混合动力车辆系统的制作方法

文档序号:11208938阅读:615来源:国知局
混合动力车辆系统的制造方法与工艺

本发明涉及一种混合动力车辆系统。



背景技术:

已知有一种具有发动机和驱动马达作为车辆的驱动源的混合动力车辆。以往的多数车辆配备有如下的机械式油泵,即该机械式油泵通过发动机的输出扭矩而被驱动并产生供应到自动变速装置内的离合器和/或变速机构等的油压。这样的机械式油泵中,在发动机处于停止状态时,如果不将工作油供应到自动变速装置,则油压不会上升。因此,在混合动力车辆中存在如下的系统:为了在发动机停止的状态下,可以仅利用从驱动马达输出的扭矩而启动车辆,配备有用于确保自动变速装置内的工作油的油压的电动式油泵。

例如,在专利文献1和2中,公开了如下的混合动力车辆:除了配备利用发动机的输出扭矩而产生油压的第一液压泵以外,还配备有被控制装置控制且连接到油泵用电动马达的第二液压泵。这样的混合动力车辆中,虽然在发动机停止时第一液压泵停止,但是由于第二液压泵被驱动,因此可以确保预定的油压。

此外,在专利文献3中公开了如下的混合动力车辆:除了配备连接到变速机构的输入轴而被驱动的机械式第一液压泵之外,还配备有通过能够利用辅助用车载电池驱动的马达而被驱动的电动式的第二液压泵。这样的混合动力车辆中,在车辆停止时和/或车辆低速行驶时等,在借助机械式第一液压泵产生的油压不足够的情况下,驱动第二液压泵而确保预定的油压。

现有技术文献

专利文献1:特开平10-324177号公报

专利文献2:特开2014-180965号公报

专利文献3:特开2003-294124号公报



技术实现要素:

然而,在专利文献1~3中记载的混合动力车辆所配备的电动式第二液压泵都是仅在发动机停止时、车辆停止时或者车辆以低速行驶时油压不足够的情况下被驱动的泵。即,电动式的第二液压泵在车辆使用时的多数期间内完全不起作用,未得到有效的利用。为了持续地产生油压,用于驱动液压泵的马达被要求预定程度的连续额定输出(例如4~5kw),但是尽管使用期间被限制,但将这种马达搭载于车辆是低效的。

本发明鉴于上述问题而提出,本发明的目的在于,提供一种无需仅为了驱动油泵而配备的马达,并且在发动机和/或车辆停止时也能够确保自动变速装置内的油压的新型的改良后的混合动力车辆系统。

为了解决问题,根据本发明的观点,提供混合动力车辆系统,其包括:发动机,其能够输出向驱动轮传递的扭矩;第一马达发马达,其连设于发动机且能够输出向驱动轮传递的扭矩;变速机构,其对从发动机和第一马达发电机中的至少一方输出的扭矩以预定的变速比进行变换;传动离合器,其能够切换在第一马达发电机与变速机构之间的动力传递与否;第二马达发电机,其能够输出在开放了传动离合器的状态下向驱动轮传递的扭矩;以及油泵,其连接到第一马达发电机的马达轴而通过马达轴的旋转被驱动。

也可以具备能够切换在发动机与第一马达发电机之间的动力传递与否的发动机离合器。

发动机离合器可以设置在第一马达发电机的内部。

第二马达发电机可以连接到变速机构的输入侧。

第二马达发电机可以连接到变速机构的输出侧。

在变速机构与第二马达发电机之间,可以具备能够切换动力传递与否的输出侧传动离合器。

传动离合器、发动机离合器或输出侧传动离合器可以是在供应的油压上升时被缔结的离合器。

在将油泵设为第一油泵时,可以具备连接到发动机的曲轴,并通过发动机的输出扭矩被驱动的第二油泵。

混合动力车辆系统可以具备控制混合动力车辆系统的控制装置,且控制装置能够执行如下模式:混合动力行驶模式,通过发动机的输出扭矩和第一马达发电机及第二马达发电机中的至少一方的输出扭矩驱动驱动轮;马达行驶模式,通过第一马达发电机和第二马达发电机中的至少一方的输出扭矩驱动驱动轮。

控制装置在执行仅通过从第二马达发电机输出的扭矩驱动驱动轮的单马达ev行驶模式期间,可以使传动离合器开放,并利用第一马达发电机的输出扭矩驱动油泵。

在启动发动机时,控制装置可以在使传动离合器开放了的状态下,利用第一马达发电机的输出扭矩使发动机开动,而启动发动机。

控制装置可以在执行通过从第一马达发电机和第二马达发电机输出的扭矩驱动驱动轮的双马达ev行驶模式的期间,使能够切换在发动机与第一马达发电机之间的动力传递与否的发动机离合器开放。

根据上文中说明的本发明,无需仅为了驱动油泵而配备的马达,并且在发动机和/或车辆停止时也能够确保油压。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式涉及的混合动力车辆系统的构成例的示意图。

图2是示出该实施方式涉及的混合动力车辆系统的行驶模式的示例的说明图。

图3是示出行驶模式切换用绘图的一个示例的说明图。

图4是示出在发动机行驶模式下,处于加速时的混合动力车辆系统的状态的说明图。

图5是示出在借助第一马达发电机的单马达ev行驶模式中,处于加速时的混合动力车辆系统的状态的说明图。

图6是示出在借助第二马达发电机的单马达ev行驶模式中,处于加速时的混合动力车辆系统的状态的说明图。

图7是示出在双马达ev行驶模式中,处于加速时的混合动力车辆系统的状态的说明图。

图8是示出在混合动力行驶模式中,处于加速时的混合动力车辆系统的状态的说明图。

图9是示出启动发动机而从马达行驶模式切换到混合动力行驶模式时的混合动力车辆系统的状态的说明图。

图10是示出参考例涉及的混合动力车辆系统的说明图。

图11是示出参考例涉及的混合动力车辆系统的工作状态的时序图。

图12是示出该实施方式涉及的混合动力车辆系统的工作状态的时序图。

图13是示出变形例涉及的混合动力车辆系统的构成例的示意图。

符号说明

1:混合动力车辆系统

5:自动变速装置

10:发动机

15:油泵(机械式)

20:第一马达发电机

25:油泵(电动式)

30:cvt

40:第一传动离合器(前进后退切换离合器)

50:第二马达发电机

61:发动机离合器

63:第二传动离合器

70、75:驱动轮

90:逆变器(inverter)

95:高压电池

100:混合动力控制单元(混合动力ecu)

200:发动机控制单元(发动机ecu)

300:变速器控制单元(变速器ecu)

400:马达控制单元(马达ecu)

500:电池控制单元(电池ecu)

具体实施方式

以下,参照附图对本发明的优选实施方式进行详细的说明。需要说明的是,在本说明书及附图中,针对具有实质上相同的功能构成的构成要素,使用相同的符号而省略重复的说明。

<1.混合动力车辆系统的基本构成>

首先,参照图1对本发明的实施方式涉及的混合动力车辆系统1的基本构成进行说明。

图1示出混合动力车辆系统1的构成例。这样的混合动力车辆系统1是如下混合动力车辆系统:包括发动机10、第一马达发电机20、第二马达发电机50,能够将发动机10、第一马达发电机20及第二马达发电机50并用作为驱动源。在这样的混合动力车辆系统1中,行驶模式可以被切换成发动机行驶模式、单马达ev行驶模式、双马达ev行驶模式及混合动力行驶模式,并控制车辆的驱动力。

在本实施方式的混合动力车辆系统1中,发动机行驶模式是通过从发动机10输出的扭矩驱动车辆的模式。单马达ev行驶模式是通过从第一马达发电机20或第二马达发电机50输出的扭矩而驱动车辆的模式。双马达ev行驶模式是通过从第一马达发电机20及第二马达发电机50输出的扭矩驱动车辆的模式。混合动力行驶模式是通过从第一马达发电机20及第二马达发电机50中的至少一方输出的扭矩及从发动机10输出的扭矩驱动车辆的模式。

发动机10是将汽油等作为燃料而生成扭矩的内燃机,具有作为输出轴的曲轴11。曲轴11延伸设置于自动变速装置5内。另外,曲轴11通过齿轮组13连接到油泵15。机械式油泵15通过发动机10的曲轴11的旋转而被驱动,向自动变速装置5供应工作油。被供应到自动变速装置5的工作油通过阀单元80而被供应到作为自动变速机构的无级变速机构(cvt:continuouslyvariabletransmission)30及各离合器。

另外,这样的油泵15也可以通过未图示的齿轮机构而连接到前轮侧输出轴53、后轮侧输出轴73、cvt30的主轴33或副轴37。在油泵15连接到前轮侧输出轴53或后轮侧输出轴73的情况下,油泵15也可以通过驱动轮70、75的旋转而被驱动。在油泵15连接到主轴33或副轴37的情况下,在第二传动离合器63缔结的期间内,油泵15也可以通过驱动轮70、75的旋转而被驱动。在本实施方式的混合动力车辆系统1中,油泵15连接到曲轴11及前轮侧输出轴53,并通过曲轴11或前轮侧输出轴53中的转速高的一方的旋转而被驱动。

自动变速装置5包括:第一马达发电机20、第二马达发电机50、cvt30、发动机离合器61、作为第一传动离合器的前进后退切换离合器40、第二传动离合器(输出侧传动离合器)63、转换离合器65。阀单元80具有电磁阀等多个控制阀,并被变速器控制装置(变速器ecu)300控制。变速器ecu300根据cvt30或各离合器的工作要求而控制上述多个控制阀,从而可以调节被供应到各工作部的工作油的流量,并调节油压。

发动机10和第一马达发电机20隔着发动机离合器61而排列。在发动机10的曲轴11及第一马达发电机20的马达轴21之间,设置有用于将曲轴11与马达轴21之间缔结或开放的发动机离合器61。在发动机离合器61处于缔结状态时,可以在曲轴11和马达轴21之间传递动力。例如,发动机离合器61可以在油压小的情况下被开放,并在油压上升时缔结。由此,在马达行驶模式中,可以减少用于使油压上升的电力。

本实施方式涉及的混合动力车辆系统1中,在第一马达发电机20的内部设置有发动机离合器61,第一马达发电机20和发动机离合器61一体化。由此,可以减小沿着曲轴11或马达轴21的轴方向的自动变速装置5的宽度,可以节省空间。例如,通过在作为第一马达发电机20的中央部的转子及定子的内侧设置空间,并在该空间内设置发动机离合器61,可以实现这样的结构。

第一马达发电机20例如是三相交流式马达,并通过逆变器90连接到高压电池95。第一马达发电机20具有如下功能:利用高压电池95的电力被驱动(供电驱动)而生成车辆的驱动力的作为驱动马达的功能;利用发动机10的输出扭矩被驱动并发电的作为发电机的功能;在车辆减速时被再生驱动而利用驱动轮70、75的动能发电的作为发电机的功能。进而,第一马达发电机20兼具如下功能:使发动机10启动或停止的作为启动马达的功能;使连接到马达轴21的油泵25旋转驱动的作为驱动马达的功能。

在使第一马达发电机20作为启动马达、驱动马达或油泵25的驱动马达起作用的情况下,逆变器90将从高压电池95供应的直流电力转换成交流电力,并驱动第一马达发电机20。另外,在使第一马达发电机20作为发电机起作用的情况下,逆变器90将由第一马达发电机20产生的交流电力转换成直流电力而对高压电池95充电。

如上所述,在本实施方式涉及的混合动力车辆系统1中,不通过变矩器,而是通过发动机离合器61在曲轴11与马达轴21之间传递动力。因此,在不从发动机10输出扭矩的期间,通过使第一马达发电机20和发动机10完全分离,而防止发动机10消耗第一马达发电机20的输出扭矩。因此,在从第一马达发电机20输出扭矩的情况下,或者在使第一马达发电机20再生驱动的情况下,可以抑制第一马达发电机20的工作效率的降低。

在第一马达发电机20的马达轴21组装有齿轮式的油泵25。马达轴21随着发动机10的旋转或第一马达发电机20的旋转而旋转,由此油泵25被驱动,向阀单元80供应工作油。这样的油泵25构成为通过第一马达发电机20驱动的电动式油泵。因此,即使在发动机10停止了的状态下,也可以通过第一马达发电机20的输出扭矩驱动油泵25,向阀单元80供应油压。

第一马达发电机20的马达轴21通过前进后退切换离合器40而连设到cvt30的主轴33。前进后退切换离合器40包括行星齿轮(planetarygear)41、前进离合器43及后退制动器45。通过控制前进离合器43和后退制动器45,可以转换主轴33的旋转方向。通过使后退制动器45开放,并使前进离合器43缔结,使第一马达发电机20的马达轴21直接连接到主轴33。由此,发动机10或第一马达发电机20的输出扭矩通过前进离合器43传递到主轴33,主轴33向正转方向旋转,车辆可以前进行驶。

另外,通过使前进离合器43开放,并使后退制动器45缔结,使马达轴21通过行星齿轮41连接到主轴33。由此,发动机10或第一马达发电机20的输出扭矩通过行星齿轮41传递到主轴33,主轴33向逆转方向旋转,车辆可以后退行驶。进而,通过使前进离合器43和后退制动器45都开放,前进后退切换离合器40成为不向主轴33传递发动机10或第一马达发电机20的动力的中性状态。在本实施方式涉及的混合动力车辆系统1中,这样的前进后退切换离合器40相当于转换马达轴21和主轴33之间的动力传递与否的第一传动离合器。前进离合器43及后退制动器45也可以在油压较小的情况下开放,并随着油压上升而缔结。由此,可以在马达行驶模式中减少用于油压的上升的电力。

cvt30具有主轴33以及与所述主轴33平行地设置的副轴37。主轮31固定于主轴33,并且次轮35固定于副轴37。在主轮31和次轮35缠绕有包括带(belt)或链条(chain)的卷挂式动力传递部件36。cvt30,通过改变主轮31和次轮35上的动力传递部件36的卷挂半径而改变滑轮比,从而在主轴33和副轴37之间传递以与车辆的行驶状态相应的变速比变换的扭矩。

副轴37通过齿轮组39和第二传动离合器63而连接到前轮侧输出轴53。第二传动离合器63相当于输出侧传动离合器。第二传动离合器63相当于输出侧传动离合器。前轮侧输出轴53通过未图示的减速齿轮及驱动轴而连设到前轮(驱动轮),使通过前轮侧输出轴53输出的驱动力能够传递到驱动轮70、75。

第二马达发电机50通过齿轮组51连接到前轮侧输出轴53。第二马达发电机50通过发动机离合器61、前进后退切换离合器40和第二传动离合器63而连设到发动机10。第二马达发电机50与第一马达发电机20同样是三相交流式的马达,通过逆变器90连接到高压电池95。第二马达发电机50具有如下功能:利用高压电池95的电力被驱动(供电驱动)而生成车辆的驱动力的作为驱动马达的功能;以及在车辆减速时被再生驱动而利用驱动轮70、75的动能发电的作为发电机的功能。

在使第二马达发电机50作为驱动马达起作用的情况下,逆变器90将从高压电池95供应的直流电力转换成交流电力,并驱动第二马达发电机50。另外,在使第二马达发电机50作为发电机起作用的情况下,逆变器90将由第二马达发电机50产生的交流电力转换成直流电力而对高压电池95充电。第二马达发电机50的额定输出和第一马达发电机20的额定输出可以相同,也可以不同。

第二传动离合器63将副轴37与前轮侧输出轴53之间缔结或开放。在第二传动离合器63处于缔结状态时,可以在副轴37和前轮侧输出轴53之间传递动力。另一方面,在第二传动离合器63处于开放状态时,cvt30与前轮侧输出轴53分离。即,在第二传动离合器63处于开放状态时,不仅发动机10及第一马达发电机20从前轮侧输出轴53分离,而且cvt30也从前轮侧输出轴53分离。因此,在借助第二马达发电机50的驱动控制中,可以减少自动变速装置5内的必要油压,燃料成本变得有利。例如,第二传动离合器63也可以在油压小的情况下被开放,并在油压上升时缔结。由此,可以在马达行驶模式中减少用于使油压上升的电力。

另外,后轮侧输出轴73通过齿轮组71和转换离合器65连接到前轮侧输出轴53。后轮侧输出轴73通过未图示的传动轴、减速齿轮及驱动轴连设到驱动轮75,使得通过后轮侧输出轴73输出的扭矩可以传递到驱动轮75。转换离合器65转换向后轮侧输出轴73的扭矩传递的与否。在转换离合器65处于缔结的状态时,驱动力也被传递到后轮侧输出轴73,混合动力车辆处于4轮驱动模式。另外,在转换离合器65处于开放的状态时,驱动力只被传递到前轮侧输出轴53,混合动力车辆成为前轮驱动模式。

<2.电子控制系统的构成例>

以下,对图1中示出的混合动力车辆系统1的电子控制系统的构成例进行说明。

在混合动力车辆系统1中,发动机10被发动机控制单元(发动机ecu)200控制。自动变速装置5被变速器控制单元(变速器ecu)300控制。第一马达发电机20及第二马达发电机50被马达控制单元(马达ecu)400控制。这些发动机ecu200、变速器ecu300及马达ecu400连接到对整个系统进行综合控制的混合动力控制单元(混合动力ecu)100。混合动力ecu向发动机ecu200、变速器ecu300及马达ecu400输出控制指令,进行车辆的行驶控制或者高压电池95的充电控制。

各ecu包括微电脑及各种接口或周边设备等而构成。各ecu例如可以通过can(controllerareanetwork)等通信线以双向通信的方式连接,并互相交换控制信息和/或关于控制对象的各种信息。以下,对各ecu的功能进行简要的说明。

发动机ecu200从混合动力ecu100接受控制指令,并基于通过发动机10所配备的各种传感器检测的信息而计算节气门开度、点火时期以及燃料喷射量等控制量。发动机ecu200基于算出的控制量而驱动节气门阀、火花塞及燃料喷射阀等,并控制发动机10以使得发动机10的输出成为控制指令值。

马达ecu400从混合动力ecu100接受控制指令,并通过逆变器90分别控制第一马达发电机20或第二马达发电机50。马达ecu400基于第一马达发电机20或第二马达发电机50的转速和/或电压、电流等信息而向逆变器90输出电流指令和/或电压指令,并分别控制第一马达发电机20或第二马达发电机50以使得第一马达发电机20或第二马达发电机50的输出成为控制指令值。

变速器ecu300接受来自混合动力ecu100的控制指令而决定cvt30的变速比,并将输入的扭矩控制成与运转状态相应的合适的变速比。变速器ecu300例如控制设置于主轮31和次轮35的未图示的液压室内的压力,并通过调整动滑轮的位置而调节滑轮宽度,由此控制cvt300的变速比。另外,变速器ecu300从混合动力ecu100接受控制指令,进行发动机离合器61、前进后退切换离合器40及第二传动离合器63的断接控制,由此进行行驶模式的切换。变速器ecu300例如通过控制供应至各离合器的油压而控制各离合器的断接。

在本实施方式涉及的混合动力车辆系统1中,变速器ecu300通过控制配备于阀单元80的控制阀而调节被供应至cvt30或各离合器的油压。需要说明的是,用于调节向cvt30和各离合器供应的油压的控制阀可以不用集中配备于阀单元80,例如,可以在从油室(galleryroom)向各工作部分配的工作油的油路的途中分别设置控制阀。

<3.行驶模式>

接下来,对本实施方式涉及的混合动力车辆系统1中可执行的行驶模式进行说明。图2示出本实施方式涉及的混合动力车辆系统1的行驶模式的一示例。图3示出用于选择行驶模式的绘图的一示例。需要说明的是,在以下说明中,将前进后退切换离合器40称为第一传动离合器。另外,以下的说明是以转换离合器65被缔结的4轮驱动模式控制车辆的情形的例子,在前轮驱动模式的情况下,不进行向后轮75的驱动力或者再生制动力的传递。

如图3所例示,在本实施方式涉及的混合动力车辆系统1中,在车辆的行驶所需的马力(车速v×要求驱动力tr_tgt)较小的情况下,选择单马达ev行驶模式。另外,随着需要的马力变大,依次向双马达ev行驶模式、混合动力行驶模式转换。但是,图3中示出的绘图仅仅是一示例,可选择各行驶模式的区域可以适宜设定。

需要说明的是,在混合动力车辆系统1中,为了抑制用于发动机10的驱动的燃料的消耗量,发动机行驶模式仅在无法对第一马达发电机20及第二马达发电机50供电控制的情况下可被选择。

(3-1.发动机行驶模式)

如图2所示,在发动机行驶模式中,发动机ecu200使发动机10驱动。变速器ecu300使发动机离合器61、第一传动离合器40及第二传动离合器63全部缔结,并使来自发动机10的输出扭矩传递到cvt30。通过使发动机10驱动,油泵15被驱动,可以确保自动变速装置5内的油压。另外,变速器ecu300将在cvt30中从发动机10输出的扭矩转换成预定的变速比,并使其传递到前轮侧输出轴53。

图4示出在发动机行驶模式中进行加速时的混合动力车辆系统1的工作状态。在发动机行驶模式中,在车辆加速时,发动机离合器61、第一传动离合器40及第二传动离合器63都被缔结,从发动机10输出的扭矩通过cvt30被转换成预定的变速比,传递到驱动轮70、75。在发动机行驶模式中,油泵15及油泵25被驱动,确保自动变速装置5内的油压。

在发动机行驶模式中,马达ecu400将第一马达发电机20设为0扭矩状态,或者,马达ecu400使用从发动机10输出的扭矩的一部分进行第一马达发电机20的发电控制。另外,马达ecu400将第二马达发电机50设为0扭矩状态。进而,马达ecu400在车辆减速期间使第一马达发电机20及第二马达发电机50中的至少一方再生驱动,利用车辆的动能使第一马达发电机20及第二马达发电机50发电。

另外,在车辆于发动机行驶模式在行驶中减速时,例如,变速器ecu300开放第二传动离合器63,且马达ecu400使第二马达发电机50再生驱动,由此生成再生制动力。或者,第二传动离合器63保持着被缔结的状态,马达ecu400也可以使第一马达发电机20再生驱动。在第一马达发电机20被再生驱动的情况下,变速器ecu300也可以开放发动机离合器61。在这种状态下,在高压电池95的剩余容量soc较低的情况下,马达ecu400也可以利用从发动机10输出的剩余的扭矩进行第一马达发电机20的发电控制。

(3-2.单马达ev行驶模式)

(3-2-1.第一单马达ev行驶模式)

如图2所示,在借助第一马达发电机20的单马达ev行驶模式(以下,称为“第一单马达ev行驶模式”)中,变速器ecu300使发动机离合器61开放,并使第一传动离合器40及第二传动离合器63缔结。另外,马达ecu400使第一马达发电机20被供电驱动,将从第一马达发电机20输出的扭矩通过cvt30传递到驱动轮70、75。

图5示出在第一单马达ev行驶模式中进行加速时的混合动力车辆系统1的状态。在第一单马达ev行驶模式中,在车辆加速时,发动机离合器61被开放,且第一传动离合器40及第二传动离合器63被缔结。另外,从第一马达发电机20输出的扭矩通过cvt30被转换成预定的变速比,并被传递到驱动轮70、75。在第一单马达ev行驶模式中,由于第一马达发电机20被驱动,且油泵25被驱动,所以即使发动机10停止,且车辆处于停止状态,也可以确保自动变速装置5内的油压。因此,能够使发动机10保持着停止而在第一单马达ev行驶模式中启动车辆。

第一单马达ev行驶模式中,在车辆减速时,马达ecu400使第一马达发电机20再生驱动,利用车辆的动能使第一马达发电机20发电。此外,马达ecu400使第二马达发电机50处于0扭矩状态。或者,马达ecu400也可以在车辆减速时,使第二马达发电机50再生驱动。在第一马达发电机20和前轮侧输出轴53之间,夹设有第二传动离合器63、cvt30及第一传动离合器40,所以可通过使第二马达发电机50的再生驱动优先,提高再生发电效率。

需要说明的是,在第一单马达ev行驶模式中,在高压电池95的剩余容量soc较低的情况下,为了利用从发动机10输出的扭矩使第一马达发电机20发电,而转换到其他行驶模式。

(3-2-2.第二单马达ev行驶模式)

如图2所示,在借助第二马达发电机50的单马达ev行驶模式(以下称为“第二单马达ev行驶模式”)中,变速器ecu300将发动机离合器61、第一传动离合器40及第二传动离合器63都开放。此外,马达ecu400使第二马达发电机50供电驱动,并使从第二马达发电机50输出的扭矩传递到驱动轮70、75。此外,车辆在第二单马达ev行驶模式中减速时,第二马达发电机50被再生驱动,生成再生制动力。

图6示出在借助第二马达发电机50的单马达ev行驶模式中加速时的混合动力车辆系统1的工作状态。第二单马达ev行驶模式中,在车辆加速时,发动机离合器61、第一传动离合器40及第二传动离合器63都被开放,并且发动机10及第一马达发电机20从驱动轮70、75分离。因此,通过控制从第二马达发电机50输出的扭矩,调节传递到驱动轮70、75的驱动力。

第二单马达ev行驶模式中,马达ecu400使第一马达发电机20驱动。由此,即使油泵25被驱动,且发动机10停止,也可以确保自动变速装置5内的油压。第二单马达ev行驶模式中,由于使第一传动离合器40及第二传动离合器63开放,所以通过根据需要使第一马达发电机20或发动机10驱动而使油泵25或油泵15驱动,可以确保自动变速装置5内的油压。尤其是,第二单马达ev行驶模式中,也能够使发动机10保持着停止而通过使第一马达发电机20驱动来启动车辆。

需要说明的是,在混合动力车辆系统1中,在具有连接到驱动轮70、75的机械式油泵的情况下,在车辆行驶的期间,上述油泵被驱动,可以确保自动变速装置5内的油压。因此,在具有这样的油泵的情况下,车辆在第二单马达ev行驶模式中行驶的期间,马达ecu400也可以使第一马达发电机20处于0扭矩状态。

此外,第二单马达ev行驶模式中,在高压电池95的剩余容量soc较低的情况下,也可以变速器ecu300使发动机离合器61缔结,并且发动机ecu200驱动发动机10,并且马达ecu400利用从发动机10输出的扭矩进行第一马达发电机20的发电控制。此外,在高压电池95的剩余容量soc较低的情况下,马达ecu400也可以利用发动机10的输出扭矩进行第一马达发电机20的发电控制。发动机ecu200基本使发动机10停止,但是在第一马达发电机20进行发电控制时,使发动机10驱动。在使第一马达发电机20发电的情况下,变速器ecu300使发动机离合器61缔结。

本实施方式涉及的混合动力车辆系统1在第二单马达ev行驶模式中,使发动机10、第一马达发电机20及cvt30从驱动轮70、75分离,可以仅用第二马达发电机50驱动驱动轮70、75。在此情况下,在将从第二马达发电机50输出的扭矩传递到驱动轮70、75时,不经过cvt30,可以减小用于确保自动变速装置5内的油压的扭矩,燃料成本变得有利。

(3-3.双马达ev行驶模式)

如图2所示,双马达ev行驶模式中,变速器ecu300使发动机离合器61开放,并使第一传动离合器40及第二传动离合器63缔结。此外,马达ecu400停止第一马达发电机20及第二马达发电机50的输出,并且使第一马达发电机20及第二马达发电机50分别供电驱动。并且,变速器ecu300使从第一马达发电机20输出的扭矩由cvt30转换成预定的变速比而传递到前轮侧输出轴53,并与第二马达发电机50的输出扭矩一起传递到驱动轮70、75。

图7示出双马达ev行驶模式中的加速时的混合动力车辆系统1的工作状态。双马达ev行驶模式中,在车辆加速时,发动机离合器61被开放,并且第一传动离合器40及第二传动离合器63被缔结。因此,通过控制从第一马达发电机20及第二马达发电机50输出的扭矩,而调节被传递到驱动轮70、75的驱动力。

双马达ev行驶模式中,在车辆减速时,马达ecu400使第一马达发电机20及第二马达发电机50中的至少一方再生驱动,利用车辆的动能使其发电。在双马达ev行驶模式的情况下,发动机离合器61始终被开放,且发动机10被停止。在双马达ev行驶模式中,第一马达发电机20被驱动,且油泵25被驱动,因此即使发动机10停止,也可以确保自动变速装置5内的油压。

需要说明的是,在双马达ev行驶模式中,在高压电池95的剩余容量soc较低的情况下,为了利用从发动机10输出的扭矩而使第一马达发电机20发电,而转换到其他行驶模式。

(3-4.混合动力行驶模式)

如图2所示,混合动力行驶模式中,变速器ecu300使发动机离合器61、第一传动离合器40及第二传动离合器63都缔结。发动机ecu200使发动机10驱动,并使驱动力传递到驱动轮70、75。此外,马达ecu400例如使第一马达发电机20及第二马达发电机50中的至少一方供电驱动,辅助驱动轮70、75的驱动。此时,变速器ecu300将被传递到cvt30的扭矩转换成预定的变速比而传递到前轮侧输出轴53,并与第二马达发电机50的输出扭矩一起传递到驱动轮70、75。

图8示出混合动力行驶模式中的加速时的混合动力车辆系统1的工作状态。混合动力行驶模式中,在车辆加速时,发动机离合器61、第一传动离合器40及第二传动离合器63都被缔结。因此,以从发动机10输出的扭矩进一步补充从第一马达发电机20及第二马达发电机50中的至少一方输出的扭矩,调节被传递到驱动轮70、75的驱动力。

混合动力行驶模式中,在车辆减速时,马达ecu400使第一马达发电机20及第二马达发电机50中的至少一方再生驱动,利用车辆的动能而发电。此外,混合动力行驶模式中,在高压电池95的剩余容量soc较低的情况下,马达ecu400也可以利用从发动机10输出的剩余的输出而进行第一马达发电机20的发电控制。在混合动力行驶模式中,由于至少发动机10被驱动,油泵15及油泵25被驱动,所以可以确保自动变速装置5内的油压。

(3-5.发动机启动时)

本实施方式涉及的混合动力车辆系统1中,不具备在发动机10的启动时及停止时对曲轴11提供扭矩的启动马达,而使用第一马达发电机20进行发动机10的启动时及停止时的控制。

图9示出启动发动机10时的混合动力车辆系统1的工作状态。图9示出从单马达ev行驶模式或双马达ev行驶模式转换到混合动力行驶模式时的发动机10的启动时的状态。在启动发动机10时,第一传动离合器40及第二传动离合器63被开放,且发动机离合器61被缔结。在此状态下,可以通过驱动第一马达发电机20而使发动机10被开动,从而启动发动机10。

在从马达行驶模式转换到混合动力行驶模式时,由于自动变速装置5内的油压被确保,所以能够转换发动机离合器61、第一传动离合器40及第二传动离合器63的断开接通。

需要说明的是,在从混合动力行驶模式转换到单马达ev行驶模式或双马达ev行驶模式时,即使在停止发动机10的情况下,混合动力车辆系统1也会变成与图9相同的状态。并且,通过将第一马达发电机20控制在预定的输出,能够边控制发动机10的转速边停止发动机10。由此,可以减小发动机10停止时的振动和/或噪音。

<4.时序图>

接下来,对搭载有本实施方式涉及的混合动力车辆系统1的车辆在行驶时的发动机10、第一马达发电机20、第二马达发电机50、发动机离合器61、第一传动离合器40及第二传动离合器63的使用状态的变化进行说明。以下,在说明表示与本实施方式涉及的混合动力车辆系统1不同的参考例的系统的使用状态的时序图之后,对表示本实施方式涉及的混合动力车辆系统1的使用状态的时序图进行说明。

图10是表示参考例涉及的混合动力车辆系统801的示意图。参考例的混合动力车辆系统801,没有配备与第一马达发电机20相当的马达发电机以及与可通过第一马达发电机20驱动的油泵25相当的油泵。作为代替,发动机810中具有启动发电机817,并且设置有用于在发动机810停止时确保自动变速装置805内的油压的电动式油泵825。此外,在参考例的混合动力车辆系统801中,代替发动机离合器61而配备有变矩器820,在发动机810运转时,始终向第一传动离合器840的输入侧传递动力。

图11是示出搭载有参考例涉及的混合动力车辆系统的车辆在行驶时的加速器开度acc、电动式油泵的输出(eop)825、启动发电机的输出(isg)817、马达发电机的输出(mg)850、车速(v)、发动机810的输出及传动离合器(第一传动离合器840及第二传动离合器863)的状态变化的时序图。此外,参考例涉及的混合动力车辆系统801中,油泵815通过发动机810的旋转及驱动轮870、875的旋转而被驱动,在自动变速装置805内产生油压。

首先,在制动器开启的状态且加速器开度acc为0、并且车速v为0的状态(~时刻t0)下,传动离合器840被开放,并且电动式油泵825、启动发电机817、马达发电机850及发动机810都处于停止状态。在这种状态下,在自动变速装置805内不产生油压。

如果制动器在时刻t0被关闭,则在时刻t1,电动式油泵825及马达发电机850的驱动开始。通过使电动式油泵825被驱动,即使发动机810处于停止的状态,也会在自动变速装置805内产生油压。为了确保自动变速装置805内的油压,电动式油泵825例如被要求5kw的连续额定输出。此外,即使致动器被设为了关闭,由于加速器开度保持0%直到时刻t2,因此马达发电机850的输出较小,车辆成为缓行状态。

接下来,若加速器开度acc在时刻t2开始上升,则马达发电机850的输出从时刻t3开始上升,使车速v开始上升。此外,由于车辆出发而通过驱动轮870、875的旋转使油泵815被驱动而产生油压,因此,在时刻t3,电动式油泵825被停止。

接下来,加速器开度acc在时刻t4进一步上升,例如如果加速器开度acc超过10%,则在时刻t5,马达发电机850的输出进一步上升,并且启动发电机817工作,而使发动机810开始开动(cranking)。此时的启动发电机817的输出需要较大的输出,成为10kw。

并且,在完成了发动机810的启动的时刻t6,借助启动发电机817的开动结束,且传动离合器840被缔结,从而开始将从发动机810输出的扭矩传递到驱动轮870、875。由此,发动机810的输出由马达发电机850的输出补充,且驱动轮870、875被驱动。在发动机810的启动完成了之后,启动发电机817转换到发电模式。发电模式中的启动发电机817的输出为0.1kw左右,只使用启动发电机817的额定输出中的微小部分。

接下来,如果加速器开度acc在时刻t7回到0%,则在时刻t8,传动离合器840被开放,并使发动机810成为怠速状态,马达发电机850的输出逐渐减少。由此,车辆成为滑行状态并逐渐减速。并且,在时刻t9,为了补充由于车速v的减小而导致的自动变速装置805内的油压的降低,而再次驱动电动式油泵825。

接下来,如果制动器在时刻t10被开启,则在时刻t11,马达发电机850被再生驱动,生成车辆的再生制动力。此外,启动发电机817向曲轴811提供制动力,控制发动机810的转速,并且停止发动机810。并且,在发动机810停止后的时刻t12,启动发电机817的驱动也被停止。并且,如果车辆在时刻t13停止,则电动式油泵825及马达发电机850的驱动也被停止。

如图11所示,在车辆行驶时,电动式油泵825仅在有限的时间内被使用。尽管如此,由于电动式油泵825被要求4~5kw左右的连续额定输出,因此会成为成本的增加和/或由于质量的增加引起的燃料费的恶化的原因。此外,启动发电机817也在发动机810启动时或停止时被要求较大的输出(如10kw),但是在除此之外的期间其几乎不工作。因此,启动发电机817也会成为成本的增加和/或由于质量的增加引起的燃料费的恶化的原因

相对于此,图12是表示搭载有本实施方式涉及的混合动力车辆系统1的车辆在行驶时的加速器开度acc、第一马达发电机20的输出(mg1)、第二马达发电机50的输出(mg2)、车速(v)、发动机10的输出、发动机离合器的状态、传动离合器(第一传动离合器40及第二传动离合器63)的状态变化的时序图。在图12中示出的示例中,利用发动机10的输出扭矩而被驱动的油泵15也通过驱动轮70、75的旋转而被驱动,在自动变速装置5内产生油压。

首先,在制动器开启的状态且加速器开度acc为0、并且车速v为0的状态(~时刻t20)下,发动机离合器61、第一传动离合器40及第二传动离合器63都被开放,并且第一马达发电机20、第二马达发电机50及发动机10都处于停止的状态。在这种状态下,在自动变速装置5内不产生油压。

如果制动器在时刻t20被关闭,则在时刻t21,第一马达发电机20及第二马达发电机50的驱动开始。通过第一马达发电机20被驱动,油泵25被驱动,从而即使发动机10处于停止了的状态,也会在自动变速装置5内产生油压。由于发动机离合器61及第一传动离合器40被开放,所以第一马达发电机20仅用于油泵25的驱动。第一马达发电机20例如以5kw的输出被驱动。此外,即使制动器被设成了关闭,由于加速器开度直到时刻t22都处于0%的状态,所以第二马达发电机50的输出较小,车辆处于缓行状态。

如果加速器开度acc在时刻t22开始上升,则第二马达发电机50的输出从时刻t23开始上升,且车速v开始上升。此外,随着车辆出发而驱动轮(前轮)70旋转,使连接到前轮侧输出轴53的油泵15被驱动而产生油压,所以第一马达发电机20在时刻t23被停止。

接下来,加速器开度acc在时刻t24进一步上升,例如如果加速器开度acc超过10%,则在时刻t25,第二马达发电机50的输出进一步上升。此外,在时刻t25以后,使发动机离合器61缔结,并且第一马达发电机20工作,从而使发动机10开始开动。此时的第一马达发电机20的输出成为10kw。

并且,在发动机10的启动结束后的时刻t26,借助第一马达发电机20的开动结束,并使第一传动离合器40及第二传动离合器63缔结,从而使从发动机10输出的扭矩开始传递到驱动轮70、75。由此,发动机10的输出由第二马达发电机50的输出补充,且驱动轮70、75被驱动。在时刻t26以后,第一马达发电机20边被转换到供电驱动(辅助)、再生驱动或充电控制边被进行控制,例如,以-10kw~+10kw之间的输出被进行控制。

接下来,如果加速器开度acc在时刻t27回到0%,则在时刻t28,第一传动离合器40及第二传动离合器63被开放,并且使发动机10成为怠速状态,且第二马达发电机50的输出逐渐减少。由此,车辆变成滑行状态,并逐渐减速。此外,因为第一传动离合器40在时刻t28被开放,所以由第一马达发电机20进行使用了发动机10的输出扭矩的发电控制。并且,随着车速v的减小,通过驱动轮70、75的旋转而被驱动的油泵15的转速降低,因此第一马达发电机20的驱动在时刻t29重新开始,并使油泵25驱动。由此,生成自动变速装置5内的油压的油泵从机械式的油泵15转换成通过第一马达发电机20驱动的油泵25。

接下来,如果制动器在时刻t30被开启,则在时刻t31,第二马达发电机50被再生驱动,生成车辆的再生制动力。此外,第一马达发电机20将制动力提供到曲轴11,控制发动机10的转速,并停止发动机10。并且,在发动机10停止了的时刻t32,发动机离合器61被开放,使第一马达发电机20作为油泵25的驱动马达而被驱动。并且,如果车辆在时刻t33停止,则第一马达发电机20及第二马达发电机50的驱动也被停止。

本实施方式涉及的混合动力车辆系统1中,第一马达发电机20可以被用作发动机10的启动发电机以及电动式油泵25的驱动马达。因此,车辆在行驶的期间内,第一马达发电机20被有效地用于各种情形,可以从混合动力车辆系统1省略启动发电机及专用的电动式油泵。由此,可以降低混合动力车辆系统1的成本。

如以上所说明,在本实施方式涉及的混合动力车辆系统1中,第一马达发电机20具有作为发动机10的启动发电机的功能。因此,可以省略以往只在发动机10的启动或停止时被使用的启动马达。此外,第一马达发电机20与油泵25成为一体而具有作为电动式油泵的功能。因此,即使在发动机10或驱动轮70、75停止的状态下,也可以确保自动变速装置5内的油压,并且可以省略以往仅在无法通过机械式油泵15产生工作油压的情况下被使用的电动式油泵。

此外,本实施方式涉及的混合动力车辆系统1中,第一马达发电机20通过第一传动离合器40连设到cvt30的主轮31,并且在行驶中,可以使第一马达发电机20作为驱动马达或者再生发电机起作用。因此,可以提高车辆的动力性能。进而,在通过发动机10产生车辆的驱动力的期间,在发动机10的输出存在剩余扭矩的情况下,可以使第一马达发电机20用作发电机。因此,可以提高车辆的燃油效率。这样,混合动力车辆系统1使第一马达发电机20具有启动发电机、电动式油泵、驱动马达及发电机的功能,可以降低系统的成本。

此外,对本实施方式涉及的混合动力车辆系统1而言,在所有的行驶模式中,在车辆减速时,可以通过使第二马达发电机50再生驱动而生成再生电力,并产生再生制动力。此外,在发动机行驶模式、双马达ev行驶模式及混合动力行驶模式中,在车辆减速时,通过使第一马达发电机20再生驱动,可以生成再生电力,并产生再生制动力。此外,在单马达ev行驶模式或混合动力行驶模式中,可以利用从发动机10输出的扭矩的一部分或全部使第一马达发电机20发电。进而,在发动机行驶模式中,可以利用从发动机10输出的扭矩的一部分使第一马达发电机20发电。因此,在任何行驶模式下,都可以适当地选择第一马达发电机20或第二马达发电机50而进行再生发电,可以提高燃油效率。

以上,参照附图对本发明的优选实施方式进行了详细的说明,但是本发明不限于上述示例。在本发明的所属技术领域中具有基本知识的人员可以在权利要求书中记载的技术思想的范围内,想到各种变形例或修改例,这一点是明显的,并且这些变形例或修改例应属于本发明的技术范围内。

此外,虽然在上述实施方式中,第二马达发电机50配备于cvt30的输出侧,但是能够应用本发明的混合动力车辆系统的构成不限于上述示例。图13示出第二马达发电机50被配置于cvt30的输入侧的混合动力车辆系统2的构成例。这样的混合动力车辆系统2相对于发动机10及第一马达发电机20的动力传递路径并列地配置有第二电动发电机50。在图13中示出的混合动力车辆系统2中,省略了与上述实施方式中的第二传动离合器(输出侧传动离合器)63相当的传动离合器。

在这样的混合动力车辆系统2中,也以对应于上述实施方式中的第一传动离合器40的断接的方式,使第一传动离合器40开放或缔结,由此可以得到与上述实施方式涉及的混合动力车辆系统1相同的效果。需要说明的是,图13中示出的混合动力车辆系统2将从第二马达发电机50输出的扭矩通过cvt30传递到驱动轮70、75。因此,由于可以将从第二马达发电机50输出的扭矩通过cvt30转换成所要的变速比而传递,所以可实现更重视扭矩性能的系统。

此外,在上述实施方式中,在发动机10和第一马达发电机20之间设置有发动机离合器61,但是也可以具备变矩器而代替发动机离合器61,或者,也可以使发动机10与第一马达发电机20直接连接。在此情况下,在第一马达发电机20驱动时、或者使第一马达发电机20再生驱动时,虽然发动机10也一起转,但是也可以与上述实施方式涉及的混合动力车辆系统1相同地,将第一马达发电机20用作启动发电机、电动式油泵、驱动马达及发电机。从而,可以减少系统成本。

从外,上述实施方式中构成为不具备启动马达的混合动力车辆系统1,但是本发明不限于上述示例,混合动力车辆系统1也可以配备有启动马达。在此情况下,启动马达例如可以用于在第一马达发电机20故障时等驱动发动机10的情况。

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