JP3821380B2

JP3821380B2 - Control system for internal combustion engine for hybrid vehicle

Info

Publication number: JP3821380B2
Application number: JP2003068782A
Authority: JP
Inventors: 聡一杉野; 頼範熊谷; 司高橋; 健児福田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-03-13
Filing date: 2003-03-13
Publication date: 2006-09-13
Anticipated expiration: 2023-03-13
Also published as: JP2004278367A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド車両において走行用モータが内燃機関の始動も行う内燃機関制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のハイブリッド車両の内燃機関制御システムとして同出願人が先に出願した例（例えば、特許文献１参照）がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−３０３２３４号公報
【０００４】
特許文献１には、「エンジンの出力軸に連結されたモータと変速機とを備えるエンジンの始動制御装置」が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
エンジンの出力軸にモータが連結された構成であるので、エンジン始動時に、モータの回転が直接エンジンの出力軸を回転させて始動させることになり、減速してトルクを増大することができないため、モータの容量およびモータを制御するパワードライブユニットの容量は大きなものが要求され大型化する。
【０００６】
また、エンジンとモータを切り離すことができない構造なので、モータによる走行（ＥＶ走行）時に、モータは車両の駆動輪を回転させると同時にエンジンの出力軸を回転させエンジンを引き摺ることになり、余分な負荷を受け効率良く走行させることができない。
【０００７】
本発明は、斯かる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、内燃機関始動時にモータの回転を減速しトルクを増大して内燃機関を始動することでモータの容量を小さくでき、ＥＶ走行時に内燃機関を引き摺らないで車両を走行することができる簡単な構造のハイブリッド車両用内燃機関制御システムを供する点にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
上記目的を達成するために、本請求項１記載の発明は、各々がヘリカルギアであるサンギア，プラネタリギア，リングギアの噛み合いにより構成され、内燃機関の出力を前記プラネタリギアを支承するキャリアに接続し、前記リングギアが駆動用モータのロータに接続し、前記サンギアが一方向クラッチを介して固定部材に連結されるプラネタリギアセットと、前記キャリアと前記リングギアの間をウエイトの遠心力の作用により係合し前記ヘリカルギアのスラスト力により離脱する遠心クラッチと、前記駆動用モータのロータの出力を駆動輪へ伝達する動力伝達機構と、前記動力伝達機構に設けられたクラッチ機構と、前記一方向クラッチと前記固定部材との間に介装されるブレーキ部材とを備え、前記内燃機関の始動時に前記ブレーキ部材を締結して前記駆動用モータを駆動し、前記ヘリカルギアのスラスト力で前記遠心クラッチが離脱状態に維持された前記プラネタリギアセットにより前記駆動用モータの回転を変速比の大きい第１の変速比で前記内燃機関に伝達し前記内燃機関を始動するハイブリッド車両用内燃機関制御システムとした。
【０００９】
内燃機関の始動時にブレーキ部材を締結して駆動用モータを駆動することで、ヘリカルギアのスラスト力で遠心クラッチが離脱状態に維持されたプラネタリギアセットにより駆動用モータの回転を変速比の大きい第１の変速比でトルクを増大して内燃機関に伝達し内燃機関を始動することができ、モータの容量およびモータを制御するパワードライブユニットの容量を小さくし、小型化を図ることができる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のハイブリッド車両用内燃機関制御システムにおいて、前記内燃機関の停止中に前記ブレーキ部材を解放し、前記駆動用モータによる駆動力を前記動力伝達機構に伝達することを特徴とする。
【００１１】
内燃機関の停止で遠心クラッチが離脱状態にありブレーキ部材の解放によりサンギアが完全にフリーとなるので、モータの駆動力が内燃機関の出力軸に伝達されず動力伝達機構にのみ伝達され内燃機関を引き摺らずにモータによる効率の良い走行ができる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１記載のハイブリッド車両用内燃機関制御システムにおいて、前記内燃機関の作動中にウエイトの遠心力の作用により前記遠心クラッチが係合状態にある前記プラネタリギアセットにより前記内燃機関の出力を変速比の小さい第２の変速比で前記駆動用モータの前記ロータに接続するとともに前記駆動用モータによる駆動力をアシストして前記動力伝達機構に伝達することを特徴とする。
【００１３】
内燃機関の作動で遠心クラッチが係合状態にあるプラネタリギアセットにより内燃機関の出力を変速比の小さい第２の変速比でロータを介して動力伝達機構に伝達して、駆動用モータの駆動力をアシストとして利用して、駆動力の大半を持つ内燃機関と駆動用モータの双方の駆動力で走行することができる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１記載のハイブリッド車両用内燃機関制御システムにおいて、前記内燃機関の作動中に前記駆動用モータを発電機として使用するとともに、ウエイトの遠心力の作用により前記遠心クラッチが係合状態にある前記プラネタリギアセットにより前記内燃機関の出力を変速比の小さい第２の変速比で前記駆動用モータの前記ロータを介して動力伝達機構に接続することを特徴とする。
【００１５】
内燃機関の作動で遠心クラッチが係合状態にあるプラネタリギアセットにより内燃機関の出力を変速比の小さい第２の変速比でロータを回転して駆動用モータを発電機として容易に発電できるとともに動力伝達装置の駆動輪からの動力によっても発電することができ、効率良い発電が可能である。
【００１６】
請求項５記載の発明は、各々がヘリカルギアであるサンギア，プラネタリギア，リングギアの噛み合いにより構成され、内燃機関の出力を前記プラネタリギアを支承するキャリアに接続し、前記リングギアが駆動用モータのロータに接続し、前記サンギアが第１の一方向クラッチを介して固定部材に連結されるプラネタリギアセットと、前記キャリアから前記リングギアへの一方向の動力伝達のみ可能な第２の一方向クラッチと、前記駆動用モータのロータの出力を駆動輪へ伝達する動力伝達機構と、前記動力伝達機構に設けられたクラッチ機構と、前記一方向クラッチと前記固定部材との間に介装されるブレーキ部材とを備え、前記内燃機関の始動時に前記ブレーキ部材を締結して前記駆動用モータを駆動し、第２の一方向クラッチが離脱状態にある前記プラネタリギアセットにより前記駆動用モータの回転を変速比の大きい第１の変速比で前記内燃機関に伝達し前記内燃機関を始動するハイブリッド車両用内燃機関制御システムである。
【００１７】
内燃機関の始動時にブレーキ部材を締結して駆動用モータを駆動することで、第２の一方向クラッチが離脱状態でプラネタリギアセットにより駆動用モータの回転を変速比の大きい第１の変速比でトルクを増大して内燃機関に伝達し内燃機関を始動することができ、モータの容量およびモータを制御するパワードライブユニットの容量を小さくし、小型化を図ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下本発明に係る一実施の形態について図１および図２に基づき説明する。
本実施の形態に係るハイブリッド車両用内燃機関制御システムを図１に示す。
【００１９】
同システムにおける内燃機関１は、フライホイール２の取り付けられたクランク軸３が、メカニカルモジュール10に入出力軸として挿入されている。
一方、モータ５は、アウタステータ６の内側をインナロータ７が回転するＤＣブラシレスモータであり、発電機としても作動することができる。
【００２０】
本モータ５のインナロータ７は内径の大きな環状をなしており、このインナロータ７の内側の空間に前記メカニカルモジュール10の大部分が収容され、インナロータ７をメカニカルモジュール10への入出力要素としている。
【００２１】
メカニカルモジュール10は、プラネタリギアセット11と遠心クラッチ18と一方向クラッチ20を介したバンドブレーキ21とを組合わせて構成されている。
プラネタリギアセット11と遠心クラッチ18が、主にインナロータ７の内側の空間に収容される。
【００２２】
プラネタリギアセット11は、同軸のサンギア12とリングギア14との間に両者に噛合してプラネタリギア13が同軸回転するキャリア15に軸支されながら自転しながら公転可能に介装された構造をしている。
【００２３】
プラネタリギアセット11のキャリア15が、その回転軸を前記内燃機関１のクランク軸３と一体に連結されており、リングギア14は前記モータ５のインナロータ７と軸方向に相対移動可能にスプライン嵌合されて一体に回転することができる。
【００２４】
キャリア15には軸方向に相対移動可能にクラッチガイド16がスプライン嵌合され、このクラッチガイド16とリングギア14との間に遠心クラッチ18が介装されている。
【００２５】
遠心クラッチ18は、キャリア15およびクラッチガイド16とともに回転する遠心ウエイト19の遠心力による揺動が押付荷重としてクラッチガイド16に作用して遠心クラッチ18を係合する方向に移動させる。
【００２６】
サンギア12、プラネタリギア13、リングギア14の各歯状は、ヘリカルギアを形成して互いに噛み合っており、このヘリカルギアによるギアスラスト力がリングギア14に作用して遠心クラッチ18を離脱する方向に付勢している。
【００２７】
したがって内燃機関１が停止しているとき、あるいはある回転速度以下の低速回転しているときには、遠心クラッチ18は離脱状態にあってギアスラスト力により離脱状態が維持されるが、内燃機関１がある回転速度を越えて駆動すると遠心ウエイト19の遠心力による押付荷重により遠心クラッチ18は係合する。
【００２８】
遠心クラッチ18が係合すると、リングギア14とキャリア15が締結し、入力要素と出力要素が直結した小さい変速比１の状態となる。
遠心クラッチ18が離脱して本来のプラネタリギアとして作動するときは、リングギア14からキャリア15へ大きい変速比で伝達される。
【００２９】
モータ５のインナロータ７が、駆動輪35に動力を伝達する動力伝達機構30と連結されている。
動力伝達機構30は、発進機構と変速機構とからなり、発進機構として発進クラッチ31、変速機構として自動変速機32が設けられている。
【００３０】
なお上記のほか発進機構としてはトルクコンバータなどが使用でき、変速機構としては手動変速機やベルト制御変速機などが使用できる。
前記モータ５のインナロータ７は発進クラッチ31に連結されている。
【００３１】
内燃機関１，モータ５，メカニカルモジュール10および動力伝達機構30は、コンピュータのＥＣＵ40により制御され、特にメカニカルモジュール10のバンドブレーキ21は、ブレーキアクチュエータ41により係脱制御がなされる。
【００３２】
ＥＣＵ40には内燃機関１からの運転状態信号および操作系42からの操作信号が入力され信号処理される。
モータ５は、蓄電装置43の電力によりモータとして駆動するとともに、発電機として作動して発電電力を蓄電装置43に回生することができ、ＥＣＵ40はモータ回転制御とともに発電機への切換制御を行っている。
【００３３】
本ハイブリッド車両用内燃機関制御システムは、以上のように構成されており、各運転モードにおける動きを図２に基づき説明する。
【００３４】
まず図２▲１▼に示す機関始動モードは、内燃機関１が停止したアイドル停車中に運転者の発進しようとする意思などをブレーキペダルやアクセルペダルなどの動きから検知し内燃機関１を再始動するようにＥＣＵ40により判断された場合に、ＥＣＵ40がブレーキアクチュエータ41にバンドブレーキ21を締結するよう指令し、モータ５を駆動するよう制御したときのモードである。
【００３５】
バンドブレーキ21の締結で一方向クラッチ20が係合する方向に作動しサンギア12を固定し、モータ５のインナロータ７の回転がリングギア14に伝達され、プラネタリギアセット11のヘリカルギアによるスラスト力で遠心クラッチ18が離脱状態に維持される。
【００３６】
したがってこのような状態にあるプラネタリギアセット11は減速機構として作動し、モータ５のインナロータ７の回転はリングギア14を介して大きい変速比でトルクを増大してキャリア15に伝達され、キャリア15と一体の内燃機関１のクランク軸３を回転して内燃機関１を始動する。
【００３７】
クランク軸３が回り始めると、遠心力により遠心クラッチ18が押付荷重により係合しようとするが、モータ５の駆動力がリングギア14に伝えられている間は、ヘリカルギアのスラスト力により遠心クラッチ18は係合されず離脱状態が維持される。
【００３８】
発進クラッチ31は当初解放した状態にあり、モータ５の駆動は動力伝達機構30以降には伝達されず、大きい変速比でトルクを増大して内燃機関１に伝達し内燃機関１を始動することができるので、モータの容量およびモータを制御するパワードライブユニットの容量を小さくし、小型化を図ることができる。
【００３９】
一方、図２▲２▼に示すＥＶ走行モードでは、内燃機関１は停止しバンドブレーキ21を解放し発進クラッチ31を係合してモータ５を駆動した状態である。
内燃機関１の停止で遠心クラッチ18は離脱状態にあり、バンドブレーキ21の解放でプラネタリギア13がフリー状態にあるので、プラネタリギアセット11はニュートラル状態にあって、モータ５の駆動力は内燃機関１側に伝達されず係合した発進クラッチ31を介して動力伝達機構30から駆動輪35にのみ伝達されてＥＶ走行する。
【００４０】
モータ５の駆動力が内燃機関１の出力軸に伝達されず動力伝達機構30にのみ伝達され内燃機関１を引き摺らずにモータ５による効率の良い走行ができる。
【００４１】
次に図２▲３▼に示すアシストモードは、前記機関始動モード（図２▲１▼参照）において内燃機関１が始動された後、機関回転数が高くなり、遠心力による遠心クラッチ18の押付荷重がヘリカルギアのスラスト力を上回る所定の回転数になると、遠心力により遠心クラッチ18が係合しはじめ、円滑にキャリア15とリングギア14が締結して内燃機関１とモータ５が小さい変速比１の直結状態となり、インナロータ７の回転は係合された発進クラッチ31から動力伝達機構30を介して駆動輪35に伝達される。
【００４２】
そのとき、サンギア12は一方向クラッチ20により空転するので、ＥＣＵ40は機関回転数とモータ回転数が一致したことを判別してバンドブレーキ21を解放するよう制御してもよく、無駄な電力消費を避けることができる。
【００４３】
このようにして内燃機関１の駆動力が動力伝達機構30に伝達され駆動用モータの駆動力がアシストして、内燃機関と駆動用モータの双方の駆動力で走行することができる。
【００４４】
次に図２▲４▼に示す通常走行回生モードは、上記アシストモード（図２▲３▼参照）で内燃機関１とモータ５が直結状態にあるときに、ＥＣＵ40がモータ５を発電機として作動させたときのモードである。
【００４５】
内燃機関１の出力によりロータ７を回転するエネルギあるいは駆動輪35から動力伝達機構30を介してロータ７を回転するエネルギを電気エネルギに変換して効率良く蓄電装置43に回生することができる。
【００４６】
ここで内燃機関１を停止すると、キャリア15が負荷になりヘリカルギアのスラスト力が働き遠心クラッチ18が離脱し、内燃機関１とモータ５の直結状態が解かれ図２▲５▼に示す機関停止回生モードになる。
【００４７】
すなわち駆動輪35から動力伝達機構30を介してロータ７を回転するエネルギのみを電気エネルギに変換して蓄電装置43に回生することができる。
【００４８】
本ハイブリッド車両用内燃機関制御システムは、以上のように作動し、いずれも遠心クラッチ18により制御システムがシンプルで簡便である。
【００４９】
次に別の実施の形態に係るハイブリッド車両用内燃機関制御システムについて図３および図４に基づき説明する。
【００５０】
本ハイブリッド車両用内燃機関制御システムは、前記実施の形態におけるハイブリッド車両用内燃機関制御システムと殆ど同じ構成をしており、唯一異なる点はメカニカルモジュール50のうち前記遠心クラッチ18の代わりに一方向クラッチ51が設けられている点である。
【００５１】
したがって同じ部材については前記実施の形態における符号を用いることとする。
一方向クラッチ51は、モータ５のインナロータ７とキャリア15との間に介装され、キャリア15（内燃機関１）側からインナロータ７（動力伝達機構30）側への一方向の動力伝達のみ可能である機能を持つ。
【００５２】
したがって各運転モードについて考察してみると、まず図４▲１▼に示す機関始動モードでは、内燃機関１が停止したアイドル停車中に内燃機関１を再始動するようにＥＣＵ40により判断された場合に、ＥＣＵ40の指令によりバンドブレーキ21を締結しモータ５を駆動すると、バンドブレーキ21の締結で一方向クラッチ20が係合する方向に作動しサンギア12を固定し、モータ５のインナロータ７の回転は一方向クラッチ51を介してキャリア15に伝達されずにリングギア14を介して大きい変速比でトルクを増大してキャリア15に伝達され、キャリア15と一体の内燃機関１のクランク軸３を回転して内燃機関１を始動する。
【００５３】
発進クラッチ31は当初解放した状態にあり、モータ５の駆動は動力伝達機構30以降には伝達されず、大きい変速比でトルクを増大して内燃機関１に伝達し内燃機関１を始動することができるので、モータの容量およびモータを制御するパワードライブユニットの容量を小さくし、小型化を図ることができる。
【００５４】
図４▲２▼に示すＥＶ走行モードでは、内燃機関１は停止しバンドブレーキ21を解放し発進クラッチ31を係合してモータ５を駆動する。
内燃機関１の停止，バンドブレーキ21の解放で、プラネタリギアセット11はニュートラル状態にあって、モータ５の駆動力は内燃機関１側に伝達されず係合した発進クラッチ31を介して動力伝達機構30から駆動輪35にのみ伝達されてＥＶ走行する。
【００５５】
モータ５の駆動力が内燃機関１の出力軸に伝達されず動力伝達機構30にのみ伝達され内燃機関１を引き摺らずにモータ５による効率の良い走行ができる。
【００５６】
図４▲３▼に示すアシストモードでは、内燃機関１の始動により機関回転数がモータ５の回転数を上回ると、一方向クラッチ51が係合して機関トルクが小さい変速比１でインナロータ７に伝達され、係合された発進クラッチ31から動力伝達機構30を介して駆動輪35に伝達される。
【００５７】
このようにして内燃機関１の駆動力が動力伝達機構30に伝達され駆動用モータの駆動力がアシストして、内燃機関と駆動用モータの双方の駆動力で走行することができる。
なお内燃機関１が始動したことをＥＣＵ40が判別したときは、必要に応じてバンドブレーキ21を解放し無駄な電力消費を避ける。
【００５８】
図４▲４▼に示す通常走行回生モードは、上記バンドブレーキ21を解放したアシストモード（図４▲３▼参照）で、ＥＣＵ40がモータ５を発電機として作動させたときのモードであり、駆動輪35から動力伝達機構30を介してロータ７を回転するエネルギを電気エネルギに変換して効率良く蓄電装置43に回生することができる。
【００５９】
ここで内燃機関１を停止すると、図４▲５▼に示す機関停止回生モードになり、駆動輪35から動力伝達機構30を介してロータ７を回転するエネルギのみを電気エネルギに変換して蓄電装置43に回生することができる。
【００６０】
なお通常走行回生モードでバンドブレーキ21が締結状態にあると、駆動輪35側からのインナロータ７の回転数がプラネタリギアセット11の大きい変速比で減速された減速回転数が機関アイドル回転数に達するまでは、エンジンブレーキが働いた状態で駆動輪35からのエネルギの回生が行われる。
【００６１】
本ハイブリッド車両用内燃機関制御システムも、以上のように作動し、いずれも一方向クラッチ51により制御システムがシンプルで簡便である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両用内燃機関制御システムの構成図である。
【図２】同制御システムのメカニカルモジュールの各運転モードにおける作動状態を示す説明図である。
【図３】別の一実施の形態に係るハイブリッド車両用内燃機関制御システムの構成図である。
【図４】同制御システムのメカニカルモジュールの各運転モードにおける作動状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１…内燃機関、２…フライホイール、３…クランク軸、５…モータ、６…アウタステータ、７…インナロータ、
10…メカニカルモジュール、11…プラネタリギアセット、12…サンギア、13…プラネタリギア、14…リングギア、15…キャリア、16…クラッチガイド、18…遠心クラッチ、19…遠心ウエイト、20…一方向クラッチ、21…バンドブレーキ、
30…動力伝達機構、31…発進クラッチ、32…自動変速機、35…駆動輪、
40…ＥＣＵ、41…ブレーキアクチュエータ、42…操作系、43…蓄電装置、
50…メカニカルモジュール、51…一方向クラッチ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an internal combustion engine control system in which a driving motor also starts an internal combustion engine in a hybrid vehicle.
[0002]
[Prior art]
There is an example (see, for example, Patent Document 1) filed by the same applicant as an internal combustion engine control system for this type of hybrid vehicle.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-303234
Patent Document 1 discloses an “engine start control device including a motor and a transmission coupled to an output shaft of an engine”.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Since the motor is connected to the output shaft of the engine, when the engine starts, the rotation of the motor directly starts by rotating the output shaft of the engine, and the torque cannot be increased by decelerating. The motor capacity and the capacity of the power drive unit that controls the motor are required to be large, and the capacity is increased.
[0006]
In addition, since the engine and the motor cannot be separated from each other, the motor rotates the drive wheels of the vehicle and simultaneously rotates the output shaft of the engine to drag the engine during traveling by the motor (EV traveling). Can not be run efficiently.
[0007]
The present invention has been made in view of such points, and the purpose of the invention is to reduce the capacity of the motor by starting the internal combustion engine by decelerating the rotation of the motor and increasing the torque when starting the internal combustion engine. It is the point which provides the internal combustion engine control system for hybrid vehicles of the simple structure which can drive a vehicle, without dragging an internal combustion engine at the time of EV driving | running | working.
[0008]
[Means for solving the problems and effects]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is constituted by meshing of a sun gear, a planetary gear, and a ring gear, each of which is a helical gear, and connects the output of the internal combustion engine to a carrier that supports the planetary gear. And a planetary gear set in which the ring gear is connected to the rotor of the drive motor and the sun gear is connected to a fixed member via a one-way clutch, and the action of the centrifugal force of the weight between the carrier and the ring gear. A centrifugal clutch that is engaged by the thrust force of the helical gear and disengaged by the thrust force of the helical gear, a power transmission mechanism that transmits the output of the rotor of the driving motor to driving wheels, a clutch mechanism that is provided in the power transmission mechanism, A brake member interposed between the directional clutch and the fixed member, and the brake unit when the internal combustion engine is started And the drive motor is driven, and the planetary gear set in which the centrifugal clutch is maintained in the disengaged state by the thrust force of the helical gear causes the rotation of the drive motor to be a first speed ratio with a large speed ratio. The internal combustion engine control system for a hybrid vehicle is transmitted to the internal combustion engine to start the internal combustion engine.
[0009]
When the internal combustion engine is started, the brake member is engaged and the drive motor is driven, so that the rotation of the drive motor is controlled by the planetary gear set in which the centrifugal clutch is maintained in the disengaged state by the thrust force of the helical gear. The torque can be increased at a transmission ratio of 1 and transmitted to the internal combustion engine to start the internal combustion engine, and the capacity of the motor and the capacity of the power drive unit that controls the motor can be reduced, thereby reducing the size.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, in the internal combustion engine control system for a hybrid vehicle according to the first aspect, the brake member is released while the internal combustion engine is stopped, and the driving force of the driving motor is transmitted to the power transmission mechanism. It is characterized by doing.
[0011]
Since the centrifugal clutch is disengaged when the internal combustion engine is stopped and the brake member is released, the sun gear is completely free, so that the driving force of the motor is not transmitted to the output shaft of the internal combustion engine and is transmitted only to the power transmission mechanism. Efficient traveling by the motor can be performed without dragging.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, in the internal combustion engine control system for a hybrid vehicle according to the first aspect, the planetary gear set in which the centrifugal clutch is engaged by the action of a centrifugal force of a weight during operation of the internal combustion engine. The output of the internal combustion engine is connected to the rotor of the driving motor at a second speed ratio with a small speed ratio, and the driving force by the driving motor is assisted and transmitted to the power transmission mechanism. .
[0013]
The planetary gear set in which the centrifugal clutch is engaged by the operation of the internal combustion engine transmits the output of the internal combustion engine to the power transmission mechanism through the rotor at the second speed ratio with a small speed ratio, and the driving force of the driving motor As an assist, the vehicle can travel with the driving force of both the internal combustion engine having the most driving force and the driving motor.
[0014]
According to a fourth aspect of the present invention, in the internal combustion engine control system for a hybrid vehicle according to the first aspect, the drive motor is used as a generator during the operation of the internal combustion engine, and the centrifugal force is exerted by the centrifugal force of the weight. The planetary gear set in which the clutch is engaged connects the output of the internal combustion engine to the power transmission mechanism through the rotor of the driving motor at a second speed ratio with a small speed ratio.
[0015]
With the planetary gear set in which the centrifugal clutch is engaged by the operation of the internal combustion engine, the output of the internal combustion engine can be easily generated by using the drive motor as a generator by rotating the rotor at a second speed ratio with a small speed ratio and power. Electricity can also be generated by the power from the drive wheels of the transmission device, and efficient power generation is possible.
[0016]
The invention according to claim 5 is configured by meshing of a sun gear, a planetary gear, and a ring gear, each of which is a helical gear, and connects the output of the internal combustion engine to a carrier that supports the planetary gear, and the ring gear is a drive motor. A planetary gear set in which the sun gear is connected to a fixed member via a first one-way clutch, and a second one direction in which only one-way power transmission from the carrier to the ring gear is possible. A clutch, a power transmission mechanism for transmitting the output of the rotor of the drive motor to the drive wheels, a clutch mechanism provided in the power transmission mechanism, and the one-way clutch and the fixed member are interposed. A brake member, and when the internal combustion engine is started, the brake member is fastened to drive the drive motor, and the second one-way clutch is disengaged. Which is the planetary by gear set gear ratio rotation of the driving motor larger first said transmitted to the internal combustion engine the internal combustion engine the engine control system for a hybrid vehicle to start at the speed ratio in state.
[0017]
When the internal combustion engine is started, the brake member is engaged and the drive motor is driven, so that the rotation of the drive motor is performed by the planetary gear set with the first gear ratio having a large gear ratio while the second one-way clutch is disengaged. The torque can be increased and transmitted to the internal combustion engine to start the internal combustion engine, so that the capacity of the motor and the capacity of the power drive unit that controls the motor can be reduced and the size can be reduced.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
FIG. 1 shows an internal combustion engine control system for a hybrid vehicle according to the present embodiment.
[0019]
In the internal combustion engine 1 in this system, a crankshaft 3 to which a flywheel 2 is attached is inserted into a mechanical module 10 as an input / output shaft.
On the other hand, the motor 5 is a DC brushless motor in which the inner rotor 7 rotates inside the outer stator 6 and can also operate as a generator.
[0020]
The inner rotor 7 of the motor 5 has an annular shape with a large inner diameter, and most of the mechanical module 10 is accommodated in a space inside the inner rotor 7, and the inner rotor 7 serves as an input / output element for the mechanical module 10.
[0021]
The mechanical module 10 is configured by combining a planetary gear set 11, a centrifugal clutch 18 and a band brake 21 via a one-way clutch 20.
The planetary gear set 11 and the centrifugal clutch 18 are accommodated mainly in the space inside the inner rotor 7.
[0022]
The planetary gear set 11 has a structure in which a planetary gear 13 is interposed between a coaxial sun gear 12 and a ring gear 14 so that the planetary gear 13 can rotate while being rotated while being supported by a carrier 15 that rotates coaxially. ing.
[0023]
A carrier 15 of the planetary gear set 11 has a rotating shaft integrally connected to the crankshaft 3 of the internal combustion engine 1, and the ring gear 14 is spline-fitted so as to be movable relative to the inner rotor 7 of the motor 5 in the axial direction. And can rotate together.
[0024]
A clutch guide 16 is spline fitted to the carrier 15 so as to be relatively movable in the axial direction, and a centrifugal clutch 18 is interposed between the clutch guide 16 and the ring gear 14.
[0025]
The centrifugal clutch 18 moves in the direction in which the centrifugal clutch 18 is engaged by the swing of the centrifugal weight 19 rotating together with the carrier 15 and the clutch guide 16 acting on the clutch guide 16 as a pressing load.
[0026]
Each tooth shape of the sun gear 12, the planetary gear 13, and the ring gear 14 forms a helical gear and meshes with each other, and the gear thrust force by the helical gear acts on the ring gear 14 in a direction to disengage the centrifugal clutch 18. Energized.
[0027]
Therefore, when the internal combustion engine 1 is stopped or is rotating at a low speed below a certain rotational speed, the centrifugal clutch 18 is in the disengaged state and the disengaged state is maintained by the gear thrust force. When driven beyond the rotational speed, the centrifugal clutch 18 is engaged by the pressing load caused by the centrifugal force of the centrifugal weight 19.
[0028]
When the centrifugal clutch 18 is engaged, the ring gear 14 and the carrier 15 are fastened, and the input gear and the output device are directly connected and a small gear ratio 1 is obtained.
When the centrifugal clutch 18 is disengaged and operates as an original planetary gear, it is transmitted from the ring gear 14 to the carrier 15 with a large gear ratio.
[0029]
An inner rotor 7 of the motor 5 is connected to a power transmission mechanism 30 that transmits power to the drive wheels 35.
The power transmission mechanism 30 includes a start mechanism and a speed change mechanism, and is provided with a start clutch 31 as a start mechanism and an automatic transmission 32 as a speed change mechanism.
[0030]
In addition to the above, a torque converter or the like can be used as the starting mechanism, and a manual transmission or a belt control transmission can be used as the transmission mechanism.
The inner rotor 7 of the motor 5 is connected to a starting clutch 31.
[0031]
The internal combustion engine 1, the motor 5, the mechanical module 10 and the power transmission mechanism 30 are controlled by the ECU 40 of the computer. In particular, the band brake 21 of the mechanical module 10 is controlled to be engaged and disengaged by the brake actuator 41.
[0032]
The ECU 40 receives an operation state signal from the internal combustion engine 1 and an operation signal from the operation system 42 and performs signal processing.
The motor 5 is driven as a motor by the electric power of the power storage device 43 and can operate as a generator to regenerate the generated power to the power storage device 43. The ECU 40 performs the control for switching to the generator along with the motor rotation control. Yes.
[0033]
The hybrid vehicle internal combustion engine control system is configured as described above, and the movement in each operation mode will be described with reference to FIG.
[0034]
First, in the engine start mode shown in FIG. 2 (1), the driver's intention to start while the internal combustion engine 1 is stopped is detected from the movement of the brake pedal, accelerator pedal, etc., and the internal combustion engine 1 is restarted. In this mode, the ECU 40 instructs the brake actuator 41 to fasten the band brake 21 and controls the motor 5 to be driven when the ECU 40 determines to do so.
[0035]
When the band brake 21 is engaged, the one-way clutch 20 is actuated to fix the sun gear 12, the rotation of the inner rotor 7 of the motor 5 is transmitted to the ring gear 14, and the thrust force by the helical gear of the planetary gear set 11 is transmitted. The centrifugal clutch 18 is maintained in the disengaged state.
[0036]
Accordingly, the planetary gear set 11 in such a state operates as a speed reduction mechanism, and the rotation of the inner rotor 7 of the motor 5 is transmitted to the carrier 15 through the ring gear 14 with increased torque at a large transmission ratio. The crankshaft 3 of the integrated internal combustion engine 1 is rotated to start the internal combustion engine 1.
[0037]
When the crankshaft 3 starts to rotate, the centrifugal clutch 18 tries to engage with the pressing load due to the centrifugal force. While the driving force of the motor 5 is transmitted to the ring gear 14, the centrifugal clutch is caused by the thrust force of the helical gear. 18 is not engaged and the disengaged state is maintained.
[0038]
The starting clutch 31 is initially in a released state, and the drive of the motor 5 is not transmitted after the power transmission mechanism 30, and the torque is increased and transmitted to the internal combustion engine 1 with a large gear ratio to start the internal combustion engine 1. Therefore, the capacity of the motor and the capacity of the power drive unit that controls the motor can be reduced, and the size can be reduced.
[0039]
On the other hand, in the EV traveling mode shown in FIG. 2 (2), the internal combustion engine 1 is stopped, the band brake 21 is released, the start clutch 31 is engaged, and the motor 5 is driven.
The centrifugal clutch 18 is disengaged when the internal combustion engine 1 is stopped, and the planetary gear 13 is free when the band brake 21 is released. Therefore, the planetary gear set 11 is in the neutral state, and the driving force of the motor 5 is the internal combustion engine. The vehicle travels EV by being transmitted only from the power transmission mechanism 30 to the drive wheels 35 through the engaged start clutch 31 without being transmitted to the first side.
[0040]
The driving force of the motor 5 is not transmitted to the output shaft of the internal combustion engine 1 but is transmitted only to the power transmission mechanism 30 so that the motor 5 can travel efficiently without dragging the internal combustion engine 1.
[0041]
Next, in the assist mode shown in FIG. 2 (3), after the internal combustion engine 1 is started in the engine start mode (see FIG. 2 (1)), the engine speed increases and the centrifugal clutch 18 is pushed by centrifugal force. When the load reaches a predetermined rotational speed that exceeds the thrust force of the helical gear, the centrifugal clutch 18 starts to be engaged by centrifugal force, the carrier 15 and the ring gear 14 are smoothly engaged, and the internal combustion engine 1 and the motor 5 have a small gear ratio. 1, the rotation of the inner rotor 7 is transmitted from the engaged starting clutch 31 to the drive wheels 35 via the power transmission mechanism 30.
[0042]
At that time, since the sun gear 12 is idled by the one-way clutch 20, the ECU 40 may perform control to release the band brake 21 by determining that the engine speed matches the motor speed, and useless power consumption. Can be avoided.
[0043]
In this way, the driving force of the internal combustion engine 1 is transmitted to the power transmission mechanism 30 and the driving force of the driving motor assists so that the vehicle can travel with the driving force of both the internal combustion engine and the driving motor.
[0044]
Next, in the normal running regeneration mode shown in FIG. 2 (4), when the internal combustion engine 1 and the motor 5 are in the direct connection state in the assist mode (see FIG. 2 (3)), the ECU 40 operates with the motor 5 as a generator. This is the mode when
[0045]
The energy for rotating the rotor 7 by the output of the internal combustion engine 1 or the energy for rotating the rotor 7 from the drive wheels 35 via the power transmission mechanism 30 can be converted into electric energy and efficiently regenerated in the power storage device 43.
[0046]
When the internal combustion engine 1 is stopped here, the carrier 15 becomes a load, the thrust force of the helical gear is applied, the centrifugal clutch 18 is disengaged, the direct connection state of the internal combustion engine 1 and the motor 5 is released, and the engine stop shown in FIG. Regenerative mode is set.
[0047]
That is, only the energy for rotating the rotor 7 from the drive wheel 35 via the power transmission mechanism 30 can be converted into electric energy and regenerated in the power storage device 43.
[0048]
The internal combustion engine control system for a hybrid vehicle operates as described above, and the control system is simple and simple by the centrifugal clutch 18 in all cases.
[0049]
Next, an internal combustion engine control system for a hybrid vehicle according to another embodiment will be described with reference to FIGS.
[0050]
The internal combustion engine control system for a hybrid vehicle has almost the same configuration as the internal combustion engine control system for a hybrid vehicle in the above embodiment, and the only difference is a one-way clutch instead of the centrifugal clutch 18 in the mechanical module 50. 51 is provided.
[0051]
Therefore, the same members as those in the above embodiment are used for the same members.
The one-way clutch 51 is interposed between the inner rotor 7 and the carrier 15 of the motor 5 and can only transmit power in one direction from the carrier 15 (internal combustion engine 1) side to the inner rotor 7 (power transmission mechanism 30) side. Has a certain function.
[0052]
Accordingly, when considering each operation mode, first, in the engine start mode shown in FIG. 4 (1), when the ECU 40 determines to restart the internal combustion engine 1 while the internal combustion engine 1 is stopped at an idle stop. When the band brake 21 is engaged and the motor 5 is driven in accordance with a command from the ECU 40, the engagement of the band brake 21 activates the direction in which the one-way clutch 20 is engaged to fix the sun gear 12, and the inner rotor 7 of the motor 5 rotates one time. Instead of being transmitted to the carrier 15 via the direction clutch 51, the torque is increased and transmitted to the carrier 15 via the ring gear 14 with a large gear ratio, and the crankshaft 3 of the internal combustion engine 1 integrated with the carrier 15 is rotated. The internal combustion engine 1 is started.
[0053]
The starting clutch 31 is initially in a released state, and the drive of the motor 5 is not transmitted after the power transmission mechanism 30, and the torque is increased and transmitted to the internal combustion engine 1 with a large gear ratio to start the internal combustion engine 1. Therefore, the capacity of the motor and the capacity of the power drive unit that controls the motor can be reduced, and the size can be reduced.
[0054]
In the EV traveling mode shown in FIG. 4 (2), the internal combustion engine 1 is stopped, the band brake 21 is released, the start clutch 31 is engaged, and the motor 5 is driven.
When the internal combustion engine 1 is stopped and the band brake 21 is released, the planetary gear set 11 is in a neutral state, and the driving force of the motor 5 is not transmitted to the internal combustion engine 1 side, but is engaged through a start clutch 31 that is engaged. EV travels by being transmitted only from 30 to the drive wheel 35.
[0055]
The driving force of the motor 5 is not transmitted to the output shaft of the internal combustion engine 1 but is transmitted only to the power transmission mechanism 30 so that the motor 5 can travel efficiently without dragging the internal combustion engine 1.
[0056]
In the assist mode shown in FIG. 4 (3), when the engine speed exceeds the speed of the motor 5 due to the start of the internal combustion engine 1, the one-way clutch 51 is engaged and the engine speed is reduced to 1 for the inner rotor 7 with a small engine torque. The transmitted starting clutch 31 is transmitted to the driving wheel 35 via the power transmission mechanism 30.
[0057]
In this way, the driving force of the internal combustion engine 1 is transmitted to the power transmission mechanism 30 and the driving force of the driving motor assists so that the vehicle can travel with the driving force of both the internal combustion engine and the driving motor.
When the ECU 40 determines that the internal combustion engine 1 has started, the band brake 21 is released as necessary to avoid wasteful power consumption.
[0058]
The normal travel regeneration mode shown in FIG. 4 (4) is an assist mode (see FIG. 4 (3)) in which the band brake 21 is released, and is a mode when the ECU 40 operates the motor 5 as a generator. Energy that rotates the rotor 7 from the wheel 35 via the power transmission mechanism 30 can be converted into electric energy and efficiently regenerated in the power storage device 43.
[0059]
When the internal combustion engine 1 is stopped here, the engine stop regeneration mode shown in FIG. 4 (5) is entered, and only the energy for rotating the rotor 7 from the drive wheels 35 via the power transmission mechanism 30 is converted into electric energy, and the power storage device. Can regenerate to 43.
[0060]
When the band brake 21 is in the engaged state in the normal traveling regeneration mode, the rotational speed of the inner rotor 7 from the drive wheel 35 side is reduced by the large gear ratio of the planetary gear set 11 and reaches the engine idle speed. Until then, the energy regeneration from the drive wheels 35 is performed with the engine brake activated.
[0061]
The internal combustion engine control system for a hybrid vehicle also operates as described above, and the control system is simple and simple by the one-way clutch 51 in all cases.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an internal combustion engine control system for a hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an operating state in each operation mode of the mechanical module of the control system.
FIG. 3 is a configuration diagram of an internal combustion engine control system for a hybrid vehicle according to another embodiment.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an operating state in each operation mode of the mechanical module of the control system.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine, 2 ... Flywheel, 3 ... Crankshaft, 5 ... Motor, 6 ... Outer stator, 7 ... Inner rotor,
10 ... mechanical module, 11 ... planetary gear set, 12 ... sun gear, 13 ... planetary gear, 14 ... ring gear, 15 ... carrier, 16 ... clutch guide, 18 ... centrifugal clutch, 19 ... centrifugal weight, 20 ... one-way clutch, 21 ... Band brake,
30 ... Power transmission mechanism, 31 ... Starting clutch, 32 ... Automatic transmission, 35 ... Drive wheels,
40 ... ECU, 41 ... Brake actuator, 42 ... Operation system, 43 ... Power storage device,
50 ... mechanical module, 51 ... one-way clutch.

Claims

Each of which is constituted by meshing of a sun gear, a planetary gear, and a ring gear, each of which is a helical gear, the output of the internal combustion engine is connected to a carrier that supports the planetary gear, the ring gear is connected to the rotor of the drive motor, and the sun gear A planetary gear set coupled to a fixed member via a one-way clutch;
A centrifugal clutch that engages between the carrier and the ring gear by the action of a centrifugal force of a weight and disengages by a thrust force of the helical gear;
A power transmission mechanism for transmitting the output of the rotor of the drive motor to drive wheels;
A clutch mechanism provided in the power transmission mechanism;
A brake member interposed between the one-way clutch and the fixed member;
When the internal combustion engine is started, the brake member is fastened to drive the drive motor, and the drive gear is rotated by the planetary gear set in which the centrifugal clutch is maintained in the disengaged state by the thrust force of the helical gear. An internal combustion engine control system for a hybrid vehicle, wherein the internal combustion engine is transmitted to the internal combustion engine at a first gear ratio having a large gear ratio and started.

2. The internal combustion engine control system for a hybrid vehicle according to claim 1, wherein the brake member is released while the internal combustion engine is stopped, and the driving force of the driving motor is transmitted to the power transmission mechanism.

During the operation of the internal combustion engine, the planetary gear set in which the centrifugal clutch is engaged by the action of the centrifugal force of the weight causes the output of the internal combustion engine to be output at the second speed ratio with a small speed ratio. 2. The internal combustion engine control system for a hybrid vehicle according to claim 1, wherein the internal combustion engine control system for a hybrid vehicle is connected to a rotor and assists a driving force of the driving motor to be transmitted to the power transmission mechanism.

The drive motor is used as a generator during the operation of the internal combustion engine, and the output of the internal combustion engine is reduced in speed by the planetary gear set in which the centrifugal clutch is engaged by the action of the centrifugal force of the weight. 2. The internal combustion engine control system for a hybrid vehicle according to claim 1, wherein the second transmission gear ratio is connected to a power transmission mechanism via the rotor of the drive motor.

Each of which is constituted by meshing of a sun gear, a planetary gear, and a ring gear, each of which is a helical gear, the output of the internal combustion engine is connected to a carrier that supports the planetary gear, the ring gear is connected to the rotor of the drive motor, and the sun gear A planetary gear set coupled to the fixed member via a first one-way clutch;
A second one-way clutch capable of only transmitting power in one direction from the carrier to the ring gear;
A power transmission mechanism for transmitting the output of the rotor of the drive motor to drive wheels;
A clutch mechanism provided in the power transmission mechanism;
A brake member interposed between the one-way clutch and the fixed member;
When the internal combustion engine is started, the brake member is fastened to drive the drive motor, and the planetary gear set in which the second one-way clutch is disengaged is used to rotate the drive motor with a large gear ratio. An internal combustion engine control system for a hybrid vehicle, wherein the internal combustion engine is transmitted at a transmission ratio of