立したと判断される。
【００１６】
（２）クラッチ伝達トルク調整フェーズＰ２
ステップＳ３で制御開始判定が成立した場合、ステップＳ４において、制御はクラッチ伝達トルク調整フェーズＰ２に移行する。そして、ステップＳ５において、クラッチ出力軸６３のクラッチ伝達トルクＣＬｔが０Ｎｍか否かが判断される。クラッチ伝達トルクＣＬｔが０Ｎｍでないと判断された場合、制御はステップＳ６に進み、ＥＣＵ３は第一インバータ６ａに指令を発して第一モータ１１に供給される電力を調整する。すなわち、第一モータ１１のトルクＩＭｔは、エンジン出力軸６１及び第一変速ギヤ機構４を介して、エンジン２のトルクに対応して釣り合うよう調整される。これにより、図３に示すように、クラッチ入力軸６２及びクラッチ出力軸６３のトルク、すなわちクラッチ伝達トルクＣＬｔは、第一モータ１１のトルクＩＭｔが上昇していくとともに低下していき、０Ｎｍとなる。この時、アウターロータ２０のトルクＯＲｔが一定値Ｔｏｒ［Ｎｍ］を維持できるよう、ＥＣＵ３は第二インバータ６ｂに指令を発して第二モータ１２に供給される電力を調整し、第一モータ１１のトルクＩＭｔの変化に合わせて第二モータ１２のトルクＯＭｔも同時に調整する。
【００１７】
（３）クラッチ切替フェーズＰ３
ステップＳ５において、クラッチ伝達トルクＣＬｔ＝０Ｎｍであると判断されると、ステップＳ７において、制御はクラッチ切替フェーズＰ３に移行する。そして、制御はステップＳ８に進み、クラッチ８１が解放されているか、すなわち切断状態か否かが判断される。クラッチ８１が接続状態であれば、ステップＳ９において、ＥＣＵ３はクラッチ８１の解放を指令し、図示しないアクチュエータを制御してクラッチ８１を解放して切断状態に切り替える。
【００１８】
（４）エンジントルク調整フェーズＰ４
ステップＳ８において、クラッチ８１が解放されて切断状態であると判断されると、制御は、ステップＳ１０においてエンジントルク調整フェーズＰ４に移行する。ステップＳ１１において、エンジン２のトルクＥＧｔが最適燃費トルクＴｅｇ２に一致するか否か判断される。
ここで、最適燃費トルクＴｅｇ２とは、要求されるエンジン２の駆動力を最も効率よく出力することができるトルクの値をいう。そして、エンジン２のトルクＥＧｔが最適燃費トルクＴｅｇ２に一致しない場合、制御はステップＳ１２に進み、ＥＣＵ３は、エンジン２に燃料噴射量を変動させる指令を発し、エンジン２のトルクＥＧｔをＴｅｇ１［Ｎｍ］から最適燃費トルクＴｅｇ２［Ｎｍ］に変化させる。この時、エンジン出力軸６１と機械的に接続するインナーロータ１０を有する第一モータ１１のトルクＩＭｔも、エンジン２のトルクＥＧｔの低下に従って低下する。
この時、ＥＣＵ３は、第二インバータ６ｂに指令を発し、ステータ３０に供給される電力を調整して、第二モータ１２のトルクＯＭｔを制御する。すなわち、第一モータ１１のトルクＩＭｔが低下するのに対して、ＥＣＵ３は第二モータ１２のトルクＯＭｔを増加させ、第一モータ１１及び第二モータ１２によって回転させられるアウターロータ２０のトルクＯＲｔが一定の値Ｔｏｒに維持されるように調整する。
【００１９】
（５）エンジン回転数調整フェーズＰ５
ステップＳ１１において、エンジン２のトルクＥＧｔが最適燃費トルクＴｅｇ２である、すなわちＥＧｔ＝Ｔｅｇ２と判断されると、制御は、ステップＳ１３においてエンジン回転数調整フェーズＰ５に移行する。ステップＳ１４において、エンジン２の回転数ＥＧｒが最適燃費回転数Ｒｅｇ２に一致するか否か判断される。
ここで、最適燃費回転数Ｒｅｇ２とは、要求されるエンジン２の駆動力を最も効率よく出力することができる回転数をいう。そして、エンジン２の回転数ＥＧｒが最適燃費回転数Ｒｅｇ２に一致しない場合は、制御はステップＳ１５に進み、ＥＣＵ３はエンジン２の回転数ＥＧｒを調整する。
具体的には、ＥＣＵ３は、第一インバータ６ａに指令を出し、第一モータ１１に供給される電力を調整することによって、インナーロータ１０及びモータ回転軸４０の回転数を調整する。エンジン出力軸６１は、第一変速ギヤ機構４を介してモータ回転軸４０に機械的に接続しているため、インナーロータ１０の回転数が変化するとエンジン出力軸６１の回転数も同時に変化する。
従って、ＥＣＵ３は、インナーロータ１０の回転数を制御することにより、エンジン２の回転数を制御することができる。すなわち、この実施の形態では、図３に示すように、インナーロータ１０の回転数ＩＲｒをＲｉｒ１［ｒｐｍ］からＲｉｒ２［ｒｐｍ］に増加させることにより、エンジン２の回転数ＥＧｒをＲｅｇ１［ｒｐｍ］から最適燃費回転数Ｒｅｇ２［ｒｐｍ］に増加させる。
【００２０】
ここで、エンジン２のトルクＥＧｔ及び回転数ＥＧｒの所定の目標値である最適燃費トルクＴｅｇ２［Ｎｍ］及び最適燃費回転数Ｒｅｇ２［ｒｐｍ］は、図４に示す最適燃費ラインＬ１に基づいて決定される。最適燃費ラインＬ１とは、所定の値のトルクをエンジン２で最も効率よく出力することができる回転数を示したグラフである。また、図４に示す破線Ｌ２は、アクセル開度や車速に基づいて算出された駆動力を出力するために必要なトルクと回転数との関係を示した等駆動力ラインである。従って、最適燃費ラインＬ１と等駆動力ラインＬ２との交点Ａから、最適燃費トルクＴｅｇ２［Ｎｍ］及び最適燃費回転数Ｒｅｇ［ｒｐｍ］が求められる。
【００２１】
（６）制御終了処理フェーズＰ６
ステップＳ１４において、エンジン２の回転数ＥＧｒが最適燃費回転数Ｒｅｇ２である、すなわちＥＧｒ＝Ｒｅｇ２と判断されると、制御はステップＳ１６に進み、制御終了処理フェーズＰ６に移行する。そして、ステップＳ１７において、クラッチ８１の制御が終了状態となり、ＥＣＵ３によるハイブリッド車両駆動装置１００の制御が終了する。
【００２２】
以上より、この実施の形態に係るハイブリッド車両駆動装置１００では、ＥＣＵ３が第一モータ１１のトルクＩＭｔをエンジン２のトルクＥＧｔに対応させることにより、クラッチ伝達トルクＣＬｔを０Ｎｍに調整した状態で、クラッチ８１を締結状態から切断状態に切り替える。これにより、クラッチ８１の解放によるショックの発生が防止され、乗り心地を良くすることができる。
さらに、ＥＣＵ３は、エンジン２のトルクＥＧｔ及び回転数ＥＧｒを、各々最適燃費トルクＴｅｇ２［Ｎｍ］及び最適燃費回転数Ｒｅｇ２［ｒｐｍ］に一致させた状態で、アウターロータ２０のトルクＯＲｔが一定の値Ｔｏｒとなるように、第二モータ１２に供給される電力を調整する。これにより、クラッチ８１の解放の前後で、駆動軸６６に伝達されるトルクに差ができず、ショックの発生をさらに確実に防止することができる。
また、エンジン２のトルクＥＧｔ及び回転数ＥＧｒを、各々最適燃費トルクＴｅｇ２［Ｎｍ］及び最適燃費回転数Ｒｅｇ２［ｒｐｍ］に一致させることにより、エンジン２を効率よく駆動することができる。
【００２３】
なお、この実施の形態に限定されず、ＥＣＵ３はハイブリッド車両駆動装置１００を制御する際に、エンジントルク調整フェーズＰ４とエンジン回転数調整フェーズＰ５とを同時に行ってもよく、順序を逆にしてもよい。
【符号の説明】
【００２４】
１  回転電機、２  エンジン、３  ＥＣＵ（制御部）、６ａ  第一インバータ（電力変換部）、６ｂ  第二インバータ（電力変換部）、１０  インナーロータ、１１  第一モータ、１２  第二モータ、２０  アウターロータ、３０  ステータ、６２  クラッチ入力軸、６３  クラッチ出力軸、６６  駆動軸、８１  クラッチ、１００  ハイブリッド駆動装置、Ｗ  動力伝達経路、Ｔｅｇ２  最適燃費トルク、Ｒｅｇ２  最適燃費回転数、Ｌ１  最適燃費ライン、Ｌ２  等駆動力ライン。
【図１】
2016188011.tif 000003
【図２】
2016188011.tif 000004
【図３】
2016188011.tif 000005
【図４】
2016188011.tif 000006