(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記マウントブラケットは、板面が車幅方向に向く板状部分(A)を備え、該板状部分に車両前後方向に作用する所定値以上の外力で車幅方向に屈曲する屈曲部(B)を設けて前記脆弱部を構成したことを特徴とする請求項1または2に記載のハイブリッド車両。
前記板状部分は、車幅方向に離間して配置された一対の金属プレートで構成され、これら金属プレートの端部間に跨って前記車体側部材に連結するマウント部材を配設して前記マウント部が構成されることを特徴とする請求項4または5に記載のハイブリッド車両。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の一実施形態を図面と共に詳述する。
【0010】
図1は、本発明の対象とするシリーズ方式のプラグイン・ハイブリッド車両(ハイブリッド車両の一例)の全体システムを概略的に示す説明図である。
【0011】
図1に示すプラグイン・ハイブリッド車両の駆動系は、エンジン2および発電モーター3からなる発電ユニット1と、駆動モーター5および減速差動機構6からなる駆動ユニット4と、駆動ユニット4の出力軸7により回転される駆動輪8と、強電バッテリ10と、発電モーター用インバーター11と、駆動モーター用インバーター12と、充電変換器13と、切替器14と、充電ポート15とを備えている。
【0012】
この駆動系は、発電ユニット1のエンジン2で発電モーター3を駆動し、発生した電力を強電バッテリ10に蓄え、その電力で駆動モーター5を駆動し、駆動モーター5のみを駆動源として走行するシリーズ方式(直列方式)である。換言すると、「発電システムを搭載した電気自動車(EV)」であり、走行モードは、EV走行モードのみとなる。
【0013】
発電ユニット1のエンジン2は、発電要求時、直結された発電モーター3によりエンジン始動を行い、完爆後、エンジン2からのパワーにより発電モーター3を駆動して発電する。そして、発電要求有りから発電要求無しに移行すると、エンジン2と発電モーター3を停止する。
【0014】
前記発電モーター3は、エンジン2に直結され、モーター機能と発電機能を発揮するモータージェネレーターである。モーター機能は、エンジン停止状態で発電要求があったとき、強電バッテリ10の電力を消費し、エンジン2のクランキングに続いて点火させるエンジン始動を行うときに発揮される。発電機能は、エンジン駆動状態のとき、エンジン2から回転駆動パワーを受け、これを三相交流の電力に変換し、発電電力を強電バッテリ10に充電するときに発揮される。
【0015】
駆動ユニット4の駆動モーター5は、減速差動機構6の出力軸7を介して車両の駆動輪8に繋がれ、モーター機能と発電機能を発揮するモータージェネレーターである。モーター機能は、発進加速時や定速走行時や中間加速時、強電バッテリ10の電力を消費し、車両を駆動するときに発揮される。発電機能は、減速時や制動時等において、駆動輪8から回転駆動パワーを受け、これを三相交流の電力に変換し、発電電力を強電バッテリ10に充電する回生発電を行うときに発揮される。
【0016】
前記強電バッテリ10は、リチウムイオン二次電池や高容量キャパシタ等が用いられ、発電モーター3で発電された電力や駆動モーター5で回生発電された電力を蓄えると共に、駆動モーター5や発電モーター3に蓄えた電力を供給する。
【0017】
前記発電モーター用インバーター11は、発電モーター3と強電バッテリ10との間に配置され、三相交流と直流を相互に変換する。三相交流は、発電モーター3の駆動・発電に用いられ、直流は、強電バッテリ10の充放電に用いられる。
【0018】
前記駆動モーター用インバーター12は、駆動モーター5と強電バッテリ10との間に配置され、三相交流と直流を相互に変換する。三相交流は、駆動モーター5の駆動・発電に用いられ、直流は、強電バッテリ10の充放電に用いられる。
【0019】
前記充電変換器13は、強電バッテリ10と充電ポート15との間に配置され、プラグイン充電中、充電ポート15から供給される交流の外部電力を、強電バッテリ
10に充電可能な直流の電力に変換する。
【0020】
前記切替器14は、発電モーター3と発電モーター用インバーター11と充電ポート15の間に配置され、発電経路・給電経路を切り替える。発電経路は、充電ポート15を切り離し、発電モーター3と発電モーター用インバーター11を接続するパターンとする。給電経路は、以下の3パターンの何れかを切り替え選択する。
(i)充電ポート15を切り離し、発電モーター3と発電モーター用インバーター11を接続することで、強電バッテリ10の電力を使用するパターン。
(ii)発電モーター3と発電モーター用インバーター11と充電ポート15を接続することで、充電ポート15と強電バッテリ10の双方の電力を使用するパターン。
(iii)発電モーター用インバーター11を切り離し、発電モーター3と充電ポート15を接続することで、充電ポート15の電力を使用するパターン。
【0021】
前記充電ポート15は、車体の外周位置に設定され、外部充電器16の設定位置に車両を停止し、この停車状態でリッド等を開けて外部充電器16の給電プラグ17を差し込んで接続すると、充電変換器13を介して強電バッテリ10に充電(プラグイン充電)する。ここで、外部充電器16とは、自宅で深夜電力を用いて低速充電するための家庭用充電システムや、自宅から離れた出先での急速充電が可能な急速充電スタンド、等をいう。
【0022】
図1に示すプラグイン・ハイブリッド車両の制御系は、エンジンコントローラ20と、ジェネレータコントローラ21と、モーターコントローラ22と、バッテリコントローラ23と、車両統合コントローラ24と、を備えている。これらのコントローラ20,21,22,23,24は、各種データを共有化できるように、情報交換が可能なCAN通信線25により接続されている。
【0023】
前記エンジンコントローラ20は、キーオン状態による「EV走行モード」のとき、車両統合コントローラ24からの制御指令にしたがって、エンジン2の吸入空気量・点火時期・燃料噴射量を制御することで出力トルクを制御する。
【0024】
前記ジェネレータコントローラ21は、キーオン状態による「EV走行モード」のとき、車両統合コントローラ24からの制御指令にしたがって、発電モーター3の入出力トルクを制御するために発電モーター用インバーター11を操作する。
【0025】
このジェネレータコントローラ21は、イグニッションキーがオフ状態(=システムオフ状態)であっても作動を継続するコントローラであり、キーオン状態とキーオフ状態を含めてエンジン停止状態の継続時間を計測する。このエンジン停止継続時間の計測情報や他の入力情報に基づき、エンジン潤滑制御の開始条件が成立するか否かの判断を行う。そして、開始条件が成立すると、他の必要コントローラを起動する発電システム起動処理を行った後、エンジン潤滑制御を実行する。
【0026】
前記モーターコントローラ―22は、キーオン状態による「EV走行モード」のとき、車両統合コントローラ24からの制御指令にしたがって、起動モーター5の入出力トルクを制御するために駆動モーター用インバーター12を操作する。
【0027】
前記バッテリコントローラ23は、キーオン状態による「EV走行モード」のとき、強電バッテリ10の充電率(充電容量)や入出力可能パワー等の内部状態量を推定すると共に、強電バッテリ10の保護制御を行う。
【0028】
前記車両統合コントローラ24は、キーオン状態による「EV走行モード」のとき、共有化した各種データに基づき、複数のコントローラ20,21,22,23を協調させながら、ドライバーの要求に沿ってモーター駆動出力を制御する。また、運転性と燃費(経済性)の両方を考慮しながら発電出力を制御する。
【0029】
図2〜
図5は、前述の発電ユニット1と駆動ユニット4の搭載構造の一例を示すもので、本実施形態ではモータールームM・Rを車両前部に設定してものとして、ここに発電ユニット1と駆動ユニット4とを車両前後方向に隣接して搭載している。
【0030】
モータールームM・Rの下側には、車体前部の強度骨格部材としてのサブフレーム30を配設してある。
【0031】
サブフレーム30は、車両前後方向に延在する左右一対のサイドメンバ31と、これらサイドメンバ31,31の前,後端部間に跨って結合したフロントクロスメンバ32およびリアクロスメンバ33とで、略方形のフレーム形状としている。
【0032】
そして、このサブフレーム30にエンジン2と発電モーター3とを連結した発電ユニット1と、駆動モーター5と減速差動機構6とを連結した駆動ユニット4とを、それぞれ横向きに搭載し、駆動ユニット4の減速差動機構6に繋がる出力軸7を車幅方向に配置している。
【0033】
図示する例では、発電ユニット1をサブフレーム30の前側部、即ち、フロントクロスメンバ32寄りに搭載する一方、駆動ユニット4は、この発電ユニット1の後側に所要の間隔をあけて隣接した状態でサブフレーム30の後側部、即ち、リアクロスメンバ33寄りに搭載している(
図2、
図3参照)。
【0034】
(独立防振機構)
これら発電ユニット1と駆動ユニット4は、何れもサブフレーム30に互いに独立して揺動可能に防振支持される。
【0035】
発電ユニット1は、
図5にも示すようにサブフレーム30のフロントクロスメンバ32と、左右一対のサイドメンバ31とに、インシュレータを備えたマウント部材34を介して3点で防振支持している。
【0036】
図3,
図5に示す例では、エンジン2の前部と後部右側とを、フロントクロスメンバ32と右側のサイドメンバ31とにマウント部材34で防振支持し、発電モーター3の左側を左側のサイドメンバ31にマウント部材34で防振支持している。
【0037】
一方、駆動ユニット4は、
図4にも示すように発電ユニット1の下側を跨いで車両前後方向に延在する後述のマウントブラケット40と、上述と同様のインシュレータを備えたマウント部材35を介して、フロントクロスメンバ32とリアクロスメンバ33および一方のサイドメンバ31とに3点で防振支持している。
【0038】
図3,
図4に示す例では、駆動モーター5の前側をマウントブラケット40を介してフロントクロスメンバ32にマウント部材35で防振支持すると共に、該駆動モーター5の後側と左側とを、リアクロスメンバ33と左側のサイドメンバ31とにマウント部材35で防振支持している。
【0039】
したがって、駆動ユニット4と駆動モータ5とが剛性の高いサイドメンバ31に対してそれぞれ独立に揺動可能に防振支持されているため、それぞれの固有の振動特性が干渉して複雑な振動状態を生じることがなく、防振設計が容易となり、良好な音信特性を得ることができる。
【0040】
(選択的変形構造)
マウントブラケット40は、
図6〜
図8に示すように車両前後方向に作用する力学的な外部入力に対して座屈変形を誘起する脆弱部41を備えている。
【0041】
この脆弱部41は、上下方向に作用する外部入力に対しては後述するように高強度に構成される。
【0042】
このような機械的強度特性を持つ脆弱部41は、マウントブラケット40に板面が車幅方向に向く板状部分Aを設け、この板状部分Aに車両前後方向に作用する所定値以上の外部入力で車幅方向に屈曲する屈曲部Bを設けることによって構成することができる。
【0043】
本実施形態ではこのマウントブラケット40を、剛体部分Cと、この剛体部分Cに結合した上述の板状部分Aとで構成している。そして、この剛体部分Cの端部に前記駆動ユニット4に対する取付け部Dを設定する一方、板状部分Aに前記サブフレーム30に対するマウント部Eを設定している(
図7、
図8参照)。
【0044】
板状部分Aは、マウント部E側の板幅W1よりも剛体部分Cとの結合側の板幅W2を大きく設定している。本実施形態では前記板状部分Aを、車幅方向に離間して配置した左右一対の金属プレート42で構成している。剛体部分Cは、例えばアルミ,アルミ合金等の軽量金属をもって鋳造成形した金属ブロック43として構成することができる。
【0045】
左右一対の金属プレート42,42は、剛体部分Cを構成するこの金属ブロック43の両側面に各一端を重合して、ボルト締結あるいは溶接することにより結合固定してある。
【0046】
そして、これら金属プレート42,42の他端部間に跨って前述のマウント部材35を配設して、前記マウント部Eを構成している。
【0047】
この金属プレート42の端部に設けられるマウント部材35として、汎用の円筒ブッシュタイプのインシュレータを用いている。各金属プレート42の端部にはシャフト挿通孔42aを形成し、このシャフト挿通孔42aに図外のシャフトを挿通して上述のマウント部材35を装着して、該マウント部材35を対応するサブフレーム30のフロントクロスメンバ32に結合するようにしている。
【0048】
一方、金属ブロック43の取付け部Dは、例えば、
図6に示すように複数のボルト挿通孔44aを形成した締結部44として構成し、その座面を対応する駆動モーター5のハウジング前側面に重合してボルト締結するようにしている。
【0049】
以上の構成からなる本実施形態によれば、それぞれ固有の振動特性を持つ駆動ユニット4と発電ユニット1とを、サブフレーム30に互いに独立して揺動可能に防振支持し、かつ、両者を車両前後方向に間隔をあけて搭載することができる。このため、これら駆動ユニット4および発電ユニット1のサブフレーム30に対する防振設計が容易で、しかもユニット相互の振動の干渉を回避できるので車両の音振性能を良好にすることができる。
【0050】
特に、駆動ユニット4は駆動力変動や路面からの反力の影響によりトルク変動が大きく、車幅方向に延在した出力軸7周りの転びモーメントが大きい。しかし、この駆動ユニット4はマウントブラケット40により発電ユニット1を跨いでサブフレーム30のフロントクロスメンバ32とリアクロスメンバ33に亘る車両前後方向に長いスパンで揺動可能に防振支持しているため、駆動ユニット4の防振支持性能を高めることができる。
【0051】
一方、マウントブラケット40を付設して駆動ユニット4の車両前後方向の支持スパンを長く設定する場合、該マウントブラケット40の支持強度を大きくしなければならないが、支持強度が大きいと車両の前面衝突時等に車両前後方向に外部入力が作用した場合に、該マウントブラケット40が突っ張り材となる可能性がある。
【0052】
ところが、本実施形態ではマウントブラケット40には脆弱部41を設けてあって、車両の前面衝突時等にマウントブラケット40に車両前後方向に外部入力が作用すると、脆弱部41を起点に該マウントブラケット40に座屈変形が誘起される。
【0053】
すなわち、脆弱部41は車両前後方向の力学的な外部入力に対して選択的に応力が集中しやすい構造を有するため、駆動ユニット4と発電ユニット1との間に車両前後方向に設定された間隔を潰れ代としてこのマウントブラケット40の座屈変形を促し、衝突エネルギーを良好に吸収することができる。
【0054】
上述の脆弱部41は、上下方向に作用する外部入力に対しては高強度に構成しているので、上述の駆動ユニット4のトルク変動に起因する出力軸7周りの大きな転びモーメントに対して十分な強度・剛性を確保することができる。
【0055】
本実施形態のマウントブラケット40は、板面が車幅方向に向く板状部分Aを備えていて、ここに車両前後方向に作用する所定値以上の外部入力で車幅方向に屈曲する屈曲部Bを設けて、上述の脆弱部41を構成している。
【0056】
従って、上下方向入力に対してはこれを板状部分Aでは強度・剛性が高い縦長断面方向で受け、車両前後方向入力に対しては屈曲部Bで座屈変形を誘起させることができ、上述の強度・剛性の確保と脆弱性の保持との両立を容易に実現することができる。
【0057】
また、マウントブラケット40は、剛体部分Cとこれに結合した上述の板状部分Aとで構成していて、この剛体部分Cの端部に駆動ユニット4に対する取付け部Dを設定する一方、板状部分Aの端部にサブフレーム30に対するマウント部Eを設定している。
【0058】
これにより、マウントブラケット40を駆動ユニット4に対して十分な剛性が得られる結合部構造としたうえで、屈曲部Bを設定する板状部分Aのみをプレス加工等により構成することができるので、構造を簡単にしてコスト的に有利に得ることができる。
【0059】
そして、この板状部分Aはマウント部E側の板幅W1よりも剛体部分Cとの結合側の板幅W2を大きく設定しているので、剛体部分Cとの結合側を付け根としてマウント部E側から整然と座屈変形させることができて、座屈変形モードが安定して良好なエネルギー吸収を行わせることができる。 更に、板状部分Aは、車幅方向に離間した左右一対の金属プレート42で構成し、それらの端部間に跨ってマウント部材35を装着してマウント部Eを構成しているため、屈曲部Bとマウント部Eの構造設計を容易に行うことができて、より一層コスト的に有利に得ることができる。 なお、前記実施形態では駆動ユニット4を発電ユニット1の後側に搭載しているが、この逆の搭載レイアウトとすることも勿論可能である。
【0060】
また、モータールームM・Rを車両後部に設定した仕様の車両に適用できることは云うまでもない。
【0061】
本発明によれば、それぞれ固有の振動特性を持つ駆動ユニットと発電ユニットとを、車体側部材に互いに独立して揺動可能に防振支持し、かつ、両者を車両前後方向に間隔をあけて搭載している。このため、防振設計が容易で、しかもユニット相互の振動の干渉を回避できるので車両の音振性能を良好にすることができる。
【0062】
特に、駆動ユニットは駆動力変動や路面からの反力の影響によりトルク変動が大きく、車幅方向に延在した出力軸周りの転びモーメントが大きいが、該駆動ユニットはマウントブラケットにより発電ユニットを跨いで車両前後方向に長いスパンで揺動可能に防振支持しているため、駆動ユニットの防振支持性能を高めることができる。
【0063】
そして、車両の衝突時等に前記マウントブラケットに車両前後方向に外部入力が作用すると、脆弱部を起点に該マウントブラケットに座屈変形が誘起され、駆動ユニットと発電ユニットとの間に車両前後方向に設定された間隔を潰れ代としてこの座屈変形を促し、衝突エネルギーを良好に吸収することができる。
【0064】
(米国指定)
本国際特許出願は米国指定に関し、2013年7月18日に出願された日本国特許出願第2013−149428号について米国特許法第119条(a)に基づく優先権の利益を援用し、当該開示内容を引用する。