(57)【要約】【課題】動力伝達経路のクラッチが切断状態から締結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、クラッチ入力軸６２の回転数をクラッチ出力軸６３の回転数に一致させ、エンジン２のトルクを要求トルクに一致させ、回転電機１のアウターロータ２０のトルクが一定の値となるように第一インバータ６ａ及び第二インバータ６ｂを制御した上で、クラッチ８１を切断状態から締結状態に切り替える。【選択図】図２
2016188010.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、
前記第一モータ及び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、
前記クラッチ入力軸が前記クラッチ出力軸に対して所定の値以下の回転数差で回転するように前記エンジンの回転数を調整し、
前記エンジンのトルクを所定の要求トルクに一致させるように調整し、
前記アウターロータから前記駆動軸に伝達されるトルクが前記要求トルクに応じた一定の値となるように、前記第一モータ及び前記第二モータに供給される電力を調整した上で、
前記切断状態から前記締結状態に切り替える、ハイブリッド車両駆動装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記切断状態から前記締結状態に切り替えた後、前記第一モータ及び前記第二モータに供給される電力を調整して、前記第一モータのトルク及び前記第二モータのトルクを０Ｎｍに向かって変動させる請求項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、アウターロータと駆動軸との間のクラッチは繋がれ、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、それぞれのクラッチを切断された状態から締結された状態に切り替える時、クラッチの入力側及び出力側の回転数及びトルクに差があると、クラッチが締結されたときにショックが発生してしまう。そのため、ショックが運転者に伝わり、乗り心地が悪くなるという問題があった。
【０００６】
この発明は、このような問題を解決するためになされ、エンジンの動力を車軸に直接伝達する動力伝達経路のクラッチが切断状態から締結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、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、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、第一モータ及び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、クラッチ入力軸がクラッチ出力軸に対して所定の値以下の回転数差で回転するようにエンジンの回転数を調整し、エンジンのトルクを所定の要求トルクに一致させるように調整し、アウターロータから駆動軸に伝達されるトルクが要求トルクに応じた一定の値となるように、第一モータ及び第二モータに供給される電力を調整した上で、切断状態から締結状態に切り替える。
【０００８】
また、この発明に係るハイブリッド車両駆動装置の制御部は、切断状態から締結状態に切り替えた後、第一モータ及び第二モータに供給される電力を調整して、第一モータのトルク及び第二モータのトルクを０Ｎｍに向かって変動させてもよい。
【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切断状態から締結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。
【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が切り離されており、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に供給する電力を各々調整することができる。
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出力軸６１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。
【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、判定値Ｖが所定の値を超えると、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る。
【００１６】
（２）エンジン回転数調整フェーズ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、エンジン回転数調整フェーズＰ２に移行する。ここで、ＥＣＵ３は、第一回転数センサ５１により検出されるモータ回転軸４０の回転数及び第二回転数センサ５２により検出されるモータ出力軸６４の回転数を把握している。モータ回転軸４０は第一変速ギヤ機構４を介してクラッチ入力軸６２と機械的に接続しているため、ＥＣＵ３は、モータ回転軸４０の回転数と第一変速ギヤ機構４のギヤ比とによって、クラッチ入力軸６２の回転数を算出する。また、モータ出力軸６４は第二変速ギヤ機構５を介してクラッチ出力軸６３と機械的に接続しているため、ＥＣＵ３は、モータ出力軸６４の回転数と第二変速ギヤ機構５のギヤ比とによって、クラッチ出力軸６３の回転数を算出する。従って、ＥＣＵ３は、ステップＳ５において、クラッチ係合要素であるクラッチ入力軸６２とクラッチ出力軸６３との回転数差を算出することができる。
【００１７】
そして、制御はステップＳ６に進み、ＥＣＵ３は、クラッチ入力軸６２とクラッチ出力軸６３との回転数差が所定の値ΔＮ以下であるか否かを判断する。ここで、本実施形態において所定の値ΔＮとは、例えば３０ｒｐｍである。クラッチ入力軸６２とクラッチ出力軸６３との回転数差が所定の値ΔＮよりも大きい場合、ステップＳ７において、ＥＣＵ３はエンジン出力軸６１の回転数を調整する。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、エンジン出力軸６１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］に低下させることにより、エンジン２の回転数ＥＧｒをＲｅｇ１［ｒｐｍ］からＲｅｇ２［ｒｐｍ］に低下させ、クラッチ出力軸６３の回転数ＣＬｒであるＲｃｌ［ｒｐｍ］に近接させている。
なおこの時、ＥＣＵ３は、エンジン２の回転数ＥＧｒ、すなわちエンジン出力軸６１及びクラッチ入力軸６２の回転数であるＲｅｇ２［ｒｐｍ］と、クラッチ出力軸６３の回転数ＣＬｒ、すなわち回転数Ｒｃｌ［ｒｐｍ］との差が所定の値ΔＮ以内、つまり３０ｒｐｍ以内になるように調整する。このように、クラッチ入力軸６２の回転数とクラッチ出力軸６３の回転数との差が３０ｒｐｍ以内であれば、クラッチ８１が締結された際にもほとんどショックが発生しないため、クラッチ入力軸６２の回転数とクラッチ出力軸６３の回転数とが一致していると判断される。所定の値ΔＮは、３０ｒｐｍに限定されない。クラッチ８１が締結された際にほとんどショックが発生しない程度の値であれば良い。
【００１８】
（３）エンジントルク調整フェーズＰ３
ステップＳ６において、エンジン回転数調整フェーズＰ２の制御により、エンジン２の回転数Ｒｅｇ２とクラッチ出力軸６３の回転数Ｒｃｌとの差が３０ｒｐｍ以内になったと判断された場合、制御はステップＳ８のエンジントルク調整フェーズＰ３に移行する。そして、制御がステップＳ９に進んで、ＥＣＵ３は、エンジン２のトルクＥＧｔが所定の要求トルクとしての運転者の要求トルクＴｅｇ２に一致するか否かを判断する。ここで、運転者の要求トルクとは、運転者が現在要求していると推測されるエンジン２のトルクをいい、アクセル開度等から算出される。
そして、エンジン２のトルクＥＧｔが運転者の要求トルクＴｅｇ２［Ｎｍ］に一致しない場合、ステップＳ１０において、ＥＣＵ３はエンジン２のトルクＥＧｔの調整を行う。具体的には、図３に示すように、エンジン２のトルクＥＧｔがＴｅｇ１［Ｎｍ］であり要求トルクＴｅｇ２［Ｎｍ］よりも小さい場合、ＥＣＵ３は、燃料噴射量を増やす指令を発してエンジン２のトルクＥＧｔを上昇させ、要求トルクＴｅｇ２［Ｎｍ］に一致させる制御を行う。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の上昇に従って上昇する。ここで、駆動軸６６に機械的に接続されるアウターロータ２０のトルクは、運転者の要求トルクＴｅｇ２［Ｎｍ］に応じて一定のトルクＴｏｒ［Ｎｍ］に維持される必要がある。そのため、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が増加するのに対して、ＥＣＵ３は第二モータ１２のトルクＯＭｔを低下させ、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】
（４）クラッチ切り替えフェーズＰ４
ステップＳ９において、エンジン２のトルクＥＧｔが運転者の要求トルクＴｅｇ２に一致したと判断されると、ステップＳ１１において、制御はクラッチ切り替えフェーズＰ４に移行する。そして、制御はステップＳ１２に進み、クラッチ８１が締結状態か、切断状態かが判断される。クラッチ８１が切断状態であれば、ステップＳ１３において、ＥＣＵ３は図示しないアクチュエータを制御してクラッチ８１の状態を締結状態に切り替える。
【００２０】
（５）第一モータトルク調整フェーズＰ５
ステップＳ１２において、クラッチ８１が締結状態であると判断されると、制御は、ステップＳ１４において第一モータトルク調整フェーズＰ５に移行する。そして、ステップＳ１５において、第一モータ１１のトルクＩＭｔが０Ｎｍであるか否かが判断される。第一モータ１１のトルクＩＭｔが０Ｎｍでない場合、ステップＳ１６において、ＥＣＵ３は第一モータ１１のトルクＩＭｔ及び第二モータ１２のトルクＯＭｔを調整する。
具体的には、図３に示すように、ＥＣＵ３は、第一インバータ６ａに指令を発して第一モータ１１のトルクＩＭｔを０Ｎｍになるまで低下させていく。この時、アウターロータ２０のトルクＯＲｔが一定の値Ｔｏｒを維持するように、ＥＣＵ３は第二インバータ６ｂにも指令を発して第二モータ１２のトルクＯＭｔも、第一モータ１１のトルクＩＭｔの変動に合わせて０Ｎｍへと近づけていく。さらに、第一モータ１１のトルクＩＭｔが０Ｎｍに向かって低下するとともに、クラッチ出力軸６３のトルクＣＬｔは上昇する。従って、第一モータ１１のトルクＩＭｔ及び第二モータ１２のトルクＯＭｔが０Ｎｍに到達した時点で、駆動軸６６に伝達されているトルクは、回転電機１を介して伝達されるトルクから、動力伝達経路Ｗを介してエンジン２から直接伝達されるトルクに完全に切り替わる。
【００２１】
（６）制御終了処理フェーズＰ６
ステップＳ１５において、第一モータ１１のトルクＩＭｔが０Ｎｍであると判断されると、制御はステップＳ１７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Ｓ１８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１に係るハイブリッド車両駆動装置１００では、クラッチ８１を切断状態から締結状態に切り替える前に、ＥＣＵ３によって、クラッチ入力軸６２の回転数がクラッチ出力軸６３の回転数に一致するようにエンジン２の回転数が調整される。また、ＥＣＵ３は、エンジン２のトルクＥｇｔを運転者の所定の要求トルクＴｅｇ２に一致させるように調整する。従って、これにより、クラッチ８１を切断状態から締結状態に切り替える際に、運転者にショックが伝わることが防止され、乗り心地を良くすることができる。
さらに、ＥＣＵ３は、アウターロータ２０のトルクＯＲｔが運転者の要求トルクＴｅｇ２に応じた一定の値Ｔｏｒとなるように、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に供給する電力を調整する。これにより、クラッチ８１が切断状態から締結状態に切り替えられる前に、回転電機１から第二変速ギヤ機構５及びプロペラシャフト６５を介して駆動軸６６に伝達されるトルクを一定の値に維持することができ、より安定したトルクの制御が可能となる。
【００２３】
また、クラッチ８１が切断状態から締結状態に切り替えられた後、ＥＣＵ３が、第一インバータ６ａ及び第二インバータ６ｂを制御して、第一モータ１１のトルク及び第二モータのトルクを０Ｎｍに向かって変動させる。それとともに、回転電機１によって駆動軸６６に伝達されるトルクが減少する分、エンジン２から動力伝達経路Ｗを通って駆動軸６６に伝達されるトルクは自動的に増加する。これにより、第二変速ギヤ機構５及びプロペラシャフト６５を介して駆動軸６６に伝達されるトルクは、運転者の要求トルクＴｅｇ２に応じた一定の値になるように維持される。
従って、駆動軸６６へのトルクの伝達経路をスムーズに切り替えることができ、クラッチ８１が切断状態から締結状態に切り替えられた後もトルクの変動によるショックが生じず、乗り心地を良くすることができる。
【００２４】
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、エンジン回転数調整フェーズＰ２とエンジントルク調整フェーズＰ３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】
【００２５】
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。
【図１】
2016188010.tif 000003
【図２】
2016188010.tif 000004
【図３】
2016188010.tif 000005