JP2006118667A - 車両用駆動装置の制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 駆動装置を小型化できたり、或いは燃費が向上させられる車両用駆動装置を提供すると共に、車両減速走行時に燃費向上が図れる制御装置を提供する。
【解決手段】 切換クラッチC0或いは切換ブレーキB0を備えることで、変速機構10が無段変速状態と有段変速状態とに切り換えられて、電気的に変速比が変更させられる変速機の燃費改善効果と機械的に動力を伝達する歯車式伝動装置の高い伝達効率との両長所を兼ね備えた駆動装置が得られる。また、回生制御可否判定手段84により回生制動制御が可能と判定され、且つエンジン回転停止可否判定手段82によりエンジン回転停止が可能と判定されたときには、切換制御手段50により動力分配機構16が差動状態とされるので、回生効率最適制御手段86により第2電動機M2の回生効率と第1電動機M1の損失Lとに基づいて回生効率が最適となるように自動変速部20の変速比γが制御されて燃費向上が図れる。
【選択図】 図7

Description

本発明は、車両用駆動装置の制御装置に係り、差動作用が作動可能な差動機構と電動機とを備える車両用駆動装置において、特に、車両減速走行時に回生制動制御を適切に実行する技術に関するものである。
エンジンの出力を第1電動機および出力軸へ分配する差動機構と、その差動機構の出力軸と駆動輪との間に設けられた第2電動機とを、備えた車両用駆動装置が知られている。例えば、特許文献1に記載されたハイブリッド車両用駆動装置がそれである。このようなハイブリッド車両用駆動装置では差動機構が例えば遊星歯車装置で構成され、その差動作用によりエンジンからの動力の主部を駆動輪へ機械的に伝達し、そのエンジンからの動力の残部を第1電動機から第2電動機への電気パスを用いて電気的に伝達することにより電気的に変速比が変更される変速機例えば電気的な無段変速機として機能させられ、エンジンを最適な作動状態に維持しつつ車両を走行させるように制御装置により制御されて燃費が向上させられる。
特開2000−2327号公報 特開2000−346187号公報 特開平9−37410号公報 特開平9−98516号公報 特開平8−251708号公報
一般に、無段変速機は車両の燃費を良くする装置として知られている一方、有段式自動変速機のような歯車式伝動装置は伝達効率が良い装置として知られている。しかし、それ等の長所を兼ね備えた動力伝達機構は未だ存在しなかった。例えば、上記特許文献1に示すようなハイブリッド車両用駆動装置では、第1電動機から第2電動機への電気エネルギの電気パスすなわち車両の駆動力の一部を電気エネルギで伝送する伝送路を含むため、エンジンの高出力化に伴ってその第1電動機を大型化させねばならないとともに、その第1電動機から出力される電気エネルギにより駆動される第2電動機も大型化させねばならないので、駆動装置が大きくなるという問題があった。或いは、エンジンの出力の一部が一旦電気エネルギに変換されて駆動輪に伝達されるので、高速走行などのような車両の走行条件によってはかえって燃費が悪化する可能性があった。上記動力分配機構が電気的に変速比が変更される変速機例えば電気的CVTと称されるような無段変速機として使用される場合も、同様の課題があった。
ところで、一般的に、ハイブリッド車両用駆動装置においては、減速走行時に燃費を向上させるために電動機による回生制動制御が実行される。このとき、より燃費を向上させるためにエンジンの作動を停止させることはもちろんであるが、回生効率を考えると作動していないエンジンの引き摺りを抑制するためにエンジン回転速度が零乃至略零に制御されることが望ましい。また、特許文献5に記載されたハイブリッド車両用駆動装置では、駆動力源としてのエンジンおよび電動機と駆動輪との間に自動変速機を備え、回生時には回生効率を上げるために発電効率が最も良くなる電動機の回転速度となるようにその自動変速機の変速比が適切に制御されている。
そこで、上述したハイブリッド車両用駆動装置の課題を解決できるような車両用駆動装置においても、同様に減速走行時における車両の燃費を向上させることが望まれる。
本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、駆動装置を小型化できたり、或いはまた、燃費が向上させられる車両用駆動装置を提供するとともに、車両減速走行時に燃費向上が図れる制御装置を提供することにある。
すなわち、請求項1にかかる発明の要旨とするところは、エンジンの出力を第1電動機および伝達部材へ分配する差動機構とその伝達部材から駆動輪への動力伝達経路に設けられた第2電動機とを有する差動部と、前記動力伝達経路の一部を構成し自動変速機として機能する自動変速部とを備えた車両用駆動装置の制御装置であって、(a) 前記差動機構に備えられ、その差動機構を差動状態とロック状態とに選択的に切換える差動状態切換装置と、(b) 車両減速走行時に回生制動制御の実行が可能か否かを判定する回生制御可否判定手段と、(c) その回生制御可否判定手段により回生制動制御の実行が可能と判定されたときには前記差動状態切換装置により前記差動機構を差動状態とし、その回生制御可否判定手段により回生制動制御の実行が不可能と判定されたときには前記差動状態切換装置により前記差動機構をロック状態とする切換制御手段とを、含むことにある。
このようにすれば、差動状態切換装置により差動作用が作動可能な差動状態とその差動作用が作動されないロック状態とに差動機構が選択的に切り換えられることから、電気的に変速比が変更させられる変速機の燃費改善効果と機械的に動力を伝達する歯車式伝動装置の高い伝達効率との両長所を兼ね備えた駆動装置が得られる。例えば、車両の低中速走行および低中出力走行となるようなエンジンの常用出力域では、上記差動機構が差動状態とされて車両の燃費性能が確保されるが、高速走行ではその差動機構がロック状態とされ専ら機械的な動力伝達経路でエンジンの出力が駆動輪へ伝達されて電気的に変速比が変更させられる変速機として作動させる場合に発生する動力と電気エネルギとの間の変換損失が抑制されるので、燃費が向上させられる。また例えば、高出力走行において上記差動機構をロック状態とすると、電気的に変速比が変更させられる変速機として作動させる領域が車両の低中速走行および低中出力走行となって、電動機が発生すべき電気的エネルギ換言すれば電動機が伝える電気的エネルギの最大値を小さくできてその電動機或いはそれを含む車両の駆動装置が一層小型化される。
また、車両減速走行時に回生制動制御の実行が可能か否かを判定する回生制御可否判定手段により回生制動制御の実行が可能と判定されたときには切換制御手段により前記差動状態切換装置を用いて前記差動機構が差動状態されるので、差動機構がロック状態とされることと異なり第1電動機回転速度、第2電動機回転速度、およびエンジン回転速度が自由回転状態とされる。よって、回生制動制御時には例えば差動機構がその差動作用によりエンジン回転速度が零乃至略零とされて作動していないエンジンのポンプ損失所謂ポンピングロスの発生等が抑制されてエンジンの引き摺りが抑制され得たり、或いは第1電動機、第2電動機が回生効率の可及的に良い運転域で作動させられ得るので、燃費の向上が図れる。また、その回生制御可否判定手段により回生制動制御の実行が不可能と判定されたときには切換制御手段により前記差動状態切換装置を用いて前記差動機構がロック状態とされるので、エンジン停止状態であってもエンジン回転速度が車速に拘束される回転速度に維持されることになり、エンジンの再始動性が向上する。
また、請求項2にかかる発明では、前記回生制御可否判定手段により回生制動制御の実行が可能と判定され、且つ前記切換制御手段により前記差動機構が差動状態に切り換えられたときには、前記電動機を用いて回生制動制御を実行する回生制御手段と、その回生制御手段により回生制動制御が実行されるときには、回生効率が最適となるように前記差動部の変速比と前記自動変速部の変速比とを制御する回生効率最適制御手段とを更に含むものである。このようにすれば、回生制御手段による回生制動制御において回生効率最適制御手段により第1電動機、第2電動機が回生効率の可及的に良い運転域で作動させられるように前記差動部の変速比と前記自動変速部の変速比とが制御されて燃費の向上が図れる。
また、請求項3にかかる発明では、車両減速走行時に前記エンジンの回転停止が可能か否かを判定するエンジン回転停止可否判定手段を更に含み、前記回生制御手段は、前記エンジン回転停止可否判定手段によるエンジン回転停止可否判定結果に応じて回生制動制御を変更するものである。このようにすれば、回生制御手段によりエンジン回転停止可否判定結果に応じて変更される回生制動制御において前記回生効率最適制御手段により第1電動機、第2電動機が回生効率の可及的に良い運転域で作動させられるように前記差動部の変速比と前記自動変速部の変速比とが制御されて燃費の向上が図れる。
また、請求項4にかかる発明では、前記回生制御手段は、前記エンジン回転停止可否判定手段により前記エンジンの回転停止が不可能と判定されたときには、前記第1電動機の状態が力行状態か回生制動状態かに応じて回生制動制御を変更するものである。このようにすれば、回生制御手段により前記第1電動機の状態が力行状態か回生制動状態かに応じて変更される回生制動制御において前記回生効率最適制御手段により第1電動機、第2電動機が回生効率の可及的に良い運転域で作動させられるように前記差動部の変速比と前記自動変速部の変速比とが制御されて燃費の向上が図れる。
また、請求項5にかかる発明の要旨とするところは、エンジンの出力を第1電動機および伝達部材へ分配する差動機構とその伝達部材から駆動輪への動力伝達経路に設けられた第2電動機とを有する差動部と、前記動力伝達経路の一部を構成し自動変速機として機能する自動変速部とを備えた車両用駆動装置の制御装置であって、(a) 前記差動機構に備えられ、その差動機構を差動状態とロック状態とに選択的に切換える差動状態切換装置と、(b) 車両減速走行時に前記エンジンの回転停止が可能か否かを判定するエンジン回転停止可否判定手段と、(c) そのエンジン回転停止可否判定手段により前記エンジンの回転停止が可能と判定されたときには前記差動状態切換装置により前記差動機構を差動状態とし、そのエンジン回転停止可否判定手段により前記エンジンの回転停止が不可能と判定されたときには前記差動状態切換装置により前記差動機構をロック状態とする切換制御手段とを、含むことにある。
このようにすれば、差動状態切換装置により差動作用が作動可能な差動状態とその差動作用が作動されないロック状態とに差動機構が選択的に切り換えられることから、電気的に変速比が変更させられる変速機の燃費改善効果と機械的に動力を伝達する歯車式伝動装置の高い伝達効率との両長所を兼ね備えた駆動装置が得られる。例えば、車両の低中速走行および低中出力走行となるようなエンジンの常用出力域では、上記差動機構が差動状態とされて車両の燃費性能が確保されるが、高速走行ではその差動機構がロック状態とされ専ら機械的な動力伝達経路でエンジンの出力が駆動輪へ伝達されて電気的に変速比が変更させられる変速機として作動させる場合に発生する動力と電気エネルギとの間の変換損失が抑制されるので、燃費が向上させられる。また例えば、高出力走行において上記差動機構をロック状態とすると、電気的に変速比が変更させられる変速機として作動させる領域が車両の低中速走行および低中出力走行となって、電動機が発生すべき電気的エネルギ換言すれば電動機が伝える電気的エネルギの最大値を小さくできてその電動機或いはそれを含む車両の駆動装置が一層小型化される。
また、車両減速走行時に前記エンジンの回転停止が可能か否かを判定するエンジン回転停止可否判定手段により前記エンジンの回転停止が可能と判定されたときには切換制御手段により前記差動状態切換装置を用いて前記差動機構が差動状態とされるので、差動機構がロック状態とされることと異なり第1電動機回転速度、第2電動機回転速度、およびエンジン回転速度が自由回転状態とされる。よって、回生制動制御時には例えば差動機構がその差動作用によりエンジン回転速度が零乃至略零とされて作動していないエンジンのポンプ損失所謂ポンピングロスの発生等が抑制されてエンジンの引き摺りが抑制され得たり、或いは第1電動機、第2電動機が回生効率の可及的に良い運転域で作動させられ得るので、燃費の向上が図れる。また、そのエンジン回転停止可否判定手段により前記エンジンの回転停止が不可能と判定されたときには切換制御手段により前記差動状態切換装置を用いて前記差動機構がロック状態とされるので、エンジン回転速度が車速に拘束されてエンジン停止状態であってもエンジン回転速度の低下が抑制されることになり、例えばアイドル回転速度を維持するために燃料を再噴射することが回避されて燃費の向上が図れる。或いは、エンジン回転速度が車速に拘束される回転速度に維持されることになり、燃料を再噴射することが回避されること加えて、エンジンの再始動性が向上する。
また、請求項6にかかる発明の要旨とするところは、エンジンの出力を第1電動機および伝達部材へ分配する差動機構とその伝達部材から駆動輪への動力伝達経路に設けられた第2電動機とを有して電気的な無段変速機として作動可能な無段変速部と、前記動力伝達経路の一部を構成し自動変速機として機能する自動変速部とを備えた車両用駆動装置の制御装置であって、(a) 車両減速走行時に回生制動制御の実行が可能か否かを判定する回生制御可否判定手段と、(b) その回生制御可否判定手段により回生制動制御の実行が可能と判定されたときには、前記電動機を用いて回生制動制御を実行する回生制御手段と、(c) その回生制御手段により回生制動制御が実行されるときには、回生効率が最適となるように前記無段変速部の変速比と前記自動変速部の変速比とを制御する回生効率最適制御手段とを、含むことにある。
このようにすれば、車両減速走行時に回生制動制御の実行が可能か否かを判定する回生制御可否判定手段により回生制動制御の実行が可能と判定されて、前記電動機を用いて回生制動制御を実行する回生制御手段により回生制動制御が実行されるときには、回生効率最適制御手段により回生効率が最適となるように前記無段変速部の変速比と前記自動変速部の変速比とが制御されるので、第1電動機回転速度、第2電動機回転速度、およびエンジン回転速度が自由回転状態とされる無段変速部において、エンジン回転速度が零乃至略零とされて作動していないエンジンのポンプ損失所謂ポンピングロスの発生等が抑制されてエンジンの引き摺りが抑制されたり、或いは第1電動機、第2電動機が回生効率の可及的に良い運転域で作動させられて燃費の向上が図れる。
ここで、好適には、前記差動部は、前記差動状態切換装置により前記差動機構が差動作用が働く差動状態とされることで電気的な差動装置として作動可能な無段変速状態とされ、その差動作用をしないロック状態とされることでその電気的な差動装置として作動しない定変速状態(有段変速状態)とされるものである。このようにすれば、差動部が無段変速状態と有段変速状態とに切り換えられる。
また、好適には、前記差動機構は、エンジンに連結された第1要素と前記第1電動機に連結された第2要素と前記伝達部材に連結された第3要素とを有するものであり、前記差動状態切換装置は、前記差動状態とするためにその第1要素乃至第3要素を相互に相対回転可能とし、前記ロック状態とするためにその第1要素乃至第3要素を共に一体回転させるか或いはその第2要素を非回転状態とする係合装置である。このようにすれば、差動機構が差動状態とロック状態とに切り換えられるように構成される。
また、好適には、上記係合装置は、前記第1要素乃至第3要素を共に一体回転させるために前記第1要素乃至第3要素のうちの少なくとも2つを相互に連結するクラッチおよび/または前記第2要素を非回転状態とするために前記第2要素を非回転部材に連結するブレーキを備えたものである。このようにすれば、前記差動機構が差動状態とロック状態とに簡単に切り換えられるように構成される。
ここで、好適には、前記差動機構は、前記クラッチおよび前記ブレーキの解放により前記第1回転要素乃至第3回転要素を相互に相対回転可能な差動状態とされ、前記クラッチの係合により変速比が1である変速機とされるか、或いは前記ブレーキの係合により変速比が1より小さい増速変速機とされるものである。このようにすれば、差動機構が差動状態とロック状態とに切り換えられるように構成されるとともに、単段または複数段の定変速比を有する変速機としても構成され得る。
また、好適には、前記差動機構動は遊星歯車装置であり、前記第1要素はその遊星歯車装置のキャリヤであり、前記第2要素はその遊星歯車装置のサンギヤであり、前記第3要素はその遊星歯車装置のリングギヤである。このようにすれば、前記差動機構の軸方向寸法が小さくなる。また、差動機構が1つの遊星歯車装置によって簡単に構成され得る。
また、好適には、前記遊星歯車装置はシングルピニオン型遊星歯車装置である。このようにすれば、前記差動機構の軸方向寸法が小さくなる。また、差動機構が1つのシングルピニオン型遊星歯車装置によって簡単に構成される。
また、好適には、前記自動変速部の変速比と前記差動部の変速比とに基づいて前記車両用駆動装置の総合変速比が形成されるものである。このようにすれば、自動変速部の変速比を利用することによって駆動力が幅広く得られるようになる。
また、好適には、前記自動変速部は有段式自動変速機である。このようにすれば、差動機構の差動状態において差動部と自動変速部とで無段変速機が構成され、差動機構のロック状態において差動部と自動変速部とで有段変速機が構成される。
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施例である制御装置が適用されるハイブリッド車両の駆動装置の一部を構成する変速機構10を説明する骨子図である。図1において、変速機構10は車体に取り付けられる非回転部材としてのトランスミッションケース12(以下、ケース12という)内において共通の軸心上に配設された入力回転部材としての入力軸14と、この入力軸14に直接に或いは図示しない脈動吸収ダンパー(振動減衰装置)を介して直接に連結された差動部11と、その差動部11と駆動輪38との間の動力伝達経路で伝達部材(伝動軸)18を介して直列に連結されている有段式の自動変速機としての自動変速部20と、この自動変速部20に連結されている出力回転部材としての出力軸22とを直列に備えている。この変速機構10は、車両において縦置きされるFR(フロントエンジン・リヤドライブ)型車両に好適に用いられるものであり、入力軸14に直接に或いは図示しない脈動吸収ダンパーを介して直接的に連結された走行用の駆動力源として例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関であるエンジン8と一対の駆動輪38(図7参照)との間に設けられて、エンジン8からの動力を動力伝達経路の一部を構成する差動歯車装置(終減速機)36および一対の車軸等を順次介して左右の駆動輪38へ伝達する。
上述のように、本実施例の変速機構10においてはエンジン8と差動部11とは直結されている。この直結にはトルクコンバータやフルードカップリング等の流体式伝動装置を介することなく連結されているということであり、例えば上記脈動吸収ダンパーなどを介する連結はこの直結に含まれる。なお、変速機構10はその軸心に対して対称的に構成されているため、図1の骨子図においてはその下側が省略されている。以下の各実施例についても同様である。
差動部11は、第1電動機M1と、入力軸14に入力されたエンジン8の出力を機械的に分配する機械的機構であってエンジン8の出力を第1電動機M1および伝達部材18に分配する差動機構としての動力分配機構16と、伝達部材18と一体的に回転するように設けられている第2電動機M2とを備えている。なお、この第2電動機M2は伝達部材18から駆動輪38までの間の動力伝達経路を構成するいずれの部分に設けられてもよい。本実施例の第1電動機M1および第2電動機M2は発電機能をも有する所謂モータジェネレータであるが、第1電動機M1は反力を発生させるためのジェネレータ(発電)機能を少なくとも備え、第2電動機M2は走行用の駆動力源として駆動力を出力するためのモータ(電動機)機能を少なくとも備える。
動力分配機構16は、例えば「0.418」程度の所定のギヤ比ρ1を有するシングルピニオン型の第1遊星歯車装置24と、切換クラッチC0および切換ブレーキB0とを主体的に備えている。この第1遊星歯車装置24は、第1サンギヤS1、第1遊星歯車P1、その第1遊星歯車P1を自転および公転可能に支持する第1キャリヤCA1、第1遊星歯車P1を介して第1サンギヤS1と噛み合う第1リングギヤR1を回転要素(要素)として備えている。第1サンギヤS1の歯数をZS1、第1リングギヤR1の歯数をZR1とすると、上記ギヤ比ρ1はZS1/ZR1である。
この動力分配機構16においては、第1キャリヤCA1は入力軸14すなわちエンジン8に連結され、第1サンギヤS1は第1電動機M1に連結され、第1リングギヤR1は伝達部材18に連結されている。また、切換ブレーキB0は第1サンギヤS1とケース12との間に設けられ、切換クラッチC0は第1サンギヤS1と第1キャリヤCA1との間に設けられている。それら切換クラッチC0および切換ブレーキB0が解放されると、動力分配機構16は第1遊星歯車装置24の3要素である第1サンギヤS1、第1キャリヤCA1、第1リングギヤR1がそれぞれ相互に相対回転可能とされて差動作用が作動可能なすなわち差動作用が働く差動状態とされることから、エンジン8の出力が第1電動機M1と伝達部材18とに分配されるとともに、分配されたエンジン8の出力の一部で第1電動機M1から発生させられた電気エネルギで蓄電されたり第2電動機M2が回転駆動されるので、差動部11(動力分配機構16)は電気的な差動装置として機能させられて例えば差動部11は所謂無段変速状態(電気的CVT状態)とされて、エンジン8の所定回転に拘わらず伝達部材18の回転が連続的に変化させられる。すなわち、動力分配機構16が差動状態とされると差動部11も差動状態とされ、差動部11はその変速比γ0(入力軸14の回転速度/伝達部材18の回転速度)が最小値γ0min から最大値γ0max まで連続的に変化させられる電気的な無段変速機として機能する無段変速状態とされる。
この状態で、上記切換クラッチC0或いは切換ブレーキB0が係合させられると動力分配機構16は前記差動作用をしないすなわち差動作用が不能な非差動状態とされる。具体的には、上記切換クラッチC0が係合させられて第1サンギヤS1と第1キャリヤCA1とが一体的に係合させられると、動力分配機構16は第1遊星歯車装置24の3要素である第1サンギヤS1、第1キャリヤCA1、第1リングギヤR1が共に回転すなわち一体回転させられるロック状態とされて前記差動作用が不能な非差動状態とされることから、差動部11も非差動状態とされる。また、エンジン8の回転と伝達部材18の回転速度とが一致する状態となるので、差動部11(動力分配機構16)は変速比γ0が「1」に固定された変速機として機能する定変速状態すなわち有段変速状態とされる。次いで、上記切換クラッチC0に替えて切換ブレーキB0が係合させられて第1サンギヤS1がケース12に連結させられると、動力分配機構16は第1サンギヤS1が非回転状態とさせられるロック状態とされて前記差動作用が不能な非差動状態とされることから、差動部11も非差動状態とされる。また、第1リングギヤR1は第1キャリヤCA1よりも増速回転されるので、動力分配機構16は増速機構として機能するものであり、差動部11(動力分配機構16)は変速比γ0が「1」より小さい値例えば0.7程度に固定された増速変速機として機能する定変速状態すなわち有段変速状態とされる。このように、本実施例では、上記切換クラッチC0および切換ブレーキB0は、差動部11(動力分配機構16)を差動状態と非差動状態とに、すなわち差動部11(動力分配機構16)を電気的な差動装置例えば変速比が連続的変化可能な無段変速機として作動する電気的な無段変速作動可能な無段変速状態(差動状態)と、無段変速機として作動させず無段変速作動を非作動として変速比変化を一定にロックするロック状態すなわち1または2種類以上の変速比の単段または複数段の変速機として作動する電気的な無段変速作動しないすなわち電気的な無段変速作動不能な定変速状態(非差動状態)、換言すれば変速比が一定の1段または複数段の変速機として作動する定変速状態とに選択的に切換える差動状態切換装置として機能している。
自動変速部20は、シングルピニオン型の第2遊星歯車装置26、シングルピニオン型の第3遊星歯車装置28、およびシングルピニオン型の第4遊星歯車装置30を備えている。第2遊星歯車装置26は、第2サンギヤS2、第2遊星歯車P2、その第2遊星歯車P2を自転および公転可能に支持する第2キャリヤCA2、第2遊星歯車P2を介して第2サンギヤS2と噛み合う第2リングギヤR2を備えており、例えば「0.562」程度の所定のギヤ比ρ2を有している。第3遊星歯車装置28は、第3サンギヤS3、第3遊星歯車P3、その第3遊星歯車P3を自転および公転可能に支持する第3キャリヤCA3、第3遊星歯車P3を介して第3サンギヤS3と噛み合う第3リングギヤR3を備えており、例えば「0.425」程度の所定のギヤ比ρ3を有している。第4遊星歯車装置30は、第4サンギヤS4、第4遊星歯車P4、その第4遊星歯車P4を自転および公転可能に支持する第4キャリヤCA4、第4遊星歯車P4を介して第4サンギヤS4と噛み合う第4リングギヤR4を備えており、例えば「0.421」程度の所定のギヤ比ρ4を有している。第2サンギヤS2の歯数をZS2、第2リングギヤR2の歯数をZR2、第3サンギヤS3の歯数をZS3、第3リングギヤR3の歯数をZR3、第4サンギヤS4の歯数をZS4、第4リングギヤR4の歯数をZR4とすると、上記ギヤ比ρ2はZS2/ZR2、上記ギヤ比ρ3はZS3/ZR3、上記ギヤ比ρ4はZS4/ZR4である。
自動変速部20では、第2サンギヤS2と第3サンギヤS3とが一体的に連結されて第2クラッチC2を介して伝達部材18に選択的に連結されるとともに第1ブレーキB1を介してケース12に選択的に連結され、第2キャリヤCA2は第2ブレーキB2を介してケース12に選択的に連結され、第4リングギヤR4は第3ブレーキB3を介してケース12に選択的に連結され、第2リングギヤR2と第3キャリヤCA3と第4キャリヤCA4とが一体的に連結されて出力軸22に連結され、第3リングギヤR3と第4サンギヤS4とが一体的に連結されて第1クラッチC1を介して伝達部材18に選択的に連結されている。このように、自動変速部20と伝達部材18とは自動変速部20の変速段を成立させるために用いられる第1クラッチC1または第2クラッチC2を介して選択的に連結されている。言い換えれば、第1クラッチC1および第2クラッチC2は、伝達部材18と自動変速部20との間すなわち差動部11(伝達部材18)と駆動輪38との間の動力伝達経路を、その動力伝達経路の動力伝達を可能とする動力伝達可能状態と、その動力伝達経路の動力伝達を遮断する動力伝達遮断状態とに選択的に切り換える係合装置として機能している。つまり、第1クラッチC1および第2クラッチC2の少なくとの一方が係合されることで上記動力伝達経路が動力伝達可能状態とされ、或いは第1クラッチC1および第2クラッチC2が解放されることで上記動力伝達経路が動力伝達遮断状態とされる。
前記切換クラッチC0、第1クラッチC1、第2クラッチC2、切換ブレーキB0、第1ブレーキB1、第2ブレーキB2、および第3ブレーキB3は従来の車両用自動変速機においてよく用いられている油圧式摩擦係合装置であって、互いに重ねられた複数枚の摩擦板が油圧アクチュエータにより押圧される湿式多板型や、回転するドラムの外周面に巻き付けられた1本または2本のバンドの一端が油圧アクチュエータによって引き締められるバンドブレーキなどにより構成され、それが介装されている両側の部材を選択的に連結するためのものである。
以上のように構成された変速機構10では、例えば、図2の係合作動表に示されるように、前記切換クラッチC0、第1クラッチC1、第2クラッチC2、切換ブレーキB0、第1ブレーキB1、第2ブレーキB2、および第3ブレーキB3が選択的に係合作動させられることにより、第1速ギヤ段(第1変速段)乃至第5速ギヤ段(第5変速段)のいずれか或いは後進ギヤ段(後進変速段)或いはニュートラルが選択的に成立させられ、略等比的に変化する変速比γ(=入力軸回転速度NIN/出力軸回転速度NOUT)が各ギヤ段毎に得られるようになっている。特に、本実施例では動力分配機構16に切換クラッチC0および切換ブレーキB0が備えられており、切換クラッチC0および切換ブレーキB0の何れかが係合作動させられることによって、差動部11は前述した無段変速機として作動する無段変速状態に加え、変速比が一定の変速機として作動する定変速状態を構成することが可能とされている。したがって、変速機構10では、切換クラッチC0および切換ブレーキB0の何れかを係合作動させることで定変速状態とされた差動部11と自動変速部20とで有段変速機として作動する有段変速状態が構成され、切換クラッチC0および切換ブレーキB0の何れも係合作動させないことで無段変速状態とされた差動部11と自動変速部20とで電気的な無段変速機として作動する無段変速状態が構成される。言い換えれば、変速機構10は、切換クラッチC0および切換ブレーキB0の何れかを係合作動させることで有段変速状態に切り換えられ、切換クラッチC0および切換ブレーキB0の何れも係合作動させないことで無段変速状態に切り換えられる。また、差動部11も有段変速状態と無段変速状態とに切り換え可能な変速機であると言える。
例えば、変速機構10が有段変速機として機能する場合には、図2に示すように、切換クラッチC0、第1クラッチC1および第3ブレーキB3の係合により、変速比γ1が最大値例えば「3.357」程度である第1速ギヤ段が成立させられ、切換クラッチC0、第1クラッチC1および第2ブレーキB2の係合により、変速比γ2が第1速ギヤ段よりも小さい値例えば「2.180」程度である第2速ギヤ段が成立させられ、切換クラッチC0、第1クラッチC1および第1ブレーキB1の係合により、変速比γ3が第2速ギヤ段よりも小さい値例えば「1.424」程度である第3速ギヤ段が成立させられ、切換クラッチC0、第1クラッチC1および第2クラッチC2の係合により、変速比γ4が第3速ギヤ段よりも小さい値例えば「1.000」程度である第4速ギヤ段が成立させられ、第1クラッチC1、第2クラッチC2、および切換ブレーキB0の係合により、変速比γ5が第4速ギヤ段よりも小さい値例えば「0.705」程度である第5速ギヤ段が成立させられる。また、第2クラッチC2および第3ブレーキB3の係合により、変速比γRが第1速ギヤ段と第2速ギヤ段との間の値例えば「3.209」程度である後進ギヤ段が成立させられる。なお、ニュートラル「N」状態とする場合には、例えば切換クラッチC0のみが係合される。
しかし、変速機構10が無段変速機として機能する場合には、図2に示される係合表の切換クラッチC0および切換ブレーキB0が共に解放される。これにより、差動部11が無段変速機として機能し、それに直列の自動変速部20が有段変速機として機能することにより、自動変速部20の第1速、第2速、第3速、第4速の各ギヤ段に対しその自動変速部20に入力される回転速度すなわち伝達部材18の回転速度が無段的に変化させられて各ギヤ段は無段的な変速比幅が得られる。したがって、その各ギヤ段の間が無段的に連続変化可能な変速比となって変速機構10全体としてのトータル変速比(総合変速比)γTが無段階に得られるようになる。
図3は、無段変速部或いは第1変速部として機能する差動部11と有段変速部或いは第2変速部として機能する自動変速部20とから構成される変速機構10において、ギヤ段毎に連結状態が異なる各回転要素の回転速度の相対関係を直線上で表すことができる共線図を示している。この図3の共線図は、各遊星歯車装置24、26、28、30のギヤ比ρの関係を示す横軸と、相対的回転速度を示す縦軸とから成る二次元座標であり、3本の横線のうちの下側の横線X1が回転速度零を示し、上側の横線X2が回転速度「1.0」すなわち入力軸14に連結されたエンジン8の回転速度Nを示し、横線XGが伝達部材18の回転速度を示している。
また、差動部11を構成する動力分配機構16の3つの要素に対応する3本の縦線Y1、Y2、Y3は、左側から順に第2回転要素(第2要素)RE2に対応する第1サンギヤS1、第1回転要素(第1要素)RE1に対応する第1キャリヤCA1、第3回転要素(第3要素)RE3に対応する第1リングギヤR1の相対回転速度を示すものであり、それらの間隔は第1遊星歯車装置24のギヤ比ρ1に応じて定められている。さらに、自動変速部20の5本の縦線Y4、Y5、Y6、Y7、Y8は、左から順に、第4回転要素(第4要素)RE4に対応し且つ相互に連結された第2サンギヤS2および第3サンギヤS3を、第5回転要素(第5要素)RE5に対応する第2キャリヤCA2を、第6回転要素(第6要素)RE6に対応する第4リングギヤR4を、第7回転要素(第7要素)RE7に対応し且つ相互に連結された第2リングギヤR2、第3キャリヤCA3、第4キャリヤCA4を、第8回転要素(第8要素)RE8に対応し且つ相互に連結された第3リングギヤR3、第4サンギヤS4をそれぞれ表し、それらの間隔は第2、第3、第4遊星歯車装置26、28、30のギヤ比ρ2、ρ3、ρ4に応じてそれぞれ定められている。共線図の縦軸間の関係においてサンギヤとキャリヤとの間が「1」に対応する間隔とされるとキャリヤとリングギヤとの間が遊星歯車装置のギヤ比ρに対応する間隔とされる。すなわち、差動部11では縦線Y1とY2との縦線間が「1」に対応する間隔に設定され、縦線Y2とY3との間隔はギヤ比ρ1に対応する間隔に設定される。また、自動変速部20では各第2、第3、第4遊星歯車装置26、28、30毎にそのサンギヤとキャリヤとの間が「1」に対応する間隔に設定され、キャリヤとリングギヤとの間がρに対応する間隔に設定される。
上記図3の共線図を用いて表現すれば、本実施例の変速機構10は、動力分配機構16(差動部11)において、第1遊星歯車装置24の第1回転要素RE1(第1キャリヤCA1)が入力軸14すなわちエンジン8に連結されるとともに切換クラッチC0を介して第2回転要素(第1サンギヤS1)RE2と選択的に連結され、第2回転要素RE2が第1電動機M1に連結されるとともに切換ブレーキB0を介してケース12に選択的に連結され、第3回転要素(第1リングギヤR1)RE3が伝達部材18および第2電動機M2に連結されて、入力軸14の回転を伝達部材18を介して自動変速部(有段変速部)20へ伝達する(入力させる)ように構成されている。このとき、Y2とX2の交点を通る斜めの直線L0により第1サンギヤS1の回転速度と第1リングギヤR1の回転速度との関係が示される。
図4および図5は上記図3の共線図の差動部11部分に相当する図である。図4は上記切換クラッチC0および切換ブレーキB0の解放により無段変速状態(差動状態)に切換えられたときの差動部11の状態の一例を表している。例えば、第1電動機M1の発電による反力を制御することによって直線L0と縦線Y1との交点で示される第1サンギヤS1の回転が上昇或いは下降させられると、直線L0と縦線Y3との交点で示される第1リングギヤR1の回転速度が下降或いは上昇させられる。
また、図5は切換クラッチC0の係合により定変速状態(有段変速状態)に切換えられたときの差動部11の状態を表している。つまり、切換クラッチC0の係合により第1サンギヤS1と第1キャリヤCA1とが連結されると、動力分配機構16は上記3回転要素が一体回転する非差動状態とされるので、直線L0は横線X2と一致させられ、エンジン回転速度Nと同じ回転で伝達部材18が回転させられる。或いは、切換ブレーキB0の係合によって第1サンギヤS1の回転が停止させられると動力分配機構16は増速機構として機能する非差動状態とされるので、直線L0は図3に示す状態となり、その直線L0と縦線Y3との交点で示される第1リングギヤR1すなわち伝達部材18の回転速度は、エンジン回転速度Nよりも増速された回転で自動変速部20へ入力される。
また、自動変速部20において第4回転要素RE4は第2クラッチC2を介して伝達部材18に選択的に連結されるとともに第1ブレーキB1を介してケース12に選択的に連結され、第5回転要素RE5は第2ブレーキB2を介してケース12に選択的に連結され、第6回転要素RE6は第3ブレーキB3を介してケース12に選択的に連結され、第7回転要素RE7は出力軸22に連結され、第8回転要素RE8は第1クラッチC1を介して伝達部材18に選択的に連結されている。
自動変速部20では、図3に示すように、第1クラッチC1と第3ブレーキB3とが係合させられることにより、第8回転要素RE8の回転速度を示す縦線Y8と横線X2との交点と第6回転要素RE6の回転速度を示す縦線Y6と横線X1との交点とを通る斜めの直線L1と、出力軸22と連結された第7回転要素RE7の回転速度を示す縦線Y7との交点で第1速の出力軸22の回転速度が示される。同様に、第1クラッチC1と第2ブレーキB2とが係合させられることにより決まる斜めの直線L2と出力軸22と連結された第7回転要素RE7の回転速度を示す縦線Y7との交点で第2速の出力軸22の回転速度が示され、第1クラッチC1と第1ブレーキB1とが係合させられることにより決まる斜めの直線L3と出力軸22と連結された第7回転要素RE7の回転速度を示す縦線Y7との交点で第3速の出力軸22の回転速度が示され、第1クラッチC1と第2クラッチC2とが係合させられることにより決まる水平な直線L4と出力軸22と連結された第7回転要素RE7の回転速度を示す縦線Y7との交点で第4速の出力軸22の回転速度が示される。上記第1速乃至第4速では、切換クラッチC0が係合させられている結果、エンジン回転速度Nと同じ回転速度で第8回転要素RE8に差動部11すなわち動力分配機構16からの動力が入力される。しかし、切換クラッチC0に替えて切換ブレーキB0が係合させられると、差動部11からの動力がエンジン回転速度Nよりも高い回転速度で入力されることから、第1クラッチC1、第2クラッチC2、および切換ブレーキB0が係合させられることにより決まる水平な直線L5と出力軸22と連結された第7回転要素RE7の回転速度を示す縦線Y7との交点で第5速の出力軸22の回転速度が示される。
図6は、本実施例の変速機構10を制御するための電子制御装置40に入力される信号及びその電子制御装置40から出力される信号を例示している。この電子制御装置40は、CPU、ROM、RAM、及び入出力インターフェースなどから成る所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、RAMの一時記憶機能を利用しつつROMに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことによりエンジン8、第1、第2電動機M1、M2に関するハイブリッド駆動制御、自動変速部20の変速制御等の駆動制御を実行するものである。
電子制御装置40には、図6に示す各センサやスイッチから、エンジン水温TEMPを示す信号、シフトポジションを表す信号PSH、エンジン8の回転速度であるエンジン回転速度Nを表す信号、ギヤ比列設定値を示す信号、M(モータ走行)モードを指令する信号、エアコンの作動を示すエアコン信号、出力軸22の回転速度に対応する車速信号、自動変速部20の作動油温を示す油温信号、サイドブレーキ操作を示す信号、フットブレーキ操作を示す信号、触媒温度を示す触媒温度信号、アクセルペダルの操作量を示すアクセル開度信号Acc、カム角信号、スノーモード設定を示すスノーモード設定信号、車両の前後加速度を示す加速度信号、オートクルーズ走行を示すオートクルーズ信号、車両の重量を示す車重信号、各駆動輪38の車輪速を示す車輪速信号、変速機構10を有段変速機として機能させるために差動部11(動力分配機構16)を有段変速状態(ロック状態)に切り換えるための有段スイッチ操作の有無を示す信号、変速機構10を無段変速機として機能させるために差動部11(動力分配機構16)を無段変速状態(差動状態)に切り換えるための無段スイッチ操作の有無を示す信号、第1電動機M1の回転速度NM1(以下、第1電動機回転速度NM1という)を表す信号、第2電動機M2の回転速度NM2(以下、第2電動機回転速度NM2という)を表す信号、第1電動機M1の発電電流IM1Gを表す信号、第2電動機M2の発電電流IM2Gを表す信号、第1電動機M1への駆動電流IM1Aを表す信号、第2電動機M2への駆動電流IM2Aを表す信号、第1電動機M1へ供給される制御電流IM1を表す信号、第2電動機M2へ供給される制御電流IM2を表す信号、蓄電装置60の充電状態(充電容量、蓄電量)SOCを表す信号などが、それぞれ供給される。
また、上記電子制御装置40からは、電子スロットル弁の開度を操作するスロットルアクチュエータへの駆動信号、過給圧を調整するための過給圧調整信号、電動エアコンを作動させるための電動エアコン駆動信号、エンジン8の点火時期を指令する点火信号、電動機M1およびM2の作動を指令する指令信号、シフトインジケータを作動させるためのシフトポジション(操作位置)表示信号、ギヤ比を表示させるためのギヤ比表示信号、スノーモードであることを表示させるためのスノーモード表示信号、制動時の車輪のスリップを防止するABSアクチュエータを作動させるためのABS作動信号、Mモードが選択されていることを表示させるMモード表示信号、差動部11や自動変速部20の油圧式摩擦係合装置の油圧アクチュエータを制御するために油圧制御回路42に含まれる電磁弁を作動させるバルブ指令信号、上記油圧制御回路42の油圧源である電動油圧ポンプを作動させるための駆動指令信号、電動ヒータを駆動するための信号、クルーズコントロール制御用コンピュータへの信号、エンジン8の吸気管または筒内に燃料を供給し或いは停止する燃料噴射弁92によるエンジン8への燃料供給量を制御する燃料供給量信号等が、それぞれ出力される。
図7は、電子制御装置40による制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。図7において、有段変速制御手段54は、例えば記憶手段56に予め記憶された図8の実線および一点鎖線に示す変速線図(変速マップ)から車速Vおよび自動変速部20の要求出力トルクTOUTで示される車両状態に基づいて変速機構10の変速を実行すべきか否かを判断してすなわち変速機構10の変速すべき変速段を判断して自動変速部20の自動変速制御を実行する。例えば、有段変速制御手段54は、図2に示す係合表に従って変速段が達成されるように切換クラッチC0および切換ブレーキB0を除いた油圧式摩擦係合装置を係合および/または解放させる指令を油圧制御回路42へ出力する。
ハイブリッド制御手段52は、変速機構10の前記無段変速状態すなわち差動部11の差動状態においてエンジン8を効率のよい作動域で作動させる一方で、エンジン8と第2電動機M2との駆動力の配分や第1電動機M1の発電による反力を最適になるように変化させて差動部11の電気的な無段変速機としての変速比γ0を制御する。例えば、そのときの走行車速において、運転者の出力要求量としてのアクセルペダル操作量Accや車速Vから車両の目標出力を算出し、車両の目標出力と充電要求値から必要なトータル目標出力を算出し、そのトータル目標出力が得られるように伝達損失、補機負荷、第2電動機M2のアシストトルク等を考慮して目標エンジン出力を算出し、その目標エンジン出力が得られるエンジン回転速度NとエンジントルクTとなるようにエンジン8を制御するとともに第1電動機M1の発電量を制御する。言い換えれば、ハイブリッド制御手段52は同じ車速および同じ自動変速部20のギヤ比すなわち伝達部材18の回転速度が同じであっても、第1電動機M1の発電量を制御することでエンジン回転速度Nを制御することが可能である。
ハイブリッド制御手段52は、その制御を動力性能や燃費向上などのために自動変速部20の変速段を考慮して実行する。このようなハイブリッド制御では、エンジン8を効率のよい作動域で作動させるために定まるエンジン回転速度Nと車速Vおよび自動変速部20の変速段で定まる伝達部材18の回転速度とを整合させるために、差動部11が電気的な無段変速機として機能させられる。すなわち、ハイブリッド制御手段52はエンジン回転速度Nとエンジン8の出力トルク(エンジントルク)Tとをパラメータとする二次元座標内において無段変速走行の時に運転性と燃費性とを両立するように予め実験的に定められた例えば図9の破線に示すエンジン8の最適燃費率曲線(燃費マップ、関係)を記憶しており、その最適燃費率曲線に沿ってエンジン8が作動させられるように、例えば目標出力(トータル目標出力、要求駆動力)を充足するために必要なエンジン出力を発生するためのエンジントルクTとエンジン回転速度Nとなるように変速機構10のトータル変速比γTの目標値を定め、その目標値が得られるように差動部11の変速比γ0を制御し、トータル変速比γTをその変速可能な変化範囲内例えば13〜0.5の範囲内で制御する。
このとき、ハイブリッド制御手段52は、第1電動機M1により発電された電気エネルギをインバータ58を通して蓄電装置60や第2電動機M2へ供給するので、エンジン8の動力の主要部は機械的に伝達部材18へ伝達されるが、エンジン8の動力の一部は第1電動機M1の発電のために消費されてそこで電気エネルギに変換され、インバータ58を通して電気エネルギが第2電動機M2へ供給され、その第2電動機M2が駆動されて第2電動機M2から伝達部材18へ伝達される。この電気エネルギの発生から第2電動機M2で消費されるまでに関連する機器により、エンジン8の動力の一部を電気エネルギに変換し、その電気エネルギを機械的エネルギに変換するまでの電気パスが構成される。
また、ハイブリッド制御手段52は、エンジン8の作動停止状態であっても差動部11の電気的CVT機能(差動作用)によって電動機のみ例えば第2電動機M2のみを走行用の駆動力源として車両を発進および走行させる所謂モータ発進およびモータ走行させることができる。ハイブリッド制御手段52によるモータ走行は、一般的にエンジン効率が高トルク域に比較して悪いとされる比較的低出力トルクTOUT時或いは車速Vの比較的低車速時すなわち低負荷域で実行される。
上記モータ走行時には、ハイブリッド制御手段52は、作動していないエンジン8の引き摺りを抑制して燃費を向上させるために、第1電動機回転速度NM1を制御して差動部11の差動作用によりエンジン回転速度Nを零乃至略零すなわちエンジン回転速度Nを零を含む零に近い値例えば零と判定される値となるように回転制御する。例えば、第2電動機M2の回転トルクで車両走行中には車速Vに対応する第2電動機回転速度NM2(伝達部材18の回転速度に同じ)に対してエンジン回転速度N(第1キャリヤCA1の回転速度に同じ)が零乃至略零に維持されるように第1電動機M1が負の回転速度で制御例えば無負荷状態となるように制御すなわち空転させられる。なお、本実施例では零を含めて零に近い値を略零と表す場合もある。
また、ハイブリッド制御手段52は、車両の停止状態又は低車速状態に拘わらず、差動部11の電気的CVT機能によってエンジン8の作動状態を維持させられる。例えば、車両停止時に蓄電装置60の充電容量SOCが低下して第1電動機M1による発電が必要となった場合には、エンジン8の動力により第1電動機M1が発電させられてその第1電動機M1の回転速度が引き上げられ、車速Vで一意的に決められる第2電動機回転速度NM2が車両停止状態により零(略零)となっても動力分配機構16の差動作用によってエンジン回転速度Nが自律回転可能な回転速度以上に維持される。
また、ハイブリッド制御手段52は、車両の停止中又は走行中に拘わらず、差動部11の電気的CVT機能によって第1電動機回転速度NM1および/または第2電動機回転速度NM2を制御してエンジン回転速度Nを任意の回転速度に維持させられる。例えば、図3の共線図からもわかるようにハイブリッド制御手段52はエンジン回転速度Nを引き上げる場合には、車速Vに拘束される第2電動機回転速度NM2を略一定に維持しつつ第1電動機回転速度NM1の引き上げを実行する。
また、ハイブリッド制御手段52は、アクセルオフの車両減速走行時や制動時には燃費を向上させるために車両の運動エネルギすなわち駆動輪38からエンジン8側へ伝達される逆駆動力により電動機例えば第2電動機M2を回転駆動させて発電機として作動させ、その電気エネルギすなわち第2電動機発電電流IM2Gをインバータ58を介して蓄電装置60へ充電する所謂回生制動制御を実行する回生制御手段としての機能を有する。この回生制動制御は、蓄電装置60の充電容量SOCやブレーキペダル操作量に応じた制動力を得るための油圧ブレーキによる制動力との制動力配分等に基づいて決定された回生量となるように制御される。
図10は前記図3の共線図の差動部11部分に相当する図である。図10は無段変速状態となっている差動部11における上記回生制動制御時(以下回生時という)の状態の一例を表している。図10において、ハイブリッド制御手段52は、上記回生時にはより燃費を向上させるために、前記燃料噴射弁92によるエンジン8への燃料供給を停止させると共に差動部11の差動作用により車速Vに対応する第2電動機回転速度NM2に対してエンジン回転速度Nが零乃至略零に維持されるように第1電動機M1を無負荷状態に制御し、作動していないエンジン8の引き摺りを抑制して回生効率を向上させる。
図7に戻り、増速側ギヤ段判定手段62は、変速機構10を有段変速状態とする際に切換クラッチC0および切換ブレーキB0のいずれを係合させるかを判定するために、例えば車両状態に基づいて記憶手段56に予め記憶された前記図8に示す変速線図に従って変速機構10の変速されるべき変速段が増速側ギヤ段例えば第5速ギヤ段であるか否かを判定する。
切換制御手段50は、例えば記憶手段56に予め記憶された前記図8の破線および二点鎖線に示す切換線図(切換マップ、関係)から車速Vおよび要求出力トルクTOUTで示される車両状態に基づいて変速機構10の変速状態を切り換えるべきか否かを判断してすなわち変速機構10を無段変速状態とする無段制御領域内であるか或いは変速機構10を有段変速状態とする有段制御領域内であるかを判定することにより変速機構10の切り換えるべき変速状態を判断して、変速機構10を前記無段変速状態と前記有段変速状態とのいずれかに選択的に切り換える。
具体的には、切換制御手段50は有段変速制御領域内であると判定した場合は、ハイブリッド制御手段52に対してハイブリッド制御或いは無段変速制御を不許可すなわち禁止とする信号を出力するとともに、有段変速制御手段54に対しては、予め設定された有段変速時の変速制御を許可する。このときの有段変速制御手段54は、記憶手段56に予め記憶された例えば図8に示す変速線図に従って自動変速部20の自動変速制御を実行する。例えば記憶手段56に予め記憶された図2は、このときの変速制御において選択される油圧式摩擦係合装置すなわちC0、C1、C2、B0、B1、B2、B3の作動の組み合わせを示している。すなわち、変速機構10全体すなわち差動部11および自動変速部20が所謂有段式自動変速機として機能し、図2に示す係合表に従って変速段が達成される。
例えば、増速側ギヤ段判定手段62により第5速ギヤ段が判定される場合には、変速機構10全体として変速比が1.0より小さな増速側ギヤ段所謂オーバードライブギヤ段が得られるために切換制御手段50は差動部11が固定の変速比γ0例えば変速比γ0が0.7の副変速機として機能させられるように切換クラッチC0を解放させ且つ切換ブレーキB0を係合させる指令を油圧制御回路42へ出力する。また、増速側ギヤ段判定手段62により第5速ギヤ段でないと判定される場合には、変速機構10全体として変速比が1.0以上の減速側ギヤ段が得られるために切換制御手段50は差動部11が固定の変速比γ0例えば変速比γ0が1の副変速機として機能させられるように切換クラッチC0を係合させ且つ切換ブレーキB0を解放させる指令を油圧制御回路42へ出力する。このように、切換制御手段50によって変速機構10が有段変速状態に切り換えられるとともに、その有段変速状態における2種類の変速段のいずれかとなるように選択的に切り換えられて、差動部11が副変速機として機能させられ、それに直列の自動変速部20が有段変速機として機能することにより、変速機構10全体が所謂有段式自動変速機として機能させられる。
しかし、切換制御手段50は、変速機構10を無段変速状態に切り換える無段変速制御領域内であると判定した場合は、変速機構10全体として無段変速状態が得られるために差動部11を無段変速状態として無段変速可能とするように切換クラッチC0および切換ブレーキB0を解放させる指令を油圧制御回路42へ出力する。同時に、ハイブリッド制御手段52に対してハイブリッド制御を許可する信号を出力するとともに、有段変速制御手段54には、予め設定された無段変速時の変速段に固定する信号を出力するか、或いは記憶手段56に予め記憶された例えば図8に示す変速線図に従って自動変速部20を自動変速することを許可する信号を出力する。この場合、有段変速制御手段54により、図2の係合表内において切換クラッチC0および切換ブレーキB0の係合を除いた作動により自動変速が行われる。このように、切換制御手段50により無段変速状態に切り換えられた差動部11が無段変速機として機能し、それに直列の自動変速部20が有段変速機として機能することにより、適切な大きさの駆動力が得られると同時に、自動変速部20の第1速、第2速、第3速、第4速の各ギヤ段に対しその自動変速部20に入力される回転速度すなわち伝達部材18の回転速度が無段的に変化させられて各ギヤ段は無段的な変速比幅が得られる。したがって、その各ギヤ段の間が無段的に連続変化可能な変速比となって変速機構10全体として無段変速状態となりトータル変速比γTが無段階に得られるようになる。
ここで前記図8について詳述すると、図8は自動変速部20の変速判断の基となる記憶手段56に予め記憶された変速線図(変速マップ、関係)であり、車速Vと駆動力関連値である要求出力トルクTOUTとをパラメータとする二次元座標で構成された変速線図の一例である。図8の実線はアップシフト線であり一点鎖線はダウンシフト線である。また、図8の破線は切換制御手段50による有段制御領域と無段制御領域との判定のための判定車速V1および判定出力トルクT1を示している。つまり、図8の破線はハイブリッド車両の高速走行を判定するための予め設定された高速走行判定値である判定車速V1の連なりである高車速判定線と、ハイブリッド車両の駆動力に関連する駆動力関連値例えば自動変速部20の出力トルクTOUTが高出力となる高出力走行を判定するための予め設定された高出力走行判定値である判定出力トルクT1の連なりである高出力走行判定線とを示している。さらに、図8の破線に対して二点鎖線に示すように有段制御領域と無段制御領域との判定にヒステリシスが設けられている。つまり、この図8は判定車速V1および判定出力トルクT1を含む、車速Vと出力トルクTOUTとをパラメータとして切換制御手段50により有段制御領域と無段制御領域とのいずれであるかを領域判定するための予め記憶された切換線図(切換マップ、関係)である。なお、この切換線図を含めて変速マップとして記憶手段56に予め記憶されてもよい。また、この切換線図は判定車速V1および判定出力トルクT1の少なくとも1つを含むものであってもよいし、車速Vおよび出力トルクTOUTの何れかをパラメータとする予め記憶された切換線であってもよい。
上記変速線図や切換線図は、マップとしてではなく実際の車速Vと判定車速V1とを比較する判定式、出力トルクTOUTと判定出力トルクT1とを比較する判定式等として記憶されてもよい。この場合には、切換制御手段50は、車両状態例えば実際の車速が判定車速V1を越えたときに変速機構10を有段変速状態とする。また、切換制御手段50は、車両状態例えば自動変速部20の出力トルクTOUTが判定出力トルクT1を越えたときに変速機構10を有段変速状態とする。また、差動部11を電気的な無段変速機として作動させるための電動機等の電気系の制御機器の故障や機能低下時、例えば第1電動機M1における電気エネルギの発生からその電気エネルギが機械的エネルギに変換されるまでの電気パスに関連する機器の機能低下すなわち第1電動機M1、第2電動機M2、インバータ58、蓄電装置60、それらを接続する伝送路などの故障(フェイル)や、故障とか低温による機能低下が発生した場合には、無段制御領域であっても車両走行を確保するために切換制御手段50は変速機構10を優先的に有段変速状態としてもよい。
上記駆動力関連値とは、車両の駆動力に1対1に対応するパラメータであって、駆動輪38での駆動トルク或いは駆動力のみならず、例えば自動変速部20の出力トルクTOUT、エンジントルクT、車両加速度や、例えばアクセル開度或いはスロットル開度(或いは吸入空気量、空燃比、燃料噴射量)とエンジン回転速度Nとに基づいて算出されるエンジントルクTなどの実際値や、運転者のアクセルペダル操作量或いはスロットル開度等に基づいて算出される要求(目標)エンジントルクT、自動変速部20の要求(目標)出力トルクTOUT、要求駆動力等の推定値であってもよい。また、上記駆動トルクは出力トルクTOUT等からデフ比、駆動輪38の半径等を考慮して算出されてもよいし、例えばトルクセンサ等によって直接検出されてもよい。上記他の各トルク等も同様である。
また、例えば判定車速V1は、高速走行において変速機構10が無段変速状態とされるとかえって燃費が悪化するのを抑制するように、その高速走行において変速機構10が有段変速状態とされるように設定されている。また、判定トルクT1は、車両の高出力走行において第1電動機M1の反力トルクをエンジンの高出力域まで対応させないで第1電動機M1を小型化するために、例えば第1電動機M1からの電気エネルギの最大出力を小さくして配設可能とされた第1電動機M1の特性に応じて設定される。
図11は、エンジン回転速度NとエンジントルクTとをパラメータとして切換制御手段50により有段制御領域と無段制御領域とのいずれであるかを領域判定するための境界線としてのエンジン出力線を有する例えば記憶手段56に予め記憶された切換線図(切換マップ、関係)である。切換制御手段50は、図8の切換線図に替えてこの図11の切換線図からエンジン回転速度NとエンジントルクTとに基づいて、それらのエンジン回転速度NとエンジントルクTとで表される車両状態が無段制御領域内であるか或いは有段制御領域内であるかを判定してもよい。また、この図11は図8の破線を作るための概念図でもある。言い換えれば、図8の破線は図11の関係図(マップ)に基づいて車速Vと出力トルクTOUTとをパラメータとする二次元座標上に置き直された切換線でもある。
図8の関係に示されるように、出力トルクTOUTが予め設定された判定出力トルクT1以上の高トルク領域、或いは車速Vが予め設定された判定車速V1以上の高車速領域が、有段制御領域として設定されているので有段変速走行がエンジン8の比較的高トルクとなる高駆動トルク時、或いは車速の比較的高車速時において実行され、無段変速走行がエンジン8の比較的低トルクとなる低駆動トルク時、或いは車速の比較的低車速時すなわちエンジン8の常用出力域において実行されるようになっている。同様に、図11の関係に示されるように、エンジントルクTが予め設定された所定値TE1以上の高トルク領域、エンジン回転速度Nが予め設定された所定値NE1以上の高回転領域、或いはそれらエンジントルクTおよびエンジン回転速度Nから算出されるエンジン出力が所定以上の高出力領域が、有段制御領域として設定されているので、有段変速走行がエンジン8の比較的高トルク、比較的高回転速度、或いは比較的高出力時において実行され、無段変速走行がエンジン8の比較的低トルク、比較的低回転速度、或いは比較的低出力時すなわちエンジン8の常用出力域において実行されるようになっている。図11における有段制御領域と無段制御領域との間の境界線は、高車速判定値の連なりである高車速判定線および高出力走行判定値の連なりである高出力走行判定線に対応している。
これによって、例えば、車両の低中速走行および低中出力走行では、変速機構10が無段変速状態とされて車両の燃費性能が確保されるが、実際の車速Vが前記判定車速V1を越えるような高速走行では変速機構10が有段の変速機として作動する有段変速状態とされ専ら機械的な動力伝達経路でエンジン8の出力が駆動輪38へ伝達されて電気的な無段変速機として作動させる場合に発生する動力と電気エネルギとの間の変換損失が抑制されて燃費が向上させられる。また、出力トルクTOUTなどの前記駆動力関連値が判定トルクT1を越えるような高出力走行では変速機構10が有段の変速機として作動する有段変速状態とされ専ら機械的な動力伝達経路でエンジン8の出力が駆動輪38へ伝達されて電気的な無段変速機として作動させる領域が車両の低中速走行および低中出力走行となって、第1電動機M1が発生すべき電気的エネルギ換言すれば第1電動機M1が伝える電気的エネルギの最大値を小さくできて第1電動機M1或いはそれを含む車両の駆動装置が一層小型化される。また、他の考え方として、この高出力走行においては燃費に対する要求より運転者の駆動力に対する要求が重視されるので、無段変速状態より有段変速状態(定変速状態)に切り換えられるのである。これによって、ユーザは、例えば図12に示すような有段自動変速走行におけるアップシフトに伴うエンジン回転速度Nの変化すなわち変速に伴うリズミカルなエンジン回転速度Nの変化が楽しめる。
図13は複数種類のシフトポジションを手動操作により切り換える切換装置46の一例を示す図である。切換装置46は、例えば運転席の横に配設され、複数種類のシフトポジションを選択するために操作されるシフトレバー48を備えている。そのシフトレバー48は、例えば図2の係合作動表に示されるようにクラッチC1およびクラッチC2のいずれの係合装置も係合されないような変速機構10内つまり自動変速部20内の動力伝達経路が遮断されたニュートラル状態すなわち中立状態とし且つ自動変速部20の出力軸22をロックするための駐車ポジション「P(パーキング)」、後進走行のための後進走行ポジション「R(リバース)」、変速機構10内の動力伝達経路が遮断された中立状態とする中立ポジション「N(ニュートラル)」、前進自動変速走行ポジション「D(ドライブ)」、または前進手動変速走行ポジション「M(マニュアル)」へ手動操作されるように設けられている。
例えば、上記シフトレバー48の各シフトポジションへの手動操作に連動してそのシフトレバー48に機械的に連結された油圧制御回路42内のマニュアル弁が切り換えられて、図2の係合作動表に示す後進ギヤ段「R」、ニュートラル「N」、前進ギヤ段「D」等が成立するように油圧制御回路42が機械的に切り換えられる。また、「D」または「M」ポジションにおける図2の係合作動表に示す1st乃至5thの各変速段は、油圧制御回路42内の電磁弁が電気的に切り換えられることにより成立させられる。
上記「P」乃至「M」ポジションに示す各シフトポジションは、「P」ポジションおよび「N」ポジションの各非走行ポジションは例えば図2の係合作動表に示されるようにクラッチC1およびクラッチC2のいずれもが解放されるような自動変速部20内の動力伝達経路が遮断された車両を駆動不能とするクラッチC1およびクラッチC2による動力伝達経路の動力伝達遮断状態へ切換えを選択するための非駆動ポジションである。また、「R」ポジション、「D」ポジションおよび「M」ポジションの各走行ポジションは例えば図2の係合作動表に示されるように第1クラッチC1および第2クラッチC2の少なくともいずれかが係合されるような自動変速部20内の動力伝達経路が連結された車両を駆動可能とするクラッチC1および/またはクラッチC2による動力伝達経路の動力伝達可能状態へ切換えを選択するための駆動ポジションでもある。
具体的には、シフトレバー48が「P」ポジション或いは「N」ポジションから「R」ポジションへ手動操作されることで、第2クラッチC2が係合されて自動変速部20内の動力伝達経路が動力伝達遮断状態から動力伝達可能状態とされ、シフトレバー48が「N」ポジションから「D」ポジションへ手動操作されることで、少なくとも第1クラッチC1が係合されて自動変速部20内の動力伝達経路が動力伝達遮断状態から動力伝達可能状態とされる。また、「D」ポジションは最高速走行ポジションでもあり、「M」ポジションにおける例えば「4」レンジ乃至「L」レンジはエンジンブレーキ効果が得られるエンジンブレーキレンジでもある。
上記「M」ポジションは、例えば車両の前後方向において上記「D」ポジションと同じ位置において車両の幅方向に隣接して設けられており、シフトレバー48が「M」ポジションへ操作されることにより、「D」レンジ乃至「L」レンジの何れかがシフトレバー48の操作に応じて選択される。具体的には、この「M」ポジションには、車両の前後方向にアップシフト位置「+」、およびダウンシフト位置「−」が設けられており、シフトレバー48がそれ等のアップシフト位置「+」またはダウンシフト位置「−」へ操作されると、「D」レンジ乃至「L」レンジの何れかが選択される。例えば、「M」ポジションにおいて選択される「D」レンジ乃至「L」レンジの5つの変速レンジは、変速機構10の自動変速制御が可能なトータル変速比γTの変化範囲における高速側(変速比が最小側)のトータル変速比γTが異なる複数種類の変速レンジであり、また自動変速部20の変速が可能な最高速側変速段が異なるように変速段(ギヤ段)の変速範囲を制限するものである。また、シフトレバー48はスプリング等の付勢手段により上記アップシフト位置「+」およびダウンシフト位置「−」から、「M」ポジションへ自動的に戻されるようになっている。また、切換装置46にはシフトレバー48の各シフトポジションを検出するための図示しないシフトポジションセンサが備えられており、そのシフトレバー48のシフトポジションを表す信号PSHや「M」ポジションにおける操作回数等を電子制御装置40へ出力する。
例えば、「D」ポジションがシフトレバー48の操作により選択された場合には、図6に示す予め記憶された変速マップや切換マップに基づいて切換制御手段50により変速機構10の変速状態の自動切換制御が実行され、ハイブリッド制御手段52により差動部11の無段変速制御が実行され、有段変速制御手段54により自動変速部20の自動変速制御が実行される。例えば、変速機構10が有段変速状態に切り換えられる有段変速走行時には変速機構10が例えば図2に示すような第1速ギヤ段乃至第5速ギヤ段の範囲で自動変速制御され、或いは変速機構10が無段変速状態に切り換えられる無段変速走行時には変速機構10が差動部11の無段的な変速比幅と自動変速部20の第1速ギヤ段乃至第4速ギヤ段の範囲で自動変速制御される各ギヤ段とで得られる変速機構10の変速可能なトータル変速比γTの変化範囲内で自動変速制御される。この「D」ポジションは変速機構10の自動変速制御が実行される制御様式である自動変速走行モード(自動モード)を選択するシフトポジションでもある。
或いは、「M」ポジションがシフトレバー48の操作により選択された場合には、変速レンジの最高速側変速段或いは変速比を越えないように、切換制御手段50、ハイブリッド制御手段52、および有段変速制御手段54により変速機構10の各変速レンジで変速可能なトータル変速比γTの範囲で自動変速制御される。例えば、変速機構10が有段変速状態に切り換えられる有段変速走行時には変速機構10が各変速レンジで変速機構10が変速可能なトータル変速比γTの範囲で自動変速制御され、或いは変速機構10が無段変速状態に切り換えられる無段変速走行時には変速機構10が差動部11の無段的な変速比幅と各変速レンジに応じた自動変速部20の変速可能な変速段の範囲で自動変速制御される各ギヤ段とで得られる変速機構10の各変速レンジで変速可能なトータル変速比γTの範囲で自動変速制御される。この「M」ポジションは変速機構10の手動変速制御が実行される制御様式である手動変速走行モード(手動モード)を選択するシフトポジションでもある。
図7に戻り、減速走行中判定手段80は、アクセルペダルの操作量を示すアクセル開度信号Accに基づいて車両がアクセルオフの減速走行中すなわち惰性走行(コースト走行)中であるか否かを判定する。この減速走行中判定手段80により車両が減速走行中であると判定された場合には、前記ハイブリッド制御手段52は燃費を向上させるために前記燃料噴射弁92によるエンジン8への燃料供給を停止させる。
エンジン回転停止可否判定手段82は、上記減速走行中判定手段80により車両が減速走行中であると判定された場合であって、前記ハイブリッド制御手段52によりエンジン8への燃料供給が停止されているときに、そのエンジン8の回転停止が可能か否かすなわちエンジン回転速度Nが略零とされ得るか否かを判定する。エンジン回転停止可否判定手段82は、エンジン8の再始動に備える必要があるような場合にはエンジン8の回転停止が可能でないすなわち不可能であると判定する。
例えば、エンジン8の再始動に備える必要があるような場合とは、エンジン水温TEMPに基づいて暖機が必要とされる場合、蓄電装置60の充電容量SOCがエンジン8の動力により第1電動機M1を発電させる必要が生じるような所定充電容量SOCMINより低下した場合、エアコン等の補機のための駆動電流が不足するような場合やそれら補機をエンジン8により駆動するような場合などが想定される。このような場合には、エンジン回転速度Nがファーストアイドルまたはアイドル回転速度NIDL以下とならないように、電子制御装置40はエンジン回転速度Nがアイドル回転速度NIDLまで低下したらエンジン8への燃料供給を再開してアイドル回転速度NIDLを維持するアイドル回転速度制御手段を機能的に備えている。
回生制御可否判定手段84は、前記減速走行中判定手段80により車両が減速走行中であると判定された場合であって、前記ハイブリッド制御手段52によりエンジン8への燃料供給が停止されているときに、ハイブリッド制御手段52による回生制動制御の実行が可能か否かを判定する。例えば、回生制御可否判定手段84は、蓄電装置60の充電容量SOCが予め定められた充電容量の上限値SOCMAX例えば満充電の80%程度の充電容量SOC80%を満たしており蓄電装置60の充電が必要でないような場合、或いは第1電動機M1、第2電動機M2、インバータ58、蓄電装置60、それらを接続する伝送路などの故障(フェイル)や機能低下により発電能力の低下が発生したような場合には、回生制動制御の実行が可能でないすなわち不可能であると判定する。
ここで、差動部11は無段変速状態と有段変速状態(定変速状態)とに選択的に切換え可能であって、差動部11の無段変速状態においては、その電気的な無段変速作動により車速Vに拘束されることなくエンジン回転速度Nが制御され得る。例えば、エンジン8の作動停止状態においてはハイブリッド制御手段52により第1電動機M1が空転させられて車速Vに拘わらずエンジン回転速度が零乃至略零に維持させられる。また、差動部11の定変速状態においては、エンジン8と駆動輪38との間の動力伝達経路が機械的に連結されてエンジン回転速度Nは車速Vに拘束されるので、エンジン8の作動停止状態であっても車速Vに応じてエンジン8は回転駆動させられる。
そうすると、ハイブリッド制御手段52による回生制御時において差動部11が定変速状態の場合には、エンジン回転速度Nが零乃至略零に維持させられないために、たとえエンジン8が作動停止状態であってもポンプ損失所謂ポンピングロス等が発生してエンジン8の引き摺りが生じ回生量が低下する可能性があった。
そこで、前記切換制御手段50は、前述の機能に加えて、前記エンジン回転停止可否判定手段82によりエンジン8の回転停止が可能であると判定され、且つ前記回生制御可否判定手段84により前記ハイブリッド制御手段52による回生制動制御の実行が可能であると判定されたときには、ハイブリッド制御手段52により電動機M1、M2を用いてエンジン回転速度Nが車速Vに拘束されることなく回転制御されるように例えばハイブリッド制御手段52によりエンジン回転速度Nが車速Vに拘わらず零乃至略零に維持されて回生制動制御が適切に実行されるように、切換クラッチC0および切換ブレーキB0を解放させる指令を油圧制御回路42へ出力して差動部11を無段変速状態すなわち動力分配機構16を差動状態とする。
これにより、回生制動制御が実行されるときには、差動部11の無段変速状態においてハイブリッド制御手段52によりエンジン回転速度Nが略零に制御されて回生効率が向上する。このとき自動変速部20の変速比(変速段)γの違いによって車速Vと変速比γとで一意的に定められる第2電動機回転速度NM2が異なるため、回生効率最適制御手段86は、燃費を向上させるために第2電動機M2の回生効率が最も良くなる運転点すなわち制動トルクと回転速度とで定められる電動機の運転点(運転域)となるように自動変速部20の変速比γを決定し、その決定した変速比γが達成されるように前記有段変速制御手段54に変速指令を出力する。
具体的には、電動機回転速度Nと電動機トルクTとをパラメータとする二次元座標内において予め実験的に定められた例えば図14に示す電動機M1、M2の等効率線(マップ、関係)が前記記憶手段56に記憶されており、上記回生効率最適制御手段86は、その等効率線を読み込み、読み込んだ等効率線から回生時における例えば図15の実線A、B・・に示すように自動変速部20の変速比γの違いによって異なる第2電動機回転速度NM2に基づいて、第2電動機M2の回生効率が可及的に良くなる運転点となるように自動変速部20の変速比γを決定する。
上記図14は等効率線の一例であって、(a)は第1電動機M1の等効率線を示す図であり、また(b)は第2電動機M2の等効率線を示す図である。図14において、(a)、(b)それぞれの図の上側の等効率線は駆動力を出力するためのモータ(電動機)としての効率を、その下側の等効率線は反力を発生させるためのジェネレータ(発電機)としての効率を示しており、電動機の運転点が斜線(破線)で示す部分に近くなる程その効率がよいことを示している。また、上記図15は前記図10に相当する図であって、図15の実線A、B・・はエンジン回転速度Nが略零に維持されるように第1電動機M1が無負荷状態に制御されたときの自動変速部20の変速比γの違いによって異なる回生時の状態の一例を表している。
ところで、エンジン回転速度Nを略零とするために無負荷状態とされた第1電動機M1において損失Lが発生して回生効率が低下する可能性がある。例えば、第1電動機M1として回転子(ロータ)に永久磁石を使用した永久磁石形同期モータ(PMモータ)を用いた場合には、永久磁石の磁束による無負荷鉄損Lが発生するため効率が低下する。その損失Lは、図15に示すように実線Aと実線Bとではそれぞれ大きさが異なるものであり、例えば第1電動機回転速度NM1に基づいて予め実験的に定められて記憶されている。
そこで、前記回生効率最適制御手段86は、前述の機能に替えて、燃費を更に向上させるために第2電動機M2の回生効率に第1電動機M1の損失Lを考慮して総合の回生効率が最適となるすなわち総合の回生量が最も多くなる第2電動機M2の運転点となるように自動変速部20の変速比γを決定する。このとき、回生効率最適制御手段86は第1電動機M1の損失Lを考慮するので、差動部11の変速比γ0も同時に決定しているとも言える。つまり、回生効率最適制御手段86は、回生制動制御が実行されるときには、回生効率が最適となるように差動部11の変速比γ0と自動変速部20の変速比γとを制御する機能を備えている。図15を例にすれば、回生効率最適制御手段86は、第2電動機M2の回生効率と第1電動機M1の損失Lとに基づいて実線A、B・・の状態うちで回生量が最も多くなる状態すなわち回生量が最も多くなる変速比γと変速比γ0とを決定する。前記切換制御手段50は、回生時には第1電動機M1および第2電動機M2が回生効率の可及的に良い運転域で作動させられ得るように動力分配機構16を差動状態に切り換えるのである。
これに対して、前記エンジン回転停止可否判定手段82によりエンジン8の回転停止が可能でないすなわち不可能であると判定されたときには、エンジン作動停止によってエンジン回転速度Nがアイドル回転速度NIDLまで低下すると前記アイドル回転速度制御手段によりエンジン8への燃料供給が再開される。そのため、エンジン8への燃料の再噴射による燃費の悪化を避けるためにエンジン回転速度Nをアイドル回転速度NIDLまで低下しないようにする必要がある。そこで、前記切換制御手段50は、前述の機能に加えて、前記エンジン回転停止可否判定手段82によりエンジン8の回転停止が不可能であると判定されたときには、エンジン回転速度Nが車速Vに拘束される回転速度で回転制御されるように、切換クラッチC0を係合させる指令を油圧制御回路42へ出力して差動部11を有段変速状態すなわち動力分配機構16をロック状態とする。
また、前記回生制御可否判定手段84により前記ハイブリッド制御手段52による回生制動制御の実行が可能でないすなわち不可能であると判定されたときには、回生効率を向上させるためにエンジン回転速度Nを略零に制御する必要がない。そのため、エンジン8の再始動性が良くなるようにエンジン作動停止に伴ってエンジン回転速度Nが低下しないようにする。そこで、前記切換制御手段50は、前述の機能に加えて、前記回生制御可否判定手段84により前記ハイブリッド制御手段52による回生制動制御の実行が不可能であると判定されたときには、エンジン回転速度Nが車速Vに拘束される回転速度で回転制御されるように、切換クラッチC0を係合させる指令を油圧制御回路42へ出力して差動部11を有段変速状態すなわち動力分配機構16をロック状態とする。
ロック時用変速段選択手段88は、前記エンジン回転停止可否判定手段82によりエンジン8の回転停止が不可能であると判定されるか、或いは前記回生制御可否判定手段84により前記ハイブリッド制御手段52による回生制動制御の実行が不可能であると判定されて、前記切換制御手段50により動力分配機構16がロック状態とされた場合には、減速走行に伴なって低下するそのロック状態におけるエンジン回転速度Nをより高くするために自動変速部20のダウンシフトが実行されるように自動変速部20の変速比γを決定し、その決定した変速比γが達成されるように前記有段変速制御手段54に変速指令を出力する。例えば、ロック時用変速段選択手段88は、エンジン回転速度Nがエンジン停止不可能時或いは回生不可能時のエンジン回転速度Nとして予め定められた不可能時回転速度NEI以上となるように、自動変速部20の変速比γを決定する。
図16は、電子制御装置40の制御作動の要部すなわち車両減速走行中の回生制動制御を適切に実行する制御作動を説明するフローチャートであり、例えば数msec乃至数十msec程度の極めて短いサイクルタイムで繰り返し実行されるものである。また、図17は、図16のフローチャートに示す制御作動を説明するタイムチャートであり、アクセルオフに伴って減速が開始された場合に差動部11が無段変速状態とされて回生制動制御が実行された場合の例である。
先ず、前記減速走行中判定手段80に対応するステップ(以下、ステップを省略する)S1において、アクセルオフの減速走行中すなわち惰性走行(コースト走行)中であるか否かが判定される。図17のt時点はアクセルオフの減速走行となったことが判定されたことを示している。このS1の判断が否定される場合はS9において、減速走行時の制御作動以外の通常の制御作動が実行されるか、或いは現在の車両走行状態が維持されて本ルーチンが終了させられる。
上記S1の判断が肯定される場合は前記エンジン回転停止可否判定手段82に対応するS2において、エンジン8の回転停止が可能か否かが判定される。尚、図16のフローチャートに図示はしてないが、S1の判断が肯定される場合は前記ハイブリッド制御手段52によりエンジン8への燃料供給が停止される。このS2の判断が肯定される場合は前記回生制御可否判定手段84に対応するS3において、ハイブリッド制御手段52による回生制動制御の実行が可能か否かが判定される。
上記S3の判断が肯定される場合は前記回生効率最適制御手段86に対応するS4およびS5において、例えば図14に示す電動機M1、M2の等効率線が読み込まれ、燃費を更に向上させるために第2電動機M2の回生効率に第1電動機M1の損失Lを考慮して総合の回生効率が最適となるすなわち総合の回生量が最も多くなる第2電動機M2の運転点となるように自動変速部20の変速比γが決定され、その決定された変速比γが達成されるように前記有段変速制御手段54に変速指令が出力される。尚、図16のフローチャートに図示はしてないが、S3の判断が肯定される場合はハイブリッド制御手段52によりエンジン回転速度Nが車速Vに拘わらず零乃至略零に維持されて回生制動制御が適切に実行されるように、前記切換制御手段50により切換クラッチC0および切換ブレーキB0を解放させる指令が油圧制御回路42へ出力されて動力分配機構16が差動状態とされる。図17のt時点はその切換クラッチC0および切換ブレーキB0を解放させる指令が出力されたことを示している。
前記S2の判断が否定されるか或いはS3の判断が否定される場合は前記切換制御手段50に対応するS6において、エンジン回転速度Nがアイドル回転速度NIDLまで低下しエンジン8への燃料噴射が再開されて燃費が悪化しないように、或いはエンジン8の再始動性が良くなるように、切換クラッチC0を係合させる指令が油圧制御回路42へ出力されて動力分配機構16(差動部11)がロック状態とされ、エンジン回転速度Nが車速Vに拘束される回転速度で回転制御されてエンジン作動停止によってエンジン回転速度Nが低下させられない。
次いで、ロック時用変速段選択手段88に対応するS7において、減速走行に伴なって低下するそのロック状態におけるエンジン回転速度Nをより高くするために自動変速部20のダウンシフトが実行されるように自動変速部20の変速比γが決定され、その決定された変速比γが達成されるように前記有段変速制御手段54に変速指令が出力される。例えば、図17に示すようにエンジン回転速度Nがエンジン停止不可能時のエンジン回転速度Nとして予め定められた不可能時回転速度NEI以上となるように自動変速部20の変速比γが決定される。
前記S5或いはS7に続いて前記有段変速制御手段54に対応するS8において、S5或いはS7において決定された自動変速部20の変速比γが達成されるように油圧式摩擦係合装置を係合および/または解放させる指令が油圧制御回路42へ出力される。図17のt時点乃至t時点は差動状態(非ロック状態)とされた動力分配機構16(差動部11)において、エンジン8の作動停止に伴ってエンジン回転速度Nがエンジン回転停止(図17ではエンジン停止)状態とされるように第1電動機M1が無負荷状態に制御されて回生制動制御が実行されていることを示している。
上述のように、本実施例によれば、回生制御可否判定手段84により回生制動制御の実行が可能と判定され、且つエンジン回転停止可否判定手段82によりエンジン8の回転停止が可能と判定されたときには、回生制動制御が適切に実行されるように切換制御手段50により動力分配機構16が差動状態とされる。よって、回生時には動力分配機構16の差動作用によりエンジン回転速度Nが零乃至略零とされて作動していないエンジン8の引き摺りが抑制され得たり、更に回生効率最適制御手段86により第2電動機M2の回生効率に第1電動機M1の損失Lを考慮して総合の回生効率が最適となる第2電動機M2の運転点となるように自動変速部20の変速比γが制御されるので、燃費の向上が図れる。
また、本実施例によれば、回生制御可否判定手段84により回生制動制御の実行が不可能と判定されたときには切換制御手段50により動力分配機構16がロック状態とされるので、エンジン停止状態であってもエンジン回転速度Nが車速Vに拘束される回転速度に維持されることになり、エンジン8の再始動性が向上する。
また、本実施例によれば、エンジン回転停止可否判定手段82によりエンジン8の回転停止が不可能と判定されたときには切換制御手段50により動力分配機構16がロック状態とされるので、エンジン回転速度Nが車速Vに拘束されてエンジン停止状態であってもエンジン回転速度Nの低下が抑制されることになり、例えばアイドル回転速度NIDLを維持するために燃料を再噴射することが回避されて燃費の向上が図れる。或いは、エンジン回転速度Nが車速Vに拘束される回転速度に維持されることになり、燃料を再噴射することが回避されること加えて、エンジン8の再始動性が向上する。
次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説明において前述の実施例と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
前述の実施例では、前記切換制御手段50は、前記エンジン回転停止可否判定手段82によりエンジン8の回転停止が可能であると判定され、且つ前記回生制御可否判定手段84により前記ハイブリッド制御手段52による回生制動制御の実行が可能であると判定されたときには、動力分配機構16を差動状態としたが、それに替えて、エンジン回転停止可否判定手段82による判定結果に拘わらず、回生制御可否判定手段84により前記ハイブリッド制御手段52による回生制動制御の実行が可能であると判定されたときには、動力分配機構16を差動状態としてもよい。
図18の実線A、B・・は、エンジン回転停止可否判定手段82によりエンジン8の回転停止が不可能であると判定された場合であって、エンジン回転速度Nが不可能時回転速度NEI以上となるように第1電動機回転速度NM1が制御されたときの自動変速部20の変速比の違いによって異なる回生時の状態の一例を表しており、図15に相当する図である。また、図18の(a)は第1電動機回転速度NM1が零未満であってもエンジン回転速度Nが不可能時回転速度NEI以上となるように制御される場合であり、(b)は第1電動機回転速度NM1が零以上とされてエンジン回転速度Nが不可能時回転速度NEI以上となるように制御される場合である。
回生量としては、前記図15のようにエンジン回転速度Nが略零に維持する制御される場合(回生制御パターンAと表す)が最も多く、次いで、図18の(a)のように第1電動機回転速度NM1が零未満に制御されて第1電動機M1において回生制動制御が実行される場合(回生制御パターンBと表す)が多くなり、図18の(b)のように第1電動機回転速度NM1が零以上に制御されて第1電動機M1において力行制御が実行される為に第2電動機M2において発電した電力の一部を第1電動機M1に供給する場合(回生制御パターンCと表す)が最も少なくなる。
このように、前記ハイブリッド制御手段(回生制御手段)52は、エンジン回転停止可否判定手段82によりエンジン8の回転停止が可能であると判定されたときには、上記回生制御パターンAとなるように回生制動制御を実行する。また、ハイブリッド制御手段(回生制御手段)52は、エンジン回転停止可否判定手段82によりエンジン8の回転停止が不可能であると判定されたときであって、第1電動機回転速度NM1が零未満でエンジン回転速度Nが不可能時回転速度NEI以上となるように制御可能なときには上記回生制御パターンBとなるように回生制動制御を実行し、第1電動機回転速度NM1が零以上でエンジン回転速度Nが不可能時回転速度NEI以上に制御されるときには上記回生制御パターンCとなるように回生制動制御を実行する。すなわち、ハイブリッド制御手段(回生制御手段)52は、エンジン回転停止可否判定手段82によるエンジン回転停止可否判定結果に応じて、またエンジン回転停止可否判定手段82によりエンジン8の回転停止が不可能と判定されたときには前記第1電動機M1の状態が力行状態か回生制動状態かに応じて例えば第1電動機M1の回転方向の正負に応じて、回生制動制御の方法すなわち回生制御パターンを変更する。
そして、前記回生効率最適制御手段86は、前記エンジン回転停止可否判定手段82によりエンジン8の回転停止が可能であると判定された場合に回生制動制御が実行されるときにはすなわち回生制御パターンAにより回生制動制御が実行されるときには、前述の実施例と同様に、第2電動機M2の回生効率に第1電動機M1の損失Lを考慮して総合の回生効率が最適となるすなわち総合の回生量が最も多くなる第2電動機M2の運転点となるように自動変速部20の変速比γを決定する。
また、前記回生効率最適制御手段86は、前記エンジン回転停止可否判定手段82によりエンジン8の回転停止が不可能であると判定された場合に第1電動機回転速度NM1が零未満で回生制動制御が実行されるときにはすなわち回生制御パターンBにより回生制動制御が実行されるときには、その回生制御パターンBの中から(例えば図18(a)の実線A、B・・の中から)第2電動機M2の回生効率と第1電動機M1の回生効率を考慮して総合の回生効率が最適となる第1電動機M1および第2電動機M2の運転点となるように自動変速部20の変速比γと差動部11の変速比γ0とを決定する。また、回生効率最適制御手段86は、エンジン8の回転停止が不可能であると判定された場合に第1電動機回転速度NM1が零以上で回生制動制御が実行されるときにはすなわち回生制御パターンCにより回生制動制御が実行されるときには、その回生制御パターンCの中から(例えば図18(b)の実線A、B・・の中から)第2電動機M2の回生効率と第1電動機M1の力行効率を考慮して総合の回生効率が最適となる第1電動機M1および第2電動機M2の運転点となるように自動変速部20の変速比γと差動部11の変速比γ0とを決定する。
図19は、本実施例における電子制御装置40の制御作動の要部すなわち車両減速走行中の回生制動制御を適切に実行する制御作動を説明するフローチャートであって、前記図16に相当する図である。また、図19において図16と同様の制御作動が実行されるステップについては、図16のステップと同じ符号を付して説明を省略する。この図19に示す実施例は、前記エンジン回転停止可否判定手段82に対応するS2が否定された場合であっても、差動部がロック状態とされずに回生制動制御が実行される点において、図16の実施例と主に相違している。
前記S1の判断が否定される場合は前記S9が実行されるが、肯定される場合は前記S3が実行されると共に、図示はしてないが前記ハイブリッド制御手段52によりエンジン8への燃料供給が停止される。このS3の判断が否定される場合は前記S6およびS7が実行されるが、肯定される場合は前記S2が実行されると共に、図示はしてないが前記切換制御手段50により切換クラッチC0および切換ブレーキB0を解放させる指令が油圧制御回路42へ出力されて動力分配機構16が差動状態とされる。
前記S2の判断が肯定される場合は前記ハイブリッド制御手段52に対応するSB2において、前記図15に示すように前記回生制御パターンAによる回生制動制御が実行される。前記S2の判断が否定される場合はハイブリッド制御手段52に対応するSB1において、第1電動機回転速度NM1が零未満でエンジン回転速度Nが不可能時回転速度NEI以上となるように制御可能か否かが判断される。このSB1の判断が肯定される場合はハイブリッド制御手段52に対応するSB3において、前記図18(a)に示すように前記回生制御パターンBによる回生制動制御が実行され、SB1の判断が否定される場合はハイブリッド制御手段52に対応するSB4において、前記図18(b)に示すように前記回生制御パターンCによる回生制動制御が実行される。
上記SB2、SB3、或いはSB4に続いて、前記回生効率最適制御手段86に対応するS4’およびS5’において、前記回生制御パターンA、B、Cのいずれかによる回生制動制御に基づいて総合の回生効率が最適となるすなわち総合の回生量が最も多くなる第1電動機M1および第2電動機M2の運転点となるように自動変速部20の変速比γと差動部11の変速比γ0とが決定され、その決定された変速比γおよび変速比γ0が達成されるように前記有段変速制御手段54およびハイブリッド制御手段52に指令が出力される。
前記S5’或いはS7に続いて前記有段変速制御手段54およびハイブリッド制御手段52に対応するS8’において、S5’において決定された自動変速部20の変速比γおよび差動部11の変速比γ0が達成されるように油圧式摩擦係合装置を係合および/または解放させる指令が油圧制御回路42へ出力されると共に第1電動機M1および第2電動機M2が制御されるか、或いはS7において決定された自動変速部20の変速比γが達成されるように油圧式摩擦係合装置を係合および/または解放させる指令が油圧制御回路42へ出力される。
上述のように、本実施例によれば、回生制御可否判定手段84により回生制動制御の実行が可能と判定されたときには、切換制御手段50により動力分配機構16が差動状態とされる。よって、回生時には動力分配機構16の差動作用によりエンジン回転速度Nが零乃至略零とされて作動していないエンジン8の引き摺りが抑制され得たり、エンジン回転速度Nが零乃至略零に制御されるか否かに拘わらず回生効率最適制御手段86により第1電動機Mおよび第2電動機M2が回生効率の可及的に良い運転域で作動され得るので、燃費の向上が図れる。
前述の実施例では、前記切換制御手段50は、前記エンジン回転停止可否判定手段82によりエンジン8の回転停止が可能であると判定され、且つ前記回生制御可否判定手段84により前記ハイブリッド制御手段52による回生制動制御の実行が可能であると判定されたときには、動力分配機構16を差動状態としたが、それに替えて、回生制御可否判定手段84による判定結果に拘わらず、エンジン回転停止可否判定手段82によりエンジン8の回転停止が可能であると判定されたときには、動力分配機構16を差動状態としてもよい。
従って、前記回生効率最適制御手段86は、前記エンジン回転停止可否判定手段82によりエンジン8の回転停止が可能であると判定された場合に回生制動制御が実行されるときには、前述の実施例と同様に、第2電動機M2の回生効率に第1電動機M1の損失Lを考慮して総合の回生効率が最適となるすなわち総合の回生量が最も多くなる第2電動機M2の運転点となるように自動変速部20の変速比γを決定する。
図20は、本実施例における電子制御装置40の制御作動の要部すなわち車両減速走行中の回生制動制御を適切に実行する制御作動を説明するフローチャートであって、前記図16に相当する図である。また、図20において図16と同様の制御作動が実行されるステップについては、図16のステップと同じ符号を付して説明を省略する。この図20に示す実施例は、前記回生制御可否判定手段84に対応するS3が省略されている点において、図16の実施例と主に相違している。従って、図20は、前記減速走行中判定手段80に対応するステップS1において、アクセルオフの減速走行中であることが判定されたときに回生制動制御が実行される場合の実施例である。
上述のように、本実施例によれば、エンジン回転停止可否判定手段82によりエンジン8の回転停止が可能と判定されたときには、回生制動制御が適切に実行されるように切換制御手段50により動力分配機構16が差動状態とされる。よって、回生時には動力分配機構16の差動作用によりエンジン回転速度Nが零乃至略零とされて作動していないエンジン8の引き摺りが抑制され得たり、更に回生効率最適制御手段86により第1電動機Mおよび第2電動機M2が回生効率の可及的に良い運転域で作動させられ得るので、燃費の向上が図れる。
図21は本発明の他の実施例における変速機構70の構成を説明する骨子図、図22はその変速機構70の変速段と油圧式摩擦係合装置の係合の組み合わせとの関係を示す係合表、図23はその変速機構70の変速作動を説明する共線図である。
変速機構70は、前述の実施例と同様に第1電動機M1、動力分配機構16、および第2電動機M2を備えている差動部11と、その差動部11と出力軸22との間で伝達部材18を介して直列に連結されている前進3段の自動変速部72とを備えている。動力分配機構16は、例えば「0.418」程度の所定のギヤ比ρ1を有するシングルピニオン型の第1遊星歯車装置24と切換クラッチC0および切換ブレーキB0とを有している。自動変速部72は、例えば「0.532」程度の所定のギヤ比ρ2を有するシングルピニオン型の第2遊星歯車装置26と例えば「0.418」程度の所定のギヤ比ρ3を有するシングルピニオン型の第3遊星歯車装置28とを備えている。第2遊星歯車装置26の第2サンギヤS2と第3遊星歯車装置28の第3サンギヤS3とが一体的に連結されて第2クラッチC2を介して伝達部材18に選択的に連結されるとともに第1ブレーキB1を介してケース12に選択的に連結され、第2遊星歯車装置26の第2キャリヤCA2と第3遊星歯車装置28の第3リングギヤR3とが一体的に連結されて出力軸22に連結され、第2リングギヤR2は第1クラッチC1を介して伝達部材18に選択的に連結され、第3キャリヤCA3は第2ブレーキB2を介してケース12に選択的に連結されている。
以上のように構成された変速機構70では、例えば、図22の係合作動表に示されるように、前記切換クラッチC0、第1クラッチC1、第2クラッチC2、切換ブレーキB0、第1ブレーキB1、および第2ブレーキB2が選択的に係合作動させられることにより、第1速ギヤ段(第1変速段)乃至第4速ギヤ段(第4変速段)のいずれか或いは後進ギヤ段(後進変速段)或いはニュートラルが選択的に成立させられ、略等比的に変化する変速比γ(=入力軸回転速度NIN/出力軸回転速度NOUT)が各ギヤ段毎に得られるようになっている。特に、本実施例では動力分配機構16に切換クラッチC0および切換ブレーキB0が備えられており、切換クラッチC0および切換ブレーキB0の何れかが係合作動させられることによって、差動部11は前述した無段変速機として作動する無段変速状態に加え、変速比が一定の変速機として作動する定変速状態を構成することが可能とされている。したがって、変速機構70では、切換クラッチC0および切換ブレーキB0の何れかを係合作動させることで定変速状態とされた差動部11と自動変速部72とで有段変速機として作動する有段変速状態が構成され、切換クラッチC0および切換ブレーキB0の何れも係合作動させないことで無段変速状態とされた差動部11と自動変速部72とで電気的な無段変速機として作動する無段変速状態が構成される。言い換えれば、変速機構70は、切換クラッチC0および切換ブレーキB0の何れかを係合作動させることで有段変速状態に切り換えられ、切換クラッチC0および切換ブレーキB0の何れも係合作動させないことで無段変速状態に切り換えられる。
例えば、変速機構70が有段変速機として機能する場合には、図22に示すように、切換クラッチC0、第1クラッチC1および第2ブレーキB2の係合により、変速比γ1が最大値例えば「2.804」程度である第1速ギヤ段が成立させられ、切換クラッチC0、第1クラッチC1および第1ブレーキB1の係合により、変速比γ2が第1速ギヤ段よりも小さい値例えば「1.531」程度である第2速ギヤ段が成立させられ、切換クラッチC0、第1クラッチC1および第2クラッチC2の係合により、変速比γ3が第2速ギヤ段よりも小さい値例えば「1.000」程度である第3速ギヤ段が成立させられ、第1クラッチC1、第2クラッチC2、および切換ブレーキB0の係合により、変速比γ4が第3速ギヤ段よりも小さい値例えば「0.705」程度である第4速ギヤ段が成立させられる。また、第2クラッチC2および第2ブレーキB2の係合により、変速比γRが第1速ギヤ段と第2速ギヤ段との間の値例えば「2.393」程度である後進ギヤ段が成立させられる。なお、ニュートラル「N」状態とする場合には、例えば切換クラッチC0のみが係合される。
しかし、変速機構70が無段変速機として機能する場合には、図22に示される係合表の切換クラッチC0および切換ブレーキB0が共に解放される。これにより、差動部11が無段変速機として機能し、それに直列の自動変速部72が有段変速機として機能することにより、自動変速部72の第1速、第2速、第3速の各ギヤ段に対しその自動変速部72に入力される回転速度すなわち伝達部材18の回転速度が無段的に変化させられて各ギヤ段は無段的な変速比幅が得られる。したがって、その各ギヤ段の間が無段的に連続変化可能な変速比となって変速機構70全体としてのトータル変速比γTが無段階に得られるようになる。
図23は、無段変速部或いは第1変速部として機能する差動部11と有段変速部或いは第2変速部として機能する自動変速部72から構成される変速機構70において、ギヤ段毎に連結状態が異なる各回転要素の回転速度の相対関係を直線上で表すことができる共線図を示している。切換クラッチC0および切換ブレーキB0が解放される場合、および切換クラッチC0または切換ブレーキB0が係合させられる場合の動力分配機構16の各要素の回転速度は前述の場合と同様である。
図23における自動変速機72の4本の縦線Y4、Y5、Y6、Y7は、左から順に、第4回転要素(第4要素)RE4に対応し且つ相互に連結された第2サンギヤS2および第3サンギヤS3を、第5回転要素(第5要素)RE5に対応する第3キャリヤCA3を、第6回転要素(第6要素)RE6に対応し且つ相互に連結された第2キャリヤCA2および第3リングギヤR3を、第7回転要素(第7要素)RE7に対応する第2リングギヤR2をそれぞれ表している。また、自動変速機72において第4回転要素RE4は第2クラッチC2を介して伝達部材18に選択的に連結されるとともに第1ブレーキB1を介してケース12に選択的に連結され、第5回転要素RE5は第2ブレーキB2を介してケース12に選択的に連結され、第6回転要素RE6は自動変速機72の出力軸22に連結され、第7回転要素RE7は第1クラッチC1を介して伝達部材18に選択的に連結されている。
自動変速部72では、図23に示すように、第1クラッチC1と第2ブレーキB2とが係合させられることにより、第7回転要素RE7(R2)の回転速度を示す縦線Y7と横線X2との交点と第5回転要素RE5(CA3)の回転速度を示す縦線Y5と横線X1との交点とを通る斜めの直線L1と、出力軸22と連結された第6回転要素RE6(CA2,R3)の回転速度を示す縦線Y6との交点で第1速の出力軸22の回転速度が示される。同様に、第1クラッチC1と第1ブレーキB1とが係合させられることにより決まる斜めの直線L2と出力軸22と連結された第6回転要素RE6の回転速度を示す縦線Y6との交点で第2速の出力軸22の回転速度が示され、第1クラッチC1と第2クラッチC2とが係合させられることにより決まる水平な直線L3と出力軸22と連結された第6回転要素RE6の回転速度を示す縦線Y6との交点で第3速の出力軸22の回転速度が示される。上記第1速乃至第3速では、切換クラッチC0が係合させられている結果、エンジン回転速度Nと同じ回転速度で第7回転要素RE7に差動部11からの動力が入力される。しかし、切換クラッチC0に替えて切換ブレーキB0が係合させられると、差動部11からの動力がエンジン回転速度Nよりも高い回転速度で入力されることから、第1クラッチC1、第2クラッチC2、および切換ブレーキB0が係合させられることにより決まる水平な直線L4と出力軸22と連結された第6回転要素RE6の回転速度を示す縦線Y6との交点で第4速の出力軸22の回転速度が示される。
本実施例の変速機構70においても、無段変速部或いは第1変速部として機能する差動部11と、有段変速部或いは第2変速部として機能する自動変速部72とから構成されるので、前述の実施例と同様の効果が得られる。
図24は、手動操作により動力分配機構16の差動状態と非差動状態(ロック状態)すなわち変速機構10の無段変速状態と有段変速状態との切換えを選択するための変速状態手動選択装置としてのシーソー型スイッチ44(以下、スイッチ44という)の一例でありユーザにより手動操作可能に車両に備えられている。このスイッチ44は、ユーザが所望する変速状態での車両走行を選択可能とするものであり、無段変速走行に対応するスイッチ44の無段と表示された無段変速走行指令釦或いは有段変速走行に対応する有段と表示された有段変速走行指令釦がユーザにより押されることで、それぞれ無段変速走行すなわち変速機構10を電気的な無段変速機として作動可能な無段変速状態とするか、或いは有段変速走行すなわち変速機構10を有段変速機として作動可能な有段変速状態とするかが選択可能とされる。
前述の実施例では、例えば図8の関係図から車両状態の変化に基づく変速機構10の変速状態の自動切換制御作動を説明したが、その自動切換制御作動に替えて或いは加えて例えばスイッチ44が手動操作されたことにより変速機構10の変速状態が手動切換制御される。つまり、切換制御手段50は、スイッチ44の無段変速状態とするか或いは有段変速状態とするかの選択操作に従って優先的に変速機構10を無段変速状態と有段変速状態とに切り換える。例えば、ユーザは無段変速機のフィーリングや燃費改善効果が得られる走行を所望すれば変速機構10が無段変速状態とされるように手動操作により選択する。また、ユーザは有段変速機の変速に伴うリズミカルなエンジン回転速度Nの変化を所望すれば変速機構10が有段変速状態とされるように手動操作により選択する。
また、スイッチ44に無段変速走行或いは有段変速走行の何れも選択されない状態である中立位置が設けられる場合には、スイッチ44がその中立位置の状態であるときすなわちユーザによって所望する変速状態が選択されていないときや所望する変速状態が自動切換のときには、変速機構10の変速状態の自動切換制御作動が実行される。
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
例えば、前述の実施例では、切換制御手段50は、エンジン回転停止可否判定手段82によりエンジン8の回転停止が不可能であると判定されたときには、或いは回生制御可否判定手段84によりハイブリッド制御手段52による回生制動制御の実行が不可能であると判定されたときには、エンジン回転速度Nが車速Vに拘束される回転速度で回転制御されるように切換クラッチC0を係合させて動力分配機構16をロック状態としたが、切換ブレーキB0を係合させて動力分配機構16をロック状態としてもよい。切換ブレーキB0の係合による場合は、切換クラッチC0の係合による場合に比較してエンジン回転速度Nは低くなるが、エンジン回転速度Nを引き上げる一応の効果は得られる。
また、前述の実施例では、回生効率最適制御手段86は、回生制動制御が実行されるときには、例えば第2電動機M2の回生効率と第1電動機M1の損失Lとを考慮して回生効率が最適となるように自動変速部20の変速比γを決定したが、上記第2電動機M2の回生効率や第1電動機M1の損失Lに加えて、自動変速部20の変速段γ、回転速度、負荷等すなわち逆駆動時(回生時)のミッション効率を考慮しても良い。
また、前述の実施例の図19のフローチャートに示すSB1において、第1電動機回転速度NM1が零未満でエンジン回転速度Nが不可能時回転速度NEI以上となるように制御可能か否かが判断されたが、第1電動機M1の状態が力行状態か回生制動状態かが判断されても良い。そして、第1電動機M1の状態が回生制動状態と判断される場合はSB3が実行され、第1電動機M1の状態が力行状態と判断される場合はSB4が実行される。
また、前述の実施例の変速機構10、70は、差動部11が無段変速状態と定変速状態とに切り換えられることで電気的な無段変速機として機能する無段変速状態と有段変速機として機能する有段変速状態とに切り換え可能に構成されていたが、有段変速状態に切換可能に構成されない変速機構すなわち差動部11が切換クラッチC0および切換ブレーキB0を備えず電気的な無段変速機(電気的な差動装置)としての機能のみを有する差動部(無段変速部)11であっても本実施例は適用され得る。
また、前述の実施例の変速機構10、70は、差動部11(動力分配機構16)が電気的な無段変速機として作動可能な差動状態とそれを非作動とする非差動状態(ロック状態)とに切り換えられることで無段変速状態と有段変速状態とに切り換え可能に構成され、この無段変速状態と有段変速状態との切換えは差動部11が差動状態と非差動状態とに切換えられることによって行われていたが、例えば差動部11が差動状態のままであっても差動部11の変速比を連続的ではなく段階的に変化させることにより有段変速機として機能させられ得る。言い換えれば、差動部11の差動状態/非差動状態と、変速機構10、70の無段変速状態/有段変速状態とは必ずしも一対一の関係にある訳ではないので、差動部11は必ずしも無段変速状態と有段変速状態とに切換可能に構成される必要はなく、変速機構10、70(差動部11、動力分配機構16)が差動状態と非差動状態とに切換え可能に構成されれば本発明は適用され得る。
また、前述の実施例の動力分配機構16では、第1キャリヤCA1がエンジン8に連結され、第1サンギヤS1が第1電動機M1に連結され、第1リングギヤR1が伝達部材18に連結されていたが、それらの連結関係は、必ずしもそれに限定されるものではなく、エンジン8、第1電動機M1、伝達部材18は、第1遊星歯車装置24の3要素CA1、S1、R1のうちのいずれと連結されていても差し支えない。
また、前述の実施例では、エンジン8は入力軸14と直結されていたが、例えばギヤ、ベルト等を介して作動的に連結されておればよく、共通の軸心上に配置される必要もない。
また、前述の実施例では、第1電動機M1および第2電動機M2は、入力軸14に同心に配置されて第1電動機M1は第1サンギヤS1に連結され第2電動機M2は伝達部材18に連結されていたが、必ずしもそのように配置される必要はなく、例えばギヤ、ベルト等を介して作動的に第1電動機M1は第1サンギヤS1に連結され、第2電動機M2は伝達部材18に連結されてもよい。
また、前述の動力分配機構16には切換クラッチC0および切換ブレーキB0が備えられていたが、切換クラッチC0および切換ブレーキB0は必ずしも両方備えられる必要はない。また、上記切換クラッチC0は、サンギヤS1とキャリヤCA1とを選択的に連結するものであったが、サンギヤS1とリングギヤR1との間や、キャリヤCA1とリングギヤR1との間を選択的に連結するものであってもよい。要するに、第1遊星歯車装置24の3要素のうちのいずれか2つを相互に連結するものであればよい。
また、前述の実施例の変速機構10、70では、ニュートラル「N」とする場合には切換クラッチC0が係合されていたが、必ずしも係合される必要はない。
また、前述の実施例では、切換クラッチC0や切換ブレーキB0などの油圧式摩擦係合装置は、パウダー(磁粉)クラッチ、電磁クラッチ、噛み合い型のドグクラッチなどの磁粉式、電磁式、機械式係合装置から構成されていてもよい。
また、前述の実施例では、第2電動機M2が伝達部材18に連結されていたが、出力軸22に連結されていてもよいし、自動変速部20、72内の回転部材に連結されていてもよい。
また、前述の実施例では、差動部11すなわち動力分配機構16の出力部材である伝達部材18と駆動輪38との間の動力伝達経路に、自動変速部20、72が介装されていたが、例えば自動変速機の一種である無段変速機(CVT)等の他の形式の動力伝達装置が設けられていてもよい。その無段変速機(CVT)の場合には、動力分配機構16が定変速状態とされることで全体として有段変速状態とされる。有段変速状態とは、電気パスを用いないで専ら機械的伝達経路で動力伝達することである。或いは、上記無段変速機は有段変速機における変速段に対応するように予め複数の固定された変速比が記憶され、その複数の固定された変速比を用いて自動変速部20、72の変速が実行されてもよい。
また、前述の実施例では、自動変速部20、72は伝達部材18を介して差動部11と直列に連結されていたが、入力軸14と平行にカウンタ軸が設けられそのカウンタ軸上に同心に自動変速部20、72が配設されてもよい。この場合には、差動部11と自動変速部20、72とは、例えば伝達部材18としてのカウンタギヤ対、スプロケットおよびチェーンで構成される1組の伝達部材などを介して動力伝達可能に連結される。
また、前述の実施例の差動機構としての動力分配機構16は、例えばエンジンによって回転駆動されるピニオンと、そのピニオンに噛み合う一対のかさ歯車が第1電動機M1および第2電動機M2に作動的に連結された差動歯車装置であってもよい。
また、前述の実施例の動力分配機構16は、1組の遊星歯車装置から構成されていたが、2以上の遊星歯車装置から構成されて、非差動状態(定変速状態)では3段以上の変速機として機能するものであってもよい。
また、前述の実施例の切換装置46は、複数種類のシフトポジションを選択するために操作されるシフトレバー48を備えていたが、そのシフトレバー48に替えて、例えば押しボタン式のスイッチやスライド式スイッチ等の複数種類のシフトポジションを選択可能なスイッチ、或いは手動操作に因らず運転者の音声に反応して複数種類のシフトポジションを切り換えられる装置や足の操作により複数種類のシフトポジションを切り換えられる装置等であってもよい。また、シフトレバー48が「M」ポジションへ操作されることにより、変速レンジが設定されるものであったが変速段が設定されることすなわち各変速レンジの最高速変速段が変速段として設定されてもよい。この場合、自動変速部20、72では変速段が切り換えられて変速が実行される。例えば、シフトレバー48が「M」ポジションにおけるアップシフト位置「+」またはダウンシフト位置「−」へ手動操作されると、自動変速部20では第1速ギヤ段乃至第4速ギヤ段の何れかがシフトレバー48の操作に応じて設定される。
また、前述の実施例のスイッチ44はシーソー型のスイッチであったが、例えば押しボタン式のスイッチ、択一的にのみ押した状態が保持可能な2つの押しボタン式のスイッチ、レバー式スイッチ、スライド式スイッチ等の少なくとも無段変速走行(差動状態)と有段変速走行(非差動状態)とが択一的に切り換えられるスイッチであればよい。また、スイッチ44に中立位置が設けられる場合にその中立位置に替えて、スイッチ44の選択状態を有効或いは無効すなわち中立位置相当が選択可能なスイッチがスイッチ44とは別に設けられてもよい。また、スイッチ44に替えて或いは加えて、手動操作に因らず運転者の音声に反応して少なくとも無段変速走行(差動状態)と有段変速走行(非差動状態)とが択一的に切り換えられる装置や足の操作により切り換えられる装置等であってもよい。
また、前述の実施例の図9に示す燃費マップは、基本的にはエンジン8の仕様に基づいて決定されるが、車両状態例えばエンジン8の内部的要因或いは外部的要因に影響される。つまり、この燃費マップはエンジン水温、触媒温度、エンジン作動油温、或いは燃焼状態すなわちリーンやストイキで示される空燃比等の内外的要因で変化させられる。従って、ハイブリッド制御手段52は、複数種類の燃費マップを記憶して上記内外的要因に基づいてこの複数種類の燃費マップから1つを選択してもよいし、或いは1種類の燃費マップを上記内外的要因に基づいてリアルタイムで変化させてもよい。
なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
本発明の一実施例であるハイブリッド車両の駆動装置の構成を説明する骨子図である。 図1の実施例のハイブリッド車両の駆動装置が無段或いは有段変速作動させられる場合における変速作動とそれに用いられる油圧式摩擦係合装置の作動の組み合わせとの関係を説明する作動図表である。 図1の実施例のハイブリッド車両の駆動装置が有段変速作動させられる場合における各ギヤ段の相対的回転速度を説明する共線図である。 無段変速状態(差動状態)に切換えられたときの差動部(動力分配機構)の状態の一例を表している図であって、図3の共線図の差動部に相当する図である。 切換クラッチC0の係合により定変速状態(非差動状態、有段変速状態)に切換えられたときの差動部(動力分配機構)の状態を表している図であって、図3の共線図の差動部に相当する図である。 図1の実施例の駆動装置に設けられた電子制御装置の入出力信号を説明する図である。 図6の電子制御装置の制御作動の要部を説明する機能ブロック線図である。 車速と出力トルクとをパラメータとする同じ二次元座標に構成された、自動変速部の変速判断の基となる予め記憶された変速線図の一例と、変速機構の変速状態の切換判断の基となる予め記憶された切換線図の一例とを示す図であって、それぞれの関係を示す図でもある。 破線はエンジンの最適燃費率曲線であって燃費マップの一例である。また、無段変速機でのエンジン作動(破線)と有段変速機でのエンジン作動(一点鎖線)との違いを説明する図でもある。 無段変速状態となっている差動部における回生制動制御時にエンジン回転速度が零乃至略零に維持されている状態を表している図であって、図3の共線図の差動部に相当する図である。 無段制御領域と有段制御領域との境界線を有する予め記憶された関係を示す図であって、図8の破線に示す無段制御領域と有段制御領域との境界をマップ化するための概念図でもある。 有段式変速機におけるアップシフトに伴うエンジン回転速度の変化の一例である。 シフトレバーを備えた複数種類のシフトポジションを選択するために操作されるシフト切換装置の一例である。 等効率線の一例であって、(a)は第1電動機の等効率線を示す図であり、また(b)は第2電動機の等効率線を示す図である。 実線A、B・・はエンジン回転速度が略零に維持されるように第1電動機が無負荷状態に制御されたときの自動変速部の変速比の違いによって異なる回生時の状態の一例を表しており、図10に相当する図である。 図7の電子制御装置の制御作動すなわち車両減速走行中の回生制動制御を適切に実行する制御作動を説明するフローチャートである。 図16のフローチャートに示す制御作動を説明するタイムチャートであり、アクセルオフに伴って減速が開始された場合に差動部が無段変速状態とされて回生制動制御が実行された場合の例である。 実線A、B・・は、エンジンの回転停止が不可能である場合であって、エンジン回転速度が不可能時回転速度以上となるように第1電動機回転速度が制御されたときの自動変速部の変速比の違いによって異なる回生時の状態の一例を表しており、図15に相当する図である。(a)は第1電動機回転速度が零未満の場合であり、(b)は第1電動機回転速度が零以上の場合である。 本発明の他の実施例における図7の電子制御装置の制御作動すなわち車両減速走行中の回生制動制御を適切に実行する制御作動を説明するフローチャートであって、図16に相当する図である。 本発明の他の実施例における図7の電子制御装置の制御作動すなわち車両減速走行中の回生制動制御を適切に実行する制御作動を説明するフローチャートであって、図16に相当する図である。 本発明の他の実施例におけるハイブリッド車両の駆動装置の構成を説明する骨子図であって、図1に相当する図である。 図21の実施例のハイブリッド車両の駆動装置が無段或いは有段変速作動させられる場合における変速作動とそれに用いられる油圧式摩擦係合装置の作動の組み合わせとの関係を説明する作動図表であって、図2に相当する図である。 図21の実施例のハイブリッド車両の駆動装置が有段変速作動させられる場合における各ギヤ段の相対的回転速度を説明する共線図であって、図3に相当する図である。 切換装置としてのシーソー型スイッチであって変速状態を選択するためにユーザによって操作される変速状態手動選択装置の一例である。
符号の説明
8:エンジン
10、70:変速機構(車両用駆動装置)
11:差動部(無段変速部)
16:動力分配機構(差動機構)
18:伝達部材
20、72:自動変速部
38:駆動輪
40:電子制御装置(制御装置)
50:切換制御手段
52:ハイブリッド制御手段(回生制御手段)
82:エンジン回転停止可否判定手段
84:回生制御可否判定手段
86:回生効率最適制御手段
M1:第1電動機
M2:第2電動機
C0:切換クラッチ(差動状態切換装置)
B0:切換ブレーキ(差動状態切換装置)

Claims (6)

  1. エンジンの出力を第1電動機および伝達部材へ分配する差動機構と該伝達部材から駆動輪への動力伝達経路に設けられた第2電動機とを有する差動部と、前記動力伝達経路の一部を構成し自動変速機として機能する自動変速部とを備えた車両用駆動装置の制御装置であって、
    前記差動機構に備えられ、該差動機構を差動状態とロック状態とに選択的に切換える差動状態切換装置と、
    車両減速走行時に回生制動制御の実行が可能か否かを判定する回生制御可否判定手段と、
    該回生制御可否判定手段により回生制動制御の実行が可能と判定されたときには前記差動状態切換装置により前記差動機構を差動状態とし、該回生制御可否判定手段により回生制動制御の実行が不可能と判定されたときには前記差動状態切換装置により前記差動機構をロック状態とする切換制御手段と
    を、含むことを特徴とする車両用駆動装置の制御装置。
  2. 前記回生制御可否判定手段により回生制動制御の実行が可能と判定され、且つ前記切換制御手段により前記差動機構が差動状態に切り換えられたときには、前記電動機を用いて回生制動制御を実行する回生制御手段と、
    該回生制御手段により回生制動制御が実行されるときには、回生効率が最適となるように前記差動部の変速比と前記自動変速部の変速比とを制御する回生効率最適制御手段とを更に含むものである請求項1の車両用駆動装置の制御装置。
  3. 車両減速走行時に前記エンジンの回転停止が可能か否かを判定するエンジン回転停止可否判定手段を更に含み、
    前記回生制御手段は、前記エンジン回転停止可否判定手段によるエンジン回転停止可否判定結果に応じて回生制動制御を変更するものである請求項2の車両用駆動装置の制御装置。
  4. 前記回生制御手段は、前記エンジン回転停止可否判定手段により前記エンジンの回転停止が不可能と判定されたときには、前記第1電動機の状態が力行状態か回生制動状態かに応じて回生制動制御を変更するものである請求項3の車両用駆動装置の制御装置。
  5. エンジンの出力を第1電動機および伝達部材へ分配する差動機構と該伝達部材から駆動輪への動力伝達経路に設けられた第2電動機とを有する差動部と、前記動力伝達経路の一部を構成し自動変速機として機能する自動変速部とを備えた車両用駆動装置の制御装置であって、
    前記差動機構に備えられ、該差動機構を差動状態とロック状態とに選択的に切換える差動状態切換装置と、
    車両減速走行時に前記エンジンの回転停止が可能か否かを判定するエンジン回転停止可否判定手段と、
    該エンジン回転停止可否判定手段により前記エンジンの回転停止が可能と判定されたときには前記差動状態切換装置により前記差動機構を差動状態とし、該エンジン回転停止可否判定手段により前記エンジンの回転停止が不可能と判定されたときには前記差動状態切換装置により前記差動機構をロック状態とする切換制御手段と
    を、含むことを特徴とする車両用駆動装置の制御装置。
  6. エンジンの出力を第1電動機および伝達部材へ分配する差動機構と該伝達部材から駆動輪への動力伝達経路に設けられた第2電動機とを有して電気的な無段変速機として作動可能な無段変速部と、前記動力伝達経路の一部を構成し自動変速機として機能する自動変速部とを備えた車両用駆動装置の制御装置であって、
    車両減速走行時に回生制動制御の実行が可能か否かを判定する回生制御可否判定手段と、
    該回生制御可否判定手段により回生制動制御の実行が可能と判定されたときには、前記電動機を用いて回生制動制御を実行する回生制御手段と、
    該回生制御手段により回生制動制御が実行されるときには、回生効率が最適となるように前記無段変速部の変速比と前記自動変速部の変速比とを制御する回生効率最適制御手段と
    を、含むことを特徴とする車両用駆動装置の制御装置。
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