JP2009227096A - 車両用動力伝達装置の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】車両用動力伝達装置において変速ショックを低減できる制御装置を提供する。
【解決手段】イナーシャキャンセルパワー算出手段72は、自動変速部20の変速に伴って差動部11の差動状態が変化する場合に第1電動機M1に生じる慣性トルクTintを打ち消すためのイナーシャキャンセルパワーPg_inerを算出する。また、第2電動機許容範囲決定手段76は、そのイナーシャキャンセルパワーPg_inerを除いた第1電動機出力Pg’に基づいて第2電動機トルク上限値Tm_maxまたは第2電動機トルク下限値Tm_minを決定する。従って、自動変速部20の変速中のイナーシャキャンセルパワーPg_inerの変動が、第2電動機トルク上限値Tm_maxと第2電動機トルク下限値Tm_minとに制限される第2電動機トルクTmに影響せず、その結果、変速ショックの低減を図り得る。
【選択図】図6
【解決手段】イナーシャキャンセルパワー算出手段72は、自動変速部20の変速に伴って差動部11の差動状態が変化する場合に第1電動機M1に生じる慣性トルクTintを打ち消すためのイナーシャキャンセルパワーPg_inerを算出する。また、第2電動機許容範囲決定手段76は、そのイナーシャキャンセルパワーPg_inerを除いた第1電動機出力Pg’に基づいて第2電動機トルク上限値Tm_maxまたは第2電動機トルク下限値Tm_minを決定する。従って、自動変速部20の変速中のイナーシャキャンセルパワーPg_inerの変動が、第2電動機トルク上限値Tm_maxと第2電動機トルク下限値Tm_minとに制限される第2電動機トルクTmに影響せず、その結果、変速ショックの低減を図り得る。
【選択図】図6
Description
本発明は、車両用動力伝達装置の制御装置に係り、車両走行時の快適性を向上させる技術に関するものである。
エンジンと駆動輪との間に連結された差動機構とその差動機構に動力伝達可能に連結された第1電動機とを有しその第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、その電気式差動部と上記駆動輪との間に連結された変速機と、その変速機の入力側に連結された第2電動機と、上記第1電動機および第2電動機と電力のやりとりが可能なバッテリなどの蓄電装置とを備えた車両用動力伝達装置が、従来から知られている。この車両用動力伝達装置はハイブリッド車両に好適に用いられ、例えば、特許文献1の車両用動力伝達装置がそれである。一般に、そのような車両用動力伝達装置の制御装置では,上記蓄電装置の耐久性等を考慮してその蓄電装置の充電電力および放電電力を制限する入出力制限範囲が予め設定されており、上記制御装置はその入出力制限範囲内に上記第1電動機の出力および第2電動機の出力の合計が収まるようにその第1電動機の出力および第2電動機の出力を調整する。
特開2007−118696号公報
特開2006−182272号公報
上記特許文献1の車両用動力伝達装置の制御装置は、上記蓄電装置の入出力制限範囲内に上記第1電動機の出力および第2電動機の出力の合計が収まるようにそれらの出力を調整するので、その第1電動機の発電電力もしくは消費電力が変化すればそれに応じて上記第2電動機の出力上限値もしくは出力下限値は変化するという相互関係がある。
例えばアクセルペダルが最大操作量まで踏込まれ前記変速機でダウンシフトが実行される場合には、上記制御装置は運転者の意思に沿うように可能な限り上記第2電動機の出力を高めるので、上記第2電動機の出力が上記出力上限値に達しその第2電動機はその出力上限値によって出力制限されつつ運転される。そして、上記制御装置は、上記第2電動機の回転速度を上昇させ上記第1電動機の回転速度を下降させるようにして前記差動機構の差動状態を変化させて、上記ダウンシフトを成立させる。このように上記差動機構の差動状態が変化させられる場合に上記第1電動機は、その第1電動機に生じる慣性トルクを打ち消すために出力トルクを増大するのでその第1電動機の発電電力が増大する。そうなると、上記第1電動機と第2電動機との間での出力の相互関係から、上記第1電動機の発電電力増大に応じて上記第2電動機の出力上限値およびそれに制限されている第2電動機の出力が上記ダウンシフト中に一時的に大きくなることが考えられる。更に、前記変速機の変速(ダウンシフト,アップシフト)中は上記差動機構の差動状態の変化が大きいので上記第2電動機の出力変動はより顕著に現れると考えられる。しかし、上記特許文献1の制御装置では、上記第2電動機の出力変動を抑える対策は採用されていないので、上述のような上記第2電動機の出力変動すなわちその出力トルクの変動が上記変速機の変速中に現れる場合があり、その出力トルクの変動が変速ショックとして前記駆動輪にまで伝達され走行時の快適性を損なうおそれがあった。なお、このような課題は未公知である。
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、車両用動力伝達装置において、走行時の快適性を損なうおそれがある変速ショックを低減でき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)エンジンと駆動輪との間に連結された差動機構とその差動機構に動力伝達可能に連結された第1電動機とを有しその第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、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自動変速部とを、備えた車両用動力伝達装置の制御装置であって、(b)前記自動変速部の変速に伴って前記電気式差動部の差動状態が変化する場合に前記第1電動機に生じる慣性トルクを打ち消すためのその第1電動機の出力であるイナーシャキャンセルパワーを算出するイナーシャキャンセルパワー算出手段と、(c)前記イナーシャキャンセルパワーを除いた前記第1電動機の出力に基づいて前記第2電動機の出力トルクの上限値または下限値を決定する第2電動機出力許容範囲決定手段とを、含むことを特徴とする。
請求項2に係る発明は、前記エンジンがそのエンジンの目標とする動作点で作動するように前記第1電動機の出力トルクを制御する第1電動機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)前記第1電動機は発電機としても電動機としても機能することが可能であり、(b)前記第2電動機出力許容範囲決定手段は、前記イナーシャキャンセルパワーが、前記第1電動機が電動機として機能したときの出力である場合には、前記イナーシャキャンセルパワーを除いた前記第1電動機の出力に基づいて前記第2電動機の出力トルクの下限値を決定し、(c)前記第2電動機出力許容範囲決定手段は、前記イナーシャキャンセルパワーが、前記第1電動機が発電機として機能したときの出力である場合には、前記イナーシャキャンセルパワーを除いた前記第1電動機の出力に基づいて前記第2電動機の出力トルクの上限値を決定することを特徴とする。
請求項4に係る発明では、(a)前記第2電動機出力許容範囲決定手段は、前記イナーシャキャンセルパワーを除いた前記第1電動機の出力に基づいて前記第2電動機の出力トルクの下限値を決定する場合には、その下限値がその第2電動機の出力トルクの上限値より低いことを条件にその下限値を決定し、(b)前記第2電動機出力許容範囲決定手段は、前記イナーシャキャンセルパワーを除いた前記第1電動機の出力に基づいて前記第2電動機の出力トルクの上限値を決定する場合には、その上限値がその第2電動機の出力トルクの下限値より高いことを条件にその上限値を決定することを特徴とする。
請求項5に係る発明は、(a)前記第1電動機もしくは第2電動機が発電した電力を蓄電することができその第1電動機もしくは第2電動機へ電力を供給できる蓄電装置が備えられ、(b)前記第1電動機の出力と第2電動機の出力との合計が前記蓄電装置の予め定められた入出力許容範囲内に収まるように、その第1電動機および第2電動機を運転することを特徴とする。
請求項6に係る発明では、前記イナーシャキャンセルパワー算出手段は、前記自動変速部のダウンシフト時に前記イナーシャキャンセルパワーを算出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は、(a)前記自動変速部の変速に伴って前記電気式差動部の差動状態が変化する場合に前記第1電動機に生じる慣性トルクを打ち消すためのその第1電動機の出力であるイナーシャキャンセルパワーを算出するイナーシャキャンセルパワー算出手段と、(b)前記イナーシャキャンセルパワーを除いた上記第1電動機の出力に基づいて前記第2電動機の出力トルクの上限値または下限値を決定する第2電動機出力許容範囲決定手段とを含むので、上記自動変速部の変速中に上記イナーシャキャンセルパワーが変動したとしても、その変動が上記第2電動機の出力トルクの上限値と下限値とに与える影響が低減されてその上限値または下限値の変化に起因して上記第2電動機の出力トルクが大きく変動することが抑えられ、その結果、変速ショックの低減を図り走行時の快適性を損なわないようすることが可能である。
また、請求項2に係る発明の車両用動力伝達装置の制御装置は、前記エンジンがそのエンジンの目標とする動作点で作動するように前記第1電動機の出力トルクを制御する第1電動機制御手段を含むので、その第1電動機の出力トルクを制御することにより車速や前記自動変速部の変速比に拘束されずに上記エンジンをその目標とする動作点で作動させることが可能である。
一般に、ジェネレータおよびモータとして機能する複数の電動機が車両用動力伝達装置に備えられている場合、その全ての電動機の出力の収支は所定の範囲内に収まる必要がある。例えば、理解を容易にするためにその車両用動力伝達装置に蓄電装置が無いと仮定すれば、上記全ての電動機の出力の収支は基本的には零になる必要があり、具体的に言えば、第1電動機で発電されたとすればその発電電力は第2電動機で消費される必要がある。このような関係を通常は考慮して、前記第2電動機の出力トルクの上限値および下限値は決定されるものである。この点、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、(a)前記第1電動機は発電機(ジェネレータ)としても電動機(モータ)としても機能することが可能であり、(b)前記第2電動機出力許容範囲決定手段は、前記イナーシャキャンセルパワーが、前記第1電動機が電動機として機能したときの出力である場合には、前記イナーシャキャンセルパワーを除いた前記第1電動機の出力に基づいて前記第2電動機の出力トルクの下限値を決定し、(c)上記第2電動機出力許容範囲決定手段は、前記イナーシャキャンセルパワーが、前記第1電動機が発電機として機能したときの出力である場合には、前記イナーシャキャンセルパワーを除いた前記第1電動機の出力に基づいて前記第2電動機の出力トルクの上限値を決定するので、上記イナーシャキャンセルパワーが除かれることによって、上記上限値と下限値とで規定される上記第2電動機の出力トルクの許容範囲が狭くなることとなり、その許容範囲が、上記イナーシャキャンセルパワーが除かれずに決定される本来の第2電動機の出力トルクの許容範囲を超えることがなく、上記第2電動機の出力トルクを適切に調整できる。
また、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、(a)前記第2電動機出力許容範囲決定手段は、前記イナーシャキャンセルパワーを除いた前記第1電動機の出力に基づいて前記第2電動機の出力トルクの下限値を決定する場合には、その下限値がその第2電動機の出力トルクの上限値より低いことを条件にその下限値を決定し、(b)上記第2電動機出力許容範囲決定手段は、上記イナーシャキャンセルパワーを除いた上記第1電動機の出力に基づいて上記第2電動機の出力トルクの上限値を決定する場合には、その上限値がその第2電動機の出力トルクの下限値より高いことを条件にその上限値を決定するので、上記第2電動機の出力トルクの上限値および下限値の大小関係が反転することがない。
また、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、(a)前記第1電動機もしくは第2電動機が発電した電力を蓄電することができその第1電動機もしくは第2電動機へ電力を供給できる蓄電装置が備えられ、(b)上記第1電動機の出力と第2電動機の出力との合計が上記蓄電装置の予め定められた入出力許容範囲内に収まるように、上記第1電動機および第2電動機が運転されるので、上記蓄電装置の過放電および過充電を回避できる。
また、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、前記イナーシャキャンセルパワー算出手段は、前記自動変速部のダウンシフト時に前記イナーシャキャンセルパワーを算出するので、変速ショックが大きく現れ易いダウンシフト時に変速ショックの低減を図り得る。
ここで好適には、前記エンジンの所定の動作状態を実現するため予め設定されたエンジンの動作曲線の一種である最適燃費率曲線に上記エンジンの動作点が沿ってそのエンジンが作動するように前記電気式差動部の変速比つまり差動状態が制御される。このようにすれば、前記第1電動機の運転状態の制御によりエンジンの最適燃費が実現するようにエンジンが作動し燃費向上を図ることが可能である。ここで、上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そのエンジンの動作状態を示す動作点である。
また好適には、前記エンジンと前記駆動輪との間の動力伝達経路において、そのエンジン、前記電気式差動部、前記自動変速部、その駆動輪の順に連結されている。すなわち、その自動変速部は上記電気式差動部と駆動輪との間の動力伝達経路の一部を構成する。
また好適には、前記差動機構は、前記エンジンに動力伝達可能に連結された第1回転要素と前記第1電動機に動力伝達可能に連結された第2回転要素と前記駆動輪に動力伝達可能に連結された第3回転要素とを有するシングルピニオン型の遊星歯車装置であり、上記第1回転要素はその遊星歯車装置のキャリヤであり、上記第2回転要素はその遊星歯車装置のサンギヤであり、上記第3回転要素はその遊星歯車装置のリングギヤである。このようにすれば、前記差動機構の軸心方向寸法が小さくなる。また、その差動機構が1つの遊星歯車装置によって簡単に構成される。
また好適には、前記自動変速部の変速比と前記電気式差動部の変速比とに基づいて前記車両用動力伝達装置の総合変速比が形成されるものである。このようにすれば、上記自動変速部の変速比を利用することで駆動力が幅広く得られるようになる。
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。
本発明の制御装置は好適にはハイブリッド車両に用いられる。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」と表す)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)内において共通の軸心上に配設された入力回転部材としての入力軸14と、この入力軸14に直接に或いは図示しない脈動吸収ダンパー(振動減衰装置)を介して直接に連結された差動部11と、その差動部11と駆動輪38(図6参照)との間の動力伝達経路で伝達部材(伝動軸)18を介して直列に連結されている自動変速部20と、この自動変速部20に連結されている出力回転部材としての出力軸22とを直列に備えている。この動力伝達装置10は、車両において縦置きされるFR(フロントエンジン・リヤドライブ)型車両に好適に用いられるものであり、入力軸14に直接に或いは図示しない脈動吸収ダンパーを介して直接的に連結された走行用の駆動力源として例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関であるエンジン8と一対の駆動輪38(図6参照)との間に設けられて、エンジン8からの動力を動力伝達経路の一部を構成する差動歯車装置(終減速機)36および一対の車軸等を順次介して左右の駆動輪38へ伝達する。
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。なお、動力伝達装置10はその軸心に対して対称的に構成されているため、図1の骨子図においてはその下側が省略されている。
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は何れも電動機としても発電機としても機能することが可能な所謂モータジェネレータであるが、動力分配機構16の差動状態を制御するための差動用電動機として機能する第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)機能を少なくとも備え、第2電動機M2は走行用の駆動力源として駆動力を出力する走行用電動機として機能するためモータ(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可能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が差動可能状態とされると差動部11も差動可能状態とされ、差動部11はその変速比γ0(入力軸14の回転速度/伝達部材18の回転速度)が最小値γ0minから最大値γ0maxまで連続的に変化させられる電気的な無段変速機として機能する無段変速状態とされる。このように動力分配機構16が差動可能状態とされると、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)の変速状態を差動可能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可能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。
自動変速部20は、その変速比(=伝達部材18の回転速度N18/出力軸22の回転速度NOUT)を段階的に変化させることができる有段式の自動変速機として機能する変速部であり、シングルピニオン型の第1遊星歯車装置26、シングルピニオン型の第2遊星歯車装置28、およびシングルピニオン型の第3遊星歯車装置30を備えている。第1遊星歯車装置26は、第1サンギヤS1、第1遊星歯車P1、その第1遊星歯車P1を自転および公転可能に支持する第1キャリヤCA1、第1遊星歯車P1を介して第1サンギヤS1と噛み合う第1リングギヤR1を備えており、例えば「0.562」程度の所定のギヤ比ρ1を有している。第2遊星歯車装置28は、第2サンギヤS2、第2遊星歯車P2、その第2遊星歯車P2を自転および公転可能に支持する第2キャリヤCA2、第2遊星歯車P2を介して第2サンギヤS2と噛み合う第2リングギヤR2を備えており、例えば「0.425」程度の所定のギヤ比ρ2を有している。第3遊星歯車装置30は、第3サンギヤS3、第3遊星歯車P3、その第3遊星歯車P3を自転および公転可能に支持する第3キャリヤCA3、第3遊星歯車P3を介して第3サンギヤS3と噛み合う第3リングギヤR3を備えており、例えば「0.421」程度の所定のギヤ比ρ3を有している。第1サンギヤS1の歯数をZS1、第1リングギヤR1の歯数をZR1、第2サンギヤS2の歯数をZS2、第2リングギヤR2の歯数をZR2、第3サンギヤS3の歯数をZS3、第3リングギヤR3の歯数をZR3とすると、上記ギヤ比ρ1はZS1/ZR1、上記ギヤ比ρ2はZS2/ZR2、上記ギヤ比ρ3はZS3/ZR3である。
自動変速部20では、第1サンギヤS1と第2サンギヤS2とが一体的に連結されて第2クラッチC2を介して伝達部材18に選択的に連結されるとともに第1ブレーキB1を介してケース12に選択的に連結され、第1キャリヤCA1は第2ブレーキB2を介してケース12に選択的に連結され、第3リングギヤR3は第3ブレーキB3を介してケース12に選択的に連結され、第1リングギヤR1と第2キャリヤCA2と第3キャリヤCA3とが一体的に連結されて出力軸22に連結され、第2リングギヤR2と第3サンギヤS3とが一体的に連結されて第1クラッチC1を介して伝達部材18に選択的に連結されている。このように、自動変速部20と伝達部材18とは自動変速部20の変速段を成立させるために用いられる第1クラッチC1または第2クラッチC2を介して選択的に連結されている。言い換えれば、第1クラッチC1および第2クラッチC2は、伝達部材18と自動変速部20との間すなわち差動部11(伝達部材18)と駆動輪38との間の動力伝達経路を、その動力伝達経路の動力伝達を可能とする動力伝達可能状態と、その動力伝達経路の動力伝達を遮断する動力伝達遮断状態とに選択的に切り換える係合装置として機能している。つまり、第1クラッチC1および第2クラッチC2の少なくとも一方が係合されることで上記動力伝達経路が動力伝達可能状態とされ、或いは第1クラッチC1および第2クラッチC2が解放されることで上記動力伝達経路が動力伝達遮断状態とされる。
前記切換クラッチC0、第1クラッチC1、第2クラッチC2、切換ブレーキB0、第1ブレーキB1、第2ブレーキB2、および第3ブレーキB3は従来の車両用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。
以上のように構成された動力伝達装置10では、例えば、図2の係合作動表に示されるように、前記切換クラッチC0、第1クラッチC1、第2クラッチC2、切換ブレーキB0、第1ブレーキB1、第2ブレーキB2、および第3ブレーキB3が選択的に係合作動させられることにより、第1速ギヤ段(第1変速段)乃至第5速ギヤ段(第5変速段)のいずれか或いは後進ギヤ段(後進変速段)或いはニュートラルが選択的に成立させられ、略等比的に変化する変速比γ(=入力軸回転速度NIN/出力軸回転速度NOUT)が各ギヤ段毎に得られるようになっている。特に、本実施例では動力分配機構16に切換クラッチC0および切換ブレーキB0が備えられており、切換クラッチC0および切換ブレーキB0の何れかが係合作動させられることによって、差動部11は前述した無段変速機として作動する無段変速状態に加え、変速比が一定の変速機として作動する定変速状態を構成することが可能とされている。したがって、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と自動変速部20とで有段変速機として作動する有段変速状態が構成され、切換クラッチC0および切換ブレーキB0の何れも係合作動させないことで無段変速状態とされた差動部11と自動変速部20とで電気的な無段変速機として作動する無段変速状態が構成される。言い換えれば、動力伝達装置10は、切換クラッチC0および切換ブレーキB0の何れかを係合作動させることで有段変速状態に切り換えられ、切換クラッチC0および切換ブレーキB0の何れも係合作動させないことで無段変速状態に切り換えられる。また、差動部11も有段変速状態と無段変速状態とに切り換え可能な変速機であると言える。
例えば、動力伝達装置10が有段変速機として機能する場合には、図2に示すように、切換クラッチC0、第1クラッチC1および第3ブレーキB3の係合により、変速比γ1が最大値例えば「3.357」程度である第1速ギヤ段が成立させられ、切換クラッチC0、第1クラッチC1および第2ブレーキB2の係合により、変速比γ2が第1速ギヤ段よりも小さい値例えば「2.180」程度である第2速ギヤ段が成立させられ、切換クラッチC0、第1クラッチC1および第1ブレーキB1の係合により、変速比γ3が第2速ギヤ段よりも小さい値例えば「1.424」程度である第3速ギヤ段が成立させられ、切換クラッチC0、第1クラッチC1および第2クラッチC2の係合により、変速比γ4が第3速ギヤ段よりも小さい値例えば「1.000」程度である第4速ギヤ段が成立させられ、第1クラッチC1、第2クラッチC2、および切換ブレーキB0の係合により、変速比γ5が第4速ギヤ段よりも小さい値例えば「0.705」程度である第5速ギヤ段が成立させられる。また、第2クラッチC2および第3ブレーキB3の係合により、変速比γRが第1速ギヤ段と第2速ギヤ段との間の値例えば「3.209」程度である後進ギヤ段が成立させられる。なお、ニュートラル「N」状態とする場合には、例えば全てのクラッチ及びブレーキC0,C1,C2,B0,B1,B2,B3が解放される。
しかし、動力伝達装置10が無段変速機として機能する場合には、図2に示される係合表の切換クラッチC0および切換ブレーキB0が共に解放される。これにより、差動部11が無段変速機として機能し、それに直列の自動変速部20が有段変速機として機能することにより、自動変速部20の第1速、第2速、第3速、第4速の各ギヤ段に対しその自動変速部20に入力される回転速度すなわち伝達部材18の回転速度が無段的に変化させられて各ギヤ段は無段的な変速比幅が得られる。したがって、その各ギヤ段の間が無段的に連続変化可能な変速比となって動力伝達装置10全体としてのトータル変速比(総合変速比)γTが無段階に得られるようになる。
図3は、無段変速部或いは第1変速部として機能する差動部11と有段変速部或いは第2変速部として機能する自動変速部20とから構成される動力伝達装置10において、ギヤ段毎に連結状態が異なる各回転要素の回転速度の相対関係を直線上で表すことができる共線図を示している。この図3の共線図は、各遊星歯車装置24、26、28、30のギヤ比ρの関係を示す横軸と、相対的回転速度を示す縦軸とから成る二次元座標であり、3本の横線のうちの下側の横線X1が回転速度零を示し、上側の横線X2が回転速度「1.0」すなわち入力軸14に連結されたエンジン8の回転速度Neを示し、横線XGが伝達部材18の回転速度を示している。
また、差動部11を構成する動力分配機構16の3つの要素に対応する3本の縦線Y1、Y2、Y3は、左側から順に第2回転要素(第2要素)RE2に対応する差動部サンギヤS0、第1回転要素(第1要素)RE1に対応する差動部キャリヤCA0、第3回転要素(第3要素)RE3に対応する差動部リングギヤR0の相対回転速度を示すものであり、それらの間隔は差動部遊星歯車装置24のギヤ比ρ0に応じて定められている。さらに、自動変速部20の5本の縦線Y4、Y5、Y6、Y7、Y8は、左から順に、第4回転要素(第4要素)RE4に対応し且つ相互に連結された第1サンギヤS1および第2サンギヤS2を、第5回転要素(第5要素)RE5に対応する第1キャリヤCA1を、第6回転要素(第6要素)RE6に対応する第3リングギヤR3を、第7回転要素(第7要素)RE7に対応し且つ相互に連結された第1リングギヤR1、第2キャリヤCA2、第3キャリヤCA3を、第8回転要素(第8要素)RE8に対応し且つ相互に連結された第2リングギヤR2、第3サンギヤS3をそれぞれ表し、それらの間隔は第1、第2、第3遊星歯車装置26、28、30のギヤ比ρ1、ρ2、ρ3に応じてそれぞれ定められている。共線図の縦軸間の関係においてサンギヤとキャリヤとの間が「1」に対応する間隔とされるとキャリヤとリングギヤとの間が遊星歯車装置のギヤ比ρに対応する間隔とされる。すなわち、差動部11では縦線Y1とY2との縦線間が「1」に対応する間隔に設定され、縦線Y2とY3との間隔はギヤ比ρ0に対応する間隔に設定される。また、自動変速部20では各第1、第2、第3遊星歯車装置26、28、30毎にそのサンギヤとキャリヤとの間が「1」に対応する間隔に設定され、キャリヤとリングギヤとの間がρに対応する間隔に設定される。
上記図3の共線図を用いて表現すれば、本実施例の動力伝達装置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を介して自動変速部(有段変速部)20へ伝達する(入力させる)ように構成されている。このとき、Y2とX2の交点を通る斜めの直線L0により差動部サンギヤ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の解放により無段変速状態(差動可能状態)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、車速Vに拘束される差動部リングギヤ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は上記3回転要素が一体回転する非差動状態とされるので、直線L0は横線X2と一致させられ、エンジン回転速度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3に示す状態となり、その直線L0と縦線Y3との交点で示される差動部リングギヤ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自動変速部20へ入力される。
また、自動変速部20において第4回転要素RE4は第2クラッチC2を介して伝達部材18に選択的に連結されるとともに第1ブレーキB1を介してケース12に選択的に連結され、第5回転要素RE5は第2ブレーキB2を介してケース12に選択的に連結され、第6回転要素RE6は第3ブレーキB3を介してケース12に選択的に連結され、第7回転要素RE7は出力軸22に連結され、第8回転要素RE8は第1クラッチC1を介して伝達部材18に選択的に連結されている。
自動変速部20では、図3に示すように、第1クラッチC1と第3ブレーキB3とが係合させられることにより、第8回転要素RE8の回転速度を示す縦線Y8と横線X2との交点と第6回転要素RE6の回転速度を示す縦線Y6と横線X1との交点とを通る斜めの直線L1と、出力軸22と連結された第7回転要素RE7の回転速度を示す縦線Y7との交点で第1速の出力軸22の回転速度が示される。同様に、第1クラッチC1と第2ブレーキB2とが係合させられることにより決まる斜めの直線L2と出力軸22と連結された第7回転要素RE7の回転速度を示す縦線Y7との交点で第2速の出力軸22の回転速度が示され、第1クラッチC1と第1ブレーキB1とが係合させられることにより決まる斜めの直線L3と出力軸22と連結された第7回転要素RE7の回転速度を示す縦線Y7との交点で第3速の出力軸22の回転速度が示され、第1クラッチC1と第2クラッチC2とが係合させられることにより決まる水平な直線L4と出力軸22と連結された第7回転要素RE7の回転速度を示す縦線Y7との交点で第4速の出力軸22の回転速度が示される。上記第1速乃至第4速では、切換クラッチC0が係合させられている結果、エンジン回転速度Neと同じ回転速度で第8回転要素RE8に差動部11すなわち動力分配機構16からの動力が入力される。しかし、切換クラッチC0に替えて切換ブレーキB0が係合させられると、差動部11からの動力がエンジン回転速度Neよりも高い回転速度で入力されることから、第1クラッチC1、第2クラッチC2、および切換ブレーキB0が係合させられることにより決まる水平な直線L5と出力軸22と連結された第7回転要素RE7の回転速度を示す縦線Y7との交点で第5速の出力軸22の回転速度が示される。
図4は、本発明に係る動力伝達装置10を制御するための制御装置である電子制御装置40に入力される信号及びその電子制御装置40から出力される信号を例示している。この電子制御装置40は、CPU、ROM、RAM、及び入出力インターフェースなどから成る所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、RAMの一時記憶機能を利用しつつROMに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことによりエンジン8、第1電動機M1、第2電動機M2に関するハイブリッド駆動制御、自動変速部20の変速制御等の駆動制御を実行するものである。
電子制御装置40には、図4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Ng(以下、「第1電動機回転速度Ng」という)を表す信号、第2電動機M2の回転速度Nm(以下、「第2電動機回転速度Nm」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に対応する車速Vを表す信号、自動変速部20の作動油温を示す油温信号、サイドブレーキ操作を示す信号、フットブレーキ操作を示す信号、触媒温度を示す触媒温度信号、運転者の出力要求量に対応する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40からは、エンジン出力を制御するエンジン出力制御装置43(図6参照)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や自動変速部20の油圧式摩擦係合装置の油圧アクチュエータを制御するために油圧制御回路42(図6参照)に含まれる電磁弁を作動させるバルブ指令信号、この油圧制御回路42の油圧源である電動油圧ポンプを作動させるための駆動指令信号、電動ヒータを駆動するための信号、クルーズコントロール制御用コンピュータへの信号等が、それぞれ出力される。
図5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48の一例を示す図である。このシフト操作装置48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49を備えている。
そのシフトレバー49は、動力伝達装置10内つまり自動変速部20内の動力伝達経路が遮断されたニュートラル状態すなわち中立状態とし且つ自動変速部20の出力軸22をロックするための駐車ポジション「P(パーキング)」、後進走行のための後進走行ポジション「R(リバース)」、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。
上記シフトレバー49の各シフトポジションPSHへの手動操作に連動して図2の係合作動表に示す後進ギヤ段「R」、ニュートラル「N」、前進ギヤ段「D」における各変速段等が成立するように、例えば油圧制御回路42が電気的に切り換えられる。
上記「P」乃至「M」ポジションに示す各シフトポジションPSHにおいて、「P」ポジションおよび「N」ポジションは、車両を走行させないときに選択される非走行ポジションであって、例えば図2の係合作動表に示されるように第1クラッチC1および第2クラッチC2のいずれもが解放されるような自動変速部20内の動力伝達経路が遮断された車両を駆動不能とする第1クラッチC1および第2クラッチC2による動力伝達経路の動力伝達遮断状態へ切換えを選択するための非駆動ポジションである。また、「R」ポジション、「D」ポジションおよび「M」ポジションは、車両を走行させるときに選択される走行ポジションであって、例えば図2の係合作動表に示されるように第1クラッチC1および第2クラッチC2の少なくとも一方が係合されるような自動変速部20内の動力伝達経路が連結された車両を駆動可能とする第1クラッチC1および/または第2クラッチC2による動力伝達経路の動力伝達可能状態への切換えを選択するための駆動ポジションでもある。
具体的には、シフトレバー49が「P」ポジション或いは「N」ポジションから「R」ポジションへ手動操作されることで、第2クラッチC2が係合されて自動変速部20内の動力伝達経路が動力伝達遮断状態から動力伝達可能状態とされ、シフトレバー49が「N」ポジションから「D」ポジションへ手動操作されることで、少なくとも第1クラッチC1が係合されて自動変速部20内の動力伝達経路が動力伝達遮断状態から動力伝達可能状態とされる。また、シフトレバー49が「R」ポジションから「P」ポジション或いは「N」ポジションへ手動操作されることで、第2クラッチC2が解放されて自動変速部20内の動力伝達経路が動力伝達可能状態から動力伝達遮断状態とされ、シフトレバー49が「D」ポジションから「N」ポジションへ手動操作されることで、第1クラッチC1および第2クラッチC2が解放されて自動変速部20内の動力伝達経路が動力伝達可能状態から動力伝達遮断状態とされる。
図6は、電子制御装置40による制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。図6において、有段変速制御手段54は、自動変速部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、有段変速制御手段54は、記憶手段56に予め記憶された図7の実線および一点鎖線に示す関係(変速線図、変速マップ)から車速Vおよび自動変速部20の要求出力トルクTOUTで示される車両状態に基づいて、自動変速部20の変速を実行すべきか否かを判断し、すなわち自動変速部20の変速すべき変速段を判断し、その判断した変速段が得られるように自動変速部20の変速を実行する。このとき、有段変速制御手段54は、例えば図2に示す係合表に従って変速段が達成されるように切換クラッチC0および切換ブレーキB0を除いた油圧式摩擦係合装置を係合および/または解放させる指令(変速出力指令)を油圧制御回路42へ出力する。
ハイブリッド制御手段52は、動力伝達装置10の前記無段変速状態すなわち差動部11の差動可能状態においてエンジン8を効率のよい作動域で作動させる一方で、エンジン8と第2電動機M2との駆動力の配分や第1電動機M1の発電による反力を最適になるように変化させて差動部11の電気的な無段変速機としての変速比γ0を制御する。例えば、そのときの走行車速において、運転者の出力要求量としてのアクセルペダル操作量(アクセル開度)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。すなわち、ハイブリッド制御手段52は、その目標エンジン出力が得られるエンジン8の目標とする動作点PEGでエンジン8が作動するように第1電動機M1の出力トルクTg(以下、「第1電動機トルクTg」と表す)を制御する第1電動機制御手段として機能する。
ハイブリッド制御手段52は、その制御を動力性能や燃費向上などのために自動変速部20の変速段を考慮して実行する。このようなハイブリッド制御では、エンジン8を効率のよい作動域で作動させるために定まるエンジン回転速度Neと車速Vおよび自動変速部20の変速段で定まる伝達部材18の回転速度とを整合させるために、差動部11が電気的な無段変速機として機能させられる。すなわち、ハイブリッド制御手段52は、例えば図8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予め実験的に定められたエンジン8の動作曲線の一種である最適燃費率曲線LEF(燃費マップ、関係)を予め記憶しており、その最適燃費率曲線LEFにエンジン8の動作点PEG(以下、「エンジン動作点PEG」と表す)が沿わされつつエンジン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を制御し、トータル変速比γTをその変速可能な変化範囲内例えば13〜0.5の範囲内で制御する。ここで、上記エンジン動作点PEGとは、エンジン回転速度Ne及びエンジントルクTeなどで例示されるエンジン8の動作状態を示す状態量を座標軸とした二次元座標においてエンジン8の動作状態を示す動作点PEGである。また、上記最適燃費率曲線LEFにエンジン動作点PEGが沿うようにエンジン8が作動させられる場合には、その最適燃費率曲線LEFは前記目標とするエンジン動作点PEGの連なりであると言える。
差動部11の差動可能状態においてハイブリッド制御手段52は、第1電動機M1により発電された電気エネルギをインバータ58を通して蓄電装置60や第2電動機M2へ供給するので、エンジン8の動力の主要部は機械的に伝達部材18へ伝達されるが、エンジン8の動力の一部は第1電動機M1の発電のために消費されてそこで電気エネルギに変換され、インバータ58を通して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52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43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52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。
前記図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と駆動力関連値である出力トルクTOUTとをパラメータとする二次元座標で構成された駆動力源切換線図(駆動力源マップ)の一例である。この駆動力源切換線図は、例えば同じ図7中の実線および一点鎖線に示す変速線図(変速マップ)と共に記憶手段56に予め記憶されている。
そして、ハイブリッド制御手段52は、例えば図7の駆動力源切換線図から車速Vと要求出力トルクTOUT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52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出力トルクTOUT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52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、差動部11の電気的CVT機能(差動作用)によって、第1電動機回転速度Ng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52は、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8の作動状態を運転状態と停止状態との間で切り換える、すなわちエンジン8の始動および停止を行うエンジン始動停止制御手段66を備えている。このエンジン始動停止制御手段66は、ハイブリッド制御手段52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66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要求出力トルクTOUT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Ng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、エンジン回転速度Neを引き上げ、所定のエンジン回転速度Ne’例えば自律回転可能なエンジン回転速度Neで点火装置99により点火させるようにエンジン8の始動を行って、ハイブリッド制御手段52による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66は、第1電動機回転速度Ngを速やかに引き上げることでエンジン回転速度Neを速やかに所定のエンジン回転速度Ne’まで引き上げてもよい。これにより、良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できて始動時の振動が抑制される。
また、エンジン始動停止制御手段66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要求出力トルクTOUT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により燃料供給を停止させるように、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、ハイブリッド制御手段52による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66は、第1電動機回転速度Ng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。或いは、エンジン始動停止制御手段66は、フューエルカットより先に、第1電動機回転速度Ngを引き下げてエンジン回転速度Neを引き下げ、所定のエンジン回転速度Ne’でフューエルカットするようにエンジン8の停止を行ってもよい。
また、ハイブリッド制御手段52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60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52は、車両の停止状態又は低車速状態に拘わらず、差動部11の電気的CVT機能によってエンジン8の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60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、車速Vで一意的に決められる第2電動機回転速度Nm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52は、車両の停止中又は走行中に拘わらず、差動部11の電気的CVT機能によって第1電動機回転速度Ngおよび/または第2電動機回転速度Nm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3の共線図からもわかるようにハイブリッド制御手段52はエンジン回転速度Neを引き上げる場合には、車速Vに拘束される第2電動機回転速度Nmを略一定に維持しつつ第1電動機回転速度Ngの引き上げを実行する。
増速側ギヤ段判定手段62は、動力伝達装置10を有段変速状態とする際に切換クラッチC0および切換ブレーキB0のいずれを係合させるかを判定するために、例えば車両状態に基づいて記憶手段56に予め記憶された前記図7に示す変速線図に従って動力伝達装置10の変速されるべき変速段が増速側ギヤ段例えば第5速ギヤ段であるか否かを判定する。
切換制御手段50は、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、前記無段変速状態と前記有段変速状態とを、すなわち前記差動可能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50は、記憶手段56に予め記憶された前記図7の破線および二点鎖線に示す関係(切換線図、切換マップ)から車速Vおよび要求出力トルクTOUTで示される車両状態に基づいて、動力伝達装置10(差動部11)の変速状態を切り換えるべきか否かを判断して、すなわち動力伝達装置10を無段変速状態とする無段制御領域内であるか或いは動力伝達装置10を有段変速状態とする有段制御領域内であるかを判定することにより動力伝達装置10の切り換えるべき変速状態を判断して、動力伝達装置10を前記無段変速状態と前記有段変速状態とのいずれかに選択的に切り換える変速状態の切換えを実行する。
具体的には、切換制御手段50は有段変速制御領域内であると判定した場合は、ハイブリッド制御手段52に対してハイブリッド制御或いは無段変速制御を不許可すなわち禁止とする信号を出力するとともに、有段変速制御手段54に対しては、予め設定された有段変速時の変速を許可する。このときの有段変速制御手段54は、記憶手段56に予め記憶された例えば図7に示す変速線図に従って自動変速部20の自動変速を実行する。例えば記憶手段56に予め記憶された図2は、このときの変速において選択される油圧式摩擦係合装置すなわちC0、C1、C2、B0、B1、B2、B3の作動の組み合わせを示している。すなわち、動力伝達装置10全体すなわち差動部11および自動変速部20が所謂有段式自動変速機として機能し、図2に示す係合表に従って変速段が達成される。
例えば、増速側ギヤ段判定手段62により第5速ギヤ段が判定される場合には、動力伝達装置10全体として変速比が1.0より小さな増速側ギヤ段所謂オーバードライブギヤ段が得られるために切換制御手段50は差動部11が固定の変速比γ0例えば変速比γ0が0.7の副変速機として機能させられるように切換クラッチC0を解放させ且つ切換ブレーキB0を係合させる指令を油圧制御回路42へ出力する。また、増速側ギヤ段判定手段62により第5速ギヤ段でないと判定される場合には、動力伝達装置10全体として変速比が1.0以上の減速側ギヤ段が得られるために切換制御手段50は差動部11が固定の変速比γ0例えば変速比γ0が1の副変速機として機能させられるように切換クラッチC0を係合させ且つ切換ブレーキB0を解放させる指令を油圧制御回路42へ出力する。このように、切換制御手段50によって動力伝達装置10が有段変速状態に切り換えられるとともに、その有段変速状態における2種類の変速段のいずれかとなるように選択的に切り換えられて、差動部11が副変速機として機能させられ、それに直列の自動変速部20が有段変速機として機能することにより、動力伝達装置10全体が所謂有段式自動変速機として機能させられる。
しかし、切換制御手段50は、動力伝達装置10を無段変速状態に切り換える無段変速制御領域内であると判定した場合は、動力伝達装置10全体として無段変速状態が得られるために差動部11を無段変速状態として無段変速可能とするように切換クラッチC0および切換ブレーキB0を解放させる指令を油圧制御回路42へ出力する。同時に、ハイブリッド制御手段52に対してハイブリッド制御を許可する信号を出力するとともに、有段変速制御手段54には、予め設定された無段変速時の変速段に固定する信号を出力するか、或いは記憶手段56に予め記憶された例えば図7に示す変速線図に従って自動変速部20を自動変速することを許可する信号を出力する。この場合、有段変速制御手段54により、図2の係合表内において切換クラッチC0および切換ブレーキB0の係合を除いた作動により自動変速が行われる。このように、切換制御手段50により無段変速状態に切り換えられた差動部11が無段変速機として機能し、それに直列の自動変速部20が有段変速機として機能することにより、適切な大きさの駆動力が得られると同時に、自動変速部20の第1速、第2速、第3速、第4速の各ギヤ段に対しその自動変速部20に入力される回転速度すなわち伝達部材18の回転速度が無段的に変化させられて各ギヤ段は無段的な変速比幅が得られる。したがって、その各ギヤ段の間が無段的に連続変化可能な変速比となって動力伝達装置10全体として無段変速状態となりトータル変速比γTが無段階に得られるようになる。
ここで前記図7について詳述すると、図7は自動変速部20の変速判断の基となる記憶手段56に予め記憶された関係(変速線図、変速マップ)であり、車速Vと駆動力関連値である要求出力トルクTOUTとをパラメータとする二次元座標で構成された変速線図の一例である。図7の実線はアップシフト線であり一点鎖線はダウンシフト線である。
また、図7の破線は切換制御手段50による有段制御領域と無段制御領域との判定のための判定車速V1および判定出力トルクT1を示している。つまり、図7の破線はハイブリッド車両の高速走行を判定するための予め設定された高速走行判定値である判定車速V1の連なりである高車速判定線と、ハイブリッド車両の駆動力に関連する駆動力関連値例えば自動変速部20の出力トルクTOUTが高出力となる高出力走行を判定するための予め設定された高出力走行判定値である判定出力トルクT1の連なりである高出力走行判定線とを示している。さらに、図7の破線に対して二点鎖線に示すように有段制御領域と無段制御領域との判定にヒステリシスが設けられている。つまり、この図7は判定車速V1および判定出力トルクT1を含む、車速Vと出力トルクTOUTとをパラメータとして切換制御手段50により有段制御領域と無段制御領域とのいずれであるかを領域判定するための予め記憶された切換線図(切換マップ、関係)である。なお、この切換線図を含めて変速マップとして記憶手段56に予め記憶されてもよい。また、この切換線図は判定車速V1および判定出力トルクT1の少なくとも1つを含むものであってもよいし、車速Vおよび出力トルクTOUTの何れかをパラメータとする予め記憶された切換線であってもよい。
上記変速線図、切換線図、或いは駆動力源切換線図等は、マップとしてではなく実際の車速Vと判定車速V1とを比較する判定式、出力トルクTOUTと判定出力トルクT1とを比較する判定式等として記憶されてもよい。この場合には、切換制御手段50は、車両状態例えば実際の車速が判定車速V1を越えたときに動力伝達装置10を有段変速状態とする。また、切換制御手段50は、車両状態例えば自動変速部20の出力トルクTOUTが判定出力トルクT1を越えたときに動力伝達装置10を有段変速状態とする。
また、差動部11を電気的な無段変速機として作動させるための電動機等の電気系の制御機器の故障や機能低下時、例えば第1電動機M1における電気エネルギの発生からその電気エネルギが機械的エネルギに変換されるまでの電気パスに関連する機器の機能低下すなわち第1電動機M1、第2電動機M2、インバータ58、蓄電装置60、それらを接続する伝送路などの故障(フェイル)や、故障とか低温による機能低下が発生したような車両状態となる場合には、無段制御領域であっても車両走行を確保するために切換制御手段50は動力伝達装置10を優先的に有段変速状態としてもよい。
前記駆動力関連値とは、車両の駆動力に1対1に対応するパラメータであって、駆動輪38での駆動トルク或いは駆動力のみならず、例えば自動変速部20の出力トルクTOUT、エンジントルクTe、車両加速度や、例えばアクセル開度或いはスロットル弁開度θTH(或いは吸入空気量、空燃比、燃料噴射量)とエンジン回転速度Neとに基づいて算出されるエンジントルクTeなどの実際値や、運転者のアクセルペダル操作量或いはスロットル開度等に基づいて算出される要求(目標)エンジントルクTe、自動変速部20の要求(目標)出力トルクTOUT、要求駆動力等の推定値であってもよい。また、上記駆動トルクは出力トルクTOUT等からデフ比、駆動輪38の半径等を考慮して算出されてもよいし、例えばトルクセンサ等によって直接検出されてもよい。上記他の各トルク等も同様である。
また、例えば判定車速V1は、高速走行において動力伝達装置10が無段変速状態とされるとかえって燃費が悪化するのを抑制するように、その高速走行において動力伝達装置10が有段変速状態とされるように設定されている。また、判定トルクT1は、車両の高出力走行において第1電動機M1の反力トルクをエンジンの高出力域まで対応させないで第1電動機M1を小型化するために、例えば第1電動機M1からの電気エネルギの最大出力を小さくして配設可能とされた第1電動機M1の特性に応じて設定されている。
図7の関係に示されるように、出力トルクTOUTが予め設定された判定出力トルクT1以上の高トルク領域、或いは車速Vが予め設定された判定車速V1以上の高車速領域が有段制御領域として設定されているので、有段変速走行がエンジン8の比較的高トルクとなる高駆動トルク時、或いは車速の比較的高車速時において実行され、無段変速走行がエンジン8の比較的低トルクとなる低駆動トルク時、或いは車速の比較的低車速時すなわちエンジン8の常用出力域において実行されるようになっている。
これによって、例えば、車両の低中速走行および低中出力走行では、動力伝達装置10が無段変速状態とされて車両の燃費性能が確保されるが、実際の車速Vが前記判定車速V1を越えるような高速走行では動力伝達装置10が有段の変速機として作動する有段変速状態とされ専ら機械的な動力伝達経路でエンジン8の出力が駆動輪38へ伝達されて電気的な無段変速機として作動させる場合に発生する動力と電気エネルギとの間の変換損失が抑制されて燃費が向上する。また、出力トルクTOUTなどの前記駆動力関連値が判定トルクT1を越えるような高出力走行では動力伝達装置10が有段の変速機として作動する有段変速状態とされ専ら機械的な動力伝達経路でエンジン8の出力が駆動輪38へ伝達されて電気的な無段変速機として作動させる領域が車両の低中速走行および低中出力走行となって、第1電動機M1が発生すべき電気的エネルギ換言すれば第1電動機M1が伝える電気的エネルギの最大値を小さくできて第1電動機M1或いはそれを含む車両の駆動装置が一層小型化される。また、他の考え方として、この高出力走行においては燃費に対する要求より運転者の駆動力に対する要求が重視されるので、無段変速状態より有段変速状態(定変速状態)に切り換えられるのである。これによって、ユーザは、例えば有段自動変速走行におけるアップシフトに伴うエンジン回転速度Neの変化すなわち変速に伴うリズミカルなエンジン回転速度Neの変化が楽しめる。
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50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52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66によりエンジン8の始動または停止が行われる。
蓄電装置60は、第1電動機M1と第2電動機M2とが発電した電力を蓄電することができ第1電動機M1と第2電動機M2とへ電力を供給できる二次電池であるが、その蓄電装置60の耐久性の維持等の観点から、ハイブリッド制御手段52は、充電残量SOCなどに基づき蓄電装置60の充電電力および放電電力を制限する入出力制限範囲RLBATを決定する。そして、ハイブリッド制御手段52は、第1電動機M1の出力Pg(単位は例えば「kW」。以下、「第1電動機出力Pg」と表す)と第2電動機M2の出力Pm(単位は例えば「kW」。以下、「第2電動機出力Pm」と表す)との合計が蓄電装置60の上記入出力許容範囲RLBAT内に収まるように、第1電動機M1および第2電動機M2を運転する。例えば、その入出力許容範囲RLBATの上限値Woutが「30kW」で下限値Winが「−30kW」であるとして第1電動機M1および第2電動機M2が運転される。そのような場合には、蓄電装置60は上限値Woutが示す30kWまで放電可能すなわち第1電動機M1および第2電動機M2へ合計30kWまで電力供給可能ということであり、下限値Winの符号がマイナスであることは充電側を示すので下限値Winが示す30kWまで充電可能ということである。
上述のようにハイブリッド制御手段52は、第1電動機出力Pgと第2電動機出力Pmとの合計が蓄電装置60の上記入出力許容範囲RLBAT内に収まるように第1電動機M1および第2電動機M2を運転するので、第2電動機出力Pmの上限値Pm_max(以下、「第2電動機許容パワー上限値Pm_max」と表す)は下記式(1)のように入出力許容範囲RLBATの上限値Woutから第1電動機出力Pgを差し引いた値となり、第2電動機出力Pmの下限値Pm_min(以下、「第2電動機許容パワー下限値Pm_min」と表す)は下記式(2)のように入出力許容範囲RLBATの下限値Winから第1電動機出力Pgを差し引いた値となる。そしてハイブリッド制御手段52は基本的に、第2電動機出力Pmが上記第2電動機許容パワー上限値Pm_maxと第2電動機許容パワー下限値Pm_minとの間に入るように第2電動機M2を運転する。第2電動機M2の出力トルクTm(以下、「第2電動機トルクTm」と表す)に着目すれば、ハイブリッド制御手段52は、下記式(3)を用いて第2電動機許容パワー上限値Pm_max及び第2電動機回転速度Nmから求められる第2電動機トルクTmの上限値Tm_max(以下、「第2電動機トルク上限値Tm_max」と表す)と下記式(4)を用いて第2電動機許容パワー下限値Pm_min及び第2電動機回転速度Nmから求められる第2電動機トルクTmの下限値Tm_min(以下、「第2電動機トルク下限値Tm_min」と表す)との間に第2電動機トルクTmが入るように第2電動機M2を運転すると言える。ここで、下記式(1),式(2)において、第2電動機許容パワー上限値Pm_max、第2電動機許容パワー下限値Pm_minの符号のプラスは第2電動機M2のモータとして機能する電力消費側を示し、第2電動機許容パワー上限値Pm_max、第2電動機許容パワー下限値Pm_minの符号のマイナスは第2電動機M2の発電側を示す。また、上限値Wout、下限値Winの符号のプラスは蓄電装置60の放電側を示し、上限値Wout、下限値Winの符号のマイナスは蓄電装置60の充電側を示す。また、第1電動機出力Pgの符号のプラスは第1電動機M1のモータとして機能する電力消費側を示し、第1電動機出力Pgの符号のマイナスは第1電動機M1の発電側を示す。また、下記式(3),式(4)において、Tm_max,Tm_minの単位は「Nm」であり、Tm_max,Tm_minはエンジン8の回転と同じ回転方向が正方向である。
Pm_max=Wout−Pg ・・・(1)
Pm_min=Win−Pg ・・・(2)
Tm_max=Pm_max/Nm/(2π/60/1000) ・・・(3)
Tm_min=Pm_min/Nm/(2π/60/1000) ・・・(4)
Pm_max=Wout−Pg ・・・(1)
Pm_min=Win−Pg ・・・(2)
Tm_max=Pm_max/Nm/(2π/60/1000) ・・・(3)
Tm_min=Pm_min/Nm/(2π/60/1000) ・・・(4)
上記式(1)、式(2)に基づいて設けられた第2電動機許容パワー上限値Pm_maxと第2電動機許容パワー下限値Pm_minとに拘束されて第2電動機M2は運転されるが、自動変速部20の変速中はその変速ショック低減のため、上記式(1)、式(2)に示されたパラメータ以外のパラメータをも考慮して第2電動機M2が運転される。以下に、その制御機能の要部について説明する。
図6の変速実行判定手段70は、自動変速部20が変速中であるか否かを判定する。変速実行判定手段70は自動変速部20がダウンシフト中またはアップシフト中である場合に肯定的な判定をするが、自動変速部20がダウンシフト中である場合にだけ肯定的な判定をしてもよい。変速実行判定手段70は、例えば、有段変速制御手段54が図7の変速線図に基づいて自動変速部20の変速を実行すべき旨の変速判断をした場合、或いは、有段変速制御手段54が油圧制御回路42へ前記変速出力指令を出力した場合には上記変速が開始したと判断し上記変速中である旨を肯定する判定を行う。
イナーシャキャンセルパワー算出手段72は、変速実行判定手段70が肯定的な判定をした場合には、現在の第1電動機回転速度Ng、ハイブリッド制御手段52が目標とする第1電動機回転速度Ng、第2電動機回転速度Nm、前記変速判断もしくは変速出力指令における自動変速部20の変速パターンなどから上記変速中の第1電動機回転速度Ngの変化率である第1電動機回転加速度Agを算出する。そして、その算出した第1電動機回転加速度Ag、予め記憶している第1電動機M1や差動部サンギヤS0や差動部遊星歯車P0などを含む第1電動機M1に慣性トルクを生じさせる差動部11の回転要素が有する慣性モーメントなどに基づいて、自動変速部20の変速に伴って差動部11の差動状態が変化する場合に第1電動機M1に生じる慣性トルクTintを算出し、その慣性トルクTintの一部または望ましくは全部を打ち消す(相殺する)第1電動機トルクTgであるイナーシャキャンセルトルクTg_inerを算出する。ここで、イナーシャキャンセルトルクTg_inerは第1電動機トルクTgの全部もしくは一部に相当し、上記慣性トルクTintの全部をイナーシャキャンセルトルクTg_inerで打ち消すとすれば、イナーシャキャンセルトルクTg_inerは慣性トルクTintとその絶対値は等しく正負(プラスマイナス)を反転した値になる。また、上記慣性トルクTintとは、回転している回転体にその回転速度を変化させる外力が作用した場合にその回転体が現状の運動状態を続けようとするように働くトルクであって、そのような外力が作用しない場合には上記慣性トルクTintは零であり、慣性力または慣性抵抗と表現してもよい。
更にイナーシャキャンセルパワー算出手段72は、イナーシャキャンセルトルクTg_inerの算出後、下記式(5)を用いてイナーシャキャンセルトルクTg_inerを発生させるための第1電動機出力PgであるイナーシャキャンセルパワーPg_inerを算出する。イナーシャキャンセルパワー算出手段72は、上述のような第1電動機回転加速度Ag、イナーシャキャンセルトルクTg_iner、イナーシャキャンセルパワーPg_iner等の算出を自動変速部20の変速の進行に従って随時行ってもよいし、上記変速のイナーシャ相開始前に、第1電動機回転速度Ng、第2電動機回転速度Nm、自動変速部20の変速パターンなどから予め上記変速中の第1電動機回転加速度Agを予測し、更にその予測した第1電動機回転加速度Agから前もってイナーシャキャンセルトルクTg_iner、イナーシャキャンセルパワーPg_inerを算出してもよい。なお、下記式(5)により算出されるイナーシャキャンセルパワーPg_inerは、イナーシャキャンセルトルクTg_inerが慣性トルクTintを打ち消すトルクであることから、自動変速部20の変速に伴って差動部11の差動状態が変化する場合に第1電動機M1に生じる慣性トルクTintを打ち消すための第1電動機出力Pgであると言える。
Pg_iner=Tg_iner×Ng×2π/60/1000 ・・・(5)
Pg_iner=Tg_iner×Ng×2π/60/1000 ・・・(5)
上記式(5)において、「π」は円周率であり、Pg_inerの単位は「kW」であり、Tg_inerの単位は「Nm」であり、Ngの単位は「rpm」である。また、Tg_inerとNgはエンジン8の回転と同じ回転方向を正方向とし、Pg_inerは第1電動機M1が電動機(モータ)として機能する場合を「正(プラス)」、第1電動機M1が発電機(ジェネレータ)として機能する場合を「負(マイナス)」とする。
イナーシャキャンセルパワー判定手段74は、イナーシャキャンセルパワー算出手段72により算出されたイナーシャキャンセルパワーPg_inerが第1電動機M1のモータとして機能したときの出力Pgであるか、或いは、第1電動機M1のジェネレータとして機能したときの出力Pmであるかを判定する。すなわち、イナーシャキャンセルパワー判定手段74は上記イナーシャキャンセルパワーPg_inerが「正(プラス)」であるか否かを判定する。
第2電動機許容範囲決定手段76は、イナーシャキャンセルパワーPg_inerを除いた第1電動機出力Pg’に基づいて第2電動機トルク上限値Tm_maxまたは第2電動機トルク下限値Tm_minを決定する。詳細には、第2電動機許容範囲決定手段76は、イナーシャキャンセルパワーPg_inerが第1電動機M1のモータとして機能したときの出力Pgである場合、すなわち、イナーシャキャンセルパワー判定手段74によりイナーシャキャンセルパワーPg_inerが「正(プラス)」である旨を肯定する判定がなされた場合には、イナーシャキャンセルパワーPg_inerを除いた第1電動機出力Pg’に基づいて第2電動機トルク下限値Tm_minを決定する。一方、イナーシャキャンセルパワーPg_inerが第1電動機M1のジェネレータとして機能したときの出力Pgである場合、すなわち、イナーシャキャンセルパワー判定手段74により否定的な判定がなされた場合には、第2電動機許容範囲決定手段76は、イナーシャキャンセルパワーPg_inerを除いた第1電動機出力Pg’に基づいて第2電動機トルク上限値Tm_maxを決定する。ここで、上記イナーシャキャンセルパワーPg_inerを除いた第1電動機出力Pg’は「Pg’=Pg―Pg_iner」と表されるところ、下記式(6)右辺の「(Pm_min+Pg_iner)」は前記式(2)を考慮すれば下記式(7)のように表されるので、第2電動機許容範囲決定手段76は下記式(6)を用いれば、上記イナーシャキャンセルパワーPg_inerを除いた第1電動機出力Pg’(=Pg―Pg_iner)に基づいて第2電動機トルク下限計算値Tm_min_inerを算出することになる。表現を変えれば、第2電動機許容範囲決定手段76は、上記イナーシャキャンセルパワーPg_inerを除いた第1電動機出力Pg’を蓄電装置60の入出力許容範囲RLBATの下限値Winから差し引いて得た出力を第2電動機M2が発生する場合の第2電動機トルクTmを第2電動機トルク下限計算値Tm_min_inerとして算出することになる。第2電動機トルク上限計算値Tm_max_inerについても同様に、下記式(8)右辺の「(Pm_max+Pg_iner)」は前記式(1)を考慮すれば下記式(9)のように表されるので、第2電動機許容範囲決定手段76は下記式(8)を用いれば、上記イナーシャキャンセルパワーPg_inerを除いた第1電動機出力Pg’に基づいて第2電動機トルク上限計算値Tm_max_inerを算出することになる。表現を変えれば、第2電動機許容範囲決定手段76は、上記イナーシャキャンセルパワーPg_inerを除いた第1電動機出力Pg’を蓄電装置60の入出力許容範囲RLBATの上限値Woutから差し引いて得た出力を第2電動機M2が発生する場合の第2電動機トルクTmを第2電動機トルク上限計算値Tm_max_inerとして算出することになる。
第2電動機許容範囲決定手段76による第2電動機トルク上限値Tm_maxまたは第2電動機トルク下限値Tm_minの決定について具体的に述べると、先ず、第2電動機許容範囲決定手段76は、イナーシャキャンセルパワー判定手段74によりイナーシャキャンセルパワーPg_inerが「正(プラス)」である旨を肯定する判定がなされた場合、すなわちイナーシャキャンセルパワーPg_inerが第1電動機M1のモータとして機能したときの出力Pgである場合には、ハイブリッド制御手段52が算出し記憶している第2電動機許容パワー下限値Pm_min、イナーシャキャンセルパワー算出手段72が算出したイナーシャキャンセルパワーPg_iner、および第2電動機回転速度Nmに基づき下記式(6)を用いて第2電動機トルク下限値Tm_minの暫定的な計算値である第2電動機トルク下限計算値Tm_min_inerを算出する。なお、下記式(6)において、Tm_min_inerの単位は「Nm」であり、エンジン8の回転と同じ回転方向を正方向とする。
Tm_min_iner=(Pm_min+Pg_iner)/Nm/(2π/60/1000) ・・・(6)
Pm_min+Pg_iner=Win−(Pg―Pg_iner) ・・・(7)
Tm_min_iner=(Pm_min+Pg_iner)/Nm/(2π/60/1000) ・・・(6)
Pm_min+Pg_iner=Win−(Pg―Pg_iner) ・・・(7)
そして、第2電動機許容範囲決定手段76は、第2電動機トルク下限計算値Tm_min_inerの算出後、第2電動機トルク下限計算値Tm_min_inerが前記式(3)により算出される第2電動機トルク上限値Tm_maxよりも低いことを条件に、前記式(4)に拘らず、第2電動機トルク下限値Tm_minを第2電動機トルク下限計算値Tm_min_inerに補正して第2電動機トルク下限値Tm_minを決定する。具体的には、第2電動機許容範囲決定手段76は、第2電動機トルク下限計算値Tm_min_inerの算出後、先ず、第2電動機トルク下限計算値Tm_min_inerが第2電動機トルク上限値Tm_maxよりも低いか否かを判断する。そして第2電動機許容範囲決定手段76は、その判断が肯定的である場合、すなわち、第2電動機トルク下限計算値Tm_min_inerが第2電動機トルク上限値Tm_maxよりも低い場合には、第2電動機トルク下限値Tm_minを第2電動機トルク下限計算値Tm_min_inerに補正して第2電動機トルク下限値Tm_minを決定する。このとき、第2電動機許容範囲決定手段76は第2電動機トルク上限値Tm_maxを前記式(3)により算出された値のまま維持し特に変更することはしない。
一方、第2電動機許容範囲決定手段76は、イナーシャキャンセルパワー判定手段74により否定的な判定がなされた場合には、ハイブリッド制御手段52が算出し記憶している第2電動機許容パワー上限値Pm_max、イナーシャキャンセルパワー算出手段72が算出したイナーシャキャンセルパワーPg_iner、および第2電動機回転速度Nmに基づき下記式(8)を用いて第2電動機トルク上限値Tm_maxの暫定的な計算値である第2電動機トルク上限計算値Tm_max_inerを算出する。なお、下記式(8)において、Tm_max_inerの単位は「Nm」であり、エンジン8の回転と同じ回転方向を正方向とする。
Tm_max_iner=(Pm_max+Pg_iner)/Nm/(2π/60/1000) ・・・(8)
Pm_max+Pg_iner=Wout−(Pg―Pg_iner) ・・・(9)
Tm_max_iner=(Pm_max+Pg_iner)/Nm/(2π/60/1000) ・・・(8)
Pm_max+Pg_iner=Wout−(Pg―Pg_iner) ・・・(9)
そして、第2電動機許容範囲決定手段76は、第2電動機トルク上限計算値Tm_max_inerの算出後、第2電動機トルク上限計算値Tm_max_inerが前記式(4)により算出される第2電動機トルク下限値Tm_minよりも高いことを条件に、前記式(3)に拘らず、第2電動機トルク上限値Tm_maxを第2電動機トルク上限計算値Tm_max_inerに補正して第2電動機トルク上限値Tm_maxを決定する。具体的には、第2電動機許容範囲決定手段76は、第2電動機トルク上限計算値Tm_max_inerの算出後、先ず、第2電動機トルク上限計算値Tm_max_inerが第2電動機トルク下限値Tm_minよりも高いか否かを判断する。そして第2電動機許容範囲決定手段76は、その判断が肯定的である場合、すなわち、第2電動機トルク上限計算値Tm_max_inerが第2電動機トルク下限値Tm_minよりも高い場合には、第2電動機トルク上限値Tm_maxを第2電動機トルク上限計算値Tm_max_inerに補正して第2電動機トルク上限値Tm_maxを決定する。このとき、第2電動機許容範囲決定手段76は第2電動機トルク下限値Tm_minを前記式(4)により算出された値のまま維持し特に変更することはしない。
図9は、電子制御装置40の制御作動の要部すなわちイナーシャキャンセルパワーPg_inerを除いた第1電動機出力Pg’に基づいて第2電動機トルク上限値Tm_maxまたは第2電動機トルク下限値Tm_minが決定される場合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、変速実行判定手段70に対応するステップ(以下、「ステップ」を省略する)SA1においては自動変速部20が変速中であるか否かが判定される。この判定が肯定的である場合、すなわち、自動変速部20が変速中である場合にはSA2に移る。一方、この判定が否定的である場合にはSA10に移る。
イナーシャキャンセルパワー算出手段72に対応するSA2においては、自動変速部20の変速中における第1電動機回転加速度Agが検出または算出される。そして、その第1電動機回転加速度Agや、予め記憶している第1電動機M1や差動部サンギヤS0や差動部遊星歯車P0などの第1電動機M1に慣性トルクを生じさせる差動部11の回転要素が有する慣性モーメントなどに基づき、自動変速部20の変速に伴って差動部11の差動状態が変化する場合に第1電動機M1に生じる慣性トルクTintが算出され、その慣性トルクTintの一部または望ましくは全部を打ち消すイナーシャキャンセルトルクTg_inerが算出される。
更にSA2においては、上記算出されたイナーシャキャンセルトルクTg_inerに基づき前記式(5)によってイナーシャキャンセルパワーPg_inerが算出される。SA2の次はSA3へ移る。
イナーシャキャンセルパワー判定手段74に対応するSA3においては、SA2にて算出されたイナーシャキャンセルパワーPg_inerが「正(プラス)」であるか否かが判定される。この判定が肯定的である場合、すなわち、イナーシャキャンセルパワーPg_inerが「正(プラス)」である場合にはSA4に移る。一方、この判定が否定的である場合にはSA7に移る。
SA4においては、第2電動機許容パワー下限値Pm_min、SA2にて算出されたイナーシャキャンセルパワーPg_iner、および第2電動機回転速度Nmに基づき前記式(6)が用いられて第2電動機トルク下限計算値Tm_min_inerが算出される。なお、上記SA3にて肯定的な判定がなされているのでSA4におけるイナーシャキャンセルパワーPg_inerは正(プラス)の値である。SA4の次はSA5に移る。
SA5においては、第2電動機トルク下限計算値Tm_min_inerが第2電動機トルク上限値Tm_maxよりも低いか否かが判断される。この判定が肯定的である場合、すなわち、第2電動機トルク下限計算値Tm_min_inerが第2電動機トルク上限値Tm_maxよりも低い場合にはSA6に移る。一方、この判定が否定的である場合にはSA10に移る。
SA6においては、第2電動機トルク下限値Tm_minが第2電動機トルク下限計算値Tm_min_inerに補正され決定される。
SA7においては、第2電動機許容パワー上限値Pm_max、SA2にて算出されたイナーシャキャンセルパワーPg_iner、および第2電動機回転速度Nmに基づき前記式(8)が用いられて第2電動機トルク上限計算値Tm_max_inerが算出される。なお、上記SA3にて否定的な判定がなされているのでSA7におけるイナーシャキャンセルパワーPg_inerは負(マイナス)の値もしくは零である。SA7の次はSA8に移る。
SA8においては、第2電動機トルク上限計算値Tm_max_inerが第2電動機トルク下限値Tm_minよりも高いか否かが判断される。この判定が肯定的である場合、すなわち、第2電動機トルク上限計算値Tm_max_inerが第2電動機トルク下限値Tm_minよりも高い場合にはSA8に移る。一方、この判定が否定的である場合にはSA10に移る。
SA9においては、第2電動機トルク上限値Tm_maxが第2電動機トルク上限計算値Tm_max_inerに補正され決定される。なお、前記SA4乃至SA9は第2電動機許容範囲決定手段76に対応する。
ハイブリッド制御手段52に対応するSA10においては、第2電動機トルク上限値Tm_maxと第2電動機トルク下限値Tm_minとが補正されることはない。従って、第2電動機トルク上限値Tm_maxは前記式(1)および式(3)により決定され、第2電動機トルク下限値Tm_minは前記式(2)および式(4)により決定される。
図10は、アクセルペダルが最大操作量まで踏込まれ可能な限り第2電動機出力Pmが高められているときに自動変速部20のダウンシフトが発生した場合を例として、イナーシャキャンセルトルクTg_inerに基づき第2電動機トルク上限値Tm_maxが補正されなかったとした場合とその補正がされた場合とを比較説明するためのタイムチャートである。この図10では、上から順に第2電動機回転速度Nm、第1電動機回転速度Ng、第1電動機トルクTg、第2電動機トルク上限値Tm_maxが補正されなかったとした場合の第2電動機トルクTm(従来技術)、第2電動機トルク上限値Tm_maxが補正された場合の第2電動機トルクTm(本実施例)、差動部11の出力トルクTdfのタイムチャートとなっている。
図10には図示されていないが、tA1時点より前にアクセルペダルが最大操作量まで踏込まれ自動変速部20のダウンシフトを実行するための前記変速出力指令が油圧制御回路42へ出力されて、自動変速部20のダウンシフトは開始している。そしてハイブリッド制御手段52は、アクセルペダル操作量Accが最大であることから判断して運転者の要求出力は最大であるので、運転者の意思に沿うように可能な限り第2電動機出力Pmを高める。従って、tA1時点より前から、第2電動機トルクTmが第2電動機トルク上限値Tm_maxにまで引き上げられその第2電動機トルク上限値Tm_maxによってトルク制限を受けつつ第2電動機M2は運転されている。つまり、図10のタイムチャートでは、第2電動機トルク上限値Tm_maxと第2電動機トルクTmとが、第2電動機トルク上限値Tm_maxが上昇すればそれに従って第2電動機トルクTmも上昇する関係にある。
tA1時点は、自動変速部20のダウンシフトのイナーシャ相が開始したことを示している。そして、tA2時点は、そのイナーシャ相が終了したことを示している。従って、tA1時点からtA2時点までは、自動変速部20の入力回転速度である第2電動機回転速度Nmが上昇しており、それに伴ってエンジン8を所定の目標回転速度で作動させるため第1電動機回転速度Ngが下降している。この点について、図11の差動部11の共線図を用いて説明すると、図11の矢印AR1のように第2電動機回転速度Nmが上昇しそれに伴い矢印AR2のように第1電動機回転速度Ngが下降すると言える。例えば、上記ダウンシフト時にエンジン回転速度Neが変化してもよいが図11のようにエンジン回転速度Neが一定に維持されるようにエンジン8が制御される場合において、矢印AR1のように第2電動機回転速度Nmが上昇した場合に第1電動機トルクTgが全く出力されないとすれば、すなわち第1電動機M1が空転状態であるとすれば、第1電動機M1や差動部サンギヤS0や差動部遊星歯車P0などには現状の回転速度を維持しようとする慣性があるのでその慣性により生じる慣性トルクと第2電動機回転速度Nmを上昇させる第2電動機トルクTmとがエンジン回転速度Neを上昇させる方向に作用する。従って、この場合、第1電動機制御手段として機能するハイブリッド制御手段52は第1電動機M1を発電機として機能させ上記慣性トルクを打ち消すためのイナーシャキャンセルトルクTg_inerを発生させ、積極的に矢印AR2のように第1電動機回転速度Ngを下降させる。このイナーシャキャンセルトルクTg_inerは差動部11の差動状態の変化が大きい自動変速部20の変速中に大きくなる可能性が高く、特に、第1電動機回転速度Ngが大きく変化する場合すなわち第1電動機回転加速度Agが大きい場合に顕著になる。
そのため、図10のtA1時点からtA2時点の間で第1電動機M1が発電機として機能し、第1電動機トルクTgのタイムチャートにおいて第1電動機トルクTgの変動分(図10の斜線部)に相当するイナーシャキャンセルトルクTg_inerが負方向に大きく発生している。更に、第2電動機トルクTm(従来技術)のタイムチャートでは、イナーシャキャンセルトルクTg_inerに起因した第1電動機M1の発電電力上昇により第1電動機出力Pgが負方向に大きくなり、前記式(1)および式(2)に従って第2電動機トルク上限値Tm_maxと第2電動機トルク下限値Tm_minとが共に正(プラス)方向へ変動し、第2電動機トルク上限値Tm_maxによって制限されている第2電動機トルクTmが第2電動機トルク上限値Tm_maxと同様に変動している。このtA1時点からtA2時点の間である前記変速のイナーシャ相での上記第2電動機トルクTmの変動は、差動部11の出力トルクTdf(従来技術)のタイムチャートに示されるようなトルク変動となり、それが変速ショックとして現れることが考えられる。
一方、図10の第2電動機トルクTm(本実施例)のタイムチャートでは、tA1時点からtA2時点の間においてイナーシャキャンセルトルクTg_iner(図10の斜線部)が負方向に大きく発生しても、図9のSA7において前記式(8)により第2電動機トルク上限計算値Tm_max_inerが算出され、図9のSA9において第2電動機トルク上限値Tm_maxがその算出された第2電動機トルク上限計算値Tm_max_inerに補正されるので、本実施例の第2電動機トルク上限値Tm_maxは従来技術の第2電動機トルク上限値Tm_maxのように変動することがなく、その結果、第2電動機トルクTmの変動が抑えられている。従って、差動部11の出力トルクTdf(本実施例)のタイムチャートに示されるように、従来技術で発生した上記出力トルクTdfの変動が本実施例では抑えられている。
本実施例によれば、イナーシャキャンセルパワー算出手段72は、自動変速部20の変速に伴って差動部11の差動状態が変化する場合に第1電動機M1に生じる慣性トルクTintを算出し、その慣性トルクTintを打ち消すイナーシャキャンセルトルクTg_inerを算出し、更に、前記式(5)を用いてイナーシャキャンセルトルクTg_inerを発生させるためのイナーシャキャンセルパワーPg_inerを算出する。また、第2電動機許容範囲決定手段76は、そのイナーシャキャンセルパワーPg_inerを除いた第1電動機出力Pg’に基づいて第2電動機トルク上限値Tm_maxまたは第2電動機トルク下限値Tm_minを決定する。従って、自動変速部20の変速中にイナーシャキャンセルパワーPg_inerが変動したとしても、その変動が第2電動機トルク上限値Tm_maxまたは第2電動機トルク下限値Tm_minに与える影響が低減されてその第2電動機トルク上限値Tm_maxまたは第2電動機トルク下限値Tm_minの変化に起因して第2電動機トルクTmが大きく変動することが抑えられ、その結果、変速ショックの低減を図り走行時の快適性を損なわないようすることが可能である。
また本実施例によれば、前記第1電動機制御手段として機能するハイブリッド制御手段52は、エンジン8の目標とする動作点PEGでエンジン8が作動するように第1電動機トルクTgを制御するので、その第1電動機トルクTgを制御することにより車速Vや自動変速部20の変速比に拘束されずにエンジン8をその目標とする動作点PEGで作動させることが可能である。
また本実施例によれば、第2電動機許容範囲決定手段76は、イナーシャキャンセルパワーPg_inerが第1電動機M1のモータとして機能したときの出力Pgである場合には、イナーシャキャンセルパワーPg_inerを除いた第1電動機出力Pg’に基づいて第2電動機トルク下限値Tm_minを決定する。一方、イナーシャキャンセルパワーPg_inerが第1電動機M1のジェネレータとして機能したときの出力Pgである場合には、第2電動機許容範囲決定手段76は、イナーシャキャンセルパワーPg_inerを除いた第1電動機出力Pg’に基づいて第2電動機トルク上限値Tm_maxを決定する。従って、上記イナーシャキャンセルパワーPg_inerが除かれることにより第2電動機トルク上限値Tm_maxと第2電動機トルク下限値Tm_minとで規定される第2電動機トルクTmの許容範囲が狭くなることとなり、その許容範囲が、上記イナーシャキャンセルパワーが除かれずに前記式(3)、式(4)により決定される本来の第2電動機トルクTmの許容範囲を超えることがなく、蓄電装置60が過放電にも過充電にもならず第2電動機トルクTmを適切に調整できる。
また本実施例によれば、第2電動機許容範囲決定手段76は、イナーシャキャンセルパワー判定手段74によりイナーシャキャンセルパワーPg_inerが「正(プラス)」である旨を肯定する判定がなされた場合には、前記式(6)による第2電動機トルク下限計算値Tm_min_inerの算出後、第2電動機トルク下限計算値Tm_min_inerが前記式(3)により算出される第2電動機トルク上限値Tm_maxよりも低いことを条件に、前記式(4)に拘らず、第2電動機トルク下限値Tm_minを第2電動機トルク下限計算値Tm_min_inerに補正して第2電動機トルク下限値Tm_minを決定する。一方、イナーシャキャンセルパワー判定手段74により否定的な判定がなされた場合には、第2電動機許容範囲決定手段76は、前記式(8)による第2電動機トルク上限計算値Tm_max_inerの算出後、第2電動機トルク上限計算値Tm_max_inerが前記式(4)により算出される第2電動機トルク下限値Tm_minよりも高いことを条件に、前記式(3)に拘らず、第2電動機トルク上限値Tm_maxを第2電動機トルク上限計算値Tm_max_inerに補正して第2電動機トルク上限値Tm_maxを決定する。従って、上記第2電動機トルク上限値Tm_maxおよび第2電動機トルク下限値Tm_minの大小関係が反転することがない。
また本実施例によれば、ハイブリッド制御手段52は、第1電動機出力Pgと第2電動機出力Pmとの合計が蓄電装置60の入出力許容範囲RLBAT内に収まるように第1電動機M1および第2電動機M2を運転するので、蓄電装置60の過放電および過充電を回避できる。
また本実施例によれば、変速実行判定手段70は自動変速部20が変速中であるか否かを判定するが、自動変速部20がダウンシフト中である場合にだけ肯定的な判定をしてもよく、そのようにした場合には、イナーシャキャンセルパワー算出手段72は、自動変速部20のダウンシフト時にだけイナーシャキャンセルパワーPg_inerを算出し、第2電動機許容範囲決定手段76は、その算出されたイナーシャキャンセルパワーPg_inerを除いた第1電動機出力Pg’に基づいて第2電動機トルク上限値Tm_maxまたは第2電動機トルク下限値Tm_minを決定するので、変速ショックが大きく現れ易いダウンシフト時に変速ショックの低減を図り得る。
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、前述の実施例のイナーシャキャンセルパワー算出手段72は、変速実行判定手段70が肯定的な判定をした場合にイナーシャキャンセルパワーPg_inerを算出するが、それは制御負荷軽減のためであるので、変速実行判定手段70の判定に拘らず、すなわち自動変速部20の変速中または非変速中に拘らずイナーシャキャンセルパワーPg_inerを算出しても差し支えない。
また前述の実施例においては、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、前述の実施例の動力伝達装置10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、前述の実施例の動力伝達装置10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。
また前述の実施例では、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の次に自動変速部20が連結されているが、自動変速部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、自動変速部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、前述の実施例の図1によれば、差動部11と自動変速部20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と自動変速部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。
また前述の実施例においては、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。
また前述の実施例においては、自動変速部20は有段の自動変速機として機能する変速部であるが、無段のCVTであってもよいし、手動変速機として機能する変速部であってもよい。
また前述の実施例においては、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、前述の実施例の第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、前述の実施例において自動変速部20は伝達部材18を介して差動部11と直列に連結されていたが、入力軸14と平行にカウンタ軸が設けられてそのカウンタ軸上に同心に自動変速部20が配列されていてもよい。この場合には、差動部11と自動変速部20とは、たとえば伝達部材18としてカウンタギヤ対、スプロケットおよびチェーンで構成される1組の伝達部材などを介して動力伝達可能に連結される。
また、前述の実施例の動力分配機構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、前述の実施例の第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。
また前述の実施例において、動力分配機構16が切換クラッチC0および切換ブレーキB0を備えているが、切換クラッチC0および切換ブレーキB0は動力分配機構16とは別個に動力伝達装置10に備えられていてもよい。また、切換クラッチC0と切換ブレーキB0との何れか一方または両方がない構成も考え得る。
また前述の実施例において、差動部11が、第1電動機M1及び第2電動機M2を備えているが、第1電動機M1及び第2電動機M2は差動部11とは別個に動力伝達装置10に備えられていてもよい。
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:自動変速部
38:駆動輪
40:電子制御装置(制御装置)
52:ハイブリッド制御手段(第1電動機制御手段)
60:蓄電装置
72:イナーシャキャンセルパワー算出手段
76:第2電動機許容範囲決定手段
M1:第1電動機
M2:第2電動機
Tint: 慣性トルク
Pg_iner:イナーシャキャンセルパワー
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:自動変速部
38:駆動輪
40:電子制御装置(制御装置)
52:ハイブリッド制御手段(第1電動機制御手段)
60:蓄電装置
72:イナーシャキャンセルパワー算出手段
76:第2電動機許容範囲決定手段
M1:第1電動機
M2:第2電動機
Tint: 慣性トルク
Pg_iner:イナーシャキャンセルパワー
Claims (6)
- エンジンと駆動輪との間に連結された差動機構と該差動機構に動力伝達可能に連結された第1電動機とを有し該第1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と、動力伝達経路に連結された第2電動機と、該動力伝達経路の一部を構成する自動変速部とを、備えた車両用動力伝達装置の制御装置であって、
前記自動変速部の変速に伴って前記電気式差動部の差動状態が変化する場合に前記第1電動機に生じる慣性トルクを打ち消すための該第1電動機の出力であるイナーシャキャンセルパワーを算出するイナーシャキャンセルパワー算出手段と、
前記イナーシャキャンセルパワーを除いた前記第1電動機の出力に基づいて前記第2電動機の出力トルクの上限値または下限値を決定する第2電動機出力許容範囲決定手段と
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。 - 前記エンジンが該エンジンの目標とする動作点で作動するように前記第1電動機の出力トルクを制御する第1電動機制御手段
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。 - 前記第1電動機は発電機としても電動機としても機能することが可能であり、
前記第2電動機出力許容範囲決定手段は、前記イナーシャキャンセルパワーが、前記第1電動機が電動機として機能したときの出力である場合には、前記イナーシャキャンセルパワーを除いた前記第1電動機の出力に基づいて前記第2電動機の出力トルクの下限値を決定し、
前記第2電動機出力許容範囲決定手段は、前記イナーシャキャンセルパワーが、前記第1電動機が発電機として機能したときの出力である場合には、前記イナーシャキャンセルパワーを除いた前記第1電動機の出力に基づいて前記第2電動機の出力トルクの上限値を決定する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の車両用動力伝達装置の制御装置。 - 前記第2電動機出力許容範囲決定手段は、前記イナーシャキャンセルパワーを除いた前記第1電動機の出力に基づいて前記第2電動機の出力トルクの下限値を決定する場合には、該下限値が該第2電動機の出力トルクの上限値より低いことを条件に該下限値を決定し、
前記第2電動機出力許容範囲決定手段は、前記イナーシャキャンセルパワーを除いた前記第1電動機の出力に基づいて前記第2電動機の出力トルクの上限値を決定する場合には、該上限値が該第2電動機の出力トルクの下限値より高いことを条件に該上限値を決定する
ことを特徴とする請求項3に記載の車両用動力伝達装置の制御装置。 - 前記第1電動機もしくは第2電動機が発電した電力を蓄電することができ該第1電動機もしくは第2電動機へ電力を供給できる蓄電装置が備えられ、
前記第1電動機の出力と第2電動機の出力との合計が前記蓄電装置の予め定められた入出力許容範囲内に収まるように、該第1電動機および第2電動機を運転する
ことを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の車両用動力伝達装置の制御装置。 - 前記イナーシャキャンセルパワー算出手段は、前記自動変速部のダウンシフト時に前記イナーシャキャンセルパワーを算出する
ことを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の車両用動力伝達装置の制御装置。
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JPWO2013145972A1 (ja) * | 2012-03-28 | 2015-12-10 | ジヤトコ株式会社 | 無段変速機及びその油圧制御方法 |
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2008
- 2008-03-21 JP JP2008074655A patent/JP2009227096A/ja active Pending
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