JP2004210116A

JP2004210116A - Hybrid vehicle drive system

Info

Publication number: JP2004210116A
Application number: JP2002381809A
Authority: JP
Inventors: Michiyuki Haniyu; 倫之羽二生; Kazuhiro Takeda; 和宏竹田; Shinobu Kamata; 忍釜田; Hiroshi Oba; 大羽　　拓; Hiroshi Iwano; 岩野　　浩
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2004-07-29

Abstract

【課題】モータジェネレータの小型化を図りながら、モータジェネレータによる変速時アシストや発電を、運転状態に応じてより効率良く選択す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。
【解決手段】エンジンとモータジェネレータと遊星歯車と複数の変速段を有する変速機とを備えたハイブリッド車両において、遊星歯車を、複数配置し、複数の遊星歯車１８，１９は、何れも同軸上に少なくとも入出力軸を３軸有し、３軸は、エンジン１１、モータジェネレータ１２、変速機である自動ＭＴ１７の車両駆動軸１３のうち何れかと接続する機構であって、モータジェネレータ１２は、出力軸上にドッグクラッチ３３を有し、該ドッグクラッチ３３は、遊星歯車１８，１９の３軸のうち、モータジェネレータ１２と接続する軸を切換変更するようにした。
【選択図】図１A drive device for a hybrid vehicle capable of more efficiently selecting a gear change assist or power generation by the motor generator according to an operation state while reducing the size of the motor generator.
In a hybrid vehicle including an engine, a motor generator, a planetary gear, and a transmission having a plurality of gears, a plurality of planetary gears are arranged, and the plurality of planetary gears are coaxially arranged. It has at least three input / output shafts, and the three shafts are a mechanism that is connected to any one of the engine 11, the motor generator 12, and the vehicle drive shaft 13 of the automatic MT 17 that is a transmission. A dog clutch 33 is provided on the upper side, and the dog clutch 33 switches between the three shafts of the planetary gears 18 and 19 that are connected to the motor generator 12.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンとモータジェネレータ等による少なくとも２つの駆動源と遊星歯車と複数の変速段を有する変速機とを備えたハイブリッド車両の駆動装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、低公害性と航続距離、およびエネルギ供給のインフラ等の要求から、エンジンとモータジェネレータを組合せて搭載したハイブリッド車両（ＨＥＶ）の実用化が進められている。
このＨＥＶのシステム構成のうち、既存の手動変速機（以下、ＭＴ）の変速動作を自動化した自動ＭＴをベースにしたＨＥＶシステムが考えられている。
【０００３】
しかし、自動ＭＴの課題は、変速中のトルク中断に起因する変速ショックである。そこで、ＨＥＶ機能を実現するモータジェネレータを用いて変速ショックを低減するシステムがある。例えば、モータジェネレータを自動ＭＴに組込み、変速時にエンジンの駆動力が中断したときにモータジェネレータでアシストすることにより変速ショックを低減することができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２６２４０９号公報（第２頁、図２）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のハイブリッド車両の駆動装置にあっては、下記に列挙するような解決課題があった。
【０００６】
（課題１：大きいモータジェネレータが必要）
１つのみの遊星歯車を用いるものであるため、設計自由度が低く、各変速段の変速ショックをほぼ同等に低減させるためには、モータジェネレータのトルクもしくは回転数の設計が厳しくなり、結果として、モータジェネレータの出力を大きくせざるを得ない。
【０００７】
（課題２：システム長が延びる可能性がある）
モータジェネレータの軸上に遊星歯車と２段の出力段が配置されるため、システムの大きさが軸長方向に大きくなり、車両への搭載性が悪化する。
【０００８】
（課題３：リングギア入力であるため、動力循環が生じる）
遊星歯車において、エンジン駆動力がリングギアに、モータジェネレータ駆動力がサンギアに入力し、キャリア軸が出力となる構成であるため、変速機の何れかの固定ギアで走行する場合、エンジンの駆動力が一部循環する動力循環状態となる。そのため、エンジン走行時のモータジェネレータによる発電およびアシストの効率が低下する。
【０００９】
本発明は、上記課題に着目してなされたもので、モータジェネレータの小型化を図りながら、モータジェネレータによる変速時アシストや発電を、運転状態に応じてより効率良く選択す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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、第１の駆動源と第２の駆動源と遊星歯車と複数の変速段を有する変速機とを備えたハイブリッド車両において、
前記遊星歯車を、複数配置し、
前記複数の遊星歯車は、何れも同軸上に少なくとも入出力軸を３軸有し、前記３軸は、前記第１の駆動源、前記第２の駆動源、前記変速機の車両駆動軸のうち何れかと接続する機構であって、
前記第２の駆動源は、出力軸上に切換装置を有し、
前記切換装置は、前記遊星歯車の前記３軸のうち、前記モータジェネレータと接続する軸を切換変更する手段とした。
【００１１】
ここで、「第１の駆動源」と「第２の駆動源」とは、例えば、第１の駆動源はエンジンで、第２の駆動源はモータジェネレータというように、エンジンやモータの組み合わせ駆動源をいう。
【００１２】
「複数の変速段を有する変速機」とは、例えば、平行に配される少なくとも２軸上にギア比の異なる複数の変速段を有する変速機等をいう。
【００１３】
【発明の効果】
よって、本発明にあっては、例えば、変速時に中断されたエンジン駆動力を補うようにモータジェネレータから駆動力を入力する際、その時に必要な駆動力に応じて複数の遊星歯車から切換装置により選択して駆動力を入力することができるというように、モータジェネレータが幅広い駆動力範囲を有する必要が無くなる。この結果、モータジェネレータの小型化を図りながら、モータジェネレータによる変速時アシストや発電を、運転状態に応じてより効率良く選択することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のハイブリッド車両の駆動装置を実現する実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【００１５】
（第１実施例）
まず、構成を説明する。
図１は本発明第１実施例によるハイブリッド車両の駆動装置のシステム構成を示す図である。
エンジン１１（第１の駆動源）は、内燃機関などの原動機であり、駆動力を発生する。
モータジェネレータ１２（第２の駆動源）は、電動機兼発電機であり、発電，力行が可能である。前記モータジェネレータ１２の制御装置３６は、インバータなどである。前記制御装置３６は、エナジーストレージ装置３７を備え、モータジェネレータ１２への電力供給，充電受入などを行う。前記エナジーストレージ装置３７とは、一般的にバッテリやキャパシタである。
【００１６】
車両駆動軸１３は、駆動力をデファレンシャルギア１４に伝達する軸であり、デファレンシャルギア１４を通過した駆動力は駆動輪１５に伝えられ、車両は走行する。
【００１７】
クラッチ１６は、エンジン１１の駆動力を摩擦力により伝達もしくは中断する装置であり、滑らすことにより伝達率を変化させることができる。その制御はクラッチアクチュエータ４５で行う。
【００１８】
変速機である自動マニュアルトランスミッション（以下、「自動ＭＴ」という。）１７は、平行２軸構成であり、一方の軸はクラッチ１６を介してエンジン１１と接続し、他方は車両駆動軸１３に接続する。
自動ＭＴ１７は、ギア比の異なる複数の変速段２１，２２，２３，２４を有している。ここでは、変速段２１，２２，２３，２４は前進用の変速段であり、後進用は図示していない。
【００１９】
カウンターシャフト５０は、固定軸であり、カウンターシャフト５０上にはギア２５，２６およびドッグクラッチ３１が配置されている。
【００２０】
自動ＭＴ１７は、ドッグクラッチ３０（締結装置），ドッグクラッチ３１（制動装置），ドッグクラッチ３２（締結装置）を有し、このドッグクラッチ３０，３１，３２を近接するギアに締結させることによりエンジン１１の駆動力を車両駆動軸１３に伝達することができる。
【００２１】
各ドッグクラッチ３０，３１，３２は、それぞれドッグクラッチアクチュエータ４０，４１，４２により締結、中立状態に制御される。
例えば、ドッグクラッチ３０の場合、図２（ａ）が中立状態であり、図２（ｂ）が変速段２２への締結状態であり、図２（ｃ）が変速段２１への締結状態である。
【００２２】
ワンウェイクラッチ２０は、自動ＭＴ１７のエンジン１１に接続する軸がエンジン１１の回転方向と逆方向に回転することを制限する装置である。モータジェネレータ１２のみで走行する場合にワンウェイクラッチ２０を作動させ、遊星歯車１８もしくは遊星歯車１９のキャリア軸に反力を発生させることにより、遊星歯車１８もしくは遊星歯車１９は固定ギアとなり、モータジェネレータ１２の駆動力を増幅させて車両駆動軸１３に伝達することが可能となる。
【００２３】
遊星歯車１８（第１の遊星歯車）および遊星歯車１９（第２の遊星歯車）は、３つの軸から構成され、それぞれ中心からサンギア軸、キャリア軸、リングギア軸と称する。
遊星歯車１８のサンギア軸は、ギア２５およびギア２７と、キャリア軸はエンジン１１と、リングギア軸は変速段２２を介して車両駆動軸１３と接続している。遊星歯車１９のサンギア軸は、ギア２６およびギア２８と、キャリア軸はエンジン１１と、リングギア軸は変速段２３を介して車両駆動軸１３と接続している。
【００２４】
モータジェネレータ１２の入出力軸上には、ギア２７とギア２８とドッグクラッチ３３（切換装置）が存在している。ドッグクラッチ３３をギア２７に接続すると、モータジェネレータ１２は遊星歯車１８のサンギアに接続し、ドッグクラッチ３３をギア２８に接続すると、モータジェネレータ１２は遊星歯車１９のサンギアに接続する。ドッグクラッチ３３が中立状態のとき、モータジェネレータ１２は中立状態となるため、発電やアシストの必要ない場合では、モータジェネレータ１２の連れ回りによる損失を低減できる。
【００２５】
エンジン入力軸回転数検出装置３４と車両駆動軸回転数検出装置３５は自動ＭＴ１７の入出力軸の回転数を検出する。
【００２６】
車両制御装置３８は運転者の意図および車両速度などからエンジン出力指令、モータジェネレータ発電・アシスト・回生指令、変速指令などを発する。
【００２７】
図示していないが、エンジン１１はスタータを有している。モータジェネレータ１２により走行中に押し掛けすることも可能である。
【００２８】
また、車両が停止した状態において、エンジン１１の駆動力を車両駆動軸１３に伝達可能である。
【００２９】
ドッグクラッチ３３をギア２７もしくはギア２８と締結状態とし、モータジェネレータ１２を速度制御することにより、エンジン１１の駆動力を遊星歯車１８もしくは遊星歯車１９を介して車両駆動軸１３に伝達させることが可能である。さらに、出力段である変速段２２もしくは変速段２３の回転数をある程度の低速まで、前後進ともに無段に制御することが可能である。
【００３０】
次に、作用を説明する。
【００３１】
［変速段］
変速段２１および変速段２４は、平歯車対であり、エンジン１１の出力軸上に配された入力ギアの回動は、それぞれドッグクラッチ３０およびドッグクラッチ３２によって制限される。これらのギア比をＲ_２１およびＲ_２４とする。つまり、ドッグクラッチ３０を変速段２１に締結すると、エンジン１１の駆動力は変速段２１を介して車両駆動軸１３へ伝達される。
【００３２】
変速段２２および変速段２３は、それぞれ遊星歯車１８および遊星歯車１９と接続している。変速段２２の場合、ドッグクラッチ３０を締結させることにより、固定ギア比となる。同時に、遊星歯車１８の３つの軸の回転数はエンジン１１と同じ回転数となる。エンジン１１の駆動力はドッグクラッチ３０より変速段２２を介して車両駆動軸１３へ伝達する。変速段２３も同様である。これらのギア比をＲ_２２およびＲ_２３とする。
【００３３】
ギア２５とギア２６は、カウンターシャフト５０と締結することにより、遊星歯車１８および遊星歯車１９を固定ギアとして機能させることができる。ドッグクラッチ３１がギア２５と締結した場合、遊星歯車１８のサンギアの回転が機械的に固定されるため、従来の遊星歯車を用いた自動変速機のように固定の変速段となる。そのギア比は、遊星歯車１８のサンギアとリングギアの歯数比をＫとすると、エンジン１１の回転数ωｅと車両駆動軸１３の回転数ωｖの関係は、
ωｅ／ωｖ＝Ｋ×Ｒ_２２．．．（１）
となる。同様に、ドッグクラッチ３１がギア２６と締結した場合、遊星歯車１９は固定の変速段となり、そのギア比は、遊星歯車１９のサンギアとリングギアの歯数比をＬとすると、エンジン１１の回転数ωｅと車両駆動軸１３の回転数ωｖの関係は、
ωｅ／ωｖ＝Ｌ×Ｒ_２３．．．（２）
となる。
【００３４】
以上より、第１実施例のシステムでは、変速段がＲ_２１、Ｒ_２２、Ｒ_２３、Ｒ_２４、Ｋ×Ｒ_２２、Ｋ×Ｒ_２３の計６段存在する。そして、ギア比の大きさをローギアからハイギアの順で並べると、Ｒ_２１＞Ｒ_２２＞Ｋ×Ｒ_２２＞Ｒ_２３＞Ｒ_２４＞Ｋ×Ｒ_２３となる。
【００３５】
このため、変速ショック低減や発進性能向上のために用いる遊星歯車で２種類のギア段を実現するため、既存のＦＦ用６速自動ＭＴと同等の全長とすることが可能である。
【００３６】
［システムの特長］
図１の構成におけるシステムの主な４つの特長（▲１▼モータ走行が可能である。▲２▼発電，アシストが自在である。▲３▼回生制動が可能である。▲４▼変速ショックの低減が可能である。）を以下に説明する。
【００３７】
▲１▼第１にモータ走行が可能である。
ワンウェイクラッチ２０を作動させ、ドッグクラッチ３３をギア２７に締結し、遊星歯車１８を固定ギアとし、モータジェネレータ１２の駆動力をギア２７および変速段２２を介して車両駆動軸１３に伝達する。
遊星歯車の各要素（リングギア、サンギア、キャリア）の回転数およびトルクの関係式は、
ω_キャリア＝（１−Ｋ）×ω_サン＋Ｋ×ω_リング．．．（３）
Ｔ_キャリア＝Ｔ_サン／（１−Ｋ）＝Ｔ_リング／Ｋ．．．（４）
であるため、モータジェネレータ１２のトルクＴ_ＭＧ１２と、車両駆動軸１３へのトルクＴ_ｏｕｔとの関係は、
Ｔ_ｏｕｔ＝｛（Ｋ×Ｒ_２２）／（１−Ｋ）｝・Ｔ_ＭＧ１２．．．（５）
となる。遊星歯車１８の成立条件は、Ｋ＜０．７程度であるため、式（３）の分母は１以下となり、ギア２６のギア比はＲ_２６よりも大きなギア比となる。
同様にドッグクラッチ３３をギア２８に締結し、遊星歯車１９を固定ギアとしてモータジェネレータ１２の駆動力をギア２８および変速段２３を介して車両駆動軸１３に伝達することも可能である。その場合、
Ｔ_ｏｕｔ＝｛（Ｌ×Ｒ_２３）／（１−Ｌ）｝・Ｔ_ＭＧ１２．．．（６）
となる。遊星歯車の歯数比Ｌと歯数比Ｋがほぼ等しい場合では、Ｒ_２２＞Ｒ_２３の関係から、式（５）のほうがギア比が大きく、よりローギアとなるため、低速高負荷状況では、式（５）の状態とし、高速低負荷状況では式（６）の状態とすることで広い範囲でモータ走行が可能となる。
【００３８】
▲２▼第２に発電、アシストが自在である。
自動ＭＴ１７の選択されたギア比をＲ_ｎ、エンジン１１の回転数Ｎ_{ＥＮＧ１１}およびトルクＴ_{ＥＮＧ１１}を用いるとトルクの関係は、
Ｔ_ｏｕｔ＝Ｒ_ｎ×Ｔ_{ＥＮＧ１１}＋｛（Ｋ×Ｒ_２２−Ｒ_ｎ）／（１−Ｋ）｝・Ｔ_ＭＧ１２．．．（７）
Ｔ_ｏｕｔ＝Ｒ_ｎ×Ｔ_{ＥＮＧ１１}＋｛（Ｌ×Ｒ_２３−Ｒ_ｎ）／（１−Ｌ）｝・Ｔ_ＭＧ１２．．．（８）
となる。
ギア２５が固定されている場合は、式（８）によるアシスト方式のみ、ギア２６が固定されている場合は、式（７）によるアシスト方式のみとなるが、それ以外の状態ではより効率が良くなるアシスト方式を選択する。
【００３９】
▲３▼第３に回生制動が可能である。
上記のアシスト同様に回生も可能である。
自動ＭＴ１７の選択されたギア比をＲ_ｎ、エンジン１１の回転数Ｎ_{ＥＮＧ１１}およびトルクＴ_{ＥＮＧ１１}を用いると回生トルクの関係は、
Ｔ_ＭＧ１２＝｛（１−Ｋ）／（Ｋ×Ｒ_２２−Ｒ_ｎ）｝・Ｔ_ｏｕｔ．．．（９）
Ｔ_ＭＧ１２＝｛（１−Ｌ）／（Ｌ×Ｒ_２３−Ｒ_ｎ）｝・Ｔ_ｏｕｔ．．．（１０）
となる。ギア２５が固定されている場合は、式（１０）による回生方式のみ、ギア２６が固定されている場合は、式（９）による回生方式のみとなるが、それ以外の状態ではより効率が良くなる回生方式を選択する。
【００４０】
▲４▼第４に変速ショックの低減が可能である。
本システムの変速ショック低減制御は大きく２種類ある。低速ギア間は遊星歯車１８を活用してモータジェネレータ１２の制御でエンジン１１のトルクをバイパスさせるトルクバイパス制御による変速ショック低減制御を行い、高速ギア間は遊星歯車１９を活用してモータジェネレータ１２の制御でエンジン１１のトルクをバイパスさせるトルクバイパス制御による変速ショック低減制御を行う。ギア段に応じて、モータジェネレータ１２の接続する遊星歯車を切換えることにより、モータジェネレータ１２の運転領域が狭くでき、モータジェネレータ１２を小型化できる。次に、本システムの変速ショック低減制御の要であるトルクバイパス制御について説明する。
【００４１】
［変速制御例１］
図３は第１実施例装置での変速制御１を示すフローチャートである。ここでは、Ｒ_２２からＫ×Ｒ_２２へ変速する場合を説明する。つまり、変速段２２に締結しているドッグクラッチ３０を解放し、ドッグクラッチ３１をギア２５に締結させる動作である。モータジェネレータ１２の最大出力がエンジン出力に対して十分に大きい場合は、この制御方式を用いる。
【００４２】
ステップ２０１の変速開始指令に対し、ステップ２０２でモータジェネレータ１２のトルクを増加させる。ステップ２０３では、ドッグクラッチ３０の入力トルクがゼロになるようにモータジェネレータ１２のトルクを制御する。
モータジェネレータ１２の目標トルクは、
ｔＴ_ＭＧ１２＝（１−Ｋ）×Ｔ_{ＥＮＧ１１} ．．．（１１）
に慣性を考慮して加えたものである。
【００４３】
このとき、エンジン１１のトルクは、遊星歯車１８のキャリアに入力し、リングギアを経由し、変速段２２を介して車両駆動軸１３に伝達するため、車両駆動力は、
Ｔ_ｏｕｔ＝Ｋ×Ｒ_２２×Ｔ_{ＥＮＧ１１} ．．．（１２）
に慣性を考慮して加えたものである。
【００４４】
モータジェネレータ１２のトルクが式（１１）となると、ドッグクラッチ３０に入力するエンジン１１のトルクがゼロ程度となるため、ステップ２０４に移行して、ドッグクラッチ３０を解放する。
【００４５】
ドッグクラッチ３０を解放後、ステップ２０５に移行してモータジェネレータ１２を回転数制御する。ドッグクラッチは回転数が一致しないと締結できないため、ギア２５の回転数をゼロとするように制御する。このときのモータジェネレータ１２の目標値は、
ｔＮ_ＭＧ１２＝０．．．（１３）
である。ステップ２０６のようにギア２５の回転数とドッグクラッチ３１の回転数が一致したとき、ステップ２０７でドッグクラッチ３１をギア２５に締結する。
【００４６】
その後、ステップ２０８でモータジェネレータのトルクを減少させ、モータジェネレータ１２のトルクがゼロとなったとき、ステップ２０９の変速終了となる。
【００４７】
本制御方式をエンジン１１のトルクが遊星歯車１８に分岐されて伝達する形態であるため、トルクバイパス制御と称する。本制御方式ではドッグクラッチ解放時でもエンジン１１のトルクを遊星歯車１８を介して車両駆動軸１３に伝達することが可能であるため、既存自動ＭＴのような変速時のトルク中断を回避でき、ショックの少ない変速が可能である。
同様に、遊星歯車１９を用いて変速ショックを抑制した変速が可能である。
【００４８】
遊星歯車１８を用いてトルクバイパス制御を行うか、遊星歯車１９を用いてトルクバイパス制御を行うかは変速するギア比によって選択する。
一般に同期モータなどは回転数が高いほどトルクが小さくなる。トルクバイパス制御ではドッグクラッチを解放するためにモータジェネレータは式（１１）のトルクが必要である。そのため、小型なモータジェネレータでは回転数が高い場合、式（１１）のトルクが発生できない。そこで、モータジェネレータの回転数があまり高くならないように、変速時に接続する遊星歯車を選択する。
【００４９】
本構成ではＲ_２１〜Ｒ_２２、Ｒ_２２〜Ｋ×Ｒ_２２、Ｋ×Ｒ_２２〜Ｒ_２３変速では、遊星歯車１８を用い、Ｒ_２３〜Ｒ_２４、Ｒ_２４〜Ｋ×Ｒ_２４変速では、遊星歯車１９を用いることにより、モータジェネレータ１２に要求する出力を小さくすることができる。
【００５０】
［変速制御動作］
図４は第１実施例装置での変速制御例１における各要素の動作イメージである。エンジン１１のトルクは一定としてＲ_２２からＫ×Ｒ_２２へ変速する。はじめに、モータジェネレータ１２をトルク制御し、ドッグクラッチ３０への入力トルクを減少させる。このとき、車両駆動軸１３へ伝達するエンジン１１トルクは徐々に減少し、ドッグクラッチ３０への入力トルクがゼロになると、車両駆動軸１３のトルクは式（１２）で表されるトルクとなる。ドッグクラッチ３０解放後、モータジェネレータ１２は速度制御となる。目標値は式（１３）である。モータジェネレータ１２の速度制御により、遊星歯車１８のサンギアに接続するギア２５の回転数がゼロとなったとき、ドッグクラッチ３１をギア２５に締結する。その後、モータジェネレータ１２のトルクを減少させることにより、ギア２５に反力が発生して、遊星歯車１８は固定ギアとして機能し、エンジン１１のトルクをＫ×Ｒ_２２倍して車両駆動軸１３へ伝達する。以上が変速動作のイメージである。
ここでは静的な関係のみを示している。実際には慣性の影響を考慮するため、変速制御中の挙動は図４と若干異なることが容易に想像できる。
【００５１】
［変速制御例２］
次に、モータジェネレータが比較的小さい場合の変速制御について述べる。
図５は本発明第１実施例の変速制御例２である。ここでは、Ｒ_２２からＫ×Ｒ_２２へ変速する場合を説明する。つまり、変速段２２に締結しているドッグクラッチ３０を解放し、ドッグクラッチ３１をギア２５に締結させる動作である。
【００５２】
ステップ２１１の変速開始指令に対し、ステップ２１２でモータジェネレータ１２のトルクを増加させるとともに、エンジン１１のトルクを減少させる。エンジン１１のトルクを減少させることにより、式（１１）の値が小さくなり、トルクの小さいモータジェネレータでも遊星歯車でのトルクバランスを保つことができ、トルクバイパス制御が成立する。
【００５３】
ステップ２１３では、ドッグクラッチ３０の入力トルクがゼロになるようにモータジェネレータ１２およびエンジン１１のトルクを制御する。ドッグクラッチ３０の入力トルクがゼロ程度のとき、ステップ２１４に移行して、ドッグクラッチ３０を解放する。
【００５４】
ドッグクラッチ３２を解放後、ステップ２１５に移行してモータジェネレータ１２を回転数制御する。ギア２５の回転数をゼロとなるように制御する。このとき、エンジン１１の出力を調整しながら、モータジェネレータ１２の速度制御を行うように互いに協調制御することにより駆動力を中断することなく変速することができる。
【００５５】
ステップ２１６のようにギア２５の回転数がゼロとなったとき、ステップ２１７でドッグクラッチ３１をギア２５に締結する。
【００５６】
その後、ステップ２１８でエンジン１１のトルクを増加させ、モータジェネレータ１２のトルクを減少させると、エンジン１１のトルクは徐々に固定ギアとなった遊星歯車１８を介して車両駆動軸１３に伝達される。モータジェネレータ１２のトルクがゼロとなったとき、ステップ２１９の変速終了となる。
【００５７】
本方式では変速性能は劣るが、変速時間を短縮化することにより、違和感の少ない変速をより小さいモータジェネレータで実現可能である。
【００５８】
次に、効果を説明する。
第１実施例のハイブリッド車両の駆動装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００５９】
（１）エンジンとモータジェネレータと遊星歯車と複数の変速段を有する変速機とを備えたハイブリッド車両において、遊星歯車を、複数配置し、複数の遊星歯車１８，１９は、何れも同軸上に少なくとも入出力軸を３軸有し、３軸は、エンジン１１、モータジェネレータ１２、変速機である自動ＭＴ１７の車両駆動軸１３のうち何れかと接続する機構であって、モータジェネレータ１２は、出力軸上にドッグクラッチ３３を有し、該ドッグクラッチ３３は、遊星歯車１８，１９の３軸のうち、モータジェネレータ１２と接続する軸を切換変更するようにしたため、モータジェネレータ１２の小型化を図りながら、モータジェネレータ１２による変速時アシストや発電を、運転状態に応じてより効率良く選択することができる。
【００６０】
（２）第１の駆動源は、エンジン１１であり、第２の駆動源は、モータジェネレータ１２であり、自動ＭＴ１７は、平行に配される少なくとも２軸上にギア比の異なる複数の変速段２１，２２，２３，２４を有する変速機であって、自動ＭＴ１７の一方の軸はエンジン１１と接続し、自動ＭＴ１７の他方の軸は車両駆動軸１３と接続し、ドッグクラッチ３０，３２を締結させることにより、エンジン１１の駆動力をドッグクラッチ３０，３２によって選択された変速段を介して車両駆動軸１３に伝達し、遊星歯車１７，１８は、何れも自動ＭＴ１７のエンジン１１と接続する軸と同軸上に配置し、モータジェネレータ１２は、自動ＭＴ１７のエンジン１１と接続する軸と平行な軸に配置したため、モータジェネレータ軸上に遊星歯車と２段の出力段が配される従来技術と比較し、システムの軸方向長さが短くなり、コンパクトで車両搭載性の良いシステムを提案できる。
【００６１】
（３）遊星歯車１８，１９の３軸のうち、モータジェネレータ１２と接続する軸の回転数をゼロにするドッグクラッチ３１を有するため、遊星歯車１８，１９にて固定ギア比を２種類実現でき、コンパクトなシステムを提案できる。
【００６２】
（４）遊星歯車１８，１９のうち、第１の遊星歯車１８の自動ＭＴ１７の車両駆動軸１３と接続する軸とのギア比と、第２の遊星歯車１９の自動ＭＴ１７の車両駆動軸１３と接続する軸とのギア比と、が異なる設定としたため、ギア比の設計に関して、自由度が高く、モータジェネレータ１２の運転領域を狭くでき、より小さなモータジェネレータ出力でショック低減可能なシステムを提案できる。
【００６３】
（５）ドッグクラッチ３０，３１，３２によって選択された変速段に応じて、モータジェネレータ１２の接続する遊星歯車を遊星歯車１８と遊星歯車１９の何れかに変更するようにしたため、少なくとも使用頻度が高いハイギア（６速の場合には、４速，５速，６速を指す）領域において、動力循環を回避でき、モータジェネレータ１２によるアシストや発電を運転状態に応じて効率の良い状態で実現できる。
【００６４】
（６）ドッグクラッチ３０，３１，３２によって選択される変速段を変更する際に、変更する変速段に応じて、モータジェネレータ１２の接続する遊星歯車を遊星歯車１８と遊星歯車１９の何れかに変更するようにしたため、モータジェネレータ１２の運転領域を狭めることができ、よりモータジェネレータ１２の特性に適した動作点でショック低減制御を行うことができる。
【００６５】
（７）締結装置，切換装置および制動装置として、ドッグクラッチ３０，３１，３２，３３（噛合い歯車）を採用したため、締結時のエネルギ消費が無く、効率の良いシステムを提案することができる。
【００６６】
（第２実施例）
第２実施例は、遊星歯車の入出力関係出力トルクと入力トルクの関係は異なることを利用して、変速段の比率（変速前のギア比と変速後のギア比の比率）に応じながら、実用での動力循環による損失量を小さくしながら、ショックも低減可能な配置とする例である。
【００６７】
まず、構成を説明する。
図６は本発明第２実施例によるハイブリッド車両の駆動装置を示す全体システム図である。
【００６８】
エンジン１１１は、内燃機関などの原動機であり、駆動力を発生する。モータジェネレータ１１２は、電動機兼発電機であり、発電，力行が可能である。車両駆動軸１１３は、駆動力をデファレンシャルギア１４に伝達する軸であり、デファレンシャルギア１１４を通過した駆動力は駆動輪１１５に伝えられ、車両は走行する。
【００６９】
クラッチ１１６は、エンジン１１１の駆動力を摩擦力により伝達もしくは中断する装置であり、滑らすことにより伝達率を変化させることができる。
自動ＭＴ１１７は平行２軸構成であり、一方の軸はクラッチ１１６を介してエンジン１１１と接続し、他方は車両駆動軸１１３に接続する。
【００７０】
自動ＭＴ１１７は、ギア比の異なる複数の変速段１２１，１２２，１２３，１２４を有している。ここでは、変速段１２１，１２２，１２３，１２４は、前進用の変速段であり、後進用は図示していない。
【００７１】
また、カウンターシャフト１５０は固定軸であり、カウンターシャフト１５０上にはギア１２５、１２６およびドッグクラッチ１３１が配されている。
【００７２】
また、自動ＭＴ１１７は、締結装置であるドッグクラッチ１３０，１３１，１３２を有し、このドッグクラッチ１３０，１３１，１３２を近接するギアに締結させることにより、エンジン１１１の駆動力を車両駆動軸１１３に伝達することができる。これらのドッグクラッチ１３０，１３１，１３２は、各々アクチュエータを有し、それらにより中立および締結状態を実現する。
【００７３】
ワンウェイクラッチ１２０は、自動ＭＴ１１７のエンジン１１１に接続する軸がエンジン１１１の回転方向と逆方向に回転することを制限する装置である。モータジェネレータ１１２のみで走行する場合にワンウェイクラッチ１２０を作動させ、遊星歯車１１８もしくは遊星歯車１１９のキャリア軸に反力を発生させることにより、遊星歯車１１８もしくは遊星歯車１１９は固定ギアとなり、モータジェネレータ１１２の駆動力を増幅させて車両駆動軸１１３に伝達することが可能となる。
【００７４】
遊星歯車１１８および遊星歯車１１９は、３つの軸から構成され、それぞれ中心からサンギア軸、キャリア軸、リングギア軸と称する。
遊星歯車１１８のサンギア軸はギア１２５およびギア１２７と、キャリア軸は変速段１２２を介して車両駆動軸１１３と、リングギア軸はエンジン１１１と接続している。
【００７５】
遊星歯車１１９のサンギア軸はギア１２６およびギア１２８と、キャリア軸はエンジン１１１と、リングギア軸は変速段１２３を介して車両駆動軸１１３と接続している。
【００７６】
モータジェネレータ１１２の入出力軸上には、ギア１２７とギア１２８とドッグクラッチ１３３が存在している。ドッグクラッチ１３３をギア１２７に接続すると、モータジェネレータ１１２は遊星歯車１１８のサンギアに接続し、ドッグクラッチ１３３をギア１２８に接続すると、モータジェネレータ１１２は遊星歯車１１９のサンギアに接続する。ドッグクラッチ１３３が中立状態のとき、モータジェネレータ１１２は中立状態となるため、発電やアシストの必要ない場合では、モータジェネレータ１１２の連れ回りによる損失を低減できる。
【００７７】
次に、作用を説明する。
ドッグクラッチ１３１がギア１２５と締結した場合、遊星歯車１１８は固定の変速段となり、そのギア比は、遊星歯車１１８のサンギアとリングギアの歯数比をＫとすると、エンジン１１１の回転数ωｅと車両駆動軸１１３の回転数ωｖの関係は、
ωｅ／ωｖ＝Ｋ×Ｒ_１２２．．．（１４）
となる。同様に、ドッグクラッチ１３１がギア１２６と締結した場合、遊星歯車１１９は固定の変速段となり、そのギア比は、遊星歯車１１９のサンギアとリングギアの歯数比をＬとすると、エンジン１１１の回転数ωｅと車両駆動軸１１３の回転数ωｖの関係は、
ωｅ／ωｖ＝Ｌ×Ｒ_１２３．．．（１５）
となる。
【００７８】
本構成では、遊星歯車１１８と遊星歯車１１９の接続状態が異なるため、変速ショックを低減する制御を行うときに、変速段によって、必要となるモータジェネレータ１１２の出力が図１の構成と異なる。変速性能とモータジェネレータの特性に応じて、適した構成を選択する。なお、他の作用は第１実施例と同様であるので説明を省略する。
【００７９】
次に、効果を説明する。
この第２実施例のハイブリッド車両の駆動装置にあっては、第１実施例の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００８０】
（８）遊星歯車１８，１９のうち、第１の遊星歯車１８のエンジン１１もしくはモータジェネレータ１２と接続する軸と、第２の遊星歯車１９のエンジン１１もしくはモータジェネレータ１２と接続する軸とを異ならせたため、遊星歯車の入出力関係出力トルクと入力トルクの関係は異なることを利用して、変速段の比率に応じながら、実用での動力循環による損失量を小さくしながら、ショックも低減可能な配置とすることができる。
【００８１】
（第３実施例）
第３実施例は、モータジェネレータと多板クラッチの両方による制御を可能とすることで制御性の向上を図ると共に、モータジェネレータのトルクが小さくても変速性能を損なうことがない例である。
【００８２】
図７は本発明第３実施例によるハイブリッド車両の駆動装置の全体システム図である。
エンジン３１１は、内燃機関などの原動機であり、駆動力を発生する。モータジェネレータ３１２は、電動機兼発電機であり、発電，力行が可能である。
【００８３】
車両駆動軸３１３は、駆動力をデファレンシャルギア３４に伝達する軸であり、デファレンシャルギア３１４を通過した駆動力は駆動輪３１５に伝えられ、車両は走行する。
【００８４】
クラッチ３１６は、エンジン３１１の駆動力を摩擦力により伝達もしくは中断する装置であり、滑らすことにより伝達率を変化させることができる。
【００８５】
自動ＭＴ３１７は、平行２軸構成であり、一方の軸はクラッチ３１６を介してエンジン３１１と接続し、他方は車両駆動軸３１３に接続する。
【００８６】
自動ＭＴ３１７は、ギア比の異なる複数の変速段３２１，３２２，３２３，３２４を有している。ここでは、変速段３２１，３２２，３２３，３２４は前進用の変速段であり、後進用は図示していない。
【００８７】
また、カウンターシャフト３５０は、固定軸であり、カウンターシャフト３５０上にはギア３２５，３２６および多板クラッチ３４５，３４６が配されている。ギア３２５とギア３２６は同軸上に存在する多板クラッチ３４５および多板クラッチ３４６の締結圧により、その回動を制限される。
【００８８】
また、自動ＭＴ３１７は、締結装置であるドッグクラッチ３３０，３３１，３３２を有し、このドッグクラッチ３３０，３３１，３３２を近接するギアに締結させることにより、エンジン３１１の駆動力を車両駆動軸３１３に伝達することができる。これらのドッグクラッチ３３０，３３１，３３２は、各々アクチュエータを有し、それらにより中立および締結状態を実現する。
【００８９】
ワンウェイクラッチ３２０は、自動ＭＴ３１７のエンジン３１１に接続する軸がエンジン３１１の回転方向と逆方向に回転することを制限する装置である。モータジェネレータ３１２のみで走行する場合にワンウェイクラッチ３２０を作動させ、遊星歯車３１８もしくは遊星歯車３１９のキャリア軸に反力を発生させることにより、遊星歯車３１８もしくは遊星歯車３１９は固定ギアとなり、モータジェネレータ３１２の駆動力を増幅させて車両駆動軸３１３に伝達することが可能となる。
【００９０】
遊星歯車３１８および遊星歯車３１９は、３つの軸から構成され、それぞれ中心からサンギア軸、キャリア軸、リングギア軸と称する。
【００９１】
遊星歯車３１８のサンギア軸はギア３２５およびギア３２７と、キャリア軸は変速段３２２を介して車両駆動軸３１３と、リングギア軸はエンジン３１１と接続している。
【００９２】
遊星歯車３１９のサンギア軸はギア３２６およびギア３２８と、キャリア軸は変速段３２３を介して車両駆動軸３１３と、リングギア軸はエンジン３１１と接続している。
【００９３】
モータジェネレータ３１２の入出力軸上には、ギア３２７とギア３２８とドッグクラッチ３３３が存在している。ドッグクラッチ３３３をギア３２７に接続すると、モータジェネレータ３１２は遊星歯車３１８のサンギアに接続し、ドッグクラッチ３３３をギア３２８に接続すると、モータジェネレータ３１２は遊星歯車３１９のサンギアに接続する。ドッグクラッチ３３３が中立状態のとき、モータジェネレータ３１２は中立状態となるため、発電やアシストの必要ない場合では、モータジェネレータ３１２の連れ回りによる損失を低減できる。
【００９４】
本構成では、変速時に多板クラッチ３４５および多板クラッチ３４６とモータジェネレータ３１２を併用することにより、モータジェネレータ３１２を小型にしても変速性能を維持することが可能となる。
【００９５】
次に、作用を説明する。
【００９６】
［変速制御例］
図７は本発明第３実施例装置での変速制御の一例である。ここでは、Ｒ_３２２からＫ×Ｒ_３２２へ変速する場合を説明する。つまり、変速段_３２２に締結しているドッグクラッチ３３０を解放し、多板クラッチ３４５をギア３２５に締結させる動作である。
【００９７】
ステップ４１１の変速開始指令に対し、ステップ４１２でモータジェネレータ３１２のトルクを増加させるとともに、多板クラッチ３４５の締結圧を増加させる。
【００９８】
ステップ４１３では、ドッグクラッチ３３０の入力トルクがゼロになるようにモータジェネレータ１２および多板クラッチ３４５の締結圧を制御する。このとき、モータジェネレータ３１２を速度制御することにより、多板クラッチ３４５の締結圧の過不足を補正することが可能である。モータジェネレータ３１２の目標値は、
ω_{ＭＧ３１２}＝ω_{ＥＮＧ３１１} ．．．（１５）
である。
ドッグクラッチ３３０の入力トルクがゼロ程度のとき、ステップ４１４に移行して、ドッグクラッチ３３０を解放する。
【００９９】
ドッグクラッチ３３０を解放後、ステップ４１５に移行してモータジェネレータ３１２を回転数制御する。同時に、ギア３２５の回転数変化率がモータジェネレータ３１２の回転数変化率と同調するように、多板クラッチ３４５の締結圧も制御する。このとき、モータジェネレータ３１２と多板クラッチ３４５によって遊星歯車３１８のサンギアに反力が発生し、エンジン３１１の駆動力は中断することなく遊星歯車３１８を介して車両駆動軸３１３へ伝達される。
【０１００】
ステップ４１６のようにギア３２５の回転数がゼロとなったとき、ステップ４１７で多板クラッチ３４５をギア２５に締結する。
【０１０１】
その後、ステップ４１８で多板クラッチ３４５の締結圧を増加させ、モータジェネレータ３１２のトルクを減少させると、エンジン３１１のトルクは徐々に固定ギアとなった遊星歯車１８を介して車両駆動軸３１３に伝達される。モータジェネレータ３１２のトルクがゼロとなったとき、ステップ４１９の変速終了となる。
【０１０２】
［変速制御動作］
図９は第３実施例装置の変速制御における各要素の動作イメージである。エンジン３１１のトルクは一定としてＲ_３２２からＫ×Ｒ_３２２へ変速する。
【０１０３】
はじめに、モータジェネレータ３１２のトルクを増加させ、多板クラッチ３４５の締結圧を上げ、ドッグクラッチ３３０への入力トルクを減少させる。
その後、モータジェネレータ３１２を速度制御し、モータジェネレータ３１２の運転状態が発電，力行の何れかの状態となるように多板クラッチ３４５の締結圧を制御することにより、制御性を向上させることができる。
【０１０４】
ドッグクラッチ３３０解放後、モータジェネレータ３１２は速度制御となる。このとき、多板クラッチ３４５はギア３２５の回転数変化率がモータジェネレータ３１２の回転数変化率と同調するように締結圧を制御する。
【０１０５】
ギア３２５の回転数がゼロとなった後、モータジェネレータ３１２のトルクを減少とともに、多板クラッチ３４５の締結圧を上昇させることにより、ギア３２５に反力が発生して、遊星歯車３１８は固定ギアとして機能する。以上が変速動作のイメージである。
【０１０６】
ここでは静的な関係のみを示している。実際には慣性の影響を考慮するため、変速制御中の挙動は図９と若干異なることが容易に想像できる。
【０１０７】
次に、効果を説明する。
この第３実施例のハイブリッド車両の駆動装置にあっては、第１実施例の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【０１０８】
（９）締結装置を、多板クラッチ３４５，３４６としたため、モータジェネレータと多板クラッチの両方による制御を可能とすることで制御性を向上させることができる。であることを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
【０１０９】
（１０）変速段を選択するドッグクラッチ３３０，３３２が全て解放の状態において、エンジン３１１の駆動力を、遊星歯車３１８，３１９の何れかを介して車両駆動軸３１３に伝達させる際に、モータジェネレータ３１２の回転変化率に応じて多板クラッチ３４５，３４６の締結圧を制御する変速時協調制御手段を設けたため、モータジェネレータ３１２のトルクが小さくても変速性能を損なうことがない。
【０１１０】
以上、本発明のハイブリッド車両の駆動装置を第１実施例〜第３実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のハイブリッド車両の駆動装置を示す全体システム図である。
【図２】第１実施例装置において締結装置および切換装置として用いられるドッグクラッチの作動説明図である。
【図３】第１実施例装置における変速制御例１を示すフローチャートである。
【図４】第１実施例装置における変速制御例１の変速動作タイムチャートである。
【図５】第１実施例装置における変速制御例２を示すフローチャートである。
【図６】第２実施例のハイブリッド車両の駆動装置を示す全体システム図である。
【図７】第３実施例のハイブリッド車両の駆動装置を示す全体システム図である。
【図８】第３実施例装置における変速制御例を示すフローチャートである。
【図９】第３実施例装置における変速制御例の変速動作タイムチャートである。
【符号の説明】
１１エンジン（第１の駆動源）
１２モータジェネレータ（第２の駆動源）
１３車両駆動軸
１４デファレンシャルギア
１５駆動輪
１６クラッチ
１７自動マニュアルトランスミッション（変速機）
１８遊星歯車（第１の遊星歯車）
１９遊星歯車（第２の遊星歯車）
２０ワンウェイクラッチ
２１，２２，２３，２４変速段
２５，２６，２７，２８ギア
３０，３２ドッグクラッチ（締結装置）
３１ドッグクラッチ（制動装置）
３３ドッグクラッチ（切換装置）
３４エンジン入力軸回転数検出装置
３５車両駆動軸回転数検出装置
３６制御装置
３７エナジーストレージ装置
３８車両制御装置
４０，４１，４２ドッグクラッチアクチュエータ
４５クラッチアクチュエータ
５０カウンターシャフト[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention belongs to the technical field of a drive device for a hybrid vehicle including an engine, at least two drive sources such as a motor generator, a planetary gear, and a transmission having a plurality of shift speeds.
[0002]
[Prior art]
In recent years, hybrid vehicles (HEV) equipped with a combination of an engine and a motor generator have been put into practical use due to demands for low pollution, cruising distance, and energy supply infrastructure.
Among the HEV system configurations, an HEV system based on an automatic MT that automates a shift operation of an existing manual transmission (hereinafter, MT) has been considered.
[0003]
However, a problem of the automatic MT is a shift shock caused by a torque interruption during a shift. Therefore, there is a system that reduces a shift shock by using a motor generator that realizes the HEV function. For example, it is possible to reduce a shift shock by incorporating a motor generator into the automatic MT and assisting the motor generator when the driving force of the engine is interrupted during a gear shift (for example, see Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-262409 (page 2, FIG. 2).
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional hybrid vehicle drive apparatus has the following problems to be solved.
[0006]
(Issue 1: A large motor generator is required)
Since only one planetary gear is used, the degree of freedom in design is low, and in order to reduce the shift shock at each speed almost equally, the design of the torque or the number of revolutions of the motor generator becomes strict. However, the output of the motor generator must be increased.
[0007]
(Issue 2: System length may be extended)
Since the planetary gears and the two output stages are arranged on the shaft of the motor generator, the size of the system increases in the shaft length direction, and the mountability on the vehicle deteriorates.
[0008]
(Issue 3: Power circulation occurs due to ring gear input)
In a planetary gear, the driving force of the engine is input to the ring gear, the driving force of the motor generator is input to the sun gear, and the carrier shaft is output. Is circulated partially. Therefore, the efficiency of power generation and assist by the motor generator during engine running is reduced.
[0009]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and is intended to provide a hybrid vehicle that can more efficiently select a shift assist or power generation by a motor generator according to an operation state while reducing the size of the motor generator. It is an object to provide a driving device.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a hybrid vehicle including a first drive source, a second drive source, a planetary gear, and a transmission having a plurality of shift speeds.
A plurality of the planetary gears are arranged,
Each of the plurality of planetary gears has at least three input / output axes coaxially, and the three axes are a first drive source, a second drive source, and a vehicle drive shaft of the transmission. A mechanism for connecting to any of the
The second drive source has a switching device on an output shaft,
The switching device is means for switching and changing the shaft connected to the motor generator among the three shafts of the planetary gear.
[0011]
Here, the “first drive source” and “second drive source” are, for example, a combination drive of an engine and a motor, such as a first drive source being an engine and a second drive source being a motor generator. Refers to the source.
[0012]
The “transmission having a plurality of gears” refers to, for example, a transmission having a plurality of gears having different gear ratios on at least two axes arranged in parallel.
[0013]
【The invention's effect】
Therefore, in the present invention, for example, when inputting the driving force from the motor generator so as to compensate for the engine driving force interrupted at the time of gear shifting, a plurality of planetary gears are switched by a switching device according to the driving force required at that time. There is no need for the motor generator to have a wide driving force range so that the driving force can be selected and input. As a result, it is possible to more efficiently select the gear change assist and the power generation by the motor generator according to the operation state while reducing the size of the motor generator.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment for realizing a drive device for a hybrid vehicle according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0015]
(First embodiment)
First, the configuration will be described.
FIG. 1 is a diagram showing a system configuration of a drive device for a hybrid vehicle according to a first embodiment of the present invention.
The engine 11 (first drive source) is a prime mover such as an internal combustion engine, and generates a driving force.
The motor generator 12 (second drive source) is a motor / generator, and is capable of generating and powering. The control device 36 of the motor generator 12 is an inverter or the like. The control device 36 includes an energy storage device 37, and supplies power to the motor generator 12, receives charging, and the like. The energy storage device 37 is generally a battery or a capacitor.
[0016]
The vehicle drive shaft 13 is a shaft that transmits driving force to the differential gear 14, and the driving force that has passed through the differential gear 14 is transmitted to driving wheels 15, and the vehicle travels.
[0017]
The clutch 16 is a device that transmits or interrupts the driving force of the engine 11 by frictional force, and can change the transmission rate by sliding. The control is performed by the clutch actuator 45.
[0018]
An automatic manual transmission (hereinafter referred to as “automatic MT”) 17 as a transmission has a parallel two-shaft configuration, one of which is connected to the engine 11 via the clutch 16 and the other is connected to the vehicle drive shaft 13. I do.
The automatic MT 17 has a plurality of shift speeds 21, 22, 23, and 24 having different gear ratios. Here, the shift speeds 21, 22, 23, and 24 are forward shift speeds, and the reverse speed is not shown.
[0019]
The counter shaft 50 is a fixed shaft, and the gears 25 and 26 and the dog clutch 31 are arranged on the counter shaft 50.
[0020]
The automatic MT 17 has a dog clutch 30 (fastening device), a dog clutch 31 (braking device), and a dog clutch 32 (fastening device). By engaging the dog clutches 30, 31, 32 with adjacent gears, Can be transmitted to the vehicle drive shaft 13.
[0021]
The dog clutches 30, 31, and 32 are engaged and controlled to be in a neutral state by dog clutch actuators 40, 41, and 42, respectively.
For example, in the case of the dog clutch 30, FIG. 2 (a) shows a neutral state, FIG. 2 (b) shows a state of engagement with the shift speed 22, and FIG. .
[0022]
The one-way clutch 20 is a device that restricts the shaft of the automatic MT 17 connected to the engine 11 from rotating in the direction opposite to the rotation direction of the engine 11. When the one-way clutch 20 is operated only when the motor generator 12 travels, a reaction force is generated on the carrier shaft of the planetary gear 18 or the planetary gear 19, so that the planetary gear 18 or the planetary gear 19 becomes a fixed gear. Can be amplified and transmitted to the vehicle drive shaft 13.
[0023]
The planetary gears 18 (first planetary gears) and the planetary gears 19 (second planetary gears) are composed of three shafts, which are respectively called a sun gear shaft, a carrier shaft, and a ring gear shaft from the center.
The sun gear shaft of the planetary gear 18 is connected to the gear 25 and the gear 27, the carrier shaft is connected to the engine 11, and the ring gear shaft is connected to the vehicle drive shaft 13 via the shift speed 22. The sun gear shaft of the planetary gear 19 is connected to the gear 26 and the gear 28, the carrier shaft is connected to the engine 11, and the ring gear shaft is connected to the vehicle drive shaft 13 via the shift speed 23.
[0024]
On the input / output shaft of the motor generator 12, a gear 27, a gear 28, and a dog clutch 33 (switching device) exist. When the dog clutch 33 is connected to the gear 27, the motor generator 12 is connected to the sun gear of the planetary gear 18, and when the dog clutch 33 is connected to the gear 28, the motor generator 12 is connected to the sun gear of the planetary gear 19. When the dog clutch 33 is in the neutral state, the motor generator 12 is in the neutral state. Therefore, when power generation or assist is not required, the loss due to the rotation of the motor generator 12 can be reduced.
[0025]
The engine input shaft speed detector 34 and the vehicle drive shaft speed detector 35 detect the speed of the input / output shaft of the automatic MT 17.
[0026]
The vehicle control device 38 issues an engine output command, a motor generator power generation / assist / regenerative command, a gear shift command, and the like based on the driver's intention and the vehicle speed.
[0027]
Although not shown, the engine 11 has a starter. It can be pushed by the motor generator 12 during traveling.
[0028]
Further, when the vehicle is stopped, the driving force of the engine 11 can be transmitted to the vehicle drive shaft 13.
[0029]
The driving force of the engine 11 can be transmitted to the vehicle drive shaft 13 through the planetary gear 18 or the planetary gear 19 by setting the dog clutch 33 to the engaged state with the gear 27 or the gear 28 and controlling the speed of the motor generator 12. It is. Further, it is possible to continuously control the rotational speed of the shift stage 22 or the shift stage 23, which is the output stage, to a certain low speed in both the forward and backward directions.
[0030]
Next, the operation will be described.
[0031]
[Gear stage]
The shift speed 21 and the shift speed 24 are a pair of spur gears, and rotation of an input gear disposed on an output shaft of the engine 11 is limited by a dog clutch 30 and a dog clutch 32, respectively. These gear ratios are ₂₁ And R ₂₄ And That is, when the dog clutch 30 is engaged with the shift speed 21, the driving force of the engine 11 is transmitted to the vehicle drive shaft 13 via the shift speed 21.
[0032]
The shift speed 22 and the shift speed 23 are connected to the planetary gear 18 and the planetary gear 19, respectively. In the case of the shift speed 22, the dog gear 30 is engaged to obtain a fixed gear ratio. At the same time, the rotation speeds of the three shafts of the planetary gear 18 are the same as those of the engine 11. The driving force of the engine 11 is transmitted from the dog clutch 30 to the vehicle drive shaft 13 via the shift speed 22. The same applies to the shift speed 23. These gear ratios are ₂₂ And R ₂₃ And
[0033]
When the gear 25 and the gear 26 are fastened to the counter shaft 50, the planetary gears 18 and 19 can function as fixed gears. When the dog clutch 31 is engaged with the gear 25, the rotation of the sun gear of the planetary gear 18 is mechanically fixed, so that the gear is in a fixed speed as in a conventional automatic transmission using planetary gears. Assuming that the gear ratio is K, the gear ratio between the sun gear and the ring gear of the planetary gear 18 is K, the relationship between the rotational speed ωe of the engine 11 and the rotational speed ωv of the vehicle drive shaft 13 is as follows.
ωe / ωv = K × R ₂₂ . . . (1)
It becomes. Similarly, when the dog clutch 31 is engaged with the gear 26, the planetary gear 19 is in a fixed gear position, and the gear ratio of the planetary gear 19 is the rotation of the engine 11, assuming that the ratio of the number of teeth between the sun gear and the ring gear of the planetary gear 19 is L. The relationship between the number ωe and the rotation number ωv of the vehicle drive shaft 13 is as follows:
ωe / ωv = L × R ₂₃ . . . (2)
It becomes.
[0034]
As described above, in the system of the first embodiment, the shift speed is set to R ₂₁ , R ₂₂ , R ₂₃ , R ₂₄ , K × R ₂₂ , K × R ₂₃ There are a total of 6 stages. When the gear ratios are arranged in order from low gear to high gear, R ₂₁ > R ₂₂ > K × R ₂₂ > R ₂₃ > R ₂₄ > K × R ₂₃ It becomes.
[0035]
For this reason, since two types of gear stages are realized by the planetary gears used for reducing the shift shock and improving the starting performance, it is possible to make the overall length equivalent to that of the existing six-speed automatic MT for FF.
[0036]
[System Features]
The four main features of the system in the configuration of Fig. 1 ((1) motor running is possible. (2) power generation and assist are free. (3) regenerative braking is possible. (4) shift shock) Can be reduced).
[0037]
(1) First, motor running is possible.
The one-way clutch 20 is operated, the dog clutch 33 is engaged with the gear 27, the planetary gear 18 is used as a fixed gear, and the driving force of the motor generator 12 is transmitted to the vehicle drive shaft 13 via the gear 27 and the shift speed 22.
The relationship between the rotational speed and torque of each element (ring gear, sun gear, carrier) of the planetary gear is
ω _Career = (1-K) × ω _Sun + K × ω _ring . . . (3)
T _Career = T _Sun / (1-K) = T _ring / K. . . (4)
Therefore, the torque T of the motor generator 12 _MG12 And the torque T to the vehicle drive shaft 13 _out The relationship with
T _out = ｛(K × R ₂₂ ) / (1-K)｝ · T _MG12 . . . (5)
It becomes. Since the condition for forming the planetary gear 18 is about K <0.7, the denominator of the equation (3) is 1 or less, and the gear ratio of the gear 26 is R ₂₆ This results in a larger gear ratio.
Similarly, the dog clutch 33 can be engaged with the gear 28, and the driving force of the motor generator 12 can be transmitted to the vehicle drive shaft 13 via the gear 28 and the shift speed 23 using the planetary gear 19 as a fixed gear. In that case,
T _out = ｛(L × R ₂₃ ) / (1-L)｝ · T _MG12 . . . (6)
It becomes. When the gear ratio L and the gear ratio K of the planetary gear are substantially equal, R ₂₂ > R ₂₃ Since the gear ratio of Equation (5) is larger and the gear is lower, the state of Equation (5) is set in a low-speed and high-load situation, and the state of Equation (6) is set in a high-speed and low-load state. Motor running is possible over a wide range.
[0038]
(2) Second, power generation and assist are free.
Set the selected gear ratio of the automatic MT17 to R _n , The rotational speed N of the engine 11 _ENG11 And torque T _ENG11 Using, the relationship of torque is
T _out = R _n × T _ENG11 + ｛(K × R ₂₂ -R _n ) / (1-K)｝ · T _MG12 . . . (7)
T _out = R _n × T _ENG11 + ｛(L × R ₂₃ -R _n ) / (1-L)｝ · T _MG12 . . . (8)
It becomes.
When the gear 25 is fixed, only the assist method according to the equation (8) is used, and when the gear 26 is fixed, only the assist method according to the equation (7) is used. Choose an assist method.
[0039]
(3) Third, regenerative braking is possible.
Regeneration is also possible as in the above assist.
Set the selected gear ratio of the automatic MT17 to R _n , The rotational speed N of the engine 11 _ENG11 And torque T _ENG11 Using, the relationship of regenerative torque is
T _MG12 = ｛(1-K) / (K × R ₂₂ -R _n )｝・ T _out . . . (9)
T _MG12 = ｛(1-L) / (L × R ₂₃ -R _n )｝・ T _out . . . (10)
It becomes. When the gear 25 is fixed, only the regenerative system according to the equation (10) is used. When the gear 26 is fixed, only the regenerative system according to the equation (9) is used. In other states, the efficiency is higher. Select a regenerative method.
[0040]
(4) Fourth, shift shock can be reduced.
The shift shock reduction control of the present system includes two main types. Between low-speed gears, the planetary gears 18 are used to control the motor generator 12 to control the speed of the motor generator 12 by using the torque bypass control to bypass the torque of the engine 11. Shift shock reduction control is performed by torque bypass control that bypasses the torque of the engine 11 by control. By switching the planetary gears connected to motor generator 12 according to the gear position, the operating area of motor generator 12 can be reduced, and motor generator 12 can be downsized. Next, the torque bypass control, which is the key to the shift shock reduction control of the present system, will be described.
[0041]
[Shift control example 1]
FIG. 3 is a flowchart showing the shift control 1 in the first embodiment. Here, R ₂₂ From K × R ₂₂ A description will be given of a case where the speed is changed to. That is, the operation is to release the dog clutch 30 engaged with the shift speed 22 and to engage the dog clutch 31 with the gear 25. This control method is used when the maximum output of motor generator 12 is sufficiently large with respect to the engine output.
[0042]
In response to the shift start command in step 201, the torque of the motor generator 12 is increased in step 202. In step 203, the torque of the motor generator 12 is controlled so that the input torque of the dog clutch 30 becomes zero.
The target torque of the motor generator 12 is
tT _MG12 = (1-K) × T _ENG11 . . . (11)
It is added in consideration of inertia.
[0043]
At this time, the torque of the engine 11 is input to the carrier of the planetary gear 18 and transmitted to the vehicle drive shaft 13 via the gear 22 via the ring gear.
T _out = K × R ₂₂ × T _ENG11 . . . (12)
It is added in consideration of inertia.
[0044]
When the torque of the motor generator 12 becomes the equation (11), the torque of the engine 11 input to the dog clutch 30 becomes approximately zero.
[0045]
After releasing the dog clutch 30, the routine proceeds to step 205, where the rotation speed of the motor generator 12 is controlled. Since the dog clutch cannot be engaged unless the rotation speeds match, the rotation speed of the gear 25 is controlled to be zero. The target value of the motor generator 12 at this time is
tN _MG12 = 0. . . (13)
It is. When the rotational speed of the gear 25 matches the rotational speed of the dog clutch 31 as in step 206, the dog clutch 31 is engaged with the gear 25 in step 207.
[0046]
Thereafter, in step 208, the torque of the motor generator is reduced, and when the torque of the motor generator 12 becomes zero, the shift in step 209 is completed.
[0047]
Since this control method is a form in which the torque of the engine 11 is branched and transmitted to the planetary gears 18, it is referred to as torque bypass control. According to this control method, even when the dog clutch is released, the torque of the engine 11 can be transmitted to the vehicle drive shaft 13 via the planetary gear 18, so that torque interruption during gear shifting as in the existing automatic MT can be avoided, and the shock can be prevented. Shifting with less is possible.
Similarly, it is possible to perform a shift using the planetary gear 19 while suppressing a shift shock.
[0048]
Whether to perform the torque bypass control using the planetary gears 18 or the torque bypass control using the planetary gears 19 is selected according to the gear ratio to be shifted.
Generally, the torque of a synchronous motor or the like decreases as the rotation speed increases. In the torque bypass control, the motor generator needs the torque of Expression (11) to release the dog clutch. Therefore, when the rotation speed is high in a small motor generator, the torque of Expression (11) cannot be generated. Therefore, a planetary gear to be connected at the time of shifting is selected so that the number of revolutions of the motor generator does not become too high.
[0049]
In this configuration, R ₂₁ ~ R ₂₂ , R ₂₂ ~ K × R ₂₂ , K × R ₂₂ ~ R ₂₃ In shifting, the planetary gears 18 are used, and R ₂₃ ~ R ₂₄ , R ₂₄ ~ K × R ₂₄ In shifting, the output required of the motor generator 12 can be reduced by using the planetary gears 19.
[0050]
[Shift control operation]
FIG. 4 is an operation image of each element in the shift control example 1 in the first embodiment. Assuming that the torque of the engine 11 is constant, R ₂₂ From K × R ₂₂ Shift to. First, the torque of motor generator 12 is controlled to reduce the input torque to dog clutch 30. At this time, the torque of the engine 11 transmitted to the vehicle drive shaft 13 gradually decreases, and when the input torque to the dog clutch 30 becomes zero, the torque of the vehicle drive shaft 13 becomes the torque expressed by the equation (12). After the dog clutch 30 is released, the speed of the motor generator 12 is controlled. The target value is Expression (13). When the rotation speed of the gear 25 connected to the sun gear of the planetary gear 18 becomes zero by the speed control of the motor generator 12, the dog clutch 31 is engaged with the gear 25. Thereafter, by reducing the torque of the motor generator 12, a reaction force is generated in the gear 25, the planetary gear 18 functions as a fixed gear, and the torque of the engine 11 is reduced by K × R. ₂₂ The power is transmitted to the vehicle drive shaft 13. The above is the image of the shift operation.
Here, only a static relationship is shown. In practice, it is easy to imagine that the behavior during the shift control is slightly different from that in FIG.
[0051]
[Shift control example 2]
Next, shift control in the case where the motor generator is relatively small will be described.
FIG. 5 shows a shift control example 2 according to the first embodiment of the present invention. Here, R ₂₂ From K × R ₂₂ A description will be given of a case where the speed is changed to. That is, the operation is to release the dog clutch 30 engaged with the shift speed 22 and to engage the dog clutch 31 with the gear 25.
[0052]
In response to the shift start command in step 211, the torque of the motor generator 12 is increased in step 212, and the torque of the engine 11 is decreased. By reducing the torque of the engine 11, the value of the expression (11) becomes smaller, and even with a motor generator with a small torque, the torque balance of the planetary gears can be maintained, and the torque bypass control is established.
[0053]
In step 213, the torque of motor generator 12 and engine 11 is controlled such that the input torque of dog clutch 30 becomes zero. When the input torque of the dog clutch 30 is about zero, the routine proceeds to step 214, where the dog clutch 30 is released.
[0054]
After releasing the dog clutch 32, the process proceeds to step 215 to control the rotation speed of the motor generator 12. The rotation speed of the gear 25 is controlled to be zero. At this time, by performing cooperative control with each other so as to control the speed of the motor generator 12 while adjusting the output of the engine 11, the speed can be changed without interrupting the driving force.
[0055]
When the rotational speed of the gear 25 becomes zero as in step 216, the dog clutch 31 is engaged with the gear 25 in step 217.
[0056]
Thereafter, in step 218, when the torque of the engine 11 is increased and the torque of the motor generator 12 is decreased, the torque of the engine 11 is gradually transmitted to the vehicle drive shaft 13 via the planetary gears 18 which are fixed gears. When the torque of the motor generator 12 becomes zero, the shift in step 219 ends.
[0057]
Although the shift performance is inferior in this system, a shift with less discomfort can be realized with a smaller motor generator by shortening the shift time.
[0058]
Next, effects will be described.
In the hybrid vehicle drive device of the first embodiment, the following effects can be obtained.
[0059]
(1) In a hybrid vehicle including an engine, a motor generator, a planetary gear, and a transmission having a plurality of gears, a plurality of planetary gears are arranged, and the plurality of planetary gears 18 and 19 are at least coaxial. It has three input / output shafts, and the three shafts are connected to any one of the engine 11, the motor generator 12, and the vehicle drive shaft 13 of the automatic MT 17 as a transmission. The dog clutch 33 is configured to switch between the three axes of the planetary gears 18 and 19 to be connected to the motor generator 12, so that the size of the motor generator 12 can be reduced. Shift assist and power generation by the motor generator 12 can be more efficiently selected according to the operating state.
[0060]
(2) The first drive source is the engine 11, the second drive source is the motor generator 12, and the automatic MT 17 includes a plurality of gear stages having different gear ratios on at least two axes arranged in parallel. A transmission having 21, 22, 23, and 24, wherein one shaft of the automatic MT 17 is connected to the engine 11, the other shaft of the automatic MT 17 is connected to the vehicle drive shaft 13, and the dog clutches 30 and 32 are engaged. As a result, the driving force of the engine 11 is transmitted to the vehicle drive shaft 13 via the gear selected by the dog clutches 30 and 32, and the planetary gears 17 and 18 are both shafts connected to the engine 11 of the automatic MT 17. And the motor generator 12 is arranged on an axis parallel to the axis connected to the engine 11 of the automatic MT 17, so that the planetary gear and the two-stage Compared with the prior art in which the output stage is arranged, the length of the system in the axial direction is shortened, and a system that is compact and has good vehicle mountability can be proposed.
[0061]
(3) Of the three shafts of the planetary gears 18 and 19, since the dog clutch 31 for setting the number of rotations of the shaft connected to the motor generator 12 to zero is provided, two kinds of fixed gear ratios can be realized by the planetary gears 18 and 19. We can propose a compact system.
[0062]
(4) Of the planetary gears 18 and 19, the gear ratio of the first planetary gear 18 to the shaft connected to the vehicle drive shaft 13 of the automatic MT 17, and the ratio of the second planetary gear 19 to the vehicle drive shaft 13 of the automatic MT 17. Since the gear ratio with the shaft to be connected is set differently, it is possible to propose a system in which the degree of freedom is high with respect to the gear ratio design, the operating region of the motor generator 12 can be narrowed, and the shock can be reduced with a smaller motor generator output. .
[0063]
(5) The planetary gear connected to the motor generator 12 is changed to one of the planetary gear 18 and the planetary gear 19 in accordance with the gear selected by the dog clutches 30, 31, and 32. Power circulation can be avoided in a high high gear (in the case of 6th gear, 4th, 5th, and 6th gears), and assist and power generation by the motor generator 12 can be realized in an efficient state according to the operation state. .
[0064]
(6) When changing the gear selected by the dog clutches 30, 31, 32, the planetary gear connected to the motor generator 12 is changed to one of the planetary gear 18 and the planetary gear 19 according to the gear to be changed. Since the change is made, the operation range of the motor generator 12 can be narrowed, and the shock reduction control can be performed at an operating point more suitable for the characteristics of the motor generator 12.
[0065]
(7) Since the dog clutches 30, 31, 32, and 33 (meshed gears) are employed as the fastening device, the switching device, and the braking device, an efficient system can be proposed without energy consumption during fastening.
[0066]
(Second embodiment)
The second embodiment utilizes the fact that the relationship between the input torque and the output torque of the planetary gears is different, and utilizes the fact that the relationship between the gear ratios (the ratio between the gear ratio before the gear shift and the gear ratio after the gear shift) is used. This is an example of an arrangement that can reduce shock while reducing the amount of loss due to power circulation in practical use.
[0067]
First, the configuration will be described.
FIG. 6 is an overall system diagram showing a drive device for a hybrid vehicle according to a second embodiment of the present invention.
[0068]
The engine 111 is a prime mover such as an internal combustion engine, and generates a driving force. The motor generator 112 is a motor / generator, and is capable of generating and powering. The vehicle drive shaft 113 is a shaft for transmitting the driving force to the differential gear 14, and the driving force passing through the differential gear 114 is transmitted to the driving wheels 115, and the vehicle runs.
[0069]
The clutch 116 is a device that transmits or interrupts the driving force of the engine 111 by frictional force, and can change the transmission rate by sliding.
The automatic MT 117 has a parallel two-axis configuration. One axis is connected to the engine 111 via the clutch 116, and the other is connected to the vehicle drive shaft 113.
[0070]
The automatic MT 117 has a plurality of shift speeds 121, 122, 123, and 124 having different gear ratios. Here, the shift speeds 121, 122, 123, and 124 are forward shift speeds, and the reverse speed is not shown.
[0071]
The counter shaft 150 is a fixed shaft, and gears 125 and 126 and a dog clutch 131 are arranged on the counter shaft 150.
[0072]
Further, the automatic MT 117 has dog clutches 130, 131, 132 which are fastening devices. By engaging the dog clutches 130, 131, 132 with adjacent gears, the driving force of the engine 111 is transmitted to the vehicle drive shaft 113. Can be transmitted. Each of these dog clutches 130, 131, 132 has an actuator, and thereby achieves a neutral and engaged state.
[0073]
The one-way clutch 120 is a device that restricts rotation of the shaft of the automatic MT 117 connected to the engine 111 in a direction opposite to the rotation direction of the engine 111. When the vehicle runs only with the motor generator 112, the one-way clutch 120 is operated to generate a reaction force on the carrier shaft of the planetary gear 118 or the planetary gear 119, so that the planetary gear 118 or the planetary gear 119 becomes a fixed gear. Can be amplified and transmitted to the vehicle drive shaft 113.
[0074]
The planetary gear 118 and the planetary gear 119 are composed of three shafts, and are respectively called a sun gear shaft, a carrier shaft, and a ring gear shaft from the center.
The sun gear shaft of the planetary gear 118 is connected to the gear 125 and the gear 127, the carrier shaft is connected to the vehicle drive shaft 113 via the speed change step 122, and the ring gear shaft is connected to the engine 111.
[0075]
The sun gear shaft of the planetary gear 119 is connected to the gear 126 and the gear 128, the carrier shaft is connected to the engine 111, and the ring gear shaft is connected to the vehicle drive shaft 113 via the shift speed 123.
[0076]
A gear 127, a gear 128, and a dog clutch 133 exist on the input / output shaft of the motor generator 112. When the dog clutch 133 is connected to the gear 127, the motor generator 112 is connected to the sun gear of the planetary gear 118, and when the dog clutch 133 is connected to the gear 128, the motor generator 112 is connected to the sun gear of the planetary gear 119. When the dog clutch 133 is in the neutral state, the motor generator 112 is in the neutral state. Therefore, when power generation or assist is not required, loss due to the rotation of the motor generator 112 can be reduced.
[0077]
Next, the operation will be described.
When the dog clutch 131 is engaged with the gear 125, the planetary gear 118 is in a fixed gear position, and the gear ratio is K, where the gear ratio of the sun gear and the ring gear of the planetary gear 118 is K, and the rotational speed ωe of the engine 111 is The relationship between the rotation speed ωv of the vehicle drive shaft 113 is
ωe / ωv = K × R ₁₂₂ . . . (14)
It becomes. Similarly, when the dog clutch 131 is engaged with the gear 126, the planetary gear 119 is in a fixed gear position, and the gear ratio of the planetary gear 119 is L when the ratio of the number of teeth between the sun gear and the ring gear of the planetary gear 119 is L. The relationship between the number ωe and the rotation number ωv of the vehicle drive shaft 113 is
ωe / ωv = L × R ₁₂₃ . . . (15)
It becomes.
[0078]
In this configuration, since the connection state between the planetary gear 118 and the planetary gear 119 is different, the required output of the motor generator 112 differs from the configuration in FIG. An appropriate configuration is selected according to the shifting performance and the characteristics of the motor generator. The other operation is the same as that of the first embodiment, and the description is omitted.
[0079]
Next, effects will be described.
In the hybrid vehicle drive device of the second embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects of the first embodiment.
[0080]
(8) If the shaft of the first planetary gear 18 connected to the engine 11 or the motor generator 12 is different from the shaft of the second planetary gear 19 connected to the engine 11 or the motor generator 12, By utilizing the fact that the relationship between the output torque and the input torque of the planetary gears is different, the shock can be reduced while reducing the loss due to power circulation in practical use, depending on the gear ratio. It can be an arrangement.
[0081]
(Third embodiment)
The third embodiment is an example in which the controllability is improved by enabling control by both the motor generator and the multi-plate clutch, and the shift performance is not impaired even if the torque of the motor generator is small.
[0082]
FIG. 7 is an overall system diagram of a drive device for a hybrid vehicle according to a third embodiment of the present invention.
The engine 311 is a prime mover such as an internal combustion engine, and generates a driving force. The motor generator 312 is a motor / generator, and can generate and power.
[0083]
The vehicle drive shaft 313 is a shaft that transmits driving force to the differential gear 34, and the driving force that has passed through the differential gear 314 is transmitted to driving wheels 315, and the vehicle runs.
[0084]
The clutch 316 is a device that transmits or interrupts the driving force of the engine 311 by frictional force, and can change the transmission rate by sliding.
[0085]
The automatic MT 317 has a parallel two-axis configuration. One axis is connected to an engine 311 via a clutch 316, and the other axis is connected to a vehicle drive shaft 313.
[0086]
The automatic MT 317 has a plurality of shift speeds 321, 322, 323, and 324 having different gear ratios. Here, the shift speeds 321, 322, 323, and 324 are forward shift speeds, and the reverse speed is not shown.
[0087]
The counter shaft 350 is a fixed shaft, on which gears 325 and 326 and multi-plate clutches 345 and 346 are arranged. The rotation of the gear 325 and the gear 326 is restricted by the engagement pressure of the multi-plate clutch 345 and the multi-plate clutch 346 existing coaxially.
[0088]
The automatic MT 317 has dog clutches 330, 331, and 332, which are fastening devices. By engaging the dog clutches 330, 331, and 332 with adjacent gears, the driving force of the engine 311 is transmitted to the vehicle drive shaft 313. Can be transmitted. Each of these dog clutches 330, 331, 332 has an actuator, thereby realizing a neutral state and a fastened state.
[0089]
One-way clutch 320 is a device that restricts the shaft of automatic MT 317 connected to engine 311 from rotating in a direction opposite to the rotation direction of engine 311. When traveling only by motor generator 312, one-way clutch 320 is operated to generate a reaction force on the carrier shaft of planetary gear 318 or planetary gear 319, so that planetary gear 318 or planetary gear 319 becomes a fixed gear and motor generator 312. Can be amplified and transmitted to the vehicle drive shaft 313.
[0090]
The planetary gear 318 and the planetary gear 319 are composed of three shafts, and are respectively called a sun gear shaft, a carrier shaft, and a ring gear shaft from the center.
[0091]
The sun gear shaft of the planetary gear 318 is connected to the gear 325 and the gear 327, the carrier shaft is connected to the vehicle drive shaft 313 via the shift speed 322, and the ring gear shaft is connected to the engine 311.
[0092]
The sun gear shaft of the planetary gear 319 is connected to the gear 326 and the gear 328, the carrier shaft is connected to the vehicle drive shaft 313 via the shift stage 323, and the ring gear shaft is connected to the engine 311.
[0093]
A gear 327, a gear 328, and a dog clutch 333 exist on the input / output shaft of the motor generator 312. When the dog clutch 333 is connected to the gear 327, the motor generator 312 is connected to the sun gear of the planetary gear 318, and when the dog clutch 333 is connected to the gear 328, the motor generator 312 is connected to the sun gear of the planetary gear 319. When the dog clutch 333 is in the neutral state, the motor generator 312 is in the neutral state. Therefore, when power generation or assist is not required, the loss due to the rotation of the motor generator 312 can be reduced.
[0094]
In this configuration, by using the multi-plate clutch 345 and the multi-plate clutch 346 together with the motor generator 312 at the time of shifting, it is possible to maintain the shifting performance even if the motor generator 312 is downsized.
[0095]
Next, the operation will be described.
[0096]
[Example of shift control]
FIG. 7 shows an example of the shift control in the third embodiment of the present invention. Here, R ₃₂₂ From K × R ₃₂₂ A description will be given of a case where the speed is changed to. That is, the gear stage ₃₂₂ Is released, and the multi-plate clutch 345 is engaged with the gear 325.
[0097]
In response to the shift start command in step 411, the torque of motor generator 312 is increased in step 412, and the engagement pressure of multi-plate clutch 345 is increased.
[0098]
In step 413, the engagement pressure of motor generator 12 and multi-plate clutch 345 is controlled such that the input torque of dog clutch 330 becomes zero. At this time, by controlling the speed of the motor generator 312, it is possible to correct an excess or deficiency of the engagement pressure of the multiple disc clutch 345. The target value of motor generator 312 is
ω _MG312 = Ω _ENG311 . . . (15)
It is.
When the input torque of the dog clutch 330 is about zero, the process proceeds to step 414, where the dog clutch 330 is released.
[0099]
After releasing the dog clutch 330, the process proceeds to step 415 to control the rotation speed of the motor generator 312. At the same time, the engagement pressure of the multi-plate clutch 345 is controlled so that the rate of change of the rotation speed of the gear 325 is synchronized with the rate of change of the rotation speed of the motor generator 312. At this time, a reaction force is generated in the sun gear of the planetary gear 318 by the motor generator 312 and the multi-plate clutch 345, and the driving force of the engine 311 is transmitted to the vehicle drive shaft 313 via the planetary gear 318 without interruption.
[0100]
When the number of revolutions of the gear 325 becomes zero as in step 416, the multi-plate clutch 345 is engaged with the gear 25 in step 417.
[0101]
Thereafter, in step 418, when the engagement pressure of the multi-plate clutch 345 is increased and the torque of the motor generator 312 is reduced, the torque of the engine 311 is gradually transmitted to the vehicle drive shaft 313 via the planetary gear 18 which has become a fixed gear. Is done. When the torque of the motor generator 312 becomes zero, the shift in step 419 ends.
[0102]
[Shift control operation]
FIG. 9 is an operation image of each element in the shift control of the device of the third embodiment. Assuming that the torque of the engine 311 is constant, R ₃₂₂ From K × R ₃₂₂ Shift to.
[0103]
First, the torque of motor generator 312 is increased, the engagement pressure of multi-plate clutch 345 is increased, and the input torque to dog clutch 330 is reduced.
Thereafter, controllability can be improved by controlling the speed of motor generator 312 and controlling the engagement pressure of multi-plate clutch 345 such that the operating state of motor generator 312 is one of power generation and power running. .
[0104]
After the dog clutch 330 is released, the speed of the motor generator 312 is controlled. At this time, the multi-plate clutch 345 controls the engagement pressure such that the rate of change in the number of revolutions of the gear 325 is synchronized with the rate of change in the number of revolutions of the motor generator 312.
[0105]
After the rotation speed of the gear 325 becomes zero, the torque of the motor generator 312 is reduced, and the engagement pressure of the multi-plate clutch 345 is increased. Function as The above is the image of the shift operation.
[0106]
Here, only a static relationship is shown. Actually, it is easy to imagine that the behavior during the shift control is slightly different from that in FIG. 9 in order to consider the influence of inertia.
[0107]
Next, effects will be described.
In the drive device for a hybrid vehicle according to the third embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects of the first embodiment.
[0108]
(9) Since the fastening devices are the multiple disc clutches 345 and 346, controllability can be improved by enabling control by both the motor generator and the multiple disc clutch. A drive device for a hybrid vehicle, characterized in that:
[0109]
(10) When the dog clutches 330 and 332 for selecting the shift speed are all disengaged and the drive force of the engine 311 is transmitted to the vehicle drive shaft 313 via one of the planetary gears 318 or 319, the motor generator Since the shift cooperative control means for controlling the engagement pressure of the multiple disc clutches 345 and 346 in accordance with the rotation change rate of the motor 312 is provided, the gear shifting performance is not impaired even if the torque of the motor generator 312 is small.
[0110]
As mentioned above, the drive device of the hybrid vehicle according to the present invention has been described based on the first to third embodiments. However, the specific configuration is not limited to these embodiments. Changes and additions to the design are permitted without departing from the gist of the claimed invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall system diagram showing a drive device for a hybrid vehicle according to a first embodiment.
FIG. 2 is an operation explanatory view of a dog clutch used as a fastening device and a switching device in the first embodiment device.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a shift control example 1 in the first embodiment.
FIG. 4 is a shift operation time chart of a shift control example 1 in the first embodiment.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a second example of shift control in the first embodiment.
FIG. 6 is an overall system diagram showing a drive device for a hybrid vehicle according to a second embodiment.
FIG. 7 is an overall system diagram showing a drive device for a hybrid vehicle according to a third embodiment.
FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of shift control in the device of the third embodiment.
FIG. 9 is a shift operation time chart of a shift control example in the device of the third embodiment.
[Explanation of symbols]
11 engine (first drive source)
12 Motor generator (second drive source)
13 Vehicle drive shaft
14 Differential gear
15 Drive wheels
16 clutch
17 Automatic manual transmission (transmission)
18 planetary gear (first planetary gear)
19 planetary gear (second planetary gear)
20 one-way clutch
21, 22, 23, 24 gear
25,26,27,28 gear
30, 32 dog clutch (fastening device)
31 Dog clutch (braking device)
33 dog clutch (switching device)
34 Engine input shaft speed detector
35 Vehicle drive shaft speed detector
36 Control device
37 Energy storage devices
38 Vehicle control device
40, 41, 42 dog clutch actuator
45 Clutch actuator
50 counter shaft

Claims

In a hybrid vehicle including a first drive source, a second drive source, a planetary gear, and a transmission having a plurality of shift speeds,
A plurality of the planetary gears are arranged,
Each of the plurality of planetary gears has at least three input / output axes coaxially, and the three axes are a first drive source, a second drive source, and a vehicle drive shaft of the transmission. A mechanism for connecting to any of the
The second drive source has a switching device on an output shaft,
The drive device for a hybrid vehicle, wherein the switching device switches and changes a shaft connected to the motor generator among the three shafts of the planetary gear.

The drive device for a hybrid vehicle according to claim 1,
The first drive source is an engine;
The second drive source is a motor generator,
The transmission is a transmission having a plurality of gear stages having different gear ratios on at least two shafts arranged in parallel, wherein one shaft of the transmission is connected to the engine and the other of the transmission The shaft is connected to the vehicle drive shaft, and by fastening the fastening device, the driving force of the engine is transmitted to the vehicle drive shaft via the speed selected by the fastening device,
All of the plurality of planetary gears are arranged coaxially with a shaft connected to the engine of the transmission,
The drive device for a hybrid vehicle, wherein the motor generator is disposed on an axis parallel to an axis of the transmission connected to the engine.

The drive device for a hybrid vehicle according to any one of claims 1 and 2,
A drive device for a hybrid vehicle, comprising: a braking device that sets a rotation speed of a shaft connected to the motor generator among the three shafts of the planetary gear to zero.

The drive device for a hybrid vehicle according to claim 3,
Of the plurality of planetary gears, a gear ratio of a first planetary gear to a shaft connected to a vehicle drive shaft of the transmission, and a second planetary gear having a gear ratio connected to a vehicle drive shaft of the transmission. A drive device for a hybrid vehicle, wherein the gear ratio is set differently.

The drive device for a hybrid vehicle according to claim 3,
A hybrid vehicle of the planetary gears, wherein a shaft of the first planetary gear connected to the engine or the motor generator is different from a shaft of a second planetary gear connected to the engine or the motor generator. Drive.

The drive device for a hybrid vehicle according to claim 3,
A drive device for a hybrid vehicle, wherein a planetary gear connected to the motor generator is changed according to a shift speed selected by the fastening device.

The drive device for a hybrid vehicle according to claim 3,
A drive device for a hybrid vehicle, wherein a planetary gear connected to the motor generator is changed in accordance with the shift speed to be changed when the shift speed selected by the fastening device is changed.

The drive device for a hybrid vehicle according to claim 3,
The drive device for a hybrid vehicle, wherein the fastening device is a multi-plate clutch.

The drive device for a hybrid vehicle according to claim 8,
In a state in which all of the fastening devices for selecting a shift speed are released,
A shift cooperative control that controls an engagement pressure of the multi-plate clutch in accordance with a rotation change rate of the motor generator when transmitting a driving force of the engine to the vehicle drive shaft via any of the planetary gears. A drive device for a hybrid vehicle, characterized by comprising means.

The drive device for a hybrid vehicle according to claim 3,
The drive device for a hybrid vehicle, wherein the fastening device, the switching device, and the braking device are mesh gears.