JP2015113057A - ハイブリッド車両及びその後進走行方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド車両の後進走行を電動発電機の制御で行うことで、有段変速機の後進用ギア段を省略して、ハイブリッド車両の軽量化による燃費向上効果を得ることができるハイブリッド車両及びその後進方走行法を提供する。
【解決手段】有段変速機３０を介して内燃機関１０の動力と電動発電機２０の動力を車輪に伝達するハイブリッド車両１において、ハイブリッドシステム２を制御する制御装置４０が、後進走行時に、有段変速機３０のシフトレバーが後進に操作されたときに、有段変速機３０のギア段Ｆｇｎを前進走行用の低速ギア段Ｆｇｉにして、有段変速機３０への内燃機関１０の動力の伝達を断絶すると共に、電動発電機２０を逆回転させて、電動発電機２０の動力を有段変速機３０へ伝達して、ハイブリッド車両１の後進走行を行う制御をするように構成されると共に、有段変速機３０が後進用ギア段を備えずに構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッド車両の後進走行を電動発電機の制御で行うことで、有段変速機の後進用ギア段を省略して、ハイブリッド車両の軽量化による燃費向上効果を得ることができるハイブリッド車両及びその後進走行方法に関する。

内燃機関と電動発電機と有段変速機を備えたハイブリッドシステムを搭載して、有段変速機を介して内燃機関の動力と電動発電機の動力を車輪に伝達するハイブリッド車両においては、通常の内燃機関のみで走行する車両と同様に、後進走行時には、有段変速機の後進走行用のリバースギア段を用いて車両を後進走行させている。

しかしながら、ハイブリッド車両には、逆転が容易な電動発電機が備えられているので、このリバースギア段を使用しなくても、電動発電機を逆回転させることで、ハイブリッド車両の後進走行を行うことができる。例えば、変速機の変速段を前進段に設定して電動機の逆回転によって車両の後進走行を行う電動機後進モードと、変速機の変速段を後進段に設定して車両の後進走行を行う変速機後進モードとの選択が可能な車両が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

一方、有段変速機では、後進走行時にのみ使用される、使用頻度の少ないリバースギア段を設けることで、有段変速機の全長が長くなると共に、部品点数が増加している。本発明者らは、このリバースギア段を無くすことで、有段変速機を小型化及び軽量化することができ、この軽量化の結果として、車両走行における燃費を改善できるとの知見を得た。

特開２０１３−９１３５３号公報

本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、ハイブリッド車両の後進走行を電動発電機の制御で行うことで、有段変速機の後進用ギア段を省略して、ハイブリッド車両の軽量化による燃費向上効果を得ることができるハイブリッド車両及びその後進方走行法を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明のハイブリッド車両は、内燃機関と電動発電機と有段変速機を備えたハイブリッドシステムを搭載して、前記有段変速機を介して前記内燃機関の動力と前記電動発電機の動力を車輪に伝達するハイブリッド車両において、前記ハイブリッドシステムを制御する制御装置が、後進走行時に、前記有段変速機のシフトレバーが後進に操作されたときに、前記有段変速機のギア段を前進走行用の低速ギア段にして、前記有段変速機への前記内燃機関の動力の伝達を断絶すると共に、前記電動発電機を逆回転させて、前記電動発電機の動力を前記有段変速機へ伝達して、当該ハイブリッド車両の後進走行を行う制御をするように構成されると共に、前記有段変速機が後進用ギア段を備えずに構成される。

また、上記の目的を達成するための本発明のハイブリッド車両の制御方法は、内燃機関と電動発電機と有段変速機を備えたハイブリッドシステムを搭載して、前記有段変速機を介して前記内燃機関の動力と前記電動発電機の動力を車輪に伝達するハイブリッド車両の後進走行方法において、前記有段変速機を、後進用ギア段を備えずに構成すると共に、後進時に、前記有段変速機のシフトレバーが後進に操作されたときに、前記有段変速機のギア段を前進走行用の低速ギア段にして、前記有段変速機への前記内燃機関の動力の伝達を断絶すると共に、前記電動発電機を逆回転させて、前記電動発電機の動力を前記有段変速機へ伝達して、当該ハイブリッド車両の後進走行を行うことを特徴とする方法である。

本発明のハイブリッド車両及びその後進走行方法によれば、有段変速機に後進用ギア段（リバースギア段）を設けないことで、部品点数を削減できるのでコストを低減できると共に、後進用ギア段が無い部分だけ、軽量化でき、また、有段変速機の全長が短くなるので、有段変速機を小型化できる。その結果、ハイブリッド車両を軽量化でき、燃費向上効果を得ることができる。

本発明に係る実施の形態のハイブリッド車両の構成を模式的に示す図である。 従来技術のハイブリッド車両の構成を模式的に示す図である。

以下、本発明に係る実施の形態のハイブリッド車両及びその後進走行方法について、図面を参照しながら説明する。図１は本発明に係る実施の形態のハイブリッド車両の構成を模式的に示す図であり、図２は、従来技術のハイブリッド車両の構成を模式的に示す図である。なお、ここでは、パラレル型ハイブリッド車両を例にして説明するが、必ずしもパラレル型ハイブリッド車両でなくてもよく、電動発電機のみで有段変速機を駆動できる機能を有するハイブリッド車両であればよい。

本発明に係る実施の形態のハイブリッド車両（ＨＥＶ）１は、エンジン（内燃機関）１０と電動発電機（走行用電動発電機）２０と有段変速機３０を備えたハイブリッドシステム２を搭載しており、有段変速機３０を介してエンジン１０の動力と電動発電機２０の動力を車輪（図示しない）に伝達して走行する車両であり、エンジン１０の動力と電動発電機２０の動力の一方又は両方を走行用の動力源とすることができるように構成される。

図１に示すように、このエンジン１０の動力は、エンジン１０に接続するフルードカップリング（流体継手）１１、エンジン動力用断接クラッチ１２、有段変速機３０を介して、図示していないが、更に、プロペラシャフト、差動装置（デファレンシャルギア）、車軸を介して、車輪に伝達され、ハイブリッド車両１が走行する。なお、このフルードカップリング１１の代りに、トルクコンバータを用いてもよい。

一方、電動発電機２０の動力は、バッテリ２２に充電（蓄電）された電力を、インバータ２１を介して電動発電機２０に供給することで発生し、この電動発電機２０の動力は、パワーテイクオフ装置（ＰＴＯ）２３、電動発電機動力用断接クラッチ２４（図２では断状態）と有段変速機３０とプロペラシャフト、差動装置、車軸等を経由しで車輪に伝達される。

これらの構成により、エンジン１０の動力と電動発電機２０の動力の一方又は両方が有段変速機３０を介して、車輪に伝達され、ハイブリッド車両１が走行する。

この図１の構成では、エンジン動力用断接クラッチ１２の接続及び断絶の切り替えにより、エンジン１０の動力の車輪への伝達と遮断を行い、また、電動発電機動力用断接クラッチ２４の接続及び断絶の切り替えにより、電動発電機２０の動力の車輪への伝達と遮断を行うが、エンジン１０の動力又は電動発電機２０の動力の伝達と遮断を適宜切り替えることができればよく、必ずしも、エンジン動力用断接クラッチ１２又は電動発電機動力用断接クラッチ２４を設けなくてもよい。

そして、エンジン１０と電動発電機２０と有段変速機３０を備えたハイブリッドシステム２、及び、ハイブリッド車両１の制御を行うための制御装置４０が設けられる。この制御装置４０により、エンジン１０の全般の制御、インバータ２１による電動発電機２０の全般の制御、有段変速機３０の変速ギア段Ｆｇｎ（図１、ｎ＝１，２・・６）の選択の制御、エンジン動力用断接クラッチ１２の断接制御と電動発電機動力用断接クラッチ２４の断接制御を含むハイブリッドシステム２の全般の制御を含むハイブリッド車両１の全般の制御等々を行う。

本発明では、図１に示すように、有段変速機３０は、インプットシャフト３０ａ、カウンターシャフト３０ｂ、変速機構３０ｃとアウトプットシャフト３０ｄを備えて構成される。この有段変速機３０は、前進走行用のＮ段（図１ではＮ＝６（１ｓｔ〜６ｔｈ））の変速ギア段Ｆｇｎをカウンターシャフト３０ｂとアウトプットシャフト３０ｄのそれぞれに対応して備えているが、リバースギア段（後進用ギア段）を備えずに構成されている。

この構成を、図２に示すような、従来技術のハイブリッド車両１Ｘに搭載されたハイブリッドシステム２Ｘの有段変速機３０Ｘと比較すると、この従来技術の有段変速機３０Ｘの変速機構３０Ｘｃでは、ハイブリッド車両１Ｘの前進走行用のＮ段（図２ではＮ＝６（１ｓｔ〜６ｔｈ））の変速ギア段Ｆｇｎに加えて、リバースギア段Ｒｅｖを、カウンターシャフト３０Ｘｂとアウトプットシャフト３０Ｘｄのそれぞれに対応して備えている。

そして、本発明と従来技術のハイブリッド車両１、１Ｘは共に、エンジン１０、１０Ｘの動力を使用して前進走行する場合は、エンジン動力用断接クラッチ１２を接状態にし、エンジン１０、１０Ｘの動力を、インプットシャフト３０ａ、３０Ｘａを介してカウンターシャフト３０ｂ、３０Ｘｂに伝達する。このときに、運転者の要求トルクに応じて変速機構３０ｃ、３０Ｘｃの前進用の変速ギア段Ｆｇｎを選択して、このエンジン１０、１０Ｘの動力が、カウンターシャフト３０ｂ、３０Ｘｂから選択されたギア段Ｆｇｎを介してアウトプットシャフト３０ｄ、３０Ｘｄに伝達され、車輪側に伝達される。

また、電動発電機２０、２０Ｘの動力を使用して前進する場合は、電動発電機動力用断接クラッチ２４を接状態にして、電動発電機２０、２０Ｘの動力を、ＰＴＯ２３を介してカウンターシャフト３０、３０Ｘｂに伝達する。このときに、運転者の要求トルクに応じて変速機構３０ｃ、３０Ｘｃの変速ギア段Ｆｇｎを選択し、カウンターシャフト３０ｂ、３０Ｘｂから選択されたギア段Ｆｇｎを介してアウトプットシャフト３０ｄ、３０Ｘｄに伝達され、車輪側に伝達される。

つまり、本発明のハイブリッド車両１と従来技術のハイブリッド車両１Ｘでは、前進走行においては同じ制御と同じ動力の伝達経路を用いる。

一方、本発明のハイブリッド車両１と従来技術のハイブリッド車両１Ｘでは、後進走行においては、異なった制御と異なったギア段の選択を行う。従来技術の有段変速機３０Ｘを用いての後進走行では、運転者により運転席のシフトレバー（図示しない）がリバース（後進）に操作されたときに、ハイブリッドシステム２Ｘを制御する制御装置４０Ｘは、有段変速機３０Ｘの後進走行用のリバースギア段Ｒｅｖを選択する制御を行う。これにより、エンジン１０Ｘの動力又は電動発電機２０Ｘの動力を有段変速機３０Ｘのリバースギア段Ｒｅｖを介してアウトプットシャフト３０Ｘｄの回転を前進時とは逆回転にして、後進走行する。

これに対して、本発明の後進走行においては、制御装置４０が、後進走行時に、有段変速機３０のシフトレバーがリバース（後進）に操作されたときに、有段変速機３０の変速ギア段Ｆｇｎを前進走行用の低速ギア段Ｆｇｉ（ｉ＝１、２・・、図１では、「１ｓｔ」（ｉ＝１））にする。それと共に、エンジン動力用断接クラッチ１２を断状態にして、有段変速機３０へのエンジン１０の動力の伝達を断絶する。更に、電動発電機動力用断接クラッチ２４を接状態にして、電動発電機３０を逆回転させて、電動発電機３０の動力を有段変速機３０へ伝達して、ハイブリッド車両１の後進を行う制御をする。これにより、後進用ギア段を使うことなく後進走行する。なお、この電動発電機３０を逆回転させるとは、ハイブリッド車両１の前進走行時に電動発電機２０が回転する方向と逆方向の回転にすることである。

すなわち、エンジン１０の動力がインプットシャフト３０ａに伝達されないようにすると共に、電動発電機２０を、ハイブリッド車両１の前進走行時に回転する方向とは逆方向に回転させ、この逆回転の動力をＰＴＯ２３、カウンターシャフト３０ｂ、前進走行用の低速ギア段Ｆｇｌ、アウトプットシャフト３０ｄ経由で、車輪側に伝達して、ハイブリッド車両１を後進走行させる。

なお、上記した前進走行用の低速ギア段Ｆｇｉは、通常１段（１速）または２段（２速）（図１における「１ｓｔ」（ｉ＝１）、「２ｎｄ」（ｉ＝２））を選択することが好ましい。これにより、ハイブリッド車両１が後進走行から電動発電機２０による前進走行に移行するときに、有段変速機３０と電動発電機２０の接続する変速ギア段Ｆｇｎを変更する必要がなく、速やかに後進走行から前進走行に移行することができる。

そして、この有段変速機３０を備えたハイブリッド車両１の制御方法は、エンジン１０と電動発電機２０と有段変速機３０を備えたハイブリッドシステム２を搭載して、有段変速機３０を介してエンジン１０の動力と電動発電機２０の動力を車輪に伝達するハイブリッド車両１の後進方法において、有段変速機３０を、後進用ギア段を備えずに構成にすると共に、後進走行時に、有段変速機３０のシフトレバーがリバース（後進）に操作されたときに、有段変速機３０のギア段Ｆｇｎを前進走行用の低速ギア段Ｆｇｉ（ｉ＝１，２等）にして、有段変速機３０へのエンジン１０の動力の伝達を断絶すると共に、電動発電機２０を逆回転させて、電動発電機２０の動力を有段変速機３０へ伝達して、このハイブリッド車両１の後進走行を行うことを特徴とする方法である。

上記の構成のハイブリッド車両１、及びその後進走行方法によれば、有段変速機３０にリバースギア段を設けないことで、部品点数を削減できるのでコストを低減できる。また、リバースギア段が無い部分だけ、軽量化できると共に、有段変速機の全長を短くすることができるで、有段変速機３０を小型化できる。その結果、ハイブリッド車両１を軽量化でき、燃費向上効果を得ることができる。

１、１Ｘ ハイブリッド車両
２、２Ｘ ハイブリッドシステム
１０、１０Ｘ エンジン（内燃機関）
１１ フルードカップリング（流体継手）
１２ エンジン動力用断接クラッチ
２０、２０Ｘ 電動発電機
２１ インバータ
２２ バッテリ
２３ パワーテイクオフ装置（ＰＴＯ）
２４ 電動発電機動力用断接クラッチ
３０、３０Ｘ 有段変速機
３０ａ、３０Ｘａ インプットシャフト
３０ｂ、３０Ｘｂ カウンターシャフト
３０ｃ、３０Ｘｃ 変速機構
３０ｄ、３０Ｘｄ アウトプットシャフト
４０、４０Ｘ 制御装置
Ｆｇｎ 前進走行用の変速ギア段（ｎ＝１，２・・・Ｎ、Ｎ＝６）
Ｆｇｉ 低速ギア段（ｉ＝１，２・・）
Ｒｅｖ リバースギア段

Claims (2)

1. 内燃機関と電動発電機と有段変速機を備えたハイブリッドシステムを搭載して、前記有段変速機を介して前記内燃機関の動力と前記電動発電機の動力を車輪に伝達するハイブリッド車両において、
   前記ハイブリッドシステムを制御する制御装置が、後進走行時に、前記有段変速機のシフトレバーが後進に操作されたときに、前記有段変速機のギア段を前進走行用の低速ギア段にして、前記有段変速機への前記内燃機関の動力の伝達を断絶すると共に、前記電動発電機を逆回転させて、前記電動発電機の動力を前記有段変速機へ伝達して、当該ハイブリッド車両の後進走行を行う制御をするように構成されると共に、
   前記有段変速機が後進用ギア段を備えずに構成されることを特徴とするハイブリッド車両。
2. 内燃機関と電動発電機と有段変速機を備えたハイブリッドシステムを搭載して、前記有段変速機を介して前記内燃機関の動力と前記電動発電機の動力を車輪に伝達するハイブリッド車両の後進走行方法において、
   前記有段変速機を、後進用ギア段を備えずに構成すると共に、
   後進走行時に、前記有段変速機のシフトレバーが後進に操作されたときに、前記有段変速機のギア段を前進走行用の低速ギア段にして、前記有段変速機への前記内燃機関の動力の伝達を断絶すると共に、前記電動発電機を逆回転させて、前記電動発電機の動力を前記有段変速機へ伝達して、当該ハイブリッド車両の後進走行を行うことを特徴とするハイブリッド車両の後進走行方法。

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