JP2022175914A - vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両に関する。 The present invention relates to vehicles.
特許文献1には、前輪用の動力源である第1モータと、後輪用の動力源である第2モータとを備えた車両において、第1モータの電力消費と第2モータの電力消費との和が最小となるモータトルクの組み合せにより四輪駆動を行うことが開示されている。
In
ところで、車両に搭載される動力伝達装置として、主動力源(第1動力源)から出力された動力を前輪と後輪とに分配するトランスファが知られている。トランスファは差動装置を含んで構成されており、その出力側はフロントプロペラシャフトとリアプロペラシャフトとに連結されている。このトランスファは、一方のプロペラシャフトのみに動力を出力する二輪駆動状態と、両方のプロペラシャフトに動力を出力する四輪駆動状態との間で切り替わる。さらに、この車両が副動力源(第2動力源)を備える場合、副動力源が差動装置に連結されていることにより、前輪と後輪とに分配されるトルクの大きさを副動力源の動力によって制御することができる。 As a power transmission device mounted on a vehicle, a transfer that distributes power output from a main power source (first power source) to front wheels and rear wheels is known. The transfer comprises a differential, the output of which is connected to the front propeller shaft and the rear propeller shaft. The transfer switches between a two-wheel drive state, which outputs power to only one propeller shaft, and a four-wheel drive state, which outputs power to both propeller shafts. Further, when the vehicle is provided with a secondary power source (second power source), the secondary power source is connected to the differential, so that the magnitude of the torque distributed to the front wheels and the rear wheels is controlled by the secondary power source. can be controlled by the power of
ところが、この車両では、差動装置が差動作用をなす状態で四輪駆動を行うと、副動力源からそれぞれのプロペラシャフトに作用するトルクの方向が逆向きになる。つまり、主動力源と副動力源とを用いて走行する際、一方のプロペラシャフトには副動力源からの負トルクが作用するので、この負トルクを打ち消すような正トルクを主動力源からそのプロペラシャフトに作用させる必要がある。しかしながら、この車両に、特許文献1に記載された制御を適用すると、一方のプロペラシャフトに作用する負トルクを打ち消すことができず、前輪の駆動トルクの方向と後輪の駆動トルクの方向とが逆向きになり、走行不能になる虞がある。
However, in this vehicle, when four-wheel drive is performed with the differential operating, the direction of the torque acting on each propeller shaft from the auxiliary power source is reversed. That is, when traveling using the main power source and the secondary power source, negative torque from the secondary power source acts on one of the propeller shafts. It must act on the propeller shaft. However, when the control described in
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、複数の駆動輪が差動装置を介して動力源に連結された構成において、複数の駆動輪を駆動する際、駆動輪の駆動トルクの方向が逆向きにならないようにすることができる車両を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances. To provide a vehicle capable of preventing the direction of a vehicle from being reversed.
本発明は、第1回転電機と、第2回転電機と、第1駆動輪に連結された第1出力軸と、第2駆動輪に連結された第2出力軸と、三つの回転要素として、前記第2回転電機が連結された第1回転要素と、前記第2出力軸が連結された第2回転要素と、前記第1回転電機および前記第1出力軸が連結された第3回転要素とを有する差動装置と、前記第1回転電機と前記第2回転電機とを制御する制御装置と、を備え、前記制御装置が、前記第1回転電機と前記第2回転電機とを駆動する両駆動制御を実行する場合には、前記第3回転要素に前記第1回転電機からの正トルクおよび前記第2回転電機からの負トルクが作用する状態で前記第1駆動輪と前記第2駆動輪とを駆動する車両であって、前記制御装置は、前記両駆動制御を実行する際に前記第1駆動輪の駆動トルクが正トルクとなるように制御することを特徴とする。 In the present invention, a first rotating electric machine, a second rotating electric machine, a first output shaft connected to a first drive wheel, a second output shaft connected to a second drive wheel, and three rotating elements, a first rotating element to which the second rotating electric machine is connected, a second rotating element to which the second output shaft is connected, and a third rotating element to which the first rotating electric machine and the first output shaft are connected; and a control device for controlling the first rotating electrical machine and the second rotating electrical machine, wherein the control device drives both the first rotating electrical machine and the second rotating electrical machine. When executing drive control, the first driving wheel and the second driving wheel are operated in a state in which positive torque from the first rotating electric machine and negative torque from the second rotating electric machine act on the third rotating element. wherein the control device performs control so that the drive torque of the first drive wheel becomes positive torque when executing the dual drive control.
この構成によれば、第1駆動輪と第2駆動輪とを駆動する際、第2回転電機からの負トルクが第3回転要素に作用する状態であっても、第1駆動輪の駆動トルクを正トルクに制御することができる。これにより、第1駆動輪の駆動トルクの方向と第2駆動輪の駆動トルクの方向とが逆向きにならないようにすることができる。 According to this configuration, when driving the first driving wheel and the second driving wheel, even if negative torque from the second rotating electric machine acts on the third rotating element, the driving torque of the first driving wheel can be controlled to a positive torque. As a result, the direction of the drive torque of the first drive wheel and the direction of the drive torque of the second drive wheel can be prevented from being opposite to each other.
また、前記制御装置は、前記両駆動制御を実行中、前記第3回転要素において前記第1回転電機から作用する正トルクが前記負トルクよりも大きくなるように前記第1回転電機の動力と前記第2回転電機の動力とを制御してもよい。 Further, the control device controls the power of the first rotating electric machine and the power of the first rotating electric machine so that the positive torque acting on the third rotating element from the first rotating electric machine becomes larger than the negative torque during execution of the dual drive control. The power of the second rotating electric machine may be controlled.
この構成によれば、第1駆動輪と第2駆動輪とを駆動する際、第1回転電機から第3回転要素に作用する正トルクが、第2回転電機から第3回転要素に作用する負トルクよりも大きいことにより、第1駆動輪の駆動トルクを正トルクにすることができる。 According to this configuration, when the first driving wheel and the second driving wheel are driven, the positive torque acting on the third rotating element from the first rotating electrical machine becomes the negative torque acting on the third rotating element from the second rotating electrical machine. By being larger than the torque, the drive torque of the first drive wheel can be made positive torque.
また、前記制御装置は、前記両駆動制御を実行中、前記第3回転要素において前記第1回転電機から作用する正トルクが前記負トルクよりも大きい状態を維持できる範囲で、前記第1回転電機の動力を小さくし、かつ前記第2回転電機の動力を大きくしてもよい。 In addition, during execution of the dual drive control, the control device controls the first rotating electric machine within a range in which the positive torque acting on the third rotating element from the first rotating electric machine can be maintained larger than the negative torque. may be reduced, and the power of the second rotating electric machine may be increased.
この構成によれば、第1駆動輪と第2駆動輪とで駆動トルクの方向が逆向きとならない状態で、第2回転電機の動力を大きくしつつ第1回転電機の動力を抑制することができる。 According to this configuration, it is possible to suppress the power of the first rotating electric machine while increasing the power of the second rotating electric machine in a state where the direction of the driving torque is not reversed between the first driving wheel and the second driving wheel. can.
また、前記制御装置は、前記両駆動制御を実行中、前記第3回転要素において前記第1回転電機から作用する正トルクが前記負トルクよりも大きい状態を維持できる範囲で、前記第2回転電機の動力を前記第1回転電機の動力よりも大きくしてもよい。 In addition, during execution of the dual drive control, the control device controls the second rotating electric machine within a range in which the positive torque acting on the third rotating element from the first rotating electric machine can be maintained larger than the negative torque. may be larger than the power of the first rotating electric machine.
この構成によれば、第1駆動輪と第2駆動輪とで駆動トルクの方向が逆向きとならない状態で、第2回転電機の動力を第1回転電機の動力よりも大きくすることができる。これにより、動力伝達装置の効率において、第1回転電機の動力よりも第2回転電機の動力のほうが効率よく動力伝達可能な場合には、第1回転電機の動力を抑制することより燃費を向上させることができる。 According to this configuration, the motive power of the second rotating electric machine can be made larger than the motive power of the first rotating electric machine in a state in which the directions of the driving torques of the first driving wheel and the second driving wheel are not opposite to each other. As a result, in terms of the efficiency of the power transmission device, when the power of the second rotating electric machine can be transmitted more efficiently than the power of the first rotating electric machine, the power of the first rotating electric machine is suppressed, thereby improving fuel efficiency. can be made
また、前記制御装置は、当該車両を発進させる際、前記第1回転電機を駆動した後に前記第2回転電機を駆動する発進制御を実行してもよい。 Further, when starting the vehicle, the control device may execute start control to drive the second rotating electrical machine after driving the first rotating electrical machine.
この構成によれば、第3回転要素に第1回転電機からの正トルクが作用している状態から第2回転電機の駆動を開始することができる。これにより、第3回転要素のトルクが負トルクになることを抑制することができる。 According to this configuration, it is possible to start driving the second rotating electric machine in a state where the positive torque from the first rotating electric machine is acting on the third rotating element. As a result, it is possible to prevent the torque of the third rotating element from becoming negative torque.
また、前記制御装置は、前記発進制御を実行中、前記第2回転電機が駆動した後は前記第3回転要素において前記第1回転電機から作用する正トルクが前記負トルクよりも大きくなるように前記第1回転電機の動力と前記第2回転電機の動力とを制御してもよい。 Further, the control device controls the control device so that, during execution of the start control, after the second rotating electric machine is driven, the positive torque acting from the first rotating electric machine on the third rotating element becomes larger than the negative torque. Power of the first rotating electrical machine and power of the second rotating electrical machine may be controlled.
この構成によれば、車両が発進する際、第1回転電機から第3回転要素に作用する正トルクが、第2回転電機から第3回転要素に作用する負トルクよりも大きいことにより、第1駆動輪の駆動トルクを正トルクにすることができる。 According to this configuration, when the vehicle starts moving, the positive torque acting on the third rotating element from the first rotating electrical machine is greater than the negative torque acting on the third rotating element from the second rotating electrical machine. The drive torque of the drive wheels can be positive torque.
本発明では、第1駆動輪と第2駆動輪とを駆動する際、第2回転電機からの負トルクが第3回転要素に作用する状態であっても、第1駆動輪の駆動トルクを正トルクに制御することができる。これにより、第1駆動輪の駆動トルクの方向と第2駆動輪の駆動トルクの方向とが逆向きにならないようにすることができる。 In the present invention, when driving the first drive wheel and the second drive wheel, even if negative torque from the second rotating electric machine acts on the third rotating element, the drive torque of the first drive wheel is positive. Torque can be controlled. As a result, the direction of the drive torque of the first drive wheel and the direction of the drive torque of the second drive wheel can be prevented from being opposite to each other.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態における車両について具体的に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。 Vehicles according to embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to embodiment described below.
図1は、実施形態の車両を模式的に示すスケルトン図である。車両1は、動力源として、エンジン2と、第1モータ3と、第2モータ4とを備えたハイブリッド車両である。また、車両1は、駆動輪として、左右の前輪5L,5Rと、左右の後輪6L,6Rとを備えた四輪駆動車である。なお、この説明では、左右を特に区別しない場合は符号L,Rを省略する。
FIG. 1 is a skeleton diagram that schematically shows the vehicle of the embodiment. A
この車両1はパラレル式ハイブリッドをベースとするとともに、前置エンジン後輪駆動をベースとする車両である。そのため、後輪6は、主駆動輪であって、二輪駆動走行中と四輪駆動走行中とに駆動輪となる。前輪5は、副駆動輪であって、二輪駆動走行中に従動輪となり、四輪駆動走行中に駆動輪となる。また、第1モータ3が主駆動用のモータであり、第2モータ4が前後配分用のモータである。そして、第1モータ3と第2モータ4とが駆動することにより、動力源の動力が前輪5と後輪6とに伝達される。本実施形態では、後輪6が第1駆動輪であり、前輪5が第2駆動輪である。
This
また、車両1は、動力源の動力を駆動輪に伝達する動力伝達装置10を備えている。動力伝達装置10は、クラッチ11と、トルクコンバータ12と、自動変速機13と、差動装置14と、伝達装置15と、フロントプロペラシャフト16と、リアプロペラシャフト17と、前輪用デファレンシャルギヤ機構18と、後輪用デファレンシャルギヤ機構19と、左右の前輪車軸20L,20Rと、左右の後輪車軸21L,21Rとを備えている。車両1の前輪側では、左右の前輪車軸20L,20Rが前輪用デファレンシャルギヤ機構18に連結されているとともに、前輪用デファレンシャルギヤ機構18がフロントプロペラシャフト16に連結されている。車両1の後輪側では、左右の後輪車軸21L,21Rが後輪用デファレンシャルギヤ機構19に連結されているとともに、後輪用デファレンシャルギヤ機構19がリアプロペラシャフト17に連結されている。
The
クラッチ11は、エンジン2とトルクコンバータ12との間に設けられ、エンジン2を駆動輪から切り離すためのクラッチである。このクラッチ11は油圧式の摩擦係合装置により構成されている。クラッチ11が係合状態である場合、エンジン2とトルクコンバータ12との間は動力伝達可能に接続され、エンジン2が駆動輪に接続される。クラッチ11が解放状態である場合、エンジン2とトルクコンバータ12との間が動力伝達不能に切断され、エンジン2が駆動輪から切り離される。また、エンジン2にはフライホイール22が常時接続されている。フライホイール22は、エンジン2とクラッチ11との間に設けられ、ダンパ22aを含んで構成されている。ダンパ22aの出力要素はクラッチ11の入力側係合要素と一体回転する。クラッチ11の出力側係合要素は第1モータ3と一体回転する。
The clutch 11 is provided between the engine 2 and the
第1モータ3は、クラッチ11とトルクコンバータ12との間に設けられ、主動力源として機能するモータである。この第1モータ3は電動機および発電機として機能することが可能な第1回転電機(第1モータ・ジェネレータ)であり、インバータを介してバッテリと電気的に接続されている。そして、第1モータ3は、ロータ3aと、ステータ3bと、ロータ軸3cとを備えている。
The
ロータ3aは、クラッチ11の出力側係合要素と一体回転するように連結されている。図1に示すように、第1モータ3とクラッチ11とは軸方向位置が重なる位置に配置されており、ロータ3aの内周部にクラッチ11の出力側係合要素が取り付けられている。ステータ3bは、ステータコアと、ステータコアに巻き付けられたステータコイルとを有する。ロータ軸3cは、第1モータ3の出力軸として機能する回転軸であり、ロータ3aと一体回転する。ロータ軸3cから出力された動力がトルクコンバータ12に入力される。
The
トルクコンバータ12は、クラッチ11と自動変速機13との間に設けられている。このトルクコンバータ12は、ポンプインペラと、タービンランナと、ロックアップクラッチとを備えている。ポンプインペラはフロントカバーおよびロータ軸3cと一体回転する。タービンランナはタービン軸および自動変速機13の入力軸と一体回転する。ロックアップクラッチはフロントカバーとタービン軸とを選択的に接続する油圧式の摩擦クラッチである。ロックアップクラッチが解放すると、ポンプインペラとタービンランナとの間で作動油を介した動力伝達が可能になる。ロックアップクラッチが係合すると、フロントカバーとタービン軸とが直結され、ロータ軸3cと自動変速機13の入力軸とが一体回転可能になる。
このように、クラッチ11が係合状態である場合、エンジン2から出力された動力と、第1モータ3から出力された動力とはトルクコンバータ12を介して自動変速機13に伝達可能である。クラッチ11が解放状態である場合であっても、第1モータ3から出力された動力はトルクコンバータ12を介して自動変速機13に伝達可能である。そして、自動変速機13は、入力された動力を変速して回転軸23から出力する。回転軸23は、自動変速機13の出力軸として機能する。
Thus, when the clutch 11 is engaged, the power output from the engine 2 and the power output from the
回転軸23にはリアプロペラシャフト17が連結されている。回転軸23とリアプロペラシャフト17とは同一軸線上に配置され、一体回転する。そして、自動変速機13から回転軸23に出力された動力は、リアプロペラシャフト17から、後輪用デファレンシャルギヤ機構19、後輪車軸21を介して後輪6へ伝達される。また、回転軸23には差動装置14が連結されている。
A
差動装置14は、複数の回転要素によって差動作用を行い、動力源の動力を前輪5と後輪6とに分配する動力分配機構である。図1に例示する差動装置14は、シングルピニオン型の遊星歯車装置である。この差動装置14は、三つの回転要素として、サンギヤSと、互いに噛み合う複数対のピニオンギヤを自転可能かつ公転可能に支持するキャリアCと、ピニオンギヤを介してサンギヤSと噛み合うリングギヤRと、を備えている。本実施形態では、サンギヤSが第1回転要素、キャリアCが第2回転要素、リングギヤRが第3回転要素である。
The
この差動装置14には、第1モータ3と、第2モータ4と、フロントプロペラシャフト16と、リアプロペラシャフト17とが連結されている。第1回転要素であるサンギヤSには、第2モータ4が連結されている。第2回転要素であるキャリアCには、フロントプロペラシャフト16が連結されている。第3回転要素であるリングギヤRには、リアプロペラシャフト17と第1モータ3とが連結されている。
A
詳細には、第1回転要素であるサンギヤSには、第1回転部材24が一体回転するように連結されている。第1回転部材24は、回転軸23およびリアプロペラシャフト17と同一軸線上に配置された回転軸であり、第2モータ4の動力を差動装置14に入力する。この第1回転部材24は、第2モータ4側の動力伝達経路において、差動装置14の入力軸として機能する。
Specifically, the first rotating
第2モータ4は、第1回転部材24の回転中心軸線とは異なる軸線上に設けられ、副動力源として機能するモータである。この第2モータ4は電動機および発電機として機能することが可能な第2回転電機(第2モータ・ジェネレータ)であり、インバータを介してバッテリと電気的に接続されている。第2モータ4は、ロータ4aと、ステータ4bと、ロータ4aと一体回転するロータ軸4cとを備えている。
The
ロータ軸4cにはリダクションギヤ25が設けられている。ロータ軸4cは、ロータ4aおよびリダクションギヤ25と一体回転する。リダクションギヤ25はカウンタギヤ26と噛み合っている。カウンタギヤ26は入力ギヤ27と噛み合っている。入力ギヤ27は第1回転部材24と一体回転する。リダクションギヤ25とカウンタギヤ26と入力ギヤ27とによってギヤ列が形成されている。このギヤ列は、変速比が「1」のギヤ列であってもよく、変速比が「1」よりも大きい減速ギヤ列であってもよい。例えば減速ギヤ列である場合、第2モータ4から出力された動力がカウンタギヤ26を介して入力ギヤ27に伝達される際、第2モータ4の回転は変速(減速)されて伝達される。このように、第2モータ4はサンギヤSに常時接続されている。
A
第2回転要素であるキャリアCには、第2回転部材28が一体回転するように連結されている。第2回転部材28は、差動装置14からフロントプロペラシャフト16に動力を出力する際、差動装置14の出力部材として機能する。そして、差動装置14から第2回転部材28に出力された動力は、伝達装置15から、フロントプロペラシャフト16、前輪用デファレンシャルギヤ機構18、前輪車軸20を介して前輪5へ伝達される。
A second rotating
伝達装置15は、前輪側の動力伝達経路を形成する機構であり、差動装置14とフロントプロペラシャフト16との間の動力伝達経路に設けられている。この伝達装置15は、ドライブギヤ29と、ドリブンギヤ30と、チェーンベルト31とを備えている。
The
ドライブギヤ29は、第2回転部材28と一体回転するように連結された回転部材であり、フロントプロペラシャフト16へ動力を出力する出力ギヤとして機能する。このドライブギヤ29は、回転軸23およびリアプロペラシャフト17と同一軸線上に配置され、リアプロペラシャフト17に対して相対回転可能である。ドリブンギヤ30は、フロントプロペラシャフト16に一体的に設けられたギヤである。チェーンベルト31は、ドライブギヤ29とドリブンギヤ30との間を連結する前輪用駆動チェーンである。そして、ドライブギヤ29が回転することによってドリブンギヤ30が回転し、ドリブンギヤ30とフロントプロペラシャフト16とが一体回転する。
The
第3回転要素であるリングギヤRには、第3回転部材32が一体回転するように連結されている。第3回転部材32は、回転軸23と差動装置14との間の動力伝達経路を形成する。つまり、後輪6を駆動するために第1モータ3からリアプロペラシャフト17に動力が伝達される際、回転軸23とリアプロペラシャフト17と第3回転部材32とリングギヤRとが一体回転するので、後輪6を駆動するためのトルクがリングギヤRに作用することになる。
A third rotating
また、車両1は、車両1を制御する電子制御装置100を備えている。例えば、電子制御装置100は、CPU、RAM、ROM、入出力インターフェース等を備えたマイクロコンピュータを含んで構成されている。CPUはRAMの一時記憶機能を利用しつつ予めROMに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことによって車両1の各種制御を実行する。
The
電子制御装置100には、車両1に搭載された各種センサからの信号が入力される。例えば、エンジン2の回転数を検出するエンジン回転数センサや、第1モータ3の回転角を検出する第1モータ回転角度センサや、第2モータ4の回転角を検出する第2モータ回転角度センサや、車速を検出する車速センサ、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ、運転者の操作によって四輪駆動モードを選択するための4WD選択スイッチなどからの信号が電子制御装置100に入力される。電子制御装置100は、入力された信号に基づいて車両1の駆動制御等を実行する。そして、電子制御装置100からは、エンジン2を制御する指令信号、自動変速機13を制御する指令信号、第1モータ3を制御する指令信号、第2モータ4を制御する指令信号等が出力される。つまり、電子制御装置100は第1モータ3および第2モータ4を制御する制御装置である。
Signals from various sensors mounted on the
そして、車両1では、差動装置14が常に差動作用を行うため、第1モータ3を駆動した状態で第2モータ4の停止と駆動とを切り替えることにより、二輪駆動状態と四輪駆動状態とを切り替えることが可能である。
In the
二輪駆動状態では、エンジン2の動力および第1モータ3の動力が差動装置14を介さずに後輪6に伝達される。そして、電子制御装置100は、第2モータ4を停止させた状態で第1モータ3のみを駆動する単駆動制御を実行することが可能である。つまり、電子制御装置100が単駆動制御を実行することにより、車両1は二輪駆動状態に制御される。この単駆動制御を実行する際、クラッチ11が解放状態であっても第1モータ3の動力による二輪駆動状態を実現できる。また、電子制御装置100は、クラッチ11を係合状態に制御した状態でエンジン2を駆動することにより、エンジン2の動力による二輪駆動状態を実現することも可能である。
In the two-wheel drive state, the power of the engine 2 and the power of the
四輪駆動状態では、エンジン2の動力および第1モータ3の動力が差動装置14を介さずに後輪6に伝達されるとともに、第2モータ4の動力が差動装置14を介して前輪5に伝達される。四輪駆動時、リアプロペラシャフト17とフロントプロペラシャフト16との間の回転差動が制限されない状態であるため、第2モータ4の動力によって前後配分を制御することができる。つまり、電子制御装置100は、第1モータ3と第2モータ4とを駆動する両駆動制御を実行する。そして、電子制御装置100が両駆動制御を実行することにより、車両1は四輪駆動状態に制御される。そのうえで、電子制御装置100は、車両1を四輪駆動状態に制御する際、第2モータ4の動力を制御するとともに、第1モータ3の動力を制御することによって、後輪側と前輪側とにおけるトルクの配分を制御する。
In the four-wheel drive state, the power of the engine 2 and the power of the
図2は、四輪駆動状態での差動装置の回転要素の状態を示す共線図である。なお、図2では、第1モータ3が「MG1」、第2モータ4が「MG2」、フロントプロペラシャフト16が「Frペラ」、リアプロペラシャフト17が「Rrペラ」、サンギヤSが「S」、キャリアCが「C」、リングギヤRが「R」、差動装置14のギヤ比が「ρ」と記載されている。また、共線図の縦軸間の関係においてサンギヤSとキャリアCとの間が「1」に対応する間隔とされると、キャリアCとリングギヤRとの間が差動装置14のギヤ比ρ(=サンギヤSの歯数/リングギヤRの歯数)に対応する間隔とされる。
FIG. 2 is a collinear diagram showing the state of the rotating elements of the differential gear in the four-wheel drive state. In FIG. 2, the
図2に示すように、車両1が四輪駆動状態となる場合、サンギヤSには第2モータ4から出力されたトルク(以下、第2モータトルクという)Tmg2が作用し、キャリアCにはフロントプロペラシャフト16に伝達されるフロントペラトルクTfrが作用し、リングギヤRにはリアプロペラシャフト17に伝達されるリアペラトルクTrrが作用する。フロントペラトルクTfrはフロントプロペラシャフト16のトルクである。リアペラトルクTrrはリアプロペラシャフト17のトルクである。また、車両1が四輪駆動する際、第2モータトルクTmg2とフロントペラトルクTfrとリアペラトルクTrrとはいずれも正トルクである。これにより、前輪5の駆動トルクが正トルクとなり、かつ後輪6の駆動トルクが正トルクとなる。
As shown in FIG. 2, when the
なお、正トルクとは、正方向の回転数を増大させる方向(すなわち負方向の回転数を0に近づける方向)に作用するトルクである。負トルクとは、正方向の回転数を減少させる方向(すなわち負方向の回転数を0から遠ざける方向)に作用するトルクである。図2に示す共線図では、正トルクは上向き矢印、負トルクは下向き矢印により表される。また、共線図では、正方向の回転数は「0」よりも上側、負方向の回転数は「0」よりも下側に表される。 The positive torque is torque that acts in the direction of increasing the number of rotations in the positive direction (that is, in the direction of bringing the number of rotations in the negative direction closer to 0). Negative torque is torque that acts in the direction of decreasing the number of rotations in the positive direction (that is, in the direction of moving the number of rotations in the negative direction away from 0). In the alignment chart shown in FIG. 2, positive torque is indicated by an upward arrow, and negative torque is indicated by a downward arrow. In the alignment chart, the number of rotations in the positive direction is shown above "0", and the number of rotations in the negative direction is shown below "0".
図2に示すように、サンギヤSのトルクは、第2モータ4側から入力されるトルクにより表される。サンギヤSに作用するトルクは、第2モータ4とサンギヤSとの間のギヤ比と第2モータトルクTmg2との乗算により求められる。例えば、第2モータ4とサンギヤSとの間のギヤ比が「1」の場合、サンギヤSのトルクは第2モータトルクTmg2と同じ大きさになる。
As shown in FIG. 2, the torque of the sun gear S is represented by the torque input from the
キャリアCのトルクは、第2モータ4のトルクと差動装置14のギヤ比ρとにより表される。キャリアCに作用するトルクはフロントプロペラシャフト16に作用するトルクである。そのため、フロントペラトルクTfrは、Tfr={(1+ρ)/ρ}×Tmg2により表される。
The torque of the carrier C is represented by the torque of the
さらに、四輪駆動状態では、サンギヤSに第2モータ4からの正トルクが作用すると、それに伴いリングギヤRに負トルクが作用する。つまり、第2モータ4からのトルクとして、リングギヤRには負トルクが作用する。この負トルクは、「(1/ρ)×Tmg2」により表される。
Furthermore, in the four-wheel drive state, when positive torque from the
そのため、リングギヤRのトルクは、第1モータ3側からの入力トルクTinと、第2モータ4からの負トルクとにより表される。入力トルクTinは、第1モータ3側から回転軸23に伝達された正トルクである。回転軸23はリアプロペラシャフト17とリングギヤRと一体回転するため、回転軸23のトルクが入力トルクTinとしてリングギヤRに入力される。さらに、リングギヤRには、第2モータ4側からの負トルクが作用している。そのため、リアペラトルクTrrは、Trr=Tin-(1/ρ)×Tmg2により表される。また、図2に示す例では、正トルクである入力トルクTinが第2モータ4側からの負トルクよりも大きいため、リアペラトルクTrrは正トルクとなる。そして、四輪駆動状態では、フロントペラトルクTfrとリアペラトルクTrrとを合算した値が入力トルクTinと第2モータトルクTmg2とを合算した値と等しくなる。
Therefore, the torque of the ring gear R is represented by the input torque Tin from the
また、四輪駆動状態では、第2モータトルクTmg2を大きくすることによってフロントペラトルクTfrを増大させることが可能である。しかしながら、フロントペラトルクTfrを増大させるために第2モータトルクTmg2を大きくしすぎると、リングギヤRに作用する負トルクが過大になり、例えば負トルクが入力トルクTinよりも大きくなり、リアペラトルクTrrが負トルクになってしまう可能性がある。このようにしてリアペラトルクTrrが負トルクになると、前輪5の駆動トルクと後輪6の駆動トルクとが逆向きのトルクになってしまう。そこで、車両1では、差動装置14を介して動力を伝達する際、フロントペラトルクTfrとリアペラトルクTrrとが逆向きのトルクとならないように構成されている。
Further, in the four-wheel drive state, it is possible to increase the front propeller torque Tfr by increasing the second motor torque Tmg2. However, if the second motor torque Tmg2 is made too large in order to increase the front propeller torque Tfr, the negative torque acting on the ring gear R becomes excessive, for example, the negative torque becomes larger than the input torque Tin, and the rear propeller torque Trr becomes negative. It can become torque. When the rear propeller torque Trr becomes negative torque in this way, the driving torque of the
具体的には、電子制御装置100は、四輪駆動制御を実行する際、後輪6の駆動トルクが正トルクとなるように第1モータ3の動力と第2モータ4の動力とを制御する。この場合、四輪駆動状態を実現するためには、第1モータ3側から差動装置14に動力が入力されている状態で第2モータ4側から差動装置14に動力が入力されることが必要である。要するに、キャリアCに正トルクを作用させるためには、第2モータ4からサンギヤSに入力されるトルクに対する反力として、正トルクがリングギヤRに入力されていることが必要である。すなわち、フロントプロペラシャフト16に正トルクを伝達するためには、第1モータ3側からリングギヤRに正トルクが入力されている必要がある。つまり、前輪側の動力伝達経路に動力を伝達する際、サンギヤSが入力要素となり、キャリアCが出力要素となり、リングギヤRが反力要素となる。そのため、第1モータ3側からの正トルクがリングギヤRに作用している状態で第2モータトルクTmg2がサンギヤSに入力されることにより、キャリアCに正トルクが作用する。キャリアCにはフロントプロペラシャフト16が連結されているため、キャリアCに作用する正トルクがフロントプロペラシャフト16に出力される。
Specifically, when executing four-wheel drive control, the
また、電子制御装置100は、エンジン2を停止した状態で第1モータ3を駆動するEVモードと、エンジン2の動力を用いて走行するHVモードとを実行することができる。EVモードには、両駆動制御と単駆動制御とが含まれる。EVモードでは、入力トルクTinが第1モータ3から出力されたトルク(以下、第1モータトルクという)Tmg1に基づいたトルクとなる。つまり、EVモードが実行されると、入力トルクTinは第1モータ3からリアプロペラシャフト17までの間のギヤ比と第1モータトルクTmg1とにより表される。
Further, the
また、電子制御装置100は、動力伝達装置10の伝達率を考慮してEVモードを実行することできる。第1モータ3を用いたEV走行や回生では、トルクコンバータ12のロックアップクラッチが解放した状態でのトルク伝達や、自動変速機13を経由するため、効率が高くない。一方、第2モータ4の動力は、トルクコンバータ12や自動変速機13の効率を受けずに伝達されるため、効率がよい。しかしながら、第2モータ4の動力は、差動装置14のリングギヤRが反力要素として機能することにより駆動輪に伝達されるものであるため、第2モータ4単体では駆動輪に伝達されない。そこで、四輪駆動時に、燃費最適化のため、第2モータ4で可能な限り動力を出力し、第1モータ3の動力を抑制することにより、効率の最大化を図り、燃費の向上を図る。ただし、第2モータ4の動力は前後配分の機能上、前後輪いずれかが負トルクとならない範囲で設定される。
Also, the
図3は、フロントペラトルクとリアペラトルクとの関係を示す図である。なお、図3には、EVモードでの各種トルクが示されている。 FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the front propeller torque and the rear propeller torque. Note that FIG. 3 shows various torques in the EV mode.
図3に矢印A1で示すように、第1モータトルクTmg1を動力伝達装置10に印加することにより、第1モータ3からリアプロペラシャフト17にトルクが伝達されるため、リアペラトルクTrrが正トルクとなる。例えば、二輪駆動状態では、第2モータトルクTmg2がゼロの状態で正方向のリアペラトルクTrrが作用している。この状態から、第2モータトルクTmg2を動力伝達装置10に印加すると、四輪駆動状態に移行する。そして、第2モータトルクTmg2を増大させることにより、矢印A2に示すように、リアペラトルクTrrを減少させながらフロントペラトルクTfrを増大させることができる。図3に示す例では、入力トルクTinの大きさを変更せずに、第2モータトルクTmg2を増大させている。つまり、第1モータトルクTmg1が一定状態で第2モータトルクTmg2を増大させることにより、フロントペラトルクTfrが増大しつつリアペラトルクTrrが減少する。
As indicated by an arrow A1 in FIG. 3, by applying the first motor torque Tmg1 to the
そして、リアペラトルクTrrを正トルクに維持できる範囲Bまで減少させることが可能である。この範囲Bは、リアペラトルクTrrがゼロよりも大きく、かつ所定値よりも小さい範囲に設定されている。この所定値は、第1モータ3と第2モータ4とについて極力第2モータ4の動力を使ってEV走行を行うことが可能な値に設定されている。つまり、範囲Bは、第1モータトルクTmg1と第2モータトルクTmg2とについて極力第2モータトルクTmg2による駆動力を使ってEV走行を行うことが可能な範囲であって、リアペラトルクTrrが負トルクにならない範囲である。例えば所定値は、第2モータトルクTmg2が第1モータトルクTmg1よりも大きくなる値に設定可能である。この場合、範囲Bは、リングギヤRにおいて第1モータ3側からの正トルクが第2モータ4側からの負トルクよりも大きい状態を維持できる範囲に設定されている。
Then, it is possible to reduce the rear propeller torque Trr to a range B in which the positive torque can be maintained. This range B is set so that the rear propeller torque Trr is greater than zero and less than a predetermined value. This predetermined value is set to a value that enables the EV running by using the power of the
そのため、電子制御装置100は、図4に示すように、リアペラトルクTrrが範囲B内のトルクとなるように、第1モータトルクTmg1と第2モータトルクTmg2とを制御する。この場合、極力第2モータ4の動力を活用してEV走行が可能になるように、図5に示すように、リアペラトルクTrrが負トルクとなる領域(負領域)に入らない程度に第1モータトルクTmg1の大きさと第2モータトルクTmg2の大きさとを制御する。例えば、図5に実線で示すように、リアペラトルクTrrが負トルクとならない範囲において、第2モータトルクTmg2が第1モータトルクTmg1よりも大きくなるように制御する。その際、電子制御装置100は、入力トルクTinと、第2モータトルクTmg2と、第2モータ4からサンギヤSまでのギヤ比と、差動装置14のギヤ比ρとに基づいて、リアペラトルクTrrおよびフロントペラトルクTfrを算出する。また、図5に破線で示すように、リアペラトルクTrrがゼロとなる場合には燃費上は効率が最大となる。すなわち、リアペラトルクTrrがゼロ以上の領域で第2モータトルクTmg2が最大となる場合に最大効率となる。
Therefore, the
例えば、電子制御装置100は、車両1が発進する際、エンジン2を停止した状態からEV発進を行う。その際、電子制御装置100は両駆動制御を実行する。図6に示すように、電子制御装置100は、車両1が停車中に発進要求を受け付けると、発進制御を開始する(時刻t1)。発進制御では、要求駆動力に応じてモータの動力を制御する。発進制御を開始する際、電子制御装置100は第2モータ4を停止したままの状態で第1モータ3のみを駆動する。そして、第1モータ3の動力が大きくなると第2モータ4を駆動する(時刻t2)。時刻t2において、両駆動制御が開始される。電子制御装置100は第2モータ4の駆動を開始すると、第1モータトルクTmg1の増大を抑制するように第1モータ3を制御する。一方、電子制御装置100は第2モータトルクTmg2の増大を継続させる。そのため、第2モータトルクTmg2が第1モータトルクTmg1よりも大きくなる(時刻t3)。時刻t3以降、第2モータトルクTmg2のほうが大きい状態に制御される。そして、エンジン2の始動を開始する(時刻t4)。時刻t4において、エンジン始動制御が開始される。時刻t4以降、エンジン2を始動中に第1モータトルクTmg1および第2モータトルクTmg2をゼロに向けて減少させる。そして、エンジン2が始動することにより、要求駆動力をエンジン2の動力で満たすことができる(時刻t5)。
For example, when the
以上説明した通り、実施形態によれば、第1モータ3と第2モータ4とがそれぞれにトルクを出力する際、効率が良い第2モータ4で可能な限り動力を加算し、第1モータ3の動力を抑えながらリアプロペラシャフト17のトルクを正トルクに制御することができる。これにより、燃費を向上させつつ、前輪5の駆動トルクと後輪6の駆動トルクとを同じ向きのトルクに制御することができる。
As described above, according to the embodiment, when the
また、車両1がEV発進する際に、第2モータ4の動力を大きくしつつ第1モータ3の動力を抑制することができるため、燃費が向上する。例えば、第1モータのみでEV発進を行う比較例では、図7に示すように、第1モータを駆動した後、第2モータを停止した状態のままエンジンを駆動する。この場合、時刻t1から時刻t4まで、相対的に効率の低い第1モータ側の動力伝達経路を使用することになり、効率が高くない。一方、本実施形態によれば、第2モータ4の動力が第1モータ3の動力よりも大きくなるように制御するため、効率のよい動力伝達が可能になり、燃費が向上する。
In addition, when the
なお、車両1は、パラレル式ハイブリッドをベースとする車両に限定されない。例えば、車両1は、エンジン1を搭載しない電動車両であってもよい。この場合、第1モータ3は主動力源となり、第2モータ4は副動力源となる。
Note that the
また、車両1は、前置エンジン後輪駆動をベースとする車両に限定されない。例えば、前輪駆動をベースとする車両1であってもよい。この場合、前輪5が第1駆動輪となり、後輪6が第2駆動輪となる。つまり、主駆動輪は、前輪5と後輪6とのうちの一方の駆動輪であり、副駆動輪は、前輪5と後輪6とのうちの他方の駆動輪である。
Further, the
また、自動変速機13は、変速機であればよく、その構成は特に限定されない。
Also, the
また、電子制御装置100は、車両1が発進する場合に限らず、両駆動制御を実行することが可能である。つまり、車両発進時に限らず、車両走行中に両駆動制御が実行されてもよい。
Further, the
1 車両
2 エンジン
3 第1モータ(第1回転電機)
4 第2モータ(第2回転電機)
5,5R,5L 前輪(第2駆動輪)
6,6R,6L 後輪(第1駆動輪)
10 動力伝達装置
11 クラッチ
12 トルクコンバータ
13 自動変速機
14 差動装置
15 伝達装置
16 フロントプロペラシャフト(第2出力軸)
17 リアプロペラシャフト(第1出力軸)
23 回転軸
24 第1回転部材
28 第2回転部材
32 第3回転部材
100 電子制御装置(制御装置)
C キャリア
S サンギヤ
R リングギヤ
1 Vehicle 2
4 Second motor (second rotating electric machine)
5, 5R, 5L front wheel (second driving wheel)
6, 6R, 6L rear wheel (first driving wheel)
REFERENCE SIGNS
17 rear propeller shaft (first output shaft)
23 Rotating
C Carrier S Sun gear R Ring gear
Claims (6)
第2回転電機と、
第1駆動輪に連結された第1出力軸と、
第2駆動輪に連結された第2出力軸と、
三つの回転要素として、前記第2回転電機が連結された第1回転要素と、前記第2出力軸が連結された第2回転要素と、前記第1回転電機および前記第1出力軸が連結された第3回転要素とを有する差動装置と、
前記第1回転電機と前記第2回転電機とを制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置が、前記第1回転電機と前記第2回転電機とを駆動する両駆動制御を実行する場合には、前記第3回転要素に前記第1回転電機からの正トルクおよび前記第2回転電機からの負トルクが作用する状態で前記第1駆動輪と前記第2駆動輪とを駆動する車両であって、
前記制御装置は、前記両駆動制御を実行する際に前記第1駆動輪の駆動トルクが正トルクとなるように制御する
ことを特徴とする車両。 a first rotating electrical machine;
a second rotating electric machine;
a first output shaft coupled to the first drive wheel;
a second output shaft coupled to the second drive wheel;
As three rotating elements, a first rotating element to which the second rotating electrical machine is connected, a second rotating element to which the second output shaft is linked, and a first rotating element to which the first rotating electrical machine and the first output shaft are linked. a differential having a third rolling element;
a control device that controls the first rotating electrical machine and the second rotating electrical machine;
with
When the control device executes dual drive control for driving the first rotating electric machine and the second rotating electric machine, the third rotating element receives positive torque from the first rotating electric machine and the second rotating electric machine. A vehicle that drives the first drive wheel and the second drive wheel in a state where negative torque from an electric machine is applied,
The vehicle, wherein the control device performs control such that the drive torque of the first drive wheel becomes a positive torque when executing the dual drive control.
ことを特徴とする請求項1に記載の車両。 During execution of the dual drive control, the control device controls the power of the first rotating electrical machine and the second rotating electrical machine so that the positive torque acting from the first rotating electrical machine on the third rotating element is greater than the negative torque. The vehicle according to claim 1, wherein the power of the rotating electric machine is controlled.
ことを特徴とする請求項2に記載の車両。 During execution of the dual drive control, the control device controls the power of the first rotating electrical machine within a range in which the positive torque acting from the first rotating electrical machine in the third rotating element can be maintained larger than the negative torque. is decreased, and the power of the second rotating electric machine is increased.
ことを特徴とする請求項2または3に記載の車両。 During execution of the dual drive control, the control device controls the power of the second rotating electrical machine within a range in which the positive torque acting on the third rotating element from the first rotating electrical machine can be maintained larger than the negative torque. is set larger than the power of the first rotating electric machine.
ことを特徴とする請求項1から4のうちのいずれか一項に記載の車両。 5. The control device according to any one of claims 1 to 4, wherein, when starting the vehicle, the control device executes start control to drive the second rotating electrical machine after driving the first rotating electrical machine. Vehicles described in paragraph.
ことを特徴とする請求項5に記載の車両。 During execution of the start control, the control device controls the third rotating element so that, after the second rotating electric machine is driven, a positive torque acting from the first rotating electric machine on the third rotating element becomes larger than the negative torque. 6. The vehicle according to claim 5, wherein power of the first rotating electrical machine and power of the second rotating electrical machine are controlled.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
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