JP2007069632A - Controller for hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、車両の走行のための動力源として複数種類の動力装置を備えているハイブリッド車の制御装置に関し、特に内燃機関などの原動機とモータ・ジェネレータなどの電動機ならびに出力部材との間でのトルクの分配や合成あるいは伝達を、複数組の遊星歯車機構を介して行うように構成されたハイブリッド車の制御装置に関するものである。 The present invention relates to a control device for a hybrid vehicle having a plurality of types of power devices as a power source for traveling of the vehicle, and in particular, between a motor such as an internal combustion engine and an electric motor such as a motor / generator and an output member. The present invention relates to a hybrid vehicle control apparatus configured to perform torque distribution, synthesis, or transmission via a plurality of sets of planetary gear mechanisms.
この種のハイブリッド車の一例が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載された駆動装置は、エンジンと第１モータ・ジェネレータとを、動力分配用の遊星歯車機構に連結し、その遊星歯車機構における出力要素に第２モータ・ジェネレータを連結し、さらにその第２モータ・ジェネレータが連結されている部材を、ラビニョ型遊星歯車機構などのいわゆる走行モードを設定できる遊星歯車機構に連結し、その遊星歯車機構から出力部材に動力を出力するように構成されている。この特許文献１に記載されたハイブリッド車では、変速比を相対的に大きい値に設定できる低速モードと、変速比を相対的に小さい値に設定できる高速モードと、変速比をこれら低速モードと高速モードとの中間の値に設定できる中速モードとの三種類の走行モードを設定できる。そのために、前進走行する際に、車速に合った走行モードを設定することにより、エンジンを燃費の良好な状態で運転できるとともに、第２モータ・ジェネレータを小容量化して小型化できる。
上記の駆動装置を搭載した車両では、エンジンを燃費の良い状態で運転し、また電力変換を伴う動力の伝達を抑制するなど、エネルギー効率を向上させるために、定常的な走行時には中速モードや高速モードなどの相対的に高速側の走行モードを設定するようになっている。したがって、そのような走行状態でアクセルペダルを戻すなどのことによって減速走行した場合、中速モードや高速モードなどのいわゆる減速比あるいは減速の割合が比較的小さい走行モードになっていることにより、前記の第２モータ・ジェネレータなどでエネルギー回生を行うとしても、第２モータ・ジェネレータが相対的に小容量の小型のものであることと相まって、エネルギー回生を十分に行うことが困難である。それに伴って、いわゆるエンジンブレーキに相当する制動力が小さくなり、車輪と一体のディスクブレーキなどのブレーキ装置による制動力を大きくしなければならなくなる。 In a vehicle equipped with the above drive device, the engine is operated in a state with good fuel consumption, and the transmission of power accompanied by power conversion is suppressed. A relatively high speed driving mode such as a high speed mode is set. Therefore, when the vehicle is decelerated by returning the accelerator pedal in such a traveling state, the so-called reduction ratio such as the medium speed mode or the high speed mode or the ratio of deceleration is a relatively small traveling mode. Even if energy regeneration is performed by the second motor / generator, etc., it is difficult to sufficiently perform energy regeneration coupled with the fact that the second motor / generator is relatively small in size and small in capacity. Along with this, the braking force corresponding to so-called engine braking is reduced, and the braking force by a brake device such as a disc brake integrated with the wheel must be increased.
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、減速時におけるエネルギー回生を機械的な支障を生じることなく効率良く行うことのできるハイブリッド車の制御装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made paying attention to the above technical problem, and an object of the present invention is to provide a control device for a hybrid vehicle that can efficiently perform energy regeneration during deceleration without causing mechanical trouble. To do.
上記の目標を達成するために、請求項１の発明は、原動機と発電機能のある第１および第２の電動機とを動力源として備え、その動力源の出力した動力を減速して出力部材に伝達する低速モードと、前記動力源の出力した動力を前記出力部材に伝達する際の減速の割合が前記低速モードより小さい高速モードとの少なくとも二つの走行モードを設定可能な複数組の遊星歯車機構を備えたハイブリッド車の制御装置において、前記いずれかの電動機を発電機として機能させて制動を行う回生制動時に、前記走行モードを前記低速モードに設定することにより、前記各電動機の回転数と前記遊星歯車機構を構成しているいずれかの回転部材の回転数とのいずれかが、予め定めた制限範囲内の回転数となるか否かを判断する回転数判断手段と、前記回転数判断手段で判断される前記いずれかの回転数が前記制限範囲内の場合に前記低速モードを設定することを許可する低速モード許可手段とを備えていることを特徴とする制御装置である。
In order to achieve the above-mentioned target, the invention of
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記複数組の遊星歯車機構は、前記原動機から入力されたトルクを前記第１の電動機と出力要素とに分配する動力分配用遊星歯車機構と、少なくとも二組の回転要素同士を連結して全体として四つの回転要素を備えた複合遊星歯車機構とを備えていることを特徴とする制御装置である。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the plurality of sets of planetary gear mechanisms include a power distribution planetary gear mechanism that distributes torque input from the prime mover to the first electric motor and an output element. The control device includes a compound planetary gear mechanism having at least two pairs of rotating elements coupled to each other and having four rotating elements as a whole.
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記動力分配用遊星歯車機構は、前記第１の電動機が連結された第１サンギヤと、前記原動機が連結された第１キャリヤと、前記第２の電動機が連結された第１リングギヤとを有するシングルピニオン型の第１遊星歯車機構によって構成され、前記複合遊星歯車機構は、第２サンギヤと、第２リングギヤと、これら第２サンギヤに噛み合っているピニオンギヤを保持する第２キャリヤとを有するシングルピニオン型の第２遊星歯車機構と、前記第２サンギヤに連結されている第３サンギヤと、前記第２キャリヤおよび前記出力部材に連結されている第３リングギヤと、これら第３サンギヤおよび第３リングギヤに噛み合っているピニオンギヤを保持している第３キャリヤとを有するシングルピニオン型の第３遊星歯車機構とによって構成され、前記第１キャリヤと第３キャリヤとを選択的に連結する第１クラッチ機構と、前記第２遊星歯車機構と第３遊星歯車機構との少なくともいずれか二つの回転要素を選択的に連結してこれら第２遊星歯車機構および第３遊星歯車機構の全体を一体化する第２クラッチ機構と、前記第２リングギヤを選択的に固定する第１ブレーキ機構とを更に備えていることを特徴とする制御装置である。
The invention according to
請求項４の発明は、請求項２の発明において、前記動力分配用遊星歯車機構は、前記第１の電動機が連結されたサンギヤと、前記原動機が連結されたキャリヤと、前記第２の電動機が連結されたリングギヤとを有するシングルピニオン型遊星歯車機構によって構成され、前記複合遊星歯車機構は、第１サンギヤと、前記リングギヤに連結された第２のサンギヤと、これらのサンギヤと同心円上に配置されかつ前記出力部材に連結された一つのリングギヤと、第１サンギヤとリングギヤとの間にダブルピニオン型遊星歯車機構を構成するように配置されかつ前記第２サンギヤとリングギヤとの間にシングルピニオン型遊星歯車機構を構成するように配置された複数のピニオンギヤを保持するキャリヤとを有するラビニョ型遊星歯車機構によって構成され、前記動力分配用遊星歯車機構におけるキャリヤと前記複合遊星歯車機構におけるキャリヤとを選択的に連結する第１クラッチ機構と、前記複合遊星歯車機構における少なくともいずれか二つの回転要素を選択的に連結して複合遊星歯車機構の全体を一体化させる第２クラッチ機構と、前記第１サンギヤを選択的に固定する第１ブレーキ機構とを更に備え、前記後進モードを設定するためのブレーキ機構は、前記複合遊星歯車機構におけるキャリヤを選択的に固定するブレーキを含むことを特徴とする制御装置である。 According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to the second aspect, the planetary gear mechanism for power distribution includes a sun gear to which the first electric motor is connected, a carrier to which the prime mover is connected, and the second electric motor. It is constituted by a single pinion type planetary gear mechanism having a coupled ring gear, and the compound planetary gear mechanism is arranged on a concentric circle with the first sun gear, the second sun gear coupled to the ring gear, and these sun gears. And a single pinion type planetary gear arranged so as to form a double pinion type planetary gear mechanism between one ring gear connected to the output member and the first sun gear and the ring gear, and between the second sun gear and the ring gear. A Ravigneaux planetary gear mechanism having a carrier holding a plurality of pinion gears arranged to form a gear mechanism A first clutch mechanism that selectively connects a carrier in the planetary gear mechanism for power distribution and a carrier in the compound planetary gear mechanism; and selectively selects at least any two rotation elements in the compound planetary gear mechanism. The brake mechanism for setting the reverse mode further includes a second clutch mechanism that is coupled to integrate the entire complex planetary gear mechanism and a first brake mechanism that selectively fixes the first sun gear. The control device includes a brake for selectively fixing a carrier in the compound planetary gear mechanism.
請求項５の発明は、請求項２の発明において、前記動力分配用遊星歯車機構は、前記第１の電動機が連結された第１サンギヤと、前記原動機が連結された第１キャリヤと、前記第２の電動機が連結された第１リングギヤとを有するシングルピニオン型の第１遊星歯車機構によって構成され、前記複合遊星歯車機構は、第２サンギヤと、第２リングギヤと、これら第２サンギヤに噛み合っているピニオンギヤおよびこのピニオンギヤと第２リングギヤに噛み合っている他のピニオンギヤとを保持する第２キャリヤとを有するダブルピニオン型の第２遊星歯車機構と、前記第１リングギヤに連結されている第３サンギヤと、前記第２リングギヤに連結されている第３リングギヤと、これら第３サンギヤおよび第３リングギヤに噛み合っているピニオンギヤを保持しかつ前記第２キャリヤに連結されている第３キャリヤとを有するシングルピニオン型の第３遊星歯車機構とによって構成され、前記第１キャリヤと第３キャリヤとを選択的に連結する第１クラッチ機構と、前記第２遊星歯車機構と第３遊星歯車機構との少なくともいずれか二つの回転要素を選択的に連結してこれら第２遊星歯車機構および第３遊星歯車機構の全体を一体化する第２クラッチ機構と、前記第２サンギヤを選択的に固定する第１ブレーキ機構とを更に備え、前記後進モードを設定するためのブレーキ機構は、互いに連結されている第２遊星歯車機構のキャリヤおよび第３遊星歯車機構のキャリヤを選択的に固定するブレーキを含むことを特徴とする制御装置である。
The invention according to claim 5 is the invention according to
請求項１の発明によれば、原動機と二つの電動機とを備えた動力源から出力されたトルクが、複数組の遊星歯車機構を介して出力部材に出力される。その場合、低速モードが設定されていれば、原動機から出力された動力が相対的に大きく減速されて出力部材に伝達され、その結果、出力部材に現れるトルクが相対的に大きくなり、また高速モードが設定されていれば、原動機から出力された動力の減速の割合が相対的に小さく、その結果、出力部材に現れるトルクが相対的に小さくなる。そして、ハイブリッド車を減速させる回生制動時には、低速モードを設定した場合の各電動機の回転数や遊星歯車機構における所定の回転部材の回転数が所定の制限範囲内か否かが判断される。その判断結果が、肯定的であれば、低速モードが許可され、そのためにいずれかの電動機を発電機として機能させる回生制動時における発電機の回転数が増大し、またその発電に伴う大きい反力トルクが出力部材に作用し、効率良くエネルギー回生でき、また回生制動トルクを大きくすることができる。 According to the first aspect of the present invention, torque output from a power source including a prime mover and two electric motors is output to an output member via a plurality of sets of planetary gear mechanisms. In that case, if the low speed mode is set, the power output from the prime mover is relatively greatly decelerated and transmitted to the output member. As a result, the torque appearing on the output member becomes relatively large, and the high speed mode is set. Is set, the rate of deceleration of the power output from the prime mover is relatively small, and as a result, the torque appearing on the output member is relatively small. Then, at the time of regenerative braking for decelerating the hybrid vehicle, it is determined whether or not the rotational speed of each electric motor and the rotational speed of a predetermined rotating member in the planetary gear mechanism when the low speed mode is set are within a predetermined limit range. If the result of the determination is affirmative, the low-speed mode is permitted, and for this reason, the number of revolutions of the generator during regenerative braking that causes any of the motors to function as a generator increases, and a large reaction force accompanying the power generation Torque acts on the output member, energy can be regenerated efficiently, and regenerative braking torque can be increased.
請求項２の発明によれば、原動機の出力した動力が動力分配用遊星歯車機構によって第１の電動機と出力要素とに分配され、あるいは原動機の出力したトルクと第１の電動機による負のトルクとが合成されて出力要素から出力され、その出力要素から複合遊星歯車機構に動力が入力される。そして、その複合遊星歯車機構で設定されている所定の走行モードに応じて増減速されて出力部材に出力される。
According to the invention of
請求項３の発明によれば、第１遊星歯車機構によって、原動機の動力が第１の電動機と第１キャリヤとに分配され、あるいは原動機の出力したトルクと第１の電動機による負のトルクとが合成されて第１キャリヤから複合遊星歯車機構に対して出力される。複合遊星歯車機構では、各クラッチ機構およびブレーキ機構を適宜に係合・解放させることにより、減速比が相対的に大きい低速モードと、低速モードよりも減速の度合いが小さい中速モードと、その中速モードよりも減速の度合いが際に小さい高速モードの合計三つの走行モードを設定することができ、動力源から出力された動力がこれらの走行モードに応じて増減速されて出力部材に出力される。そして、回生制動時には、請求項１の発明と同様に、電動機もしくは所定の回転部材に過回転が生じない範囲で低速モードが設定され、第２の電動機によるエネルギー回生を効率よく行うことができる。
According to the invention of
請求項４および５の各発明によれば、請求項１の発明と同様の効果に加えて、上述した低速モード、中速モード、高速モードに加えて、複合遊星歯車機構のキャリヤ、あるいは第２遊星歯車機構および第３遊星歯車機構のそれぞれのキャリヤをブレーキ機構によって固定することにより後進モードを設定することができる。この後進モードでは、原動機の動力を前進走行時とは逆回転させて出力部材から出力されることができるので、後進走行時の駆動力を大きくすることができる。特に請求項４の発明によれば、ラビニョ型遊星歯車機構を用いているので、全体としての構成を小型化することができる。
According to the inventions of
つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。図４はこの発明の第１の具体例を示す図であって、ここに示す具体例では、動力源（エンジン：ＥＮＧ）１と、発電機能のある電動機として二つのモータ・ジェネレータ（ＭＧ１、ＭＧ２）２，３とが動力源として設けられ、また、三組の遊星歯車機構４，５，６が用いられている。そのエンジン１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン、あるいは天然ガスエンジンなどの燃料を燃焼して動力を出力する動力機関であり、好ましくはスロットル開度などの負荷を電気的に制御でき、また所定の負荷に対して回転数を制御することにより燃費が最も良好な最適運転点に設定できる内燃機関である。
Next, the present invention will be described based on specific examples. FIG. 4 is a diagram showing a first specific example of the present invention. In the specific example shown here, a power source (engine: ENG) 1 and two motor generators (MG1, MG2) as motors having a power generation function are shown. 2) and 3) are provided as power sources, and three sets of
このエンジン１が第１の遊星歯車機構４に連結されている。第１遊星歯車機構４は、動力の合成もしくは分配の機能を有する三要素の差動歯車機構であり、したがってシングルピニオン型遊星歯車機構やダブルピニオン型遊星歯車機構を用いて構成することができ、図４に示す例では、キャリヤ（以下、仮に第１キャリヤと記すことがある。）７を入力要素、サンギヤ（以下、仮に第１サンギヤと記すことがある。）８を反力要素、リングギヤ（以下、仮に第１リングギヤと記すことがある。）９を出力要素としたシングルピニオン型遊星歯車機構によって構成されている。
The
すなわち、外歯歯車であるサンギヤ８の外周側に、内歯歯車であるリングギヤ９がサンギヤ８に対して同心円上に配置され、これらのサンギヤ８とリングギヤ９とに噛み合っているピニオンギヤＰ４がキャリヤ７によって自転自在および公転自在に保持されている。そして、そのキャリヤ７にエンジン１のクランクシャフトなどの出力部が連結されている。なお、エンジン１とキャリヤ７との間に、発進用のクラッチやトルクコンバータ（ロックアップクラッチ付のトルクコンバータ）などの動力伝達機構を適宜に設けてもよいことは勿論である。したがってキャリヤ７が入力要素となっている。
That is, on the outer peripheral side of the
また、第１遊星歯車機構４のサンギヤ８に第１モータ・ジェネレータ（ＭＧ１）２が連結されている。この第１モータ・ジェネレータ２は、一例として、ロータに永久磁石を備えた同期電動機によって構成されており、発電機および電動機として機能するように構成されている。そして、そのロータがサンギヤ８に連結され、ステータがケーシング（図示せず）などに固定されている。したがってサンギヤ８が反力要素となっている。
A first motor / generator (MG1) 2 is connected to the
さらに、リングギヤ９が出力要素となっており、このリングギヤ９に第２モータ・ジェネレータ３が連結されている。この第２モータ・ジェネレータ３は、一例として、上述した第１モータ・ジェネレータ２と同様に、永久磁石式同期電動機によって構成されており、そのロータがリングギヤ９に連結され、かつステータがケーシングに固定されている。
Further, the
上記の第２モータ・ジェネレータ３を挟んで前記エンジン１とは反対側に第２および第３の遊星歯車機構５，６が配置されている。これらの遊星歯車機構５，６はいずれもシングルピニオン型の遊星歯車機構であり、したがって第２遊星歯車機構５は、外歯歯車であるサンギヤ（以下、仮に第２サンギヤと記すことがある。）１０と、そのサンギヤ１０に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ（以下、仮に第２リングギヤと記すことがある。）１１と、これらのサンギヤ１０とリングギヤ１１とに噛み合っているピニオンギヤを自転自在および公転自在に保持しているキャリヤ（以下、仮に第２キャリヤと記すことがある。）１２とを回転要素として有している。
Second and third planetary gear mechanisms 5 and 6 are arranged on the opposite side of the
また同様に、第３遊星歯車機構６は、外歯歯車であるサンギヤ（以下、仮に第３サンギヤと記すことがある。）１３と、そのサンギヤ１３に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ（以下、仮に第３リングギヤと記すことがある。）１４と、これらのサンギヤ１３とリングギヤ１４とに噛み合っているピニオンギヤを自転自在および公転自在に保持しているキャリヤ（以下、仮に第３キャリヤと記すことがある。）１５とを回転要素として有している。
Similarly, the third planetary gear mechanism 6 includes a sun gear (hereinafter, also referred to as a third sun gear) 13 that is an external gear, and an internal gear that is arranged concentrically with the
したがって、第１遊星歯車機構５と第３遊星歯車機構６とは、そのサンギヤ１０，１３同士が連結され、また第２キャリヤ１２と第３リングギヤ１４とが連結されることにより、二組の回転要素同士の連結を有する複合遊星歯車機構を構成している。そして、この複合遊星歯車機構で、互いに連結されたサンギヤ１０，１３、互いに連結されたキャリヤ１２およびリングギヤ１４、第２リングギヤ１１，第３キャリヤ１５の四つの回転要素を備えている。
Therefore, the first planetary gear mechanism 5 and the third planetary gear mechanism 6 have two sets of rotations by connecting the sun gears 10 and 13 to each other and by connecting the
そして、第２サンギヤ１０と第３サンギヤ１３とが一体となって回転するように連結され、また第２キャリヤ１２と第３リングギヤ１４とが一体となって回転するように連結されている。これらの互いに連結されている第２キャリヤ１２と第３リングギヤ１４とに出力部材１６が連結されている。この出力部材１６は、回転軸あるいは歯車あるいはプーリなどの適宜の部材であり、前記各遊星歯車機構４，５，６の中心軸線の延長上に配置され、エンジン１とは反対側の端部で動力を他の部材（図示せず）に対して出力するようになっている。
The
さらに、複数の動力伝達形態（すなわち走行モード）を設定するための係合装置が設けられている。具体的には、第２リングギヤ１１を選択的に固定するブレーキ機構（以下、単にブレーキと記す。）Ｂ１が設けられている。また、第１キャリヤ７もしくはエンジン１と第３キャリヤ１５とを選択的に連結するクラッチ機構（以下、単にクラッチもしくは第１クラッチ記す。）Ｃ１が設けられている。さらに、上述した第２遊星歯車機構５におけるリングギヤ１１とサンギヤ１０とを選択的に連結する他のクラッチ機構（以下、仮に第２クラッチと記すことがある。）Ｃ２が設けられている。
Furthermore, an engagement device for setting a plurality of power transmission modes (that is, traveling modes) is provided. Specifically, a brake mechanism (hereinafter simply referred to as a brake) B1 for selectively fixing the
なお、この第２クラッチＣ２は、要は、第２遊星歯車機構５もしくは第３遊星歯車機構６の全体を一体化させるためのものであるから、第２遊星歯車機構５における少なくともいずれか二つの回転要素もしくは第３遊星歯車機構６における少なくともいずれか二つの回転要素を連結するものであればよい。そして、これらのブレーキＢ１は湿式多板ブレーキあるいはバンドブレーキによって構成され、また各クラッチＣ１，Ｃ２は、湿式多板クラッチによって構成されており、それぞれ電気信号に基づいて動作するアクチュエータ（図示せず）によって係合・解放動作するように構成されている。 The second clutch C2 is mainly for integrating the entire second planetary gear mechanism 5 or the third planetary gear mechanism 6, and therefore, at least any two of the second planetary gear mechanisms 5 are used. What is necessary is just to connect at least any two rotating elements in the rotating element or the third planetary gear mechanism 6. The brakes B1 are constituted by wet multi-plate brakes or band brakes, and the clutches C1 and C2 are constituted by wet multi-plate clutches, and actuators (not shown) that operate based on electric signals. Is configured to engage and release.
上記の各モータ・ジェネレータ２，３は、それぞれに対応して設けたインバータ１７，１８を介してバッテリあるいはキャパシタなどの蓄電装置１９に接続されている。したがって、一方のモータ・ジェネレータ２（もしくは３）を発電機として機能させ、その発電された電力を他方のモータ・ジェネレータ３（もしくは２）に与えてこれをモータとして機能させるように構成されている。また、蓄電装置１９からいずれかのモータ・ジェネレータ２，３に電力を供給して、そのモータ・ジェネレータ２，３をモータとして機能させるようになっている。
Each of the
そして、上記の各インバータ１７，１８やブレーキＢ１およびクラッチＣ１，Ｃ２などを制御する電子制御装置（ＥＣＵ）２０が設けられている。この電子制御装置２０は、マイクロコンピュータを主体として構成され、各モータ・ジェネレータ２，３による発電やモータとしての出力トルクあるいはブレーキＢ１およびクラッチＣ１の係合・解放などの各制御を行う制御信号を出力するように構成されている。なお、この電子制御装置２０には、車速やアクセル開度、蓄電装置１９における蓄電容量（ＳＯＣ：State Of Charge）などの各種の信号が入力されている。
An electronic control unit (ECU) 20 is provided for controlling the
つぎに上述した構成の制御装置の作用について説明する。上記の駆動装置では、前進走行するための走行モードとして三種類のモードを設定することができる。ここで走行モードとは、エンジン１から出力部材１６にトルクを伝達する形態もしくは動力伝達経路であり、あるいは各モータ・ジェネレータ２，３の動作状態の組み合わせである。具体的には、これらの走行モードは、低速（Ｌo）モードと中速（Ｍid）モードと高速（Ｈi）モードとであり、上記のブレーキＢ１および各クラッチＣ１，Ｃ２の係合・解放状態に応じて設定される。
Next, the operation of the control device having the above-described configuration will be described. In the above drive device, three types of modes can be set as travel modes for traveling forward. Here, the traveling mode is a form or a power transmission path for transmitting torque from the
図５には、各走行モードと各係合装置Ｂ１，Ｃ１，Ｃ２の係合・解放の状態との関係をまとめて示してある。なお、図５で「〇」印は係合状態を示し、「×」印は解放状態を示す。先ず、低速（Ｌo）モードは、ブレーキＢ１を係合させ、かつ各クラッチＣ１，Ｃ２を解放させて設定される。したがって、第１遊星歯車機構４は、第２および第３の遊星歯車機構５，６に対してリングギヤ９のみが連結されているので、単独で増減速作用もしくはトルクの合成・分配作用を行い、その出力トルクを第２もしくは第３の遊星歯車機構５，６に伝達する。
FIG. 5 collectively shows the relationship between the travel modes and the engagement / release states of the engagement devices B1, C1, and C2. In FIG. 5, “◯” indicates an engaged state, and “X” indicates a released state. First, the low speed (Lo) mode is set by engaging the brake B1 and releasing the clutches C1 and C2. Therefore, since the first
これに対して、第２遊星歯車機構５は、リングギヤ１１がブレーキＢ１によって固定され、その状態でサンギヤ１０に第１遊星歯車機構４からトルクが伝達されるので、そのサンギヤ１０が入力要素、リングギヤ１１が固定要素（もしくは反力要素）、キャリヤ１２が出力要素となる。したがって、第２遊星歯車機構５が減速機として機能する。さらに、第３遊星歯車機構６は、そのキャリヤ１５が他のいずれの部材とも連結されておらず、自由に回転できるので、トルクの伝達もしくは変速機として特に機能しない。すなわち、低速（Ｌo）モードでは、エンジン１および各モータ・ジェネレータ２，３からなる動力源が出力した動力が、複合遊星歯車機構によって減速されて出力され、その減速比（減速の度合い）は、第２遊星歯車機構５のギヤ比（サンギヤ１０の歯数とリングギヤ１１の歯数との比）ρ5に応じた値となる。
On the other hand, in the second planetary gear mechanism 5, since the
したがって、この低速（Ｌo）モードでは、エンジン回転数に対して出力部材１６の回転数を低下させ、エンジントルクに対して出力部材１６のトルクを大きくすることができる。そのため、高負荷低車速状態でエンジン回転数を低下させたり、それに伴うトルクの不足を第２モータ・ジェネレータ３で大きく補うなどの事態を回避できる。その結果、電力への変換を伴う動力伝達の割合を少なくして動力伝達損失を防止もしくは抑制し、燃費を向上させることができる。また、上述したように、第１遊星歯車機構４から出力したトルクを第２遊星歯車機構５を介して出力部材１６に出力するから、動力循環が生じることがなく、そのため、歯車に係る荷重を低下させて歯車の耐久性を向上させることができるとともに、ギヤノイズを低減でき、さらには摩擦による動力損失を低減して燃費の向上の点で有利になる。
Therefore, in this low speed (Lo) mode, the rotational speed of the
車速がある程度増大した後に、中速（Ｍid）モードに切り替えられる。この中速（Ｍid）モードは、図５に示すように、第１クラッチＣ１を係合させて設定される。すなわち、低速（Ｌo）モードを設定していたブレーキＢ１を解放するとともに、第１クラッチＣ１を係合させることになる。その第１クラッチＣ１は、エンジン１と第３キャリヤ１５とを連結するものであるから、運転モードの切り替えに伴うショックを防止するために、いわゆる同期切替を実行することが好ましい。その同期切替とは、第１クラッチＣ１の係合・解放の状態の変更に伴っていずれかの回転部材の回転数に変化を生じさせない切替制御であり、具体的には、エンジン回転数もしくは第１キャリヤ７の回転数と、第３キャリヤ１５との回転数を一致させた状態で、第１クラッチＣ１を係合もしくは解放させる。
After the vehicle speed increases to some extent, the mode is switched to the medium speed (Mid) mode. The medium speed (Mid) mode is set by engaging the first clutch C1, as shown in FIG. That is, the brake B1 that has set the low speed (Lo) mode is released and the first clutch C1 is engaged. Since the first clutch C1 connects the
この中速（Ｍid）モードでは、エンジン１を駆動している状態で、主として、第２モータ・ジェネレータ３を発電機として機能させ、また第１モータ・ジェネレータ２をモータとして機能させ、これらのモータ・ジェネレータ２，３の回転数を制御することにより、エンジン回転数を適宜に設定することができる。その場合、各モータ・ジェネレータ２，３の回転数を特に高回転数とすることなく、“１”に近い変速比を設定することができる。すなわち、中高速状態でエンジン回転数を最適燃費点に近い回転数に設定しても電力への変換を伴う動力伝達の割合や動力循環の程度が少なくなり、したがってエンジン１を効率良く運転できるとともに、動力損失を抑制し、その結果、全体として燃費を向上させることができる。また、歯車に係る荷重を低下させて歯車の耐久性を向上させることができるとともに、ギヤノイズを低減でき、さらには摩擦による動力損失を低減して燃費の向上の点で有利になる。
In the medium speed (Mid) mode, while the
さらに、高速（Ｈi）モードは、第２クラッチＣ２を係合させることにより設定される。この場合、第１クラッチＣ１およびブレーキＢ１は、解放状態とされるから、第１遊星歯車機構４は前述した第１モードＬoの場合と同様の状態になる。すなわち、キャリヤ７に入力されたエンジントルクに対して、第１モータ・ジェネレータ２を発電機として駆動するトルクがサンギヤ８に反力トルクとして作用し、これらのトルクを合成したトルクが出力要素である第１リングギヤ９に生じる。
Further, the high speed (Hi) mode is set by engaging the second clutch C2. In this case, since the first clutch C1 and the brake B1 are in the released state, the first
これに対して、第２遊星歯車機構５では、そのサンギヤ１０とリングギヤ１１とが第２クラッチＣ２によって連結されるので、第２遊星歯車機構５の全体が一体となって回転する。さらに、この第２遊星歯車機構５に対して第３遊星歯車機構６のサンギヤ１３とキャリヤ１５とが連結されているので、第２遊星歯車機構５の全体が一体となって回転することに伴って第３遊星歯車機構６もその全体が一体となって回転する。すなわち、第２および第３遊星歯車機構５，６は、それらの全体が一体回転し、特に変速作用は生じない。
On the other hand, in the second planetary gear mechanism 5, since the
上述した各走行モードは、車速に応じて設定され、具体的には車速が次第に増大することに従い、低速（Ｌo）モードから中速（Ｍid）モード、高速（Ｈi）モードの順に設定される。そして、定常的な走行時、すなわち要求駆動力が比較的小さい低負荷で、中高速走行している場合には、高速（Ｈi）モードや中速モードが多く設定される。その走行状態からアクセルペダルが戻され、さらにはブレーキペダルが踏まれるなどの制動操作が行われた場合、第１モータ・ジェネレータ３によるエネルギー回生を効率良く行い、またエンジンブレーキ力に相当する回生制動力を十分に得るために、以下に述べる制御が実行される。
Each travel mode described above is set according to the vehicle speed. Specifically, as the vehicle speed gradually increases, the low speed (Lo) mode, the medium speed (Mid) mode, and the high speed (Hi) mode are set in this order. During steady traveling, that is, when the vehicle is traveling at a medium to high speed with a low load with a relatively small required driving force, a large number of high speed (Hi) modes and medium speed modes are set. When the accelerator pedal is returned from the running state and further a braking operation is performed such as the brake pedal is depressed, the first motor /
図１はその制御の一例を説明するためのフローチャートであって、先ず、減速力Ｔｐが予め定めた判断基準となる所定値より小さいか否かが判断される（ステップＳ１）。この減速力Ｔｐは、アクセルペダルを戻した減速時、あるいはこれに加えてブレーキ操作して制動を行っている減速時に、前記出力部材１６に駆動輪（図示せず）側から作用するトルクである。具体的には、この減速力Ｔｐは、予めブレーキ踏力に対するテーブルで設定して求めることができる。そして、このステップＳ１は、具体的には、減速要求が有るか否かの判断であり、したがってその所定値は、零もしくは零に近い正あるいは負の値である。
FIG. 1 is a flowchart for explaining an example of the control. First, it is determined whether or not the deceleration force Tp is smaller than a predetermined value serving as a predetermined criterion (step S1). The deceleration force Tp is a torque that acts on the
このステップＳ１で肯定的に判断された場合には、その減速力Ｔｐによって第２モータ・ジェネレータ３を駆動して発電するための回生トルクが算出される（ステップＳ２）。その演算は、一例として、（Ｔｐ／デフ比／カウンタ比）の式に基づいて行うことができる。なお、デフ比は、前記出力部材１６のトルクを左右の車軸に分配するデファレンシャル（それぞれ図示せず）のギヤ比、カウンタ比は動力伝達経路に介在させられたカウンタギヤ対（図示せず）のギヤ比である。こうして算出された第２モータ・ジェネレータ３の回生トルクが、第２モータ・ジェネレータ３を発電機として機能させるために必要な最低トルクより小さいか否かが判断される（ステップＳ３）。その最低トルクは、第２モータ・ジェネレータ３の仕様によって予め決めることができる。
If the determination in step S1 is affirmative, the regenerative torque for generating electric power by driving the second motor /
ステップＳ３で肯定的に判断されれば、第２モータ・ジェネレータ３を使用した回生制動が可能であるから、より効率の良い回生を行うために、設定されている走行モードが判断される（ステップＳ４）。このステップＳ４で判断された走行モードが高速（Ｈi）モードあるいは中速（Ｍid）モードであれば、低速（Ｌo）モードに切り換えた場合の各モータ・ジェネレータ２，３の回転数Ｎg，Ｎmおよび第１遊星歯車機構４におけるピニオンギヤＰ４の回転数Ｎpiniが算出される（ステップＳ５）。
If the determination in step S3 is affirmative, regenerative braking using the second motor /
これらの回転数は車速（具体的には出力部材１６の回転数Ｎp）と、エンジン回転数Ｎeと、各遊星歯車機構４，５，６のギヤ比（サンギヤの歯数とリングギヤの歯数との比）とを用いて求めることができ、上記の第２モータ・ジェネレータ３の回転数Ｎmは、第２遊星歯車機構５のギヤ比をρmとすると、
Ｎm＝Ｎp・（１＋ρm）／ρm
で算出することができる。また、第１モータ・ジェネレータ２の回転数Ｎgは、第１遊星歯車機構４のギヤ比をρfとすると、
Ｎg＝｛（１＋ρf）・Ｎe−Ｎm｝／ρf
で算出することができる。さらに、前記ピニオンギヤＰ４の回転数Ｎpiniは、第１遊星歯車機構４におけるサンギヤ８の歯数とピニオンギヤＰ４の歯数との比をδfとすると、
Ｎpini＝（１＋δf）・Ｎe−δf・Ｎg
で算出することができる。
These rotational speeds are the vehicle speed (specifically, the rotational speed Np of the output member 16), the engine rotational speed Ne, and the gear ratio of each
Nm = Np · (1 + ρm) / ρm
Can be calculated. Further, the rotation speed Ng of the first motor /
Ng = {(1 + ρf) · Ne−Nm} / ρf
Can be calculated. Further, the rotation speed Npini of the pinion gear P4 is δf, where the ratio between the number of teeth of the
Npini = (1 + δf) ・ Ne−δf ・ Ng
Can be calculated.
なお、ピニオンギヤＰ４の回転数を求めるのは、その軸受部分での潤滑不足や発熱が問題となるからであり、したがってキャリヤ７との相対回転数ΔＮpiniを求めることが好ましい。そのキャリヤ７がエンジン１に連結されているので、その相対回転数ΔＮpiniは、
ΔＮpini＝Ｎpini−Ｎe
で求めることができる。ただし、回生時には、通常、エンジン１が止められてその回転数Ｎeが零になるので、上記の相対回転数ΔＮpiniは、前記のピニオン回転数Ｎpiniと同じになる。
The rotation speed of the pinion gear P4 is obtained because insufficient lubrication or heat generation at the bearing portion causes problems, and therefore, it is preferable to obtain the relative rotation speed ΔNpini with the
ΔNpini = Npini−Ne
Can be obtained. However, at the time of regeneration, since the
つぎに、これらの回転数がそれぞれに応じて予め決められている制限範囲内に入っているか否かが順次判断される。図１に示す例では、先ず、第２モータ・ジェネレータ３の回転数Ｎmが予め定めた最高回転数Ｎm_MAX以上か否かが判断される（ステップＳ６）。このステップＳ６で否定的に判断された場合、すなわち第２モータ・ジェネレータ３の回転数Ｎmが最高回転数Ｎm_MAXより低回転数であって所定の制限範囲内に入っている場合には、第１モータ・ジェネレータ２の回転数Ｎgが予め定めた最低回転数Ｎg_MIN以下か否かが判断される（ステップＳ７）。
Next, it is sequentially determined whether or not these rotational speeds are within a predetermined limit range according to each. In the example shown in FIG. 1, it is first determined whether or not the rotation speed Nm of the second motor /
このステップＳ７で否定的に判断された場合、すなわち第１モータ・ジェネレータ２の回転数Ｎgが最低回転数Ｎg_MINより小さい回転数（ゆっくりとした回転）である場合には、ステップＳ８に進んで、ピニオン回転数について判断される。なお、第２モータ・ジェネレータ３については最高回転数Ｎm_max以上か否かを判断し、第１モータ・ジェネレータ２については最低回転数Ｎg_MIN以下か否かを判断しているのは、図４に示す構成の駆動装置で回生制動を行った場合、第２モータ・ジェネレータ３が正回転し、第１モータ・ジェネレータ２が逆回転するからである。
When a negative determination is made in step S7, that is, when the rotation speed Ng of the first motor /
ステップＳ８では、ピニオン回転数Ｎpiniが予め定めた最高回転数Ｎpini_MAX以上か否かが判断される。なお、上記の判断基準となる各最高回転数もしくは最低回転数は、耐久性などの機構上の要求に基づいて定められた回転数である。 In step S8, it is determined whether or not the pinion speed Npini is equal to or higher than a predetermined maximum speed Npini_MAX. Each maximum rotation speed or minimum rotation speed serving as the above determination criterion is a rotation speed determined based on a mechanism requirement such as durability.
そして、ステップＳ８で否定的に判断された場合、各モータ・ジェネレータ２，３およびピニオンギヤＰ４の各回転数が、それぞれに応じた制限範囲内に入っていることになる。言い換えれば、低速（Ｌo）モードに切り換えてもいずれの回転数も制限範囲を超えないことになる。したがって、この場合は、走行モードとして低速（Ｌo）モードが設定される（ステップＳ９）。この結果、第２モータ・ジェネレータ３の回転数が制限範囲内で可及的に高回転数になるので、エネルギー回生の効率が向上する。また、第２モータ・ジェネレータ３と出力部材１６との間の変速比が大きくなるので、回生制動力が大きくなり、第２モータ・ジェネレータ３を小容量化もしくは小型化してもいわゆるエンジンブレーキに相当する制動が良好になる。
When a negative determination is made in step S8, the rotational speeds of the motor /
一方、前述したステップＳ１で否定的に判断された場合には、大きい減速力が要求されていないので、現状の走行モードが継続される（ステップＳ１０）。また、ステップＳ３で否定的に判断された場合には、第２モータ・ジェネレータ３を発電機として機能させるのに十分な回生トルクが生じないので、この場合にはステップＳ１０に進んで、現状の走行モードが継続される。さらに、現状の走行モードが低速（Ｌo）モードであることによりステップＳ４で低速（Ｌo）モードの判定が成立した場合には、ステップＳ１０に進んでその低速（Ｌo）モードを継続する。そして、ステップＳ６ないしステップＳ８のいずれかで肯定的に判断された場合には、低速（Ｌo）モードを設定すると、いずれかのモータ・ジェネレータ２，３もしくはピニオンギヤＰ４が過剰に高速で回転し、その耐久性が損なわれるなどの機構上の支障を招来するなどの可能性があるために、ステップＳ１０に進んで現状の走行モードが継続される。すなわち、低速（Ｌo）モードが禁止される。
On the other hand, when a negative determination is made in step S1 described above, since the large deceleration force is not required, the current traveling mode is continued (step S10). Further, if the determination is negative in step S3, sufficient regenerative torque is not generated to cause the second motor /
ここで、各回転数の関係を共線図で示すと図２のとおりである。この図２は、上記の各遊星歯車機構４，５，６における各回転要素の相対位置を、それぞれのギヤ比に応じた間隔の縦線で示し、かつ各回転要素の回転数を縦線上の位置で示すものであり、実線は高速（Ｈi）モードでの動作状態を示し、破線は低速（Ｌo）モードでの動作状態を示している。高速モードが設定されている状態で、エンジン１を止めた回生制動状態になると、第２および第３の遊星歯車機構５，６は第２クラッチＣ２が係合していてその全体が一体化されているので、これらの遊星歯車機構５，６における各回転要素は、出力部材１６と同一の速度で回転する。したがって、これらの遊星歯車機構５，６の動作状態を示す線は、共線図における回転数が零の基線と平行な線となる。これに対して第１遊星歯車機構４では、エンジン１が停止していることによりそのキャリヤ７の回転数が零となるから、第２モータ・ジェネレータ３が連結されているキャリヤ９が出力部材１６と同一速度で正回転し、それに伴いサンギヤ８が逆回転する。そして、各モータ・ジェネレータ２，３が発電機として機能させられ、その回転を止める方向にトルクが作用するので、回生制動力が生じる。
Here, the relationship between the rotational speeds is shown in a collinear chart as shown in FIG. FIG. 2 shows the relative positions of the rotating elements in the
この状態から低速（Ｌo）モードに切り換えるとすると、ブレーキＢ１が係合して第２遊星歯車機構５のリングギヤ１１の回転が止められるので、出力部材１６およびこれに連結されているキャリヤ１２の回転数に変化がないから、サンギヤ１０およびこれに連結されている第１遊星歯車機構４のリングギヤ９の回転数が正方向に増大する。また、第１遊星歯車機構４では、そのキャリヤ７がエンジン１と共に停止しているので、リングギヤ９の回転数が正方向に増大すると、サンギヤ８の回転数が負の方向に増大する。そのために、これらリングギヤ９とサンギヤ８との間に配置されているピニオンギヤＰ４の回転数が大きく増大する。
When switching from this state to the low speed (Lo) mode, the brake B1 is engaged and the rotation of the
このように、走行モードを切り換えることにより各回転数が増大するが、その回転数は、車速に応じた回転数にまで増大するので、これが制限範囲内か否かを前述したように判断し、肯定的に判断された場合に低速（Ｌo）モードが許可されて設定される。したがって、図１に示すステップＳ６ないしステップＳ８の各機能的手段が、この発明の回転数判断手段に相当し、またステップＳ９の機能的手段がこの発明の低速モード許可手段に相当する。 In this way, each rotational speed increases by switching the traveling mode, but the rotational speed increases to the rotational speed according to the vehicle speed, so it is determined whether or not this is within the limit range as described above, When a positive determination is made, the low speed (Lo) mode is permitted and set. Therefore, the functional means in steps S6 to S8 shown in FIG. 1 correspond to the rotational speed determination means of the present invention, and the functional means of step S9 corresponds to the low speed mode permission means of the present invention.
上記の図１に示すフローチャートに従って高速（Ｈi）モードから低速（Ｌo）モードに切り換える制御を行った場合のタイムチャートを図３に示してある。正の駆動力を出力して走行している状態でブレーキ操作されてブレーキスイッチ（ブレーキＳＷ）がＯＮになると（ｔ１時点）、駆動力が負になって車速が低下し始める。この場合の負の駆動力は制動力であって、モータ・ジェネレータ２，３が発電を行うことによる回生制動力と、ディスクブレーキなどのブレーキ装置（図示せず）による制動力との和の制動力である。また、各モータ・ジェネレータ２，３の回転数およびピニオン回転数も低下し始める。
FIG. 3 shows a time chart in the case where control for switching from the high speed (Hi) mode to the low speed (Lo) mode is performed according to the flowchart shown in FIG. When the brake is operated while driving while outputting a positive driving force and the brake switch (brake SW) is turned on (at time t1), the driving force becomes negative and the vehicle speed starts to decrease. In this case, the negative driving force is a braking force, and the sum of the regenerative braking force generated by the
この時点では、走行モードは従前の高速（Ｈi）モードが維持されており、車速（すなわち出力部材１６の回転数Ｎｐ）に基づく各回転数が演算され、かつ制限範囲内か否かが判断される。そして、前述したように、各回転数が制限範囲内であることにより低速（Ｌo）モードが許可され、かつ設定されると（ｔ２時点）、第２モータ・ジェネレータ３の回転数が制限範囲内で増大し、また第１モータ・ジェネレータ２の回転数が制限範囲内で低下し、さらにピニオン回転数が制限範囲内で増大する。その結果、第２および第３の遊星歯車機構５，６からなる複合遊星歯車機構による変速比が増大して回生制動トルクが増大するから、ブレーキ装置による制動力が低下させられて、それに伴う制動エネルギーが第２モータ・ジェネレータ３によって吸収される。すなわち、熱として放散されていたエネルギーが第２モータ・ジェネレータ３によって電力として回生されるので、エネルギーの回生効率が向上する。また、その場合の各回転数は制限範囲内に入っているから、耐久性の低下などの機械的な支障が生じることはない。
At this time, the conventional high speed (Hi) mode is maintained as the travel mode, and each rotational speed based on the vehicle speed (that is, the rotational speed Np of the output member 16) is calculated, and it is determined whether or not it is within the limit range. The As described above, when the low speed (Lo) mode is permitted and set (at time t2) because each rotational speed is within the limited range, the rotational speed of the second motor /
なお、この発明の制御装置は、動力分配用遊星歯車機構に相当する第１遊星歯車機構４と走行モードを切り換える複合遊星歯車機構とを備えた構成とすることができ、その複合遊星歯車機構は、図４に示すように二組のシングルピニオン型遊星歯車機構５，６を組み合わせた構成に限らないのであり、図６に示すように、ラビニョ型遊星歯車機構ＰＲによって構成してもよい。
The control device of the present invention can be configured to include a first
すなわち、図６において、同一軸線上に互いに隣接して配置された第１サンギヤ３０と第２サンギヤ３１とを備えており、これらのサンギヤ３０，３１と同心円上に、内歯歯車であるリングギヤ３２が配置されている。このリングギヤ３２と前記第２サンギヤ３１とに噛み合っているピニオンギヤがキャリヤ３３に回転自在に保持されており、したがってリングギヤ３２と第２サンギヤ３１との間にシングルピニオン型の遊星歯車機構が形成されている。また、第１サンギヤ３０に他のピニオンギヤが噛み合っており、そのピニオンギヤが前記シングルピニオン型遊星歯車機構のピニオンギヤに噛み合っている。そして、これらのピニオンギヤが前記キャリヤ３３によって保持されている。したがって、第１サンギヤ３０とリングギヤ３２との間にダブルピニオン型遊星歯車機構が形成されている。
6 includes a
上記のラビニョ型遊星歯車機構ＰＲにおけるリングギヤ３２に出力部材１６が連結され、したがってリングギヤ３２が出力要素となっている。また、第２サンギヤ３１と前記第１遊星歯車機構４におけるリングギヤ１１とが連結され、したがって前記第２モータ・ジェネレータ３が第２サンギヤ３１に連結され、この第２サンギヤ３１が入力要素となっている。
The
図６に示す駆動装置は、低速モードおよび中速モードならびに高速モードと、後進モードを設定できるように構成されており、これらの走行モードを設定するための係合装置が設けられている。先ず、第１遊星歯車機構４におけるキャリヤ６とラビニョ型遊星歯車機構ＰＲにおけるキャリヤ３３とを選択的に連結する第１クラッチ機構Ｃ１が設けられている。したがって、ラビニョ型遊星歯車機構ＰＲにおけるキャリヤ３３が入力要素もしくは反力要素となっている。また、ラビニョ型遊星歯車機構ＰＲにおける各サンギヤ３０，３１同士を選択的に連結する第２クラッチ機構Ｃ２が設けられている。この第２クラッチ機構Ｃ２は、要は、ラビニョ型遊星歯車機構ＰＲの全体を一体化させるためのものであり、したがってラビニョ型遊星歯車機構ＰＲにおける少なくともいずれか二つの回転要素同士に選択的に連結するように構成されていればよい。さらに、ラビニョ型遊星歯車機構ＰＲにおける第１サンギヤ３０を選択的に固定するブレーキ機構Ｂ１と、キャリヤ３３を選択的に固定する後進ブレーキＢＲとが設けられている。
The drive device shown in FIG. 6 is configured so that a low speed mode, a medium speed mode, a high speed mode, and a reverse mode can be set, and an engagement device for setting these travel modes is provided. First, a first clutch mechanism C1 for selectively connecting the carrier 6 in the first
他の構成は、前述した図４に示す構成と同様であり、したがって図６に図４と同様の符号を付してその説明を省略する。そして、各走行モードを設定するための各係合装置の係合・解放の状態は、図７に示すとおりである。なお、後進モードについて、第２モータ・ジェネレータ３を逆回転させて後進走行する場合には、低速（Ｌo）モードを設定するので、これを括弧のついた〇印および×印で示してある。
The other configuration is the same as the configuration shown in FIG. 4 described above. Therefore, the same reference numerals as those in FIG. And the state of engagement / release of each engagement device for setting each travel mode is as shown in FIG. In the reverse mode, when the second motor /
前述したようにラビニョ型遊星歯車機構は、シングルピニオン型遊星歯車機構とダブルピニオン型遊星歯車機構とを複合させた構成の四要素の遊星歯車機構であるから、ラビニョ型遊星歯車機構に替えて、シングルピニオン型遊星歯車機構とダブルピニオン型遊星歯車機構を用いることができる。その例を図８に示してある。 As described above, the Ravigneaux type planetary gear mechanism is a four-element planetary gear mechanism composed of a single pinion type planetary gear mechanism and a double pinion type planetary gear mechanism. A single pinion type planetary gear mechanism and a double pinion type planetary gear mechanism can be used. An example is shown in FIG.
図８において、第２モータ・ジェネレータ３に対して前記第１遊星歯車機構４とは反対側に隣接する位置に、ダブルピニオン型の遊星歯車機構（以下、仮に第２遊星歯車機構と記す）４０が配置され、さらにこの第２遊星歯車機構４０に隣接してシングルピニオン型の遊星歯車機構（以下、仮に第３遊星歯車機構と記す）４１が配置されている。その第２遊星歯車機構４０は、サンギヤ４２と、このサンギヤ４２と同心円上に設けられたリングギヤ４３と、サンギヤ４２に噛み合っているピニオンギヤおよびこのピニオンギヤとリングギヤ４３とに噛み合っている他のピニオンギヤとを保持しているキャリヤ４４とを有している。そして、そのサンギヤ４２がブレーキ機構Ｂ１に連結されており、またキャリヤ４４が後進ブレーキＢＲに連結されている。
In FIG. 8, a double pinion type planetary gear mechanism (hereinafter referred to as a second planetary gear mechanism) 40 is provided at a position adjacent to the second motor /
また、第３遊星歯車機構４１は、サンギヤ４５と、このサンギヤ４５に対して同心円上に設けられたリングギヤ４６と、これらサンギヤ４５およびリングギヤ４６に噛み合っているピニオンギヤを保持するキャリヤ４７とを有している。そのキャリヤ４７が第３遊星歯車機構４０のキャリヤ４４に連結されるとともに、各リングギヤ４３，４６同士が連結され、したがって第２および第３の遊星歯車機構４０，４１が二つの回転要素同士を連結した複合遊星歯車機構を形成している。
The third
そして、第２遊星歯車機構４０のサンギヤ４２と第３遊星歯車機構４１のサンギヤ４５とを選択的に連結する第２クラッチ機構Ｃ２が設けられ、また第３遊星歯車機構４１におけるキャリヤ４７と、動力分配機構を構成している第１遊星歯車機構４のキャリヤ６とを選択的に連結する第１クラッチ機構Ｃ１が設けられている。他の構成は、図４に示す構成と同様であるから、図８に図４と同様の符号を付してその説明を省略する。
A second clutch mechanism C2 for selectively connecting the
この図８に示す構成であっても、前進走行の際に使用できる三つの走行モード（低速モード、中速モード、高速モード）と、後進走行のための後進モードとを設定可能であり、そのための係合装置の係合・解放状態は、前述した図７に示すのと同じになる。 Even in the configuration shown in FIG. 8, it is possible to set three traveling modes (low speed mode, medium speed mode, and high speed mode) that can be used during forward traveling and a reverse mode for backward traveling. The engagement / release state of the engagement device is the same as that shown in FIG.
なお、この発明は、上述した具体例に限定されないのであって、制限範囲内か否かを判断する回転数は、上述した三つの回転数に限定されない。すなわち、駆動装置を構成している回転部材の回転数は、駆動装置の構成によって決まり、またそれぞれの制限回転数は製品仕様によって決まるから、低速モードに設定した場合に最初に制限回転数に達する回転部材が、駆動装置の構成および製品仕様によって決まる。したがって、回転数を判断する回転部材は、このようにして決まる最初に制限回転数に達する部材のみとしてもよい。あるいはその部材を加えた複数の部材についての回転数を判断することとしてもよい。 In addition, this invention is not limited to the specific example mentioned above, Comprising: The rotation speed which determines whether it is in a limit range is not limited to the three rotation speed mentioned above. That is, the rotational speed of the rotating member constituting the driving device is determined by the configuration of the driving device, and the respective limiting rotational speeds are determined by the product specifications. Therefore, when the low speed mode is set, the limiting rotational speed is first reached. The rotating member depends on the configuration of the driving device and the product specifications. Therefore, the rotation member that determines the rotation speed may be only the member that reaches the limit rotation speed first determined in this way. Or it is good also as judging the rotation speed about a plurality of members which added the member.
また、この発明は、前進走行の際に設定できる走行モードが二種類の駆動装置にも適用することができる。この種の駆動装置は、例えば、前述した各駆動装置から第２のクラッチＣ２を省いた構成のものである。さらに、所定の回転部材の回転数が制限範囲に入っているか否かの判断は、その所定の回転部材の回転数の絶対値が、判断の基準として定めた値以下か否かを判断することにより行ってもよい。 The present invention can also be applied to a drive device that has two types of travel modes that can be set during forward travel. This type of drive device has, for example, a configuration in which the second clutch C2 is omitted from each drive device described above. Further, the determination as to whether or not the rotational speed of the predetermined rotating member is within the limit range is to determine whether or not the absolute value of the rotational speed of the predetermined rotating member is equal to or less than a value determined as a criterion for determination. May be performed.
１…原動機（エンジン）、 ２，３…第２モータ・ジェネレータ、 ４，５，６…遊星歯車機構、 ７，１２，１５，３３，４４…キャリヤ、 ８，１０，１３，３０，３１，４２，４５…サンギヤ、 ９，１１，１４，３２，４３，４６…リングギヤ、 １６…出力部材、 Ｂ１…ブレーキ、 ＢＲ…後進ブレーキ、 Ｃ１，Ｃ２…クラッチ、 Ｐ４…ピニオンギヤ、 ＰＲ…ラビニョ型遊星歯車機構。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記いずれかの電動機を発電機として機能させて制動を行う回生制動時に、前記走行モードを前記低速モードに設定することにより、前記各電動機の回転数と前記遊星歯車機構を構成しているいずれかの回転部材の回転数とのいずれかが、予め定めた制限範囲内の回転数となるか否かを判断する回転数判断手段と、
前記回転数判断手段で判断される前記いずれかの回転数が前記制限範囲内の場合に前記低速モードを設定することを許可する低速モード許可手段と
を備えていることを特徴とするハイブリッド車の制御装置。 A low-speed mode in which a prime mover and first and second electric motors having a power generation function are provided as power sources, the power output from the power source is decelerated and transmitted to an output member, and the power output from the power source is output as the output In a control device for a hybrid vehicle comprising a plurality of planetary gear mechanisms capable of setting at least two travel modes with a high speed mode smaller than the low speed mode when transmitting to the member,
Any one of the rotational speeds of the motors and the planetary gear mechanism is configured by setting the travel mode to the low speed mode during regenerative braking in which any one of the motors functions as a generator for braking. A rotational speed determining means for determining whether any of the rotational speeds of the rotating member is a rotational speed within a predetermined limit range;
A hybrid vehicle comprising: a low-speed mode permission unit that permits the low-speed mode to be set when any of the rotation numbers determined by the rotation number determination unit is within the limit range. Control device.
前記複合遊星歯車機構は、第２サンギヤと、第２リングギヤと、これら第２サンギヤに噛み合っているピニオンギヤを保持する第２キャリヤとを有するシングルピニオン型の第２遊星歯車機構と、前記第２サンギヤに連結されている第３サンギヤと、前記第２キャリヤおよび前記出力部材に連結されている第３リングギヤと、これら第３サンギヤおよび第３リングギヤに噛み合っているピニオンギヤを保持している第３キャリヤとを有するシングルピニオン型の第３遊星歯車機構とによって構成され、
前記第１キャリヤと第３キャリヤとを選択的に連結する第１クラッチ機構と、前記第２遊星歯車機構と第３遊星歯車機構との少なくともいずれか二つの回転要素を選択的に連結してこれら第２遊星歯車機構および第３遊星歯車機構の全体を一体化する第２クラッチ機構と、前記第２リングギヤを選択的に固定する第１ブレーキ機構とを更に備えていることを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車の制御装置。 The planetary gear mechanism for power distribution includes a single sun gear to which the first motor is connected, a first carrier to which the prime mover is connected, and a first ring gear to which the second motor is connected. It is constituted by a pinion type first planetary gear mechanism,
The compound planetary gear mechanism includes a second sun gear, a second ring gear, a single pinion type second planetary gear mechanism having a second carrier that holds a pinion gear meshing with the second sun gear, and the second sun gear. A third sun gear coupled to the second carrier, a third ring gear coupled to the second carrier and the output member, and a third carrier holding a pinion gear meshing with the third sun gear and the third ring gear. And a single pinion type third planetary gear mechanism having
A first clutch mechanism that selectively connects the first carrier and the third carrier, and at least two rotating elements of the second planetary gear mechanism and the third planetary gear mechanism are selectively connected to each other. The second planetary gear mechanism and the third planetary gear mechanism are further provided with a second clutch mechanism that integrally integrates the second planetary gear mechanism and a third planetary gear mechanism, and a first brake mechanism that selectively fixes the second ring gear. 2. A control device for a hybrid vehicle according to 2.
前記複合遊星歯車機構は、第１サンギヤと、前記リングギヤに連結された第２のサンギヤと、これらのサンギヤと同心円上に配置されかつ前記出力部材に連結された一つのリングギヤと、第１サンギヤとリングギヤとの間にダブルピニオン型遊星歯車機構を構成するように配置されかつ前記第２サンギヤとリングギヤとの間にシングルピニオン型遊星歯車機構を構成するように配置された複数のピニオンギヤを保持するキャリヤとを有するラビニョ型遊星歯車機構によって構成され、
前記動力分配用遊星歯車機構におけるキャリヤと前記複合遊星歯車機構におけるキャリヤとを選択的に連結する第１クラッチ機構と、前記複合遊星歯車機構における少なくともいずれか二つの回転要素を選択的に連結して複合遊星歯車機構の全体を一体化させる第２クラッチ機構と、前記第１サンギヤを選択的に固定する第１ブレーキ機構とを更に備え、
前記後進モードを設定するためのブレーキ機構は、前記複合遊星歯車機構におけるキャリヤを選択的に固定するブレーキを含むことを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車の制御装置。 The planetary gear mechanism for power distribution is a single pinion type planetary gear mechanism having a sun gear to which the first electric motor is connected, a carrier to which the prime mover is connected, and a ring gear to which the second electric motor is connected. Configured,
The compound planetary gear mechanism includes a first sun gear, a second sun gear coupled to the ring gear, a ring gear disposed concentrically with the sun gear and coupled to the output member, and a first sun gear. A carrier which is arranged so as to constitute a double pinion type planetary gear mechanism between the ring gear and a plurality of pinion gears arranged so as to constitute a single pinion type planetary gear mechanism between the second sun gear and the ring gear. Is constituted by a Ravigne type planetary gear mechanism having
A first clutch mechanism that selectively connects a carrier in the power distribution planetary gear mechanism and a carrier in the compound planetary gear mechanism; and at least any two rotating elements in the compound planetary gear mechanism are selectively connected. A second clutch mechanism for integrating the entire complex planetary gear mechanism; and a first brake mechanism for selectively fixing the first sun gear;
The hybrid vehicle control device according to claim 2, wherein the brake mechanism for setting the reverse mode includes a brake that selectively fixes a carrier in the compound planetary gear mechanism.
前記複合遊星歯車機構は、第２サンギヤと、第２リングギヤと、これら第２サンギヤに噛み合っているピニオンギヤおよびこのピニオンギヤと第２リングギヤに噛み合っている他のピニオンギヤとを保持する第２キャリヤとを有するダブルピニオン型の第２遊星歯車機構と、前記第１リングギヤに連結されている第３サンギヤと、前記第２リングギヤに連結されている第３リングギヤと、これら第３サンギヤおよび第３リングギヤに噛み合っているピニオンギヤを保持しかつ前記第２キャリヤに連結されている第３キャリヤとを有するシングルピニオン型の第３遊星歯車機構とによって構成され、
前記第１キャリヤと第３キャリヤとを選択的に連結する第１クラッチ機構と、前記第２遊星歯車機構と第３遊星歯車機構との少なくともいずれか二つの回転要素を選択的に連結してこれら第２遊星歯車機構および第３遊星歯車機構の全体を一体化する第２クラッチ機構と、前記第２サンギヤを選択的に固定する第１ブレーキ機構とを更に備え、
前記後進モードを設定するためのブレーキ機構は、互いに連結されている第２遊星歯車機構のキャリヤおよび第３遊星歯車機構のキャリヤを選択的に固定するブレーキを含むことを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車の制御装置。 The planetary gear mechanism for power distribution includes a single sun gear to which the first motor is connected, a first carrier to which the prime mover is connected, and a first ring gear to which the second motor is connected. It is constituted by a pinion type first planetary gear mechanism,
The compound planetary gear mechanism includes a second sun gear, a second ring gear, and a second carrier that holds a pinion gear that meshes with the second sun gear and another pinion gear that meshes with the pinion gear and the second ring gear. A double pinion type second planetary gear mechanism, a third sun gear connected to the first ring gear, a third ring gear connected to the second ring gear, and the third sun gear and the third ring gear meshing with each other. A single-pinion type third planetary gear mechanism having a third carrier that holds a pinion gear that is connected to the second carrier,
A first clutch mechanism that selectively connects the first carrier and the third carrier, and at least two rotating elements of the second planetary gear mechanism and the third planetary gear mechanism are selectively connected to each other. A second clutch mechanism that integrates the entire second planetary gear mechanism and the third planetary gear mechanism; and a first brake mechanism that selectively fixes the second sun gear;
The brake mechanism for setting the reverse mode includes a brake that selectively fixes the carrier of the second planetary gear mechanism and the carrier of the third planetary gear mechanism that are connected to each other. The hybrid vehicle control device described.
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