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JP2013103709A - ハイブリッド車両用システム - Google Patents

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Abstract

【課題】電気車モードでの走行能力を強化すると共に、これを実現するための材料費などの原価を節減できるハイブリッド車両用システムを提供する。
【解決手段】
ハイブリッド車両用システムはエンジン、変速機、及びバッテリを含み、前記システムは、前記エンジンと前記変速機を連結して、第1部分と第2部分で構成される第1クラッチ、前記第1部分と連結して、前記変速機に直接連結する第1モータ/ゼネレータ、前記第2部分と連結する第2モータ/ゼネレータ、及び前記第2モータ/ゼネレータと前記変速機を連結する第2クラッチ、を含み、前記第1部分と第2部分は個別に作動可能なクラッチとすることを特徴とする。
【選択図】図2

Description

本発明は、ハイブリッド車両用システムに係り、より詳しくは、従来のハイブリッド車両に比べて電気車モードでの走行能力を強化できるハイブリッド車両用システムに関する。
一般に、ハイブリッド車(Hybrid Electric Vehicle)は、互いに異なる二種類以上の動力源を効率的に組み合わせて車両を駆動させる車両を意味する。通常、ハイブリッド車両は、燃料を使って駆動力を得るエンジンと、バッテリ電力で駆動される電気モータによって駆動力を得る車両を称する。
近年、燃費を改善し、さらに親環境的な製品を開発しなければならないという時代的要請に応じて、ハイブリッド車に対する研究が一層活発に行われている。
ハイブリッド車両は、エンジンと電気モータを動源として、多様なレイアウトを形成することができるが、現在まで研究されているハイブリッド車両のレイアウトは並列型や直列型のうちの一つを採用している。
前記のように、ハイブリッド車両は、基本的にエンジンとモータ、そしてバッテリを有する車両である。最近は、バッテリの容量を従来のハイブリッド車両より大きくし、バッテリを外部電源から充電して、近距離走行時はEVモードでだけ走行し、バッテリが枯渇すればHEVモードで走行するプラグインハイブリッド車両が開発されている。
つまり、プラグインハイブリッド車両(Plug−In Hybrid ElectricVehicle:PHEV)は、既存のハイブリッド車両のようにガソリンで駆動される内燃エンジン機関とバッテリによって駆動される電気モータを同時に装着して、2つのうちの1つ或いは両方を利用して駆動する。前記プラグインハイブリッド車両には大容量の高電圧バッテリが装着され、前記高電圧バッテリは電気で充電が可能である。
(例えば特許文献1参照。)
このようなハイブリッド車両は、電気車モードでの走行能力を強化しなければならないので、既存のハイブリッド車両に比べて電気モータの出力容量を増大する必要がある。
しかし、電気モータの出力容量を増大するには材料費の増加が免れ得ず、原価負担により開発が困難であるという問題があった。
特に、既存のハイブリッド車両用システムは、図1に示しているように、電気車モードでクラッチ1(Clutch1)が解除されるので、第1モータ/ゼネレータ(MG1)を駆動源として使用できないという問題があった。従って、電気車モードで全ての駆動出力は第2モータ/ゼネレータ(MG2)が担当して、第1モータ/ゼネレータ(MG1)はエンジンの始動と発電用として使用するほかないため、第2モータ/ゼネレータ(MG2)だけでは電気車モードで満足な走行能力を期待し難い問題があった。
特開2011−189798号公報
本発明は前記のような問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、電気車モードで走行能力を強化すると共に、これを実現するための材料費などの原価を節減することができるハイブリッド車両用システムを提供することにある。
前記の目的を実現するための本発明の実施例に係るハイブリッド車両用システムは、エンジン、変速機、及びバッテリを含むことを特徴とする。
前記システムは、前記エンジンと前記変速機を連結して、第1部分と第2部分で構成される第1クラッチ、前記第1部分と連結して、前記変速機に直接連結する第1モータ/ゼネレータ、前記第2部分と連結する第2モータ/ゼネレータ、及び前記第2モータ/ゼネレータと前記変速機を連結する第2クラッチ、を含み、前記第1部分と第2部分は個別に作動可能なクラッチとすることを特徴とする。
前記システムは、電気車モードで走行する場合、前記第1部分と前記第2部分を解除して、前記第2クラッチを締結し、前記第1、2モータ/ゼネレータを駆動して走行することを特徴とする。
前記システムは、電気車モードで走行中に前記エンジンを始動する場合、前記第1部分は解除して第1モータ/ゼネレータで駆動し、前記第2部分は締結して、前記第2クラッチは解除することによって、前記第2モータ/ゼネレータで前記エンジンを始動することを特徴とする。
前記システムは、ハイブリッドモードで走行する場合、前記第1部分を締結し、前記第2部分と前記第2クラッチを解除することによって、前記エンジンと前記第1モータ/ゼネレータを駆動して走行することを特徴とする。
前記システムは、ハイブリッドモードで走行する場合、前記第1部分を締結して、前記第2部分を解除し、前記第2クラッチは締結することによって、前記エンジンと前記第1、2モータ/ゼネレータを駆動して走行することを特徴とする。
前記システムは、回生制動時、前記第1部分を解除することによって前記第1モータ/ゼネレータを発電することを特徴とする。
前記システムは、回生制動時、前記第1部分を解除することによって前記第1モータ/ゼネレータを発電し、前記第2クラッチを締結することによって前記第2モータ/ゼネレータを発電することを特徴とする。
本発明の実施例によれば、第1モータ/ゼネレータと第2モータ/ゼネレータのいずれも変速機に動力を提供することができるので、電気自動車モードで走行能力が向上する効果がある。
また、本発明の実施例に係るハイブリッド車両用システムは、電気モータの出力容量を増大するための別途の開発費用や材料費がかからないので、原価負担が減少する効果がある。
従来の技術によるハイブリッド車両用システムの構成図である。 本発明の実施例に係るハイブリッド車両用システムの構成図である。
以下、本発明の好ましい実施例について、添付した図面を参照して詳細に説明する。
図2は、本発明の実施例に係るハイブリッド車両用システム100の構成を示した図面である。
図2に示しているように、本発明の実施例に係るハイブリッド車両用システム100は、エンジン200、変速機300、及びバッテリ400を含む。また、前記ハイブリッド車両用システム100は、前記エンジン200と前記変速機300を連結して、第1部分510と第2部分520で構成される第1クラッチ500(Clutch)、前記第1部分510と連結して、前記変速機300に直接連結する第1モータ/ゼネレータ(Motor Generator)600、前記第2部分520と連結する第2モータ/ゼネレータ(Motor Generator)700、及び前記第2モータ/ゼネレータ700と前記変速機300を連結する第2クラッチ800(Clutch)をさらに含む。
ここで、前記第1部分510と第2部分520は、前記第1クラッチ500の構成要素として個別に作動可能なクラッチである。
本発明の実施例に係るハイブリッド車両用システム100は、特に、プラグインハイブリッド車両(Plug−In Hybrid Electric Vehicle:PHEV)に適用できる。
プラグインハイブリッド車両(PHEV)は、既存のハイブリッド車両と類似する構成を有するが、大容量の高電圧バッテリ400が装着されている。前記高電圧バッテリ400は電気で充電できる。プラグインハイブリッド車両は、電気車モードでの走行能力を強化しなければならないので、既存のハイブリッド車両に比べて電気モータの出力容量を増大する必要がある。
前記第1クラッチ500は、基本的に前記エンジン200と変速機300を選択的に連結することによって、エンジン200の動力を変速機300に伝達するか、または切る役割を果たす。
本発明の実施例による第1クラッチ500は、図2に示しているように、第1部分510と第2部分520に分離されている。
前記第1部分510は、前記第1モータ/ゼネレータ600と連結して、前記エンジン200と前記第1モータ/ゼネレータ600を選択的に連結する。
前記第1モータ/ゼネレータ600はさらに前記変速機300に直接連結し、第1モータ/ゼネレータの駆動動力を変速機300に伝達する。
前記第1モータ/ゼネレータ600は前記バッテリ400から電源の供給を受け、また、前記第1部分510を解除した状態で回生制動を通じて発電して前記バッテリ400を充電する。
一方、前記第1クラッチ500の前記第2部分520は前記第2モータ/ゼネレータ700と連結する。
そして、前記第2モータ/ゼネレータ700は、前記変速機300の従動軸に別途に備わる第2クラッチ800と連結し、前記第2クラッチ800を通じて前記第2モータ/ゼネレータ700の駆動動力を前記変速機300に伝達する。
前記第2モータ/ゼネレータ700も前記バッテリ400から電源の供給を受ける一方、前記第2部分520と締結し、前記第2クラッチ800を解除した状態で、エンジン200の駆動力で発電して前記バッテリ400を充電する。
本発明の実施例に係るハイブリッド車両用システム100は、第2モータ/ゼネレータ700の動力を変速機300に伝達することによって、第1モータ/ゼネレータ600と第2モータ/ゼネレータ700を同時に駆動出力として使用することができる。
つまり、図1に示した従来の技術の場合、第1モータ/ゼネレータMG1がエンジンにベルトで直接連結されることにより、エンジンの始動または発電のために使用されるが、変速機TMに駆動出力を提供することはできない。
しかし、本発明の実施例に係るハイブリッド車両用システム100の場合には、図2に示しているように、前記第2モータ/ゼネレータ700を前記変速機300に前記第2クラッチ800を介在して連結することによって、第2モータ/ゼネレータ700の動力を変速機300に伝達できるように構成する。従って、前記エンジンと前記第1モータ/ゼネレータMG1を連結する従来の技術のベルトのような構成は削除される。
本発明の実施例によれば、第1モータ/ゼネレータ600と第2モータ/ゼネレータ700が全て変速機300に動力を提供するようになるので、従来の技術に比べて電気自動車モードで走行能力が向上する。
また、本発明の実施例によれば、図2に示しているように、前記第2モータ/ゼネレータ700と前記エンジン200は前記第2部分520を通じて連結するので、前記第2モータ/ゼネレータ700を駆動して前記エンジン200を始動することも可能である。
以下、車両の走行状況による本発明の実施例に係るハイブリッド車両用システム100の動作について説明する。
車両が電気自動車(Electric Vehicle、EV)モードで走行する場合には、前記システムは、前記第1クラッチ500の前記第1部分510と第2部分520を全て解除し、前記第2クラッチ800は締結する。前記第1クラッチ500が解除されることによって、前記エンジン200の駆動力は変速機300に伝達されず、第1モータ/ゼネレータ600と第2モータ/ゼネレータ700による駆動力が変速機300に伝達される。
従って、2つのモータ/ゼネレータ600、700によって動力が提供されるので、電気自動車モードでの走行能力が向上する。
車両が電気自動車(EV)モードで走行中エンジン200を始動する場合、前記システムは前記第1部分510と前記第2クラッチ800を解除し、前記第2部分520は締結する。
第1部分510の解除によって前記エンジン200は前記変速機300と分離され、前記第1モータ/ゼネレータ600による動力だけが変速機300に伝達される。また、前記第2クラッチ800の解除によって前記第2モータ/ゼネレータ700と前記変速機300の連結は解除され、第2部分520の締結によって第2モータ/ゼネレータ700と前記エンジン200が連結する。従って、第2モータ/ゼネレータ700の駆動によって前記エンジン200を始動することができる。
前記車両がハイブリッドモードで走行する場合、前記システムは前記第1部分510を締結し、前記第2部分520と前記第2クラッチ800は解除する。
この場合、前記第1部分510が締結して前記エンジン200の駆動力が前記変速機300に伝達され、前記第1モータ/ゼネレータ600による駆動力も変速機300に伝達される。
従って、エンジン200と第1モータ/ゼネレータ600が共に駆動するハイブリッドモードが実現する。
この時、前記第2部分520と前記第2クラッチ800は解除状態にできる。従って、第2モータ/ゼネレータ700は変速機300に動力を伝達しない状態となる。
一方、ハイブリッドモードで走行する場合、前記システムは前記第1部分510を締結し、前記第2部分520を解除し、前記第2クラッチ800を締結することができる。
この場合、前記第1部分510の締結によって前記エンジン200の駆動力が前記変速機300に伝達され、前記第1モータ/ゼネレータ600による駆動力と共に、前記第2クラッチ800の締結によって前記第2モータ/ゼネレータ700による駆動力も変速機300に伝達される。
従って、エンジン200と第1、2モータ/ゼネレータの全てが駆動するハイブリッドモードが実現される。
車両が制動するようになると、前記システムは、前記第1部分510を解除することによってエンジン200と変速機300の連結を解除し、回生制動を通じて前記第1モータ/ゼネレータ600を発電する。前記第1モータ/ゼネレータ600によって発電した電気は前記バッテリ400を充電する。
回生制動時、前記システムは大きい回生力を実現するために、前記第1部分510を解除して前記第1モータ/ゼネレータ600を発電し、前記第2クラッチ800を締結して前記第2モータ/ゼネレータ700を発電する。
制動によって前記第1モータ/ゼネレータ600を発電することは上述の通りである。
また、前記第2クラッチ800を締結することによって前記第2モータ/ゼネレータ700と前記変速機300が連結する。従って、回生制動による運動エネルギーは変速機300を通じて第2モータ/ゼネレータ700まで伝達される。第2モータ/ゼネレータ700は、前記運動エネルギーを利用して発電し、第2モータ/ゼネレータ700によって発電した電気はバッテリ400を充電する。
従って、第1モータ/ゼネレータ600と第2モータ/ゼネレータ700でバッテリ400を充電するようになるので、大きい回生力を実現することができる。
以上、本発明に関する好ましい実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されず、当該発明が属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明の実施例から技術的範囲内において容易に変更することができる。
本発明は、電気車モードでの走行能力を強化できるハイブリッド車両用システムの分野に適用できる。
100 ハイブリッド車両用システム
200 エンジン
300 変速機
400 バッテリ
500 第1クラッチ
510 第1部分
520 第2部分
600 第1モータ/ゼネレータ
700 第2モータ/ゼネレータ
800 第2クラッチ

Claims (7)

  1. エンジン、変速機、及びバッテリを含むハイブリッド車両用システムにおいて、
    前記エンジンと前記変速機を連結して、第1部分と第2部分で構成される第1クラッチ、
    前記第1部分と連結して、前記変速機に直接連結する第1モータ/ゼネレータ、
    前記第2部分と連結する第2モータ/ゼネレータ、及び
    前記第2モータ/ゼネレータと前記変速機を連結する第2クラッチ、を含み、
    前記第1部分と第2部分は個別に作動可能なクラッチであることを特徴とするハイブリッド車両用システム。
  2. 前記システムは、電気車モードで走行する場合、前記第1部分と前記第2部分を解除し、前記第2クラッチを締結して、前記第1、2モータ/ゼネレータを駆動して走行することを特徴とする、請求項1に記載のハイブリッド車両用システム。
  3. 前記システムは、電気車モードで走行中前記エンジンを始動する場合、前記第1部分は解除して第1モータ/ゼネレータで駆動し、前記第2部分は締結し、前記第2クラッチは解除することによって、前記第2モータ/ゼネレータで前記エンジンを始動することを特徴とする、請求項1に記載のハイブリッド車両用システム。
  4. 前記システムは、ハイブリッドモードで走行する場合、前記第1部分を締結し、前記第2部分と前記第2クラッチを解除することによって、前記エンジンと前記第1モータ/ゼネレータを駆動して走行することを特徴とする、請求項1に記載のハイブリッド車両用システム。
  5. 前記システムは、ハイブリッドモードで走行する場合、前記第1部分を締結し、前記第2部分を解除して、前記第2クラッチは締結することによって、前記エンジンと前記第1、2モータ/ゼネレータを駆動して走行することを特徴とする、請求項1に記載のハイブリッド車両用システム。
  6. 前記システムは、回生制動時に前記第1部分を解除することによって前記第1モータ/ゼネレータを発電することを特徴とする、請求項1に記載のハイブリッド車両用システム。
  7. 前記システムは、回生制動時に前記第1部分を解除することによって前記第1モータ/ゼネレータを発電し、前記第2クラッチを締結することによって前記第2モータ/ゼネレータを発電することを特徴とする、請求項1に記載のハイブリッド車両用システム。
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