JP2009132189A - Controller for hybrid vehicle - Google Patents

Controller for hybrid vehicle Download PDF

Info

Publication number
JP2009132189A
JP2009132189A JP2007307958A JP2007307958A JP2009132189A JP 2009132189 A JP2009132189 A JP 2009132189A JP 2007307958 A JP2007307958 A JP 2007307958A JP 2007307958 A JP2007307958 A JP 2007307958A JP 2009132189 A JP2009132189 A JP 2009132189A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
generator
power
motor
clutch
engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007307958A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Kawai
高志 河合
Maki Asai
真樹 浅井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2007307958A priority Critical patent/JP2009132189A/en
Publication of JP2009132189A publication Critical patent/JP2009132189A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62Hybrid vehicles

Landscapes

  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)
  • Structure Of Transmissions (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a controller for a hybrid vehicle capable of enhancing the efficiency of power generation if there is a request for power generation. <P>SOLUTION: The controller is provided for a hybrid vehicle having a power distribution device where an input element and a reaction element are connected to a drive source and generators, respectively to permit power transmission and an output element is connected to wheels via drive shafts to permit power transmission. The controller is capable of switching between a stepless variable speed mode in which rotation speed ratio between the drive source and the drive shafts is steplessly varied and a fixed variable speed mode in which rotation speed ratio is fixed. A first and a second generator are provided as the generators, the second generator having higher efficiency of power generation than the first generator. The controller has a power generation control means (step S9 to S14) which generates power using the second generator when the fixed variable speed mode is selected as a mode for controlling the rotation speed ratio and when there is a request for power generation. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

この発明は、動力分配装置から車輪に至る動力伝達経路に、発電機が接続されている構成のハイブリッド車の制御装置に関するものである。   The present invention relates to a control device for a hybrid vehicle having a configuration in which a generator is connected to a power transmission path from a power distribution device to a wheel.

近年、燃料の燃焼によりトルクを出力するエンジンと、電力の供給によりトルクを出力するモータ・ジェネレータとを搭載し、エンジンおよびモータ・ジェネレータのトルクを車輪に伝達することのできるハイブリッド車が提案されている。このようなハイブリッド車においては、各種の条件に基づいて、エンジンおよびモータ・ジェネレータの駆動・停止を制御することにより、燃費の向上および騒音の低減および排気ガスの低減を図ることができるものとされている。   In recent years, a hybrid vehicle has been proposed that is equipped with an engine that outputs torque by burning fuel and a motor / generator that outputs torque by supplying electric power, and that can transmit the torque of the engine and motor / generator to wheels. Yes. In such a hybrid vehicle, driving and stopping of the engine and the motor / generator are controlled based on various conditions, thereby improving fuel efficiency, reducing noise, and reducing exhaust gas. ing.

上記のように、複数種類の駆動力源を搭載したハイブリッド車の一例が、特許文献1に記載されている。この特許文献1に記載されたハイブリッド車においては、エンジンのクランクシャフトが動力分配機構に連結されている。この動力分配機構は、第1遊星歯車機構および第2遊星歯車機構を有している。第1遊星歯車機構は、同軸上に配置された大サンギヤおよびリングギヤと、大サンギヤおよびリングギヤに噛合された大ピニオンギヤを支持するキャリヤとを有している。また、第2遊星歯車機構は、小サンギヤと、小サンギヤに噛合された小ピニオンギヤとを有している。小サンギヤと大サンギヤとが一体回転するように連結されてステップドピニオン機構となっている。つまり、小サンギヤおよび大ピニオンギヤが共にキャリヤにより、自転、かつ、公転可能に支持されている。そして、キャリヤが、入力軸を介してエンジンに動力伝達可能に接続され、大サンギヤが、第1モータ・ジェネレータのロータに接続されている。また、小サンギヤの回転・停止を制御するブレーキが設けられている。さらに、リングギヤには、動力分配機構の出力軸が接続されている。この出力軸が駆動輪に接続されている。また、出力軸には第2モータ・ジェネレータが接続されている。   As described above, Patent Document 1 describes an example of a hybrid vehicle equipped with a plurality of types of driving force sources. In the hybrid vehicle described in Patent Document 1, the crankshaft of the engine is connected to a power distribution mechanism. This power distribution mechanism has a first planetary gear mechanism and a second planetary gear mechanism. The first planetary gear mechanism has a large sun gear and a ring gear arranged on the same axis, and a carrier that supports a large pinion gear meshed with the large sun gear and the ring gear. The second planetary gear mechanism has a small sun gear and a small pinion gear meshed with the small sun gear. A small sun gear and a large sun gear are coupled so as to rotate together to form a stepped pinion mechanism. That is, both the small sun gear and the large pinion gear are supported by the carrier so that they can rotate and revolve. The carrier is connected to the engine via the input shaft so as to be able to transmit power, and the large sun gear is connected to the rotor of the first motor / generator. In addition, a brake for controlling rotation / stop of the small sun gear is provided. Furthermore, the output shaft of the power distribution mechanism is connected to the ring gear. This output shaft is connected to the drive wheel. A second motor / generator is connected to the output shaft.

上記の動力分配機構は、入力軸と出力軸との間の変速比を無段階に制御可能な変速機であり、具体的には、無段変速状態とオーバードライブ状態とを切り替え可能である。ブレーキが解放された場合が無段変速状態であり、この無段変速状態でエンジントルクがキャリヤに入力されると、大サンギヤが反力部材となり、出力軸にトルクが伝達される。このとき、第1モータ・ジェネレータの回転数を制御することにより、動力分配機構の変速比を無段階に制御可能であり、かつ、その変速比を1未満、または1以上のいずれにも設定可能である。これに対して、ブレーキが係合されると、動力分配機構の変速比が「1」よりも小さい状態、つまり、オーバードライブ状態となる。このオーバードライブ状態でエンジントルクがキャリヤに入力されると、小サンギヤが反力部材となり、リングギヤからトルクが出力される。   The power distribution mechanism is a transmission capable of continuously controlling the speed ratio between the input shaft and the output shaft, and can specifically switch between a continuously variable transmission state and an overdrive state. The case where the brake is released is a continuously variable transmission state. When engine torque is input to the carrier in this continuously variable transmission state, the large sun gear becomes a reaction member, and torque is transmitted to the output shaft. At this time, by controlling the rotation speed of the first motor / generator, the speed ratio of the power distribution mechanism can be controlled steplessly, and the speed ratio can be set to less than 1 or more than 1 It is. On the other hand, when the brake is engaged, a state in which the speed ratio of the power distribution mechanism is smaller than “1”, that is, an overdrive state is set. When engine torque is input to the carrier in this overdrive state, the small sun gear becomes a reaction force member, and torque is output from the ring gear.

このようにして、エンジントルクが動力分配機構の出力軸に伝達され、そのトルクが駆動輪に伝達される。また、第2モータ・ジェネレータを電動機として駆動させ、そのトルクを駆動輪に伝達して駆動力を補助することも可能である。一方、エンジンから出力軸に伝達された動力の一部を第2モータ・ジェネレータに伝達し、第2モータ・ジェネレータで発電をおこなうことも可能である。さらに、車両の惰力走行時に、車輪から出力軸に伝達される動力の一部を第2モータ・ジェネレータに伝達し、第2モータ・ジェネレータで発電をおこなうことも可能である。なお、複数の駆動力源としてエンジンおよびモータ・ジェネレータが搭載されており、そのモータ・ジェネレータで発電をおこなうことの可能なハイブリッド車の制御装置の一例が、特許文献2にも記載されている。   In this way, the engine torque is transmitted to the output shaft of the power distribution mechanism, and the torque is transmitted to the drive wheels. It is also possible to drive the second motor / generator as an electric motor and transmit the torque to the driving wheels to assist the driving force. On the other hand, it is also possible to transmit a part of the power transmitted from the engine to the output shaft to the second motor / generator and generate power by the second motor / generator. Furthermore, when the vehicle is repulsive, part of the power transmitted from the wheels to the output shaft can be transmitted to the second motor / generator, and the second motor / generator can generate power. An example of a hybrid vehicle control device in which an engine and a motor / generator are mounted as a plurality of driving force sources and the motor / generator can generate electric power is also described in Patent Document 2.

特開2004−345527号公報JP 2004-345527 A 特開平7−75207号公報JP 7-75207 A

ところで、特許文献1に記載されている第2モータ・ジェネレータは、車輪に伝達するトルクをアシストする機能を有するものであるため、大電力および大出力仕様に設計された体格が大きな装置である。このため、動力分配機構がオーバードライブ状態である場合のように、動力分配機構から車輪に伝達されるトルクが相対的に低トルクである場合に、発電要求が発生して第2モータ・ジェネレータで発電をおこなうと、その発電効率が低下する恐れがあった。   Incidentally, since the second motor / generator described in Patent Document 1 has a function of assisting the torque transmitted to the wheels, it is a device having a large physique designed for high power and high output specifications. For this reason, when the torque transmitted from the power distribution mechanism to the wheels is relatively low, such as when the power distribution mechanism is in an overdrive state, a power generation request is generated and the second motor / generator When power generation is performed, the power generation efficiency may decrease.

この発明は上記の事情を背景としてなされたものであり、動力分配装置から車輪に伝達されるトルクが相対的に低トルクである場合でも、発電機における発電効率を向上させることの可能なハイブリッド車の制御装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made against the background of the above circumstances, and is a hybrid vehicle capable of improving the power generation efficiency of the generator even when the torque transmitted from the power distribution device to the wheels is relatively low. It aims to provide a control device.

この発明は、車輪に伝達する動力を発生する駆動力源と、前記車輪と動力伝達可能に接続された駆動軸と、運動エネルギを電気エネルギに変換する発電機と、差動回転可能な複数の回転要素を有し、かつ、複数の回転要素のうちの3つの回転要素が前記駆動力源および前記発電機および前記駆動軸に別個に動力伝達可能に連結された動力分配装置とを有するとともに、前記駆動力源と前記駆動軸との間の回転速度比を無段階に変化させる無段変速モードと、前記複数の回転要素のうち、前記駆動力源および前記発電機および前記駆動軸のいずれにも接続されていない回転要素の回転を阻止することにより、前記回転速度比を固定する固定変速モードとを、切り替え可能に構成されているハイブリッド車の制御装置において、前記発電機として、第1発電機および第2発電機が設けられており、予め定められた回転数以上であり、かつ、予め定められたトルク以下で発電する場合の発電効率は、第1発電機よりも第2発電機の方が高く構成されており、前記回転速度比を制御するモードとして固定変速モードが選択されており、かつ、発電要求がある場合は、前記第2発電機で発電をおこなう発電制御手段を備えていることを特徴とするものである。   The present invention includes a driving force source that generates power to be transmitted to a wheel, a drive shaft that is connected to the wheel so as to be able to transmit power, a generator that converts kinetic energy into electrical energy, and a plurality of differentially rotatable gears. A power distribution device having a rotation element and three rotation elements of the plurality of rotation elements separately connected to the driving force source, the generator, and the drive shaft so as to be able to transmit power; A continuously variable transmission mode in which a rotational speed ratio between the driving force source and the driving shaft is continuously changed; and any one of the driving force source, the generator, and the driving shaft among the plurality of rotating elements; In the control device for a hybrid vehicle configured to be able to switch between a fixed speed change mode for fixing the rotation speed ratio by preventing rotation of a rotating element that is also not connected, as the generator The first generator and the second generator are provided, and the power generation efficiency in the case of generating electric power at a predetermined rotation speed or higher and below a predetermined torque is second than that of the first generator. The generator is configured to be higher, the fixed speed change mode is selected as the mode for controlling the rotation speed ratio, and when there is a power generation request, power generation control means for generating power with the second generator It is characterized by having.

またこの発明において、前記第1発電機または第2発電機のいずれか一方を、前記駆動軸に動力伝達可能に接続するクラッチが設けられており、前記第1発電機で発電をおこなう場合は、この第1発電機を前記駆動軸に動力伝達可能に接続し、かつ、前記第2発電機と前記駆動軸との間の動力伝達経路を遮断するように前記クラッチを制御する第1クラッチ制御手段と、前記第2発電機で発電をおこなう場合は、この第2発電機を前記駆動軸に動力伝達可能に接続し、かつ、前記第1発電機と前記駆動軸との間の動力伝達経路を遮断するように前記クラッチを制御する第2クラッチ制御手段と、前記第1発電機と第2発電機との間で、発電をおこなう発電機を切り替える場合は、切り替え後に発電をおこなう発電機の回転数と、前記駆動軸の回転数とを一致させた後に、発電する発電機と前記駆動軸とを動力伝達可能に接続するように前記クラッチを制御する回転数制御手段とを備えていてもよい。   In the present invention, a clutch that connects either the first generator or the second generator to the drive shaft so as to be able to transmit power is provided, and when the first generator generates power, First clutch control means for controlling the clutch so as to connect the first generator to the drive shaft so that power can be transmitted, and to interrupt a power transmission path between the second generator and the drive shaft. When generating power with the second generator, the second generator is connected to the drive shaft so that power can be transmitted, and a power transmission path between the first generator and the drive shaft is provided. When switching the generator that generates power between the second clutch control means that controls the clutch so as to be shut off, and the first generator and the second generator, rotation of the generator that generates power after switching Number of the drive shaft After the rolling speed is matched, a generator that generates electric power and said drive shaft may be provided with a rotational speed control means for controlling said clutch so as to connect in a power transmission.

この発明によれば、動力分配装置は、駆動力源と駆動軸との間における回転速度比を無段階に制御することが可能である。また、駆動力源と駆動軸との間における回転速度比を制御するモードとして、回転速度比を固定する固定変速モードと、回転速度比を無段階に変化させることのできる無段変速モードとを切り替え可能である。さらに、駆動軸と車輪との間で伝達される動力により、発電機で発電をおこなうことができる。そして、前記固定変速モードが選択されている場合は、動力分配装置から出力されるトルクが、無段変速モードが選択されている場合に比べて低トルクになるが、第2発電機で発電をおこなうため、第1発電機で発電をおこなう場合に比べて、発電効率が高くなる。   According to this invention, the power distribution device can steplessly control the rotation speed ratio between the driving force source and the driving shaft. In addition, as a mode for controlling the rotation speed ratio between the driving force source and the drive shaft, a fixed transmission mode for fixing the rotation speed ratio and a continuously variable transmission mode capable of changing the rotation speed ratio continuously. Switching is possible. Furthermore, it is possible to generate power with the generator by the power transmitted between the drive shaft and the wheels. When the fixed transmission mode is selected, the torque output from the power distribution device is lower than that when the continuously variable transmission mode is selected, but the second generator generates power. For this reason, the power generation efficiency is higher than when power is generated by the first generator.

この発明において、動力分配装置は、差動回転可能な複数の回転要素、例えば、4つの回転要素を有しており、いずれかの回転要素が入力要素であり、いずれかの回転要素が出力要素であり、残りの2つの回転要素が、選択的に反力要素となる。そして、入力要素が駆動力源に連結され、出力要素が駆動軸に連結される。さらに、反力要素となる一方の回転要素に発電機が接続され、反力要素となる他方の回転要素の回転を阻止することが可能である。また、駆動力源は車輪に伝達する動力を発生する動力装置であり、駆動力源としては、エンジン、電動機、油圧モータ、フライホイールシステムなどのうちの少なくとも1つを用いることが可能である。この発明において、差動回転可能な4要素を有する動力分配装置としては、例えば、遊星機構を用いた無段変速機を用いることができる。遊星機構としては、歯車の噛み合い力により動力伝達をおこなう遊星歯車機構、または作動油のせん断力でトラクション伝動により動力伝達をおこなう遊星ローラ機構を用いることが可能である。さらに、4要素は、動力を伝達する機能を備えた要素であり、4要素には、ギヤ、キャリヤ、コネクティングドラム、回転軸、プーリ、ローラ、スプロケット、チェーンなどの要素が含まれる。   In this invention, the power distribution device has a plurality of rotational elements capable of differential rotation, for example, four rotational elements, and any one of the rotational elements is an input element, and any of the rotational elements is an output element. The remaining two rotating elements selectively become reaction force elements. The input element is connected to the driving force source, and the output element is connected to the driving shaft. Furthermore, a generator is connected to one rotating element that becomes the reaction force element, and the rotation of the other rotating element that becomes the reaction force element can be prevented. The driving force source is a power device that generates power to be transmitted to the wheels, and at least one of an engine, an electric motor, a hydraulic motor, a flywheel system, and the like can be used as the driving force source. In the present invention, for example, a continuously variable transmission using a planetary mechanism can be used as the power distribution device having four elements capable of differential rotation. As the planetary mechanism, it is possible to use a planetary gear mechanism that transmits power by the meshing force of a gear, or a planetary roller mechanism that transmits power by traction transmission by the shearing force of hydraulic oil. Further, the four elements are elements having a function of transmitting power, and the four elements include elements such as a gear, a carrier, a connecting drum, a rotating shaft, a pulley, a roller, a sprocket, and a chain.

さらに、発電機として第1発電機および第2発電機が設けられており、その発電機能が異なる。具体的には、予め定められた回転数以上であり、かつ、予め定められたトルク以下で発電する場合の発電効率は、第1発電機よりも第2発電機の方が高く構成されている。さらに、第1発電機および第2発電機として、発電機としての機能に加えて、電動機としての機能をも兼備したモータ・ジェネレータを用いることが可能である。さらに、駆動軸は動力伝達をおこなう要素であり、ギヤ、キャリヤ、コネクティングドラム、回転軸、プーリ、ベルト、ローラ、スプロケット、チェーンなどの要素が含まれる。この発明において「車輪の回転にともない回転可能な駆動軸」とは、車輪と駆動軸との間で動力伝達が可能であることを意味しており、駆動軸の動力が車輪に伝達されて車輪が回転する構成である。つまり、駆動軸は形状が軸形状のものに限定されるわけではない。また、クラッチは、第1発電機および第2発電機を、伝動部材に選択的に動力伝達可能に接続する装置であり、このクラッチとしては、摩擦式クラッチ、または噛み合い式クラッチなどを用いることができる。また、クラッチの動作部材を動作させるアクチュエータとしては、油圧アクチュエータまたは電磁アクチュエータを用いることが可能である。さらに、この発明は、二輪駆動車または四輪駆動車のいずれにも適用可能である。   Furthermore, the 1st generator and the 2nd generator are provided as a generator, and the electric power generation functions differ. Specifically, the second generator has a higher power generation efficiency than the first generator in the case where power is generated at a predetermined rotation speed or higher and below a predetermined torque. . Furthermore, as the first generator and the second generator, it is possible to use a motor / generator having a function as an electric motor in addition to a function as a generator. Furthermore, the drive shaft is an element that transmits power, and includes elements such as a gear, a carrier, a connecting drum, a rotating shaft, a pulley, a belt, a roller, a sprocket, and a chain. In the present invention, the “drive shaft that can rotate with the rotation of the wheel” means that power can be transmitted between the wheel and the drive shaft. Is configured to rotate. That is, the drive shaft is not limited to a shaft shape. The clutch is a device that connects the first generator and the second generator to the transmission member so that power can be transmitted selectively. As this clutch, a friction clutch or a mesh clutch is used. it can. In addition, a hydraulic actuator or an electromagnetic actuator can be used as the actuator that operates the operation member of the clutch. Furthermore, the present invention can be applied to either a two-wheel drive vehicle or a four-wheel drive vehicle.

つぎに、この発明を図面を参照しながら具体的に説明する。図2は、この発明の一実施形態であるF・R(フロントエンジン・リヤドライブ;エンジン前置き後輪駆動)形式のハイブリッド車(以下、「車両」と略記する)の概略構成図である。図2において、車両1は、駆動力源としてのエンジン2を有している。エンジン2としては内燃機関、具体的にはガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、LPGエンジンなどを用いることができる。この実施例では、エンジン2として、トルク制御装置、例えば、電子スロットルバルブ、燃料噴射量制御装置、点火時期制御装置などを有するガソリンエンジンが用いられているものとする。エンジン2から車輪(後輪)3に至る動力伝達経路に動力分配装置4が設けられている。車両1のフロアー(図示せず)の空間にはケーシング5が配置されており、そのケーシング5内に動力分配装置4が配置されている。   Next, the present invention will be specifically described with reference to the drawings. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a hybrid vehicle (hereinafter abbreviated as “vehicle”) of the FR (front engine / rear drive; engine front and rear wheel drive) type according to an embodiment of the present invention. In FIG. 2, the vehicle 1 has an engine 2 as a driving force source. As the engine 2, an internal combustion engine, specifically, a gasoline engine, a diesel engine, an LPG engine, or the like can be used. In this embodiment, it is assumed that a torque control device, for example, a gasoline engine having an electronic throttle valve, a fuel injection amount control device, an ignition timing control device, and the like is used as the engine 2. A power distribution device 4 is provided in a power transmission path from the engine 2 to the wheels (rear wheels) 3. A casing 5 is arranged in a space of a floor (not shown) of the vehicle 1, and a power distribution device 4 is arranged in the casing 5.

そして、動力分配装置4は2組の遊星歯車機構を有している。まず、第1遊星車機構6はシングルピニオン型の遊星歯車機構である。すなわち、第1遊星歯車機構6は、同軸上に配置されたサンギヤ7およびリングギヤ8と、サンギヤ7およびリングギヤ8に噛合するピニオンギヤ9を、自転、かつ公転可能に保持したキャリヤ10とを有している。キャリヤ10が動力分配装置4の入力部材である。そして、キャリヤ10にはインプットシャフト11が動力伝達可能に連結、具体的には一体回転するように連結されており、そのインプットシャフト11とエンジン2のクランクシャフト12とが、動力伝達可能に接続されている。クランクシャフト12とインプットシャフト11との間の動力伝達経路には、ダンパ機構、トルクリミッタ機構、クラッチ機構などを設けることも可能である。ダンパ機構は、トルク変動を吸収する機構であり、トルクリミッタは、伝達されるトルクを設定トルク以下に制限する機構であり、クラッチ機構はトルク容量を制御する機構である。   The power distribution device 4 has two sets of planetary gear mechanisms. First, the first planetary gear mechanism 6 is a single pinion type planetary gear mechanism. That is, the first planetary gear mechanism 6 includes a sun gear 7 and a ring gear 8 that are arranged on the same axis, and a carrier 10 that holds a pinion gear 9 that meshes with the sun gear 7 and the ring gear 8 so as to rotate and revolve. Yes. The carrier 10 is an input member of the power distribution device 4. The input shaft 11 is connected to the carrier 10 so as to be able to transmit power, specifically, so as to rotate integrally therewith, and the input shaft 11 and the crankshaft 12 of the engine 2 are connected so as to be able to transmit power. ing. In the power transmission path between the crankshaft 12 and the input shaft 11, a damper mechanism, a torque limiter mechanism, a clutch mechanism, or the like can be provided. The damper mechanism is a mechanism that absorbs torque fluctuations, the torque limiter is a mechanism that limits the transmitted torque to a set torque or less, and the clutch mechanism is a mechanism that controls the torque capacity.

図2の具体例では、インプットシャフト11およびクランクシャフト12の回転軸線(図示せず)が、車両1の前後方向に沿って配置されている。さらに、ケーシング5の内部には、第1モータ・ジェネレータMG1が設けられている。インプットシャフト11の回転軸線に沿った方向で、エンジン2と第1遊星歯車機構6との間に第1モータ・ジェネレータMG1が配置されている。この第1モータ・ジェネレータMG1は、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能(電動機としての機能)と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能(発電機としての機能)とを兼備している。第1モータ・ジェネレータMG1は、ステータ13およびロータ14を有しており、ステータ13はケーシング5に固定されている。また、ロータ14は、サンギヤ7と一体回転するように連結されている。   In the specific example of FIG. 2, the rotation axes (not shown) of the input shaft 11 and the crankshaft 12 are arranged along the front-rear direction of the vehicle 1. Further, a first motor / generator MG1 is provided in the casing 5. A first motor / generator MG <b> 1 is arranged between the engine 2 and the first planetary gear mechanism 6 in a direction along the rotational axis of the input shaft 11. The first motor / generator MG1 has both a power running function (function as an electric motor) that converts electrical energy into kinetic energy and a regeneration function (function as a generator) that converts kinetic energy into electrical energy. . The first motor / generator MG <b> 1 has a stator 13 and a rotor 14, and the stator 13 is fixed to the casing 5. The rotor 14 is connected to the sun gear 7 so as to rotate integrally.

動力分配装置4を構成する第2遊星車機構15は、ダブルピニオン型の遊星歯車機構である。すなわち、第2遊星歯車機構15は、同軸上に配置されたサンギヤ16およびリングギヤ17と、サンギヤ16に噛合する第1ピニオンギヤ18と、リングギヤ17および第1ピニオンギヤ18に噛合する第2ピニオンギヤ19と、第1ピニオンギヤ18および第2ピニオンギヤ19を、自転、かつ公転可能に保持したキャリヤ20とを有している。そして、キャリヤ20とリングギヤ8とが一体回転するように連結され、リングギヤ17とキャリヤ10とが一体回転するように連結されている。そして、キャリヤ20と一体回転するアウトプットシャフト21が設けられている。このアウトプットシャフト21は、動力分配装置4から出力されたトルクを車輪3に伝達する要素であり、インプットシャフト11とアウトプットシャフト21とが同軸上に配置されている。さらに、回転軸線に沿った方向で、第1モータ・ジェネレータMG1と第2遊星歯車機構15との間に第1遊星歯車機構6が配置されている。さらに、サンギヤ16に制動力を与えるブレーキBKが設けられている。このブレーキBKとしては、摩擦ブレーキ、または噛み合いブレーキを用いることが可能である。そのブレーキBKの動作を制御するアクチュエータ32としては、電磁式アクチュエータまたは油圧式アクチュエータのいずれを用いてもよい。   The second planetary gear mechanism 15 constituting the power distribution device 4 is a double pinion type planetary gear mechanism. That is, the second planetary gear mechanism 15 includes a sun gear 16 and a ring gear 17 that are coaxially arranged, a first pinion gear 18 that meshes with the sun gear 16, a second pinion gear 19 that meshes with the ring gear 17 and the first pinion gear 18, and A carrier 20 holds the first pinion gear 18 and the second pinion gear 19 so as to be capable of rotating and revolving. The carrier 20 and the ring gear 8 are connected to rotate integrally, and the ring gear 17 and the carrier 10 are connected to rotate integrally. An output shaft 21 that rotates integrally with the carrier 20 is provided. The output shaft 21 is an element that transmits the torque output from the power distribution device 4 to the wheels 3, and the input shaft 11 and the output shaft 21 are arranged coaxially. Further, the first planetary gear mechanism 6 is disposed between the first motor / generator MG1 and the second planetary gear mechanism 15 in the direction along the rotation axis. Further, a brake BK that provides a braking force to the sun gear 16 is provided. As the brake BK, a friction brake or a mesh brake can be used. As the actuator 32 for controlling the operation of the brake BK, either an electromagnetic actuator or a hydraulic actuator may be used.

一方、アウトプットシャフト21は終減速機22に接続されており、終減速機22にはアクスルシャフト30を介して車輪3が接続されている。終減速機22は、アウトプットシャフト21の回転数よりも、アクスルシャフト30の回転数を低下させるように、その減速比が決定されている。また、回転軸線に沿った方向で第2遊星歯車機構15と終減速機22との間には、第2モータ・ジェネレータMG2が配置されている。この第2モータ・ジェネレータMG2は、ケーシング5の内部またはケーシング5の外部のいずれに配置されていてもよい。この第2モータ・ジェネレータはMG2、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを兼備している。第2モータ・ジェネレータMG2は、ステータ23およびロータ24を有している。さらに、回転軸線に沿った方向で第2遊星歯車機構15と終減速機22との間には、第3モータ・ジェネレータMG3が配置されている。図2では、車両1の前後方向で、第2モータ・ジェネレータMG2の後方に第3モータ・ジェネレータMG3が配置されたレイアウトが示されている。また、第3モータ・ジェネレータMG3は、ケーシング5の内部またはケーシング5の外部のいずれに配置されていてもよい。この第3モータ・ジェネレータMG3は、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを兼備している。第3モータ・ジェネレータMG3は、ステータ25およびロータ26を有している。   On the other hand, the output shaft 21 is connected to the final reduction gear 22, and the wheels 3 are connected to the final reduction gear 22 via the axle shaft 30. The reduction ratio of the final reduction gear 22 is determined so that the rotation speed of the axle shaft 30 is lower than the rotation speed of the output shaft 21. Further, a second motor / generator MG2 is disposed between the second planetary gear mechanism 15 and the final reduction gear 22 in the direction along the rotation axis. The second motor / generator MG2 may be arranged either inside the casing 5 or outside the casing 5. The second motor / generator has MG2, a power running function that converts electrical energy into kinetic energy, and a regenerative function that converts kinetic energy into electrical energy. The second motor / generator MG <b> 2 has a stator 23 and a rotor 24. Further, a third motor / generator MG3 is disposed between the second planetary gear mechanism 15 and the final reduction gear 22 in the direction along the rotation axis. FIG. 2 shows a layout in which the third motor / generator MG3 is arranged behind the second motor / generator MG2 in the front-rear direction of the vehicle 1. Further, the third motor / generator MG3 may be disposed either inside the casing 5 or outside the casing 5. The third motor / generator MG3 has both a power running function for converting electrical energy into kinetic energy and a regeneration function for converting kinetic energy into electrical energy. The third motor / generator MG3 includes a stator 25 and a rotor 26.

さらに、第1モータ・ジェネレータMG1および第2モータ・ジェネレータMG2および第3モータ・ジェネレータMG3は、いずれもロータが回転運動をおこなうものであり、各モータ・ジェネレータは直流型または交流型のいずれでもよい。この具体例では、3相交流型のモータ・ジェネレータを用いる場合について説明する。また、すべてのモータ・ジェネレータは、インバータ27を介して蓄電装置28に接続されている。蓄電装置28としては、キャパシタまたはバッテリを用いることが可能である。このように、各モータ・ジェネレータと蓄電装置28との間で、電力の授受をおこなう電気回路が形成されている。なお、蓄電装置28に加えて燃料電池を設け、その燃料電池から各モータ・ジェネレータに電力を供給する回路を設けてもよい。燃料電池は、酸素と水素とを反応させて起電力を発生させる装置である。また、蓄電装置28から補機装置29に電力を供給することが可能に構成されている。補機装置29とは、車両1に搭載され、かつ、車両1の走行に用いられる動力を発生する装置以外の装置であり、補機装置29を駆動もしくは作動させるため、および補機装置29で機能を発揮させるために、電力が用いられる。補機装置29には、例えば、照明装置、ワイパ、空調装置、音響装置、パワーウィンドなどが含まれる。なお、各モータ・ジェネレータ同士の間に、蓄電装置28を経由することなく、電力の授受を可能とする電気回路を形成することも可能である。   Further, the first motor / generator MG1, the second motor / generator MG2, and the third motor / generator MG3 are all the ones in which the rotor rotates, and each motor / generator may be either a DC type or an AC type. . In this specific example, a case where a three-phase AC motor / generator is used will be described. All the motors / generators are connected to the power storage device 28 via the inverter 27. As the power storage device 28, a capacitor or a battery can be used. As described above, an electric circuit for transferring power is formed between each motor / generator and the power storage device 28. A fuel cell may be provided in addition to the power storage device 28, and a circuit for supplying power from the fuel cell to each motor / generator may be provided. A fuel cell is a device that generates an electromotive force by reacting oxygen and hydrogen. Further, the power storage device 28 is configured to be able to supply power to the auxiliary device 29. The auxiliary device 29 is a device other than a device that is mounted on the vehicle 1 and generates power used for traveling of the vehicle 1, for driving or operating the auxiliary device 29, and for the auxiliary device 29. Electric power is used to perform the function. The auxiliary device 29 includes, for example, a lighting device, a wiper, an air conditioner, an acoustic device, a power window, and the like. In addition, it is also possible to form an electric circuit that enables transmission / reception of electric power between the motors / generators without passing through the power storage device 28.

さらに、第2モータ・ジェネレータMG2と第3モータ・ジェネレータMG3とを比較すると、その発電特性が異なる。具体的には、予め定められた回転数(所定の高回転数)以上であり、かつ、予め定められたトルク(所定の低トルク)未満で発電する場合の発電効率は、第2モータ・ジェネレータMG2よりも第3モータ・ジェネレータMG3の方が高くなるように、その定格が決定されている。発電効率に差を持たせる場合に用いる所定の高回転数、および所定の低トルクについては後述する。また、第2モータ・ジェネレータMG2が車輪3に伝達する高トルクを発生する機能を有しているのに対して、第3モータ・ジェネレータMG3は、車輪3に伝達する高トルクを発生する機能はなく、発電専用、特に、補機装置29に供給する電力の発電専用のモータ・ジェネレータである。第2モータ・ジェネレータMG2よりも第3モータ・ジェネレータMG3の方を発電効率が高くなるようにする具体的な方法としては、以下の方法がある。第2モータ・ジェネレータMG2および第3のモータ・ジェネレータMG3が共に同じ種類、例えば、積層鉄心にコイルを巻き付ける構造であれば、積層する鉄心の枚数を、第2モータ・ジェネレータMG2よりも第3モータ・ジェネレータMG3の方を少なくして、鉄損を低下させる方法があげられる。   Furthermore, when the second motor / generator MG2 and the third motor / generator MG3 are compared, their power generation characteristics are different. Specifically, the power generation efficiency when generating electric power at a predetermined rotation speed (predetermined high rotation speed) or more and less than a predetermined torque (predetermined low torque) is the second motor generator The rating is determined so that the third motor / generator MG3 is higher than the MG2. The predetermined high rotational speed and the predetermined low torque used when making a difference in power generation efficiency will be described later. Further, the second motor / generator MG2 has a function of generating high torque to be transmitted to the wheels 3, whereas the third motor / generator MG3 has a function of generating high torque to be transmitted to the wheels 3. There is no motor generator dedicated to power generation, in particular, dedicated to power generation of power supplied to the auxiliary device 29. Specific methods for making the third motor / generator MG3 have higher power generation efficiency than the second motor / generator MG2 include the following methods. If both the second motor / generator MG2 and the third motor / generator MG3 are of the same type, for example, a structure in which a coil is wound around a laminated iron core, the number of iron cores to be laminated is set to the third motor more than the second motor / generator MG2. A method of reducing the iron loss by reducing the number of generators MG3 can be mentioned.

また、第2モータ・ジェネレータMG2と第3モータ・ジェネレータMG3とで、種類の異なるモータ・ジェネレータを用いることでも、発電効率を異ならせることも可能である。例えば、第2モータ・ジェネレータMG2として、積層鉄心にコイルを巻き付ける構造ものを用い、第3モータ・ジェネレータMG3としてコアレスのモータ・ジェネレータを用いることが可能である。コアレス型のモータ・ジェネレータは鉄心が無い分、発電効率が高くなる。いずれの方法により、第2モータ・ジェネレータMG2の発電効率よりも第3モータ・ジェネレータMG3の発電効率を高めた場合でも、第2モータ・ジェネレータMG2よりも第3モータ・ジェネレータMG3の方が小型でコンパクト化される。すなわち、回転軸線に沿った方向の長さ、および回転軸線を中心とする外径は、第3モータ・ジェネレータMG3の方が第2モータ・ジェネレータMG2よりも短く(小さく)なる。   Further, the power generation efficiency can be varied by using different types of motor generators for the second motor generator MG2 and the third motor generator MG3. For example, a structure in which a coil is wound around a laminated iron core can be used as the second motor / generator MG2, and a coreless motor / generator can be used as the third motor / generator MG3. A coreless motor / generator has higher power generation efficiency because it has no iron core. Even if the power generation efficiency of the third motor / generator MG3 is higher than the power generation efficiency of the second motor / generator MG2, the third motor / generator MG3 is smaller than the second motor / generator MG2. It is made compact. That is, the length in the direction along the rotation axis and the outer diameter centered on the rotation axis are shorter (smaller) in the third motor / generator MG3 than in the second motor / generator MG2.

さらに、第2モータ・ジェネレータMG2と第3モータ・ジェネレータMG3を、アウトプットシャフト21に対して選択的に動力伝達可能に接続するクラッチ31が設けられている。このクラッチ31としては、噛み合いクラッチ、摩擦クラッチのいずれを用いてもよい。さらに、噛み合いクラッチとしてドグクラッチを用いることが可能である。このドグクラッチは、動作部材を動作させて噛み合わせた後は、動作部材に対して動作力を与えずに済む構成を有する。なお、いずれのクラッチを用いる場合でも、クラッチ31を動作させるアクチュエータ34としては、油圧式アクチュエータまたは電気式アクチュエータまたは磁気式アクチュエータなどを用いることができる。さらに、この実施例では、回転軸線に沿った方向で第2モータ・ジェネレータMG2と第3モータ・ジェネレータMG3との間に、クラッチ31が配置されている。さらに、車両1の制御系統について説明すると、コントローラとしての電子制御装置33が設けられており、電子制御装置33には、エンジン回転数、各モータ・ジェネレータの回転数、車速、蓄電装置28の充電量、補機装置29における負荷、モータ・ジェネレータに対する発電要求、車両1における加速要求、車両1における制動要求、シフトポジションなどの信号が入力される。   Further, a clutch 31 is provided for connecting the second motor / generator MG2 and the third motor / generator MG3 to the output shaft 21 so as to selectively transmit power. As the clutch 31, either a meshing clutch or a friction clutch may be used. Further, a dog clutch can be used as the meshing clutch. The dog clutch has a configuration in which an operating force is not applied to the operating member after the operating member is operated and engaged. In any case, a hydraulic actuator, an electric actuator, a magnetic actuator, or the like can be used as the actuator 34 that operates the clutch 31. Further, in this embodiment, the clutch 31 is disposed between the second motor / generator MG2 and the third motor / generator MG3 in the direction along the rotation axis. Further, the control system of the vehicle 1 will be described. An electronic control device 33 is provided as a controller, and the electronic control device 33 includes the engine speed, the speed of each motor / generator, the vehicle speed, and the charging of the power storage device 28. The signals such as the amount, the load in the auxiliary device 29, the power generation request for the motor / generator, the acceleration request in the vehicle 1, the braking request in the vehicle 1, and the shift position are input.

この電子制御装置33からは、クラッチ31およびブレーキBKを制御する信号、エンジン2を制御する信号、各モータ・ジェネレータを制御する信号が出力される。エンジン2を制御する信号には、エンジン2の停止・運転を制御する信号、エンジン回転数を制御する信号、エンジントルクを制御する信号が含まれる。モータ・ジェネレータを制御する信号には、モータ・ジェネレータを力行制御または回生制御させる信号、モータ・ジェネレータの回転数を制御する信号、モータ・ジェネレータのトルクを制御する信号が含まれる。クラッチ31を制御する信号には、アウトプットシャフト21を第2モータ・ジェネレータMG2または第3モータ・ジェネレータMG3のいずれに対して動力伝達可能に接続するかを制御する信号、ブレーキBKを制御する信号には、ブレーキBKからサンギヤ16に与える制動力を制御する信号が含まれる。   The electronic control unit 33 outputs a signal for controlling the clutch 31 and the brake BK, a signal for controlling the engine 2, and a signal for controlling each motor / generator. The signal for controlling the engine 2 includes a signal for controlling stop / operation of the engine 2, a signal for controlling the engine speed, and a signal for controlling the engine torque. The signal for controlling the motor / generator includes a signal for controlling the motor / generator for power running or regenerative control, a signal for controlling the rotational speed of the motor / generator, and a signal for controlling the torque of the motor / generator. The signal for controlling the clutch 31 includes a signal for controlling whether the output shaft 21 is connected to the second motor / generator MG2 or the third motor / generator MG3 so that power can be transmitted, and a signal for controlling the brake BK. Includes a signal for controlling the braking force applied from the brake BK to the sun gear 16.

つぎに、図2に示された車両1の制御例を説明する。まず、車速およびアクセル開度に基づいて、車両1に対する要求駆動力が求められ、その要求駆動力に基づいて、エンジン2の目標出力および第2モータ・ジェネレータMG2の目標出力が求められる。エンジン2の目標出力に基づいてエンジン出力を制御する場合、エンジン2の運転状態が、最適燃費線に沿ったものとなるように、エンジン2の目標回転数およびエンジンの目標トルクを求める。ここで、最適燃費線に基づいて、エンジン2の目標回転数および目標トルクを求めるマップが、予め電子制御装置33に記憶されている。そして、エンジン2の実際の回転数を目標回転数に近づけるために、動力分配装置4の変速比が制御される。動力分配装置4の変速比とは、エンジン2とアウトプットシャフト21との間における回転速度比である。この動力分配装置4の変速比を制御する場合には、図3に示すモード切替マップを用いることが可能である。このモード切替マップは電子制御装置33に記憶されており、このモード切替マップによれば、固定変速モードが選択される運転領域と、無段変速モードが選択される運転領域とが、車速およびアクセル開度(または要求駆動力)をパラメータとして示されている。なお、無段変速モードが選択された場合は、基本的には、最適燃費線に基づいて、エンジン2の目標回転数および目標トルクを求める。これに対して、電力損失を抑制することを優先する場合は、固定変速モードが選択される。   Next, a control example of the vehicle 1 shown in FIG. 2 will be described. First, the required driving force for the vehicle 1 is determined based on the vehicle speed and the accelerator opening, and the target output of the engine 2 and the target output of the second motor / generator MG2 are determined based on the required driving force. When the engine output is controlled based on the target output of the engine 2, the target rotational speed of the engine 2 and the target torque of the engine are obtained so that the operation state of the engine 2 is along the optimum fuel consumption line. Here, a map for obtaining the target rotational speed and target torque of the engine 2 based on the optimum fuel consumption line is stored in the electronic control unit 33 in advance. Then, the gear ratio of the power distribution device 4 is controlled in order to bring the actual rotational speed of the engine 2 closer to the target rotational speed. The gear ratio of the power distribution device 4 is a rotation speed ratio between the engine 2 and the output shaft 21. When the speed ratio of the power distribution device 4 is controlled, a mode switching map shown in FIG. 3 can be used. This mode switching map is stored in the electronic control unit 33. According to this mode switching map, the driving range in which the fixed shift mode is selected and the driving range in which the continuously variable transmission mode is selected include the vehicle speed and the accelerator. The opening degree (or required driving force) is shown as a parameter. When the continuously variable transmission mode is selected, basically, the target rotational speed and target torque of the engine 2 are obtained based on the optimum fuel consumption line. On the other hand, when priority is given to suppressing power loss, the fixed speed change mode is selected.

この図3のマップでは、加速要求としてアクセル開度を用いている。図3のマップにおいては、予め定められた車速V1以上の車速であり、かつ、アクセル開度が所定値θ1未満である場合に、固定変速モードが選択される。これに対して、予め定められた車速V1未満の車速である場合、または、予め定められた車速V1以上の車速であり、かつ、アクセル開度が所定値θ1以上である場合は、無段変速モードが選択される。固定変速モードが選択される運転領域と、無段変速モードが選択される運転領域とを決定した技術的な理由の一例を説明する。動力分配装置4の変速比を「1」未満に固定した場合でも、エンジン2から車輪3に至る動力伝達経路で発生する振動および騒音が、車両1の乗員が違和感を持たない程度に抑制できる領域を実験的に求め、車両の乗員が違和感を感じることがなく、かつ、エンジン2の目標トルクを確保できる運転領域で、固定変速モードが選択されるように、図3のマップを決定することが可能である。なお、動力伝達経路における振動および騒音の程度は、エンジン2のトルク変動特性、動力伝達経路の固有振動数などの条件により求めればよい。ここで、第2モータ・ジェネレータMG2および第3モータ・ジェネレータMG3の発電効率に差を持たせる場合に用いる「所定の高回転数」および「所定の低トルク」の求め方について説明する。所定の高回転数は、固定変速モードが選択される領域における車速、および終減速機の減速比に基づいて求めることが可能である。また、所定の低トルクは、固定変速モードが選択される車速および動力分配装置4の変速比、この固定変速モードで選択されるエンジントルクなどに基づいて求めることが可能である。   In the map of FIG. 3, the accelerator opening is used as the acceleration request. In the map of FIG. 3, the fixed speed change mode is selected when the vehicle speed is equal to or higher than a predetermined vehicle speed V1 and the accelerator opening is less than a predetermined value θ1. On the other hand, when the vehicle speed is lower than the predetermined vehicle speed V1, or when the vehicle speed is equal to or higher than the predetermined vehicle speed V1 and the accelerator opening is equal to or larger than the predetermined value θ1, the continuously variable transmission is performed. A mode is selected. An example of the technical reason for determining the operation region in which the fixed transmission mode is selected and the operation region in which the continuously variable transmission mode is selected will be described. A region where vibration and noise generated in the power transmission path from the engine 2 to the wheels 3 can be suppressed to such an extent that the occupant of the vehicle 1 does not feel uncomfortable even when the speed ratio of the power distribution device 4 is fixed to less than “1”. The map shown in FIG. 3 can be determined so that the fixed speed change mode is selected in an operation region in which the vehicle occupant does not feel uncomfortable and the target torque of the engine 2 can be secured. Is possible. The degree of vibration and noise in the power transmission path may be obtained according to conditions such as the torque fluctuation characteristics of the engine 2 and the natural frequency of the power transmission path. Here, a description will be given of how to obtain “predetermined high rotational speed” and “predetermined low torque” used when there is a difference in power generation efficiency between the second motor / generator MG2 and the third motor / generator MG3. The predetermined high rotational speed can be obtained based on the vehicle speed in the region where the fixed speed change mode is selected and the reduction ratio of the final reduction gear. The predetermined low torque can be obtained based on the vehicle speed at which the fixed speed change mode is selected, the speed ratio of the power distribution device 4, the engine torque selected at the fixed speed change mode, and the like.

動力分配装置4の制御を、図4および図5の共線図に基づいて説明する。図4および図5の共線図は、動力分配装置4を構成する要素同士、およびその要素に連結された回転要素同士の位置関係および回転状態を示すものである。図4および図5において、「停止」は回転要素が停止することを示し、「正」は回転要素が正方向に回転することを示し、「逆」は回転要素が逆方向に回転することを示す。なお、正方向とは、エンジン2のクランクシャフト12の回転方向と同じ回転方向である。図4および図5において、第1遊星歯車機構6はシングルピニオン型の遊星歯車機構であるため、サンギヤ7とリングギヤ8との間にキャリヤ10が配置されている。   Control of the power distribution device 4 will be described based on the alignment charts of FIGS. 4 and 5. 4 and 5 show the positional relationship and the rotational state of the elements constituting the power distribution device 4 and the rotating elements connected to the elements. 4 and 5, “stop” indicates that the rotating element stops, “normal” indicates that the rotating element rotates in the forward direction, and “reverse” indicates that the rotating element rotates in the reverse direction. Show. The positive direction is the same rotation direction as the rotation direction of the crankshaft 12 of the engine 2. 4 and 5, since the first planetary gear mechanism 6 is a single pinion type planetary gear mechanism, a carrier 10 is disposed between the sun gear 7 and the ring gear 8.

これに対して、第2遊星歯車機構15は、ダブルピニオン型の遊星歯車機構であるため、サンギヤ16とキャリヤ20との間にリングギヤ17が配置されている。また、キャリヤ10とリングギヤ17とが一体回転するように連結されているため、図4および図5の共線図上で、キャリヤ10およびリングギヤ17が同じ位置に示されている。また、キャリヤ20とリングギヤ8とが一体回転するように連結されているため、図4および図5の共線図上で、キャリヤ20およびリングギヤ8が同じ位置に示されている。さらに、図4および図5の共線図上において、サンギヤ7とリングギヤ8との間にサンギヤ16が配置され、このサンギヤ16とリングギヤ8との間に、キャリヤ10が配置されている。この図4および図5に示すように、動力分配装置4は、相互に差動回転可能な4個の回転要素を有している。さらに、第2モータ・ジェネレータMG2は、クラッチ31を介してアウトプットシャフト21に接続されているが、図4および図5においては、便宜上、キャリヤ20と同じ位置に(MG2)として示してある。   On the other hand, since the second planetary gear mechanism 15 is a double pinion type planetary gear mechanism, the ring gear 17 is disposed between the sun gear 16 and the carrier 20. Further, since the carrier 10 and the ring gear 17 are connected so as to rotate integrally, the carrier 10 and the ring gear 17 are shown at the same position on the collinear diagrams of FIGS. 4 and 5. Further, since the carrier 20 and the ring gear 8 are connected so as to rotate integrally, the carrier 20 and the ring gear 8 are shown at the same position on the collinear diagrams of FIGS. 4 and 5. 4 and 5, the sun gear 16 is disposed between the sun gear 7 and the ring gear 8, and the carrier 10 is disposed between the sun gear 16 and the ring gear 8. As shown in FIGS. 4 and 5, the power distribution device 4 has four rotating elements that are differentially rotatable with respect to each other. Further, the second motor / generator MG2 is connected to the output shaft 21 via the clutch 31, but is shown as (MG2) in the same position as the carrier 20 in FIGS.

まず、固定変速モードが選択された場合はブレーキBKが反力発生装置として機能する。すなわち、ブレーキBKの制動力が高められて、図4に示すようにサンギヤ16が固定(停止)される。また、動力分配装置4は、機構上、キャリヤ20およびリングギヤ8が一体回転するように連結され、かつ、リングギヤ17およびキャリヤ10が一体回転するように連結されている。このため、エンジントルクがインプットシャフト11を経由してキャリヤ10およびリングギヤ17に入力されると、ブレーキBKおよびサンギヤ16により反力が受け持たれ、キャリヤ20からトルクが出力される。このキャリヤ20のトルクは、アウトプットシャフト21および終減速機22およびアクスルシャフト30を経由して車輪3に伝達されて、駆動力が発生する。   First, when the fixed speed change mode is selected, the brake BK functions as a reaction force generator. That is, the braking force of the brake BK is increased and the sun gear 16 is fixed (stopped) as shown in FIG. In addition, the power distribution device 4 is mechanically coupled so that the carrier 20 and the ring gear 8 rotate together, and the ring gear 17 and the carrier 10 are coupled so as to rotate together. Therefore, when engine torque is input to the carrier 10 and the ring gear 17 via the input shaft 11, reaction force is received by the brake BK and the sun gear 16, and torque is output from the carrier 20. The torque of the carrier 20 is transmitted to the wheel 3 via the output shaft 21, the final reduction gear 22, and the axle shaft 30, and a driving force is generated.

そして、エンジン回転数を制御することにより、動力分配装置4の入力回転数と出力回転数との間の変速比を、無段階(連続的)に変更可能である。また、固定変速モードが選択された場合はサンギヤ16が固定されるため、動力分配装置4の変速比は「1」未満に限定される。すなわち、動力分配装置4が増速機として機能するため、動力分配装置4への入力トルクよりも、動力分配装置4から出力されるトルクの方が低くなる。また、固定変速モードが選択されるとともに、エンジン回転数が正である場合は、エンジントルクにより第1モータ・ジェネレータMG1が逆回転される。この場合、第1モータ・ジェネレータMG1では回生制御(発電制御)をおこなうか、または回生制御をおこなうことなくロータ14を空転させることが可能である。さらに、エンジン2からアウトプットシャフト21に伝達された動力を第2モータ・ジェネレータMG2に伝達し、その第2モータ・ジェネレータMG2で回生制御(発電制御)をおこない、発生した電力を蓄電装置28に充電することも可能である。   Then, by controlling the engine speed, the gear ratio between the input speed and the output speed of the power distribution device 4 can be changed steplessly (continuously). Further, since the sun gear 16 is fixed when the fixed speed change mode is selected, the speed ratio of the power distribution device 4 is limited to less than “1”. That is, since the power distribution device 4 functions as a speed increaser, the torque output from the power distribution device 4 is lower than the input torque to the power distribution device 4. When the fixed speed change mode is selected and the engine speed is positive, the first motor / generator MG1 is reversely rotated by the engine torque. In this case, the first motor / generator MG1 can perform regenerative control (power generation control) or cause the rotor 14 to idle without performing regenerative control. Further, the power transmitted from the engine 2 to the output shaft 21 is transmitted to the second motor / generator MG2, and the second motor / generator MG2 performs regenerative control (power generation control), and the generated power is charged in the power storage device 28. It is also possible to do.

これに対して、無段変速モードが選択された場合は、ブレーキBKからサンギヤ16に与えられる制動力が低下され、図5に示すようにサンギヤ16が回転可能となる。この無段変速モードが選択された場合において、エンジントルクがインプットシャフト11を経由してキャリヤ10に入力されると、第1モータ・ジェネレータMG1により反力が受け持たれ、リングギヤ8から出力されたトルクがアウトプットシャフト21に伝達される。つまり、第1モータ・ジェネレータMG1が反力発生装置として機能する。第1モータ・ジェネレータMG1が正回転してエンジントルクの反力を受け持つ場合、第1モータ・ジェネレータMG1が回生制御され、発生した電力が蓄電装置28に充電される。これに対して、第1モータ・ジェネレータMG1が逆回転する場合、蓄電装置28から第1モータ・ジェネレータMG1に電力が供給されて、その第1モータ・ジェネレータMG1が電動機として駆動されて、エンジントルクの反力を受け持つ。   On the other hand, when the continuously variable transmission mode is selected, the braking force applied from the brake BK to the sun gear 16 is reduced, and the sun gear 16 can rotate as shown in FIG. When the continuously variable transmission mode is selected and the engine torque is input to the carrier 10 via the input shaft 11, the reaction force is received by the first motor / generator MG1 and output from the ring gear 8. Torque is transmitted to the output shaft 21. That is, the first motor / generator MG1 functions as a reaction force generator. When the first motor / generator MG1 rotates forward and takes on the reaction force of the engine torque, the first motor / generator MG1 is regeneratively controlled, and the generated power is charged in the power storage device 28. On the other hand, when the first motor / generator MG1 rotates in the reverse direction, electric power is supplied from the power storage device 28 to the first motor / generator MG1, and the first motor / generator MG1 is driven as an electric motor to generate engine torque. Responsible for the reaction.

また、無段変速モードが選択された場合、第1モータ・ジェネレータMG1の回転数を制御することにより、動力分配装置4の入力回転数と出力回転数との間の変速比を、無段階(連続的)に変更可能である。さらに、無段変速モードが選択された場合、動力分配装置4の変速比として「1」未満、または「1」以上のいずれをも選択可能である。動力分配装置4の変速比が「1」を越える場合、動力分配装置4は減速機として機能し、動力分配装置4でトルクの増幅がおこなわれる。動力分配装置4の変速比が「1」未満である場合が、図5に破線で示されている。これに対して、動力分配装置4の変速比が「1」を越えている場合が、図5に一点鎖線で示されている。図5の共線図では、第1モータ・ジェネレータMG1が正回転である場合が示されているが、第1モータ・ジェネレータMG1が逆回転する場合、または停止する場合もある。さらに、図5に実線で示すように、動力分配装置4の変速比を「1」に制御することも可能である。   When the continuously variable transmission mode is selected, the speed ratio between the input rotational speed and the output rotational speed of the power distribution device 4 is controlled continuously by controlling the rotational speed of the first motor / generator MG1. Can be changed continuously). Further, when the continuously variable transmission mode is selected, the transmission ratio of the power distribution device 4 can be selected to be less than “1” or “1” or more. When the gear ratio of the power distribution device 4 exceeds “1”, the power distribution device 4 functions as a speed reducer, and torque is amplified in the power distribution device 4. The case where the gear ratio of the power distribution device 4 is less than “1” is indicated by a broken line in FIG. On the other hand, the case where the gear ratio of the power distribution device 4 exceeds “1” is indicated by a one-dot chain line in FIG. In the collinear diagram of FIG. 5, the case where the first motor / generator MG1 is rotating forward is shown, but the case where the first motor / generator MG1 rotates reversely or may stop. Furthermore, as indicated by a solid line in FIG. 5, the speed ratio of the power distribution device 4 can be controlled to “1”.

さらに、固定変速モードまたは無段変速モードの何れが選択されている場合においても、第2モータ・ジェネレータMG2に電力を供給して電動機として駆動させ、その第2モータ・ジェネレータMG2のトルクを、クラッチ31を経由させてアウトプットシャフト21に伝達することが可能である。なお、蓄電装置28から第2モータ・ジェネレータMG2に電力を供給して電動機として駆動させ、その第2モータ・ジェネレータMG2のトルクをアウトプットシャフト21に伝達する場合、エンジン2に燃料が供給されていてもよいし、エンジン2への燃料の供給が停止されていてもよい。この「エンジン2への燃料の供給が停止されている」には、エンジン2が空転する場合と、エンジン2が停止している場合とが含まれる。さらに、固定変速モードまたは無段変速モードの何れが選択されている場合においても、エンジン2からアウトプットシャフト21に伝達される動力の一部を、第2モータ・ジェネレータMG2に伝達して発電をおこない、発生した電力を蓄電装置28に充電するか、または発生した電力を第1モータ・ジェネレータMG1に供給することが可能である。   Further, even when the fixed speed change mode or the continuously variable speed change mode is selected, electric power is supplied to the second motor / generator MG2 to drive it as an electric motor, and the torque of the second motor / generator MG2 is applied to the clutch. It is possible to transmit to the output shaft 21 via 31. In addition, when electric power is supplied from the power storage device 28 to the second motor / generator MG2 to be driven as an electric motor and the torque of the second motor / generator MG2 is transmitted to the output shaft 21, fuel is supplied to the engine 2. Alternatively, the supply of fuel to the engine 2 may be stopped. The “fuel supply to the engine 2 is stopped” includes a case where the engine 2 is idling and a case where the engine 2 is stopped. Furthermore, even when either the fixed transmission mode or the continuously variable transmission mode is selected, a part of the power transmitted from the engine 2 to the output shaft 21 is transmitted to the second motor / generator MG2 to generate power. The generated power can be charged in the power storage device 28 or the generated power can be supplied to the first motor / generator MG1.

つぎに、動力分配装置4を制御するモードを選択する条件について説明する。動力分配装置4を制御するモードは、エンジン2の燃費、およびエンジン2から車輪3に至る動力伝達経路における動力の伝達効率などに基づいて決定される。まず、エンジン2の燃費について説明する。車両1では、車速およびアクセル開度に基づいて、車両1に対する要求駆動力が求められ、その要求駆動力に基づいて、エンジン2の目標出力および第2モータ・ジェネレータMG2の目標出力が求められる。エンジン2の目標出力に基づいてエンジン出力を制御する場合、基本的には、エンジン2の運転状態が、最適燃費線に沿ったものとなるように、エンジン2の目標回転数およびエンジンの目標トルクを求めることが可能である。図4および図5の共線図に基づいて説明したように、無段変速モードが選択された場合は、固定変速モードが選択された場合に比べて、動力分配装置4の変速比の制御範囲が広い。したがって、エンジン2の燃費を優先する場合は無段変速モードが選択される。   Next, conditions for selecting a mode for controlling the power distribution device 4 will be described. The mode for controlling the power distribution device 4 is determined based on the fuel efficiency of the engine 2 and the power transmission efficiency in the power transmission path from the engine 2 to the wheels 3. First, the fuel consumption of the engine 2 will be described. In the vehicle 1, the required driving force for the vehicle 1 is obtained based on the vehicle speed and the accelerator opening, and the target output of the engine 2 and the target output of the second motor / generator MG2 are obtained based on the required driving force. When the engine output is controlled based on the target output of the engine 2, basically, the target rotational speed of the engine 2 and the target torque of the engine are set so that the operation state of the engine 2 is along the optimum fuel consumption line. Can be obtained. As described based on the alignment charts of FIGS. 4 and 5, when the continuously variable transmission mode is selected, the control range of the transmission ratio of the power distribution device 4 is larger than when the fixed transmission mode is selected. Is wide. Therefore, when giving priority to the fuel consumption of the engine 2, the continuously variable transmission mode is selected.

これに対して、図4の共線図で説明したように、固定変速モードが選択された場合は、エンジントルクの反力をブレーキBKにより受け持つため、第1モータ・ジェネレータMG1および第2モータ・ジェネレータMG2と、電気回路との間で流通する電力量が少なくなり、電気損失量の増加を抑制できる。したがって、エンジン2の燃費よりも電気損失量の増加を優先する場合は、固定変速モードを選択することができる。なお、固定変速モードまたは無段変速モードの何れが選択された場合も、動力分配装置4の変速比の制御と並行して、エンジン2の実際のトルクを目標トルクに近づけるために、電子スロットルバルブの開度の制御、点火時期の制御などがおこなわれる。   On the other hand, as described with reference to the collinear diagram of FIG. 4, when the fixed speed change mode is selected, the reaction force of the engine torque is handled by the brake BK. Therefore, the first motor / generator MG1 and the second motor / The amount of electric power flowing between the generator MG2 and the electric circuit is reduced, and an increase in the amount of electric loss can be suppressed. Therefore, when priority is given to the increase in the amount of electric loss over the fuel consumption of the engine 2, the fixed speed change mode can be selected. Note that, regardless of whether the fixed speed change mode or the continuously variable speed change mode is selected, the electronic throttle valve is used to bring the actual torque of the engine 2 closer to the target torque in parallel with the control of the speed ratio of the power distribution device 4. The opening degree of the engine and the ignition timing are controlled.

さらに、蓄電装置28の充電量が不足している場合、または、第1モータ・ジェネレータMG1に供給する電力を供給する場合、または補機装置29に電力を供給する場合などにおいて、発電要求が発生した場合は、第2モータ・ジェネレータMG2または第3モータ・ジェネレータMG3により発電をおこなうことが可能である。このような発電要求が発生して、第2モータ・ジェネレータMG2または第3モータ・ジェネレータMG3で発電をおこなう場合の具体的な制御例を、図1のフローチャートにづいて説明する。なお、図1のフローチャートは、エンジントルクがアウトプットシャフト21を経由して車輪3に伝達されて駆動力が発生する場合、または、車両1が惰力走行し、かつ、その運動エネルギが車輪3からアウトプットシャフト21に伝達される場合、のいずれにおいても、実行可能である。まず、動力分配装置4の変速比を制御するモードとして、固定変速モードが選択されているか否かが判断される(ステップS1)。   Furthermore, when the amount of charge of the power storage device 28 is insufficient, when power supplied to the first motor / generator MG1 is supplied, or when power is supplied to the auxiliary device 29, a power generation request is generated. In this case, the second motor / generator MG2 or the third motor / generator MG3 can generate power. A specific control example in the case where such a power generation request is generated and the second motor / generator MG2 or the third motor / generator MG3 generates power will be described with reference to the flowchart of FIG. In the flowchart of FIG. 1, the engine torque is transmitted to the wheels 3 via the output shaft 21 to generate driving force, or the vehicle 1 travels in a repulsive manner and the kinetic energy is from the wheels 3. It can be executed in any case where it is transmitted to the output shaft 21. First, it is determined whether or not the fixed transmission mode is selected as a mode for controlling the transmission ratio of the power distribution device 4 (step S1).

このステップS1で肯定的に判断された場合は、固定変速モードから無段変速モードに切り替える要求があるか否かが判断される(ステップS2)。このステップS2の判断は、図3のマップを用いておこなわれる。このステップS2で否定的に判断された場合はリターンされる。これに対して、ステップS2で肯定的に判断された場合は、「第3モータ・ジェネレータMG3をアウトプットシャフト21に接続する状態から、第2モータ・ジェネレータMG2をアウトプットシャフト21に接続する状態に、クラッチ31の動作状態を切り替えるフラグ」がオンされているか否かが判断される(ステップS3)。このステップS3の処理が、図1では「MG3→MG2クラッチ切替中を示すフラグON?」と示されている。このステップS3で否定的に判断された場合は、「第3モータ・ジェネレータMG3をアウトプットシャフト21に動力伝達可能に接続するように、クラッチ31の動作状態を切り替え中であることを示すフラグ」をオンし、「第2モータ・ジェネレータMG2をアウトプットシャフト21に動力伝達可能に接続するように、クラッチ31の動作状態を切り替え中であることを示すフラグ」をオフする制御をおこなう(ステップS4)。また、ステップS4では、固定変速モードが選択されていた時点における第3モータ・ジェネレータMG3の回転数を、第2モータ・ジェネレータMG2の目標回転数(Nmg2tag)として設定する処理が実行される。このステップS4の処理が、図1では、「MG3→MG2クラッチ切替中を示すフラグON」、「MG2→MG3クラッチ切替中を示すフラグOFF」、「Nmg2tag←MG3回転数」と示されている。   If the determination in step S1 is affirmative, it is determined whether or not there is a request to switch from the fixed transmission mode to the continuously variable transmission mode (step S2). The determination in step S2 is made using the map of FIG. If a negative determination is made in step S2, the process returns. On the other hand, if the determination in step S2 is affirmative, “from the state in which the third motor / generator MG3 is connected to the output shaft 21 to the state in which the second motor / generator MG2 is connected to the output shaft 21; It is determined whether or not the “flag for switching the operation state of the clutch 31” is turned on (step S3). The process of step S3 is shown in FIG. 1 as “ON flag indicating that MG3 → MG2 clutch is being switched?”. When a negative determination is made in step S3, a “flag indicating that the operation state of the clutch 31 is being switched so that the third motor / generator MG3 is connected to the output shaft 21 so that power can be transmitted” is set. The control is performed to turn off the “flag indicating that the operation state of the clutch 31 is being switched so that the second motor / generator MG2 is connected to the output shaft 21 so that power can be transmitted” (step S4). In step S4, a process of setting the rotation speed of the third motor / generator MG3 at the time when the fixed speed change mode is selected as the target rotation speed (Nmg2tag) of the second motor / generator MG2 is executed. In FIG. 1, the processing in step S4 is shown as “flag ON indicating that MG3 → MG2 clutch is being switched”, “flag OFF indicating that MG2 → MG3 clutch is being switched”, and “Nmg2tag ← MG3 rotational speed”.

このステップS4についで、第2モータ・ジェネレータMG2の実際の回転数を、目標回転数(Nmg2tag)に合わせる(一致させる)制御をおこなう(ステップS5)。このステップS5の処理では、第2モータ・ジェネレータMG2を電動機として駆動させて、実際の回転数を制御する。なお、ステップS3で肯定的に判断された場合も、ステップS5に進む。このステップS5についで、第2モータ・ジェネレータMG2の実際の回転数が、目標回転数(Nmg2tag)と一致したか否かが判断される(ステップS6)。このステップS6で否定的に判断された場合は、リターンされる。これに対して、ステップS6で肯定的に判断された場合は、第2モータ・ジェネレータMG2をアウトプットシャフト21に接続し、かつ、第3モータ・ジェネレータMG3をアウトプットシャフト21から遮断するように、クラッチ31を制御する(ステップS7)。このステップS7の処理が、図1では、「クラッチ切替処理(MG3→MG2)」と示されている。このステップS7についで、「第2モータ・ジェネレータMG2をアウトプットシャフト21に動力伝達可能に接続するように、クラッチ31の制御を切り替え中であることを示すフラグ」をオフし(ステップS8)、リターンする。このステップS8の処理が、図1では「MG3→MG2クラッチ切替中を示すフラグOFF」と示されている。   Following step S4, control is performed to match (match) the actual rotational speed of the second motor / generator MG2 with the target rotational speed (Nmg2tag) (step S5). In step S5, the second motor / generator MG2 is driven as an electric motor to control the actual rotational speed. Note that if the determination in step S3 is affirmative, the process proceeds to step S5. Following this step S5, it is determined whether or not the actual rotational speed of the second motor / generator MG2 matches the target rotational speed (Nmg2tag) (step S6). If a negative determination is made in step S6, the process returns. On the other hand, if the determination in step S6 is affirmative, the clutch is arranged such that the second motor / generator MG2 is connected to the output shaft 21 and the third motor / generator MG3 is disconnected from the output shaft 21. 31 is controlled (step S7). The process of step S7 is shown as “clutch switching process (MG3 → MG2)” in FIG. Following this step S7, the "flag indicating that the control of the clutch 31 is being switched so as to connect the second motor / generator MG2 to the output shaft 21 so that power can be transmitted" is turned off (step S8), and the return To do. The process of step S8 is shown in FIG. 1 as “OFF flag indicating that MG3 → MG2 clutch is being switched”.

一方、ステップS1の判断時点で無段変速モードが選択されており、ステップS1で否定的に判断された場合は、無段変速モードから固定変速モードに切り替える要求があるか否かが判断される(ステップS9)。ステップS9で否定的に判断された場合はリターンされる。これに対して、ステップ9で肯定的に判断された場合は、「第2モータ・ジェネレータMG2をアウトプットシャフト21に接続する状態から、第3モータ・ジェネレータMG3をアウトプットシャフト21に接続する状態に、クラッチ31の動作状態を切り替えるフラグ」がオンされているか否かが判断される(ステップS10)。このステップS10の処理が、図1では「MG2→MG3クラッチ切替中を示すフラグON」と示されている。このステップS10で否定的に判断された場合は、「第2モータ・ジェネレータMG2をアウトプットシャフト21に動力伝達可能に接続するように、クラッチ31の制御を切り替え中であることを示すフラグ」をオンし、「第3モータ・ジェネレータMG3をアウトプットシャフト21に動力伝達可能に接続するように、クラッチ31の動作状態を切り替え中であることを示すフラグ」をオフする制御をおこなう(ステップS11)。また、ステップS11では、無段変速モードが選択されていた時点における第2モータ・ジェネレータMG2の回転数を、第3モータ・ジェネレータMG3の目標回転数(Nmg3tag)として設定する処理が実行される。これらのステップS11の処理が、図1では、「MG2→MG3クラッチ切替中を示すフラグON」、「MG3→MG2クラッチ切替中を示すフラグOFF」、「Nmg3tag←MG2回転数」と示されている。   On the other hand, if the continuously variable transmission mode is selected at the time of determination in step S1, and a negative determination is made in step S1, it is determined whether or not there is a request to switch from the continuously variable transmission mode to the fixed transmission mode. (Step S9). If a negative determination is made in step S9, the process returns. On the other hand, if the determination in step 9 is affirmative, “from the state in which the second motor / generator MG2 is connected to the output shaft 21 to the state in which the third motor / generator MG3 is connected to the output shaft 21; It is determined whether or not the “flag for switching the operating state of the clutch 31” is turned on (step S10). The process of step S10 is shown in FIG. 1 as “ON flag indicating MG2 → MG3 clutch switching”. If a negative determination is made in step S10, the “flag indicating that the control of the clutch 31 is being switched so that the second motor / generator MG2 is connected to the output shaft 21 so as to be able to transmit power” is turned on. Then, control is performed to turn off the “flag indicating that the operation state of the clutch 31 is being switched so that the third motor / generator MG3 is connected to the output shaft 21 so that power can be transmitted” (step S11). In step S11, a process of setting the rotation speed of the second motor / generator MG2 at the time when the continuously variable transmission mode is selected as the target rotation speed (Nmg3tag) of the third motor / generator MG3 is executed. In FIG. 1, the processing of these steps S11 is shown as “a flag ON indicating that the MG2 → MG3 clutch is being switched”, “a flag OFF indicating that the MG3 → MG2 clutch is being switched”, and “Nmg3tag ← MG2 rotational speed”. .

このステップS11についで、第3モータ・ジェネレータMG3の実際の回転数を、目標回転数(Nmg3tag)に合わせる(一致させる)制御をおこなう(ステップS12)。このステップS12の処理では、第3モータ・ジェネレータMG3を電動機として駆動させて、実際の回転数を制御する。なお、ステップS10で肯定的に判断された場合も、ステップS12に進む。このステップS12についで、第3モータ・ジェネレータMG3の実際の回転数が、目標回転数(Nmg3tag)と一致したか否かが判断される(ステップS13)。このステップS13で否定的に判断された場合は、リターンされる。これに対して、ステップS13で肯定的に判断された場合は、第3モータ・ジェネレータMG3をアウトプットシャフト21に接続し、かつ、第2モータ・ジェネレータMG2をアウトプットシャフト21から遮断するように、クラッチ31を制御する(ステップS14)。このステップS14の処理が、図1では、「クラッチ切替処理(MG2→MG3)」と示されている。このステップS14についで、「第3モータ・ジェネレータMG3をアウトプットシャフト21に動力伝達可能に接続するように、クラッチ31を切り替え中であることを示すフラグ」をオフし(ステップS15)、リターンする。このステップS15の処理が、図1では「MG2→MG3クラッチ切替中を示すフラグOFF」と示されている。   Following this step S11, control is performed to match (match) the actual rotational speed of the third motor / generator MG3 with the target rotational speed (Nmg3tag) (step S12). In step S12, the third motor / generator MG3 is driven as an electric motor to control the actual rotational speed. Note that if the determination in step S10 is affirmative, the process proceeds to step S12. Following this step S12, it is determined whether or not the actual rotational speed of the third motor / generator MG3 matches the target rotational speed (Nmg3tag) (step S13). If a negative determination is made in step S13, the process returns. On the other hand, if the determination in step S13 is affirmative, the clutch is arranged such that the third motor / generator MG3 is connected to the output shaft 21 and the second motor / generator MG2 is disconnected from the output shaft 21. 31 is controlled (step S14). The process of step S14 is shown as “clutch switching process (MG2 → MG3)” in FIG. Following this step S14, the "flag indicating that the clutch 31 is being switched so that the third motor / generator MG3 is connected to the output shaft 21 so that power can be transmitted" is turned off (step S15), and the process returns. The process of step S15 is shown in FIG. 1 as “OFF flag indicating MG2 → MG3 clutch switching”.

以上のように、図1の制御例では、固定変速モードが選択された場合は、第3モータ・ジェネレータMG3により発電がおこなわれる。固定変速モードが選択される状況では、第1モータ・ジェネレータMG1で反力を受け持つことがないため、無段変速モードが選択されて第1モータ・ジェネレータMG1を力行制御して反力を受け持つ場合に比べて、消費電力が少ない。また、固定変速モードが選択された場合は、動力分配装置4の変速比は「1」未満に限定されるため、無段変速モードが選択された場合に比べて、動力分配装置4から出力されるトルクも低トルクである。そして、この実施例では、所定の高回転数以上であり、かつ、所定の低トルク未満で発電がおこなわれる場合は、第2モータ・ジェネレータMG2よりも第3モータ・ジェネレータMG3の方が発電効率が高いという特性を有している。言い換えれば、第3モータ・ジェネレータMG3の方が第2モータ・ジェネレータMG2に比べて、小電力仕様に設計されている。したがって、固定変速モードが選択されている状況で発電をおこなう場合に、その発電効率を高めることができる。   As described above, in the control example of FIG. 1, when the fixed speed change mode is selected, power is generated by the third motor / generator MG3. In the situation where the fixed speed change mode is selected, the first motor / generator MG1 does not handle the reaction force. Therefore, when the continuously variable speed change mode is selected and the first motor / generator MG1 is controlled by the power running, the reaction force is received. Less power consumption than In addition, when the fixed speed change mode is selected, the speed ratio of the power distribution device 4 is limited to less than “1”, so that the output is output from the power distribution device 4 compared to when the continuously variable speed change mode is selected. Torque is also low torque. In this embodiment, the power generation efficiency of the third motor / generator MG3 is higher than that of the second motor / generator MG2 when power generation is performed at a predetermined high rotation speed or higher and less than a predetermined low torque. Has a high characteristic. In other words, the third motor / generator MG3 is designed to have a lower power specification than the second motor / generator MG2. Therefore, when power generation is performed in a situation where the fixed speed change mode is selected, the power generation efficiency can be increased.

また、第2モータ・ジェネレータMG2および第3モータ・ジェネレータMG3を、アウトプットシャフト21に対して選択的に接続する場合、接続されるモータ・ジェネレータの回転数をアウトプットシャフト21の回転数と一致させてから、発電をおこなうモータ・ジェネレータとアウトプットシャフト21とをクラッチ31により接続するため、クラッチ21の係合によるショックの発生を抑制できる。さらに、固定変速モードが選択された場合は、アウトプットシャフト21と第2モータ・ジェネレータMG2との間の動力伝達経路が遮断されるように、クラッチ31が制御される。このため、アウトプットシャフト21の動力の一部が第2モータ・ジェネレータMG2の空転に消費されることを防止でき、第3モータ・ジェネレータMG3の発電効率が一層向上する。さらにまた、クラッチ31としてドグクラッチを用いた場合、噛み合いの完了状態では動作部材に動作力を与えずに済むため、動力損失を低減できる。   When the second motor / generator MG2 and the third motor / generator MG3 are selectively connected to the output shaft 21, the rotational speed of the connected motor / generator is matched with the rotational speed of the output shaft 21. Therefore, since the motor / generator for generating power and the output shaft 21 are connected by the clutch 31, the occurrence of shock due to the engagement of the clutch 21 can be suppressed. Further, when the fixed speed change mode is selected, the clutch 31 is controlled so that the power transmission path between the output shaft 21 and the second motor / generator MG2 is cut off. Therefore, a part of the power of the output shaft 21 can be prevented from being consumed by the idling of the second motor / generator MG2, and the power generation efficiency of the third motor / generator MG3 is further improved. Furthermore, when a dog clutch is used as the clutch 31, it is not necessary to apply an operating force to the operating member when the engagement is completed, so that power loss can be reduced.

この具体例で説明した構成と、この発明の構成との対応関係を説明すると、エンジン2が、この発明の駆動力源に相当し、インプットシャフト11およびキャリヤ10が、この発明の入力要素に相当し、リングギヤ8およびキャリヤ20が、この発明の出力要素に相当し、サンギヤ7,16が、この発明の反力要素に相当し、アウトプットシャフト21が、この発明の駆動軸に相当し、第2モータ・ジェネレータMG2および第3モータ・ジェネレータMG3が、この発明の発電機に相当し、第2モータ・ジェネレータMG2が、この発明の第1発電機に相当し、第3モータ・ジェネレータMG3が、この発明の第2発電機に相当する。また、上記の動力分配装置4においては、リングギヤ8とアウトプットシャフト21とが動力伝達可能に、具体的には一体回転するように連結されており、キャリヤ10とエンジン2とが動力伝達可能に連結されている。したがって、動力分配装置4の変速比が、この発明における「駆動力源と駆動軸との間の回転速度比」と等価の値となる。   The correspondence between the configuration described in this specific example and the configuration of the present invention will be described. The engine 2 corresponds to the driving force source of the present invention, and the input shaft 11 and the carrier 10 correspond to the input elements of the present invention. The ring gear 8 and the carrier 20 correspond to the output element of the present invention, the sun gears 7 and 16 correspond to the reaction force element of the present invention, the output shaft 21 corresponds to the drive shaft of the present invention, and the second The motor / generator MG2 and the third motor / generator MG3 correspond to the generator of the present invention. The second motor / generator MG2 corresponds to the first generator of the present invention. The third motor / generator MG3 corresponds to the generator. This corresponds to the second generator of the invention. Further, in the power distribution device 4 described above, the ring gear 8 and the output shaft 21 are connected so as to be able to transmit power, specifically, so as to rotate integrally, and the carrier 10 and the engine 2 are connected so as to be able to transmit power. Has been. Therefore, the gear ratio of the power distribution device 4 is equivalent to the “rotational speed ratio between the driving force source and the driving shaft” in the present invention.

また、図1に示された機能的手段と、この発明の構成との対応関係を説明すると、ステップS2,S3,S4,S5,S6,S7,S8が、この発明における第1クラッチ制御手段に相当し、ステップS9,S10,S11,S12,S13,S14,S15が、この発明における第2クラッチ制御手段に相当し、ステップS4,S5,S6,S7、およびステップS11,S12,S13,S14が、この発明における回転数制御手段に相当する。   The correspondence between the functional means shown in FIG. 1 and the configuration of the present invention will be described. Steps S2, S3, S4, S5, S6, S7, and S8 are the first clutch control means in the present invention. Steps S9, S10, S11, S12, S13, S14, and S15 correspond to the second clutch control means in the present invention, and steps S4, S5, S6, and S7, and steps S11, S12, S13, and S14 are included. This corresponds to the rotational speed control means in the present invention.

また、この実施例において、車両1の前後方向で、第2モータ・ジェネレータMG2の配置位置と、第3モータ・ジェネレータMG3の配置位置を逆にするレイアウトを採用することも可能である。さらに、エンジンの動力が前輪に伝達される構成の車両、例えば、前輪駆動車であれば、回転要素の回転軸線は車両の幅方向に配置される。さらに、動力分配装置として、1組の遊星機構を備えたものを用いることも可能である。例えば、サンギヤおよびリングギヤと、ピニオンギヤを保持するキャリヤとを有するシングルピニオン型の遊星歯車機構を用いることが可能である。そして、この構成では、キャリヤが入力部材となり、サンギヤが反力部材となり、リングギヤが出力部材となる。さらに、サンギヤに接続する反力発生装置として、モータ・ジェネレータおよびブレーキを用いることができる。このブレーキは、摩擦ブレーキまたは噛み合いブレーキのいずれでもよい。このように動力分配装置を構成した場合、固定変速モードでは、ブレーキによりサンギヤを停止させるか、またはモータ・ジェネレータによりサンギヤを停止させる制御がおこなわれる。すなわち、エンジン回転数を制御することにより、動力分配装置の変速比を「1」未満の範囲で無段階に制御可能である。これに対して、無段変速モードでは、ブレーキが解放され、かつ、モータ・ジェネレータの回転数を制御することにより、動力分配装置の変速比を「1」未満の範囲、または「1」以上の範囲で無段階に制御可能である。なお、動力分配装置として1組の遊星機構を用いる場合、遊星歯車機構に代えて遊星ローラ機構を用いることも可能である。   In this embodiment, it is also possible to adopt a layout in which the arrangement position of the second motor / generator MG2 and the arrangement position of the third motor / generator MG3 are reversed in the front-rear direction of the vehicle 1. Furthermore, in the case of a vehicle configured to transmit engine power to the front wheels, for example, a front wheel drive vehicle, the rotation axis of the rotating element is arranged in the width direction of the vehicle. Further, it is possible to use a power distribution device provided with a set of planetary mechanisms. For example, it is possible to use a single pinion type planetary gear mechanism having a sun gear and a ring gear and a carrier for holding the pinion gear. In this configuration, the carrier is an input member, the sun gear is a reaction force member, and the ring gear is an output member. Further, a motor / generator and a brake can be used as a reaction force generator connected to the sun gear. This brake may be either a friction brake or a mesh brake. When the power distribution device is configured as described above, in the fixed speed change mode, the sun gear is stopped by the brake or the sun gear is stopped by the motor / generator. That is, by controlling the engine speed, the speed ratio of the power distribution device can be controlled steplessly within a range of less than “1”. On the other hand, in the continuously variable transmission mode, the brake is released and the speed of the motor / generator is controlled so that the speed ratio of the power distribution device is less than “1” or greater than “1”. It can be controlled steplessly within the range. In addition, when using one set of planetary mechanisms as a power distribution device, it is also possible to use a planetary roller mechanism instead of the planetary gear mechanism.

この発明のハイブリッド車の制御装置でおこなわれる制御例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of control performed with the control apparatus of the hybrid vehicle of this invention. この発明を適用したハイブリッド車のパワートレーンおよび制御系統を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the power train and control system of the hybrid vehicle to which this invention is applied. 図2に示された動力分配装置の制御に用いるマップの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the map used for control of the power distribution apparatus shown by FIG. 図2に示された動力分配装置を固定変速モードにより制御する場合における回転要素の状態を示す共線図である。FIG. 3 is a collinear diagram illustrating a state of a rotating element when the power distribution device illustrated in FIG. 2 is controlled in a fixed speed change mode. 図2に示された動力分配装置を無段変速モードにより制御する場合における回転要素の状態を示す共線図である。FIG. 3 is a collinear diagram showing a state of a rotating element when the power distribution device shown in FIG. 2 is controlled in a continuously variable transmission mode.

符号の説明Explanation of symbols

1…車両、 2…エンジン、 7,16…サンギヤ、 8…リングギヤ、 10…キャリヤ、 11…インプットシャフト、 20…キャリヤ、 21…アウトプットシャフト、 BK…ブレーキ、 MG1…第1モータ・ジェネレータ、 MG2…第2モータ・ジェネレータ、 MG3…第3モータ・ジェネレータ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vehicle, 2 ... Engine, 7, 16 ... Sun gear, 8 ... Ring gear, 10 ... Carrier, 11 ... Input shaft, 20 ... Carrier, 21 ... Output shaft, BK ... Brake, MG1 ... First motor generator, MG2 ... 2nd motor generator, MG3 ... 3rd motor generator.

Claims (2)

車輪に伝達する動力を発生する駆動力源と、前記車輪と動力伝達可能に接続された駆動軸と、運動エネルギを電気エネルギに変換する発電機と、差動回転可能な複数の回転要素を有し、かつ、複数の回転要素のうちの3つの回転要素が前記駆動力源および前記発電機および前記駆動軸に別個に動力伝達可能に連結された動力分配装置とを有するとともに、
前記駆動力源と前記駆動軸との間の回転速度比を無段階に変化させる無段変速モードと、前記複数の回転要素のうち、前記駆動力源および前記発電機および前記駆動軸のいずれにも接続されていない回転要素の回転を阻止することにより、前記回転速度比を固定する固定変速モードとを、切り替え可能に構成されているハイブリッド車の制御装置において、
前記発電機として、第1発電機および第2発電機が設けられており、予め定められた回転数以上であり、かつ、予め定められたトルク以下で発電する場合の発電効率は、第1発電機よりも第2発電機の方が高く構成されており、
前記回転速度比を制御するモードとして固定変速モードが選択されており、かつ、発電要求がある場合は、前記第2発電機で発電をおこなう発電制御手段を備えていることを特徴とするハイブリッド車の制御装置。
A driving force source that generates power to be transmitted to the wheels; a driving shaft that is connected to the wheels so as to be able to transmit power; a generator that converts kinetic energy into electrical energy; and a plurality of rotational elements that are capable of differential rotation. And a power distribution device in which three of the plurality of rotating elements are separately connected to the driving force source, the generator, and the driving shaft so as to be capable of transmitting power, and
A continuously variable transmission mode in which a rotational speed ratio between the driving force source and the driving shaft is continuously changed; and any one of the driving force source, the generator, and the driving shaft among the plurality of rotating elements; In a hybrid vehicle control device configured to be able to switch between a fixed speed change mode for fixing the rotational speed ratio by preventing rotation of a rotating element that is not connected,
As the generator, a first generator and a second generator are provided, and the power generation efficiency in the case of generating power at a predetermined rotation speed or higher and below a predetermined torque is the first power generation. The second generator is configured higher than the machine,
A hybrid vehicle characterized in that a fixed speed change mode is selected as a mode for controlling the rotational speed ratio, and power generation control means for generating power with the second generator when there is a power generation request. Control device.
前記第1発電機または第2発電機のいずれか一方を、前記駆動軸に動力伝達可能に接続するクラッチが設けられており、
前記第1発電機で発電をおこなう場合は、この第1発電機を前記駆動軸に動力伝達可能に接続し、かつ、前記第2発電機と前記駆動軸との間の動力伝達経路を遮断するように前記クラッチを制御する第1クラッチ制御手段と、
前記第2発電機で発電をおこなう場合は、この第2発電機を前記駆動軸に動力伝達可能に接続し、かつ、前記第1発電機と前記駆動軸との間の動力伝達経路を遮断するように前記クラッチを制御する第2クラッチ制御手段と、
前記第1発電機と第2発電機との間で、発電をおこなう発電機を切り替える場合は、切り替え後に発電をおこなう発電機の回転数と、前記駆動軸の回転数とを一致させた後に、発電する発電機と前記駆動軸とを動力伝達可能に接続するように前記クラッチを制御する回転数制御手段と
を備えていることを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド車の制御装置。
A clutch is provided to connect either the first generator or the second generator to the drive shaft so that power can be transmitted;
When power is generated by the first generator, the first generator is connected to the drive shaft so that power can be transmitted, and the power transmission path between the second generator and the drive shaft is interrupted. First clutch control means for controlling the clutch,
When power is generated by the second generator, the second generator is connected to the drive shaft so that power can be transmitted, and the power transmission path between the first generator and the drive shaft is interrupted. Second clutch control means for controlling the clutch,
When switching the generator that generates power between the first generator and the second generator, after matching the rotational speed of the generator that generates power after switching with the rotational speed of the drive shaft, 2. The hybrid vehicle control device according to claim 1, further comprising a rotation speed control means for controlling the clutch so as to connect a generator for generating power and the drive shaft so that power can be transmitted.
JP2007307958A 2007-11-28 2007-11-28 Controller for hybrid vehicle Pending JP2009132189A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007307958A JP2009132189A (en) 2007-11-28 2007-11-28 Controller for hybrid vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007307958A JP2009132189A (en) 2007-11-28 2007-11-28 Controller for hybrid vehicle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009132189A true JP2009132189A (en) 2009-06-18

Family

ID=40864545

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007307958A Pending JP2009132189A (en) 2007-11-28 2007-11-28 Controller for hybrid vehicle

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2009132189A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013217434A (en) * 2012-04-09 2013-10-24 Naoyoshi Shibata Continuously variable transmission

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013217434A (en) * 2012-04-09 2013-10-24 Naoyoshi Shibata Continuously variable transmission

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4140647B2 (en) Power output device and hybrid vehicle
JP4222407B2 (en) Power output device and hybrid vehicle
JP4222406B2 (en) Power output device and hybrid vehicle
JP4222387B2 (en) Hybrid drive device
JP4229174B2 (en) Power output device, automobile equipped with the same, and method for controlling power output device
JP4063310B1 (en) POWER OUTPUT DEVICE, HYBRID VEHICLE HAVING THE SAME, AND METHOD FOR CONTROLLING POWER OUTPUT DEVICE
JP4331228B2 (en) Power transmission device for vehicle
CN102806838B (en) Driver for vehicle
JP4240091B2 (en) Power output device and hybrid vehicle
JP4172453B2 (en) Hybrid vehicle drive system
JP2005329842A (en) Drive train for hybrid vehicle
JP2009248766A (en) Power output apparatus and vehicle
JP2009190456A (en) Power output device and vehicle
JP2002225578A (en) Hybrid car
JP2006283917A (en) Hybrid drive device
JP2008256075A (en) Power transmission device
JP2007118718A (en) Controller for drive unit for vehicle
JP4419988B2 (en) Hybrid drive unit
CN101934720A (en) Hybrid power driving system and driving method thereof
JP2005178479A (en) Vehicular power output device
JP2009166793A (en) Hybrid driving device
JP2007050790A (en) Control device for hybrid vehicle
JP2007118719A (en) Controller for drive unit for vehicle
JP4877212B2 (en) Control device for hybrid vehicle
JP2009132187A (en) Controller for hybrid vehicle