(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述したような構成では、バッテリの充電容量が上限に達したときなどのように回生ブレーキを利用できなくなることがある。このような場合において、他の制動手段を提供することは有用である。
【0005】
そこで、本発明の課題は、多様な制動手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明のある側面に係る動力伝達装置は、回転電機からのトルクを駆動輪へと伝達するように構成されている。この動力伝達装置は、第1経路、第2経路、クラッチ、及び流体継手を備えている。第1及び第2経路は、回転電機からのトルクを駆動輪へと伝達する経路であり、互いに並列に設けられている。クラッチは、第1経路に設けられている。クラッチは、トルクを伝達する締結状態及びトルクの伝達を遮断する遮断状態を取り得る。流体継手は、第2経路に設けられている。すなわち、流体継手は、クラッチと並列に設けられている。流体継手は、回転電機からのトルクが入力される入力部、及び流体を介して入力部から入力されたトルクを駆動輪へ出力する出力部、を有する。流体継手は、駆動輪からのトルクを回転電機側へと伝達するとき、入力部の回転速度が出力部の回転速度よりも低くなるように構成される。
【0007】
この構成によれば、減速時において、駆動輪からのトルクをクラッチを介して回転電機に伝達することで回生ブレーキによる制動力を得ることができる。また、クラッチを遮断状態とすることによって、駆動輪からのトルクを流体継手を介して回転電機へと伝達することができる。流体継手は、駆動輪からのトルクを回転電機側へ伝達するとき、入力部の回転速度が出力部の回転速度よりも低くなるように構成されている。このため、入力部と出力部との間に介在する流体の抵抗によって、駆動輪の回転に対する制動力を得ることができる。このように、本発明に係る動力伝達装置では、駆動輪の回転を制動するための多様な制動手段を提供することができる。
【0008】
また、入力部の回転速度が出力部の回転速度よりも低くなるように構成されているため、駆動輪からのトルクを流体継手を介して回転電機へと伝達する場合、クラッチを介してトルクを伝達する場合に比べて、回転電機による発電量を小さくすることができる、もしくは、回転電機を非発電状態とすることができる。このため、蓄電部の充電量が上限近くとなった場合、もしくは上限に達した場合に有用である。
【0009】
なお、入力部の回転速度が出力部の回転速度よりも低いとは、例えば、出力部が回転している一方で入力部の回転が停止している形態も含む概念である。また、入力部の回転速度が出力部の回転速度よりも低いとは、出力部が正回転する一方で入力部が逆回転する形態も含む概念である。
【0010】
好ましくは、動力伝達装置は、制御部をさらに備える。制御部は、減速時において第1モード又は第2モードで入力部の回転及びクラッチの状態を制御可能である。制御部は、第1モードにおいて、クラッチを遮断状態とするとともに、入力部の回転を停止させる。制御部は、第2モードにおいて、クラッチを遮断状態とするとともに、入力部を逆回転させる。
【0011】
好ましくは、制御部は、減速時において、第1モード、第2モード、第3モード、又は第4モードで入力部の回転、回転電機の状態、及びクラッチの状態の少なくとも1つを制御可能である。制御部は、第3モードにおいて、クラッチを遮断状態とするとともに、入力部を自由回転させ且つ回転電機を非発電状態とする。制御部は、第4モードにおいて、クラッチを遮断状態とするとともに、回転電機を発電状態とする。
【0012】
好ましくは、制御部は、要求される減速度に基づき、第1モード及び第2モードのいずれかを選択する。
【0013】
好ましくは、制御部は、要求される減速度に基づき、第1から第4モードのいずれかを選択する。
【0014】
好ましくは、動力伝達装置は、回転電機との間で電力の授受を行う蓄電部をさらに備える。制御部は、減速時において、蓄電部の充電状態に応じて、第1モード又は第2モードと、第5モードとのいずれかを選択する。制御部は、第5モードにおいて、クラッチを締結状態とするとともに、回転電機を発電状態とする。
【0015】
好ましくは、動力伝達装置は、回転電機との間で電力の授受を行う蓄電部をさらに備える。制御部は、減速時において、蓄電部の充電状態に応じて、第1から第4モードのいずれかと、第5モードとのいずれかを選択する。制御部は、第5モードにおいて、クラッチを締結状態とするとともに、回転電機を発電状態とする。
【0016】
好ましくは、入力部は、逆回転可能に設けられる。
【0017】
好ましくは、クラッチは、ノーマルクローズ型である。
【0018】
好ましくは、動力伝達装置は、入力部の回転を停止させるロック機構をさらに備える。なお、このロック機構は、機械的に入力部の回転を停止させる機構のみならず、電気的に入力部の回転を停止させる機構も含む概念である。
【0019】
好ましくは、動力伝達装置は、回転電機とクラッチ及び流体継手との間に配置される減速機構をさらに備える。
【0020】
好ましくは、動力伝達装置は、クラッチ及び流体継手と駆動輪との間に配置される前後進切替機構をさらに備える。
【発明の効果】
【0021】
本発明によれば、多様な制動手段を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、本発明に係る動力伝達装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において、正回転とは、車両を前進させる方向の回転を意味し、逆回転とは、車両を後進させる方向の回転を意味する。
【0024】
[全体構成]
図1に示すように、動力伝達装置100は、回転電機101からのトルクを駆動輪102へと伝達するように構成されている。なお、動力伝達装置100は、減速時において駆動輪102から回転電機101へのトルクも伝達可能である。すなわち、動力伝達装置100は、回転電機101と駆動輪102との間でトルクを伝達するように構成されている。この動力伝達装置100は、例えば、電気自動車に適用される。動力伝達装置100は、第1経路1、第2経路2、クラッチ3、流体継手4、蓄電部5、各種センサ61〜63、制御部7、及びロック機構8を有している。
【0025】
[第1及び第2経路]
第1経路1及び第2経路2は、回転電機101からのトルクを駆動輪102へと伝達する経路である。第1経路1と第2経路2とは、互いに並列に設けられている。すなわち、回転電機101からのトルクが第1経路1を介して駆動輪102へ伝達されるときは、第2経路2はトルクを伝達しない。また、回転電機101からのトルクが第2経路2を介して駆動輪102へ伝達されるときは、第1経路1はトルクを伝達しない。なお、クラッチ3が後述するようにスリップ状態となるとき、第1経路1及び第2経路2を介してトルクが伝達される。
【0026】
[クラッチ]
クラッチ3は、第1経路1に設けられている。クラッチ3は、締結状態と遮断状態とのいずれかとなるように構成されている。なお、クラッチ3は、締結状態と遮断状態との間に相当するスリップ状態も取り得る。クラッチ3は、締結状態において、回転電機101と駆動輪102との間でトルクを伝達する。また、クラッチ3は、遮断状態において、回転電機101と駆動輪102との間でトルクの伝達を遮断する。クラッチ3は、ノーマルクローズ型である。すなわち、クラッチ3は、制御部7によってクラッチ3を遮断状態とするための制御がされていない場合において、締結状態となっている。そして、制御部7によって制御されている場合において、クラッチ3は遮断状態となる。
【0027】
[流体継手]
流体継手4は、第2経路2に設けられている。流体継手4は、入力部41及び出力部42を有している。入力部41は、回転電機101側の部材に接続されている。入力部41は、回転電機101からのトルクが入力される。入力部41は、逆回転可能に設けられる。
【0028】
出力部42は、駆動輪102側の部材に接続されている。出力部42は、流体を介して入力部41から入力されたトルクを駆動輪102へと出力する。なお、入力部41と出力部42との間には、例えば作動油が充填されている。流体継手4は、例えば、トルクコンバータなどによって構成することができる。すなわち、入力部41は、トルクコンバータのインペラによって構成され、出力部42は、トルクコンバータのタービンによって構成することができる。また、クラッチ3は、流体継手4に内蔵されていてもよい。
【0029】
流体継手4は、回転電機101からのトルクを駆動輪102へと伝達するとき、トルクを増幅させることができる。例えば、流体継手4は、トルク増幅のためにステータを有していてもよい。一方、流体継手4は、駆動輪102からのトルクを回転電機101側へ伝達するとき、入力部41の回転速度が出力部42の回転速度よりも低くなるように構成されている。
【0030】
[ロック機構]
ロック機構8は、入力部41の回転を停止させるように構成されている。例えば、ロック機構8は、入力部41の回転を制動するように構成されている。ロック機構8は、例えば、車体103と入力部41とを解放可能に連結している。
【0031】
ロック機構8がオン状態のとき、ロック機構8は、車体103と入力部41とを連結する。すなわち、ロック機構8は、入力部41の回転を制動する。したがって、入力部41は回転不能となる。一方ロック機構8がオフ状態のとき、ロック機構8は、車体103と入力部41との連結を解除する。すなわち、ロック機構8は、入力部41の回転を制動しない。したがって、入力部41は回転可能となる。なお、ロック機構8は、制御部7に制御されることによって、オン状態とオフ状態とに切り替わる。
【0032】
[蓄電部]
蓄電部5は、回転電機101との間で電力の授受を行うように構成されている。すなわち、蓄電部5は、回転電機101と電気的に接続されており、回転電機101の回転によって発生した電力を蓄電する。詳細には、蓄電部5は、制御部7のインバータ回路及びコンバータ回路を介して回転電機101と接続されている。そして、蓄電部5は、コンバータ回路によって直流電力に変換された電力を蓄電する。
【0033】
また、蓄電部5に蓄電された電力は、回転電機101に供給されて回転電機101が回転することもできる。詳細には、蓄電部5に蓄電された直流電力が、制御部7のインバータ回路によって交流電力に変換されて回転電機101へと供給される。
【0034】
[センサ]
動力伝達装置100は、各種センサを有している。例えば、動力伝達装置100は、蓄電部5の蓄電量を検出するSOCセンサ61、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ62、及びブレーキペダルの操作量を検出するブレーキセンサ63を有している。各種センサ61〜63は、取得した情報を制御部7へと出力する。
【0035】
[制御部]
制御部7は、入力部41の回転、回転電機101の状態、クラッチ3の状態、及びロック機構8の状態を制御するように構成されている。具体的には、制御部7は、ECU(Electronic Control Unit)、及びPCU(Power Control Unit)などを含んでいる。制御部7は、PCUが有するインバータ回路及びコンバータ回路を介して、回転電機101と蓄電部5との間で電力を授受させる。また、制御部7は、クラッチ3の状態、ロック機構8の状態、及び流体継手4内の作動油量などを制御するための油圧制御回路なども含んでいる。
【0036】
制御部7は、減速時において、第1〜第5モードのいずれかのモードを実行する。制御部7は、例えば、蓄電部5の蓄電状態及び要求される減速度に応じて、第1〜第5モードのいずれかを選択する。具体的には、制御部7は、蓄電部5の蓄電状態に応じて、第5モードと、第5モード以外のモードと、のどちらかを選択する。そして、制御部7は、第5モード以外のモードを選んだ場合、さらに、要求される減速度に応じて第1〜第4モードの中からいずれかのモードを選択する。
【0037】
第1モードにおいて、制御部7は、クラッチ3を遮断状態とするとともに、入力部41の回転を停止させる。すなわち、第1モードを選択した場合、駆動輪102からのトルクが、流体継手4を介して回転電機101へと伝達されるように、制御部7はクラッチ3を遮断状態とする。そして、制御部7は、入力部41の回転を停止させるために、ロック機構8をオン状態とする。この結果、入力部41と出力部42との間の流体抵抗によって、出力部42の回転が制動され、ひいては、駆動輪102の回転が制動される。
【0038】
第2モードにおいて、制御部7は、クラッチ3を遮断状態とするとともに、入力部41を逆回転させる。すなわち、第2モードを選択した場合、駆動輪102からのトルクが、流体継手4を介して回転電機101へと伝達されるように、制御部7はクラッチ3を遮断状態とする。そして、制御部7は、入力部41が逆回転するよう、例えば、蓄電部5に蓄電された電力を用いて回転電機101を逆回転させる。この結果、入力部41と出力部42との間の流体抵抗によって、出力部42の回転が制動され、ひいては、駆動輪102の回転が制動される。なお、この第2モードにおける入力部41と出力部42との間の流体抵抗は、第1モードの流体抵抗よりも大きくなる。このため、第2モードにおける駆動輪102の回転を制動する制動力も第1モードの制動力よりも大きくなる。
【0039】
第3モードにおいて、制御部7は、クラッチ3を遮断状態とするとともに、入力部41を自由回転させ且つ回転電機101を非発電状態とする。すなわち、第3モードを選択した場合、駆動輪102からのトルクが、流体継手4を介して回転電機101へと伝達されるように、制御部7はクラッチ3を遮断状態とする。そして、制御部7は、入力部41が自由回転するようにロック機構8をオフ状態とし、また、回転電機101に電力を供給せず、回転電機101を逆回転させない。また、制御部7は、回転電機101が非発電状態となるように、回転電機101と蓄電部5との回路を遮断する。この第3モードにおける制動力は、第1及び第2モードにおける制動力よりも小さくなる。なお、第3モードでは、回転電機101が非発電状態であるため、回生ブレーキによる制動力はない。
【0040】
第4モードにおいて、制御部7は、クラッチ3を遮断状態とするとともに、回転電機101を発電状態とする。すなわち、第4モードを選択した場合、駆動輪102からのトルクが、流体継手4を介して回転電機101へと伝達されるように、制御部7はクラッチ3を遮断状態とする。そして、制御部7は、回転電機101が発電状態となるように、回転電機101によって生成された電力を蓄電部5に蓄電させる。この第4モードでは、回転電機101が発電機となるため、回生ブレーキによって、駆動輪102の回転を制動することができる。
【0041】
第5モードにおいて、制御部7は、クラッチ3を締結状態とするとともに、回転電機101を発電状態とする。すなわち、第5モードを選択した場合、駆動輪102からのトルクが、クラッチ3を介して回転電機101へと伝達されるように、制御部7はクラッチ3を締結状態とする。そして、制御部7は、回転電機101が発電状態となるよう、回転電機101によって生成された電力を蓄電部5に蓄電させる。この第5モードでは、回転電機101が発電機となるため、回生ブレーキによって、駆動輪102の回転を制動することができる。なお、この第5モードによる回生ブレーキの制動力は、第4モードによる回生ブレーキの制動力よりも大きい。
【0042】
[制御方法]
次に、上述したように構成された動力伝達装置100の制御方法について説明する。
【0043】
図2に示すように、制御部7は、アクセルペダルが操作されていないか否か判断する(ステップS1)。具体的には、制御部7は、アクセルセンサ62によって検出されたアクセルペダルの操作量に基づき、アクセルペダルが操作されていないか否か判断する。制御部7は、アクセルペダルが操作されていると判断すると(ステップS1のNo)、ステップS1の処理を再度実行する。
【0044】
一方、制御部7は、アクセルペダルが操作されていないと判断すると(ステップS1のYes)、次に、ブレーキペダルが操作されていないか否か判断する(ステップS2)。具体的には、制御部7は、ブレーキセンサ63によって検出されたブレーキペダルの操作量に基づき、ブレーキペダルが操作されていないか否か判断する。
【0045】
制御部7は、ブレーキペダルが操作されていないと判断すると(ステップS2のYes)、惰性走行モードの処理を実行する(ステップS3)。一方、制御部7は、ブレーキペダルが操作されていると判断すると(ステップS2のNo)、減速モードの処理を実行する(ステップS4)。
【0046】
図3に示すように、制御部7は、惰性走行モードにおいて、蓄電部5の蓄電量が第1閾値A1以上か否か判断する(ステップS31)。具体的には、制御部7は、SOCセンサ61によって検出された蓄電量に基づき、蓄電部5の蓄電量が第1閾値A1以上か否か判断する。
【0047】
制御部7は、蓄電部5の蓄電量が第1閾値A1以上であると判断すると(ステップS31のYes)、上述した第1〜第4モードのいずれかで制御処理を実行する(ステップS32)。なお、制御部7は、蓄電部5の蓄電量が第1閾値A1よりも大きな第2閾値A2以上であると判断した場合は、上述した第1〜第3モードのいずれかで制御処理を実行し、蓄電量が第2閾値A2未満であると判断した場合は、第4モードで制御処理を実行してもよい。
【0048】
一方、制御部7は、蓄電部5の蓄電量が第1閾値A1未満であると判断すると(ステップS31のNo)、上述した第5モードで制御処理を実行する(ステップS33)。
【0049】
図4に示すように、制御部7は、減速モードにおいて、蓄電部5の蓄電量が第1閾値A1以上か否か判断する(ステップS41)。具体的には、制御部7は、SOCセンサ61によって検出された蓄電量に基づき、蓄電部5の蓄電量が第1閾値A1以上か否か判断する。
【0050】
制御部7は、蓄電部5の蓄電量が第1閾値A1以上であると判断すると(ステップS41のYes)、次に、ブレーキペダルの操作量が第3閾値A3以上か否か判断する(ステップS42)。具体的には、制御部7は、ブレーキセンサ63によって検出されたブレーキペダルの操作量に基づき、ブレーキペダルの操作量が第3閾値A3以上か否か判断する。
【0051】
制御部7は、ブレーキペダルの操作量が第3閾値A3以上であると判断すると(ステップS42のYes)、上述した第1〜第4モードのいずれかで制御処理を実行するとともに、ディスクブレーキやドラムブレーキなどの摩擦ブレーキを作動させる(ステップS43)。なお、制御部7は、要求される減速度に基づき、第1〜第4モードのいずれかを選択し、好ましくは、制御部7は、要求される減速度に基づき、第1又は第2モードを選択する。また、制御部7は、例えば、ブレーキペダルの操作量などに基づき要求される減速度を算出することができる。
【0052】
一方、制御部7は、ブレーキペダルの操作量が第3閾値A3未満であると判断すると(ステップS42のNo)、上述した第1〜第4モードのいずれかで制御処理を実行し、摩擦ブレーキは作動させない(ステップS44)。なお、制御部7は、要求される減速度に基づき、第1〜第4モードのいずれかを選択する。好ましくは、制御部7は、第1又は第2モードを選択する。
【0053】
ステップS41の処理に戻って説明を続ける。制御部7は、蓄電部5の蓄電量が第1閾値A1未満であると判断すると(ステップS41のNo)、次に、ブレーキペダルの操作量が第3閾値A3以上か否か判断する(ステップS45)。具体的には、制御部7は、ブレーキセンサ63によって検出されたブレーキペダルの操作量に基づき、ブレーキペダルの操作量が第3閾値A3以上か否か判断する。
【0054】
制御部7は、ブレーキペダルの操作量が第3閾値A3以上であると判断すると(ステップS45のYes)、上述した第5モードで制御処理を実行するとともに、摩擦ブレーキを作動させる(ステップS46)。
【0055】
一方、制御部7は、ブレーキペダルの操作量が第3閾値A3未満であると判断すると(ステップS45のNo)、上述した第5モードで制御処理を実行し、摩擦ブレーキは作動させない(ステップS47)。
【0056】
[変形例]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【0057】
変形例1
図5に示すように、動力伝達装置100は、減速機構11をさらに有していてもよい。減速機構11は、回転電機101と、クラッチ3及び流体継手4との間に配置されている。そして、減速機構11は、例えば複数の歯車によって構成されており、回転電機101の回転速度を減速させてクラッチ3又は流体継手4へと伝達する。
【0058】
変形例2
また、動力伝達装置100は、前後進切替機構12をさらに有していてもよい。前後進切替機構12は、クラッチ3及び流体継手4と、駆動輪102との間に配置されている。前後進切替機構12は、例えば、ドッグクラッチ式である。
【0059】
変形例3
上記実施形態では、制御部7は、第5モードを選択しない場合において、要求される減速度に基づき第1〜第4モードのいずれかを選択して実行しているが、特にこれに限定されない。例えば、制御部7は、第5モードを選択しない場合において、要求される減速度に基づき、第1モードと第2モードとのいずれかを選択して実行してもよい。他にも、制御部7は、第5モードを選択しない場合において、要求される減速度に関係なく、第1〜第4モードのいずれかのみを実行してもよい。例えば、制御部7は、第1モードと第5モードとのどちらかのみを選択し、第2〜第4モードは選択しなくてもよい。他にも制御部7は、第2モードと第5モードとのどちらかのみを選択し、第1,第3,及び第4モードは選択しなくてもよい。
【0060】
変形例4
上記実施形態では、ロック機構8は、入力部41の回転を直接的に制動しているが、入力部41の回転を間接的に制動してもよい。例えば、ロック機構8は、入力部41と一体的に回転する部材の回転を制動することによって、入力部41の回転を間接的に制動してもよい。
【0061】
変形例5
制御部7は、摩擦熱に基づき、選択するモードを決定することができる。例えば、制御部7は、摩擦熱が第4閾値A4以上であるか否か判断し、第4閾値以上である場合、摩擦ブレーキを作動させずに、第1モード又は第2モードで制御処理を実行してもよい。
【0062】
変形例6
上記実施形態では、ロック機構8は、機械的に入力部41の回転を停止させるように構成されているが、特にこれに限定されない。例えば、ロック機構8は、電気的に入力部41の回転を停止させるように構成されていてもよい。詳細には、ロック機構8は、電気的に回転電機101の回転を停止させることによって、入力部41の回転を停止させてもよい。
【0063】
変形例7
制御部7は、上述した第1〜第4モードにおいて、要求される減速度に応じて、流体継手4内の油量を変化させる制御をさらに行ってもよい。また、制御部7は、上述した第2モードにおいて、要求される減速度に応じて、入力部41の逆回転速度を変化させる制御をさらに行ってもよい。また、制御部7は、第4及び第5モードにおいて、回転電機101の回生量を変化させる制御をさらに行ってもよい。これらの制御部7の制御によって、制動力を任意に変化させることができる。
【0064】
変形例8
制御部7は、第3モードにおいて、回転電機101に対して弱め磁束制御をさらに行ってもよい。