JP5900142B2

JP5900142B2 - 車両駆動装置

Info

Publication number: JP5900142B2
Application number: JP2012111462A
Authority: JP
Inventors: 横山　亘; 亘横山; 和良高田
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2012-05-15
Filing date: 2012-05-15
Publication date: 2016-04-06
Anticipated expiration: 2032-05-15
Also published as: JP2013237351A

Description

この発明は、車両駆動装置に係り、特に、内燃機関と発電電動機とが動力伝達可能に連結された車両の駆動装置に関する。

内燃機関と発電電動機とが動力伝達可能に連結された車両駆動装置が特許文献１に記載されている。この車両駆動装置において、発電電動機で発生した駆動力は、内燃機関のクランク軸に伝達され、内燃機関の駆動をアシストする。

特開２００１−９５１０３号公報

しかしながら、特許文献１には、発電電動機で発生した駆動力の内燃機関への伝達と、トランスミッションとの協調制御については記述されていないため、内燃機関の駆動をアシストするといっても、それが必ずしも燃費の向上には結びつかないといった問題点があった。

この発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、内燃機関と発電電動機とが動力伝達可能に連結された車両において、燃費を向上した車両駆動装置を提供することを目的とする。

この発明に係る車両駆動装置は、車両に搭載された内燃機関と、内燃機関の出力軸と動力伝達可能に連結された回転軸を有する発電電動機と、出力軸と動力伝達可能に連結されたトランスミッションと、出力軸とトランスミッションとを直結させるオン状態と、直結を解除するオフ状態とを切り替えるロックアップクラッチを有し、内燃機関の動力をトランスミッションへ伝達するトルクコンバータと、発電電動機によって発電された電力を充電すると共に充電された電力を発電電動機に供給するバッテリと、車両のアクセル開度を検出するアクセル開度センサと、制御手段とを備え、ロックアップクラッチがオフ状態のときに、制御手段は、車両の速度と、アクセル開度センサによる検出値とに基づいて、ロックアップクラッチがオフ状態のときの内燃機関の駆動力とロックアップクラッチがオン状態となるときの内燃機関の駆動力との差を算出し、この差から、ロックアップクラッチがオン状態となるのに必要な発電電動機の要求駆動力を算出し、要求駆動力に基づいて発電電動機のトルクを算出し、算出されたトルクが発電電動機から得られるように発電電動機を駆動させ、要求駆動力だけ内燃機関の駆動力を低下させる。
出力軸と回転軸とはベルトによって連結されてもよい。

この発明によれば、ロックアップクラッチがオフ状態のときに、車両の速度と、アクセル開度とに基づいて、ロックアップクラッチがオフ状態のときの内燃機関の駆動力とロックアップクラッチがオン状態となるときの内燃機関の駆動力との差を算出し、この差から、ロックアップクラッチがオン状態となるのに必要な発電電動機の要求駆動力を算出し、この要求駆動力に基づいて発電電動機のトルクを算出し、算出されたトルクが発電電動機から得られるように発電電動機を駆動させ、要求駆動力だけ内燃機関の駆動力を低下させることにより、内燃機関から出力される駆動力を低下させることができるので、車両の燃費を向上することができる。

この発明の実施の形態に係る車両駆動装置を備えた自動車の構成を示す図である。この実施の形態に係る車両駆動装置の動作を説明するためのフローチャートである。この実施の形態に係る車両駆動装置の動作において、ロックアップクラッチがオフ状態か否かを判定するための判定マップである。この実施の形態に係る車両駆動装置の動作において、エンジンの駆動力を算出するための駆動力マップである。この実施の形態に係る車両駆動装置におけるエンジンのパワーと回転数との関係を表すグラフである。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に示されるように、自動車１００は、ガソリン燃料を内部で燃焼させて動力を発生させるエンジン１と、電動機および発電機として動作可能な発電電動機（ＭＧ）２とを備えている。エンジン１の出力軸３の一端は、ベルト５およびプーリ６，７を介して発電電動機２の回転軸４に連結されている。また、エンジン１の出力軸３の他端は、トルクコンバータ２０と、トランスミッション８と、ディファレンシャル９とを介して車軸１０に連結されている。トルクコンバータ２０は、出力軸３とトランスミッション８とを直結させるオン状態と、この直結を解除するオフ状態とを切り替えるロックアップクラッチ２１を有している。また、自動車１００のアクセルペダル１４の開度を検出するアクセル開度センサ１５が設けられている。発電電動機２と、アクセル開度センサ１５とはそれぞれ、制御手段であるコントロールユニット（ＥＣＵ）１３に電気的に接続されている。

また、自動車１００は、電力コンバータ１１とバッテリ１２とを備えている。自動車１００の発進時等にバッテリ１２から出力される直流電力が電力コンバータ１１によって交流電力に変換されて発電電動機２に供給される際には、発電電動機２は電動機として動作して回転軸４を駆動させ、これにより発生する動力はベルト５およびプーリ６，７を介してエンジン１に伝達される。一方、自動車１００の減速時等にエンジン１からの回生動力によって発電電動機２の回転軸４が駆動される際には、発電電動機２は発電機として動作して交流電力を発電し、この交流電力は電力コンバータ１１によって直流電力に変換されてバッテリ１２に充電される。

次に、この発明の実施の形態に係る車両駆動装置の動作について説明する。
自動車１００のドライバーがエンジン１を始動すると、図２のフローチャートに示された制御が開始される。ＥＣＵ１３は、エンジン１が始動したら、自動車１００の速度（車速）を取得し（ステップＳ１）、アクセル開度センサ１５による検出値、すなわちアクセル開度のデータを受信する（ステップＳ２）。

続くステップＳ３において、ＥＣＵ１３は、取得した車速Ｖと、アクセル開度センサ１５による検出値とに基づいて、ロックアップクラッチ２１がオフ状態か否かを判定する。ＥＣＵ１３には、ロックアップクラッチ２１がオン状態かオフ状態かを判定する判定マップ（図３）が予め組み込まれている。この判定マップは、横軸に車速をとると共に縦軸にアクセル開度をとり、この判定マップ上に、オン状態とオフ状態との境界線Ｌが描かれている。この境界線Ｌよりも上方、例えば状態Ａのとき、ロックアップクラッチ２１はオフ状態であり、この境界線Ｌ上及びこれよりも下方のとき、ロックアップクラッチ２１はオン状態である。

ステップＳ３において、ロックアップクラッチ２１がオン状態であると判定されたら、制御を終了する。一方、ステップＳ３において、ロックアップクラッチ２１がオフ状態であると判定されたら、ＥＣＵ１３は、ロックアップクラッチ２１がオン状態となるのに必要な要求駆動力ｒｆを算出する（ステップＳ４）。

要求駆動力ｒｆの具体的な算出手順を説明する。ステップＳ３における状態が例えば、図３における状態Ａであったとすると、ステップＳ３における車速Ｖでロックアップクラッチ２１がオン状態となる状態は、状態Ａから縦軸に平行に下方に移動した境界線Ｌ上の状態Ｂである。また、ＥＣＵ１３には、横軸に車速をとると共に縦軸にエンジン１の駆動力をとった駆動力マップ（図４）が予め組み込まれており、この駆動力マップには、アクセル開度ごとに車速とエンジン１の駆動力との関係が描かれている。この駆動力マップ上に、状態Ａ及び状態Ｂをプロットし、状態Ａと状態Ｂとのエンジン１の駆動力の差を算出し、これが要求駆動力ｒｆとなる。

次に、ＥＣＵ１３は、算出した要求駆動力ｒｆに基づいて発電電動機２のトルクを算出する（ステップＳ５）。具体的には、以下の式（１）により、算出した要求駆動力ｒｆから、状態Ａと状態Ｂとのエンジン１のパワー差（ΔＷ＝Ｗ_Ａ−Ｗ_Ｂ）を算出する。
ΔＷ＝ｒｆ×Ｖ・・・（１）
また、ＥＣＵ１３には、横軸にエンジン１のパワーをとると共に縦軸にエンジン１の回転数をとった、エンジンパワーと回転数との関係（図５）が予め組み込まれており、状態Ｂにおけるエンジン１のパワーＷ_Ｂから、状態Ｂにおけるエンジン１の回転数Ｎ_Ｂを算出する。そして、以下の式（２）により、発電電動機２のトルクＴを算出する。尚、ｒは、プーリ６，７のプーリ比である。
Ｔ＝ΔＷ／Ｎ_Ｂ／ｒ・・・（２）

次に、ステップＳ６において、算出された発電電動機２のトルクＴが発電電動機２の最大トルクＴｍａｘ以下か否かを判定する。Ｔ＞Ｔｍａｘと判定された場合には、ステップＳ３における状態ではロックアップクラッチ２１をオン状態にすることはできないと判断し、制御を終了する。一方、Ｔ≦Ｔｍａｘと判定された場合には、ＥＣＵ１３は、算出されたトルクＴが発電電動機２から得られるように、発電電動機２を駆動する（ステップＳ７）。これにより、ロックアップクラッチ２１がオン状態となる。続いて、ＥＣＵ１３は、エンジン１の図示しないインジェクターのデューティ比を低下することにより、要求駆動力ｒｆだけエンジン１の駆動力を低下する（ステップＳ８）。低下した要求駆動力ｒｆに相当する駆動力の分だけ、エンジン１の燃費が向上することとなる。

このように、ロックアップクラッチ２１がオフ状態のときに、車速と、アクセル開度とに基づいて、ロックアップクラッチ２１がオン状態となるのに必要な要求駆動力ｒｆを算出し、この要求駆動力ｒｆに基づいて発電電動機２のトルクＴを算出し、算出されたトルクＴが発電電動機２から得られるように発電電動機２を駆動させることにより、エンジン１から出力される駆動力を低下させることができ、またトランスミッション８の伝達効率を向上できるので、自動車１００の燃費を向上することができる。

この実施の形態では、内燃機関は、ガソリン燃料を内部で燃焼させて動力を発生させるエンジン１であったが、ディーゼルエンジンであってもよい。また、出力軸３と回転軸４とはベルト５によって連結されていたが、この形態に限定するものではなく、クラッチやギア等で連結されていてもよい。

１エンジン（内燃機関）、２発電電動機、３出力軸、４回転軸、５ベルト、８トランスミッション、１２バッテリ、１３コントロールユニット（制御手段）、１５アクセル開度センサ、２０トルクコンバータ、２１ロックアップクラッチ、１００自動車（車両）。

Claims

車両に搭載された内燃機関と、
該内燃機関の出力軸と動力伝達可能に連結された回転軸を有する発電電動機と、
前記出力軸と動力伝達可能に連結されたトランスミッションと、
前記出力軸と前記トランスミッションとを直結させるオン状態と、該直結を解除するオフ状態とを切り替えるロックアップクラッチを有し、前記内燃機関の動力を前記トランスミッションへ伝達するトルクコンバータと、
前記発電電動機によって発電された電力を充電すると共に充電された電力を該発電電動機に供給するバッテリと、
前記車両のアクセル開度を検出するアクセル開度センサと、
制御手段と
を備え、
前記ロックアップクラッチがオフ状態のときに、前記制御手段は、前記車両の速度と、前記アクセル開度センサによる検出値とに基づいて、前記ロックアップクラッチがオフ状態のときの前記内燃機関の駆動力と前記ロックアップクラッチがオン状態となるときの前記内燃機関の駆動力との差を算出し、この差から、前記ロックアップクラッチがオン状態となるのに必要な前記発電電動機の要求駆動力を算出し、該要求駆動力に基づいて前記発電電動機のトルクを算出し、該算出されたトルクが前記発電電動機から得られるように該発電電動機を駆動させ、前記要求駆動力だけ前記内燃機関の駆動力を低下させる車両駆動装置。
前記出力軸と前記回転軸とはベルトによって連結されている、請求項１に記載の車両駆動装置。