DE112007002938T5

DE112007002938T5 - Leistungsabgabevorrichtung, mit der Leistungsabgabevorrichtung ausgestattetes Hybridfahrzeug und Steuerungsverfahren der Leistungsabgabevorrichtung

Info

Publication number: DE112007002938T5
Application number: DE112007002938T
Authority: DE
Inventors: Hidehiro Oba; Hiroshi Katsuta; Takashi Kawai
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-12-04
Filing date: 2007-11-20
Publication date: 2009-09-24
Anticipated expiration: 2027-11-21
Also published as: DE112007002938B4; US20100078238A1; US8047314B2; JP4222414B2; CN101548116A; CN101548116B; JP2008137542A; WO2008069019A1

Abstract

Leistungsabgabevorrichtung, die ausgelegt ist, eine Leistung zu einer Antriebswelle abzugeben, wobei die Leistungsabgabevorrichtung umfasst:
eine Brennkraftmaschine;
einen ersten Motor, der konstruiert ist, eine Leistung aufzunehmen und abzugeben;
einen zweiten Motor, der konstruiert ist, eine Leistung aufzunehmen und abzugeben;
einen Speicher, der angeordnet ist, eine elektrische Leistung von sowohl dem ersten Motor wie auch dem zweiten Motor zu empfangen bzw. diesem zuzuführen;
einen Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus, der ausgelegt ist, ein erstes Element aufzuweisen, das mit einer sich drehenden Welle des ersten Motors verbunden ist, ein zweites Element aufzuweisen, das mit einer sich drehenden Welle des zweiten Motors verbunden ist, und ein drittes Element aufzuweisen, das mit einer Maschinenwelle der Brennkraftmaschine verbunden ist, wobei der Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus wechselweise Differentialdrehungen der drei Elemente ermöglicht;
eine Drehzahländerungsgetriebebaugruppe, die konstruiert ist, entweder das erste Element oder das zweite Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus ausgewählt mit der Antriebswelle zu verbinden, und einen Drehzahländerungszustand einzustellen, der...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leistungsabgabevorrichtung, die ausgelegt ist, eine Leistung zu einer Antriebswelle abzugeben, und ein Hybridfahrzeug, das mit einer derartigen Leistungsabgabevorrichtung versehen ist, und ein Steuerungsverfahren einer solchen Leistungsabgabevorrichtung.
Stand der Technik
Eine vorgeschlagene Struktur der Leistungsabgabevorrichtung hat eine Brennkraftmaschine, zwei Motoren, einen Planetengetriebemechanismus der Ravigneaux Art und ein Getriebe der Art mit parallelen Wellen, das angeordnet ist, ausgewählt eines von zwei Abgabeelementen des Planetengetriebemechanismus, die entsprechend mit den zwei Motoren verbunden sind, mit einem Abgabeteil zu verbinden (siehe z. B. Patentschrift 1). Eine andere vorgeschlagene Struktur der Leistungsabgabevorrichtung weist einen Planetengetriebemechanismus mit einem Eingangselement, das mit einer Brennkraftmaschine verbunden ist, und zwei Abgabeelementen auf, die entsprechend mit zwei Motoren verbunden sind, und ein Getriebe der Art mit parallelen Wellen mit zwei Vorgelegewellen, die jeweils mit den entsprechenden Abgabeelementen des Planetengetriebemechanismus verbunden sind, und ausgewählt mit einer Abgabewelle verbunden werden (siehe z. B. Patentschrift 2). In den Leistungsabgabevorrichtungen dieser Strukturen gemäß dem Stand der Technik wechselt das Getriebe der Art mit parallelen Wellen das Abgabeelement des Planentengetriebemechanismus, das mit dem Abgabeteil oder der Abgabewelle zu verbinden ist. Ein derartiges Überwechseln der Verbindung variiert einen Momentanteil, der aus dem gesamten Abgabemoment der Brennkraftmaschine zu dem Abgabeteil oder der Abgabewelle übertragen wird.

Patentschrift 1: Japanische Patentoffenlegung Nr. 2005-155891
Patentschrift 2: Japanische Patentoffenlegung Nr. 2003-106389

Offenbarung der Erfindung
In diesen Leistungsabgabevorrichtungen gemäß dem Stand der Technik wird in dem Zustand, in dem eines der beiden Abgabeelemente des Planetengetriebemechanismus aktuell mit dem Abgabeteil oder der Abgabewelle verbunden ist, die Drehzahl des aktuell nicht verbundenen anderen Abgabeelements gleich einer vorbestimmten Synchronisationsdrehzahl gemacht, um eine Verbindung des anderen Abgabeelements mit dem Abgabeteil oder der Abgabewelle zu ermöglichen. Die neue Verbindung des anderen Abgabeelements mit dem Abgabeteil oder der Abgabewelle in Verbindung mit dem Freigeben der vorangehenden Verbindung des einen Abgabeelements mit dem Abgabeteil oder der Abgabewelle führt ein Überwechseln des Abgabeelements des Planetengetriebemechanismus herbei, das mit dem Abgabeteil oder der Abgabewelle zu verbinden ist. Die voranstehend zitierten Patentschriften weisen jedoch keine Beschreibung bezüglich des genauen Vorgangs des Überwechselns der Abgabeelemente des Planetengetriebemechanismus auf, die mit dem Abgabeteil oder der Abgabewelle zu verbinden sind. In den Leistungsabgabevorrichtungen gemäß dem Stand der Technik ist es somit sehr schwierig, dem Wirkungsgrad der übertragenen Leistung zwischen der Brennkraftmaschine und dem Abgabeteil oder der Abgabewelle zu verbessern.
In einer Leistungsabgabevorrichtung, in der ein Element aus einem ersten Element und einem zweiten Element eines Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus ausgewählt mit einer Antriebswelle verbunden werden kann, würde somit ein Bedarf bestehen, einen Zustand zwischen einer Verbindung des ersten Elements des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus mit der Antriebswelle und einer Verbindung des zweiten Elements des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus mit der Antriebswelle geeignet überzuwechseln. In einer Leistungsabgabevorrichtung, einem mit der Leistungsabgabevorrichtung versehenen Hybridfahrzeug und einem Steuerungsverfahren der Leistungsabgabevorrichtung würde ein Bedarf bestehen, einen Wirkungsgrad der übertragenen Leistung in einem breiteren Fahrbereich zu verbessern.
Die vorliegende Erfindung erfüllt zumindest einen Teil des voranstehend erwähnten Bedarfs und anderer relevanter Bedarfe durch die folgenden Anordnungen, die an der Leistungsabgabevorrichtung, dem mit der Leistungsabgabevorrichtung versehenen Hybridfahrzeug und dem Steuerungsverfahren der Leistungsabgabevorrichtung angewendet sind.
Die Leistungsabgabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Leistungsabgabevorrichtung, die ausgelegt ist, eine Leistung zu einer Antriebswelle abzugeben. Die Leistungsabgabevorrichtung hat: eine Brennkraftmaschine; einen ersten Motor, der konstruiert ist, eine Leistung aufzunehmen und abzugeben; einen Speicher, der angeordnet ist, eine elektrische Leistung sowohl von dem ersten Motor wie auch von dem zweiten Motor zu empfangen und diesem zuzuführen; einen Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus, der ausgelegt ist, ein erstes Element, das mit einer sich drehenden Welle des ersten Motors verbunden ist, ein zweites Element, das mit einer sich drehenden Welle des zweiten Motors verbunden ist, und ein drittes Element, das mit einer Maschinenwelle der Brennkraftmaschine verbunden ist, aufzuweisen, wobei der Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus wechselweise Differentialdrehungen der drei Elemente ermöglicht; eine Drehzahländerungsgetriebebaugruppe, die konstruiert ist, eines der Elemente aus dem ersten Element oder dem zweiten Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus ausgewählt mit der Antriebswelle zu verbinden, und einen Drehzahländerungszustand einzustellen, der aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Drehzahländerungszuständen ausgewählt wurde, wobei die Drehzahländerungsgetriebebaugruppe ausgelegt ist, wenn ein Drehzahlverhältnis zwischen der Maschinenwelle und der Antriebswelle in einem n-ten Drehzahlzustand, in dem eines der Elemente aus dem ersten Element und dem zweiten Element mit der Antriebswelle verbunden ist, ein vorbestimmtes Schaltdrehzahlverhältnis wird, den Drehzahländerungszustand von dem n-ten Drehzahlzustand zu einem (n + 1)-ten Drehzahlzustand zu schalten, in dem das andere der Elemente aus dem ersten Element und dem zweiten Element mit der Antriebswelle verbunden ist, um das Drehzahlverhältnis zwischen der Maschinenwelle und der Antriebswelle auf einen kleineren Wert einzustellen; ein Leistungsanforderungseinstellmodul, das ausgelegt ist, eine Leistungsanforderung einzustellen, die eine für die Antriebswelle erforderliche Leistung ist; ein Einstellmodul für das erforderliche Drehzahlverhältnis, das ausgelegt ist, ein erforderliches Drehzahlverhältnis ausgehend von der eingestellten Leistungsanforderung und einer vorbestimmten Beschränkung einzustellen, wobei das erforderliche Drehzahlverhältnis ein erforderlicher Wert des Drehzahlverhältnisses zwischen der Maschinenwelle und der Antriebswelle ist; und eine Drehzahländerungssteuerung, die ausgelegt ist, wenn das erforderliche Drehzahlverhältnis gleich wie oder kleiner als ein vorbestimmtes unteres Grenzdrehzahlverhältnis wird, das nicht höher als das vorbestimmte Schaltdrehzahlverhältnis während des n-ten Drehzahlzustands der Drehzahländerungsgetriebebaugruppe ist, die Brennkraftmaschine, den ersten Motor, den zweiten Motor und die Drehzahländerungsgetriebebaugruppe so zu steuern, um eine Abgabe der Leistung zu der Antriebswelle sicherzustellen, die gleichwertig zu der eingestellten Leistungsanforderung ist, während eine Maschinendrehzahleinstellung, in der eine Drehzahl der Maschinenwelle gleich einer Schaltdrehzahl entsprechend dem Schaltdrehzahlverhältnis gemacht wird, und ein Schalten des Drehzahländerungszustands von dem n-ten Drehzahlzustand zu dem (n + 1)-ten Drehzahlzustand durchgeführt werden.
Wenn in der Leistungsabgabevorrichtung das erforderliche Drehzahlverhältnis als der erforderliche Wert des Drehzahlverhältnisses zwischen der Maschinenwelle und der Antriebswelle gleich wie oder kleiner als das vorbestimmte untere Grenzdrehzahlverhältnis wird, das kleiner als das vorbestimmte Schaltdrehzahlverhältnis während des n-ten Drehzahlzustands der Drehzahländerungsgetriebebaugruppe ist, werden die Brennkraftmaschine, der erste Motor, der zweite Motor und die Drehzahländerungsgetriebebaugruppe gesteuert, um eine Abgabe der Leistung zu der Antriebswelle sicherzustellen, die gleichwertig zu der eingestellten Leistungsanforderung ist, während die Maschinendrehzahleinstellung, in der die Drehzahl der Maschinenwelle gleich der Schaltdrehzahl entsprechend dem vorbestimmten Schaltdrehzahlverhältnis gemacht wird, und das Schalten des Drehzahländerungszustands von dem n-ten Drehzahlzustand zu dem (n + 1)-ten Drehzahlzustand durchgeführt werden. Anstelle eines Schaltens des Drehzahländerungszustands der Drehzahländerungsgetriebebaugruppe (dem Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus, das mit der Antriebswelle verbunden ist) in der Stufe, in der das erforderliche Drehzahlverhältnis das Schaltdrehzahlverhältnis erreicht, macht die Leistungsabgabevorrichtung dieses Gesichtspunkts der Erfindung ein Schalten von dem Drehzahländerungszustand in der Stufe, wenn das erforderliche Drehzahlverhältnis gleich wie oder kleiner als das untere Grenzdrehzahlverhältnis wird, das kleiner als das Schaltdrehzahlverhältnis ist. Das untere Drehzahlverhältnis zwischen der Maschinenwelle und der Antriebswelle führt zu dem höheren Wirkungsgrad der übertragenen Leistung zwischen der Brennkraftmaschine und der Antriebswelle, und verbessert dabei außerdem den Wirkungsgrad der übertragenen Leistung zwischen der Brennkraftmaschine und der Antriebswelle. Wenn das erforderliche Drehzahlverhältnis gleich wie oder kleiner als das untere Grenzdrehzahlverhältnis während des n-ten Drehzahlzustands der Drehzahländerungsgetriebebaugruppe wird, stellt die Maschinendrehzahleinstellung in Kombination mit dem Schalten von dem n-ten Drehzahlzustand zu dem (n + 1)-ten Drehzahlzustand ein gleichmäßiges Schalten des Drehzahlzustands von der Drehzahländerungsgetriebebaugruppe sicher, während ein übermäßiges Ansteigen der Drehzahl der Brennkraftmaschine wirkungsvoll verhindert ist. Somit ermöglicht die Leistungsabgabevorrichtung ein geeignetes Überwechseln zwischen der Verbindung des ersten Elements des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus mit der Antriebswelle und der Verbindung des zweiten Elements des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus mit der Antriebswelle, um den Wirkungsgrad der übertragenen Leistung in dem breiteren Fahrbereich zu verbessern. Hier bedeutet ”n” einen positiven Integralwert, der nicht kleiner als 1 ist. Die obere Grenze von ”n” ist der Anzahl der Vielzahl der unterschiedlichen Drehzahländerungszustände gleich, die in der Drehzahländerungsgetriebebaugruppe einstellbar sind.
Die vorbestimmte Beschränkung kann ein Verhältnis zwischen Betriebspunkten zum wirkungsvollen Betätigen der Brennkraftmaschine und der Leistungsanforderung definieren, und die Leistungsabgabevorrichtung kann außerdem ein Betriebspunkteinstellmodul haben, das ausgelegt ist, den Betriebspunkt der Brennkraftmaschine ausgehend von der eingestellten Leistungsanforderung und der vorherbestimmten Beschränkung einzustellen, wenn das erforderliche Drehzahlverhältnis während der n-ten Drehzahl der Drehzahländerungsgetriebebaugruppe größer als das untere Grenzdrehzahlverhältnis ist. Somit ist es möglich, den wirkungsvollen Betrieb der Brennkraftmaschine sicherzustellen, und den Kraftstoffverbrauch zu verbessern, bis das erforderliche Drehzahlverhältnis während des n-ten Drehzahlzustands der Drehzahländerungsgetriebebaugruppe gleich wie oder kleiner als das untere Grenzdrehzahlverhältnis wird.
Das Betriebspunkteinstellmodul kann eine Solldrehzahl der Brennkraftmaschine einstellen, um dafür zu sorgen, dass die Drehzahl der Maschinenwelle gleich der Schaltdrehzahl wird, und stellt darauf folgend ein Sollmoment der Brennkraftmaschine gemäß der eingestellten Solldrehzahl und einer erforderlichen Leistung ausgehend von der eingestellten Leistungsanforderung ein, um die Abgabe der erforderlichen Leistung von der Brennkraftmaschine während der Maschinendrehzahleinstellung sicherzustellen. Somit ist es möglich, eine Variation der Abgabeleistung der Brennkraftmaschine während der Maschinendrehzahleinstellung wirkungsvoll zu verhindern.
Das untere Grenzdrehzahlverhältnis kann definiert sein, um zu verhindern, dass ein Wert des Wirkungsgrads der übertragenen Leistung zwischen der Brennkraftmaschine und der Antriebswelle niedriger als ein Wert des Wirkungsgrads der übertragenen Leistung in dem (n + 1)-ten Drehzahlzustand wird, wenn das Drehzahlverhältnis zwischen der Maschinenwelle und der Antriebswelle während des n-ten Drehzahlzustands das untere Grenzdrehzahlverhältnis wird. Somit ist es möglich, den zufriedenstellenden Wirkungsgrad der übertragenen Leistung zwischen der Brennkraftmaschine und der Antriebswelle wünschenswert während jedem der unterschiedlichen Drehzahländerungszustände der Drehzahländerungsgetriebebaugruppe zu halten.
Das untere Grenzdrehzahlverhältnis kann ausgehend von der Drehzahl der Maschinenwelle eingestellt sein. Das untere Grenzdrehzahlverhältnis kann ausgehend von der Abgabeleistung der Brennkraftmaschine eingestellt sein. Somit ist es möglich, ein geeignetes Einstellen des unteren Grenzdrehzahlverhältnisses sicherzustellen.
Das untere Grenzdrehzahlverhältnis kann mit Bezug auf jeden der unterschiedlichen Drehzahländerungszustände der Drehzahländerungsgetriebebaugruppe eingestellt sein. Während jedem der Vielzahl der unterschiedlichen Drehzahländerungszustände der Drehzahländerungsgetriebebaugruppe verbessert das unveränderte Beibehalten des derzeit aktiven Drehzahländerungszustands bis das erforderliche Drehzahlverhältnis gleich wie oder kleiner als das untere Grenzdrehzahlverhältnis wird, außerdem den Wirkungsgrad der übertragenen Leistung zwischen der Brennkraftmaschine und der Antriebswelle.
Die Drehzahländerungssteuerung kann die Brennkraftmaschine, den ersten Motor und den zweiten Motor steuern, um das Drehzahlverhältnis zwischen der Maschinenwelle und der Antriebswelle um einen vorbestimmten Wert kleiner als das untere Grenzdrehzahlverhältnis des n-ten Drehzahlzustands zu machen, und um eine Abgabe der Leistung zu der Antriebswelle, die gleichwertig zu der eingestellten Leistungsanforderung ist, nach dem Schalten des Drehzahländerungszustands von dem n-ten Drehzahlzustand zu dem (n + 1)-ten Drehzahlzustand sicherzustellen. Nach dem Schalten des Drehzahländerungszustands von dem n-ten Drehzahlzustand zu dem (n + 1)-ten Drehzahlzustand ist, falls das Drehzahlverhältnis zwischen der Maschinenwelle und der Antriebswelle gleich dem unteren Grenzdrehzahlverhältnis des n-ten Drehzahlzustands während des (n + 1)-ten Drehzahlzustands eingestellt wird, in dem ein kleiner Wert als Drehzahlverhältnis zwischen der Maschinenwelle und der Antriebswelle im Vergleich mit dem n-ten Drehzahlzustand eingestellt werden kann, der Wirkungsgrad der übertragenen Leistung zwischen der Brennkraftmaschine und der Antriebswelle im Vergleich mit einem Wirkungsgrad der übertragenen Leistung aufgrund des Einstellens des Drehzahlverhältnisses zwischen der Maschinenwelle und der Antriebswelle auf das untere Grenzdrehzahlverhältnis in dem n-ten Drehzahlzustand unerwünscht verringert. Dies verursacht ein Absinken der Antriebskraft, die zu der Antriebswelle abgegeben wird. Deswegen steuert die Leistungsabgabevorrichtung die Brennkraftmaschine, den ersten Motor und den zweiten Motor, um das Drehzahlverhältnis zwischen der Maschinenwelle und der Antriebswelle nach dem Schalten des Drehzahländerungszustands von dem n-ten Drehzahlzustand zu dem (n + 1)-ten Drehzahlzustand zu machen um den vorbestimmten Wert kleiner als das untere Grenzdrehzahlverhältnis des n-ten Drehzahlzustands. Somit ist es möglich, das Absinken der Antriebskraft, die zu der Antriebswelle abgegeben wird, wirkungsvoll zu verhindern.
Wenn das Drehzahlverhältnis zwischen der Maschinenwelle und der Antriebswelle während des (n + 1)-ten Drehzahlzustands der Drehzahländerungsgetriebebaugruppe das vorbestimmte Schaltdrehzahlverhältnis wird, kann die Drehzahländerungsgetriebebaugruppe den Drehzahländerungszustand von dem (n + 1)-ten Drehzahlzustand zu dem n-ten Drehzahlzustand schalten und das Drehzahlverhältnis zwischen der Maschinenwelle und der Antriebswelle auf einen größeren Wert einstellen. Wenn das erforderliche Drehzahlverhältnis während des (n + 1)-ten Drehzahlzustands der Drehzahländerungsgetriebebaugruppe gleich wie oder höher als das vorbestimmte Schaltdrehzahlverhältnis wird, kann die Drehzahländerungssteuerung die Brennkraftmaschine, den ersten Motor, den zweiten Motor und die Drehzahländerungsgetriebebaugruppe steuern, um die Abgabe von einer Leistung zu der Antriebswelle sicherzustellen, die gleichwertig zu der eingestellten Leistungsanforderung ist, während eine Maschinendrehzahleinstellung, in der die Drehzahl der Maschinenwelle gleich der Schaltdrehzahl gemacht wird, und ein Schalten des Drehzahländerungszustands von dem (n + 1)-ten Drehzahlzustand zu dem (n + 1)-ten Drehzahlzustand durchgeführt werden. In Erwiderung auf ein Ansteigen des erforderlichen Drehzahlverhältnisses wird der Drehzahländerungstand von dem (n + 1)-ten Drehzahlzustand zu dem n-ten Drehzahlzustand geschaltet, wo im Vergleich mit dem (n + 1)-ten Drehzahlzustand ein größerer Wert als Drehzahlverhältnis zwischen der Maschinenwelle und der Antriebswelle eingestellt werden kann. Dies verbessert wirkungsvoll den Wirkungsgrad der übertragenen Leistung zwischen der Brennkraftmaschine und der Antriebswelle.
Die Drehzahländerungsgetriebebaugruppe kann ein Getriebe der Art mit parallelen Wellen mit einem ersten Drehzahländerungsmechanismus, der zumindest einen Getriebezug der Art mit parallelen Wellen hat, der in der Lage ist, eines der Elemente aus dem ersten Element und dem zweiten Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus mit der Antriebswelle zu verbinden, und mit einem zweiten Drehzahländerungsmechanismus, der zumindest einen Getriebezug der Art mit parallelen Wellen hat, der in der Lage ist, das andere der Elemente aus dem ersten Element und dem zweiten Element mit der Antriebswelle zu verbinden, sein.
Die Drehzahländerungsgetriebebaugruppe kann ein Getriebe der Planetengetriebeart mit einem Planetengetriebemechanismus, der in der Lage ist, eines der Elemente aus dem ersten Element und dem zweiten Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus mit der Antriebswelle zu verbinden, und mit einem Verbindungsmechanismus, der in der Lage ist, das andere der Elemente aus dem ersten Element und dem zweiten Element mit der Antriebswelle zu verbinden, sein. In diesem Fall kann der Verbindungsmechanismus das andere der Elemente aus dem ersten Element und dem zweiten Element direkt mit der Antriebswelle verbinden. Der Verbindungsmechanismus kann ebenfalls das andere der Elemente aus dem ersten Element und dem zweiten Element mit einer Änderung des Drehzahlverhältnisses mit der Antriebswelle verbinden.
Ein Hybridfahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Hybridfahrzeug, das mit Antriebsrädern versehen ist, die mit Leistung von einer Antriebswelle angetrieben werden. Das Hybridfahrzeug hat: eine Brennkraftmaschine; einen ersten Motor, der konstruiert ist, eine Leistung aufzunehmen und abzugeben; einen zweiten Motor, der konstruiert ist, eine Leistung aufzunehmen und abzugeben; einen Speicher, der angeordnet ist, eine elektrische Leistung von sowohl dem ersten Motor wie auch dem zweiten Motor zu empfangen und diesem zuzuführen; einen Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus, der ausgelegt ist, ein erstes Element, das mit einer sich drehenden Welle des ersten Motors verbunden ist, ein zweites Element, das mit einer sich drehenden Welle des zweiten Motors verbunden ist, und ein drittes Element, das mit einer Maschinenwelle der Brennkraftmaschine verbunden ist, zu haben, wobei der Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus wechselweise Differentialdrehungen der drei Elemente ermöglicht; eine Drehzahländerungsgetriebebaugruppe, die konstruiert ist, entweder das erste Element oder das zweite Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus ausgewählt mit der Antriebswelle zu verbinden, und einen Drehzahländerungszustand einzustellen, der aus mehreren unterschiedlichen Drehzahländerungszuständen ausgewählt wurde, wobei die Drehzahländerungsgetriebebaugruppe ausgelegt ist, wenn ein Drehzahlverhältnis zwischen der Maschinenwelle und der Antriebswelle in einem n-ten Drehzahlzustand ein vorbestimmtes Schaltdrehzahlverhältnis wird, in dem eines der Elemente aus dem ersten Element und dem zweiten Element mit der Antriebswelle verbunden ist, den Drehzahländerungszustand von dem n-ten Drehzahlzustand zu einem (n + 1)-ten Drehzahlzustand zu schalten, in dem das andere der Elemente aus dem ersten Element und dem zweiten Element mit der Antriebswelle verbunden ist, um das Drehzahlverhältnis zwischen der Maschinenwelle und der Antriebswelle auf einen kleineren Wert einzustellen; ein Leistungsanforderungseinstellmodul, das ausgelegt ist, eine Leistungsanforderung einzustellen, die eine für die Antriebswelle erforderliche Leistung ist; ein Einstellmodul für das erforderliche Drehzahlverhältnis, das ausgelegt ist, ein erforderliches Drehzahlverhältnis ausgehend von der eingestellten Leistungsanforderung und einer vorbestimmten Beschränkung einzustellen, wobei das erforderliche Drehzahlverhältnis ein erforderlicher Wert des Drehzahlverhältnisses zwischen der Maschinenwelle und der Antriebswelle ist; und eine Drehzahländerungssteuerung, die ausgelegt ist, wenn das erforderliche Drehzahlverhältnis gleich wie oder kleiner als ein vorbestimmtes unteres Grenzdrehzahlverhältnis wird, das nicht höher als das vorbestimmte Schaltdrehzahlverhältnis während des n-ten Drehzahlzustands der Drehzahländerungsgetriebebaugruppe ist, die Brennkraftmaschine, den ersten Motor, den zweiten Motor und die Drehzahländerungsgetriebebaugruppe so zu steuern, um eine Abgabe der Leistung zu der Antriebswelle sicherzustellen, die gleichwertig der eingestellten Leistungsanforderung ist, während eine Maschinendrehzahleinstellung, in der eine Drehzahl der Maschinenwelle gleich einer Schaltdrehzahl entsprechend dem Schaltdrehzahlverhältnis gemacht wird, und ein Schalten des Drehzahländerungszustands von dem n-ten Drehzahlzustand zu dem (n + 1)-ten Drehzahlzustand durchgeführt werden.
In dem Hybridfahrzeug kann der Wirkungsgrad der übertragenen Leistung in dem breiteren Fahrbereich verbessert werden, und dabei sowohl ein zufriedenstellender Kraftstoffverbrauch wie auch eine bevorzugte Fahrweise erreicht werden.
Ein Steuerungsverfahren einer Leistungsabgabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Steuerungsverfahren einer Leistungsabgabevorrichtung. Die Leistungsabgabevorrichtung hat: eine Antriebswelle; eine Brennkraftmaschine; einen ersten Motor, der konstruiert ist, eine Leistung aufzunehmen und abzugeben; einen Speicher, der angeordnet ist, eine elektrische Leistung sowohl von dem ersten Motor wie auch von dem zweiten Motor zu empfangen und diesem zuzuführen; einen Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus, der ausgelegt ist, ein erstes Element, das mit einer sich drehenden Welle des ersten Motors verbunden ist, ein zweites Element, das mit einer sich drehenden Welle des zweiten Motors verbunden ist, und ein drittes Element, das mit einer Maschinenwelle der Brennkraftmaschine verbunden ist, aufzuweisen, wobei der Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus wechselweise Differentialdrehungen der drei Elemente ermöglicht; eine Drehzahländerungsgetriebebaugruppe, die konstruiert ist, eines der Elemente aus dem ersten Element oder dem zweiten Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus ausgewählt mit der Antriebswelle zu verbinden, und einen Drehzahländerungszustand einzustellen, der aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Drehzahländerungszuständen ausgewählt wurde, wobei die Drehzahländerungsgetriebebaugruppe ausgelegt ist, wenn ein Drehzahlverhältnis zwischen der Maschinenwelle und der Antriebswelle in einem n-ten Drehzahlzustand, in dem eines der Elemente aus dem ersten Element und dem zweiten Element mit der Antriebswelle verbunden ist, ein vorbestimmtes Schaltdrehzahlverhältnis wird, den Drehzahländerungszustand von dem n-ten Drehzahlzustand zu einem (n + 1)-ten Drehzahlzustand zu schalten, in dem das andere der Elemente aus dem ersten Element und dem zweiten Element mit der Antriebswelle verbunden ist, um das Drehzahlverhältnis zwischen der Maschinenwelle und der Antriebswelle auf einen kleineren Wert einzustellen. Das Verfahren hat die folgenden Schritte:

(a) Bestimmen, ob ein erforderliches Drehzahlverhältnis gleich wie oder kleiner als ein vorbestimmtes unteres Grenzdrehzahlverhältnis, das nicht höher als das vorbestimmte Schaltdrehzahlverhältnis während des n-ten Drehzahlzustands der Drehzahländerungsgetriebebaugruppe ist, wobei das erforderliche Drehzahlverhältnis als erforderlicher Wert des Drehzahlverhältnisses zwischen der Maschinenwelle und der Antriebswelle ausgehend von einer Leistungsanforderung, die für die Antriebswelle erforderlich ist, und einer vorbestimmten Beschränkung eingestellt wird;
(b) dafür sorgen, dass eine Drehzahl der Maschinenwelle gleich einer Schaltdrehzahl entsprechend dem vorbestimmten Schaltdrehzahlverhältnis wird, wenn der Schritt (a) bestimmt, dass das erforderliche Drehzahlverhältnis gleich wie oder kleiner als das vorbestimmte untere Grenzdrehzahlverhältnis ist; und
(c) Steuern der Drehzahländerungsgetriebebaugruppe, um den Drehzahländerungszustand von dem n-ten Drehzahlzustand auf den (n + 1)-ten Drehzahlzustand zu schalten, wenn die Drehzahl der Maschinenwelle gleich der Schaltdrehzahl wird.

Das Steuerungsverfahren der Leistungsabgabevorrichtung gemäß der Erfindung ermöglicht ein geeignetes Überwechseln zwischen der Verbindung des ersten Elements des Leistungsübertragungsintegrationsmechanismus mit der Antriebswelle und der Verbindung des zweiten Elements des Leistungsübertragungsintegrationsmechanismus mit der Antriebswelle, um den Wirkungsgrad der übertragenen Leistung in dem breiteren Fahrbereich zu verbessern.
Die Brennkraftmaschine, der erste Motor und der zweite Motor können so gesteuert werden, dass eine Abgabe von einer Leistung zu der Antriebswelle während der Ausführung des Schritts (b) und des Schritts (c) sichergestellt ist, die gleichwertig zu der Leistungsanforderung ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Blockansicht eines Hybridfahrzeugs 20 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine erläuternde Ansicht, die ein Moment und Drehzahlen von Hauptelementen in einem Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 und einem Getriebe 60 darstellen, wenn ein Drehzahländerungszustand des Getriebes 60 in Erwiderung auf eine Variation der Fahrzeuggeschwindigkeit in einer Antriebsbetriebsart des Hybridfahrzeugs 20 der Ausführungsform mit dem Betrieb einer Maschine 22 geändert wird;
3 ist eine erläuternde Ansicht, die ähnlich zu der 2 ist;
4 ist eine erläuternde Ansicht, die ähnlich zu der 2 ist;
5 ist eine erläuternde Ansicht, die ähnlich zu der 2 ist;
6 ist eine erläuternde Ansicht, die ähnlich zu der 2 ist;
7 ist eine erläuternde Ansicht, die ähnlich zu der 2 ist;
8 ist eine erläuternde Ansicht, die ähnlich zu der 2 ist;
9 ist ein Liniendiagramm, das ein Moment und eine Drehzahl der Elemente des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 und eines Untersetzungsgetriebemechanismus 50 zeigt, wenn dafür gesorgt ist, dass ein Motor MG1 als ein Generator funktioniert und ein Motor MG2 als ein Motor funktioniert;
10 ist ein Liniendiagramm, das ein Moment und eine Drehzahl der Elemente des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 und eines Untersetzungsgetriebemechanismus 50 zeigt, wenn dafür gesorgt ist, dass ein Motor MG2 als ein Generator funktioniert und ein Motor MG1 als ein Motor funktioniert;
11 ist eine erläuternde Ansicht zum Beschreiben einer Motorantriebsbetriebsart in dem Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform;
12 ist ein Flussdiagramm, das eine Antriebssteuerungsroutine zeigt, die durch eine Hybrid-ECU 70 während der Fahrt des Hybridfahrzeugs 20 der Ausführungsform mit einem Einrücken einer Kupplung C0 und dem Betrieb der Maschine 22 durchgeführt wird;
13 ist ein Flussdiagramm, das die Antriebssteuerungsroutine zeigt, die durch die Hybrid-ECU 70 während der Fahrt des Hybridfahrzeugs 20 der Ausführungsform mit dem Einrücken der Kupplung C0 und dem Betrieb der Maschine 22 durchgeführt wird;
14 zeigt eine Betriebskurve der Maschine 22 und korrelierende Kurven (Kurven konstanter Leistung) zwischen einer Maschinendrehzahl Ne und einem Maschinenmoment Te;
15 zeigt ein Beispiel eines Kennfelds zum Einstellen einer unteren Grenzdrehzahl;
16 zeigt Variationen eines Wirkungsgrads ηed der übertragenen Leistung zwischen der Maschine 22 und einer Antriebswelle 67 mit Bezug auf die entsprechenden Drehzahländerungszustände des Getriebes 60 in dem Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform;
17 ist ein Flussdiagramm, das eine Steuerungsroutine nach einem Aufwärtsschalten zeigt, die durch die Hybrid-ECU 70 nach einer aufwärts geschalteten Änderung des Drehzahländerungszustands des Getriebes 60 durchgeführt wird;
18 zeigt ein anderes Beispiel des Kennfelds zum Einstellen des unteren Grenzdrehzahlverhältnisses;
19 zeigt eine schematische Blockansicht eine anderen Getriebes 100, das an dem Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform anwendbar ist;
20 zeigt eine schematische Blockansicht von noch einem anderem Getriebe 200, das auf das Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform anwendbar ist; und
21 ist eine schematische Blockansicht eines Hybridfahrzeugs 20A eines modifizierten Beispiels.
Beste Arten zum Ausführen der Erfindung
Eine Art zum Ausführen der Erfindung ist im Folgenden als bevorzugte Ausführungsform beschrieben.
1 stellt schematisch die Anordnung eines Hybridfahrzeugs 20 in einer Ausführungsform der Erfindung dar. Das Hybridfahrzeug 20, das in 1 gezeigt ist, ist als Fahrzeug mit Hinterradantrieb konstruiert und hat eine Maschine 22, die in einem vorderen Abschnitt der Maschine angeordnet ist, einen Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40, der mit einer Kurbelwelle (einer Maschinenwelle) 26 der Maschine 22 verbunden ist, einen Motor MG1, der mit dem Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 verbunden ist und konstruiert ist, eine Leistungserzeugungsfähigkeit aufzuweisen, einen Motor MG2, der koaxial mit dem Motor MG1 angeordnet ist, um mit dem Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 über einen Untersetzungsgetriebemechanismus 50 verbunden zu werden, und der konstruiert ist, eine Leistungserzeugungsfähigkeit aufzuweisen, ein Getriebe 60, das konstruiert ist, die Abgabeleistung des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 mit einer Drehzahländerung zu einer Antriebswelle 67 abzugeben, und eine elektronische Hybridsteuereinheit 70 (die im Folgenden als ”Hybrid-ECU” bezeichnet wird), die ausgelegt ist, die Betriebe des gesamten Hybridfahrzeugs 20 zu steuern.
Die Maschine 22 ist als Brennkraftmaschine konstruiert, die vorgesehen ist einen Kohlenwasserstoffkraftstoff wie z. B. Benzin oder Leichtöl zu verbrauchen und dabei eine Leistung zu erzeugen. Die Maschine 22 befindet sich unter Betriebssteuerungen wie z. B. einer Kraftstoffeinspritzsteuerung, einer Zündzeitsteuerung und einer Einlassluftströmungssteuerung einer elektronischen Maschinensteuerungseinheit 24 (die im Folgenden als ”Maschinen-ECU” bezeichnet wird). Die Maschinen-ECU 24 gibt unterschiedliche Signale von verschiedenen Sensoren wie z. B. einem Kurbelpositionssensor (nicht dargestellt), der an der Kurbelwelle 26 angebracht ist, die für die Maschine 22 bereitgestellt sind, um die Betriebsbewegungen der Maschine 22 zu messen und zu erfassen, ein. Die Maschinen-ECU 24 stellt eine Verbindung mit der Hybrid-ECU 70 her, um die Betriebe der Maschine 22 in Erwiderung auf Steuersignale von der Hybrid-ECU 70 und mit Bezug auf die unterschiedlichen Signale von den verschiedenen Sensoren zu steuern und um Daten abhängig von den Betriebsbedingungen der Maschine 22 gemäß den Anforderungen zu der Hybrid-ECU 70 auszugeben.
Die Motoren MG1 und MG2 sind als Synchronmotor-Generatoren konstruiert, die die gleichen Spezifikationen aufweisen, um einen Betrieb sowohl als Generator wie auch als Motor zu ermöglichen. Die Motoren MG1 und MG2 sind angeordnet, um eine elektrische Leistung von einer Batterie 35 oder einem Speicher über Wandler 31 und 32 zu empfangen bzw. diesen Elementen zuzuführen. Stromleitungen 39, die die Batterie 35 mit den Wandlern 31 und 32 verbinden, sind als gemeinsamer positiver Bus und negativer Bus konstruiert, die von den Wandlern 31 und 32 geteilt werden. Eine derartige Verbindung ermöglicht, dass eine elektrische Leistung, die durch einen der Motoren MG1 und MG2 erzeugt wird, durch den anderen der Motoren MG2 oder MG1 verbraucht wird. Die Batterie 35 kann auf diese Weise mit einer überschüssigen elektrischen Leistung geladen werden, die von einem der Motoren MG1 und MG2 erzeugt wird, und kann entladen werden, um eine unzureichende elektrische Leistung zu ergänzen. Die Batterie 35 wird aufgrund des Gleichgewichts der Eingabe und der Abgabe von elektrischer Leistung zwischen den Motoren MG1 und MG2 weder geladen noch entladen. Beide Motoren MG1 und MG2 werden durch eine elektronische Motor-Steuerungseinheit 30 (die im Folgenden als ”Motor-ECU” bezeichnet wird) angetrieben und gesteuert. Die Motor-ECU 30 gibt verschiedene Signale, die zum Antreiben und Steuern der Motoren MG1 und MG2 erforderlich sind, z. B. Signale, die die Drehpositionen der Rotoren in den Motoren MG1 und MG2 darstellen, von Drehpositionserfassungssensoren 33 und 34 und Signale, die Phasenströme darstellen, die auf die Motoren MG1 und MG2 aufzubringen sind, von Stromsensoren (nicht dargestellt) ein. Die Motor-ECU 30 gibt Schaltsteuerungssignale zu den Wandlern 31 und 32 aus. Die Motor-ECU 30 berechnet ebenfalls ausgehend von den Eingangssignalen von den Drehzahlpositionserfassungssensoren 33 und 34 gemäß einer Drehzahlbrechungsroutine (nicht dargestellt) Drehzahlen Nm1 und Nm2 der Rotoren in den Motoren MG1 und MG2. Die Motor-ECU 30 stellt eine Verbindung mit der Hybrid-ECU 70 her, um die Motoren MG1 und MG2 in Erwiderung auf Steuersignale anzutreiben und zu steuern, die von der Hybrid-ECU 70 empfangen wurden, und um Daten bezüglich der Betriebszustände der Motoren MG1 und MG2 entsprechend den Anforderungen zu der Hybrid-ECU 70 auszugeben.
Die Batterie 35 befindet sich unter der Steuerung und dem Management einer elektronischen Batterie-Steuerungseinheit 36 (die im Folgenden als ”Batterie-ECU” bezeichnet wird). Die Batterie-ECU 36 gibt Signale, die für das Management und die Steuerung der Batterie 35 erforderlich sind, z. B. eine Zwischenanschlussspannung von einem Spannungssensor (nicht dargestellt), der zwischen den Anschlüssen der Batterie 35 angeordnet ist, einen Lade-Entladestrom von einem Stromsensor (nicht dargestellt), der in der Stromleitung 39, die mit dem Ausgangsanschluss der Batterie 35 verbunden ist, und eine Batterietemperatur Tb von einem Temperatursensor 37, der an der Batterie 35 angebracht ist, ein. Die Batterie-ECU 36 gibt Daten betreffend die Betriebszustände der Batterie 35 durch die Verbindung zu der Hybrid-ECU 70 und zu der Maschinen-ECU 24 entsprechend den Anforderungen aus. Zum Zweck der Steuerung und des Managements der Batterie 35 führt die Batterie-ECU 36 ebenfalls eine arithmetische Operation durch, eine verbleibende Ladung oder einen Ladezustand SOC der Batterie 35 aus einem integrierten Wert des Lade-Entladestroms zu berechnen.
Der Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 ist zusammen mit den Motoren MG1 und MG2, dem Untersetzungsgetriebemechanismus 50 und dem Getriebe 60 in einem Getriebegehäuse (nicht dargestellt) angeordnet und koaxial mit der Kurbelwelle 26 über einen vorbestimmten Abstand von der Maschine 22 angeordnet. Der Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 dieser Ausführungsform ist als Planetengetriebemechanismus mit doppelten Planeten einschließlich eines Sonnenrads 41 als einem außen verzahnten Zahnrad, einem Hohlrad 42 als einem innen verzahnten Zahnrad, das konzentrisch mit dem Sonnenrad 41 angeordnet ist, und einem Träger 45, der angeordnet ist, um zumindest einen Satz der zwei Planetenräder 43 und 44 auf eine solche Weise zu halten, um sowohl deren Umläufe wie auch deren Drehungen um ihre Achsen zu ermöglichen. Die zwei Planetenräder 43 und 44 sind miteinander in Kämmeingriff und sind angeordnet, um entsprechend mit dem Sonnenrad 41 und dem Hohlrad 42 in Kämmeingriff zu sein. Der Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 weist das Sonnenrad 41 (zweites Element), das Hohlrad 42 (drittes Element) und den Träger 45 (erstes Element) als Elemente der Differentialdrehung auf. In dieser Ausführungsform ist der Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 konstruiert, ein Übersetzungsverhältnis ρ (Verhältnis der Anzahl der Zähne des Sonnenrads 41 zu der Anzahl der Zähne des Hohlrads 42) aufzuweisen, das ein Verhältnis von ρ < 0,5 erfüllt. Das Sonnenrad 41 als das zweite Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 ist mit dem Motor MG1 (hohler Rotor) oder einem zweiten Motor über eine hohle Sonnenradwelle 41a, die sich von dem Sonnenrad 41 in eine zu der Maschine 22 gegenüberliegende Richtung erstreckt, und eine hohle, erste Motorwelle 46, die sich in die gleiche Richtung erstreckt (d. h., in Richtung eines rückwärtigen Endes des Fahrzeugs) verbunden. Der Träger 45 als das erste Element ist über den Untersetzungsgetriebemechanismus 50, der zwischen dem Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 und der Maschine 22 und einer hohlen, zweiten Motorwelle 55, die sich von dem Untersetzungsgetriebemechanismus 50 (einem Sonnenrad 51) zu der Maschine 22 erstreckt, angeordnet ist, mit dem Motor MG2 (hohler Rotor) oder mit einem ersten Motor verbunden. Das Hohlrad 42 als das dritte Element ist über eine Hohlradwelle 42a, die sich erstreckt, um durch die hohle, zweite Motorwelle 55 und den Motor MG2 und einen Dämpfer 28 durchzutreten, mit der Kurbelwelle 26 der Maschine 22 verbunden.
Wie aus 1 ersichtlich ist, ist eine Kupplung C0 (Verbindungs-Lösungs-Gerät) zwischen der Sonnenradwelle 41a und der ersten Motorwelle 46 bereitgestellt, um die Verbindung der Sonnenradwelle 41a mit der ersten Motorwelle 46 (Antriebsquellenelementverbindung) herzustellen und die Verbindung zu lösen. In der Ausführungsform ist die Kupplung C0 z. B. als Klauenkupplung konstruiert, um dafür zu sorgen, dass ein an einem Ende der Sonnenradwelle 41a befestigtes Klauenelement mit einem an einem Ende der ersten Motorwelle 46 befestigten Klauenelement mit weniger Verlust einrückt und den Eingriff löst. Die Kupplung C0 wird durch ein elektrisches, elektromagnetisches oder hydraulisches Stellglied 88 betätigt. Das Lösen der Kupplung C0 trennt die Sonnenradwelle 41a von der ersten Motorwelle 46 und trennt dabei den Motor MG1 oder den zweiten Motor von dem Sonnenrad 41 als dem zweiten Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40. Die Funktion des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 trennt im Wesentlichen die Maschine 22 von den Motoren MG1 und MG2 und dem Getriebe 60. Die erste Motorwelle 46, die mit dem Sonnenrad 41 des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 mittels der Kupplung C0 verbindbar ist, wird von dem Motor MG1 in die zu der Maschine 22 gegenüberliegende Richtung (d. h., in Richtung des rückwärtigen Endes des Fahrzeugs) weitergeführt und ist mit dem Getriebe 60 verbunden. Eine Trägerwelle (Verbindungswelle) 45a wird von dem Träge 45 des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 in die Richtung gegenüber zu der Maschine 22 (d. h., in Richtung des rückwärtigen Endes des Fahrzeugs) geführt, um durch die hohle Sonnenradwelle 41a und die hohle, erste Motorwelle 46 durchzutreten, und ist ebenfalls mit dem Getriebe 60 verbunden. In der Struktur der Ausführungsform ist der Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 zwischen den koaxialen Motoren MG1 und MG2 angeordnet und koaxial mit den beiden Motoren MG1 und MG2 angeordnet. Die Maschine 22 ist koaxial mit dem Motor MG2 angeordnet und liegt dem Getriebe 60 über den Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 gegenüber. Die Maschine 22, die Motoren MG1 und MG2, der Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 und das Getriebe 60 als Bestandteile der Leistungsabgabevorrichtung in der Ausführungsform sind nämlich in der Reihenfolge Maschine 22, Motor MG2 (der Untersetzungsgetriebemechanismus 50), Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40, Motor MG1, und Getriebe 60 in einer Richtung von dem vorderen Ende zu dem rückwärtigen Ende des Fahrzeugs angeordnet. Diese Anordnung ermöglicht eine Größenreduktion der Leistungsabgabevorrichtung, damit sie insbesondere geeignet ist, um an einem Hybridfahrzeug 20 eines auf einem Hinterradantrieb basierenden Systems montiert zu werden.
Der Untersetzungsgetriebemechanismus 50 ist als Planetengetriebemechanismus mit einzelnen Planeten einschließlich eines Sonnenrads 51 als Zahnrad mit einer Außenverzahnung, einem Hohlrad 52 als Zahnrad mit einer Innenverzahnung, das konzentrisch mit dem Sonnenrad 51 angeordnet ist, mehreren Planetenrädern 53, die angeordnet sind, um sowohl mit dem Sonnenrad 51 wie auch dem Hohlrad 52 in Kämmeingriff zu sein, und einem Träger 54, der angeordnet ist, um die Vielzahl Planetenräder 53 auf eine Weise zu halten, um sowohl deren Umläufe wie auch deren Umdrehungen um deren Achsen zu ermöglichen. Das Sonnenrad 51 des Untersetzungsgetriebemechanismus 50 ist über die zweite Motorwelle 55 mit dem Rotor des Motors MG2 verbunden. Das Hohlrad 52 des Untersetzungsgetriebemechanismus 50 ist so an den Träger 45 des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 befestigt, dass der Untersetzungsgetriebemechanismus 50 im Wesentlichen einstückig mit dem Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 ausgebildet ist. Der Träger 54 des Untersetzungsgetriebemechanismus 50 ist an dem Getriebegehäuse befestigt. Die Funktion des Untersetzungsgetriebemechanismus 50 reduziert die Drehzahl der Leistung von dem Motor MG2 und überträgt die Leistung der reduzierten Drehzahl zu dem Träger 45 des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40, während die Drehzahl der Leistung von dem Träger 45 erhöht wird, und die Leistung der erhöhten Drehzahl zu dem Motor MG2 übertragen wird. In der Anwendung des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40, der als Planentengetriebemechanismus mit doppelten Planeten konstruiert ist, um ein Übersetzungsverhältnis ρ aufzuweisen, das niedriger als der Wert 0,5 ist, weist der Träger 45 eine höhere Momentverteilungsrate von der Maschine 22 als die von dem Sonnenrad 41 auf. Die Anordnung des Untersetzungsgetriebemechanismus 50 zwischen dem Träger 45 des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 und des Motors MG2 erreicht wünschenswert eine Reduktion der Größe des Motors MG2 und senkt den Leistungsverlust des Motors MG2. In der Struktur der Ausführungsform ist der Untersetzungsgetriebemechanismus 40 zwischen dem Motor MG2 und dem Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 angeordnet, und ist einstückig mit dem Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 ausgebildet. Diese Anordnung ermöglicht eine weitere Reduktion der Größe der Leistungsabgabevorrichtung. In dieser Ausführungsform ist der Untersetzungsgetriebemechanismus 50 konstruiert, ein Drehzahluntersetzungsverhältnis (Verhältnis der Anzahl der Zähne des Sonnenrads 51 zu der Anzahl der Zähne des Hohlrads 52) nahe an ρ/(1 – ρ) aufzuweisen, in dem ρ das Untersetzungsverhältnis des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 darstellt. Diese Anordnung ermöglicht, dass die Motoren MG1 und MG2 die gleiche Spezifikation aufweisen, und verbessert somit die Produktivitäten der Leistungsabgabevorrichtung und des Hybridfahrzeugs 20 und führt zu einer Reduktion der Kosten.
Das Getriebe 60 ist als automatisches Getriebe der Art mit parallelen Wellen konstruiert, das einen Drehzahländerungszustand (Übersetzungsverhältnis) aufweist, der unter mehreren unterschiedlichen Werten ausgewählt änderbar ist. Das Getriebe 60 hat ein erstes antreibendes Vorgelegerad 61a und ein erstes angetriebenes Vorgelegerad 61b, die einen ersten Drehzahlgetriebezug bestimmen, ein zweites antreibendes Vorgelegerad 62a und ein zweites angetriebenes Vorgelegerad 62b, die einen zweiten Drehzahlgetriebezug bestimmen, ein drittes antreibendes Vorgelegerad 63a und ein drittes angetriebenes Vorgelegerad 63b, die einen dritten Drehzahlgetriebezug bestimmen, ein viertes antreibendes Vorgelegerad 64a und ein viertes angetriebenes Vorgelegerad 64b, die einem vierten Drehzahlgetriebezug bestimmen, eine Vorgelegewelle 65 mit den entsprechenden angetriebenen Vorgelegerädern 61b bis 64b und einem Zahnrad 65b, die daran befestigt sind, Kupplungen C1 und C2, ein Zahnrad 66a, das an der Antriebswelle 67 angebracht ist, und einen Rückwärtsgetriebezug (nicht dargestellt). In der folgenden Beschreibung können der ”erste Drehzahlgetriebezug bis zu dem vierten Drehzahlgetriebezug” als ”Drehzahlgetriebezug” bezeichnet werden, und die ”antreibenden Vorgelegeräder” und die ”angetriebenen Vorgelegeräder” können einfach ”Räder” genannt werden. In dem Getriebe 60 der Ausführungsform weist ein Drehzahlverhältnis G(1) den größten Wert für den ersten Drehzahlgetriebezug auf und sinkt in der Folge zweiter Drehzahlgetriebezug, dritter Drehzahlgetriebezug und vierter Drehzahlgetriebezug.
Wie aus 1 ersichtlich ist, ist das erste Rad 61a des ersten Drehzahlgetriebezugs auf eine drehbare aber axial unbewegliche Weise auf der Trägerwelle 45a befestigt, die sich von dem Träger 45 als dem ersten Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 erstreckt und ist kontinuierlich mit dem ersten Rad 61b in Kämmeingriff, das an der Vorgelegewelle 65 befestigt ist. Ähnlich ist das dritte Rad 63a des dritten Drehzahlgetriebezugs auf eine drehbare aber axial unbewegliche Weise an der Trägerwelle 45a befestigt und ist kontinuierlich mit dem dritten Rad 61b, das auf der Vorgelegewelle 65 befestigt ist, in Kämmeingriff. In der Struktur dieser Ausführungsform ist die Kupplung C1 an der Seite der Trägerwelle 45a (an der Seite der antreibenden Vorgelegeräder) bereitgestellt, um eines der Räder aus dem ersten Rad 61a (erster Drehzahlgetriebezug) und dem dritten Rad 63a (dritter Drehzahlgetriebezug) ausgewählt an der Trägerwelle 45a zu befestigen, und sowohl das erste Rad 61a wie auch das dritte Rad 63a von der Trägewelle 45a freizugeben und dabei dafür zu sorgen, dass das erste Rad 61a und das dritte Rad 63a relativ zu der Trägerwelle 45a drehbar sind. Die Kupplung C1 ist z. B. als Klauenkupplung strukturiert, um dafür zu sorgen, dass ein Klauenelement, das an der Trägerwelle 45a in einer nicht drehbaren aber axial beweglichen Weise befestigt ist, mit entweder einem Klauenelement, das an dem ersten Rad 61a befestigt ist oder einem Klauenelement, das an dem dritten Rad 63a befestigt ist, mit weniger Verlust in Eingriff gerät und um den Eingriff zu lösen. Die Kupplung C1 wird durch das Stellglied 88 betätigt. Die Zahnräder 61a und 61b des ersten Drehzahlgetriebezugs, die Zahnräder 63a und 63b des dritten Drehzahlgetriebezugs und die Kupplung C1 arbeiten als erster Drehzahländerungsmechanismus des Getriebes 60 zusammen. Das zweite Rad 62a des zweiten Drehzahlgetriebezugs ist auf eine drehbare aber axial unbewegliche Weise an der ersten Motorwelle 46 befestigt, die mit dem Sonnenrad 41 als dem zweiten Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 über die Kupplung C0 verbindbar ist, und kontinuierlich mit dem zweiten Rad 62b, das an der Vorlegewelle 65 befestigt ist, in Kämmeingriff. Ähnlich ist das vierte Rad 64a des vierten Drehzahlgetriebezugs auf eine drehbare aber axial unbewegliche Weise an der ersten Motorwelle 46 befestigt und kontinuierlich mit dem vierten Rad 64b, das auf der Vorlegewelle 65 befestigt ist, in Kämmeingriff. In der Struktur dieser Ausführungsform ist die Kupplung C2 an der Seite der ersten Motorwelle 46 (an der Seite der angetriebenen Vorgelegeräder) bereitgestellt, um ausgewählt eines der Räder aus dem zweiten Rad 62a (zweiter Drehzahlgetriebezug) und dem vierten Rad 64a (vierter Drehzahlgetriebezug) an der ersten Motorwelle 46 zu befestigen und sowohl das zweite Rad 62a wie auch das vierte Rad 64a von der ersten Motorwelle 46 zu lösen und dabei dafür zu sorgen, dass das zweite Rad 62a und das vierte Rad 64a relativ zu der ersten Motorwelle 46 drehbar sind. Die Kupplung C2 ist ebenfalls z. B. als Klauenkupplung strukturiert, um dafür zu sorgen, dass ein Klauenelement, das auf eine nicht drehbare aber axial bewegliche Weise an der ersten Motorwelle 46 befestigt ist, mit einem Klauenelement, das an dem zweiten Rad 62a befestigt ist, oder einem Klauenelement, das an dem vierten Rad 64a befestigt ist, mit weniger Verlust in Eingriff gerät, und dass der Eingriff gelöst wird. Die Kupplung C2 wird ebenfalls durch das Stellglied 88 betätigt. Die Räder 62a und 62b des zweiten Drehzahlgetriebezugs, die Räder 64a und 64b des vierten Drehzahlgetriebezugs und die Kupplung C2 arbeiten als zweiter Drehzahländerungsmechanismus des Getriebes 60 zusammen.
Die Leistung, die entweder von der Trägerwelle 45a oder von der ersten Motorwelle 46 zu der Vorgelegewelle 65 übertragen wird, wird über das Zahnrad 65b und 66a zu der Antriebswelle 67 übertragen und letztendlich über ein Differentialgetriebe 68 zu den Hinterrädern 69a und 69b als Antriebsräder abgegeben. In der Struktur des Getriebes 60 der Ausführungsform sind die Kupplung C1 und die Kupplung C2 entsprechend an der Seite der Trägerwelle 45a und an der Seite der ersten Motorwelle 46 bereitgestellt. Diese Anordnung reduziert wünschenswert den möglichen Verlust durch die Befestigung der Räder 61a bis 64a an der Trägerwelle 45a oder mittels der Kupplungen C1 und C2 an der ersten Motorwelle 46. In dem zweiten Drehzahländerungsmechanismus einschließlich dem vierten Drehzahlgetriebezug, der ein außerordentlich kleines Drehzahluntersetzungsverhältnis aufweist, wird die Drehzahl des Rads 64a, das vor der Befestigung an der ersten Motorwelle 46 mittels der Kupplung C2 leer läuft, niedriger als die Drehzahl des damit gepaarten Paars 64b auf der Vorlegewelle 65. Das Bereitstellen von zumindest der Kupplung C2 an der Seite der ersten Motorwelle 46 ermöglicht das Einrücken des Klauenelements an dem Rad 64a mit dem Klauenelement an der ersten Motorwelle 46 mit einem niedrigeren Verlust. Der Grad einer solchen Verlustreduktion hängt teilweise von dem Verhältnis der Anzahlen der Zähne in den entsprechenden Getriebezügen ab.
In dem ersten Drehzahlmechanismus einschließlich des ersten Getriebezugs, der ein großes Drehzahluntersetzungsverhältnis aufweist, kann die Kupplung C1 an der Seite der Vorlegewelle 65 bereitgestellt sein.
In dem Getriebe 60, das die Konstruktion aufweist, die voranstehend behandelt wurde, verursacht die Befestigung von entweder dem ersten Rad 61a (erster Drehzahlgetriebezug) oder dem dritten Rad 63a (dritter Drehzahlgetriebezug) an der Trägerwelle 45a mittels der Kupplung C1 in Kombination mit der Freigabe durch die Kupplung C2, dass die Leistung von der Trägewelle 45a über das erste Rad 61a (erster Drehzahlgetriebezug) oder das dritte Rad 63a (dritter Drehzahlgetriebezug) und die Vorgelegewelle 65 zu der Antriebswelle 67 übertragen wird. Die Befestigung von einem der Räder aus dem zweiten Rad 62a (zweiter Drehzahlgetriebezug) und dem vierten Rad 64a (vierter Drehzahlgetriebezug) mit der Kupplung C2 an der ersten Motorwelle 46 verursacht in Kombination mit dem Koppeln der Kupplung C0 und dem Freigeben der Kupplung C1, dass die Leistung von der ersten Motorwelle 46 über das zweite Rad 62a (zweiter Drehzahlgetriebezug) oder das vierte Rad 64a (vierter Drehzahlgetriebezug) und die Vorgelegewelle 65 zu der Antriebswelle 67 übertragen wird. In der folgenden Beschreibung werden der Zustand der Leistungsübertragung durch den ersten Drehzahlgetriebezug, der Zustand der Leistungsübertragung durch den zweiten Drehzahlgetriebezug, der Zustand der Leistungsübertragung durch den dritten Drehzahlgetriebezug und der Zustand der Leistungsübertragung durch den vierten Drehzahlgetriebezug entsprechend als ”erster Drehzahlzustand (1. Drehzahl)”, ”zweiter Drehzahlzustand (2. Drehzahl)”, ”dritter Drehzahlzustand (3. Drehzahl)”, und ”vierter Drehzahlzustand (4. Drehzahl)” bezeichnet. In der Struktur des Getriebes 60 der Ausführungsform sind die Kupplung C1 und C2 entsprechend an der Seite der Trägerwelle 45a und an der Seite der ersten Motorwelle 46 bereitgestellt. Diese Anordnung reduziert wünschenswert den möglichen Verlust durch die Befestigung der Räder 61a bis 64a mittels der Kupplungen C1 und C2 an der Trägerwelle 45a oder an der ersten Motorwelle 46. In dem zweiten Drehzahländerungsmechanismus einschließlich des vierten Drehzahlgetriebezugs, der ein ausgesprochen kleines Drehzahluntersetzungsverhältnis aufweist, wird die Drehzahl des Rads 64a, das vor der Befestigung mittels der Kupplung C2 an der ersten Motorwelle 46 leer läuft, niedriger als die Drehzahl des damit gepaarten Rads 64b auf der Vorgelegewelle 65. Das Bereitstellen von zumindest der Kupplung C2 an der Seite der ersten Motorwelle 46 ermöglicht das Einrücken des Klauenelements an dem Rad 64a mit dem Klauenelement an der ersten Motorwelle 46 mit einem niedrigeren Verlust. Der Grad einer derartigen Verlustreduktion hängt teilweise von dem Verhältnis der Anzahl der Zähne in den entsprechenden Getriebezügen ab. In dem ersten Drehzahländerungsmechanismus einschließlich des ersten Getriebezugs, der ein hohes Drehzahluntersetzungsverhältnis aufweist, kann die Kupplung C1 an der Seite der Vorgelegewelle 65 bereitgestellt sein.
Die Hybrid-ECU 70 ist als Mikroprozessor einschließlich einer CPU 72, einem ROM 74, das ausgelegt ist, Verarbeitungsprogramme zu speichern, einem RAM 76, das ausgelegt ist, vorübergehend Daten zu speichern, Eingangs- und Ausgangsanschlüssen (nicht dargestellt) und einem Verbindungsanschluss (nicht dargestellt) konstruiert. Die Hybrid-ECU 70 gibt über ihren Eingangsanschluss ein Zündsignal von einem Zündschalter (Anlassschalter) 80, eine Getriebeschaltposition SP oder eine vorliegende Einstellposition eines Gangschalthebels 81 von einem Gangschaltpositionssensor 82, eine Beschleunigeröffnung Acc oder das Ausmaß, mit dem der Fahrer ein Beschleunigerpedal 83 niederdrückt, von einem Beschleunigerpedalpositionssensor 84, eine Bremspedalposition BP, oder das Ausmaß, mit dem der Fahrer ein Bremspedal 85 niederdrückt, von einem Bremspedalpositionssensor 86, und eine Fahrzeuggeschwindigkeit V von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 87 ein. Die Hybrid-ECU 70 stellt über ihren Verbindungsanschluss eine Verbindung mit der Maschinen-ECU 24, der Motor-ECU 30 und der Batterie-ECU 36 her, um verschiedene Steuersignale und Daten zu und von der Maschinen-ECU 24, der Motor-ECU 30 und der Batterie-ECU 36 zu übertragen, wie voranstehend erwähnt wurde. Das Stellglied 88, das die Kupplung C0 und die Kupplungen C1 und C2 des Getriebes 60 betätigt, wird ebenfalls durch die Hybrid-ECU 70 gesteuert.
Die Serien der Betriebe des Hybridfahrzeugs 20, das konstruiert ist, wie voranstehend behandelt wurde, werden mit Bezug auf 2 bis 11 erläutert. In den Diagrammen der 2 bis 11 stellt eine S-Achse eine Drehzahl des Sonnenrads 41 in dem Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 (gleichwertig einer Drehzahl Nm1 des Motors MG1 oder der ersten Motorwelle 46) dar. Eine R-Achse stellt eine Drehzahl des Hohlrads 42 in dem Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 (gleichwertig einer Drehzahl Ne der Maschine 22) dar. Eine C-Achse stellt eine Drehzahl des Trägers 45 in dem Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 (gleichwertig einer Drehzahl der Trägerwelle 45a und einer Drehzahl des Hohlrads 52 in dem Untersetzungsgetriebemechanismus 50) dar. Eine 61a-Achse bis zu einer 64a-Achse, eine 65-Achse und eine 67-Achse stellen entsprechend Drehzahlen des ersten Rads 61a bis vierten Rads 64a in dem Getriebe 60, eine Drehzahl der Vorlegewelle 65 und eine Drehzahl der Antriebswelle 67 dar.
Während der Fahrt des Hybridfahrzeugs 20 mit dem Betrieb der Maschine 22 in dem Zustand, in dem die Kupplung C0 eingerückt ist, verursacht die Befestigung des ersten Rads 61a (erster Drehzahlgetriebezug) mittels der Kupplung C1 an der Trägerwelle 45a in Kombination mit der Freigabe der Kupplung C2, dass die Leistung von der Trägerwelle 45a einer Drehzahländerung (Drehzahlreduktion) mit dem Drehzahlverhältnis G(1) des ersten Drehzahlgetriebezugs (erste Räder 61a und 61b) ausgesetzt ist, und zu der Antriebswelle 67 in dem ersten Drehzahlzustand (1. Drehzahl) abgegeben wird, wie aus 2 ersichtlich ist. In dem ersten Drehzahlzustand ermöglicht die synchrone Drehung des zweiten Rads 62a, das kontinuierlich mit dem zweiten Rad 62b in Kämmeingriff ist, das an der Vorlegewelle 65 befestigt ist, mit der ersten Motorwelle 46 (Sonnenrad 41), dass das zweite Rad 62a (zweiter Drehzahlgetriebezug) mittels der Kupplung C2 an der ersten Motorwelle 46 befestigt wird, während die Befestigung des ersten Rads 61a (erster Drehzahlgetriebezug) an der Trägerwelle 45a mittels der Kupplung C1 beibehalten wird, wie aus 3 ersichtlich ist. In der folgenden Beschreibung wird der Zustand der Kupplung des Trägers 45 als dem ersten Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 mit der Antriebswelle 67 mittels des ersten Drehzahlgetriebezugs des Getriebes 60 und das Koppeln des Sonnenrads 41 als dem zweiten Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 mit der Antriebswelle 67 mittels dem zweiten Drehzahlgetriebezugs des Getriebes 60 (d. h. der Zustand der 3) als ”gleichzeitig eingerückter Zustand der 1. Drehzahl und der 2. Drehzahl” bezeichnet. Das Drehzahlverhältnis zwischen der Kurbelwelle 26 und der Maschine 22 (Hohlrad 42) und der Antriebswelle 67 in dem gleichzeitig eingerückten Zustand der 1. Drehzahl und der 2. Drehzahl wird als erstes Schaltdrehzahlverhältnis γt(1) bezeichnet. Das erste Schaltdrehzahlverhältnis γt(1) stellt ein Drehzahlverhältnis für ein Schalten von dem ersten Drehzahlzustand (erster Drehzahlgetriebezug) zu einem oberen Drehzahlzustand dar. In dem gleichzeitig eingerückten Zustand der 1. Drehzahl und der 2. Drehzahl verursacht das Einstellen der Momentbefehle der beiden Motoren MG1 und MG2 auf 0, dass die Leistung (Moment) von der Maschine 22 nicht der Umwandlung in elektrische Energie ausgesetzt ist, sondern mechanisch (direkt) unter dem ersten Schaltdrehzahlverhältnis γt(1) zu der Antriebswelle 67 übertragen wird, die einen Wert zwischen dem Übersetzungsverhältnis G(1) des ersten Drehzahlgetriebezugs und einem Übersetzungsverhältnis G(2) des zweiten Drehzahlgetriebezugs ist. In dem gleichzeitig eingerückten Zustand der 1. Drehzahl und der 2. Drehzahl, der aus 3 ersichtlich ist, behält das Freigeben der Kupplung C1 lediglich das zweite Rad 62a (zweiter Drehzahlgetriebezug) mittels der Kupplung C2 an der ersten Motorwelle 46 (Sonnenrad 41) befestigt, und verursacht, dass die Leistung von der ersten Motorwelle 46 einer Drehzahländerung unter dem Untersetzungsverhältnis G(2) des zweiten Drehzahlgetriebezugs (zweite Räder 62a und 62b) ausgesetzt ist, und in dem zweiten Drehzahlzustand (2. Drehzahl) zu der Antriebswelle 67 abgegeben wird, wie durch eine Strich-Zweipunktlinie in 4 ersichtlich ist.
In dem zweiten Drehzahlzustand, ermöglicht die synchrone Drehung des dritten Rads 63a, das kontinuierlich mit dem dritten Rad 63b in Kämmeingriff ist, das an der Vorgelegewelle 65 befestigt ist, mit der Trägerwelle 45a (Träger 45), in Erwiderung auf eine Variation der Fahrzeuggeschwindigkeit V, dass das dritte Rad 63a (dritter Drehzahlgetriebezug) mittels der Kupplung C1 an der Trägerwelle 45a befestigt ist, während die Befestigung des zweiten Rads 62a (zweiter Drehzahlgetriebezug) an der ersten Motorwelle 46 mittels der Kupplung C2 beibehalten bleibt, wie aus 5 ersichtlich ist. In der folgenden Beschreibung wird der Zustand der Kopplung des Sonnenrads 41 als dem zweiten Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 mit der Antriebswelle 67 mittels des zweiten Drehzahlgetriebezugs des Getriebes 60 und das Koppeln des Trägers 45 als dem ersten Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 mit der Antriebswelle 67 mittels des dritten Drehzahlgetriebezugs des Getriebes 60 (d. h., dem Zustand der 5) als ”gleichzeitig eingerückter Zustand der 2. Drehzahl und der 3. Drehzahl) bezeichnet. Das Drehzahlverhältnis zwischen der Kurbelwelle 26 der Maschine 22 (Hohlrad 42) und der Antriebswelle 67 in dem gleichzeitig eingerückten Zustand der 2. Drehzahl und der 3. Drehzahl wird als zweites Schaltdrehzahlverhältnis γt(2) in dem zweiten Drehzahlzustand (zweiter Drehzahlgetriebezug) bezeichnet. In dem gleichzeitig eingerückten Zustand der 2. Drehzahl und der 3. Drehzahl verursacht das Einstellen von 0 auf die Momentbefehle der beiden Motoren MG1 und MG2, dass die Leistung (Moment) von der Maschine 22 nicht einer Umwandlung in elektrische Energie ausgesetzt ist, sondern mechanisch (direkt) mit dem zweiten Schaltdrehzahlverhältnis γt(2) zu der Antriebswelle 67 übertragen wird, das ein Wert zwischen dem Übersetzungsverhältnis G(2) des zweiten Drehzahlgetriebezugs und einem Übersetzungsverhältnis G(3) des dritten Drehzahlgetriebezugs ist. In dem gleichzeitig eingerückten Zustand der 2. Drehzahl und der 3. Drehzahl, der aus 5 ersichtlich ist, behält das Freigeben der Kupplung C2 nur das dritte Rad 63a (dritter Drehzahlgetriebezug) an der Trägerwelle 45a (Träger 45) mittels der Kupplung C1 befestigt und verursacht, dass die Leistung von der Trägerwelle 45a einer Drehzahländerung mit dem Übersetzungsverhältnis G(3) des dritten Drehzahlgetriebezugs (dritte Räder 63a und 63b) ausgesetzt ist und in dem dritten Drehzahlzustand (3. Drehzahl) zu der Antriebswelle 67 abgegeben wird, wie aus einer Strich-Punktlinie in 6 ersichtlich ist.
In dem dritten Drehzahlzustand ermöglicht die synchrone Drehung des vierten Rads 64a, das kontinuierlich mit dem vierten Rad 64b in Kämmeingriff ist, das an der Vorgelegewelle 65 befestigt ist, mit der ersten Motorwelle 46 (Sonnenrad 41), dass das vierte Rad 64a (vierter Drehzahlgetriebezug) mittels der Kupplung C2 an der ersten Motorwelle 46 befestigt ist, während die Befestigung des dritten Rads 63a (dritter Drehzahlgetriebezug) an der Trägewelle 45a mittels der Kupplung C1 beibehalten wird, wie aus 7 ersichtlich ist. In der folgenden Beschreibung wird der Zustand der Kopplung des Trägers 45 als dem ersten Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 mit der Antriebswelle 67 mittels dem dritten Drehzahlgetriebezugs des Getriebes 60 und das Koppeln des Sonnenrads 41 als dem zweiten Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 mit der Antriebswelle 67 mittels dem vierten Drehzahlgetriebezugs des Getriebes 60 (d. h., der Zustand der 7) als ”gleichzeitig eingerückter Zustand der 3. Drehzahl und der 4. Drehzahl” bezeichnet. Das Drehzahlverhältnis zwischen der Kurbelwelle 26 der Maschine 22 (Hohlrad 42) und der Antriebswelle 67 in dem gleichzeitig eingerückten Zustand der 3. Drehzahl und der 4. Drehzahl wird als drittes Schaltdrehzahlverhältnis γt(3) in dem dritten Drehzahlzustand (dritter Drehzahlgetriebezug) bezeichnet. In dem gleichzeitig eingerückten Zustand der 3. Drehzahl und der 4. Drehzahl, verursacht das Einstellen der Momentbefehle der beiden Motoren MG1 und MG2 auf 0, dass die Leistung (Moment) von der Maschine 22 nicht einer Umwandlung in elektrische Energie ausgesetzt ist, sondern mechanisch (direkt) mit dem dritten Schaltdrehzahlverhältnis γt(3) auf die Antriebswelle 67 übertragen wird, dass ein Wert zwischen dem Übersetzungsverhältnis G(3) des dritten Drehzahlgetriebezugs und einem Übersetzungsverhältnis G(4) des vierten Drehzahlgetriebezugs ist. In dem gleichzeitig eingerückten Zustand der 3. Drehzahl und der 4. Drehzahl, der aus 7 ersichtlich ist, behält das Freigeben der Kupplung C1 nur das vierte Rad 64a (vierter Drehzahlgetriebezug) mittels der Kupplung C2 an der ersten Motorwelle 46 (Sonnenrad 41) befestigt, und bewirkt, dass die Leistung von der ersten Motorwelle 46, einer Drehzahländerung mit dem Übersetzungsverhältnis G(4) des vierten Drehzahlgetriebezugs (vierte Räder 64a und 64b) ausgesetzt ist, und zu der Antriebswelle 67 in dem vierten Drehzahlzustand (4. Drehzahl) abgegeben wird, wie aus einer Strich-Zweipunktlinie in 8 ersichtlich ist.
Wie voranstehend behandelt wurde, werden während der Fahrt des Hybridfahrzeugs 20 in Erwiderung auf das Einstellen des Getriebes 60 in entweder den ersten Drehzahlzustand oder den dritten Drehzahlzustand mit dem Betrieb der Maschine 22 die Motoren MG1 und MG2 angetrieben und gesteuert, um den Träger 45 des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 als Abgabeelement zu bestimmen, und dafür zu sorgen, das der Motor MG2, der mit dem Träger 45 verbunden ist, als Motor funktioniert, um zu verursachen, dass der Motor MG1, der mit dem Sonnenrad 41 verbunden ist, als das Reaktionskraftelement bestimmt ist, um als Generator zu funktionieren. In diesem Zustand verteilt der Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 die Leistung der Maschine 22, die über das Hohlrad 42 eingegeben wird, gemäß dessen Übersetzungsverhältnis ρ in das Sonnenrad 41 und den Träger 45, während die Leistung der Maschine 22 mit der Leistung des Motors MG2 integriert wird, der als der Motor funktioniert, und die integrierte Leistung zu dem Träger 45 abgegeben wird. In der folgenden Beschreibung wird die Betriebsart, in der dafür gesorgt ist, dass der Motor MG1 als Generator funktioniert und der Motor MG2 als Motor funktioniert, als ”erste Momentumwandlungsbetriebsart” bezeichnet. In der ersten Momentumwandlungsbetriebsart ist die Leistung von der Maschine 22 einer Momentumwandlung mittels des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 und der Motoren MG1 und MG2 ausgesetzt, und wird zu dem Träger 45 abgegeben. Das Steuern der Drehzahl des Motors MG1 ermöglicht, dass das Verhältnis der Drehzahl Ne der Maschine 22 zu der Drehzahl des Träges 45 als Abgabeelement auf eine stufenlose und kontinuierliche Weise variiert wird. 9 ist ein Liniendiagramm, das Moment-Drehzahldynamiken der entsprechenden Elemente in dem Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 und in dem Untersetzungsgetriebemechanismus 50 in der ersten Momentumwandlungsbetriebsart darstellt. In dem Liniendiagramm der 9 stellen eine S-Achse, eine R-Achse und eine C-Achse das Gleiche dar, wie in den Diagrammen der 2 bis 8. Eine 54-Achse stellt eine Drehzahl des Trägers 54 in dem Untersetzungsgetriebemechanismus 50 dar. Eine 51-Achse stellt eine Drehzahl des Sonnenrads 51 in dem Untersetzungsgetriebemechanismus 50 (d. h. gleichwertig eine Drehzahl Nm2 des Motors MG2 oder der zweiten Motorwelle 55) dar. In 9 bezeichnen ρ und ρr entsprechen ein Übersetzungsverhältnis des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 (Verhältnis der Anzahl der Zähne des Sonnenrads 41 zu der Anzahl der Zähne des Hohlrads 42) und ein Drehzahluntersetzungsverhältnis des Untersetzungsgetriebemechanismus 50 (Verhältnis der Anzahl der Zähne des Sonnenrads 51 zu der Anzahl der Zähne des Hohlrads 52) dar. Dicke Pfeile auf entsprechenden Achsen zeigen Momente, die auf die entsprechenden Elemente aufgebracht werden. In dem Liniendiagramm der 9 weisen die Drehzahlen auf der S-Achse, der R-Achse, der C-Achse und der 51-Achse über einer 0-Achse (horizontale Achse) positive Werte und unter der 0-Achse negative Werte auf. In dem Liniendiagramm der 9 stellt jeder dicke Pfeil ein Moment dar, das auf das entsprechende Element aufgebracht wird, wie voranstehend erwähnt wurde. Jeder Pfeil nach oben zeigt ein Moment eines positiven Werts, während jeder Pfeil nach unten ein Moment eines negativen Werts zeigt (diese Bezeichnungen sind ebenfalls in den 2 bis 8, 10 und 11 aufgenommen).
Während der Fahrt des Hybridfahrzeugs 20 mit dem Betrieb der Maschine 22 werden in Erwiderung auf das Einstellen des Getriebes 60 in entweder den zweiten Drehzahlzustand oder den vierten Drehzahlzustand die Motoren MG1 und MG2 angetrieben und gesteuert, um das Sonnenrad 41 des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 als Abgabeelement zu bestimmen, und dafür zu sorgen, dass der Motor MG1, der mit dem Sonnenrad 41 verbunden ist, als ein Motor funktioniert, um zu verursachen, dass der Motor MG2, der mit dem Träger 45 verbunden ist, der als das Reaktionskraftelement bestimmt ist, als Generator funktioniert. In diesem Zustand verteilt der Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 die Leistung der Maschine 22, die über das Hohlrad 42 eingegeben wird, gemäß dessen Übersetzungsverhältnis ρ in das Sonnenrad 41 und den Träger 45, während die Leistung der Maschine 22 mit der Leistung des Motors MG1, der als der Motor funktioniert, integriert wird, und die integrierte Leistung zu dem Sonnenrad 41 abgegeben wird. In der folgenden Beschreibung ist die Betriebsart, in der dafür gesorgt ist, dass der Motor MG2 als der Generator funktioniert, und der Motor MG1 als der Motor funktioniert, als ”zweite Momentumwandlungsbetriebsart” bezeichnet. In der zweiten Momentumwandlungsbetriebsart ist die Leistung von der Maschine 22 einer Momentumwandlung mittels des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 und den Motoren MG1 und MG2 ausgesetzt, und wird zu dem Sonnenrad 41 abgegeben. Das Steuern der Drehzahl des Motors MG2 ermöglicht, dass das Verhältnis der Drehzahl Ne der Maschine 22 zu der Drehzahl des Trägers 41 als dem Abgabeelement in einer stufenlosen kontinuierlichen Weise variiert wird. 10 ist ein Liniendiagramm, das Moment-Drehzahldynamiken der entsprechenden Elemente in dem Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 und in dem Untersetzungsgetriebemechanismus 50 in der zweiten Momentumwandlungsbetriebsart zeigt.
Wie voranstehend beschrieben wurde, wird in dem Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform die Momentumwandlungsbetriebsart abwechselnd zwischen der ersten Momentumwandlungsbetriebsart und der zweiten Momentumwandlungsbetriebsart mit einer Änderung des Drehzahländerungszustands (Drehzahlverhältnis) des Getriebes 60 übergewechselt. Ein derartiges abwechselndes Ändern der Momentumwandlungsbetriebsart verhindert wünschenswert, dass die Drehzahl Nm1 oder Nm2 von dem einem der Motoren aus den Motoren MG1 oder MG2, der als Generator funktioniert, mit einem Anstieg der Drehzahl Nm2 oder Nm1 des anderen Motors MG2 oder MG1, der als Motor funktioniert, auf einen negativen Wert sinkt. Die Anordnung des Hybridfahrzeugs 20 verhindert somit wirkungsvoll das Auftreten einer Leistungszirkulierung in der ersten Momentumwandlungsbetriebsart wie auch das Auftreten einer Leistungszirkulierung in der zweiten Momentumwandlungsbetriebsart, und verbessert somit den Wirkungsgrad der übertragenen Leistung in einem breiteren Fahrbereich. Die Leistungszirkulierung in der ersten Momentumwandlungsbetriebsart ist in Erwiderung auf ein Sinken der Drehzahl des Motors MG1 auf einen negativen Wert derart, dass der Motor MG2 einen Teil der zu der Trägerwelle 45a abgegebenen Leistung verbraucht, um elektrische Leistung zu erzeugen, während der Motor MG1 die elektrische Leistung verbraucht, die durch den Motor MG2 erzeugt wurde, um eine Leistung abzugeben. Die Leistungszirkulierung in der zweiten Momentumwandlungsbetriebsart ist derart, dass in Erwiderung auf ein Sinken der Drehzahl des Motors MG2 auf einen negativen Wert, der Motor MG1 einen Teil der Leistung verbraucht, die zu der ersten Motorwelle 46 abgegeben wird, um eine elektrische Leistung zu erzeugen, während der Motor MG2 die elektrische Leistung verbraucht, die durch den Motor MG1 erzeugt wurde, um Leistung abzugeben. Das Verhindern einer solchen Leistungszirkulierung beschränkt die maximalen Drehzahlen der Motoren MG1 und MG2 und ermöglicht somit wünschenswert eine Reduktion der Größe der Motoren MG1 und MG2. In dem Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform ist die Leistung von der Maschine 22 mechanisch (direkt) zu der Antriebswelle 67 mit den bestimmten Drehzahlverhältnissen entsprechend inhärent in dem gleichzeitig eingerückten Zustand der 1. Drehzahl und der 2. Drehzahl, in dem gleichzeitig eingerückten Zustand der 2. Drehzahl und der 3. Drehzahl, und in dem gleichzeitig eingerückten Zustand der 3. Drehzahl und der 4. Drehzahl übertragbar, wie voranstehend erläutert wurde. Diese Anordnung erhöht wünschenswert die Möglichkeit, die Leistung von der Maschine 22 ohne deren Umwandlung in elektrische Energie mechanisch zu der Antriebswelle 67 abzugeben, und verbessert somit weiter den Wirkungsgrad der übertragenen Leistung in dem breiteren Fahrbereich. Im Allgemeinen ist in der Leistungsabgabevorrichtung, die die Maschine, die zwei Motoren und den Differentialdrehmechanismus wie z. B. im Planetengetriebemechanismus aufweist, ein größerer Anteil der Umwandlung der von der Maschine abgegebenen Leistung in elektrische Energie mit einem relativ großen Drehzahluntersetzungsverhältnis zwischen der Maschine und der Antriebswelle vorhanden. Dies senkt den Wirkungsgrad der übertragenen Leistung und tendiert dazu, eine Wärmeentwicklung von den Motoren MG1 und MG2 zu verursachen. Die gleichzeitig eingerückten Betriebsarten, die voranstehend behandelt wurden, sind somit insbesondere vorteilhaft für das relativ große Drehzahluntersetzungsverhältnis zwischen der Maschine 22 und der Antriebswelle.
Im Folgenden wird der Umriss der Motorantriebsbetriebsart beschrieben, in der die Maschine 22 ihren Betrieb anhält und zumindest einer der Motoren MG1 und MG2 die elektrische Leistung verbraucht, die von der Batterie 35 zugeführt wird, und die Antriebsleistung abgibt, um das Hybridfahrzeug 20 anzutreiben, und es wird Bezug auf 11 und andere relevanten Zeichnungen genommen. Die Motorantriebsbetriebsart in dem Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform weist hauptsächlich drei unterschiedliche Betriebsarten, eine Antriebsbetriebsart mit einem Motor und einer eingerückten Kupplung, eine Antriebsbetriebsart mit einem Motor und einer freigegebenen Kupplung, und eine Antriebsbetriebsart mit zwei Motoren auf. In der Antriebsbetriebsart mit einem Motor und eingerückter Kupplung wird mit dem Einrücken der Kupplung C0 entweder das erste Rad 61a des ersten Drehzahlgetriebezugs oder das dritte Rad 63a des dritten Drehzahlgetriebezugs in dem Getriebe 60 an der Trägerwelle 45a befestigt, um dafür zu sorgen, dass lediglich der Motor MG2 eine Leistung abgibt. Alternativ ist entweder das zweite Rad 62a des zweiten Drehzahlgetriebezugs oder das vierte Rad 64a des vierten Drehzahlgetriebezugs in dem Getriebe 60 an der ersten Motorwelle 46 befestigt, um dafür zu sorgen, dass lediglich der Motor MG1 eine Leistung abgibt. In dieser Antriebsbetriebsart mit einem Motor und eingerückter Kupplung verbindet das Einrücken der Kupplung C0 das Sonnenrad 41 des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 mit der ersten Motorwelle 46. Eine derartige Verbindung bewirkt, dass einer der Motoren MG1 oder MG2, der nicht die Antriebsleistung abgibt, von dem anderen der Motoren MG2 oder MG1, der die Antriebsleistung abgibt, gefolgt wird und leer läuft, wie aus einer gestrichelten Linie in 11 ersichtlich ist. In der Antriebsbetriebsart mit einem Motor und freigegebener Kupplung wird mit dem Freigeben der Kupplung C0 entweder das erste Rad 61a des ersten Drehzahlgetriebezugs oder des dritte Rad 63a des dritten Drehzahlgetriebezugs in dem Getriebe 60 an der Trägewelle 45a befestigt, um dafür zu sorgen, dass lediglich der Motor MG2 eine Leistung abgibt. Alternativ ist entweder das zweite Rad 62a des zweiten Drehzahlgetriebezugs oder das vierte Rad 64a des vierten Drehzahlgetriebezugs in dem Getriebe 60 an der ersten Motorwelle 46 befestigt, um dafür zu sorgen, dass nur der Motor MG1 eine Leistung abgibt. In dieser Antriebsbetriebsart mit einem Motor und freigegebener Kupplung, trennt das Freigeben der Kupplung C0 das Sonnenrad 41 von der ersten Motorwelle 46. Eine derartige Trennung verhindert, dass die Kurbelwelle 26 der Maschine 22 folgt, die durch die Funktion des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 angehalten ist, während verhindert ist, dass der Motor MG1 oder MG2, der durch das Freigeben der Kupplung C2 oder C1 angehalten ist, folgt, wie durch eine Strich-Punktlinie und eine Strich-Zweipunktlinie in 11 ersichtlich ist. Diese Anordnung verhindert wünschenswert ein Absinken des Wirkungsgrads der übertragenen Leistung. In der Antriebsbetriebsart mit zwei Motoren wird mit dem Freigeben der Kupplung C0 zumindest einer der Motoren MG1 und MG2 angetrieben und gesteuert, nachdem das Getriebe 60 durch die Funktionen der Kupplungen C1 und C2 in einen der Zustände aus dem gleichzeitig eingerückten Zustand der 1. Drehzahl und der 2. Drehzahl, den gleichzeitig eingerückten Zustand der 2. Drehzahl und der 3. Drehzahl und den eingerückten Zustand der 3. Drehzahl und der 4. Drehzahl eingestellt wurde. Eine derartige Antriebssteuerung ermöglicht, dass beide Motoren MG1 und MG2 die Antriebsleistung abgeben, während das Folgen der Maschine 22 wirkungsvoll verhindert ist. Diese Anordnung ermöglicht in der Momentantriebsbetriebsart eine Übertragung einer großen Leistung zu der Antriebswelle 67, und stellt somit ein gutes Anfahren am Berg und eine bevorzugte Abschleppwirkung in der Motorantriebsbetriebsart sicher.
In der Auswahl der Antriebsbetriebsart mit einem Motor und freigegebener Kupplung schaltet das Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform rechtzeitig den Drehzahländerungszustand (Drehzahlverhältnis) des Getriebes 60, um eine wirkungsvolle Übertragung der Leistung zu der Antriebswelle 67 sicherzustellen. In der Antriebsbetriebsart mit einem Motor und freigegebener Kupplung ermöglicht z. B. in dem Zug der Leistungsabgabe von lediglich dem Motor MG2 durch das Befestigen des ersten Rads 61a des ersten Drehzahlgetriebezugs oder des dritten Rads 63a des dritten Drehzahlgetriebezugs in dem Getriebe 60 an der Trägerwelle 45a die Synchronisation der Drehzahl des Motors MG1, der angehalten ist, mit der Drehzahl von entweder dem zweiten Rad 62a des zweiten Drehzahlgetriebezugs oder dem vierten Rad 64a des vierten Drehzahlgetriebezugs in Kombination mit der Befestigung von entweder dem zweiten Rad 62a oder dem vierten Rad 64a an der ersten Motorwelle 46 mittels der Kupplung C2 ein Schalten der Antriebsbetriebsart zu der Antriebsbetriebsart mit zwei Motoren, d. h., einen der Zustände aus dem gleichzeitig eingerückten Zustand der 1. Drehzahl und der 2. Drehzahl, dem gleichzeitig eingerückten Zustand der 2. Drehzahl und der 3. Drehzahl, und dem gleichzeitig eingerückten Zustand der 3. Drehzahl und der 4. Drehzahl. In diesem Zustand verursacht die Leistungsabgabe von lediglich dem Motor MG1 in Kombination mit der Freigabe der Kupplung C1 des Getriebes 60, dass die abgegebene Leistung des Motors MG1 über entweder den zweiten Drehzahlgetriebezug oder den vierten Drehzahlgetriebezug des Getriebes 60 zu der Antriebswelle 67 übertragen wird. In dem Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform wird das Getriebe 60 verwendet, um die Drehzahl der Trägerwelle 45a oder der ersten Motorwelle 46 zu ändern und das Moment in der Motorantriebsbetriebsart zu verstärken. Diese Anordnung senkt wünschenswert die maximalen Momente, die für die Motoren MG1 und MG2 erforderlich sind, und stellt somit eine Größenreduktion der Motoren MG1 und MG2 sicher. In dem Vorgang einer Änderung des Drehzahlverhältnisses des Getriebes 60 während des Antriebs in der Motorantriebsbetriebsart, wechselt das Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform den gleichzeitig eingerückten Zustand des Getriebes 60, d. h. die Antriebsbetriebsart mit zwei Motoren. Diese Anordnung verhindert wirkungsvoll einen Zustand eines ausgeschalteten Moments zu der Zeit einer Änderung des Drehzahlverhältnisses und stellt ein gleichmäßiges und stoßfreies Ändern des Drehzahlverhältnisses sicher. In der Motorantriebsbetriebsart steuert das Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform in Erwiderung auf ein Ansteigen der Antriebskraftanforderung oder in Erwiderung auf ein Absinken des Ladezustands SOC der Batterie 35 einen Motor MG1 oder MG2, der nicht die Antriebsleistung abgibt, um die Maschine 22 gemäß dem Drehzahlverhältnis des Getriebes 60 zu kurbeln, und fährt dabei die Maschine 22 an.
Serien der Betriebe, um den Drehzahländerungszustand (Drehzahlverhältnis) des Getriebes 60 während des Fahrens des Hybridfahrzeugs 20 mit dem Betrieb der Maschine 22 zu schalten sind im Folgenden mit Bezug auf 12 bis 18 beschrieben. 12 und 13 sind Flussdiagramme, die eine Antriebssteuerungsroutine zeigen, die in vorbestimmten Zeitabständen (z. B. alle einige Millisekunden) während des Fahrens des Hybridfahrzeugs 20 mit dem Einrücken der Kupplung C0 und dem Betrieb der Maschine 22 durch die Hybrid-ECU 70 durchgeführt werden.
Bei dem Beginn der Antriebssteuerungsroutine in 12 und 13 gibt die CPU 72 der Hybrid-ECU 70 verschiedene Daten ein, die zur Steuerung erforderlich sind, z. B. die Beschleunigeröffnung Acc des Beschleunigungspedalpositionssensors 84, die Fahrzeuggeschwindigkeit V von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 87, die Drehzahl Ne der Maschine 22 (Kurbelwelle 26), die Drehzahlen Nm1 und Nm2 der Motoren MG1 und MG2, eine aktuelle Drehzahl ”n”, die durch einen derzeit aktiven Drehzahlgetriebezug des Getriebes 60 eingestellt ist (wo n = 1, 2, 3, 4 in der Ausführungsform) und ein entsprechendes Übersetzungsverhältnis G(n), eine Lade-Entladeleistungsanforderung Pb*, Eingabe- und Ausgabegrenzen Win und Wout der Batterie 35, einen Aufwärtsschaltzeiger Fu und einen Abwärtsschaltzeiger Fd (Schritt S100). Die Drehzahl Ne der Maschine 22 wird auf der Basis eines Signals von einem Kurbelpositionssensor (nicht gezeigt) berechnet und wird durch die Verbindung in die Maschinen-ECU 24 eingegeben. Die Drehzahlen Nm1 und Nm2 der Motoren MG1 und MG2 werden von der Motor-ECU 30 durch die Verbindung eingegeben. Die aktuelle Drehzahl ”n”, die durch den aktuell aktiven Drehzahlgetriebezug eingestellt ist, z. B. n = 1, wenn der aktuell aktive Drehzahlgetriebezug des Getriebes 60 der erste Drehzahlgetriebezug ist, und ist n = 2, wenn der aktuell aktive Drehzahlgetriebezug des Getriebes 60 der zweite Drehzahlgetriebezug ist. Der aktuell aktive Drehzahlgetriebezug stellt einen der Getriebezüge aus dem ersten Drehzahlgetriebezug bis zu dem vierten Drehzahlgetriebezug dar, der aktuell aktiv ist, um die Trägerwelle 45a oder die erste Motorwelle 46 mit der Antriebswelle 67 zu koppeln. Die aktuelle Drehzahl ”n”, die durch den aktuell aktiven Drehzahlgetriebezug und das entsprechende Übersetzungsverhältnis G(n) eingestellt wird, werden in einem bestimmten Bereich des RAM 76 bei Vollendung der Kopplung der Trägerwelle 45a oder der ersten Motorwelle 46 mit der Antriebswelle 67 über einen der Getriebezüge aus dem ersten Drehzahlgetriebezug bis zu dem vierten Drehzahlgetriebezug gespeichert. Die Lade-Entladeleistungsanforderung Pb* (die positive Werte zu der Zeit der Entladung in der Ausführungsform aufweist) stellt die elektrische Leistung dar, die in die Batterie 35 zu laden oder aus dieser zu entladen ist. Die Lade-Entladeleistungsanfordeung Pb* ist gemäß dem Ladezustand SOC der Batterie 35 durch die Batterie-ECU 36 eingestellt und wird über die Verbindung von der Batterie-ECU 36 eingegeben. Die Eingabegrenze Win und die Ausgabegrenze Wout stellen entsprechend eine erlaubbare elektrische Ladeleistung dar, die in die Batterie 35 zu laden ist, und eine erlaubbare elektrische Entladeleistung, die aus der Batterie 35 zu entladen ist. Die Eingabegrenze Win und die Ausgabegrenze Wout werden ausgehend von der Batterietemperatur Tb der Batterie 35, die durch den Temperatursensor 37 gemessen wird, und ausgehend von dem Ladezustand SOC der Batterie 35 eingestellt, und werden von der Batterie-ECU 36 durch die Verbindung eingegeben. Ein genauer Vorgang, die Eingabegrenze Win und die Ausgabegrenze Wout der Batterie 35 einzustellen, stellt Basiswerte der Eingabegrenze Win und der Ausgabegrenze Wout entsprechend der Batterietemperatur Tb ein, stellt einen Eingabegrenzkorrekturkoeffizienten und eine Ausgabegrenzkorrekturkoeffizienten gemäß dem Ladezustand (SOC) der Batterie 35 ein, und multipliziert die Basiswerte der Eingabegrenze Win und der Ausgabegrenze Wout durch die entsprechenden Korrekturkoeffizienten. Der Aufwärtsschaltzeiger Fu wird für keine aufwärts geschaltete Änderung (n → n + 1) des Drehzahländerungszustands (Drehzahlgetriebezug) des Getriebes 60 auf 0 eingestellt und wird für eine aufwärts geschaltete Änderung des Drehzahländerungszustands des Getriebes 60 auf 1 eingestellt. Der Abwärtsschaltzeiger Fd wird für keine abwärts geschaltete Änderung (n → n – 1) des Drehzahländerungszustands des Getriebes 60 auf 0 eingestellt und wird für eine abwärts geschaltete Änderung des Drehzahländerungszustands des Getriebes 60 auf 1 eingestellt.
Nach der Dateneingabe in Schritt S100 stellt die CPU 72 eine Momentanforderung Tr*, die zu der Antriebswelle 67 abzugeben ist, und eine Leistungsanforderung P*, die für das gesamte Hybridfahrzeug 20 erforderlich ist, ausgehend von der Eingabebeschleunigeröffnung Acc und der Eingabefahrzeuggeschwindigkeit V ein (Schritt S110). Ein genauer Vorgang der Ausführungsform stellt im Voraus Variationen der Momentanforderung Tr* gegen die Fahrzeuggeschwindigkeit V mit Bezug auf verschiedene Einstellungen der Beschleunigeröffnung Acc als Momentanforderungskennfeld (nicht dargestellt) in dem ROM 74 ein und speichert dieses im Voraus, und leitet die Momentanforderung Tr* entsprechend der gegebenen Beschleunigeröffnung Acc und der gegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit V von diesem Momentanforderungskennfeld ab und stellt diese ein. Die Leistungsanforderung P* wird als Summe des Produkts der Momentanforderung Tr*, die in Schritt S110 eingestellt wurde, und der Fahrzeuggeschwindigkeit V erhalten, die die Drehzahl der Antriebswelle 67 reflektiert, und mit einem Umwandlungsfaktor k multipliziert wird, der Lade-Entladeleistungsanforderung Pb* und eines möglichen Verlusts multipliziert. Eine vorübergehende Solldrehzahl Netmp und ein vorübergehendes Sollmoment Tetmp der Maschine 22 werden im Folgenden entsprechend der Leistungsanforderung P* eingestellt, die in Schritt S110 unter der Annahme eingestellt wurde, dass die Maschine 22 betätigt wird, um eine Leistung abzugeben, die gleichwertig zu der Leistungsanforderung P* ist (Schritt S120). Ein genauer Vorgang der Ausführungsform betrifft eine Betriebskurve, die im Voraus für den wirkungsvollen Betrieb der Maschine 22 und den verbesserten Kraftstoffverbrauch bereitgestellt wurde, und stellt die vorübergehende Solldrehzahl Netmp und das vorübergehende Sollmoment Tetmp entsprechend der Leistungsanforderung P* ein. 14 zeigt eine Betriebskurve der Maschine 22 und eine Korrelationskurve zwischen der Maschinendrehzahl Ne und dem Maschinenmoment Te (Kurve konstanter Leistung). Wie aus 14 deutlich ersichtlich ist, werden die vorübergehende Solldrehzahl Netmp und das vorübergehende Sollmoment Tetmp als Schnitt der Betriebskurve und der Korrelationskurve der konstanten Leistungsanforderung P* erhalten (= Ne × Te).
Nach dem Einstellen der vorübergehenden Solldrehzahl Netmp und des vorübergehenden Sollmoments Tetmp stellt die CPU 72 ein erforderliches Übersetzungsverhältnis γr als erforderlichen Wert des Drehzahlverhältnisses zwischen der Maschine 22 (Kurbelwelle 26) und der Antriebswelle 67, ein unteres Grenzdrehzahlverhältnis γlim(n) als unteren Grenzwert des Drehzahlverhältnisses zwischen der Maschine 22 und der Antriebswelle 67 in dem aktuell aktiven Drehzahlgetriebezug (n-ter Drehzahlgetriebezug), ein oberseitiges Schaltdrehzahlverhältnis γtu(n) des aktuell aktiven Drehzahlgetriebezugs und ein unterseitiges Schaltdrehzahlverhältnis γtd(n) des aktuell aktiven Drehzahlgetriebezugs ein (Schritt S130). Das erforderliche Drehzahlverhältnis γr stellt ein Drehzahlverhältnis zwischen der Maschine 22 und der Antriebswelle 67 in dem aktuell aktiven Drehzahlgetriebezug in dem Zustand des wirkungsvollen Betriebs der Maschine 22 gemäß der Betriebskurve der 14 ein. Das erforderliche Drehzahlverhältnis γr wird durch das Teilen der vorübergehenden Solldrehzahl Netmp, die in Schritt S120 erhalten wurde, durch die Drehzahl der Antriebswelle 67 erhalten (das Produkt aus Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem Umwandlungsfaktor k). Das untere Grenzdrehzahlverhältnis γlim(n) ist für jeden Drehzahlzustand von dem ersten Drehzahlzustand bis zu dem vierten Drehzahlzustand (erste Drehzahlgetriebezug bis vierter Drehzahlgetriebezug) in dem Getriebe 60 definiert. Ein genauer Vorgang der Ausführungsform bezieht sich auf ein unteres Grenzdrehzahlverhältniseinstellkennfeld, das im Voraus in dem ROM 74 bereitgestellt und gespeichert wurde, um das untere Grenzdrehzahlverhältnis γlim(n) einzustellen. Das untere Grenzdrehzahlverhältniseinstellkennfeld definiert ein Verhältnis zwischen dem unteren Grenzdrehzahlverhältnis γlim(n) und der Drehzahl Ne der Maschine 22 mit Bezug auf jeden Drehzahländerungszustand (Drehzahlgetriebezug) des Getriebes 60). Das untere Grenzdrehzahlverhältnis γlim(n) entsprechend der Drehzahl Ne der Maschine 22, das bei Schritt S100 eingegeben wurde, wird in Schritt S130 von dem unteren Grenzdrehzahlverhältniseinstellkennfeld abgeleitet und eingestellt. 15 zeigt ein Beispiel des unteren Grenzdrehzahlverhältniseinstellkennfelds. Das untere Grenzdrehzahlverhältniseinstellkennfeld der 15 ist ausgelegt, einen relativ kleinen Wert als unteres Grenzdrehzahlverhältnis γlim(n) einzustellen, wenn die Drehzahl Ne der Maschine 22 sich in einem vorbestimmten niedrigen Drehzahlbereich befindet. Ein derartiges Einstellen zielt darauf, zu verhindern, dass ein Wirkungsgrad ηed der übertragenen Leistung zwischen der Maschine 22 und der Antriebswelle 67 mit dem Drehzahlverhältnis zwischen der Maschine 22 und der Antriebswelle 67 gleich dem unteren Grenzdrehzahlverhältnis γlim(n) in einem n-ten Drehzahlzustand kleiner wird als der Wirkungsgrad ηed der übertragenen Leistung in einem (n + 1)-ten Drehzahlzustand. Dies sorgt dafür, dass der Wirkungsgrad ηed der übertragenen Leistung nahe an den Wert ”1” gerät. Das untere Grenzdrehzahlverhältniseinstellkennfeld der 15 ist ausgelegt, das untere Grenzdrehzahlverhältnis γlim(n) mit einem Anstieg der Drehzahl Ne aus dem vorbestimmten niedrigen Drehzahlbereich allmählich zu erhöhen. Wenn die Drehzahl Ne erhöht wird, und eine bestimmte Höhe erreicht, wird das untere Grenzdrehzahlverhältnis γlim(n) gleich einem n-ten Schaltdrehzahlverhältnis γt(n) des n-ten Drehzahlgetriebezugs eingestellt. Das untere Grenzdrehzahlverhältnis γlim(n) des n-ten Drehzahlgetriebezugs ist nämlich gleich wie oder kleiner als das n-te Schaltdrehzahlverhältnis γt(n) des n-ten Drehzahlgetriebezugs (d. h., ein erstes Schaltdrehzahlverhältnis γt(1) für den ersten Drehzahlgetriebezug, ein zweites Schaltdrehzahlverhältnis γt(2) für den zweiten Drehzahlgetriebezug, und ein drittes Schaltdrehzahlverhältnis γt(3) für den dritten Drehzahlgetriebezug). Der vierte Drehzahlgetriebezug (vierter Drehzahlzustand) ist der oberste Drehzahlzustand und weist naturgemäß kein Drehzahlverhältnis für ein Aufwärtsschalten auf. Das untere Grenzdrehzahlverhältnis γlim(4) des vierten Drehzahlgetriebezugs wird entsprechend gleich wie oder kleiner als das dritte Schaltdrehzahlverhältnis γt(3) in der Ausführungsform eingestellt. Das oberseitige Schaltdrehzahlverhältnis γtu(n) stellt ein Drehzahlverhältnis zwischen der Maschine 22 und der Antriebswelle 67 für ein Aufwärtsschalten des Drehzahländerungszustands des Getriebes 60 dar. Das oberseitige Schaltdrehzahlverhältnis γtu(n) ist gleich dem n-ten Schaltdrehzahlverhältnis γt(n), wenn der aktuell aktive Drehzahlgetriebezug des Getriebes 60 der n-te Drehzahlgetriebezug ist. Das oberseitige Schaltdrehzahlverhältnis γtu(n) ist nämlich dem ersten Schaltdrehzahlverhältnis γt(1) für den ersten Drehzahlgetriebezug als aktuell aktivem Drehzahlgetriebezug gleich, das zweite Schaltdrehzahlverhältnis γt(2) für den zweiten Drehzahlgetriebezug, und das dritte Schaltdrehzahlverhältnis γt(3) für den dritten Getriebezug. Der oberste, vierte Drehzahlgetriebezug (vierter Drehzahlzustand) weist kein Drehzahlverhältnis für ein Aufwärtsschalten auf, wie voranstehend erwähnt wurde. Das oberseitige Schaltdrehzahlverhältnis γtu(4) des vierten Drehzahlgetriebezuges wird in der Ausführungsform entsprechend auf einem bestimmten Wert eingestellt, er für die Steuerung geeignet ist. Das untere Drehzahlverhältnis γtd(n) stellt ein Drehzahlverhältnis zwischen der Maschine 22 und der Antriebswelle 67 für ein Abwärtsschalten des Drehzahländerungszustands des Getriebes 60 dar. Das unterseitige Schaltdrehzahlverhältnis γtd(n) ist gleich einem (n – 1)-ten Schaltdrehzahlverhältnis γt(n – 1), wenn der aktuell aktive Drehzahlgetriebezug des Getriebes 60 der n-te Drehzahlgetriebezug ist. Das unterseitige Schaltdrehzahlverhältnis γtd(n) ist nämlich dem ersten Schaltdrehzahlverhältnis γt(1) für den zweiten Drehzahlgetriebezug als aktuell aktivem Drehzahlgetriebezug gleich, das zweite Schaltdrehzahlverhältnis γt(2) für den dritten Drehzahlgetriebezug, und das dritte Schaltdrehzahlverhältnis γt(3) für den vierten Drehzahlgetriebezug. Der unterste erste Drehzahlgetriebezug (erster Drehzahlzustand) weist naturgemäß kein Drehzahlverhältnis für ein Abwärtsschalten auf. Das unterseitige Schaltdrehzahlverhältnis γtd(1) des ersten Drehzahlgetriebezugs ist in der Ausführungsform entsprechend auf einen bestimmten Wert eingestellt, der für die Steuerung geeignet ist.
Wieder zurück zu dem Flussdiagramm der 12 wird identifiziert, ob der Aufwärtsschaltzeiger Fu, der in Schritt S100 eingegeben wurde, gleich 0 ist (Schritt S140). Aufgrund einer Identifizierung des Aufwärtsschaltzeigers Fu gleich 0 wird identifiziert, ob der Abwärtsschaltzeiger Fd, der in Schritt S100 eingegeben wurde, gleich 0 ist (Schritt S150). Aufgrund der Identifizierung des Abwärtsschaltzeigers Fd gleich 0 wird ein Vergleich zwischen dem erforderlichen Drehzahlverhältnis γr und dem unteren Grenzdrehzahlverhältnis γlim(n) durchgeführt, die beide in Schritt S130 eingestellt wurden (Schritt S160). Wenn das erforderliche Drehzahlverhältnis γr höher als das untere Grenzdrehzahlverhältnis γlim(n) ist, wird außerdem ein Vergleich zwischen dem erforderlichen Drehzahlverhältnis γr und dem unterseitigen Schaltdrehzahlverhältnis γtd(n) durchgeführt (Schritt S170). Wenn das erforderliche Drehzahlverhältnis γr höher als das untere Grenzdrehzahlverhältnis γlim(n) ist und niedriger als das unterseitige Schaltdrehzahlverhältnis γtd(n) ist, wird in Schritt S170 eine bestätigende Antwort gegeben. In diesem Fall wird der Drehzahländerungszustand des Getriebes 60 (aktuell aktiver Drehzahlgetriebezug) nicht geändert, sondern ohne jegliches Aufwärtsschalten oder Abwärtsschalten beibehalten. Die vorübergehende Solldrehzahl Netmp und das vorübergehende Sollmoment Tetmp, die in Schritt S120 eingestellt wurden, werden entsprechend auf eine Solldrehzahl Ne* und ein Sollmoment Te* der Maschine 22 eingestellt (Schritt S180). Die CPU 72 identifiziert darauffolgend den aktuell aktiven Drehzahlgetriebezug unter den Getriebezügen von dem ersten Drehzahlgetriebezug bis zu dem vierten Drehzahlgetriebezug ausgehend von der aktuellen Drehzahl ”n”, die in Schritt S100 eingegeben wurde (Schritt S190).
Wenn der aktuell aktive Drehzahlgetriebezug entweder der erste Drehzahlgetriebezug oder der dritte Drehzahlgetriebezug ist, ist die Trägerwelle 45a mittels des Getriebes 60 mit der Antriebswelle 67 verbunden. In diesem Fall wird eine Solldrehzahl Nm1* des Motors MG1 aus der Solldrehzahl Ne* der Maschine 22, die in Schritt S180 eingestellt wurde, einer Drehzahl der Trägerwelle 45a (= Nm2·ρr) und dem Übersetzungsverhältnis ρ des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 gemäß der Gleichung (1) unten berechnet (Schritt S200): Nm1* = i/ρ[Ne* + (1 – ρ)·Nm2·ρr] (1)
Ein Momentbefehl Tm1* des Motors MG1 wird dann aus der berechneten Solldrehzahl Nm1* und der aktuellen Drehzahl Nm1 des Motors MG1 gemäß der Gleichung (2) unten berechnet (Schritt S200): Tm1* = Vorheriges Tm1* + k11(Nm1* – Nm1) + k12∫(Nm1* – Nm1)dt (2)
Die Gleichung (1) ist ein Ausdruck des dynamischen Verhältnisses von entsprechenden drehenden Elementen, die in dem Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 enthalten sind. Die Gleichung (1) wird deutlich aus dem Liniendiagramm der 9 erhalten. Die Gleichung (2) ist ein Verhältnisausdruck der Regelung, um den Motor MG1 mit der Solldrehzahl Nm1* anzutreiben und zu drehen. In der Gleichung (2), die voranstehend gegeben wurde, bezeichnet ”k11” in dem zweiten Ausdruck und ”k12” in dem dritten Ausdruck auf der rechten Seite entsprechend einem Zielwert des Verhältnis- und einen Zielwert des Integralterms. Die CPU 72 berechnet im Folgenden eine untere Momentbeschränkung Tmin und eine obere Momentbeschränkung Tmax als erlaubbare minimale und maximale Momente, die von dem Motor MG2 abgegeben werden (Schritt S210). Die untere Momentbeschränkung Tmin und die obere Momentbeschränkung Tmax werden durch das Teilen von entsprechenden Unterschieden zwischen der Eingabegrenze Win oder Abgabegrenze Wout der Batterie 35 und dem Leistungsverbrauch (Leistungserzeugung) des Motors MG1 erhalten, die gleich dem Produkt des Momentbefehls Tm1* des Motors MG1, der in Schritt S200 berechnet wurde, und der aktuellen Drehzahl Nm1 des Motors MG1 durch die aktuelle Drehzahl Nm2 des Motors MG2 ist. Die CPU 72 berechnet dann aus der Momentanforderung Tr*, dem Momentbefehl Tm1* des Motors MG1, dem Übersetzungsverhältnis G(n) des aktuell aktiven Drehzahlgetriebezugs und dem Übersetzungsverhältnis ρ des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 gemäß der Gleichung (3) unten ein vorübergehendes Motormoment Tm2tmp als Moment, das von dem Motor MG2 abzugeben ist (Schritt S220): Tm2tmp = –ρr·[Tr*/G(n) + (1 – ρ)/ρTm1] (3)
Die Gleichung (3) wird ebenfalls deutlich aus dem Liniendiagramm der 9 erhalten. Die CPU 72 begrenzt dann das berechnete vorübergehende Motormoment Tm2tmp um die untere und die obere Momentbeschränkung Tmin und Tmax, die in Schritt S210 berechnet wurden, um einen Momentbefehl Tm2* des Motors MG2 einzustellen (Schritt S230). Das Einstellend es Momentbefehls Tm2* des Motors MG2 auf diese Weise beschränkt die Momentabgabe zu der Trägerwelle 45a in dem Bereich der Eingabegrenze Win und der Abgabegrenze Wout der Batterie 35. Nach dem Einstellen der Solldrehzahl Ne* und des Sollmoments Te* der Maschine 22 und der Momentbefehle Tm1* und Tm2* der Motoren MG1 und MG2 sendet die CPU 72 die Solldrehzahl Ne* und das Sollmoment Te* der Maschine 22 zu der Maschinen-ECU 24 und die Momentbefehle Tm1* und Tm2* der Motoren MG1 und MG2 zu der Motor-ECU 30 (Schritt S240). Die Antriebssteuerungsroutine kehrt dann zu Schritt S100 zurück und wiederholt die Verarbeitung von und nach Schritt S100. Die Maschinen-ECU 24 empfängt die Einstellungen der Solldrehzahl Ne* und des Sollmoments Te* und führt die erforderlichen Steuerungen der Maschine 22 durch, um die Solldrehzahl Ne* und das Sollmoment Te* zu erhalten. Die Motor-ECU 30 empfängt die Einstellungen der Momentbefehle Tm1* und Tm2* und führt die Umschaltsteuerung der Umschaltelemente durch, die in den entsprechenden Wandlern 31 und 32 vorhanden sind, um den Motor MG1 mit dem Momentbefehl Tm1* und den Motor MG2 mit dem Momentbefehl Tm2* anzutreiben.
Wenn der aktuell aktive Drehzahlgetriebezug entweder der zweite Drehzahlgetriebezug oder der vierte Drehzahlgetriebezug ist, ist die erste Motorwelle 46 mittels des Getriebes 60 mit der Antriebswelle 67 verbunden. in diesem Fall wird eine Solldrehzahl Nm2* des Motors MG2 von der Solldrehzahl Ne* der Maschine 22, die in Schritt S180 eingestellt wurde, der Drehzahl Nm1 der ersten Motorwelle 46 (Sonnenrad 41) und dem Übersetzungsverhältnis ρ des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 gemäß der Gleichung (4) unten berechnet (Schritt S250): Nm2* = (ρ·Nm1 – Ne*)/(1 – ρ)·ρr (4)
Der Momentbefehl Tm2* des Motors MG2 wird dann von der berechneten Solldrehzahl Nm2* und der aktuellen Drehzahl Nm2 des Motors MG2 gemäß der Gleichung (5) unten berechnet (Schritt S250): Tm2* = Vorheriges Tm2* + k21(Nm2* – Nm2) + k22∫(Nm2* – Nm2)dt (5)
Die Gleichung (4) ist ebenfalls ein Ausdruck eines dynamischen Verhältnisses der entsprechenden drehenden Elemente, die in dem Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 vorhanden sind. Die Gleichung (4) wird deutlich aus dem Liniendiagramm der 10 erhalten. Die Gleichung (5) ist ein Verhältnisausdruck der Regelung zum Antreiben und Drehen des Motors MG2 mit der Solldrehzahl Nm2*. In der Gleichung (5) oben bezeichnen ”k21” in dem zweiten Begriff und ”k22” in dem dritten Begriff auf der rechten Seite entsprechend einen Zielwert des Proportionalterms und einen Zielwert des Integralterms. Die CPU 72 berechnet im Folgenden eine untere Momentbeschränkung Tmin und eine obere Momentbeschränkung Tmax als erlaubbare minimale und maximale Momentabgabe von dem Motor MG1 (Schritt S260). Die untere Momentbeschränkung Tmin und die obere Momentbeschränkung Tmax werden durch das Teilen der entsprechenden Unterschiede zwischen der Eingabegrenze Win oder der Abgabegrenze Wout der Batterie 35 und den Leistungsverbrauch (die Leistungserzeugung) des Motors MG2 erhalten, die gleich dem Produkt des Momentbefehls Tm2* des Motors MG2, das bei Schritt S250 berechnet wurde, und der aktuellen Drehzahl Nm2 des Motors MG2, durch die aktuelle Drehzahl Nm1 des Motors MG1 ist. Die CPU 72 berechnet dann ein vorübergehendes Motormoment Tm1tmp aus der Momentanforderung Tr*, dem Momentbefehl Tm2* des Motors MG2, dem Übersetzungsverhältnis G(n) des aktuell aktiven Drehzahlgetriebezugs und dem Drehzahluntersetzungsverhältnis ρr des Untersetzungsgetriebemechanismus 50 gemäß der Gleichung (6) unten als Moment, das von dem Motor MG1 abzugeben ist (Schritt S270): Tm1tmp = Tr*/(G(n) – ρ/(1 – ρ)·Tm2*/ρr (6)
Die Gleichung (6) wird ebenfalls deutlich aus dem Liniendiagramm der 10 erhalten. Die CPU 72 begrenzt dann das berechnete vorübergehende Motormoment Tm1tmp um die untere und obere Momentbeschränkung Tmin und Tmax, die in Schritt S260 berechnet wurden, um den Momentbefehl Tm1* des Motors MG1 einzustellen (Schritt S280). Das Einstellen des Momentbefehls Tm1* des Motors MG1 auf diese Weise beschränkt die Momentabgabe zu der ersten Motorwelle 46 in dem Bereich der Eingabegrenze Win und der Abgabegrenze Wout der Batterie 35. Nach dem Einstellen der Solldrehzahl Ne* und des Sollmoments Te* der Maschine 22 und der Momentbefehle Tm1* und Tm2* der Motoren MG1 und MG2 sendet die CPU 72 die Solldrehzahl Ne* und das Sollmoment Te* der Maschine 22 zu der Maschinen-ECU 24 und die Momentbefehle Tm1* und Tm2* der Motoren MG1 und MG2 zu der Motor-ECU 30 (Schritt S240). Die Antriebssteuerungsroutine kehrt dann zu Schritt S100 zurück und wiederholt die Verarbeitung von und nach Schritt S100.
In dem ersten Drehzahlzustand des Getriebes 60 mit der Verbindung der Trägerwelle 45a mit der Antriebswelle 67 über den ersten Drehzahlgetriebezug schaltet der wirkungsvolle Steuervorgang den Drehzahländerungszustand (Drehzahlgetriebezug) des Getriebes 60 von dem ersten Drehzahlzustand (erstes Drehzahlgetriebezug) zu dem zweiten Drehzahlzustand (zweiter Drehzahlgetriebezug), wenn das Drehzahlverhältnis zwischen der Maschine 22 und der Antriebswelle 67 in Erwiderung auf ein Ansteigen der Fahrzeuggeschwindigkeit V das erste Schaltdrehzahlverhältnis γt(l) erreicht. Wie aus 16 deutlich zu verstehen ist, weist jedoch der Wirkungsgrad ηed der übertragenen Leistung zwischen der Maschine 22 und der Antriebswelle 67 grundsätzlich unter der Bedingung einen höheren Wert auf, dass das Drehzahlverhältnis zwischen der Maschine 22 und der Antriebswelle 67 niedriger als das n-te Schaltdrehzahlverhältnis γt(n) ist. Das Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform stellt das untere Grenzdrehzahlverhältnis γlim(n), das kleiner als das n-te Schaltdrehzahlverhältnis γt(n) des n-ten Drehzahlgetriebezugs ist, mit Bezug auf jeden Drehzahländerungszustand des Getriebes 60 ein, wie voranstehend erläutert wurde. In dem Fall, in dem das erforderliche Drehzahlverhältnis γr höher als das untere Grenzdrehzahlverhältnis γlim(n) in der Auswahl eines bestimmten Drehzahlzustands des Getriebes 60 ist, wird der aktuell aktive Drehzahlgetriebezug nicht geändert, sondern ohne eine aufwärts geschaltete Änderung des Drehzahländerungszustands sogar beibehalten, wenn das erforderliche Drehzahlverhältnis γr gleich dem n-ten Schaltdrehzahlverhältnis γt(n) wird. Dies zielt darauf, den Wirkungsgrad ηed der übertragenen Leistung in dem breiteren Fahrbereich zu verbessern. In dem Fall, in dem das erforderliche Drehzahlverhältnis γr das unterseitige Schaltdrehzahlverhältnis γtd(n) in der Auswahl eines bestimmten Drehzahlzustands des Getriebes 60 erreicht oder überschreitet, senkt andererseits das Beibehalten des aktuell aktiven Drehzahlgetriebezugs unverändert unerwünscht den Wirkungsgrad ηed der übertragenen Leistung zwischen der Maschine 22 und der Antriebswelle 67. In einer ansteigenden Tendenz des erforderlichen Drehzahlverhältnisses γr behält das Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform somit den aktuell aktiven Drehzahlgetriebezug unverändert bei, bis das erforderlich Drehzahlverhältnis γr das unterseitige Schaltdrehzahlverhältnis γtd(n) erreicht oder überschreitet, während eine abwärts geschaltete Änderung des Drehzahländerungszustands implementiert wird, wenn das erforderliche Drehzahlverhältnis γr das unterseitige Schalldrehzahlverhältnis γtd(n) erreicht oder überschreitet.
Wenn in Schritt S160 bestimmt ist, dass das erforderliche Drehzahlverhältnis γr gleich wie oder kleiner als das untere Grenzdrehzahlverhältnis γlim(n) ist, wird der Aufwärtsschaltzeiger Fu für eine aufwärts geschaltete Änderung des Drehzahländerungszustands des Getriebes 60 gleich 1 eingestellt (Schritt S290). Das oberseitige Schalldrehzahlverhältnis γtu(n), das in Schritt S130 eingestellt wurde, wird dann in dem Flussdiagramm der 13 als wirkungsvolles Schaltdrehzahlverhältnis γt bestimmt (Schritt S310). Wenn in Schritt S170 bestimmt ist, dass das erforderliche Drehzahlverhältnis γr nicht niedriger als das unterseitige Schaltdrehzahlverhältnis γtd(n) ist, wird der Abwärtsschaltzeiger Fd für eine abwärts geschaltete Änderung des Drehzahländerungszustands des Getriebes 60 gleich 1 eingestellt (Schritt S300). Das unterseitige Schaltdrehzahlverhältnis γtd(n), das in Schritt S130 eingestellt wurde, wird dann in dem Flussdiagramm der 13 als wirkungsvolles Schaltdrehzahlverhältnis γt bestimmt (Schritt S320). Nach der Verarbeitung von entweder Schritt S310 oder Schritt S320 werden die Solldrehzahl Ne* und das Sollmoment Te* der Maschine 22 aus der Einstellung des wirkungsvollen Schaltdrehzahlverhältnisses γt berechnet (Schritt S330). Für eine aufwärts geschalteten Änderung oder eine abwärts geschaltete Änderung des Drehzahlgetriebezugs des Getriebes 60 ist es erforderlich, dafür zu sorgen, dass das Drehzahlverhältnis zwischen der Maschine 22 (Kurbelwelle 26) und der Antriebswelle 67 gleich dem wirkungsvollen Schaltdrehzahlverhältnis γt ist. Die CPU 72 stellt die Drehzahl der Maschine 22 (Schaltdrehzahl), die auf der Basis des wirkungsvollen Schaltdrehzahlverhältnis γt und der Drehzahl der Antriebswelle 67 bestimmt wurde, d. h., im Produkt des wirkungsvollen Schaltdrehzahlverhältnisses γt und der Fahrzeuggeschwindigkeit V, die mit dem Umwandlungsfaktor k multipliziert werden, in Schritt S330 auf die Solldrehzahl Ne* und stellt das Ergebnis der Division der Leistungsanforderung P*, die bei Schritt S110 eingestellt wurde, durch die Solldrehzahl Ne* auf das Sollmoment Te* ein. Der Vorgang des Schritts S330 stellt nämlich die Solldrehzahl Ne* und das Sollmoment Te* auf die Korrelationskurve der konstanten Leistungsanforderung P* (konstante Leistungskurve), die in Schritt S110 eingestellt wurde, ein, um dafür zu sorgen, dass die Drehzahl Ne der Maschine 22 gleich der Schaltdrehzahl wird, die auf Basis des wirkungsvollen Schaltdrehzahlverhältnisses γt bestimmt wurde (siehe 14), anstelle die Solldrehzahl Ne* und das Sollmoment Te*, die einen Betriebspunkt der Maschine 22 als Schnitt der Betriebskurve und der Korrelationskurve der konstanten Leistungsanforderung P* einzustellen.
Im Folgenden wird bestimmt, ob die Drehzahl Ne der Maschine 22, die in Schritt S100 eingegeben wurde, annähernd die Solldrehzahl Ne* ist, die in Schritt S330 eingestellt wurde (Schritt S340). Wenn die Eingangsdrehzahl Ne der Maschine 22 bemerkenswert unterschiedlich von der Solldrehzahl Ne* ist, geht die Antriebssteuerungsroutine zu Schritt S190 und führt die Verarbeitung von und nach Schritt S190 aus. In diesem Fall identifiziert ein nachfolgender Verarbeitungszyklus, der bei dem Schritt S100 beginnt, nach der Vollendung des Schritts S240, dass der Aufwärtsschaltzeiger Fu in Schritt S140 gleich 1 ist, oder dass der Abwärtsschaltzeiger Fd in Schritt S150 gleich 1 ist. Die Verarbeitung von und nach entweder Schritt S310 oder Schritt S320 (13 wird entsprechend wiederholt. Bei der Bestimmung in Schritt S340, dass die Eingangsdrehzahl Ne der Maschine 22 annähernd gleich der Solldrehzahl Ne* ist, die in Schritt S330 eingestellt wurde, wird dann identifiziert, ob der Aufwärtsschaltzeiger Fu gleich 1 ist (Schritt S350). Bei der Identifizierung des Aufwärtsschaltzeigers Fu gleich 1 in Schritt S350 setzt die CPU 72 den Aufwärtsschaltzeiger Fu auf 0 zurück, erhöht die Drehzahl ”n” des aktuell aktiven Drehzahlgetriebezugs in dem Getriebe 60 um 1 auf einen Wert entsprechend einer aufwärts geschalteten Änderung des Drehzahländerungszustands des Getriebes 60 und stellt einen bestimmten Zeiger Fuaft auf 1 (Schritt S360). Das Einstellen des bestimmten Zeigers Fuaft auf 1 ergibt eine Anweisung zum Ausführen einer Aantriebssteuerungsroutine nach einem Aufwärtsschalten, die später behandelt wird. Bei der Identifizierung des Aufwärtsschaltzeigers Fu gleich 0 in Schritt S350 bedeutet dies andererseits, dass der Abwärtsschaltzeiger Fd gleich 1 ist. In diesem Fall setzt die CPU 72 den Abwärtsschaltzeiger Fd auf 0 und verringert die Drehzahl ”n” des aktuell aktiven Drehzahlgetriebezugs in dem Getriebe 60 um 1 auf einen Wert entsprechend einer abwärts geschalteten Änderung des Drehzahländerungszustands des Getriebes 60 (Schritt S370). Nach der Verarbeitung von entweder Schritt S360 oder Schritt S370 wird ein Aufwärtsschaltbefehl oder ein Abwärtsschaltbefehl entsprechend der neuen Drehzahl ”n” des neuen aktuell aktiven Drehzahlgetriebezugs zu dem Getriebe 60 (Stellglied 88) gesendet (Schritt S380). Der Aufwärtsschaltbefehl oder der Abwärtsschaltbefehl wird gegeben, um eine der Wellen aus der Trägerwelle 45a und der ersten Motorwelle 46, die davor nicht mit der Antriebswelle 67 verbunden war, mittels des Getriebes 60 mit der Antriebswelle 67 zu verbinden und die Verbindung der anderen Welle aus der Trägerwelle 45a und der ersten Motorwelle 46 mit der Antriebswelle 67 zu lösen. Die Antriebssteuerungsroutine geht dann zu Schritt S190 und führt die Verarbeitung von und nach Schritt S190 durch. Bei der Gelegenheit einer aufwärts geschalteten Änderung des aktuell aktiven Drehzahlgetriebezugs in dem Getriebe 60 wird der bestimmte Zeiger Fuaft in Schritt S360 auf 1 eingestellt. Die Antriebssteuerungsroutine nach dem Aufwärtsschalten, die aus 17 ersichtlich ist, wird dann nach der Verarbeitung von Schritt S380 und den Schritte S190 bis S240 durchgeführt. Bei der Gelegenheit einer abwärts geschalteten Änderung des aktuell aktiven Drehzahlgetriebezugs in dem Getriebe 60 wird andererseits die Verarbeitung von und nach Schritt S100 grundsätzlich nach der Verarbeitung von Schritt S380 und den Schritten S190 bis S240 wiederholt.
17 ist ein Flussdiagramm, das die Antriebssteuerungsroutine nach dem Aufwärtsschalten zeigt, die in vorbestimmten Zeitabständen (z. B. alle einige Millisekunden) durch die Hybrid-ECU 70 nach einer aufwärts geschalteten Änderung des Drehzahländerungszustands (Drehzahlgetriebezug) des Getriebes 60 durchgeführt wird. Bei dem Beginn der Antriebssteuerungsroutine nach dem Aufwärtsschalten der 17 gibt die CPU 72 der Hybrid-ECU 70 verschiedene Daten, die für die Steuerung erforderlich sind, z. B. die Beschleunigeröffnung Acc, die Fahrzeuggeschwindigkeit V, die Drehzahl Ne der Maschine 22, die Drehzahlen Nm1 und Nm2 der Motoren MG1 und MG2, die Drehzahl ”n” und das Übersetzungsverhältnis G(n) des aktuell aktiven Drehzahlgetriebezugs in dem Getriebe 60, die Lade-Entladeleistungsanforderung Pb* und die Eingabe- und Ausgabegrenzen Win und Wout der Batterie 35 auf die gleiche Weise wie in Schritt S100 in der Antriebssteuerungsroutine der 12 ein (Schritt S400). Nach der Dateneingabe in Schritt S400 stellt die CPU 72 die Momentanforderung Tr*, die zu der Antriebswelle 67 abzugeben ist, und die Leistungsanforderung P*, die für das gesamte Hybridfahrzeug 20 erforderlich ist, ausgehend von der eingegebenen Beschleunigeröffnung Acc und der eingegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit V ein (Schritt S410).
Ein aktuelles Drehzahlverhältnis γnow und ein Solldrehzahlverhältnis γtag(n) werden darauffolgend ausgehend von der Drehzahl Ne der Maschine 22, die in Schritt S400 eingegeben wurde, eingestellt (Schritt S420). Das aktuelle Drehzahlverhältnis γnow stellt die aktuelle Einstellung des Drehzahlverhältnisses zwischen der Maschine 22 (Kurbelwelle 26) und der Antriebswelle 67 dar. Das aktuelle Drehzahlverhältnis γnow wird durch das Teilen der Drehzahl Ne der Maschine 22, die in Schritt S400 eingegeben wurde, durch die Drehzahl der Antriebswelle 67 (die der Fahrzeuggeschwindigkeit V, die mit dem Umwandlungsfaktor k multipliziert wurde, gleich ist) erhalten. Das Solldrehzahlverhältnis γtag(n) stellt einen Sollwert des Drehzahlverhältnisses zwischen der Maschine 22 und der Antriebswelle 67 in dem zweiten Drehzahlzustand bis in den vierten Drehzahlzustand (zweiter Getriebezug bis vierter Getriebezug) nach einer aufwärts geschalteten Änderung des Drehzahländerungszustands des Getriebes 60 in der Antriebssteuerungsroutine der 12 und 13 dar. Ein genauer Vorgang der Ausführungsformen stellt im Voraus eine Variation eines Solldrehzahlverhältnisses γtag(n) gegen die Drehzahl Ne der Maschine 22 als Solldrehzahlverhältniseinstellkennfeld (nicht dargestellt) in dem ROM 74 bereit und speichert dieses, und stellt das Solldrehzahlverhältnis γtag(n) entsprechend der gegebenen Drehzahl Ne aus diesem Solldrehzahlverhältniseinstellkennfeld ein. In dieser Ausführungsform ist das Solldrehzahlverhältniseinstellkennfeld für jeden Zustand von dem zweiten Drehzahlzustand bis zu dem vierten Drehzahlzustand des Getriebes 60 bereitgestellt. Das Solldrehzahlverhältniseinstellkennfeld ist vorgesehen, einen vorbestimmten kleineren Wert zu einem Solldrehzahlverhältnis γtag(x) einem x-ten Drehzahlzustand als ein unteres Grenzdrehzahlverhältnis γlim(x – 1) in einem (x – 1)-ten Drehzahlzustand zu geben, in dem x (x = 2, 3, 4) die Drehzahl des aktuell aktiven Drehzahlgetriebezugs nach einem Schalten (Aufwärts geschalteten Änderung des Drehzahländerungszustands des Getriebes 60 bezeichnet. Nach einem Aufwärtsschatten des Drehzahländerungszustands von dem (x – 1)-ten Drehzahlzustand zu dem x-ten Drehzahlzustand, in dem ein kleinerer Wert als Drehzahlverhältnis zwischen der Maschine 22 und der Antriebswelle 67 im Vergleich mit dem (x – 1)-ten Drehzahlzustand eingestellt werden kann, sorgt die Steuerung dafür, dass das Drehzahlverhältnis zwischen der Maschine 22 und der Antriebswelle 67 gleich dem unteren Grenzdrehzahlverhältnis γlim(x – 1) in den (x – 1)-ten Drehzahlzustand wird. Eine derartige Steuerung senkt unerwünscht den Wirkungsgrad ηed der übertragenen Leistung zwischen der Maschine 22 und der Antriebswelle 67 im Vergleich mit der Steuerung der Einstellung des Drehzahlverhältnisses zwischen der Maschine 22 und der Antriebswelle 67 auf das untere Grenzdrehzahlverhältnis γlim(x – 1) in dem (x – 1)-ten Drehzahlzustand, wie aus 16 ersichtlich ist. Der verringerte Wirkungsgrad ηed der übertragenen Leistung führt naturgemäß zu einer verringerten Antriebskraft, die zu der Antriebswelle 67 abgegeben wird. Basierend auf solchen Erkenntnissen stellt der Vorgang der Ausführungsform das Solldrehzahlverhältnis γtag(n) ein, wie voranstehend behandelt wurde, um ein Sinken der zu der Antriebswelle 67 abgegebenen Antriebskraft nach einem Aufwärtsschalten des Drehzahländerungszustands des Getriebes 60 zu verhindern. Die Steuerungsroutine nach dem Aufwärtsschalten der 17 wird durchgeführt, um dafür zu sorgen, dass das Drehzahlverhältnis zwischen der Maschine 22 und der Antriebswelle 67 schnell gleich dem Solldrehzahlverhältnis γtag(n) wird.
Nach dem Einstellen des aktuellen Drehzahlverhältnisses γnow und des Solldrehzahlverhältnisses γtag(n) in Schritt S420 wird bestimmt, ob das aktuelle Drehzahlverhältnis γnow höher als das Solldrehzahlverhältnis γtag(n) ist (Schritt S430). Wenn das aktuelle Drehzahlverhältnis γnow höher als das Solldrehzahlverhältnis γtag(n) ist, stellt die CPU 72 die Drehzahl der Maschine 22, die auf der Basis des Solldrehzahlverhältnisses γtag(n) und der Drehzahl der Antriebswelle 67 bestimmt wurde, d. h., dem Produkt des Solldrehzahlverhältnisses γtag(n) und der Fahrzeuggeschwindigkeit V, die mit dem Umwandlungsfaktor k multipliziert wurden, auf die Solldrehzahl Ne* ein und stellt das Ergebnis der Division der Leistungsanforderung P*, die in Schritt S410 eingestellt wurde, durch die Solldrehzahl Ne* auf das Sollmoment Te* ein (Schritt S440). Der Vorgang des Schritts S440 stellt nämlich die Solldrehzahl Ne* und das Sollmoment Te* auf die Korrelationskurve der konstanten Leistungsanforderung P* (Kurve konstanter Leistung), die in Schritt S410 eingestellt wurde, ein, um dafür zu sorgen, dass die Drehzahl Ne der Maschine 22 gleich der Drehzahl ist, die auf Basis des Solldrehzahlverhältnisses γtag(n) bestimmt wurde (siehe die Kurve in strichlierten Linien in 14), anstellt die Solldrehzahl Ne* und das Sollmoment Te* einzustellen, die den Betriebspunkt der Maschine 22 als Schnittpunkt der Betriebskurve und der Korrelationskurve der konstanten Leistungsanforderung P* einzustellen. Die CPU 72 identifiziert darauffolgend den aktuell aktiven Drehzahlgetriebezug unter den Getriebezügen aus dem ersten Drehzahlgetriebezug bis zu dem vierten Drehzahlgetriebezug ausgehend von der aktuellen Drehzahl ”n”, die in Schritt S400 eingegeben wurde (Schritt S450). Wenn der aktuell aktive Drehzahlgetriebezug entweder der erste Drehzahlgetriebezug oder der dritte Drehzahlgetriebezug ist, führt die CPU 72 die Verarbeitung der Schritt S460 bis S490 durch, die gleich zu der Verarbeitung der Schritt S200 bis S230 in der Antriebssteuerungsroutine der 12 ist, sendet die Einstellungen der Sollwerte (Schritt S500) und wiederholt die Verarbeitung von und nach Schritt S400. Wenn der aktuell aktive Drehzahlgetriebezug entweder der zweite Drehzahlgetriebezug oder der vierte Drehzahlgetriebezug ist, führt die CPU 72 andererseits die Bearbeitung der Schritte S510 bis S540 durch, die der Verarbeitung der Schritt S250 bis S280 in der Antriebssteuerungsroutine der 12 gleich ist, durch, sendet die Einstellungen der Sollwerte (Schritt S500) und wiederholt die Verarbeitung von und nach Schritt S400. Die Antriebssteuerungsroutine nach dem Aufwärtsschatten wird aufgrund der Bestimmung in Schritt S430 beendet, dass das aktuelle Drehzahlverhältnis γnow gleich oder kleiner als das Solldrehzahlverhältnis γtag(n) ist. Die Antriebssteuerungsroutine der 12 und 13 wird dann durchgeführt.
Wie voranstehend beschrieben wurde, wenn das erforderliche Drehzahlverhältnis γr zwischen der Maschine 22 (Kurbelwelle 26) und der Antriebswelle 67 gleich wie oder kleiner als das untere Grenzdrehzahlverhältnis γlim(n) wird, das kleiner als das n-te Schaltdrehzahlverhältnis γt(n) während des n-ten Drehzahlzustands des Getriebes 60 wird, steuert das Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform die Maschine 22, die Motoren MG1 und MG2 und das Getriebe 60, um die Abgabe von Leistung ausgehend von der Momentanforderung Tr* zu der Antriebswelle 67 sicherzustellen, während die Maschinendrehzahleinstellung (Schritte S310, S330, S200 bis S240 oder S250 bis S280 und S240) und das Schalten von dem n-ten Drehzahlzustand zu dem (n + 1)-ten Drehzahlzustand durchführt. Hier sorgt die Maschinendrehzahleinstellung dafür, dass die Drehzahl Ne der Maschine 22 gleich der Schaltdrehzahl (= γt/k·V) entsprechend dem wirkungsvollen Schaltdrehzahlverhältnis γt oder dem oberseitigen Schaltdrehzahlverhältnis γtu(n) wird, das dem n-ten Schaltdrehzahlverhältnis γt(n) gleich ist. Anstelle einer Schaltung des Drehzahländerungszustands des Getriebes 60 (dem Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40, das mit der Antriebswelle 67 verbunden) in den Zustand, in dem das erforderliche Drehzahlverhältnis γr das oberseitige Schaltdrehzahlverhältnis γtu(n) erreicht, das dem n-ten Drehzahlverhältnis γt(n) gleich ist, sorgt das Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform für eine Schaltung des Drehzahländerungszustands des Getriebes 60 in dem Zustand, in dem das erforderliche Drehzahlverhältnis γr gleich wie oder kleiner als das untere Grenzdrehzahlverhältnis γlim(n) wird, das kleiner als das n-te Drehzahlverhältnis γt(n) ist. Das untere Drehzahlverhältnis zwischen der Maschine 22 und der Antriebswelle 67 führt zu dem höheren Wirkungsgrad ηed der übertragenen Leistung zwischen der Maschine 22 und der Antriebswelle 67 (siehe 16), und verbessert dabei weiter den Wirkungsgrad ηed der übertragenen Leistung. Wenn das erforderliche Drehzahlverhältnis γr gleich wie oder kleiner als das untere Grenzdrehzahlverhältnis γlim(n) während des n-ten Drehzahlzustands des Getriebes 60 wird, stellt die Maschinendrehzahleinstellung in Kombination mit dem Schalten von dem n-ten Drehzahlzustand zu dem (n + 1)-ten Drehzahlzustand ein gleichmäßiges Schalten des Drehzahländerungszustands des Getriebes 60 sicher, während ein übermäßiges Ansteigen der Drehzahl Ne der Maschine 22 wirkungsvoll verhindert wird. Eine derartige Antriebssteuerung ermöglicht ein geeignetes Überwechseln zwischen der Verbindung des Trägers 45 (Trägerwelle 45a) des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 mit der Antriebswelle 67 und die Verbindung des Sonnenrads 41 (erste Motorwelle 46) mit der Antriebswelle 67 und verbessert den Wirkungsgrad der übertragenen Leistung in dem breiteren Fahrbereich unter Erreichung von sowohl einem hohen Kraftstoffverbrauch und der bevorzugten Fahrleistung.
Wenn das erforderliche Drehzahlverhältnis γr höher als das untere Grenzdrehzahlverhältnis γlim(n) während des n-ten Drehzahlzustands des Getriebes 60 ist, stellt das Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform die Solldrehzahl Ne* und das Sollmoment Te* als Betriebspunkt der Maschine 22 ausgehend von der Kurve der Leistungsanforderung P*, die von der Momentanforderung Tr* berechnet wurde, und der Betriebskurve, die im Voraus für den wirkungsvollen Betrieb der Maschine 22 und dem verbesserten Kraftstoffverbrauch eingestellt wurde, ein (Schritte S120 und S180). Während des n-ten Drehzahlzustands in dem Getriebe 60 stellt eine derartige Antriebssteuerung den wirkungsvollen Betrieb der Maschine 22 sicher und erreicht den verbesserten Kraftstoffverbrauch bis das erforderliche Drehzahlverhältnis γr gleich wie oder kleiner als das untere Grenzdrehzahlverhältnis γlim(n) wird. Während der Maschinendrehzahleinstellung, das Drehzahlverhältnis zwischen der Maschine 22 und der Antriebswelle 67 gleich dem wirkungsvollen Schaltdrehzahlverhältnis γt für eine Aufwärts geschalteten Änderung oder eine abwärts geschaltete Änderung des Drehzahländerungszustands in dem Getriebe 60 zu machen, oder in der Antriebssteuerungsroutine nach dem Aufwärtsschatten das Drehzahlverhältnis zwischen der Maschine 22 und der Antriebswelle 67 gleich dem Solldrehzahlverhältnis γtag(n) nach einer Aufwärts geschalteten Änderung des Drehzahländerungszustands in dem Getriebe 60 zu machen, stellt das Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform die Solldrehzahl Ne* der Maschine 22 ein, um dafür zu sorgen, dass die Drehzahl Ne der Maschine 22 gleich der Drehzahl entsprechend dem wirkungsvollen Schaltdrehzahlverhältnis γt oder dem Solldrehzahlverhältnis γtag(n) wird. Das Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform stellt im Folgenden das Sollmoment Te* der Maschine 22 ausgehend von der Solldrehzahl Ne* und der Leistungsanforderung Tr* ein, um die Abgabe der Leistungsanforderung P* entsprechend der Momentanforderung Tr* von der Maschine 22 sicherzustellen (Schritte S330 und S440). Dieser Vorgang verhindert eine bemerkenswerte Variation der Abgabeleistung der Maschine 22 während der Maschinendrehzahleinstellung oder in der Antriebssteuerungsroutine nach dem Aufwärtsschatten.
In dem Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform wird das untere Grenzdrehzahlverhältnis γlim(n) ausgehend von der Drehzahl Ne der Maschine 22 (Kurbelwelle 26) eingestellt (Schritt S130). Dies stellt das geeignete Einstellen des unteren Grenzdrehzahlverhältnisses γlim(n) sicher. Durch das Verwenden des unteren Grenzdrehzahlverhältniseinstellkennfelds, das aus 15 ersichtlich ist, wird das untere Grenzdrehzahlverhältnis γlim(n) in dem n-ten Drehzahlzustand eingestellt, wenn die Drehzahl Ne der Maschine 22 sich in dem relativ niedrigen Drehzahlbereich befindet, um zu verhindern, dass der Wirkungsgrad ηed der übertragenen Leistung zwischen der Maschine 22 und der Antriebswelle 67 niedriger als der Wirkungsgrad ηed der übertragenen Leistung in dem (n + 1)-ten Drehzahlzustand wird, wenn das Drehzahlverhältnis zwischen der Maschine 22 und der Antriebswelle 67 das untere Grenzdrehzahlverhältnis γlim(n) in dem n-ten Drehzahlzustand wird. Eine derartige Einstellung stellt den zufriedenstellenden Wirkungsgrad ηed der übertragenen Leistung zwischen der Maschine 22 und der Antriebswelle 67 mit Bezug auf jeden der mehreren unterschiedlichen Drehzahlzustände in dem Getriebe 60 sicher. Durch das Verwenden des unteren Grenzdrehzahlverhältniseinstellkennfelds, das auf 15 ersichtlich ist, wenn die Drehzahl Ne der Maschine 22 relativ hoch ist, wird das untere Grenzdrehzahlverhältnis γlim(n) auf einen relativ großen Wert oder gleich dem n-ten Schaltdrehzahlverhältnis γt(n) eingestellt. Dies verhindert wirkungsvoll, dass die Drehzahl Ne der Maschine 22 einen vorbestimmten oberen Grenzwert überschreitet und verhindert das Auftreten von einem Geräusch oder von Schwingungen der Maschine 22 in dem Zug der Maschinendrehzahleinstellung zu der Zeit einer aufwärts geschalteten Änderung des Drehzahländerungszustands des Getriebes 60 in Erwiderung auf das Sinken des erforderlichen Drehzahlverhältnisses γr auf oder unter das untere Grenzdrehzahlverhältnis γlim(n) auf eine relativ hohe Höhe der Drehzahl Ne der Maschine 22. Das untere Grenzdrehzahlverhältnis γlim(n) kann ausgehend von der Leistungsanforderung P* oder der abgegebenen Leistung der Maschine 22 gemäß einem unteren Grenzdrehzahlverhältniseinstellkennfeld, das aus 18 ersichtlich ist, eingestellt werden, oder kann ausgehend von sowohl der Drehzahl Ne der Maschine 22 wie auch der abgegebenen Leistung der Maschine 22 (Leistungsanforderung P*) eingestellt werden.
In dem Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform wird das untere Grenzdrehzahlverhältnis γlim(n) mit Bezug auf jeden Drehzahländerungszustand (Drehzahlgetriebezug) des Getriebes 60 eingestellt. Der aktuell aktive Drehzahlgetriebezug wird somit unverändert beibehalten bis das erforderliche Drehzahlverhältnis γr gleich wie oder kleiner als das untere Grenzdrehzahlverhältnis γlim(n) in jedem Drehzahländerungszustand des Getriebes 60 wird. Dies stellt eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrads ηed der übertragenen Leistung zwischen der Maschine 22 und der Antriebswelle 67 sicher. Die Antriebssteuerungsroutine nach dem Aufwärtsschatten der 17 wird nach einer aufwärts geschalteten Änderung des Drehzahländerungszustands in dem Getriebe 60 in Erwiderung auf das Sinken des erforderlichen Drehzahlverhältnisses γr auf oder unter das untere Grenzdrehzahlverhältnis γlim(n) durchgeführt. Nach einem Schalten von dem n-ten Drehzahlzustand zu dem (n + 1)-ten Drehzahlzustand werden die Maschine 22 und die Motoren MG1 und MG2 gesteuert, um dafür zu sorgen, dass das Drehzahlverhältnis zwischen der Maschine 22 (Kurbelwelle 26) und der Antriebswelle 67, niedriger als das untere Grenzdrehzahlverhältnis γlim(n) in dem n-ten Drehzahlzustand um einen vorbestimmten Wert wird. Eine derartige Antriebssteuerung verhindert wünschenswert ein Absinken der Antriebskraft, die zu der Antriebswelle 67 abgegeben wird. Wenn das erforderliche Drehzahlverhältnis γr während des (n + 1)-ten Drehzahlzustands des Getriebes 60 gleich dem unterseitigen Schaltdrehzahlverhältnis γtd(n) wird, steuert das Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform die Maschine 22, die Motoren MG1 und MG2 und das Getriebe 60, um die Abgabe von Leistung ausgehend von der Momentanforderung Tr* zu der Antriebswelle 67 sicherzustellen, während die Maschinendrehzahleinstellung (Schritte S320, S330, S200 bis S240 oder S250 bis S280 und S240) unter Schalten von dem (n + 1)-ten Drehzahlzustand zu dem n-ten Drehzahlzustand durchführt (Schritt S380). Hier sorgt die Drehzahleinstellung dafür, dass die Drehzahl Ne der Maschine 22 gleich der Schaltdrehzahl (= γt/k·V) entsprechend dem wirkungsvollen Schaltdrehzahlverhältnis γt oder dem unterseitigen Schaltdrehzahlverhältnis γtd(n) wird. In Erwiderung auf einen Anstieg des erforderlichen Drehzahlverhältnisses γr wird der Drehzahländerungszustand des Getriebes 60 von dem (n + 1)-ten Drehzahlzustand zu dem n-ten Drehzahlzustand verschoben, indem ein größerer Wert als Drehzahlverhältnis zwischen der Maschine 22 und der Antriebswelle 67 eingestellt werden kann. Dies verbessert weiter den Wirkungsgrad ηed der übertragenen Leistung zwischen der Maschine 22 und der Antriebswelle 67.
Das Getriebe 60 der Ausführungsform ist ein Getriebe der Art mit parallelen Wellen, das konstruiert ist, den ersten Drehzahländerungsmechanismus einschließlich des ersten Drehzahlgetriebezugs und des dritten Drehzahlgetriebezugs als Getriebezüge der Art mit parallelen Wellen, um den Träger 45 als dem ersten Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 mit der Antriebswelle 67 zu verbinden, und den zweiten Drehzahländerungsmechanismus einschließlich des zweiten Drehzahlgetriebezugs und des vierten Drehzahlgetriebezugs als Getriebezüge der Art mit parallelen Wellen zum Verbinden der ersten Motorwelle 46 des Motors MG1 mit der Antriebswelle 67 aufzuweisen. Das Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform kann ein Getriebe der Art mit Planetengetriebe anstelle des Getriebes 60 der Art mit parallelen Wellen einsetzen.
19 zeigt die schematische Struktur eines Getriebes 100 der Art mit Planetengetriebe, das an dem Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform anwendbar ist. Das Getriebe 100, das aus 19 ersichtlich ist, ist konstruiert, einen Drehzahländerungszustand (Drehzahlverhältnis) aufzuweisen, der unter mehreren unterschiedlichen Stufen ausgewählt veränderbar ist. Das Getriebe 100 hat einen ersten Drehzahländerungsplanetengetriebemechanismus 110, einen zweiten Drehzahländerungsplanetengetriebemechanismus 120, eine Bremse B1 (erster Befestigungsmechanismus), die für den ersten Drehzahländerungsplanetengetriebemechanismus 110 bereitgestellt ist, eine Bremse B2 (zweiter Befestigungsmechanismus), die für den zweiten Drehzahländerungsplanentengetriebemechanismus 120 bereitgestellt ist, eine Bremse B3 (dritter Befestigungsmechanismus) und eine Kupplung C1 (Drehzahländerungs-Verbindungs-Trennungs-Mechanismus). Der erste Drehzahländerungsplanetengetriebemechanismus 110 ist angeordnet, um den Träger 45 (Trägerwelle 45a) als erstes Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 mit der Antriebswelle 67 zu verbinden. Der zweite Drehzahländerungsplanetengetriebemechanismus 120 ist angeordnet, um die erste Motorwelle 46 des Motors MG1 mit der Antriebswelle 67 zu verbinden. Der erste Drehzahländerungsplanetengetriebemechanismus 110 und die Bremse B1 bestimmten einen ersten Drehzahländerungsmechanismus des Getriebes 100, und der zweite Drehzahländerungsplanetengetriebemechanismus 120 und die Bremse B2 bestimmten einen zweiten Drehzahländerungsmechanismus des Getriebes 100. Wie aus 19 ersichtlich ist, ist der erste Drehzahländerungsplanetengetriebemechanismus 110 als Planetengetriebemechanismus mit einzelnen Planeten einschließlich eines Sonnenrads 111 (Eingangselement), das mit der Trägerwelle 45a verbunden ist, eines Hohlrads 112 (fixierbares Element) als Zahnrad mit Innenverzahnung, das konzentrisch mit dem Sonnenrad 111 angeordnet ist, und eines Trägers 114 (Abtriebselement), der angeordnet ist, mehrere Planetenräder 113 zu halten, die sowohl mit dem Sonnenrad 111 wie auch mit dem Hohlrad 112 in Eingriff sind, und der mit der Antriebswelle 67 verbunden ist, konstruiert. Der zweite Drehzahländerungsplanetengetriebemechanismus 120 ist als Planetengetriebemechanismus mit einzelnen Planeten einschließlich eines Sonnenrads 121 (Eingangselement), das mit der ersten Motorwelle 46 verbunden ist, eines Hohlrads 122 (fixierbares Element) als Zahnrad mit Innenverzahnung, das konzentrisch mit dem Sonnenrad 121 angeordnet ist, und des gemeinsamen Trägers 114 (Abtriebselement), der mit dem ersten Drehzahländerungsplanetengetriebemechanismus 110 geteilt wird, und der angeordnet ist, mehrere Planetenräder 123 zu halten,
die sowohl mit dem Sonnenrad 121 wie auch mit dem Hohlrad 122 in Kämmeingriff sind, konstruiert. In der Struktur der 19 ist der zweite Drehzahländerungsplanetengetriebemechanismus 120 koaxial mit und vor dem ersten Drehzahländerungsplanentengetriebemechanismus 110 in der Fahrzeugkarosserie angeordnet. Der zweite Drehzahländerungsplanetengetriebemechanismus 120 weist ein Übersetzungsverhältnis ρ2 (Verhältnis der Anzahl der Zähne des Sonnenrads 121 zu der Anzahl der Zähne des Hohlrads 122) auf, das geringfügig größer als ein Übersetzungsverhältnis ρ1 (Verhältnis der Anzahl der Zähne des Sonnenrads 111 zu der Anzahl der Zähne des Hohlrads 112) des ersten Drehzahländerungsplanetengetriebemechanismus 110 ist.
Die Bremse B1 fixiert das Hohlrad 112 des ersten Drehzahländerungsplanetengetriebemechanismus 110 an einem Getriebegehäuse, um die Drehung des Hohlrads 112 zu unterdrücken, während das Lösen der Befestigung des Hohlrads 112 die Drehung des Hohlrads 112 ermöglicht. Die Bremse B1 wird durch ein elektrisches, elektromagnetisches oder hydraulisches Stellglied (nicht dargestellt) betätigt. Die Bremse B2 fixiert das Hohlrad 122 des zweiten Drehzahländerungsplanetengetriebemechanismus 120 an dem Getriebegehäuse, um die Drehung des Hohlrads 122 zu verhindern, während das Lösen der Fixierung des Hohlrads 122 die Drehung des Hohlrads 122 ermöglicht. Die Bremse B2 wird ebenfalls durch das elektrische, elektromagnetische oder hydraulische Stellglied (nicht dargestellt) betätigt. Die Bremse B3 fixiert die erste Motorwelle 46 oder das Sonnenrad 41 als zweites Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 über einen Stator 130, der an der ersten Motorwelle 46 befestigt ist, an dem Getriebegehäuse, um die Drehung der ersten Motorwelle 46 zu verhindern, während das Lösen der Fixierung des Stators 130 die Drehung der ersten Motorwelle 46 ermöglicht. Die Bremse B3 wird ebenfalls durch das elektrische, elektromagnetische oder hydraulische Stelleglied (nicht dargestellt) betätigt. Die Kupplung C1 verbindet und trennt den Träger 114 als Abgabeelement mit und von dem Hohlrad 112 als fixierbares Element des ersten Drehzahländerungsplanetengetriebemechanismus 110. Die Kupplung C1 wird ebenfalls durch das elektrische, elektromagnetische oder hydraulische Stellglied (nicht dargestellt) betätigt. Das Getriebe 100 dieser Anordnung reduziert die Abmessungen sowohl in der axialen Richtung wie auch in der radialen Richtung im Vergleich mit dem Getriebe der Art mit parallelen Wellen bemerkenswert. Der erste Drehzahländerungsplanetengetriebemechanismus 110 und der zweite Drehzahländerungsplanetengetriebemechanismus 120 sind stromabwärts von und koaxial mit der Maschine 22, den Motoren MG1 und MG2 und dem Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 angeordnet. Das Getriebe 100 dieser Anordnung vereinfacht wünschenswert die Lagerungsstruktur und reduziert die Gesamtanzahl an erforderlichen Lagern.
Das Getriebe 100 dieser Anordnung weist den Drehzahländerungszustand (Drehzahlverhältnis) ausgewählt änderbar zwischen den mehreren unterschiedlichen Stufen auf, wie im Folgenden behandelt wird. Die nicht drehbare Befestigung des Hohlrads 112 des ersten Drehzahländerungsplanetengetriebemechanismus 110 an dem Getriebegehäuse mittels der Bremse 81 verursacht, dass die Leistung von der Trägerwelle 45a, die der Drehzahländerung mit einem Drehzahlverhältnis von (ρ1/(1 + ρl)) ausgehend von dem Übersetzungsverhältnis ρ1 des ersten Drehzahländerungsplanetengetriebemechanismus 110 ausgesetzt ist, und zu der Antriebswelle 67 übertragen wird (im Folgenden wird dieser Zustand als ”erster Drehzahlzustand (1. Drehzahl)”) bezeichnet. Die nicht drehbare Fixierung des Hohlrads 122 des zweiten Drehzahländerungsplanetengetriebemechanismus 120 an dem Getriebegehäuse mittels der Bremse 82 verursacht, dass die Leistung von der ersten Motorwelle 46 der Drehzahländerung unter einem Drehzahlverhältnis von (ρ2/(1 + ρ2)) ausgehend von dem Übersetzungsverhältnis ρ2 des zweiten Drehzahländerungsplanetengetriebemechanismus 120 ausgesetzt wird, und zu der Antriebswelle 67 übertragen wird (im Folgenden wird dieser Zustand als ”zweiter Drehzahlzustand (2. Drehzahl)” bezeichnet. Die Verbindung des Trägers 114 mit dem Hohlrad 112 in dem ersten Drehzahländerungsplanetengetriebemechanismus 110 mittels der Kupplung C1 sperrt im Wesentlichen das Sonnenrad 111, das Hohlrad 112 und den Träger 114 als die Bestandteile des ersten Drehzahländerungsplanetengetriebemechanismus 110 und lässt diese zusammen drehen, und bewirkt dabei, dass die Leistung von der Trägerwelle 45a, die zu der Antriebswelle 67 mit einem Drehzahlverhältnis von 1 übertrage wird (im Folgenden wird dieser Zustand als ”dritter Drehzahlzustand (3. Drehzahl)” bezeichnet). In dem ersten Drehzahlzustand des Getriebes 100 verbindet die Fixierung des Hohlrads 122 mittels der Bremse B2 des zweiten Drehzahländerungsmechanismus sowohl die Trägerwelle 45a wie auch die erste Motorwelle 46 mit der Antriebswelle 67 und verursacht, dass die von der Maschine 22 abgegebene Leistung oder die von zumindest einem der Motoren MG1 und MG2 abgegebene Leistung mechanisch (direkt) mit einem festen Drehzahlverhältnis (erstes Schaltdrehzahlverhältnis) zu der Antriebswelle 67 übertragen wird (im Folgenden wird dieser Zustand als ”gleichzeitig eingerückter Zustand der 1. Drehzahl und der 2. Drehzahl” bezeichnet. In dem zweiten Drehzahlzustand des Getriebes 100 verbindet die Verbindung des Trägers 114 mit dem Hohlrad 112 in dem ersten Drehzahländerungsplanetengetriebemechanismus 110 mittels der entsprechenden Kupplung C1 sowohl die erste Motorwelle 46 wie auch den Träger 45 mit der Antriebswelle 67 und verursacht, dass die von der Maschine 22 abgegebene Leistung oder die von zumindest einem der Motoren MG1 und MG2 abgegebene Leistung mechanisch (direkt) mit einem festen Drehzahlverhältnis (zweites Schaltdrehzahlverhältnis) zu der Antriebswelle 67 übertragen wird, das von dem festen Drehzahlverhältnis in dem gleichzeitig eingerückten Zustand der 1. Drehzahl und der 2. Drehzahl, das voranstehend behandelt wurde, unterschiedlich ist (dieser Zustand wird im Folgenden als ”gleichzeitig eingerückter Zustand der 2. Drehzahl und der 3. Drehzahl” bezeichnet). In dem dritten Drehzahlzustand des Getriebes 100 verursacht die nicht drehbare Fixierung der ersten Motorwelle 46 oder des Sonnenrads 41 als dem zweiten Drehelement des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 an dem Getriebegehäuse über den Stator 130, der mittels der Bremse B3 an der ersten Motorwelle 46 befestigt ist, dass die von der Maschine 22 abgegebene Leistung oder die von dem Motor MG2 abgegebene Leistung mechanisch (direkt) mit einem festen Drehzahlverhältnis, das von den festen Drehzahlverhältnissen in dem gleichzeitig eingerückten Zustand der ersten Drehzahl und der zweiten Drehzahl und in dem gleichzeitig eingerückten Zustand der zweiten Drehzahl und der dritten Drehzahl unterschiedlich ist, zu der Antriebswelle 67 übertragen wird (dieser Zustand wird im Folgenden als ”Zustand der fixierten 3. Drehzahl” bezeichnet). Das Getriebe 100 der Planetengetriebeart weist ähnliche Funktionen und Wirkungen auf wie das Getriebe 60 der Art mit parallelen Wellen, die voranstehend behandelt wurden.
20 zeigt die schematische Struktur eines anderen Getriebes 200 der Planetengetriebeart, die an dem Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform anwendbar ist. Das in 20 gezeigte Getriebe ist ebenfalls konstruiert, einen Drehzahländerungszustand (Drehzahlverhältnis) aufzuweisen, unter mehreren unterschiedlichen Stufen ausgewählt änderbar ist, und hat einen Drehzahländerungsdifferentialdrehmechanismus (Drehzahluntersetzungsgerät) 201 und Kupplungen C11 und C12. Der Drehzahländerungsdifferentialdrehmechanismus 201 ist als Planetengetriebemechanismus mit einzelnen Planeten einschließlich eines Sonnenrads 201 als Eingangselement, eines Hohlrads 203 als Fixierungselement, das an einem Getriebegehäuse in einer nicht drehbaren Weise befestigt ist und konzentrisch mit dem Sonnenrad 202 angeordnet ist, und eines Trägers 205, der ein Abtriebselement ist, und der angeordnet ist, um mehrere Planetenräder 204 zu halten, die sowohl mit dem Sonnenrad 202 wie auch mit dem Hohlrad 203 in Kämmeingriff sind, konstruiert. Die Kupplung C11 hat ein erstes Einrückelement 211, das an einem Ende der ersten Motorwelle 46 bereitgestellt ist, ein zweites Einrückelement 212, das an der Trägerwelle 45a bereitgestellt ist, ein drittes Einrückelement 213, das an einer hohlen Sonnenradwelle 202a bereitgestellt ist, die mit dem Sonnenrad 202 des Drehzahländerungsdifferentialdrehmechanismus 201 verbunden ist, ein erstes bewegliches Einrückteil 214, das angeordnet ist, in einer axialen Richtung entlang der ersten Motorwelle 46 und der Trägerwelle 45a beweglich zu sein und das ausgelegt ist, sowohl mit dem ersten Einrückelement 211 wie auch mit dem dritten Einrückelement 213 in Eingriff zu sein, und ein zweites bewegliches Einrückteil 215, das angeordnet ist, in der axialen Richtung beweglich zu sein und das ausgelegt ist, sowohl mit dem zweiten Einrückelement 212 wie auch mit dem dritten Einrückelement 213 in Eingriff zu sein. Das erste bewegliche Einrückteil 214 und das zweite bewegliche Einrückteil 215 werden entsprechend durch ein elektrisches, elektromagnetisches oder hydraulisches Stellglied (nicht dargestellt) betätigt. Geeignete Betriebe des ersten beweglichen Einrückelement 214 und des zweiten beweglichen Einrückelements 215 ermöglichen, dass eine oder beide Wellen aus der ersten Motorwelle 46 und der Trägerwelle 45a ausgewählt mit dem Sonnenrad 202 des Drehzahländerungsdifferentialdrehmechanismus 201 in Verbindung sind. Die Kupplung C12 hat ein erstes Einrückelement 221, das an einem Ende einer hohlen Trägerwelle 205a bereitgestellt ist, die mit dem Träger 205 als Abtriebselement des Drehzahländerungsdifferentialdrehmechanismus 201 verbunden ist und sich zu dem rückwärtigen Ende der Fahrzeugkarosserie hin erstreckt, ein zweites Einrückelement 222, das auf der Trägerwelle 45a bereitgestellt ist, die sich durch die Sonnenradwelle 202a und die Trägerwelle 205a erstreckt, ein drittes Einrückelement 223, das an der Antriebswelle 67 bereitgestellt ist, ein erstes bewegliches Einrückelement 224, das angeordnet ist, in der axialen Richtung entlang der ersten Motorwelle 46 und der Trägerwelle 45a beweglich zu sein und das angeordnet ist, sowohl mit dem ersten Einrückelement 221 wie auch mit dem dritten Einrückelement 223 in Eingriff zu sein, und ein zweites bewegliches Einrückelement 225, das angeordnet ist, in der axialen Richtung beweglich zu sein und das ausgelegt ist, sowohl mit dem zweiten Einrückelement 222 wie auch mit dem dritten Einrückelement 223 in Eingriff zu sein. Das erste bewegliche Einrückelement 224 und das zweite bewegliche Einrückelement 225 werden entsprechend durch das elektrische, elektromagnetische oder hydraulische Stellglied (nicht dargestellt) betätigt. Geeignete Betriebe des ersten beweglichen Einrückelements 224 und des zweiten beweglichen Einrückelements 225 ermöglichen, dass eine oder beide der Wellen aus der Trägerwelle 205a und der Trägerwelle 45a, ausgewählt mit der Antriebswelle 67 in Verbindung sind.
Das Getriebe 200 dieser Anordnung weist den Drehzahländerungszustand (Drehzahlverhältnis) ausgewählt unter den mehreren unterschiedlichen Stufen änderbar auf, die im Folgenden behandelt werden. Die Verbindung der Trägerwelle 45a mit dem Sonnenrad 202 des Drehzahländerungsdifferentialdrehmechanismus 201 mittels der Kupplung C11 in Kombination mit der Verbindung der Trägerwelle 205a mit der Antriebswelle 67 mittels der Kupplung C12 verursacht, dass die Leistung von der Trägerwelle 45a ausgehend von einem Übersetzungsverhältnis des Drehzahländerungsdifferentialdrehmechanismus 201 einer Drehzahländerung mit einem bestimmten Drehzahlverhältnis ausgesetzt ist und zu der Antriebswelle 67 übertragen wird (im Folgenden wird dieser Zustand als ”erster Drehzahlzustand (1. Drehzahl)” bezeichnet). Die Verbindung der ersten Motorwelle 46 mittels der Kupplung C11 mit dem Sonnenrad 202 des Drehzahländerungsdifferentialdrehmechanismus 201 in Kombination mit der Verbindung der Trägerwelle 205a mit der Antriebswelle 67 mittels der Kupplung C12 verursacht, dass die Leistung von der ersten Motorwelle 46 einer Drehzahländerung in dem bestimmten Drehzahlverhältnis ausgehend von dem Übersetzungsverhältnis des Drehzahländerungsdifferentialdrehmechanismus 201 ausgesetzt ist und zu der Antriebswelle 67 übertragen wird (im Folgenden wird dieser Zustand als ”zweiter Drehzahlzustand (2. Drehzahl)” bezeichnet). Das Freigeben der Kupplung C11 zum Trennen von sowohl der Trägerwelle 45a wie auch der ersten Motorwelle 46 von der Sonnenradwelle 202a in Kombination mit der Verbindung der Trägerwelle 45a mit der Antriebswelle 67 mittels der Kupplung C12 verursacht, dass die Leistung von der Trägewelle 45a mit einem Drehzahlverhältnis von 1 zu der Antriebswelle 67 übertragen wird (im Folgenden wird dieser Zustand als ”dritter Drehzahlzustand (3. Drehzahl)” bezeichnet). In dem ersten Drehzahlzustand des Getriebes 200 verursacht die Verbindung von sowohl der Trägerwelle 45a wie auch der ersten Motorwelle 46 mit der Antriebswelle 67 mittels der Kupplung C11 in Verbindung mit der Verbindung der Trägerwelle 205a mit der Antriebswelle 67 mittels der Kupplung C12, dass die von der Maschine 22 abgegebene Leistung oder die von zumindest einem der Motoren MG1 und MG2 abgegebene Leistung mechanisch (direkt) mit einem festen Drehzahlverhältnis zu der Antriebswelle 67 übertragen wird (erstes Schaltdrehzahlverhältnis) (im Folgenden wird dieser Zustand als gleichzeitig eingerückter Zustand der ”1. Drehzahl und der 2. Drehzahl” bezeichnet). In dem zweiten Drehzahlzustand des Getriebes 200 verursacht die Verbindung von sowohl der Trägerwelle 45a wie auch der ersten Motorwelle 46 mit der Antriebswelle 67 mittels der Kupplung C11 in Verbindung mit der Verbindung der Trägerwelle 45a mit der Antriebswelle 67 mittels der Kupplung C12, dass die von der Maschine 22 abgegebene Leistung oder die von zumindest einem der Motoren MG1 und MG2 abgegebene Leistung mit einem festen Drehzahlverhältnis, das von dem festen Drehzahlverhältnis in dem gleichzeitig eingerückten Zustand der ersten Drehzahl und der zweiten Drehzahl, das voranstehend behandelt wurde, unterschiedlich ist, mechanisch (direkt) zu der Antriebswelle 67 übertragen wird (zweites Schaltdrehzahlverhältnis) (dieser Zustand wird im Folgenden als ”gleichzeitig eingerückter Zustand der 2. Drehzahl und der 3. Drehzahl” bezeichnet). In dem dritten Drehzahlzustand des Getriebes 200 verursacht die nicht drehbare Fixierung der ersten Motorwelle 46 oder des Sonnenrads 41 als dem zweiten Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 an dem Getriebegehäuse mittels einer Bremse (nicht dargestellt), dass die von der Maschine 22 abgegebene Leistung oder die von dem Motor MG2 abgegebene Leistung mechanisch (direkt) zu der Antriebswelle 67 mit einem festen Drehzahlverhältnis übertragen wird, das zu den festen Drehzahlverhältnissen des gleichzeitig eingerückten Zustands der 1. Drehzahl und der 2. Drehzahl und des gleichzeitigen eingerückten Zustands der 2. Drehzahl und der 3. Drehzahl unterschiedlich ist (dieser Zustand wird im Folgenden als ”fixierter Zustand der 3. Drehzahl” bezeichnet). Das Getriebe 200 der Planentengetriebeart weist ebenfalls ähnliche Funktionen und Wirkungen auf, wie das Getriebe 60 der Art mit parallelen Wellen, die voranstehend behandelt wurde.
21 stellt schematisch die Anordnung eines Hybridfahrzeugs 20A als ein modifiziertes Beispiel der Ausführungsform dar. Während das Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform als Fahrzeug mit Hinterradantrieb konstruiert ist, ist das Hybridfahrzeug 20A des modifizierten Beispiels als Fahrzeug mit Vorderradantrieb konstruiert. Wie aus 21 ersichtlich ist, ist das Hybridfahrzeug 20A mit einem Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 10 versehen, der als Planetengetriebemechanismus mit einzelnen Planeten einschließlich eines Sonnenrads 11 eines Hohlrads 12, das konzentrisch mit dem Sonnenrad 11 angeordnet ist, und eines Trägers 14, der angeordnet ist, mehrere Planetenräder 13 zu halten, die sowohl mit dem Sonnenrad 11 wie auch mit dem Hohlrad 12 in Kämmeingriff sind, konstruiert. Die Maschine 22 ist horizontal angeordnet, und die Kurbelwelle 26 der Maschine 22 ist mit dem Träger 14 als dem dritten Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 10 verbunden. Das Hohlrad 12 als das erste Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 10 ist mit einer hohlen Hohlradwelle 12A verbunden, die über ein Untersetzungsgetriebemechanismus 50A, der als Getriebezug derart mit parallelen Wellen konstruiert ist, mit dem Motor MG2 verbunden, und die zweite Motorwelle 55 erstreckt sich parallel der ersten Motorwelle 46. Entweder der erste Drehzahlgetriebezug (Rad 61a) oder der dritte Drehzahlgetriebezug (Rad 63a) in dem ersten Drehzahländerungsmechanismus des Getriebes 60 ist ausgewählt mittels der Kupplung C1 an der Hohlradwelle 12a fixiert. Das Sonnenrad 11 als zweites Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 10 ist mit einer Sonnenradwelle 11a verbunden. Die Sonnradwelle 11a tritt durch die hohle Hohlradwelle 12a, um mit der Kupplung C0 verbunden zu sein, und ist mit der ersten Motorwelle 46 oder mit dem Motor MG1 mittels der Kupplung C0 verbindbar. Entweder der zweite Drehzahlgetriebezug (Rad 62a) oder der vierte Drehzahlgetriebezug (Rad 64a) in dem zweiten Drehzahländerungsmechanismus des Getriebes 60 ist ausgewählt mittels der Kupplung C2 an der ersten Motorwelle fixiert. Wie voranstehend behandelt wurde, kann das Hybridfahrzeug der Erfindung die Anordnung als Fahrzeug mit Vorderradantrieb haben.
Die Ausführungsform und ihre modifizierten Beispiele, die voranstehend behandelt wurden, sind in allen Gesichtspunkten als darstellend und nicht einschränkend zu berücksichtigen. Es kann andere Modifikationen, Änderungen und Abwicklungen geben, ohne von dem Bereich der Erfindung der Hauptkennzeichen der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Der Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus, der in dem Hybridfahrzeug 20 bereitgestellt ist, kann als Planetengetriebemechanismus einschließlich eines ersten Sonnenrads und eines zweiten Sonnenrads, die eine unterschiedliche Anzahl von Zähnen aufweisen, und eines Trägers, der angeordnet ist, zumindest ein gestuftes Zahnrad zu halten, das durch eine Verbindung eines ersten Planetenrads, das mit dem ersten Sonnenrad in Kämmeingriff ist, und eines zweiten Planetenrads, das mit dem zweiten Sonnenrad in Kämmeingriff ist, konstruiert sein. In der Struktur der Ausführungsform, die voranstehend behandelt wurde, ist die Kupplung C0 zwischen dem Sonnenrad 41 als zweites Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 und dem Motor MG1 als dem zweiten Motor bereitgestellt, um das Sonnenrad 41 mit dem Motor MG1 zu verbinden und von diesem zu trennen. Die Kupplung C0 kann zwischen dem Träger 45 als dem ersten Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 und dem Motor MG2 als dem ersten Motor bereitgestellt sein, um den Träger 45 mit dem Motor MG2 zu verbinden und von diesem zu trennen. Die Kupplung C0 kann ansonsten zwischen dem Hohlrad 42 als dem dritten Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 40 und der Kurbelwelle 26 der Maschine 22 bereitgestellt sein, um das Hohlrad 42 mit der Kurbelwelle 26 zu verbinden und von dieser zu trennen. Jedes der Hybridfahrzeuge 20 und 20A der Ausführungsform und deren modifiziertes Beispiel, die voranstehend behandelt wurden, kann als auf einem Hinterradantrieb basierendes vierradangetriebenes Fahrzeug oder auf einem Vorderradantrieb basierendes vierradangetriebenes Fahrzeug konstruiert sein. Die voranstehende Ausführungsform und ihr modifiziertes Beispiel beschreiben die Leistungsabgabevorrichtung, die an den Hybridfahrzeugen 20 und 20A montiert sind. Die Leistungsabgabevorrichtung der Erfindung ist jedoch nicht einschränkend auf solche Hybridfahrzeuge angewendet, sondern kann an unterschiedlichen sich bewegenden Körpern einschließlich verschiedenen Fahrzeugen die keine Motorfahrzeuge, Boote und Schiffe, und Luftfahrzeuge sind oder in stationäre Ausrüstung wie z. B. in Konstruktionsmaschinen eingebaut sein.
Industrielle Anwendbarkeit
Die Technik der Erfindung ist auf die Herstellungsindustrie von Leistungsabgabevorrichtungen und Hybridfahrzeugen anwendbar.
Zusammenfassung
Wenn ein erforderliches Drehzahlverhältnis γr als erforderlicher Wert eines Drehzahlverhältnisses zwischen einer Maschine 22 und einer Antriebswelle 67 gleich wie oder kleiner als ein unteres Grenzdrehzahlverhältnis γlim(n) wird, das nicht höher als n-tes Schaltdrehzahlverhältnis γt(n) während eines n-ten Drehzahlzustands eines Getriebes 60 ist, steuert ein Hybridfahrzeug 20 die Maschine 22, Motoren MG1 und MG2 und das Getriebe 60, um eine Abgabe einer Leistung ausgehend von einer Momentanforderung Tr* zu der Antriebswelle 67 sicherzustellen, während es eine Maschinendrehzahleinstellung, in der eine Drehzahl Ne der Maschine 22 gleich einer Schaltdrehzahl (= γt/k·V) entsprechend einem oberseitigen Schaltdrehzahlverhältnis γtu(n) oder einem wirkungsvollen Schaltdrehzahlverhältnis γt gemacht wird, und ein Schalten von einem n-ten Drehzahlzustand zu einem (n + 1)-ten Drehzahlzustand durchführt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2005-155891 [0002]
- JP 2003-106389 [0002]

Claims

Leistungsabgabevorrichtung, die ausgelegt ist, eine Leistung zu einer Antriebswelle abzugeben, wobei die Leistungsabgabevorrichtung umfasst: eine Brennkraftmaschine; einen ersten Motor, der konstruiert ist, eine Leistung aufzunehmen und abzugeben; einen zweiten Motor, der konstruiert ist, eine Leistung aufzunehmen und abzugeben; einen Speicher, der angeordnet ist, eine elektrische Leistung von sowohl dem ersten Motor wie auch dem zweiten Motor zu empfangen bzw. diesem zuzuführen; einen Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus, der ausgelegt ist, ein erstes Element aufzuweisen, das mit einer sich drehenden Welle des ersten Motors verbunden ist, ein zweites Element aufzuweisen, das mit einer sich drehenden Welle des zweiten Motors verbunden ist, und ein drittes Element aufzuweisen, das mit einer Maschinenwelle der Brennkraftmaschine verbunden ist, wobei der Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus wechselweise Differentialdrehungen der drei Elemente ermöglicht; eine Drehzahländerungsgetriebebaugruppe, die konstruiert ist, entweder das erste Element oder das zweite Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus ausgewählt mit der Antriebswelle zu verbinden, und einen Drehzahländerungszustand einzustellen, der unter einer Vielzahl von unterschiedlichen Drehzahländerungszuständen ausgewählt wurde, wobei die Drehzahländerungsgetriebebaugruppe ausgelegt ist, wenn ein Drehzahlverhältnis zwischen der Maschinenwelle und der Antriebswelle in einem n-ten Drehzahlzustand ein vorbestimmtes Schaltdrehzahlverhältnis wird, in dem eines der Elemente aus dem ersten Element und dem zweiten Element mit der Antriebswelle verbunden ist, den Drehzahländerungszustand von dem n-ten Drehzahlzustand zu einem (n + 1)-ten Drehzahlzustand zu schalten, in dem das andere der Elemente aus dem ersten Element und dem zweiten Element mit der Antriebswelle verbunden ist, um das Drehzahlverhältnis zwischen der Maschinenwelle und der Antriebswelle auf einen kleineren Wert einzustellen; ein Leistungsanforderungseinstellmodul, das ausgelegt ist, eine Leistungsanforderung einzustellen, die eine Leistung ist, die für die Antriebswelle erforderlich ist; ein Einstellmodul für ein verlangtes Drehzahlverhältnis, das ausgelegt ist, ein verlangtes Drehzahlverhältnis ausgehend von der eingestellten Leistungsanforderung und einer vorherbestimmten Beschränkung einzustellen, wobei das verlangte Drehzahlverhältnis ein verlangter Wert des Drehzahlverhältnisses zwischen der Maschinenwelle und der Antriebswelle ist; und eine Drehzahländerungssteuerung, die ausgelegt ist, wenn das verlangte Drehzahlverhältnis gleich wie oder kleiner als ein vorbestimmtes unteres Grenzdrehzahlverhältnis wird, das nicht größer als das vorbestimmte Schaltdrehzahlverhältnis während des n-ten Drehzahlzustands der Drehzahländerungsgetriebebaugruppe ist, die Brennkraftmaschine, den ersten Motor, den zweiten Motor und die Drehzahländerungsgetriebebaugruppe so zu steuern, um eine Abgabe von einer Leistung zu der Antriebswelle sicherzustellen, die gleichwertig zu der eingestellten Leistungsanforderung ist, während eine Maschinendrehzahleinstellung, in der eine Drehzahl der Maschinenwelle gleich einer Schaltdrehzahl entsprechend dem Schaltdrehzahlverhältnis gemacht wird, und ein Schalten von dem Drehzahländerungszustand von dem n-ten Drehzahlzustand zu dem (n + 1)-ten Drehzahlzustand durchgeführt werden.
Leistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die vorbestimmte Beschränkung ein Verhältnis zwischen Betriebspunkten zum wirkungsvollen Betreiben der Brennkraftmaschine und der Leistungsanforderung ist, und wobei die Leistungsabgabevorrichtung außerdem ein Betriebspunkteinstellmodul umfasst, das ausgelegt ist, den Betriebspunkt der Brennkraftmaschine basierend von der eingestellten Leistungsanforderung und der vorherbestimmten Beschränkung einzustellen, wenn das verlangte Drehzahlverhältnis während der n-ten Drehzahl der Drehzahländerungsgetriebebaugruppe höher als das untere Grenzdrehzahlverhältnis ist.
Leistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Betriebspunkteinstellmodul eine Solldrehzahl der Brennkraftmaschine einstellt, um dafür zu sorgen, dass die Drehzahl der Maschinenwelle gleich der Schaltdrehzahl wird, und darauffolgend ein Sollmoment der Brennkraftmaschine gemäß der eingestellten Solldrehzahl und einer verlangten Leistung basierend auf der eingestellten Leistungsanforderung einstellt, um eine Abgabe der verlangten Leistung von der Brennkraftmaschine während der Maschinendrehzahleinstellung sicherzustellen.
Leistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 1, wobei das untere Grenzdrehzahlverhältnis definiert ist, um zu verhindern, dass ein Wert des Wirkungsgrads der übertragenen Leistung zwischen der Brennkraftmaschine und der Antriebswelle niedriger als ein Wert des Wirkungsgrads der übertragenen Leistung in dem (n + 1)-ten Drehzahlzustand wird, wenn das Drehzahlverhältnis zwischen der Maschinenwelle und der Antriebswelle während des n-ten Drehzahlzustands das untere Grenzdrehzahlverhältnis wird.
Leistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 1, wobei das untere Grenzdrehzahlverhältnis basierend auf der Drehzahl der Maschinenwelle eingestellt wird.
Leistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 1, wobei das untere Grenzdrehzahlverhältnis basierend auf der von der Brennkraftmaschine abgegebenen Leistung eingestellt wird.
Leistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 1, wobei das untere Grenzdrehzahlverhältnis mit Bezug auf jeden der unterschiedlichen Drehzahländerungszustände der Drehzahländerungsgetriebebaugruppe eingestellt wird.
Leistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Drehzahländerungssteuerung die Brennkraftmaschine, den ersten Motor und den zweiten Motor steuert, um dafür zu sorgen, dass das Drehzahlverhältnis zwischen der Maschinenwelle und der Antriebswelle um einen vorbestimmten Wert kleiner als das untere Grenzdrehzahlverhältnis des n-ten Drehzahlzustands ist, und um nach dem Schalten des Drehzahländerungszustands von dem n-ten Drehzahlzustand zu dem (n + 1)-ten Drehzahlzustand die Abgabe einer Leistung zu der Antriebswelle sicherzustellen, die gleichwertig zu der eingestellten Leistungsanforderung ist.
Leistungsabgabevorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei, wenn das Drehzahlverhältnis zwischen der Maschinenwelle und der Antriebswelle während des (n + 1)-ten Drehzahlzustands der Drehzahländerungsgetriebebaugruppe das vorbestimmte Schaltdrehzahlverhältnis wird, die Drehzahländerungsgetriebebaugruppe den Drehzahländerungszustand von dem (n + 1)-ten Drehzahlzustand zu den n-ten Drehzahlzustand schaltet und das Drehzahlverhältnis zwischen der Maschinenwelle und der Antriebswelle auf einen größeren Wert einstellt, und wobei, wenn das erforderliche Drehzahlverhältnis während des (n + 1)-ten Drehzahlzustands der Drehzahländerungsgetriebebaugruppe gleich wie oder größer als das vorbestimmte Schaltdrehzahlverhältnis wird, die Drehzahländerungssteuerung die Brennkraftmaschine, den ersten Motor, den zweiten Motor und die Drehzahländerungsgetriebebaugruppe steuert, um die Abgabe einer Leistung zu der Antriebswelle sicherzustellen, die gleichwertig zu der eingestellten Leistungsanforderung ist, während sie eine Maschinendrehzahleinstellvorrichtung, in der sie dafür sorgt, dass die Drehzahl der Maschinenwelle gleich der Schaltdrehzahl wird, und ein Schalten des Drehzahländerungszustands von den (n + 1)-ten Drehzahlzustand in den n-ten Drehzahlzustand durchführt.
Leistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Drehzahländerungsgetriebebaugruppe ein Getriebe der Art mit parallelen Wellen ist, das einen ersten Drehzahländerungsmechanismus hat, der zumindest einen Getriebezug der Art mit parallelen Wellen aufweist, der in der Lage ist, eines der Elemente aus dem ersten Element und dem zweiten Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus mit der Antriebswelle zu verbinden, und einen zweiten Drehzahländerungsmechanismus hat, der zumindest einen Getriebezug der Art mit parallelen Wellen aufweist, der in der Lage ist, das andere der Elemente aus dem ersten Element und dem zweiten Element mit der Antriebswelle zu verbinden.
Leistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Drehzahländerungsbaugruppe ein Getriebe der Art mit Planetengetriebe ist, das einen Planetengetriebemechanismus hat, der in der Lage ist, eines der Elemente aus dem ersten Element und dem zweiten Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus mit der Antriebswelle zu verbinden, und das einen Verbindungsmechanismus hat, der in der Lage ist, das andere der Elemente aus dem ersten Element und dem zweiten Element mit der Antriebswelle zu verbinden.
Hybridfahrzeug, das mit Antriebsrädern versehen ist, die mit einer Leistung von einer Antriebswelle angetrieben werden, wobei das Hybridfahrzeug umfasst: eine Brennkraftmaschine; einen ersten Motor, der konstruiert ist, eine Leistung aufzunehmen und abzugeben; einen zweiten Motor, der konstruiert ist, eine Leistung aufzunehmen und abzugeben; einen Speicher, der angeordnet ist, eine elektrische Leistung von sowohl dem ersten Motor wie auch dem zweiten Motor zu empfangen bzw. diesem zuzuführen; einen Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus, der ausgelegt ist, ein erstes Element aufzuweisen, das mit einer sich drehenden Welle des ersten Motors verbunden ist, ein zweites Element aufzuweisen, das mit einer sich drehenden Welle des zweiten Motors verbunden ist, und ein drittes Element aufzuweisen, das mit einer Maschinenwelle der Brennkraftmaschine verbunden ist, wobei der Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus wechselweise Differentialdrehungen der drei Elemente ermöglicht; eine Drehzahländerungsgetriebebaugruppe, die konstruiert ist, entweder das erste Element oder das zweite Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus ausgewählt mit der Antriebswelle zu verbinden, und einen Drehzahländerungszustand einzustellen, der unter mehreren unterschiedlichen Drehzahländerungszuständen ausgewählt wurde, wobei die Drehzahländerungsgetriebebaugruppe ausgelegt ist, wenn ein Drehzahlverhältnis zwischen der Maschinenwelle und der Antriebswelle in einem n-ten Drehzahlzustand ein vorbestimmten Schaltdrehzahlverhältnis wird, in dem eines der Elemente aus dem ersten Element und dem zweiten Element mit der Antriebswelle verbunden ist, den Drehzahländerungszustand von dem n-ten Drehzahlzustand zu einem (n + 1)-ten Drehzahlzustand zu schalten, in dem das andere der Elemente aus dem ersten Element und dem zweiten Element mit der Antriebswelle verbunden ist, um das Drehzahlverhältnis zwischen der Maschinenwelle und der Antriebswelle auf einen kleineren Wert einzustellen; ein Leistungsanforderungseinstellmodul, das ausgelegt ist, eine Leistungsanforderung einzustellen, die eine Leistung ist, die für die Antriebswelle erforderlich ist; ein Einstellmodul für ein verlangtes Drehzahlverhältnis, das ausgelegt ist, ein verlangtes Drehzahlverhältnis ausgehend von der eingestellten Leistungsanforderung und einer vorherbestimmten Beschränkung einzustellen, wobei das verlangte Drehzahlverhältnis ein verlangter Wert des Drehzahlverhältnisses zwischen der Maschinenwelle und der Antriebswelle ist; und eine Drehzahländerungssteuerung, die ausgelegt ist, wenn das verlangte Drehzahlverhältnis gleich wie oder kleiner als ein vorbestimmtes unteres Grenzdrehzahlverhältnis wird, das nicht größer als das vorbestimmte Schaltdrehzahlverhältnis während des n-ten Drehzahlzustands der Drehzahländerungsgetriebebaugruppe ist, die Brennkraftmaschine, den ersten Motor, den zweiten Motor und die Drehzahländerungsgetriebebaugruppe so zu steuern, um eine Abgabe von einer Leistung zu der Antriebswelle sicherzustellen, die gleichwertig zu der eingestellten Leistungsanforderung ist, während eine Maschinendrehzahleinstellung, in der eine Drehzahl der Maschinenwelle gleich einer Schaltdrehzahl entsprechend dem Schaltdrehzahlverhältnis gemacht wird, und ein Schalten von dem Drehzahländerungszustand von dem n-ten Drehzahlzustand zu dem (n + 1)-ten Drehzahlzustand durchgeführt wird.
Steuerungsverfahren einer Leistungsabgabevorrichtung, wobei die Leistungsabgabevorrichtung Folgendes hat: eine Antriebswelle; eine Brennkraftmaschine; einen ersten Motor, der konstruiert ist, eine Leistung aufzunehmen und abzugeben; einen zweiten Motor, der konstruiert ist, eine Leistung aufzunehmen und abzugeben; einen Speicher, der angeordnet ist, eine elektrische Leistung von sowohl dem ersten Motor wie auch dem zweiten Motor zu empfangen bzw. diesem zuzuführen; einen Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus, der ausgelegt ist, ein erstes Element aufzuweisen, das mit einer sich drehenden Welle des ersten Motors verbunden ist, ein zweites Element aufzuweisen, das mit einer sich drehenden Welle des zweiten Motors verbunden ist, und ein drittes Element aufzuweisen, das mit einer Maschinenwelle der Brennkraftmaschine verbunden ist, wobei der Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus wechselweise Differentialdrehungen der drei Elemente ermöglicht; und eine Drehzahländerungsgetriebebaugruppe, die konstruiert ist, entweder das erste Element oder das zweite Element des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus ausgewählt mit der Antriebswelle zu verbinden, und einen Drehzahländerungszustand einzustellen, der unter mehreren unterschiedlichen Drehzahländerungszuständen ausgewählt wurde, wobei die Drehzahländerungsgetriebebaugruppe ausgelegt ist, wenn ein Drehzahlverhältnis zwischen der Maschinenwelle und der Antriebswelle in einem n-ten Drehzahlzustand ein vorbestimmtes Schaltdrehzahlverhältnis wird, in dem eines der Elemente aus dem ersten Element und dem zweiten Element mit der Antriebswelle verbunden ist, den Drehzahländerungszustand von dem n-ten Drehzahlzustand zu einem (n + 1)-ten Drehzahlzustand zu schalten, in dem das andere der Elemente aus dem ersten Element und dem zweiten Element mit der Antriebswelle verbunden ist, um das Drehzahlverhältnis zwischen der Maschinenwelle und der Antriebswelle auf einen kleineren Wert einzustellen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: (a) Bestimmen, ob ein erforderliches Drehzahlverhältnis gleich wie oder kleiner als ein vorbestimmtes unteres Grenzdrehzahlverhältnis ist, das nicht höher als das vorbestimmte Schaltdrehzahlverhältnis während des n-ten Drehzahlzustands der Drehzahländerungsgetriebebaugruppe ist, wobei das verlangte Drehzahlverhältnis als verlangter Wert des Drehzahlverhältnisses zwischen der Maschinenwelle und der Antriebswelle basierend auf eine Leistungsanforderung, die für die Antriebswelle erforderlich ist, und einer vorbestimmten Beschränkung eingestellt wird; (b) dafür sorgen, dass eine Drehzahl der Maschinenwelle gleich einer Schaltdrehzahl entsprechend dem vorbestimmten Schaltdrehzahlverhältnis wird, wenn der Schritt (a) bestimmt, dass das erforderliche Drehzahlverhältnis gleich wie oder kleiner als das vorbestimmte untere Grenzdrehzahlverhältnis ist; und (c) Steuern der Drehzahländerungsgetriebebaugruppe, um den Drehzahländerungszustand von dem n-ten Drehzahlzustand zu dem (n + 1)-ten Drehzahlzustand zu schalten, wenn die Drehzahl der Maschinenwelle gleich der Schaltdrehzahl wird.
Steuerungsverfahren der Leistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Brennkraftmaschine, der erste Motor und der zweite Motor gesteuert werden, um eine Abgabe einer Leistung zu der Antriebswelle während der Ausführung des Schritts (b) und des Schritts (c) sicherzustellen, die gleichwertig zu der Leistungsanforderung ist.