JP2009154724A - 車両用動力伝達装置の制御装置 - Google Patents
車両用動力伝達装置の制御装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009154724A JP2009154724A JP2007335391A JP2007335391A JP2009154724A JP 2009154724 A JP2009154724 A JP 2009154724A JP 2007335391 A JP2007335391 A JP 2007335391A JP 2007335391 A JP2007335391 A JP 2007335391A JP 2009154724 A JP2009154724 A JP 2009154724A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- transmission
- continuously variable
- variable transmission
- differential
- 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
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/62—Hybrid vehicles
Landscapes
- Hybrid Electric Vehicles (AREA)
- Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
- Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
- Control Of Transmission Device (AREA)
Abstract
【課題】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動力伝達装置において動力の伝達効率を向上させ燃費低下を抑制する制御装置を提供する。
【解決手段】無段変速部制御手段80は燃焼効率最適線LEFにエンジン動作点PEGが沿うように無段変速部20の変速比γCVTを設定するのでエンジン8を最適燃費で運転することが可能であり燃費低下を抑制できる。また、変速比γCVTを連続的に変化させることができる無段変速部20が差動部11と駆動輪38との間の動力伝達経路を構成しているので、第1電動機回転速度NM1が調整されることなく無段変速部20の変速比γCVTを変化させることによりエンジン回転速度NEが車速Vに拘束されないようにすることが可能であり、差動部11をその伝達効率η11の充分に高い差動状態に維持しつつ燃焼効率最適線LEFにエンジン動作点PEGが沿うようにエンジン8を運転できる。
【選択図】図5
【解決手段】無段変速部制御手段80は燃焼効率最適線LEFにエンジン動作点PEGが沿うように無段変速部20の変速比γCVTを設定するのでエンジン8を最適燃費で運転することが可能であり燃費低下を抑制できる。また、変速比γCVTを連続的に変化させることができる無段変速部20が差動部11と駆動輪38との間の動力伝達経路を構成しているので、第1電動機回転速度NM1が調整されることなく無段変速部20の変速比γCVTを変化させることによりエンジン回転速度NEが車速Vに拘束されないようにすることが可能であり、差動部11をその伝達効率η11の充分に高い差動状態に維持しつつ燃焼効率最適線LEFにエンジン動作点PEGが沿うようにエンジン8を運転できる。
【選択図】図5
Description
本発明は、差動作用が作動可能な差動機構を備えた車両用動力伝達装置の制御装置に関して、車両の燃費向上を図る技術に関するものである。
エンジンと動力伝達可能に連結された差動機構を有し第1電動機の運転状態が制御されることによりその差動機構の差動状態が制御される電気式差動部と、その差動機構から駆動輪への動力伝達経路に連結された第2電動機と、その動力伝達経路の一部を構成する有段変速部とを備えたハイブリッド車両用動力伝達装置において、上記電気式差動部の変速比と上記有段変速部の変速比とを上記エンジンの最適燃費を実現するように制御するハイブリッド車両用動力伝達装置の制御装置が知られている。例えば、特許文献1に示された制御装置がそれである。
特開2005−337373号公報
前記エンジンの出力は前記差動機構により動力分配され、前記電気式差動部において前記差動機構を経て機械的エネルギのまま駆動輪へ伝達される機械パスと、前記第1電動機の発電機能により電気エネルギに変換されその電気エネルギが前記第2電動機により機械的エネルギに変換される電気パスとの2つの経路を経て駆動輪に伝達される。ここで、上記電気式差動部における機械パスの伝達効率は殆ど変化しないので電気式差動部の伝達効率を高くするためには上記電気パスの伝達効率を高くする必要がある。そして、その電気パスの伝達効率は電気パスを経た電気エネルギが零に近付くほど、すなわち上記第1電動機の回転速度が零に近付くほど最高になる。言い換えれば、上記電気式差動部の伝達効率を最高にするためには上記第1電動機の回転速度を零に近付ける必要がある。
しかし、通常、前記最適燃費を実現するエンジン動作点の集合である燃焼効率最適線に沿ってエンジンが運転される場合には車速に対して等比的にエンジン回転速度が変化するわけではない。そして、前記特許文献1に示されたハイブリッド車両用動力伝達装置の前記有段変速部はその変速比を段階的にしか変化させることができないので、上記燃焼効率最適線に沿ってエンジンが運転される場合、車速と上記有段変速部の変速段とに応じて前記第1電動機がある回転速度で回転し、それにより前記電気式差動部の伝達効率が低下して、言い換えれば上記ハイブリッド車両用動力伝達装置全体としての伝達効率が低下して燃費が低下することが考えられた。
本発明は、以上の事情を背景としてなされたものであり、その目的とするところは、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動力伝達装置において燃費低下を抑制する制御装置を提供することにある。
かかる目的を達成するために、請求項1に係る発明は、(a)エンジンと動力伝達可能に連結された差動機構を有し差動用電動機の運転状態が制御されることによりその差動機構の差動状態が制御される電気式差動部を備えた車両用動力伝達装置の制御装置であって、(b)動力伝達経路の一部を構成し変速比を連続的に変化させることができる無段変速部と、(c)前記エンジンの燃費向上のために予め設定された動作曲線である燃焼効率最適線に基づき、その燃焼効率最適線に前記エンジンの動作点が沿うように前記無段変速部の変速比を設定する無段変速部制御手段とを、含むことを特徴とする。
請求項2に係る発明は、前記電気式差動部における前記エンジンからの出力の伝達効率を高めるようにその電気式差動部の変速比を設定する差動部制御手段を含むことを特徴とする。
請求項3に係る発明では、(a)前記差動用電動機は発電機能と電動機機能とを備え、(b)前記差動部制御手段は、その差動用電動機の消費電力又は出力電力を零に近付けることによって前記伝達効率を高めることを特徴とする。
請求項4に係る発明では、前記差動部制御手段は、前記差動用電動機の回転速度を零に近付けることによって前記伝達効率を高めることを特徴とする。
請求項5に係る発明では、前記無段変速部制御手段は、前記電気式差動部における前記エンジンからの出力の伝達効率と前記無段変速部におけるその伝達効率との乗算値を高めるように前記無段変速部の変速比を設定することを特徴とする。
請求項6に係る発明では、前記無段変速部制御手段が前記伝達効率の乗算値を高めるように前記無段変速部の変速比を設定することとは、前記電気式差動部の伝達効率が予め定められた下限値以上になるように予め設定された前記無段変速部の基本変速比に対して前記無段変速部の伝達効率がより高くなるようにその無段変速部の変速比を補正することであることを特徴とする。
請求項7に係る発明では、前記無段変速部の伝達効率が予め定められた下限判定値以下の場合に前記無段変速部制御手段は前記無段変速部の変速比を補正することを特徴とする。
請求項8に係る発明では、(a)前記無段変速部制御手段が前記無段変速部の変速比を補正する場合の補正量の上限値である補正ガード値が設けられており、(b)前記無段変速部制御手段は前記補正量が前記補正ガード値を超えない範囲内で前記無段変速部の変速比を補正することを特徴とする。
請求項9に係る発明では、前記無段変速部制御手段は、前記無段変速部の変速比と前記伝達効率の乗算値との関係を示す予め設定された伝達効率乗算値マップに基づいて前記無段変速部の変速比を設定することを特徴とする。
請求項10に係る発明では、(a)前記エンジンは燃料消費特性の異なる複数の燃焼方式を有し、それぞれの前記燃焼方式に応じて複数の前記燃焼効率最適線が予め設定されており、(b)前記無段変速部制御手段は、現在の燃焼方式に応じた前記燃焼効率最適線に基づき前記無段変速部の変速比を設定することを特徴とする。
請求項1に係る発明の車両用動力伝達装置の制御装置によれば、無段変速部制御手段は、前記燃焼効率最適線に基づき、その燃焼効率最適線に前記エンジンの動作点が沿うように前記無段変速部の変速比を設定するので、上記エンジンを最適燃費で運転することが可能であり燃費低下を抑制できる。また、変速比を連続的に変化させることができる無段変速部が動力伝達経路の一部を構成しているので、前記第1電動機の回転速度が調整されることなく上記無段変速部の変速比を変化させることにより、上記エンジンの回転速度が車速に拘束されないようにすることが可能である。
請求項2に係る発明の車両用動力伝達装置の制御装置によれば、前記差動部制御手段は、前記電気式差動部における前記エンジンからの出力の伝達効率を高めるようにその電気式差動部の変速比を設定するので、上記電気式差動部の伝達効率低下による燃費低下を抑制できる。
請求項3に係る発明の車両用動力伝達装置の制御装置によれば、前記差動部制御手段は、前記差動用電動機の消費電力又は出力電力を零に近付けることによって前記伝達効率を高めるので、その消費電力又は出力電力を検出することにより上記伝達効率を高めることを容易に実施し得る。
請求項4に係る発明の車両用動力伝達装置の制御装置によれば、前記差動部制御手段は、上記差動用電動機の回転速度を零に近付けることによって前記伝達効率を高めるので、その差動用電動機の回転速度を検出することにより上記伝達効率を高めることを容易に実施し得る。
請求項5に係る発明の車両用動力伝達装置の制御装置によれば、前記無段変速部制御手段は、前記電気式差動部における前記エンジンからの出力の伝達効率と前記無段変速部における伝達効率との乗算値を高めるように上記無段変速部の変速比を設定するので、上記電気式差動部又は無段変速部の伝達効率低下による燃費低下を抑制できる。
請求項6に係る発明の車両用動力伝達装置の制御装置によれば、前記無段変速部制御手段が前記伝達効率の乗算値を高めるように前記無段変速部の変速比を設定することとは、前記電気式差動部の伝達効率が予め定められた下限値以上になるように予め設定された前記無段変速部の基本変速比に対して前記無段変速部の伝達効率がより高くなるように無段変速部の変速比を補正することである。従って、上記基本変速比の設定により上記伝達効率の乗算値がある程度高い状態から補正が開始されることとなり、効率的に上記無段変速部の変速比を補正し設定できる。
請求項7に係る発明の車両用動力伝達装置の制御装置によれば、上記無段変速部の伝達効率が予め定められた下限判定値以下の場合に前記無段変速部制御手段は上記無段変速部の変速比を補正するので、充分に上記無段変速部の伝達効率が高くなったところで上記補正が終了し制御負荷を軽減できる。
請求項8に係る発明の車両用動力伝達装置の制御装置によれば、前記無段変速部制御手段が前記無段変速部の変速比を補正する場合の補正量の上限値である補正ガード値が設けられており、上記無段変速部制御手段は前記補正量が上記補正ガード値を超えない範囲内で上記無段変速部の変速比を補正するので、大幅に上記無段変速部の変速比が変化することが回避され、乗員に違和感を生じさせないようすることが可能である。
請求項9に係る発明の車両用動力伝達装置の制御装置によれば、前記無段変速部制御手段は前記伝達効率乗算値マップに基づいて前記無段変速部の変速比を設定するので、上記伝達効率乗算値マップを前もって求めておくことにより制御負荷を軽減できる。
請求項10に係る発明の車両用動力伝達装置の制御装置によれば、前記無段変速部制御手段は現在の燃焼方式に応じた前記燃焼効率最適線に基づき前記無段変速部の変速比を設定するので、前記エンジンの燃焼方式が変更されてもその燃焼方式に応じて上記無段変速部の変速比が設定され、それぞれの燃焼方式に応じた最適燃費を実現するように上記エンジンが運転されて燃費低下を抑制することが可能である。
ここで好適には、前記無段変速部は機械的作用によりその変速比を変化させることができる機械式無段変速部である。
また好適には、前記エンジンの動作点とは、そのエンジンの回転速度及び出力トルクなどで示されるエンジンの動作状態を示す動作点である。
また好適には、前記差動部制御手段は、前記第1電動機の消費電力又は出力電力が零を範囲内に含む予め設定された許容範囲内になるようにすることによって前記伝達効率を高める。或いは、前記第1電動機の回転速度が零を範囲内に含む予め設定された許容範囲内になるようにすることによって前記伝達効率を高める。
また好適には、前記無段変速部制御手段は、前記無段変速部の変速比と前記無段変速部の伝達効率との関係を示す無段変速部伝達効率マップに基づいて前記無段変速部の変速比を設定する。
また好適には、前記差動機構に含まれる遊星歯車装置のキャリヤは前記エンジンと動力伝達可能に連結され、その遊星歯車装置のサンギヤは前記差動用電動機と動力伝達可能に連結され、その遊星歯車装置のリングギヤは前記無段変速部と動力伝達可能に連結されている。
また好適には、前記電気式差動部は、前記第1電動機の運転状態が制御されることにより電気的な無段変速機として作動するものである。このようにした場合には、上記電気式差動部から出力される駆動トルクを滑らかに変化させることが可能である。尚、上記電気式差動部または無段変速部は、その変速比を連続的に変化させて無段変速機として作動させる他に変速比を段階的に変化させて有段変速機として作動させることも可能である。
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、本発明の制御装置が適用される車両用動力伝達装置10(以下、「動力伝達装置10」という)を説明する骨子図である。図1において、動力伝達装置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)内において第1軸心RC1上に順次配設された、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、差動部11の出力回転部材である伝達部材18と、その伝達部材18に連結され差動部11と駆動輪38との間の動力伝達経路の一部を構成し第1軸心RC1とそれに平行な第2軸心RC2との間を動力伝達可能に連結する無段変速部20と、動力伝達装置10の出力回転部材として第2軸心RC2上に配設され無段変速部20の出力側に連結されたカウンタ軸である出力軸22とを備えている。この動力伝達装置10は、ハイブリッド車両において横置きされるFF(フロントエンジン・フロントドライブ)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の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からの動力を無段変速部20の出力側に出力軸22を介して連結されたデフドライブギヤ32と、それに噛み合うデフリングギヤ34を有する差動歯車装置(終減速機)36と、一対の車軸37等を順次介して左右の駆動輪38へ伝達する。
このように、本実施例の動力伝達装置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。
本発明の電気式差動部に対応する差動部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、第1電動機M1および第2電動機M2はモータ(電動機)機能のみならず発電機能をも有する所謂モータジェネレータであるが、差動用電動機である第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、走行用電動機である第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。
本発明の差動機構に対応する動力分配機構16は、例えば「0.418」程度の所定のギヤ比ρ0を有するシングルピニオン型の差動部遊星歯車装置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。この差動部遊星歯車装置24は、差動部サンギヤS0、差動部遊星歯車P0、その差動部遊星歯車P0を自転および公転可能に支持する差動部キャリヤCA0、差動部遊星歯車P0を介して差動部サンギヤS0と噛み合う差動部リングギヤR0を回転要素(要素)として備えている。差動部サンギヤS0の歯数をZS0、差動部リングギヤR0の歯数をZR0とすると、上記ギヤ比ρ0はZS0/ZR0である。
この動力分配機構16においては、差動部キャリヤCA0は入力軸14すなわちエンジン8に連結され、差動部サンギヤS0は第1電動機M1に連結され、差動部リングギヤR0は伝達部材18に連結されている。また、切換ブレーキB0は差動部サンギヤS0とケース12との間に設けられ、切換クラッチC0は差動部サンギヤS0と差動部キャリヤCA0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は差動部遊星歯車装置24の3要素である差動部サンギヤS0、差動部キャリヤCA0、差動部リングギヤR0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NIN/伝達部材18の回転速度N18)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。このように動力分配機構16が差動状態とされると、動力分配機構16(差動部11)に動力伝達可能に連結された第1電動機M1、第2電動機M2、およびエンジン8の運転状態が制御されることにより、動力分配機構16の差動状態、すなわち入力軸14の回転速度と伝達部材18の回転速度の差動状態が制御される。
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が係合させられて差動部サンギヤS0と差動部キャリヤCA0とが一体的に係合させられると、動力分配機構16は差動部遊星歯車装置24の3要素である差動部サンギヤS0、差動部キャリヤCA0、差動部リングギヤR0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が係合させられて差動部サンギヤS0がケース12に連結させられると、動力分配機構16は差動部サンギヤS0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、差動部リングギヤR0は差動部キャリヤCA0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)の変速状態を差動状態すなわち非ロック状態と非差動状態すなわちロック状態とに、すなわち差動部11(動力分配機構16)を電気的な差動装置として作動可能な差動状態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と、電気的な無段変速作動しない変速状態例えば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を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。
差動部11は、切換クラッチC0及び切換ブレーキB0が解放され且つ第1電動機M1が反力を発生させない自由回転状態にされた場合には差動部11内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され、第1電動機M1が反力を発生させ或いは切換クラッチC0もしくは切換ブレーキB0の一方が係合された場合には、差動部11内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される。そして、差動部11が動力伝達遮断状態または動力伝達可能状態とされることにより動力伝達装置10全体が動力伝達遮断状態または動力伝達可能状態とされる。但し、本実施例では第2電動機M2と駆動輪38との間の動力伝達経路は遮断されることがないので動力伝達装置10全体が動力伝達遮断状態とされるためには第2電動機M2も自由回転状態にされる。
前記切換クラッチC0、切換ブレーキB0は従来の車両用有段式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。
無段変速部20は、その変速比γCVT(=伝達部材18の回転速度N18/出力軸22の回転速度NOUT)を機械的作用により連続的に変化させることができる無段の自動変速機として機能する所謂ベルト式CVT変速装置であり、第1軸心RC1上に設けられ伝達部材18に連結された入力側プーリ40と、第2軸心RC2上に入力側プーリ40と並列に設けられ出力軸22に連結された出力側プーリ42と、上記一対のプーリ40,42の間に巻き付けられその一対のプーリ40,42間を摩擦力により動力伝達可能に連結するベルト44とを備えている。入力側プーリ40は、回転軸方向にスライド可能な円錐状の入力側スライドプーリ46とスライド不能に固定された円錐状の入力側フィックスプーリ48とから構成されており、入力側スライドプーリ46と入力側フィックスプーリ48が頂点を向けて相対向して組み合わされベルト44が接触するV字状の入力側プーリ溝50が形成されている。また出力側プーリ42も入力側プーリ40と同様の構造であり、出力側プーリ42は出力側スライドプーリ52と出力側フィックスプーリ54とから構成されており、両者の間にベルト44が接触するV字状の出力側プーリ溝56が形成されている。
無段変速部20では、入力側プーリ40および出力側プーリ42のそれぞれとベルト44との間で動力伝達のための摩擦力を得るためベルト44には張力が与えられており、入力側プーリ溝50と出力側プーリ溝56との何れでも各プーリ46,48,52,54の円錐面でベルト44と接触している。そのため、入力側プーリ40において入力側スライドプーリ46を入力側フィックスプーリ48側に近付けそれと同期して出力側プーリ42において出力側スライドプーリ52を出力側フィックスプーリ54側から離すほど、入力側プーリ40のベルト44との接触径(有効径)は大きくなり出力側プーリ42のベルト44との接触径(有効径)は小さくなって無段変速部20の変速比γCVTは小さくなる。すなわち、油圧制御などによって入力側スライドプーリ46と出力側スライドプーリ52とが互いに同期してスライドされることにより無段変速部20の変速比γCVTは連続的に変化する。
以上のように構成された動力伝達装置10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γ0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、動力伝達装置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と無段変速部20とで機械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、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と無段変速部20とで電気的かつ機械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。なお、動力伝達装置10内の動力伝達経路が遮断されたニュートラル「N」状態とする場合には、例えば切換クラッチC0及び切換ブレーキB0が解放され第1電動機M1及び第2電動機M2が共に自由回転状態とされる。
動力伝達装置10において切換クラッチC0および切換ブレーキB0が共に解放された場合には、それにより差動部11が電気的な無段変速機として機能し、それに直列の無段変速部20が機械的な無段変速機として機能して、差動部11の変速比γ0と無段変速部20の変速比γCVTとの積である動力伝達装置10全体としてのトータル変速比(総合変速比)γT(=入力軸14の回転速度NIN/出力軸22の回転速度NOUT)が無段階に得られる。
図2は、第1変速部として機能する差動部11と第2変速部として機能する無段変速部20とから構成される動力伝達装置10において、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2の共線図は、各回転要素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、2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NEを示している。
また、動力伝達装置10のそれぞれの回転要素に対応する4本の縦線Y1、Y2、Y3、Y4は、左側から順に第2回転要素(第2要素)RE2に対応する差動部サンギヤS0を、第1回転要素(第1要素)RE1に対応する差動部キャリヤCA0を、第3回転要素(第3要素)RE3に対応し且つ相互に連結された差動部リングギヤR0と入力側プーリ40とを、第4回転要素(第4要素)RE4に対応する出力側プーリ42をそれぞれ表している。共線図の縦軸間の関係において遊星歯車装置では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ρ0に対応する間隔に設定される。
上記図2の共線図を用いて表現すれば、本実施例の動力伝達装置10は、動力分配機構16(差動部11)において、差動部遊星歯車装置24の第1回転要素RE1(差動部キャリヤCA0)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(差動部サンギヤS0)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(差動部リングギヤR0)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を介して無段変速部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により差動部サンギヤS0の回転速度と差動部リングギヤR0の回転速度との関係が示される。
例えば、上記切換クラッチC0および切換ブレーキB0の解放により差動部11が無段変速状態(差動状態)に切換えられたときは、第1電動機M1の回転速度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差動部サンギヤS0の回転が上昇或いは下降させられると、差動部リングギヤR0の回転速度が略一定である場合には、直線L0と縦線Y2との交点で示される差動部キャリヤCA0の回転速度が上昇或いは下降させられる。また、切換クラッチC0の係合により差動部サンギヤS0と差動部キャリヤCA0とが連結されると、動力分配機構16は差動部サンギヤS0と差動部キャリヤCA0と差動部リングギヤR0と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NE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の係合によって差動部サンギヤS0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2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差動部リングギヤR0すなわち伝達部材18の回転速度は、エンジン回転速度NEよりも増速された回転で無段変速部20へ入力される。
また、無段変速部20においてはその変速比γCVTは連続的に変化しその変速比γCVTに応じて縦線Y3とY4との間の直線L1の角度が変化して、その直線L1と出力軸22に連結された第4回転要素RE4の回転速度を示す縦線Y4との交点で出力軸22の回転速度が示される。
図3は、動力伝達装置10を制御するための制御装置である電子制御装置60に入力される信号及びその電子制御装置60から出力される信号を例示している。この電子制御装置60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電動機M1、第2電動機M2に関するハイブリッド駆動制御、無段変速部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60には、図3に示す各センサやスイッチなどから、エンジン水温TEMPWを示す信号、シフトポジションPSHを表す信号、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、エンジン8の回転速度であるエンジン回転速度NEを表す信号、ギヤ比列設定値を示す信号、Mモード(手動変速走行モード)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NOUT(以下、「出力軸回転速度NOUT」という)に対応する車速Vを表す信号、CVT油温センサにより検出される無段変速部20の作動油温TEMPCVT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、運転者の出力要求量に対応するアクセル開度Acc(アクセルペダルの操作量Acc)を示すアクセル開度信号、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、各車輪の車輪速を示す車輪速信号、エンジン8の空燃比A/Fを示す信号などが、それぞれ供給される。
また、上記電子制御装置60からは、エンジン出力を制御するエンジン出力制御装置64(図5参照)への制御信号例えばエンジン8の吸気管95に備えられた電子スロットル弁96の開度θTHを操作するスロットルアクチュエータ97への駆動信号や燃料噴射装置98によるエンジン8の各気筒内への燃料供給量を制御する燃料供給量信号や点火装置99によるエンジン8の点火時期を指令する点火信号、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、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及び無段変速部20の油圧アクチュエータを制御するために油圧制御回路62(図5参照)に含まれる電磁ソレノイド弁を作動させるバルブ指令信号、その電磁ソレノイド弁に供給されるライン圧を調整するためのライン圧コントロールソレノイド弁を作動させるバルブ指令信号、油圧制御回路62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等が、それぞれ出力される。
図4は複数種類のシフトポジションPSHを人為的操作により切り換える切換装置としてのシフト操作装置66の一例を示す図である。このシフト操作装置66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PSHを選択するために操作されるシフトレバー68を備えている。
そのシフトレバー68は、動力伝達装置10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)」、動力伝達装置10内の動力伝達経路が遮断された中立状態とするための中立ポジション「N(ニュートラル)」、動力伝達装置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を実行させる前進自動変速走行ポジション「D(ドライブ)」、または手動変速走行モード(手動モード)を成立させて上記自動変速制御における高速側の変速段を制限する所謂変速レンジを設定するための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。
そして、上記シフトレバー68の手動操作により選択されたシフトポジションPSHに応じて例えば油圧制御回路62が電気的に切り換えられて、動力伝達装置10内の動力伝達経路が上記選択されたシフトポジションPSHに応じたものに変更される。例えば、シフトポジションPSHとして「P」ポジションまたは「N」ポジションが選択された場合には切換クラッチC0と切換ブレーキB0とが解放され第1電動機M1と第2電動機M2とが自由回転状態にされ、動力伝達装置10内の動力伝達経路が動力伝達遮断状態にされる。
図5は、電子制御装置60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5において、ハイブリッド制御手段74は、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開度(アクセルペダル操作量)Accや車速Vから車両の目標(要求)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NEとエンジントルクTE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。
ハイブリッド制御手段74は、その制御を動力性能や燃費向上などのために無段変速部20の変速比γCVT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NEと車速Vおよび無段変速部20の変速比γCVTで定まる伝達部材18の回転速度N18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74は例えば図6の燃費マップに示すようなエンジン回転速度NEとエンジン8の出力トルク(エンジントルク)TE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すなわちエンジン8の燃費向上のために予め実験的に定められたエンジン8の動作曲線である燃焼効率最適線LEF(最適燃費率曲線LEF、燃費マップ)を予め記憶しており、その燃焼効率最適線LEF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TEとエンジン回転速度NEとなるように動力伝達装置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を制御する。
このとき、ハイブリッド制御手段74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92を通して蓄電装置94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92を通してその電気エネルギが第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。
ハイブリッド制御手段74は、スロットル制御のためにスロットルアクチュエータ97により電子スロットル弁96を開閉制御させる他、燃料噴射制御のために燃料噴射装置98による燃料噴射量や噴射時期を制御させ、点火時期制御のためにイグナイタ等の点火装置99による点火時期を制御させる指令を単独で或いは組み合わせてエンジン出力制御装置64に出力して必要なエンジン出力を発生するようにエンジン8の出力制御を実行するエンジン出力制御手段を機能的に備えている。例えば、ハイブリッド制御手段74は、基本的には図示しない予め記憶された関係からアクセル開度信号Accに基づいてスロットルアクチュエータ97を駆動し、アクセル開度Accが増加するほどスロットル弁開度θTHを増加させるようにスロットル制御を実行する。
図7の実線Aは、車両の発進/走行用(以下、走行用という)の駆動力源をエンジン8と電動機例えば第2電動機M2とで切り換えるための、言い換えればエンジン8を走行用の駆動力源として車両を発進/走行(以下、走行という)させる所謂エンジン走行と第2電動機M2を走行用の駆動力源として車両を走行させる所謂モータ走行とを切り換えるための、エンジン走行領域とモータ走行領域との境界線である。この図7に示すエンジン走行とモータ走行とを切り換えるための境界線(実線A)を有する予め記憶された関係は車速Vとアクセル開度Accとをパラメータとする二次元座標で構成された駆動力源切換線図(駆動力源マップ)の一例である。この駆動力源切換線図は例えばハイブリッド制御手段74に予め記憶されている。
そして、ハイブリッド制御手段74は、例えば図7の駆動力源切換線図から車速Vとアクセル開度Accとで示される車両状態に基づいてモータ走行領域とエンジン走行領域との何れであるかを判断してモータ走行或いはエンジン走行を実行する。このように、ハイブリッド制御手段74によるモータ走行は、図7から明らかなように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アクセル開度Acc時すなわち低エンジントルクTE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。
ハイブリッド制御手段74は、このモータ走行時には、停止しているエンジン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を負の回転速度で制御例えば空転させて、差動部11の差動作用によりエンジン回転速度NEを零乃至略零に維持する。
ハイブリッド制御手段74はエンジン走行とモータ走行とを選択的に切り換える。そのためにハイブリッド制御手段74は、エンジン8の始動および停止を行うエンジン始動停止制御手段76を備えている。このエンジン始動停止制御手段76は、ハイブリッド制御手段74により例えば図7の駆動力源切換線図から車両状態に基づいてモータ走行とエンジン走行と切換えが判断された場合に、エンジン8の始動または停止を実行する。
例えば、エンジン始動停止制御手段76は、図7の実線Bの点a→点bに示すようにアクセルペダルが踏込操作されてアクセル開度Accが大きくなり車両状態がモータ走行領域からエンジン走行領域へ変化した場合には、第1電動機M1に通電して第1電動機回転速度NM1を引き上げることで、すなわち第1電動機M1をスタータとして機能させることで、例えば自律回転可能な回転速度にまでエンジン回転速度NEを引き上げ点火装置99により点火させエンジン8の始動を行って、モータ走行からエンジン走行へ切り換える。このとき、エンジン始動停止制御手段76は、第1電動機回転速度NM1を速やかに引き上げることで、よく知られたアイドル回転速度NEIDL以下のエンジン回転速度領域における共振領域を速やかに回避してエンジン始動を行い、その始動時の振動を抑制するようにしてもよい。
また、エンジン始動停止制御手段76は、図7の実線Bの点b→点aに示すように、アクセルペダルが戻されてアクセル開度Accが小さくなり車両状態がエンジン走行領域からモータ走行領域へ変化した場合には、燃料噴射装置98による燃料供給を停止させることにより、すなわちフューエルカットによりエンジン8の停止を行って、エンジン走行からモータ走行へ切り換える。このとき、エンジン始動停止制御手段76は、第1電動機回転速度NM1を速やかに引き下げることでエンジン回転速度NEを速やかに零乃至略零まで引き下げてもよい。これにより、上記共振領域を速やかに回避できて停止時の振動が抑制される。
また、ハイブリッド制御手段74は、エンジン走行領域であっても、上述した電気パスによる第1電動機M1からの電気エネルギおよび/または蓄電装置94からの電気エネルギを第2電動機M2へ供給し、その第2電動機M2を駆動してエンジン8の動力を補助するトルクアシストが可能である。よって、本実施例ではエンジン8と第2電動機M2との両方を走行用の駆動力源とする車両の走行はモータ走行ではなくエンジン走行に含まれるものとする。
また、ハイブリッド制御手段74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(差動作用)によってエンジン8の運転状態を維持させることができる。例えば、車両停止時に蓄電装置94の充電残量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、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NE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74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NEを任意の回転速度に維持させられる。例えば、図2の共線図からもわかるようにハイブリッド制御手段74はエンジン回転速度NEを引き上げる場合には、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。
切換制御手段78は、車両状態に基づいて前記差動状態切換装置(切換クラッチC0、切換ブレーキB0)の係合/解放を切り換えることにより、差動部11の前記無段変速状態と有段変速状態とを、すなわち前記差動状態と前記ロック状態とを選択的に切り換える。例えば、切換制御手段78は、前記図7と同じ座標系に表された破線、一点鎖線及び二点鎖線で示す差動状態切換線図(差動状態切換マップ)を予め記憶しており、その差動状態切換線図から車速Vおよびアクセル開度Accで示される車両状態に基づいて切換ブレーキB0または切換クラッチC0を係合(ロック)させるべきか否かを判断して、油圧制御回路62へ指令信号を出力することにより切換ブレーキB0又は切換クラッチC0を係合させ又は解放させる。例えば、アクセル開度Accが図7の判定アセル開度Acc1を超えた高開度である場合には車両状態がC0ロック領域にあるので、切換制御手段78は切換クラッチC0を係合させ差動部11の変速比γ0を1に固定する。また、アクセル開度Accが比較的低いため車両状態が上記C0ロック領域には入らず車速Vが図7の判定車速Vを超えた高車速である場合には車両状態がB0ロック領域にあるので、切換制御手段78は切換ブレーキB0を係合させ差動部11を変速比γ0が0.7程度で固定された増速変速機として機能させる。そして、切換制御手段78は、切換ブレーキB0または切換クラッチC0を係合させた場合にはハイブリッド制御手段74に対して差動部11を電気的な無段変速機として機能させるハイブリッド制御を禁止し、一方、図7において低アクセル開度Acc、低車速Vの車両状態、すなわち車両状態が上記B0ロック領域にもC0ロック領域にも属さない差動部11の無段制御領域である場合には切換ブレーキB0及び切換クラッチC0を解放させ、ハイブリッド制御手段74に対して上記ハイブリッド制御を許可する。
ここで前記図7について詳述すると、図7の太い破線は切換制御手段78による差動部11の無段制御領域とC0ロック領域との判定のための判定アクセル開度Acc1を示し、図7の太い一点鎖線は差動部11の無段制御領域とB0ロック領域との判定のための判定車速V1を示しており、判定アクセル開度Acc1を超えた高アクセル開度Accであって判定車速V1を超えた高車速Vである場合にはB0ロック領域ではなくC0ロック領域となっている。更に、図7の太い破線、一点鎖線、二点鎖線で示される判定アクセル開度Acc1と判定車速V1とにはそれぞれ、細い破線、一点鎖線、二点鎖線で示されるようにヒステリシスが設けられている。なお、この図7の差動状態切換線図は判定アクセル開度Acc1および判定車速V1の少なくとも1つを含むものであってもよいし、アクセル開度Accおよび車速V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。
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92、蓄電装置94、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ような車両状態となる場合には、差動部11の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78は優先的に切換ブレーキB0または切換クラッチC0を係合させてもよい。
また、例えば判定車速V1は、高速走行において差動部11が差動状態とされるとかえって燃費が低下するのを抑制するように、その高速走行において差動部11が非差動状態とされるように設定されている。また、判定アクセル開度Acc1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8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ている。
このように、本実施例の差動部11(動力伝達装置10)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、前記切換制御手段78により車両状態に基づいて差動部11の切り換えるべき変速状態が判断され、差動部11が無段変速状態と有段変速状態とのいずれかに選択的に切り換えられる。また、本実施例では、ハイブリッド制御手段74により車両状態に基づいてモータ走行或いはエンジン走行が実行されるが、このエンジン走行とモータ走行とを切り換えるために、エンジン始動停止制御手段76によりエンジン8の始動または停止が行われる。
無段変速部制御手段80は、油圧制御回路62へ指令信号を出力し入力側スライドプーリ46と出力側スライドプーリ52とを同期してスライドさせることにより無段変速部20の変速比γCVTを変化させて無段変速部20の変速を行う変速制御手段として機能するものである。例えば、無段変速部制御手段80は、差動部11の差動状態に応じて予め設定された車速Vおよびアクセル開度Accとの関係から変速比γCVTを決定し、その変速比γCVTが得られるように無段変速部20の変速制御を実行する。
ここで、ハイブリッド制御手段74による差動部11の変速比γ0の制御によってエンジン走行中は燃費向上のため、エンジン回転速度NE及びエンジントルクTEなどで示されるエンジン8の動作状態を示すエンジン動作点PEG(図6参照)が燃焼効率最適線LEFに沿うようにエンジン8が作動させられるが、更に、差動部11におけるエンジン8からの出力(駆動エネルギ)の伝達効率η11を向上させて車両全体としての燃費向上が図られる。その制御機能の要部について以下に説明する。
無段変速部制御手段80は、上述のように無段変速部20の変速制御を実行するが、エンジン走行中において差動部11が差動状態(無段変速状態)である場合には図8に示される車速Vと無段変速部20の変速比γCVTとの関係を定める無段変速部変速比マップから車速Vに基づいて無段変速部20の変速比γCVTを決定(設定)する。この図8の無段変速部変速比マップは、その無段変速部変速比マップに従って車速Vから上記変速比γCVTが決定され燃焼効率最適線LEF上のエンジン動作点PEGでエンジン8が作動させられた場合に理想的には第1電動機回転速度NM1が零乃至は略零になるように、つまり図2の共線図で第1電動機回転速度NM1が回転停止を示すメカニカルロック点になるように予め実験等により求められ設定された車速Vと変速比γCVTとの関係である。従って、図8により無段変速部20の変速比γCVTを決定する無段変速部制御手段80は車速Vおよび燃焼効率最適線LEFに基づき、その燃焼効率最適線LEFにエンジン動作点PEGが沿うように無段変速部20の変速比γCVTを設定すると言える。そして、第1電動機回転速度NM1が零に近付くほど差動部11の伝達効率η11は向上するので、図8に従って決定される無段変速部20の変速比γCVTである基本変速比は、上記差動部11の伝達効率η11が充分に高くなるように、具体的に表現すればその伝達効率η11が予め定められた下限値以上になるように設定(決定)された変速比であると言える。
ハイブリッド制御手段74は差動部11の伝達効率η11を高めるために差動部制御手段82を有している。エンジン走行中において差動部11が差動状態(無段変速状態)である場合に、無段変速部制御手段80が図8の無段変速部変速比マップにより無段変速部20の変速比γCVTを決定すると差動部制御手段82は、差動部11におけるエンジン8からの出力の伝達効率η11を高めるように第1電動機回転速度NM1を制御して差動部11の変速比γ0を決定(設定)し変更する。差動部11の伝達効率η11は第1電動機M1と第2電動機M2との間の電気パスに伝達される電気エネルギである電機パス量すなわち第1電動機M1の消費電力又は出力電力が零に近付くほど向上するので、差動部制御手段82は、差動用電動機である第1電動機M1の消費電力又は出力電力を零に近付けることによって上記差動部11の伝達効率η11を高める。
具体的に差動部制御手段82は、第1電動機M1の消費電力又は出力電力を零に近付けることによって上記差動部11の伝達効率η11を高めるため、上記差動部11の伝達効率η11が充分に高いと見ることができる電機パス許容範囲内に第1電動機M1の消費電力又は出力電力(電機パス量)が入っているか否かを判断する。その判断が肯定的である場合、すなわち、上記電機パス量が上記電機パス許容範囲内に入っている場合には、差動部制御手段82は現状の第1電動機回転速度NM1を維持する。一方、上記判断が否定的である場合には、差動部制御手段82は、図9に示されるような第1電動機回転速度NM1を零に近付ける方向に補正するための第1電動機回転速度変更値ΔNM1と上記電機パス量との予め設定された関係からその電機パス量すなわち第1電動機M1の消費電力又は出力電力に基づき第1電動機回転速度変更値ΔNM1を決定し、第1電動機回転速度NM1を零に近付ける方向すなわち上記電機パス量を零に近付ける方向に第1電動機回転速度NM1を第1電動機回転速度変更値ΔNM1だけ補正する。第1電動機回転速度変更値ΔNM1と上記電機パス量との関係は、図9のように上記電機パス量が蓄電装置94の放電側に行くほど第1電動機回転速度変更値ΔNM1が大きくなる関係であってもよいし、図9と同様に第1電動機回転速度変更値ΔNM1の正負は原点を境に反転するが上記電機パス量に関わらず第1電動機回転速度変更値ΔNM1の絶対値が一定である関係であってもよい。差動部制御手段82は、上記第1電動機回転速度NM1についての補正をした場合には、再び前記電機パス許容範囲内に第1電動機M1の消費電力又は出力電力(電機パス量)が入っているか否かを判断する。このように差動部制御手段82は、上記第1電動機M1の消費電力又は出力電力(電機パス量)についての判断が肯定されるまでその判断と上記第1電動機回転速度NM1についての補正とを繰り返す。
上述のように差動部制御手段82は、第1電動機M1の消費電力又は出力電力を零に近付けることによって上記差動部11の伝達効率η11を高めるが、第1電動機回転速度NM1が零に近付くほど上記第1電動機M1の消費電力又は出力電力は零に近付くので、差動部制御手段82は第1電動機回転速度NM1を零に近付けることによって上記差動部11の伝達効率η11を高めてもよい。そのような場合には、差動部制御手段82が行う判断における前記電機パス許容範囲は、第1電動機回転速度NM1についての許容範囲である第1電動機回転速度許容範囲に置き換わり、差動部制御手段82はその第1電動機回転速度許容範囲内に第1電動機回転速度NM1が入っているか否かを判断し、第1電動機回転速度変更値ΔNM1を決定するための図9では横軸が前記電機パス量から第1電動機回転速度NM1に置き換わる。
このようにして無段変速部制御手段80が図8の無段変速部変速比マップにより無段変速部20の変速比γCVTを決定し、更に差動部制御手段82が前記電機パス量または第1電動機回転速度NM1を零に一層収束させることによって、前記差動部11の伝達効率η11が高められることとなる。
図10は、本実施例の電子制御装置60の制御作動の要部すなわちエンジン走行中において差動部11が差動状態(無段変速状態)である場合に差動部11の伝達効率η11を向上させるための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。
先ず、ステップ(以下、「ステップ」を省略する)SA1においては、前記第1電動機回転速度変更値ΔNM1が初期化される。具体的には、第1電動機回転速度変更値ΔNM1が零に設定される。SA1の次はSA2へ移る。
無段変速部制御手段80に対応するSA2においては、図8の無段変速部変速比マップから車速Vに基づいて無段変速部20の変速比γCVTが決定される。そして、その変速比γCVTが実現されるように、入力側プーリ40におけるベルト44との接触径(有効径)と出力側プーリ42におけるベルト44との接触径(有効径)とが同期して油圧により制御される。SA2の次はSA3に移る。
SA3においては、第1電動機回転速度NM1を零に近付ける方向すなわち上記電機パス量を零に近付ける方向に第1電動機回転速度NM1が第1電動機回転速度変更値ΔNM1だけ補正される。具体的には、目標とされる第1電動機回転速度NM1が現在の第1電動機回転速度NM1に第1電動機回転速度変更値ΔNM1を加算した回転速度に設定変更され、その目標とされる第1電動機回転速度NM1になるように第1電動機M1が制御される。SA3の次はSA4へ移る。
SA4においては、第1電動機M1の消費電力又は出力電力(電機パス量)が前記電機パス許容範囲内に入っているか否かが判断される。例えば、上記電機パス許容範囲はその範囲内に零を含みその上限値および下限値の絶対値が予め実験的に定められた閾値XEとされており、上記電機パス量の絶対値がその閾値XE以下か否かが判断される。ここで、上記電機パス量としては第1電動機M1の消費電力又は出力電力が用いられているが、別の物理値、例えば第1電動機M1の制御電流値が上記電機パス量として用いられてもよい。第1電動機M1の制御電流値とは上記消費電力に対応する駆動電流値(消費電流値)または上記出力電力に対応する発電電流値をいう。この判断が肯定的である場合、すなわち、第1電動機M1の消費電力又は出力電力(電機パス量)が前記電機パス許容範囲内に入っている場合には本フローチャートは終了する。一方、この判断が否定的である場合にはSA5に移る。
上記SA4の判断対象は上記第1電動機M1の消費電力又は出力電力(電機パス量)であるが、それに替えて第1電動機回転速度NM1について判断されてもよい。その場合にはSA4は図11のように置き換わりSA4において、例えば、上限値および下限値の絶対値が予め実験的に定められた閾値XNM1とされた第1電動機回転速度許容範囲内に第1電動機回転速度NM1が入っているか否か、言い換えれば、第1電動機回転速度NM1の絶対値が上記閾値XNM1以下か否かが判断される。
SA5においては、図9に示されるような第1電動機回転速度変更値ΔNM1と上記電機パス量との予め設定された関係からその電機パス量すなわち第1電動機M1の消費電力又は出力電力に基づき第1電動機回転速度変更値ΔNM1が決定される。SA5の次はSA3に移る。なお、上記SA1、SA3、SA4及びSA5は、差動部制御手段82に対応する。
本実施例によれば次のような効果(A1)乃至(A4)がある。(A1)図8により無段変速部20の変速比γCVTを決定する無段変速部制御手段80は車速Vおよび燃焼効率最適線LEFに基づき、その燃焼効率最適線LEFにエンジン動作点PEGが沿うように無段変速部20の変速比γCVTを設定すると言えるので、上記エンジン8を最適燃費で運転することが可能でありエンジン8の動作状態に起因した燃費低下を抑制できる。また、変速比γCVTを連続的に変化させることができる無段変速部20が差動部11と駆動輪38との間の動力伝達経路の一部を構成しているので、第1電動機回転速度NM1が調整されることなく無段変速部20の変速比γCVTを変化させることによりエンジン回転速度NEが車速Vに拘束されないようにすることが可能であり、差動部11をその伝達効率η11の充分に高い所定の差動状態に維持しつつ燃焼効率最適線LEFにエンジン動作点PEGが沿うようにエンジン8を運転できる。
(A2)差動部制御手段82は、差動部11におけるエンジン8からの出力の伝達効率η11を高めるように第1電動機回転速度NM1を制御して差動部11の変速比γ0を決定し変更するので、差動部11の伝達効率η11低下による燃費低下を抑制できる。
(A3)差動部制御手段82は、第1電動機M1の消費電力又は出力電力を零に近付けることによって差動部11の伝達効率η11を高めるので、その消費電力又は出力電力例えば電圧一定であればその制御電流値を検出することにより上記伝達効率η11を高めることを容易に実施し得る。
(A4)差動部制御手段82は第1電動機回転速度NM1を零に近付けることによって差動部11の伝達効率η11を高めてもよく、そのようにした場合には、第1電動機回転速度NM1を検出することにより上記伝達効率η11を高めることを容易に実施し得る。
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実施例相互に共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
図12は、第2実施例の電子制御装置60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12では第1実施例の機能ブロック線図である図5に対し、ハイブリッド制御手段74が差動部制御手段82を備えておらず、無段変速部制御手段80が無段変速部制御手段104に置き換わっている点が異なる。以下、その相違点について主に説明する。
図12の無段変速部制御手段104は、第1実施例の無段変速部制御手段80と同様に無段変速部20の変速を行う変速制御手段として機能し、エンジン走行中において差動部11が差動状態(無段変速状態)である場合には図8の無段変速部変速比マップから車速Vに基づいて無段変速部20の変速比γCVTを決定(設定)する。
更に無段変速部制御手段104は、エンジン走行中において差動部11が差動状態(無段変速状態)である場合に、無段変速部20の前記基本変速比として図8の無段変速部変速比マップにより無段変速部20の変速比γCVTを決定した後、差動部11におけるエンジン8からの出力の伝達効率η11と無段変速部20における伝達効率ηCVTとの乗算値ηP(以下、「乗算効率ηP」という)を高めるように無段変速部20の変速比γCVTを決定(設定)し変更する。詳細に言うと、図13に示すような差動部11の変速比γ0に応じて変化する上記変速比γCVTと乗算効率ηPとの関係である伝達効率乗算値マップが実験的に求められ無段変速部制御手段104に予め記憶されており、無段変速部制御手段104は、差動部11の変速比γ0をエンジン回転速度NEと第2電動機回転速度NM2とから検出し、図13の伝達効率乗算値マップとその検出された変速比γ0とに基づいて現在の無段変速部20の変速比γCVTに対応する乗算効率ηPを把握する。その上で無段変速部制御手段104は、図13の伝達効率乗算値マップ上でその乗算効率ηPがより高くなるように、図8の無段変速部変速比マップにより決定された無段変速部20の前記基本変速比に対して上記変速比γCVTの補正を行い、その変速比γCVTを決定(設定)し変更する。ここで、図8の無段変速部変速比マップに従って無段変速部20の変速比γCVTが前記基本変速比に設定されることで差動部11においては理想的には第1電動機回転速度NM1が零乃至は略零になってその伝達効率η11は高められることとなるので、上記基本変速比に対する変速比γCVTの補正は上記乗算効率ηP(η11×ηCVT)がより高くなるようにすることではあるが専ら無段変速部20の伝達効率ηCVT(以下、「CVT効率ηCVT」という)がより高くなるようにすることである。
具体的に無段変速部制御手段104は、図8の無段変速部変速比マップにより無段変速部20の変速比γCVTを決定した後、図13の伝達効率乗算値マップから現在の差動部11の変速比γ0に対応する伝達効率曲線Lηを選択し、その選択された伝達効率曲線Lηにおいて現在の無段変速部20の変速比γCVTに対応する乗算効率ηPが点PMAX(図13参照)で示される最高効率から所定量低い伝達効率下限判定値以下であるか否かを判断する。この伝達効率下限判定値は乗算効率ηPが充分に高いと見ることができる乗算効率ηPの目標範囲の下限値である。その判断が否定的である場合、すなわち、上記乗算効率ηPが上記伝達効率下限判定値を超えている場合には、無段変速部制御手段104は、現状の無段変速部20の変速比γCVTを維持する。一方、上記判断が肯定的である場合、すなわち、乗算効率ηPが上記伝達効率下限判定値以下である場合には、無段変速部制御手段104は、最高効率を示す点PMAX(図13参照)に対応した目標となる変速比γCVTと現状の変速比γCVTとの差を求めその差を変速比γCVTの補正量である変速比変更値ΔγCVTとし、乗算効率ηPが高くなる方向すなわち上記点PMAXに近付く方向に無段変速部20の変速比γCVTを変速比変更値ΔγCVTだけ補正する。このとき、無段変速部20の変速比γCVTが大きく変動しないようにするために変速比変更値ΔγCVTの上限値である補正ガード値が予め設けられており、無段変速部制御手段104は変速比変更値ΔγCVT(絶対値)がその補正ガード値を超えない範囲内で無段変速部20の変速比γCVTを補正する。従って、無段変速部制御手段104は図13から求めた変速比変更値ΔγCVTの絶対値が上記補正ガード値を超えた場合にはその絶対値がその補正ガード値にまで小さくされるガード処理をした上で、上記無段変速部20の変速比γCVTの補正をする。図13に例示されるように、無段変速部20の変速比γCVTが変速比変更値ΔγCVTだけ一度補正されただけでは、その補正後の乗算効率ηPは上記伝達効率下限判定値を超えないことがある。無段変速部制御手段104は、上記無段変速部20の変速比γCVTの補正をした場合には、再び乗算効率ηPが上記伝達効率下限判定値以下であるか否かを判断する。このように無段変速部制御手段104は、乗算効率ηPについての判断と無段変速部20の変速比γCVTの補正とを繰り返す。
無段変速部制御手段104が上記無段変速部20の変速比γCVTの補正をすることは、前述したように、専ら無段変速部20のCVT効率ηCVTがより高くなるようにすることでもあるので、無段変速部制御手段104はその判断対象を乗算効率ηPではなくCVT効率ηCVTとしてもよい。そのようにした場合には、図13の伝達効率乗算値マップはその縦軸を無段変速部20のCVT効率ηCVTとした無段変速部伝達効率マップに置き換わり、無段変速部制御手段104は、乗算効率ηPについてではなく、現在の無段変速部20の変速比γCVTに対応するCVT効率ηCVTが点PMAX(図13参照)で示される最高効率から所定量低いCVT効率下限判定値以下であるか否かを判断する。
図14は、本実施例の電子制御装置60の制御作動の要部すなわちエンジン走行中において差動部11が差動状態(無段変速状態)である場合に前記乗算効率ηPを向上させるための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。
先ず、SB1においては、無段変速部20の変速比γCVTが補正される場合の補正量である前記変速比変更値ΔγCVTが初期化される。具体的には、変速比変更値ΔγCVTが零に設定される。SB1の次はSB2へ移る。
SB2においては、無段変速部20の前記基本変速比として図8の無段変速部変速比マップから車速Vに基づいて無段変速部20の変速比γCVTが決定される。SB2の次はSB3に移る。
SB3においては、乗算効率ηPが高くなる方向すなわち図13において点PMAXに近付く方向に無段変速部20の変速比γCVTが、後述のSB5およびSB6にて設定変更される変速比変更値ΔγCVTだけ補正される。具体的には、目標とされる無段変速部20の変速比γCVTが現在の変速比γCVTに変速比変更値ΔγCVTを加算した変速比に設定変更され、その目標とされる変速比γCVTになるように、無段変速部20において入力側プーリ40におけるベルト44との接触径(有効径)と出力側プーリ42におけるベルト44との接触径(有効径)とが同期して油圧により制御される。SB3の次はSB4へ移る。
SB4においては、図13の伝達効率乗算値マップから現在の差動部11の変速比γ0に対応する伝達効率曲線Lηが選択され、その選択された伝達効率曲線Lηにおいて現在の無段変速部20の変速比γCVTに対応する乗算効率ηPが前記伝達効率下限判定値以下であるか否かが判断される。ここで、本来的にはその乗算効率ηPが図13の伝達効率乗算値マップでの前記最高効率に達していないか否かが判断されるべきところ制御負荷軽減のため上記伝達効率下限判定値を用いて判断される。この判断が肯定的である場合、すなわち、上記乗算効率ηPが伝達効率下限判定値以下である場合にはSB5に移る。一方、この判断が否定的である場合には本フローチャートは終了する。
上記SB4の判断対象は上記乗算効率ηPであるが、それに替えて無段変速部20のCVT効率ηCVTについて判断されてもよい。その場合にはSB4は図15のように置き換わり、SB4においては、縦軸を無段変速部20のCVT効率ηCVTとした前記無段変速部伝達効率マップとしての図13に基づいて、現在の無段変速部20の変速比γCVTに対応するCVT効率ηCVTが前記CVT効率下限判定値以下であるか否かが判断される。
SB5においては、最高効率を示す点PMAX(図13参照)に対応した目標となる変速比γCVTと現状の変速比γCVTとの差が求められ、その差が変速比変更値ΔγCVTと決定される。SB5の次はSB6に移る。
SB6においては変速比変更値ΔγCVTの前記ガード処理がなされる。具体的には、SB5にて決定された変速比変更値ΔγCVTの絶対値が予め設けられている前記補正ガード値を超えた場合にはその絶対値がその補正ガード値にまで小さくされて上記変速比変更値ΔγCVTが修正される。従って、SB5にて決定された変速比変更値ΔγCVTはSB6を経て確定する。SB6の次はSB3に移る。なお、上記SB1乃至SB6は無段変速部制御手段104に対応する。
本実施例によれば、第1実施例の効果(A1)に加え次のような効果(B1)乃至(B5)がある。(B1)無段変速部制御手段104は、差動部11におけるエンジン8からの出力の伝達効率η11と無段変速部20における伝達効率ηCVTとの乗算値である乗算効率ηPを高めるように無段変速部20の変速比γCVTを決定(設定)し変更するので、差動部11又は無段変速部20の伝達効率低下による燃費低下を抑制できる。
(B2)無段変速部制御手段104は、上記乗算効率ηP(CVT効率ηCVT)がより高くなるように、図8の無段変速部変速比マップにより決定された無段変速部20の前記基本変速比に対して変速比γCVTの補正を行い、その変速比γCVTを決定し変更するので、図8による上記基本変速比の決定により上記乗算効率ηPがある程度高い状態から上記補正が開始されることとなり、効率的に無段変速部20の変速比γCVTを補正し設定できる。
(B3)無段変速部制御手段104は、現在の無段変速部20の変速比γCVTに対応するCVT効率ηCVTが点PMAX(図13参照)で示される最高効率から所定量低いCVT効率下限判定値以下であるか否かを判断し、その判断が肯定的である場合には、上記点PMAXに近付く方向に無段変速部20の変速比γCVTを変速比変更値ΔγCVTだけ補正するので、充分に無段変速部20の伝達効率γCVTが高くなったところで上記補正が終了し制御負荷を軽減できる。
(B4)予め前記補正ガード値が設けられており、無段変速部制御手段104は変速比変更値ΔγCVT(絶対値)がその補正ガード値を超えない範囲内で無段変速部20の変速比γCVTを補正するので、大幅に無段変速部20の変速比γCVTが変化することが回避され、乗員に違和感を生じさせないようすることが可能である。
(B5)図13に示すような前記伝達効率乗算値マップが実験的に求められ無段変速部制御手段104に予め記憶されており、無段変速部制御手段104は、その伝達効率乗算値マップに基づいて無段変速部20の前記基本変速比に対して変速比γCVTの補正を行い、その変速比γCVTを決定(設定)し変更するので、いちいち前記乗算効率ηPを算出する場合と比較して制御負荷を軽減できる。
図16は、第3実施例の電子制御装置60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16では第1実施例の機能ブロック線図である図5に対し、無段変速部制御手段80が無段変速部制御手段116に置き換わっており、エンジン燃焼方式制御手段112とエンジン燃焼方式判定手段114とが追加されている点が異なる。以下、その相違点について主に説明する。
本実施例のエンジン8は、理論空燃比の混合気を燃焼させるストイキ燃焼方式と理論空燃比よりも燃料が希薄な混合気を燃焼させるリーン燃焼方式との複数の燃料消費特性が異なる燃焼方式を備えており、走行状態に適した燃焼方式が採用される。図16のエンジン燃焼方式制御手段112は、スロットル弁開度θTH、エンジン回転速度NEなどからエンジン負荷を推定し、予め実験的に設定された条件に従いエンジン8の燃焼方式をそのエンジン負荷に応じたストイキ燃焼方式またはリーン燃焼方式に切り換える。
本実施例ではエンジン8の燃焼方式が複数あるのでハイブリッド制御手段74は、燃焼効率最適線LEFとして図6ではなく、上記ストイキ燃焼方式とリーン燃焼方式とのそれぞれの燃焼方式に応じた図17のようなエンジン8の燃焼効率最適線LEF(最適燃費率曲線LEF、燃費マップ)を予め記憶している。そして、ハイブリッド制御手段74は、エンジン8の燃焼方式に応じた燃焼効率最適線LEFを選択した上で第1実施例と同様にその選択された燃焼効率最適線LEFに沿ってエンジン8が作動させられるように差動部11の変速比γ0を制御する。
エンジン燃焼方式判定手段114は、エンジン8の燃焼方式がストイキ燃焼方式とリーン燃焼方式との何れに切り換えられているかを判定する。
無段変速部制御手段116は、第1実施例の無段変速部制御手段80と同様に無段変速部20の変速を行う変速制御手段として機能し、エンジン走行中において差動部11が差動状態(無段変速状態)である場合には前記無段変速部変速比マップから車速Vに基づいて無段変速部20の変速比γCVTを決定(設定)する。但し、上記無段変速部変速比マップは、第1実施例と同様にその無段変速部変速比マップに従って車速Vから上記変速比γCVTが決定され燃焼効率最適線LEF上のエンジン動作点PEGでエンジン8が作動させられた場合に理想的には第1電動機回転速度NM1が零乃至は略零(メカニカルロック点)になるように予め実験等により求められ設定された車速Vと変速比γCVTとの関係であるところ、本実施例のエンジン8はストイキ燃焼方式とリーン燃焼方式とを備えており、燃焼効率最適線LEFはストイキ燃焼方式とリーン燃焼方式とのそれぞれの燃焼方式に応じて合計2本あるので、無段変速部制御手段116が予め記憶しており上記無段変速部20の変速比γCVTの決定に用いる上記無段変速部変速比マップである図18は、それぞれの上記燃焼方式に応じた合計2本の変速比曲線から構成されている点が図8(第1実施例)と異なる。この図18の無段変速部変速比マップにより無段変速部20の変速比γCVTが決定された場合、各回転要素RE1〜RE4の相対回転速度を示す共線図では図19のように、何れの燃焼方式でも車速V拘束される第4回転要素RE4の回転速度は変わらず理想的には第1電動機回転速度NM1はメカニカルロック点からずれないように運転され、エンジン回転速度NEはそれぞれの燃焼方式の燃焼効率最適線LEFに沿ったエンジン動作点PEGに対応した異なった回転速度になる。
このように無段変速部制御手段116はエンジン8の燃焼方式に応じて上記2本の変速比曲線から何れかを選択する必要があるので、無段変速部制御手段116は、エンジン燃焼方式判定手段114によりエンジン8がストイキ燃焼方式に切り換えられていると判定された場合には図18の無段変速部変速比マップからストイキ燃焼方式の変速比曲線を選択し、エンジン燃焼方式判定手段114によりエンジン8がリーン燃焼方式に切り換えられていると判定された場合には図18の無段変速部変速比マップからリーン燃焼方式の変速比曲線を選択する。そして、無段変速部制御手段116は車速V及びその選択された変速比曲線に基づいて無段変速部20の変速比γCVTを決定(設定)する。言い換えると、上記選択された変速比曲線は現在の燃焼方式に応じた燃焼効率最適線LEF上のエンジン動作点PEGでエンジン8が作動させられた場合の車速Vと変速比γCVTとの関係であるので、無段変速部制御手段116は現在の燃焼方式に応じた燃焼効率最適線LEFに基づいて無段変速部20の変速比γCVTを決定(設定)する。
図20は、本実施例の電子制御装置60の制御作動の要部すなわちエンジン走行中において差動部11が差動状態(無段変速状態)である場合にエンジン8の燃焼方式に応じて無段変速部20の変速比γCVTを決定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。
先ず、エンジン燃焼方式判定手段114に対応するSC1においては、エンジン8の燃焼方式がリーン燃焼方式に切り換えられているかが判定される。この判定が肯定的である場合、すなわち、エンジン8の燃焼方式がリーン燃焼方式に切り換えられている場合にはSC2に移る。一方、この判定が否定的である場合、すなわち、エンジン8の燃焼方式がストイキ燃焼方式に切り換えられている場合にはSC3に移る。
SC2においては、図18の無段変速部変速比マップからリーン燃焼方式の変速比曲線が選択される。SC2の次はSC4に移る。
SC3においては、図18の無段変速部変速比マップからストイキ燃焼方式の変速比曲線が選択される。SC3の次はSC4に移る。
SC4においては、上記SC2もしくはSC3にて選択された変速比曲線が前記無段変速部20の基本変速比を決定するための変速比曲線としてメモリにストアされる。そして、その選択された変速比曲線及び車速Vに基づいて無段変速部20の変速比γCVTが決定される。なお、上記SC2乃至SC4は無段変速部制御手段116に対応する。
本実施例によれば、第1実施例の効果(A1)乃至(A4)に加え次のような効果(C1)がある。(C1)無段変速部制御手段116はエンジン8の燃焼方式に応じて選択された変速比曲線(図18参照)と車速Vとに基づいて無段変速部20の変速比γCVTを決定する、すなわち、現在の燃焼方式に応じた燃焼効率最適線LEF(図17参照)に基づいて無段変速部20の変速比γCVTを決定するので、エンジン8の燃焼方式が変更されてもその燃焼方式に応じて無段変速部20の変速比γCVTが決定(設定)され、それぞれの燃焼方式に応じた最適燃費を実現するようにエンジン8が運転され差動部11の伝達効率η11が向上して車両全体として燃費低下を抑制することが可能である。
図21は、第4実施例の動力伝達装置10を説明する骨子図である。図21では第1実施例の骨子図である図1に対し、ベルト式CVT変速装置である無段変速部20がトロイダル式CVT変速装置である無段変速部140に置き換わっている点が異なる。以下、その相違点について主に説明する。なお、本実施例の機能ブロック線図及びフローチャートは第1実施例のそれと同じである。
図21の動力伝達装置10は、ハイブリッド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る。そして、無段変速部140はその変速比γCVTを機械的作用により連続的に変化させることができる無段の自動変速機として機能する所謂トロイダル式CVT変速装置である。この無段変速部140は、伝達部材18に連結されその回転軸上で相対向する2つの入力ディスク142a,142b(以下、特に区別しない場合には「入力ディスク142」という)と、その2つ入力ディスク142a,142bの間において入力ディスク142a,142bのそれぞれに相対向して同軸上に設けられ出力軸22に連結された2つの出力ディスク144a,144b(以下、特に区別しない場合には「出力ディスク144」という)と、相対向するそれぞれの入力ディスク142a,142bと出力ディスク144a,144bとの間にその回転軸を対称軸として2つずつ合計4つ設けられたパワーローラ146a,146b,146c,146d(以下、特に区別しない場合には「パワーローラ146」という)とを備えている。そして、相対向する入力ディスク142と出力ディスク144とは互いが近付く方向に押圧され、それらの対向面はその間に設けられ伝達部材18の回転軸と交差する回転軸を有する2つのパワーローラ146の外周面と摩擦力を発生して接触し、その接触を維持しつつパワーローラ146の回転軸が揺動可能となるように入力ディスク142および出力ディスク144の相対向するパワーローラ146との接触面は円弧状断面を有している。このように構成された無段変速部140では、第1の動力伝達経路をなす一組の入力ディスク142a、パワーローラ146a,146b、出力ディスク144aと、第2の動力伝達経路をなす一組の入力ディスク142b、パワーローラ146c,146d、出力ディスク144bとが機械的配置としては伝達部材18の回転軸上に直列に、動力伝達経路としては並列に設けられており、伝達部材18から入力された駆動トルクは無段変速部140内の並列な2つの動流伝達経路でそれぞれ入力ディスク142、パワーローラ146、出力ディスク144の順に伝達され出力ディスク144に連結された出力軸22を経て駆動輪38へ伝達される。
無段変速部140では、入力ディスク142と出力ディスク144とのそれぞれと外周面で摩擦接触するパワーローラ146の回転軸と伝達部材18の回転軸とのなす角度θPR(図21参照)を4つのパワーローラ146で同時に同じ角度に変化させることによって、入力ディスク142におけるパワーローラ146との接触点の半径(有効径)と出力ディスク144におけるパワーローラ146との接触点の半径(有効径)との比が変化し無段変速部20の変速比γCVTが連続的に変化する。具体的には、上記角度θPRが小さくされるほど、入力ディスク142における上記接触点の半径は大きくなり出力ディスク144における上記接触点の半径なって、無段変速部20の変速比γCVTは小さくなる。
本実施例によれば、第1実施例に対し無段変速部140の機械的構造が異なるだけであるので、第1実施例の効果(A1)乃至(A4)と同様の効果がある。
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、これ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。
例えば、前述の第3実施例では、エンジン8の燃焼方式が変更される場合について説明されているが、エンジン8の運転方式であるエンジン8の燃焼方式が変更される場合のみならずその他の運転方式が変更される場合にも同様の制御作動で対応し得る。例えば、軽負荷時にはエンジン8が4気筒で駆動され高負荷時には8気筒で駆動されるような可変気筒の運転方式を備えたエンジン8にも上記制御作動で同様に対応し得る。
また前述の第3実施例において、エンジン8の燃焼方式はリーン燃焼方式とストイキ燃焼方式との2方式であるが3方式以上であっても差し支えない。
また前述の第1実施例乃至第4実施例において、第1電動機M1の運転状態が制御されることにより、差動部11(動力分配機構16)はその変速比γ0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ものであったが、例えば差動部11の変速比γ0を連続的ではなく差動作用を利用して敢えて段階的に変化させるものであってもよい。また、無段変速部20,140もその変速比γCVTを敢えて段階的に変化させるものであってもよい。
また前述の第1実施例乃至第4実施例において、エンジン8と差動部11とは直結されているが、エンジン8が差動部11にクラッチ等の係合要素を介して連結されていてもよい。
また前述の第1実施例乃至第4実施例において、第1電動機M1と第2回転要素RE2とは直結されており、第2電動機M2と第3回転要素RE3とは直結されているが、第1電動機M1が第2回転要素RE2にクラッチ等の係合要素を介して連結され、第2電動機M2が第3回転要素RE3にクラッチ等の係合要素を介して連結されていてもよい。
また前述の第1実施例乃至第4実施例において、エンジン8から駆動輪38への動力伝達経路において、差動部11の次に無段変速部20が連結されているが、無段変速部20の次に差動部11が連結されている順番でもよい。要するに、無段変速部20は、エンジン8から駆動輪38への動力伝達経路の一部を構成するように設けられておればよい。
また前述の第1実施例乃至第4実施例において、図1によれば、差動部11と無段変速部20とは直列に連結されているが、動力伝達装置10全体として電気的に差動状態を変更し得る電気式差動機能とその電気式差動機能による変速とは異なる原理で変速する機能とが備わっていれば、差動部11と無段変速部20とが機械的に独立していなくても本発明は適用される。
また前述の第1実施例乃至第4実施例において、動力分配機構16はシングルプラネタリであるが、ダブルプラネタリであってもよい。
また前述の第1実施例乃至第4実施例において、差動部遊星歯車装置24を構成する第1回転要素RE1にはエンジン8が動力伝達可能に連結され、第2回転要素RE2には第1電動機M1が動力伝達可能に連結され、第3回転要素RE3には駆動輪38への動力伝達経路が連結されているが、例えば、2つの遊星歯車装置がそれを構成する一部の回転要素で相互に連結された構成において、その遊星歯車装置の回転要素にそれぞれエンジン、電動機、駆動輪が動力伝達可能に連結されており、その遊星歯車装置の回転要素に連結されたクラッチ又はブレーキの制御により差動部11が有段変速と無段変速とに切換可能な構成にも本発明は適用される。
また前述の第1実施例乃至第4実施例において、第2電動機M2は伝達部材18に直接連結されているが、第2電動機M2の連結位置はそれに限定されず、エンジン8又は伝達部材18から駆動輪38までの間の動力伝達経路に直接的或いは変速機、遊星歯車装置、係合装置等を介して間接的に連結されていてもよい。
また、前述の第1実施例乃至第4実施例の動力分配機構16では、差動部キャリヤCA0がエンジン8に連結され、差動部サンギヤS0が第1電動機M1に連結され、差動部リングギヤR0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、差動部遊星歯車装置24の3要素CA0、S0、R0のうちのいずれと連結されていても差し支えない。
また前述の第1実施例乃至第4実施例において、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。
また前述の第1実施例乃至第4実施例において、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は差動部サンギヤS0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、減速機等を介して作動的に第1電動機M1は差動部サンギヤS0に連結され、第2電動機M2は伝達部材18に連結されていてもよい。
また前述の第1実施例乃至第4実施例において、動力分配機構16は1組の差動部遊星歯車装置24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。
また前述の第1実施例乃至第4実施例において、第2電動機M2はエンジン8から駆動輪38までの動力伝達経路の一部を構成する伝達部材18に連結されているが、第2電動機M2がその動力伝達経路に連結されていることに加え、クラッチ等の係合要素を介して動力分配機構16にも連結可能とされており、第1電動機M1の代わりに第2電動機M2によって動力分配機構16の差動状態を制御可能とする動力伝達装置10の構成であってもよい。
また前述した複数の実施例はそれぞれ、例えば優先順位を設けるなどして、相互に組み合わせて実施することができる。
その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。
8:エンジン
10:動力伝達装置(車両用動力伝達装置)
11:差動部(電気式差動部)
16:動力分配機構(差動機構)
20:無段変速部
60:電子制御装置(制御装置)
M1:第1電動機(差動用電動機)
80,104,116:無段変速部制御手段
82:差動部制御手段
10:動力伝達装置(車両用動力伝達装置)
11:差動部(電気式差動部)
16:動力分配機構(差動機構)
20:無段変速部
60:電子制御装置(制御装置)
M1:第1電動機(差動用電動機)
80,104,116:無段変速部制御手段
82:差動部制御手段
Claims (10)
- エンジンと動力伝達可能に連結された差動機構を有し差動用電動機の運転状態が制御されることにより該差動機構の差動状態が制御される電気式差動部を備えた車両用動力伝達装置の制御装置であって、
動力伝達経路の一部を構成し変速比を連続的に変化させることができる無段変速部と、
前記エンジンの燃費向上のために予め設定された動作曲線である燃焼効率最適線に基づき、該燃焼効率最適線に前記エンジンの動作点が沿うように前記無段変速部の変速比を設定する無段変速部制御手段と
を、含むことを特徴とする車両用動力伝達装置の制御装置。 - 前記電気式差動部における前記エンジンからの出力の伝達効率を高めるように該電気式差動部の変速比を設定する差動部制御手段を含む
ことを特徴とする請求項1に記載の車両用動力伝達装置の制御装置。 - 前記差動用電動機は発電機能と電動機機能とを備え、
前記差動部制御手段は、該差動用電動機の消費電力又は出力電力を零に近付けることによって前記伝達効率を高める
ことを特徴とする請求項2に記載の車両用動力伝達装置の制御装置。 - 前記差動部制御手段は、前記差動用電動機の回転速度を零に近付けることによって前記伝達効率を高める
ことを特徴とする請求項2に記載の車両用動力伝達装置の制御装置。 - 前記無段変速部制御手段は、前記電気式差動部における前記エンジンからの出力の伝達効率と前記無段変速部における該伝達効率との乗算値を高めるように前記無段変速部の変速比を設定する
ことを特徴とする請求項1に記載の車両用動力伝達装置の制御装置。 - 前記無段変速部制御手段が前記伝達効率の乗算値を高めるように前記無段変速部の変速比を設定することとは、前記電気式差動部の伝達効率が予め定められた下限値以上になるように予め設定された前記無段変速部の基本変速比に対して前記無段変速部の伝達効率がより高くなるように該無段変速部の変速比を補正することである
ことを特徴とする請求項5に記載の車両用動力伝達装置の制御装置。 - 前記無段変速部の伝達効率が予め定められた下限判定値以下の場合に前記無段変速部制御手段は前記無段変速部の変速比を補正する
ことを特徴とする請求項6に記載の車両用動力伝達装置の制御装置。 - 前記無段変速部制御手段が前記無段変速部の変速比を補正する場合の補正量の上限値である補正ガード値が設けられており、
前記無段変速部制御手段は前記補正量が前記補正ガード値を超えない範囲内で前記無段変速部の変速比を補正する
ことを特徴とする請求項6または7に記載の車両用動力伝達装置の制御装置。 - 前記無段変速部制御手段は、前記無段変速部の変速比と前記伝達効率の乗算値との関係を示す予め設定された伝達効率乗算値マップに基づいて前記無段変速部の変速比を設定する
ことを特徴とする請求項5乃至8の何れか1項に記載の車両用動力伝達装置の制御装置。 - 前記エンジンは燃料消費特性の異なる複数の燃焼方式を有し、それぞれの前記燃焼方式に応じて複数の前記燃焼効率最適線が予め設定されており、
前記無段変速部制御手段は、現在の燃焼方式に応じた前記燃焼効率最適線に基づき前記無段変速部の変速比を設定する
ことを特徴とする請求項1乃至9の何れか1項に記載の車両用動力伝達装置の制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007335391A JP2009154724A (ja) | 2007-12-26 | 2007-12-26 | 車両用動力伝達装置の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007335391A JP2009154724A (ja) | 2007-12-26 | 2007-12-26 | 車両用動力伝達装置の制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009154724A true JP2009154724A (ja) | 2009-07-16 |
Family
ID=40959202
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007335391A Pending JP2009154724A (ja) | 2007-12-26 | 2007-12-26 | 車両用動力伝達装置の制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009154724A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012159128A (ja) * | 2011-01-31 | 2012-08-23 | Daihatsu Motor Co Ltd | 制御装置 |
DE112010005907T5 (de) | 2010-09-27 | 2013-07-18 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Steuervorrichtung für ein Hybridfahrzeug |
WO2013140538A1 (ja) * | 2012-03-21 | 2013-09-26 | トヨタ自動車株式会社 | ハイブリッド車両の駆動制御装置 |
US8718851B2 (en) | 2010-06-10 | 2014-05-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device for hybrid vehicle, control method for hybrid vehicle, and hybrid vehicle |
-
2007
- 2007-12-26 JP JP2007335391A patent/JP2009154724A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8718851B2 (en) | 2010-06-10 | 2014-05-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device for hybrid vehicle, control method for hybrid vehicle, and hybrid vehicle |
DE112010005907T5 (de) | 2010-09-27 | 2013-07-18 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Steuervorrichtung für ein Hybridfahrzeug |
US8930101B2 (en) | 2010-09-27 | 2015-01-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Hybrid vehicle differential element speed control |
JP2012159128A (ja) * | 2011-01-31 | 2012-08-23 | Daihatsu Motor Co Ltd | 制御装置 |
WO2013140538A1 (ja) * | 2012-03-21 | 2013-09-26 | トヨタ自動車株式会社 | ハイブリッド車両の駆動制御装置 |
JPWO2013140538A1 (ja) * | 2012-03-21 | 2015-08-03 | トヨタ自動車株式会社 | ハイブリッド車両の駆動制御装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5167851B2 (ja) | 車両用駆動装置の制御装置 | |
JP4957475B2 (ja) | 車両用動力伝達装置の制御装置 | |
JP5066905B2 (ja) | 車両用駆動装置の制御装置 | |
JP5104169B2 (ja) | 車両の動力伝達装置の制御装置 | |
JP5298573B2 (ja) | 車両用動力伝達装置の制御装置 | |
JP4591471B2 (ja) | ハイブリッド車両用駆動装置の制御装置 | |
JP4858310B2 (ja) | 車両用動力伝達装置の制御装置 | |
JP2009023446A (ja) | 車両用駆動装置の制御装置 | |
JP2009143388A (ja) | 車両用動力伝達装置の制御装置 | |
JP2008121475A (ja) | 車両用駆動装置の制御装置 | |
JP2010070008A (ja) | 車両用駆動装置の制御装置 | |
JP2008273245A (ja) | 車両用動力伝達装置の制御装置 | |
JP2009144575A (ja) | 車両用動力伝達装置の制御装置 | |
JP4941194B2 (ja) | 車両用油圧制御装置 | |
JP5003411B2 (ja) | 車両の駆動力制御装置 | |
JP2010095197A (ja) | 車両用動力伝達装置の制御装置 | |
JP2009154625A (ja) | 車両用動力伝達装置の制御装置 | |
JP2009068615A (ja) | 車両用駆動装置の制御装置 | |
JP2009154724A (ja) | 車両用動力伝達装置の制御装置 | |
JP2009234292A (ja) | 車両用駆動装置の制御装置 | |
JP2009213263A (ja) | 車両の回生制御装置 | |
JP5098776B2 (ja) | 車両用駆動装置の制御装置 | |
JP2009220755A (ja) | 車両用駆動装置の制御装置 | |
JP5076914B2 (ja) | 車両用動力伝達装置の制御装置 | |
JP2010076575A (ja) | 車両用動力伝達装置の制御装置 |