JP2010036741A - Controller for vehicular drive unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、差動が可能な差動機構を有する電気式差動部と自動変速機として機能する変速部とを備える車両用駆動装置の制御装置に係り、特に、車両用駆動装置の伝達効率を向上させる技術に関するものである。 The present invention relates to a control device for a vehicle drive device including an electric differential portion having a differential mechanism capable of performing a differential and a transmission portion functioning as an automatic transmission, and in particular, transmission efficiency of the vehicle drive device. It is related to the technology which improves.
走行用駆動力源に動力伝達可能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電動機とを有し第1電動機の運転状態が制御されることにより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駆動装置が良く知られている。例えば、特許文献1に記載された動力出力装置がそれである。この動力出力装置においては、差動部としての遊星歯車装置と、その遊星歯車装置のサンギヤに連結された第1電動機と、リングギヤに連結された第2電動機とを備え、それら第1電動機及び第2電動機の運転状態を制御することにより、遊星歯車装置のキャリアから入力されるエンジンからの入力回転速度と出力部材としてのリングギヤの出力回転速度との差動状態が制御されるように構成されている。
The differential mechanism is connected to the driving power source for traveling so as to be able to transmit power, and the first motor is connected to the differential mechanism so that power can be transmitted. 2. Description of the Related Art A vehicle drive device having an electric differential unit in which a differential state of a mechanism is controlled is well known. For example, this is the power output device described in
この差動状態が制御される際には、エンジンの動力の主要部は機械的に出力部材へ出力されると共に、動力の一部は例えば第1電動機の発電のために消費されて電気エネルギに変換され、その電気エネルギが第2電動機へ供給されてその第2電動機MGから出力される駆動力が出力部材へ出力される。このように、エンジンの動力の一部が電気エネルギに変換され、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。一般に、エンジンの動力が伝達される際、専ら機械的な伝達経路が構成される場合の方が上記電気パスが構成される場合に比較して駆動装置の動力伝達効率(=駆動装置の出力/駆動装置へ入力されたエンジン出力;明細書全体を通して伝達効率という)は高くなるとされている。反面、差動機構の差動状態を制御することでエンジンをより効率良い運転状態として燃費を改善(向上)することができる。 When this differential state is controlled, the main part of the engine power is mechanically output to the output member, and a part of the power is consumed, for example, for power generation by the first electric motor to be converted into electric energy. The electric energy is converted and supplied to the second electric motor, and the driving force output from the second electric motor MG is output to the output member. In this way, a part of the engine power is converted into electric energy, and an electric path is formed until the electric energy is converted into mechanical energy. Generally, when the engine power is transmitted, the power transmission efficiency of the drive device (= output of the drive device / output) is greater when the mechanical transmission path is configured than when the electrical path is configured. The engine output input to the drive system (referred to as transmission efficiency throughout the specification) is said to be high. On the other hand, by controlling the differential state of the differential mechanism, the engine can be operated more efficiently to improve (improve) fuel consumption.
ところで、前述したような駆動装置では、例えば所定速度以上の高速走行中等において、第1電動機が負回転で力行する逆転力行状態とされる場合がある。すなわち、第2電動機が回生発電を行い、その第2電動機により発電された電力が第1電動機に供給される動力循環状態が成立する場合がある。このような場合において、第2電動機から第1電動機へ供給される電力の増大に伴って、駆動装置の伝達効率が一層低下してしまう恐れがあった。 By the way, in the drive device as described above, for example, during high-speed traveling at a predetermined speed or higher, the first electric motor may be in a reverse power running state in which it is powered by negative rotation. That is, there may be a power circulation state in which the second motor performs regenerative power generation and the power generated by the second motor is supplied to the first motor. In such a case, there is a possibility that the transmission efficiency of the drive device may be further reduced as the electric power supplied from the second electric motor to the first electric motor is increased.
このような問題に対して、上記特許文献1には、エンジン軸に第3電動機を連結し、第1電動機が逆転力行状態とされるときには第3電動機により回生された電力が第1電動機に供給されるように運転制御することにより動力循環量を低減して、動力循環状態における駆動装置の伝達効率を向上させる技術が記載されている。
In order to solve such a problem, in
ここで、上記電気式差動部に加え、走行用駆動力源から駆動輪への動力伝達経路の一部を構成し自動変速機として機能する変速部を更に備える車両用駆動装置もまた良く知られている。例えば、特許文献2に記載された車両用駆動装置がそれである。この車両用駆動装置においては、第1電動機により差動状態が制御される動力分配機構(差動機構)と、動力分配機構と駆動輪との間に動力分配機構と直列に設けられた有段式の自動変速機とを、備える構成とされている。
Here, in addition to the electric differential unit, a vehicle drive device that further includes a transmission unit that forms a part of a power transmission path from the driving force source for driving to the drive wheels and functions as an automatic transmission is also well known. It has been. For example, the vehicle drive device described in
そうすると、特許文献2に記載されたような電気式差動部に加えて自動変速機を更に備える駆動装置において、ある状態例えば動力循環状態で電気パス量を変化させて電気式差動部の伝達効率が向上させられた場合には、駆動装置全体としてもそのある状態で伝達効率が向上させられる。つまり、自動変速機の各変速段毎にある状態で駆動装置の伝達効率が向上させられる。しかしながら、このような伝達効率の変化を考慮して自動変速機の変速が実行されている訳ではないので、変速に因っては伝達効率の向上が阻害させられる恐れがあった。このような課題は未公知であり、電気式差動部における動力循環量(動力循環率)が変化することによりその電気式差動部の伝達効率が変化することに伴う駆動装置の伝達効率の変化を考慮して自動変速機の変速制御を行う技術思想は未だ提案されていない。
Then, in the drive device further including an automatic transmission in addition to the electric differential unit as described in
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、電気式差動部と変速部とを備える車両用駆動装置において、伝達効率の変化を考慮して変速部の変速制御を行うことにより燃費を向上することができる制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to change the speed of a vehicle drive device including an electric differential portion and a transmission portion in consideration of a change in transmission efficiency. It is an object of the present invention to provide a control device that can improve fuel efficiency by performing shift control of a part.
前記目的を達成するための本発明の要旨とするところは、(a) 走行用駆動力源に動力伝達可能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、前記走行用駆動力源から駆動輪への動力伝達経路の一部を構成し自動変速機として機能する変速部とを備える車両用駆動装置の制御装置であって、(b) 前記電気式差動部の伝達効率の変化に基づいて前記変速部の変速点を変更する変速点変更手段を含むことにある。 In order to achieve the above object, the gist of the present invention is that: (a) a differential mechanism coupled to a driving force source for traveling so as to transmit power, and a first coupled to the differential mechanism so as to transmit power. And an electric differential unit that controls a differential state of the differential mechanism by controlling an operation state of the first motor, and transmission of power from the driving force source for driving to the driving wheels. A vehicle drive device control device comprising a transmission portion that constitutes part of a path and functions as an automatic transmission, and (b) based on a change in transmission efficiency of the electric differential portion, There is a shift point changing means for changing the shift point.
このようにすれば、電気式差動部と変速部とを備える車両用駆動装置の制御装置において、変速点変更手段により前記電気式差動部の伝達効率の変化に基づいて前記変速部の変速点が変更されるので、電気式差動部の伝達効率の変化に伴って駆動装置全体の伝達効率が変化させられたとしても、すなわち変速部の変速比毎にそれぞれ駆動装置の伝達効率が変化させられたとしても、例えば伝達効率が向上する変速比を用いることが可能になる。よって、伝達効率の変化を考慮して変速部の変速制御を行うことにより燃費を向上することができる制御装置が提供される。 According to this configuration, in the control device for the vehicle drive device including the electric differential unit and the transmission unit, the transmission unit shifts based on the change in transmission efficiency of the electric differential unit by the shift point changing unit. Since the point is changed, even if the transmission efficiency of the entire driving device is changed with the change of the transmission efficiency of the electric differential unit, that is, the transmission efficiency of the driving device changes for each gear ratio of the transmission unit. Even if it is made possible, for example, it becomes possible to use a gear ratio that improves transmission efficiency. Therefore, a control device that can improve fuel efficiency by performing shift control of the transmission unit in consideration of a change in transmission efficiency is provided.
ここで、好適には、前記変速点変更手段は、前記電気式差動部の伝達効率が向上させられた際にその電気式差動部の伝達効率の向上に伴って向上させられる前記車両用駆動装置の伝達効率がより高くされた前記変速部の変速比が用いられるように前記変速部の変速点を変更する。このようにすれば、前記電気式差動部の伝達効率が向上させられた際に車両用駆動装置の伝達効率が向上する変速比が用いられる。 Here, preferably, the shift point changing means is improved for the vehicle when the transmission efficiency of the electric differential portion is improved when the transmission efficiency of the electric differential portion is improved. The shift point of the transmission unit is changed so that the transmission ratio of the transmission unit with higher transmission efficiency of the drive device is used. If it does in this way, when the transmission efficiency of the said electric differential part is improved, the gear ratio which the transmission efficiency of the vehicle drive device will improve is used.
また、好適には、前記変速部の変速比毎に前記車両用駆動装置の伝達効率がそれぞれ変化するものであり、前記変速点変更手段は、その変速比毎に変化するその車両用駆動装置の伝達効率がより高くされた前記変速比が用いられるように前記変速部の変速点を変更する。このようにすれば、前記電気式差動部の伝達効率が変化した際に車両用駆動装置の伝達効率が向上する変速比が用いられる。 Preferably, the transmission efficiency of the vehicle drive device changes for each gear ratio of the transmission unit, and the gear change means changes the vehicle drive device that changes for each gear ratio. The shift point of the transmission unit is changed so that the transmission ratio with higher transmission efficiency is used. If it does in this way, when the transmission efficiency of the said electric differential part changes, the gear ratio which the transmission efficiency of a vehicle drive device will improve is used.
また、好適には、前記電気式差動部と前記駆動輪との間の動力伝達経路に動力伝達可能に連結された第2電動機と、前記走行用駆動力源に動力伝達可能に連結された第3電動機とを更に備え、前記第1電動機、第2電動機、及び第3電動機は、何れも電力授受可能に構成されており、前記電気式差動部の伝達効率の変化は、前記第3電動機の作動による変化である。このようにすれば、前記第1電動機、第2電動機、及び第3電動機により適宜発電乃至力行を行うように制御することで、特に前記第2電動機により発電された電力が前記第1電動機に供給される動力循環状態における伝達効率を高めることができる。そして、前記第3電動機の作動により前記電気式差動部の伝達効率が変化させられた際には、例えば伝達効率が向上する変速比を用いることが可能になる。 Preferably, the second electric motor is connected to a power transmission path between the electric differential portion and the drive wheel so as to be able to transmit power, and is connected to the driving force source for traveling so as to be able to transmit power. A third electric motor, and the first electric motor, the second electric motor, and the third electric motor are all configured to be able to transmit and receive electric power, and the change in transmission efficiency of the electric differential unit is the third electric motor. This is a change due to the operation of the electric motor. In this way, the electric power generated by the second motor is supplied to the first motor by controlling the first motor, the second motor, and the third motor to generate power or power as appropriate. The transmission efficiency in the power circulation state can be increased. When the transmission efficiency of the electric differential unit is changed by the operation of the third electric motor, for example, it is possible to use a gear ratio that improves the transmission efficiency.
また、好適には、前記第3電動機は、前記電気式差動部の伝達効率が向上する場合に前記第1電動機及び第2電動機の作動に加えて作動させられるものであり、前記変速点変更手段は、前記第3電動機が作動させられない場合には、その第3電動機が作動させられない際に前記車両用駆動装置の伝達効率が可及的に高くされる為の予め設定された基本変速点を前記変速部の変速点として用いる一方で、前記第3電動機が作動させられる場合には、前記第3電動機の作動により前記電気式差動部の伝達効率が向上させられた際に前記車両用駆動装置の伝達効率が前記基本変速点を用いる場合よりも高くされる為の予め設定された変化時変速点を前記変速部の変速点として用いる。このようにすれば、前記第3電動機が作動させられない際には、前記電気式差動部の伝達効率が向上させられないときに前記車両用駆動装置の伝達効率が可及的に高くされる変速比が用いられる。また、前記第3電動機の作動により前記電気式差動部の伝達効率が向上させられた際には、伝達効率が向上させられる変速比が用いられる。 Preferably, the third electric motor is operated in addition to the operation of the first electric motor and the second electric motor when the transmission efficiency of the electric differential unit is improved, and the shift point change is performed. When the third electric motor is not operated, the means is a preset basic shift for increasing the transmission efficiency of the vehicle drive device as much as possible when the third electric motor is not operated. When the third electric motor is operated while the point is used as a shift point of the transmission unit, the vehicle can be used when the transmission efficiency of the electric differential unit is improved by the operation of the third electric motor. A change point at the time of change that is set in advance so that the transmission efficiency of the drive device for transmission is made higher than when the basic shift point is used is used as the shift point of the transmission unit. In this way, when the third electric motor is not operated, the transmission efficiency of the vehicle drive device is increased as much as possible when the transmission efficiency of the electric differential unit cannot be improved. A gear ratio is used. Further, when the transmission efficiency of the electric differential unit is improved by the operation of the third electric motor, a gear ratio that can improve the transmission efficiency is used.
また、好適には、前記変速点は車速と要求出力トルクとに基づいて変速比を設定するものであり、前記電気式差動部の伝達効率の変更が為された場合に前記変速点変更手段によってその変速点が変更されることにより、前記車速と要求出力トルクとに基づく変速比が変更される。このようにすれば、前記電気式差動部の伝達効率の変更が為された場合に変速比が適切に変更される。 Preferably, the shift point sets a gear ratio based on a vehicle speed and a required output torque, and the shift point changing means is changed when the transmission efficiency of the electric differential portion is changed. As a result, the gear ratio is changed based on the vehicle speed and the required output torque. In this way, the gear ratio is appropriately changed when the transmission efficiency of the electric differential unit is changed.
また、好適には、前記変速点は車速に基づいて変速比を設定するものであり、前記電気式差動部の伝達効率の変更が為された場合に前記変速点変更手段によってその変速点が変更されることにより、前記車速に基づく変速比が変更される。このようにすれば、前記電気式差動部の伝達効率の変更が為された場合に変速比が適切に変更される。 Preferably, the shift point sets a gear ratio based on a vehicle speed, and when the transmission efficiency of the electric differential unit is changed, the shift point is changed by the shift point changing means. By changing, the gear ratio based on the vehicle speed is changed. In this way, the gear ratio is appropriately changed when the transmission efficiency of the electric differential unit is changed.
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。このようにすれば、電気的な無段変速機として機能する電気式差動部を備えた実用的な駆動装置において、電気式差動部の伝達効率の変化に伴って駆動装置全体の伝達効率が変化させられたとしても、例えば伝達効率が向上する変速比を用いることが可能になる。また、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、電気式差動部は、その変速比を連続的に変化させて電気的な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。 Preferably, the electric differential unit operates as an electric continuously variable transmission by controlling an operation state of the first electric motor. In this way, in a practical driving device having an electric differential unit that functions as an electric continuously variable transmission, the transmission efficiency of the entire driving device is changed with a change in the transmission efficiency of the electric differential unit. Even if is changed, for example, it is possible to use a gear ratio that improves transmission efficiency. In addition, it is possible to smoothly change the drive torque output from the electric differential unit. In addition to changing the gear ratio continuously to operate as an electric continuously variable transmission, the electric differential unit can also be operated as a stepped transmission by changing the gear ratio stepwise. It is.
また、好適には、前記変速部は、有段式の自動変速機である。このようにすれば、有段式の自動変速機として機能する変速部を備えた実用的な駆動装置において、電気式差動部の伝達効率の変化に伴って駆動装置全体の伝達効率が変化させられたとしても、例えば伝達効率が向上する自動変速機の変速段を用いることが可能になる。 Preferably, the transmission unit is a stepped automatic transmission. In this way, in a practical drive device including a transmission unit that functions as a stepped automatic transmission, the transmission efficiency of the entire drive device is changed in accordance with the change in the transmission efficiency of the electric differential unit. Even if it is, for example, it is possible to use a shift stage of an automatic transmission that improves transmission efficiency.
また、好適には、前記自動変速機は、複数組の遊星歯車装置の回転要素が摩擦係合装置によって選択的に連結されることにより複数のギヤ段(変速段)が択一的に達成される例えば前進4段、前進5段、前進6段、更にはそれ以上の変速段を有する等の種々の遊星歯車式多段変速機により構成される。この遊星歯車式多段変速機における摩擦係合装置としては、油圧アクチュエータによって係合させられる多板式、単板式のクラッチやブレーキ、或いはベルト式のブレーキ等の油圧式摩擦係合装置が広く用いられる。この油圧式摩擦係合装置を係合させるための作動油を供給するオイルポンプは、例えば走行用駆動力源により駆動されて作動油を吐出するものでも良いが、走行用駆動力源とは別に配設された専用の電動モータなどで駆動されるものでも良い。また、クラッチ或いはブレーキは、油圧式摩擦係合装置以外に電磁式係合装置例えば電磁クラッチや磁粉式クラッチ等であってもよい。 Preferably, in the automatic transmission, a plurality of gear stages (shift stages) are alternatively achieved by selectively connecting the rotating elements of the plurality of sets of planetary gear devices by a friction engagement device. For example, it is composed of various planetary gear type multi-stage transmissions having four forward speeds, five forward speeds, six forward speeds, and more. As a friction engagement device in this planetary gear type multi-stage transmission, a hydraulic friction engagement device such as a multi-plate type, a single plate type clutch or brake engaged by a hydraulic actuator, or a belt type brake is widely used. The oil pump that supplies the hydraulic oil for engaging the hydraulic friction engagement device may be driven by a driving power source for driving and discharges the hydraulic oil, for example, but separately from the driving power source for driving. It may be driven by a dedicated electric motor provided. Further, the clutch or brake may be an electromagnetic engagement device such as an electromagnetic clutch or a magnetic powder clutch in addition to the hydraulic friction engagement device.
また、好適には、上記油圧式摩擦係合装置を含む油圧制御回路は、例えばリニアソレノイドバルブの出力油圧を直接油圧式摩擦係合装置の油圧アクチュエータ(油圧シリンダ)にそれぞれ供給することが応答性の点で望ましいが、そのリニアソレノイドバルブの出力油圧をパイロット油圧として用いることによりシフトコントロールバルブを制御して、そのコントロールバルブから油圧アクチュエータに作動油を供給するように構成することもできる。 Preferably, the hydraulic control circuit including the hydraulic friction engagement device is responsive to, for example, supplying output hydraulic pressure of a linear solenoid valve directly to a hydraulic actuator (hydraulic cylinder) of the hydraulic friction engagement device. However, it is also possible to control the shift control valve by using the output hydraulic pressure of the linear solenoid valve as a pilot hydraulic pressure, and to supply hydraulic oil from the control valve to the hydraulic actuator.
また、好適には、上記リニアソレノイドバルブは、例えば複数の油圧式摩擦係合装置の各々に対応して1つずつ設けられるが、同時に係合したり係合、解放制御したりすることがない複数の油圧式摩擦係合装置が存在する場合には、それ等に共通のリニアソレノイドバルブを設けることもできるなど、種々の態様が可能である。また、必ずしも全ての油圧式摩擦係合装置の油圧制御をリニアソレノイドバルブで行う必要はなく、一部乃至全ての油圧制御をON−OFFソレノイドバルブのデューティ制御など、リニアソレノイドバルブ以外の調圧手段で行っても良い。尚、この明細書で「油圧を供給する」という場合は、「油圧を作用させ」或いは「その油圧に制御された作動油を供給する」ことを意味する。 Preferably, one linear solenoid valve is provided, for example, corresponding to each of a plurality of hydraulic friction engagement devices. However, the linear solenoid valves are not engaged at the same time or controlled to be engaged or released. When there are a plurality of hydraulic friction engagement devices, various modes are possible, such as providing a common linear solenoid valve for them. In addition, it is not always necessary to control the hydraulic pressure of all the hydraulic friction engagement devices with the linear solenoid valve, and pressure control means other than the linear solenoid valve, such as duty control of the ON-OFF solenoid valve for part or all of the hydraulic control. You can go there. In this specification, “supplying hydraulic pressure” means “applying hydraulic pressure” or “supplying hydraulic oil controlled to the hydraulic pressure”.
また、好適には、前記走行用駆動力源としては、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が広く用いられる。さらに、補助的な走行用動力源として、電動機等がこのエンジンに加えて用いられても良い。或いは、走行用駆動力源として電動機のみが用いられても良い。 Preferably, an engine that is an internal combustion engine such as a gasoline engine or a diesel engine is widely used as the driving power source for traveling. Further, an electric motor or the like may be used in addition to this engine as an auxiliary driving power source. Alternatively, only an electric motor may be used as a driving force source for traveling.
また、好適には、前記第3電動機は前記エンジンに付属し直結されている。このようにすれば、第3電動機を設置するための必要スペースを小さくできる。 Preferably, the third electric motor is attached to and directly connected to the engine. If it does in this way, the required space for installing the 3rd electric motor can be made small.
また、好適には、前記車両用駆動装置の筐体内に前記第1、第2、第3電動機が備えられている。このようにすれば、例えば、車両用駆動装置内の作動流体の温度を測定することにより第1、第2、第3電動機の温度を検出できる。 Preferably, the first, second, and third electric motors are provided in a housing of the vehicle drive device. If it does in this way, the temperature of the 1st, 2nd, 3rd electric motor can be detected by measuring the temperature of the working fluid in the drive device for vehicles, for example.
また、好適には、前記差動機構は、前記走行用駆動力源(エンジン)及び第3電動機に連結された第1要素と前記第1電動機に連結された第2要素と前記第2電動機に連結された第3要素との3つの回転要素を有する装置である。このようにすれば、差動機構が簡単に構成される。 Preferably, the differential mechanism includes a first element connected to the driving power source for driving (engine) and a third motor, a second element connected to the first motor, and the second motor. It is a device having three rotating elements with a connected third element. In this way, the differential mechanism can be easily configured.
また、好適には、前記差動機構はシングルピニオン型の遊星歯車装置であり、前記第1要素はその遊星歯車装置のキャリヤであり、前記第2要素はその遊星歯車装置のサンギヤであり、前記第3要素はその遊星歯車装置のリングギヤである。このようにすれば、前記差動機構の軸心方向寸法が小さくなる。また、差動機構が1つのシングルピニオン型遊星歯車装置によって簡単に構成される。 Preferably, the differential mechanism is a single pinion type planetary gear device, the first element is a carrier of the planetary gear device, and the second element is a sun gear of the planetary gear device, The third element is the ring gear of the planetary gear device. In this way, the axial direction dimension of the differential mechanism is reduced. Further, the differential mechanism is simply constituted by one single pinion type planetary gear device.
また、好適には、前記走行用駆動力源(エンジン)と駆動輪との間の動力伝達経路において、走行用駆動力源、前記電気式差動部、前記変速部、駆動輪の順に連結されている。 Preferably, in the power transmission path between the driving power source (engine) for driving and the driving wheels, the driving power source for driving, the electric differential unit, the transmission unit, and the driving wheel are connected in this order. ing.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の制御装置が適用される車両用駆動装置10(以下、駆動装置10と表す)を説明する骨子図であり、この駆動装置10はハイブリッド車両に好適に用いられる。図1において、駆動装置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と表す)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)などを介して間接に連結された無段変速部としての差動部11と、その差動部11と駆動輪34(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動力伝達部としての自動変速部20と、この自動変速部20に連結されている出力回転部材としての出力軸22とを直列に備えている。この駆動装置10は、例えば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34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)32(図6参照)及び一対の車軸等を順次介して一対の駆動輪34へ伝達する。
FIG. 1 is a skeleton diagram illustrating a vehicle drive device 10 (hereinafter, referred to as drive device 10) to which a control device of the present invention is applied, and this
このように、本実施例の駆動装置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、駆動装置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。以下の各実施例についても同様である。
Thus, in the driving
本発明の電気式差動部に対応する差動部11は、動力分配機構16と、動力分配機構16に動力伝達可能に連結されて動力分配機構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と、伝達部材18と一体的に回転するように作動的に連結されている第2電動機M2と、入力軸14を介しエンジン8に連結されたエンジン連結電動機である第3電動機M3とを備えている。
The
本実施例の第1電動機M1、第2電動機M2、及び第3電動機M3は、何れも電力授受可能に構成されたものである。すなわち、電気エネルギから機械的な駆動力を発生させる発動機としての機能及び機械的な駆動力から電気エネルギを発生させる発電機としての機能を有する所謂モータジェネレータである。換言すれば、駆動装置10において、電動機Mは何れも主動力源であるエンジン8の代替として、或いはそのエンジン8と共に走行用の駆動力を発生させる動力源(副動力源)として機能し得る。また、他の動力源により発生させられた駆動力から回生により電気エネルギを発生させ、インバータ54(図6参照)を介して他の電動機Mに供給したり、その電気エネルギを蓄電装置56(図6参照)に蓄積する等の作動を行う。尚、第3電動機M3は、主動力源であるエンジン8の補機であり、例えばスタータとしてそのエンジン8の出力軸に直結される等して付属的に設けられたものである。
The first electric motor M1, the second electric motor M2, and the third electric motor M3 of the present embodiment are all configured to be able to exchange electric power. That is, it is a so-called motor generator having a function as a motor that generates mechanical driving force from electric energy and a function as a generator that generates electric energy from mechanical driving force. In other words, in the
第1電動機M1及び第3電動機M3は反力を発生させるためのジェネレータ(発電)機能を少なくとも備え、第2電動機M2は走行用の駆動力源として駆動力を出力する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。また、好適には、第1電動機M1、第2電動機M2、及び第3電動機M3は、何れもその発電機としての発電量を連続的に変更可能に構成されたものである。また、第1電動機M1、第2電動機M2、及び第3電動機M3は、駆動装置10の筐体であるケース12内に備えられ、駆動装置10の作動流体である自動変速部20の作動油により冷却される。尚、本実施例では図1のように第3電動機M3はエンジン8に直結されているが、両者が同軸に配置される必要はなく両者の連結関係はこれに限定されるものではない。また、第3電動機M3はエンジン8に入力軸14を介して連結されているが、省スペース化のため第3電動機M3がエンジン8に付属し両者が一体的に構成されていてもよい。
The first electric motor M1 and the third electric motor M3 have at least a generator (power generation) function for generating a reaction force, and the second electric motor M2 functions as a traveling motor that outputs driving force as a driving power source for traveling. At least a motor (electric motor) function is provided. Preferably, all of the first electric motor M1, the second electric motor M2, and the third electric motor M3 are configured such that the amount of power generation as the generator can be continuously changed. Further, the first electric motor M1, the second electric motor M2, and the third electric motor M3 are provided in a
動力分配機構16は、エンジン8に動力伝達可能に連結された差動機構であって、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を主体として構成されており、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を自転及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。
The
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及び第3電動機M3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。このように構成された動力分配機構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とに分配されると共に、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、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。このように、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及び第2電動機M2の一方又は両方の運転状態(動作点)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。
In the
自動変速部20は、差動部11から駆動輪34への動力伝達経路の一部を構成しており、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、及びシングルピニオン型の第3遊星歯車装置30を備え、有段式の自動変速機として機能する遊星歯車式の多段変速機である。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を自転及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を自転及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を自転及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。
The
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共に第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。
In the
このように、自動変速部20内と差動部11(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又は第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及び第2クラッチC2は、動力分配機構16(差動部11)と駆動輪34との間の動力伝達経路の一部に設けられた動力伝達を選択的に遮断可能な係合装置であり、すなわち、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及び第2クラッチC2の少なくとの一方が係合されることで上記動力伝達経路が動力伝達可能状態とされ、或いは第1クラッチC1及び第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。
In this way, the
また、この自動変速部20は、解放側係合装置の解放と係合側係合装置の係合とによりクラッチツウクラッチ変速が実行されて各ギヤ段(変速段)が選択的に成立させられることにより、略等比的に変化する変速比γ(=伝達部材18の回転速度N18/出力軸22の回転速度NOUT)が各ギヤ段毎に得られる。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及び第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、第1クラッチC1及び第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、第1クラッチC1及び第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、第1クラッチC1及び第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る。また、第2クラッチC2及び第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(後進変速段)が成立させられる。また、第1クラッチC1、第2クラッチC2、第1ブレーキB1、第2ブレーキB2、及び第3ブレーキB3の解放によりニュートラル「N」状態とされる。
Further, the
前記第1クラッチC1、第2クラッチC2、第1ブレーキB1、第2ブレーキB2、及び第3ブレーキB3(以下、特に区別しない場合はクラッチC、ブレーキBと表す)は、従来の車両用自動変速機においてよく用いられている係合装置すなわち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本又は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、それが介挿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。 The first clutch C1, the second clutch C2, the first brake B1, the second brake B2, and the third brake B3 (hereinafter referred to as the clutch C and the brake B unless otherwise specified) are conventional automatic transmissions for vehicles. This is an engagement device that is often used in a machine, that is, a hydraulic friction engagement device, which is a wet multi-plate type in which a plurality of friction plates stacked on each other are pressed by a hydraulic actuator, or an outer peripheral surface of a rotating drum. One end of one or two wound bands is constituted by a band brake or the like in which one end is tightened by a hydraulic actuator, and is for selectively connecting the members on both sides in which the one is inserted.
以上のように構成された駆動装置10において、無段変速機として機能する差動部11と自動変速部20とで全体として無段変速機が構成される。また、差動部11の変速比を一定となるように制御することにより、差動部11と自動変速部20とで有段変速機と同等の状態を構成することが可能とされる。
In the
具体的には、差動部11が無段変速機として機能し、且つ差動部11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の少なくとも1つの変速段Mに対して自動変速部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N18(以下、「伝達部材回転速度N18」と表す)が無段的に変化させられてその変速段Mにおいて無段的な変速比幅が得られる。従って、駆動装置10の総合変速比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、駆動装置10において無段変速機が構成される。この駆動装置10の総合変速比γTは、差動部11の変速比γ0と自動変速部20の変速比γとに基づいて形成される駆動装置10全体としてのトータル変速比γTである。
Specifically, the
例えば、図2の係合作動表に示される自動変速部20の第1速ギヤ段乃至第4速ギヤ段や後進ギヤ段の各ギヤ段に対し伝達部材回転速度N18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。従って、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、駆動装置10全体としてのトータル変速比γTが無段階に得られる。
For example, first gear or transmission member rotational speed N 18 is continuously variable varying for each gear of the fourth gear and the reverse gear position of the
また、差動部11の変速比が一定となるように制御され、且つクラッチC及びブレーキBが選択的に係合作動させられて第1速ギヤ段乃至第4速ギヤ段の何れか或いは後進ギヤ段(後進変速段)が選択的に成立させられることにより、略等比的に変化する駆動装置10のトータル変速比γTが各ギヤ段毎に得られる。従って、駆動装置10において有段変速機と同等の状態が構成される。
In addition, the gear ratio of the
例えば、差動部11の変速比γ0が「1」に固定されるように制御されると、図2の係合作動表に示されるように自動変速部20の第1速ギヤ段乃至第4速ギヤ段や後進ギヤ段の各ギヤ段に対応する駆動装置10のトータル変速比γTが各ギヤ段毎に得られる。また、自動変速部20の第4速ギヤ段において差動部11の変速比γ0が「1」より小さい値例えば0.7程度に固定されるように制御されると、第4速ギヤ段よりも小さい値例えば「0.7」程度であるトータル変速比γTが得られる。
For example, when the gear ratio γ0 of the
図3は、差動部11と自動変速部20とから構成される駆動装置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、横線X1が回転速度零を示し、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。
FIG. 3 is a collinear diagram that can represent on a straight line the relative relationship between the rotational speeds of the rotating elements having different coupling states for each gear stage in the driving
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及び第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。
In addition, three vertical lines Y1, Y2, and Y3 corresponding to the three elements of the
上記図3の共線図を用いて表現すれば、本実施例の駆動装置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及び第3電動機M3に連結され、第2回転要素RE2が第1電動機M1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及び第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。
If expressed using the collinear diagram of FIG. 3 described above, the
例えば、差動部11においては、第1回転要素RE1乃至第3回転要素RE3が相互に相対回転可能とされる差動状態とされており、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の回転速度が車速Vに拘束されて略一定である場合には、エンジン回転速度NEを制御することによって直線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と、直線L0と縦線Y1との交点で示される差動部サンギヤS0の回転速度すなわち第1電動機M1の回転速度が上昇或いは下降させられる。
For example, in the
また、差動部11の変速比γ0が「1」に固定されるように第1電動機M1の回転速度を制御することによって差動部サンギヤS0の回転がエンジン回転速度NEと同じ回転とされると、直線L0は横線X2と一致させられ、エンジン回転速度NEと同じ回転で差動部リングギヤR0の回転速度すなわち伝達部材18が回転させられる。或いは、差動部11の変速比γ0が「1」より小さい値例えば0.7程度に固定されるように第1電動機M1の回転速度を制御することによって差動部サンギヤS0の回転が零とされると、エンジン回転速度NEよりも増速された回転で伝達部材回転速度N18が回転させられる。
The rotation of the differential portion sun gear S0 is the same speed as the engine speed N E by controlling the rotational speed of the first electric motor M1 such speed ratio γ0 of the
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共に第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。
Further, in the
自動変速部20では、差動部11において出力回転部材である伝達部材18(第3回転要素RE3)の回転が第1クラッチC1が係合されることで第8回転要素RE8に入力されると、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XG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(1st)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(2nd)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(3rd)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(4th)の出力軸22の回転速度が示される。
In the
図4は、本実施例の駆動装置10を制御するための制御装置である電子制御装置80に入力される信号及びその電子制御装置80から出力される信号を例示している。この電子制御装置80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や各電動機Mに関するハイブリッド駆動制御、自動変速部20の変速制御等の各種制御を実行するものである。
FIG. 4 illustrates a signal input to the
電子制御装置80には、図4に示すような各センサやスイッチなどから、エンジン8の冷却流体の温度であるエンジン水温TEMPWを表す信号、シフトレバー52(図5参照)のシフトポジションPSHや「M」ポジションにおける操作回数等を表す信号、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、Mモード(手動変速走行モード)を指令する信号、エアコンの作動を表す信号、出力軸22の回転速度NOUTに対応する車速V及び車両の進行方向を表す信号、自動変速部20の作動油温TOILを表す信号、サイドブレーキ操作を表す信号、フットブレーキ操作を表す信号、触媒温度を表す信号、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であるアクセル開度Accを表す信号、カム角を表す信号、スノーモード設定を表す信号、車両の前後加速度Gを表す信号、オートクルーズ走行を表す信号、車両の重量(車重)を表す信号、各車輪の車輪速を表す信号、第1電動機M1の回転速度NM1(以下、「第1電動機回転速度NM1」と表す)及びその回転方向を表す信号、第2電動機M2の回転速度NM2(以下、「第2電動機回転速度NM2」と表す)及びその回転方向を表す信号、第3電動機M3の回転速度NM3(以下、「第3電動機回転速度NM3」と表す)及びその回転方向を表す信号、各電動機M1,M2,M3との間でインバータ54を介して充放電を行う蓄電装置56(図6参照)の充電容量(充電状態)SOCを表す信号などが、それぞれ供給される。 The electronic control unit 80 receives a signal representing the engine water temperature TEMP W that is the temperature of the cooling fluid of the engine 8 and the shift position P SH of the shift lever 52 (see FIG. 5) from each sensor and switch as shown in FIG. and a signal representative of the number of operations such as in the "M" position, a signal indicative of engine rotational speed N E is the rotational speed of the engine 8, a signal for commanding the M mode (manual shift running mode), a signal representing the operation of the air conditioner, the output A signal representing the vehicle speed V corresponding to the rotational speed N OUT of the shaft 22 and the traveling direction of the vehicle, a signal representing the hydraulic oil temperature T OIL of the automatic transmission unit 20, a signal representing the side brake operation, a signal representing the foot brake operation, catalyst A signal representing temperature, a signal representing the accelerator opening Acc, which is the amount of operation of the accelerator pedal corresponding to the driver's required output, a signal representing the cam angle, Signal representing no mode setting, signal representing vehicle longitudinal acceleration G, signal representing auto cruise traveling, signal representing vehicle weight (vehicle weight), signal representing wheel speed of each wheel, rotational speed of first motor M1 N M1 (hereinafter referred to as “first motor rotation speed N M1 ”) and a signal indicating the rotation direction thereof, a rotation speed N M2 of the second motor M2 (hereinafter referred to as “second motor rotation speed N M2 ”), and A signal indicating the rotation direction, a rotation speed N M3 of the third motor M3 (hereinafter referred to as “third motor rotation speed N M3 ”), a signal indicating the rotation direction, and the motors M1, M2, and M3 A signal indicating the charging capacity (charging state) SOC of the power storage device 56 (see FIG. 6) that charges and discharges is supplied via the inverter 54, respectively.
また、上記電子制御装置80からは、エンジン8の出力PE(単位は例えば「kW」。以下、「エンジン出力PE」と表す。)を制御するエンジン出力制御装置58(図6参照)への制御信号例えばエンジン8の吸気管60に備えられた電子スロットル弁62のスロットル弁開度θTHを操作するスロットルアクチュエータ64への駆動信号や燃料噴射装置66による吸気管60或いはエンジン8の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68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、M2、及びM3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70(図6参照)に含まれる電磁弁(リニアソレノイドバルブ)等を作動させるバルブ指令信号、この油圧制御回路70に設けられたレギュレータバルブ(調圧弁)によりライン油圧PLを調圧するための信号、そのライン油圧PLが調圧されるための元圧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。
From the
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50の一例を示す図である。このシフト操作装置50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52を備えている。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a shift operation device 50 as a switching device that switches a plurality of types of shift positions PSH by an artificial operation. The shift operation device 50 includes, for example, a
そのシフトレバー52は、駆動装置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)」、駆動装置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)」、自動変速モードを成立させて差動部11の無段的な変速比幅と自動変速部20の第1速ギヤ段乃至第4速ギヤ段の範囲で自動変速制御される各ギヤ段とで得られる駆動装置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)」、又は手動変速走行モード(手動モード)を成立させて自動変速部20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。
The
上記シフトレバー52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70が電気的に切り換えられる。
The reverse gear "R" shown in the engagement operation table of FIG 2 in conjunction with the manual operation of the various shift positions P SH of the
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」ポジション及び「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及び第2クラッチC2の何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及び第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」ポジション及び「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及び第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及び/又は第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。
In the shift positions P SH shown in the “P” to “M” positions, the “P” position and the “N” position are non-traveling positions that are selected when the vehicle is not traveling. As shown in the combined operation table, the first clutch C1 and the first clutch C1 that disables driving of the vehicle in which the power transmission path in the
具体的には、シフトレバー52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52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52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52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及び第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。
Specifically, when the
図6は、電子制御装置80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82は、図7に示すような車速Vと自動変速部20の出力トルクTOUTとを変数として予め記憶されたアップシフト線(実線)及びダウンシフト線(一点鎖線)を有する関係(変速線図、変速マップ)から実際の車速V及びアクセル開度Acc等に対応する自動変速部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の自動変速制御を実行する。
FIG. 6 is a functional block diagram for explaining the main part of the control function by the
このとき、有段変速制御手段82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、自動変速部20の変速に関与する油圧式摩擦係合装置を係合及び/又は解放させる指令(変速出力指令、油圧指令)を、すなわち自動変速部20の変速に関与する解放側係合装置を解放すると共に係合側係合装置を係合することによりクラッチツウクラッチ変速を実行させる指令を油圧制御回路70へ出力する。油圧制御回路70は、その指令に従って、例えば解放側係合装置を解放すると共に係合側係合装置を係合して自動変速部20の変速が実行されるように、油圧制御回路70内のリニアソレノイドバルブを作動させてその変速に関与する油圧式摩擦係合装置の油圧アクチュエータを作動させる。
At this time, the stepped shift control means 82 engages and / or engages the hydraulic friction engagement device involved in the shift of the
図7の変速線図において、アップシフト線(実線)はアップシフトが判断されるための変速線であり、ダウンシフト線(一点鎖線)はダウンシフトが判断されるための変速線である。また、この図7の変速線図における変速線は、例えば自動変速部20の要求出力トルクTOUTを示す横線上において実際の車速Vが線を横切ったか否か、また例えば車速Vを示す縦線上において自動変速部20の要求出力トルクTOUTが線を横切ったか否か、すなわち変速線上の変速を実行すべき値(変速点)を横切ったか否かを判断するためのものであり、この変速点の連なりとして予め記憶されている。つまり、この変速点は、車速Vと要求出力トルクTOUTとに基づいて変速比(変速段)を設定するものであるとも言える。
In the shift diagram of FIG. 7, an upshift line (solid line) is a shift line for determining an upshift, and a downshift line (a chain line) is a shift line for determining a downshift. Further, the shift line in the shift diagram of FIG. 7 is, for example, whether or not the actual vehicle speed V crosses the line on the horizontal line indicating the required output torque T OUT of the
ハイブリッド制御手段84は、エンジン出力制御装置58を介してエンジン8の駆動を制御するエンジン駆動制御手段86と、インバータ54を介して第1電動機M1、第2電動機M2、及び第3電動機M3による駆動力源又は発電機としての作動を制御する電動機作動制御手段88とを含んでおり、それら制御機能によりエンジン8、第1電動機M1、第2電動機M2、及び第3電動機M3によるハイブリッド駆動制御を実行する。
The hybrid control means 84 is driven by an engine drive control means 86 that controls the drive of the
また、ハイブリッド制御手段84は、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Vにおいて、運転者の出力要求量としてのアクセル開度Accや車速Vから車両の目標(要求)出力を算出し、その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(要求エンジン出力)PERを算出し、その目標エンジン出力PERが得られるエンジン回転速度NEとエンジン8の出力トルク(エンジントルク)TEとなるようにエンジン8を制御すると共に各電動機Mの出力乃至発電を制御する。
Further, the hybrid control means 84 operates the
以上のように、駆動装置10全体としての変速比である総合変速比γTは、有段変速制御手段82によって制御される自動変速部20の変速比γと、ハイブリッド制御手段84によって制御される差動部11の変速比γ0とによって決定される。すなわち、ハイブリッド制御手段84及び有段変速制御手段82は、シフトポジションPSHに対応するシフトレンジの範囲内において、油圧制御回路70、エンジン出力制御装置58、第1電動機M1、第2電動機M2、及び第3電動機M3等を介して駆動装置10全体としての変速比である総合変速比γTを制御する変速制御手段として機能する。
As described above, the overall speed ratio γT, which is the speed ratio of the
例えば、ハイブリッド制御手段84は、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エンジン8及び各電動機Mの制御を実行する。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及び自動変速部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84は、エンジン回転速度NEとエンジントルクTEとで構成され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求められた例えば図8の破線に示すようなエンジン8の動作曲線の一種である最適燃費率曲線(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にエンジン8の動作点(以下、「エンジン動作点」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PE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、駆動装置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自動変速部20の変速段を考慮して差動部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で制御する。ここで、上記エンジン動作点とは、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である。
For example, the
このとき、ハイブリッド制御手段84は、例えば第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54を通して蓄電装置56や第2電動機M2へ供給したり、第3電動機M3により発電された電気エネルギをインバータ54を通して蓄電装置56や第1電動機M1乃至第2電動機M2へ供給したりするので、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の動力の一部は電動機M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54を通してその電気エネルギが他の電動機Mへ供給され、電気エネルギによりその電動機Mから出力される駆動力が伝達部材18へ伝達される。この発電に係る電動機Mによる電気エネルギの発生から駆動に係る電動機Mで消費されるまでに関連する機器により、エンジン8の動力の一部が電気エネルギに変換され、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が構成される。
At this time, the hybrid control means 84 supplies, for example, the electric energy generated by the first electric motor M1 to the
ここで、有段変速制御手段82により自動変速部20の変速制御が実行される場合には、その自動変速部20の変速比が段階的に変化させられることに伴ってその変速前後で駆動装置10のトータル変速比γTが段階的に変化させられる。このような制御では、トータル変速比γTを段階的に変化させることにより、すなわち変速比が連続的ではなく飛び飛びの値をとることにより、連続的なトータル変速比γTの変化に比較して速やかに駆動トルクを変化させることが可能となる。その反面、変速ショックが発生したり、最適燃費率曲線に沿うようにエンジン回転速度NEを制御できず燃費が悪化する可能性がある。そこで、ハイブリッド制御手段84は、そのトータル変速比γTの段階的変化が抑制されるように、自動変速部20の変速に同期してその自動変速部20の変速比の変化方向とは反対方向の変速比の変化となるように差動部11の変速を実行する。換言すれば、自動変速部20の変速前後で駆動装置10のトータル変速比γTが連続的に変化するように自動変速部20の変速制御に同期して差動部11の変速制御を実行する。例えば、自動変速部20の変速前後で過渡的に駆動装置10のトータル変速比γTが変化しないような所定のトータル変速比γTを形成するために自動変速部20の変速制御に同期して、その自動変速部20の変速比の段階的な変化に相当する変化分だけその変化方向とは反対方向に変速比を段階的に変化させるように差動部11の変速制御を実行する。
Here, when the shift control of the
また、ハイブリッド制御手段84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及び/又は第2電動機回転速度NM2を制御してエンジン回転速度NEを略一定に維持したり任意の回転速度に回転制御する。言い換えれば、ハイブリッド制御手段84は、エンジン回転速度NEを略一定に維持したり任意の回転速度に制御しつつ第1電動機回転速度NM1及び/又は第2電動機回転速度NM2を任意の回転速度に回転制御することができる。
Moreover, the hybrid control means 84 controls the first motor rotation speed N M1 and / or the second motor rotation speed N M2 by the electric CVT function of the
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84は車両走行中にエンジン回転速度NEを引き上げる場合には、車速V(駆動輪34)に拘束される第2電動機回転速度NM2を略一定に維持しつつ第1電動機回転速度NM1の引き上げを実行する。このときハイブリッド制御手段84は、第1電動機回転速度NM1の引き上げに替えて又はこれと並行して、第3電動機回転速度NM3の引き上げを実行してエンジン回転速度NEを引き上げてもよい。また、ハイブリッド制御手段84は自動変速部20の変速中にエンジン回転速度NEを略一定に維持する場合には、エンジン回転速度NEを略一定に維持しつつ自動変速部20の変速に伴う第2電動機回転速度NM2の変化とは反対方向に第1電動機回転速度NM1を変化させる。
For example, the hybrid control means 84 as can be seen from the diagram of FIG. 3 when raising the engine rotation speed N E during running of the vehicle, the vehicle speed V the second electric motor rotation speed N which is bound to the (drive wheels 34) The first motor rotation speed N M1 is increased while maintaining M2 substantially constant. In this case the hybrid control means 84, instead of the pulling of the first electric motor speed N M1 or in parallel with this, by performing the raising of the third electric motor rotation speed N M3 may pull the engine rotational speed N E . The hybrid control means 84 when maintaining the engine speed N E at the nearly fixed level during the shifting of the automatic shifting
また、ハイブリッド制御手段84(エンジン駆動制御手段86)は、スロットル制御のためにスロットルアクチュエータ64により電子スロットル弁62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66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68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58に出力して、必要なエンジン出力PEを発生するようにエンジン8の出力制御を実行する。すなわち、エンジン8の駆動を制御するエンジン駆動制御手段として機能する。
Further, the hybrid control means 84 (engine drive control means 86) controls the opening and closing of the
例えば、ハイブリッド制御手段84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Accに基づいてスロットルアクチュエータ64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。また、エンジン出力制御装置58は、ハイブリッド制御手段84による指令に従って、スロットル制御のためにスロットルアクチュエータ64により電子スロットル弁62を開閉制御する他、燃料噴射制御のために燃料噴射装置66による燃料噴射を制御し、点火時期制御のためにイグナイタ等の点火装置68による点火時期を制御するなどしてエンジントルク制御を実行する。
For example, the
また、ハイブリッド制御手段84は、エンジン8の停止又はアイドル状態に拘わらず、差動部11の電気的CVT機能(差動作用)によって、例えば第2電動機M2を走行用の駆動力源とするモータ走行(EVモード走行)をさせることができる。例えば、図7に示すような車速Vと自動変速部20の出力トルクTOUTとを変数として予め記憶された、走行用の駆動力源をエンジン8と電動機Mとで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を有する関係(駆動力源切換線図、駆動力源マップ)から、実際の車速V及び自動変速部20の要求出力トルクTOUTで示される車両状態に基づいて、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。図7の実線Aに示す駆動力源マップは、例えばその図7における実線及び一点鎖線に示す変速マップと共に予め記憶されたものである。この図7から明らかなように、ハイブリッド制御手段84によるモータ走行制御は、一般的にエンジン効率が高トルク域に比較して悪いとされる比較的低出力トルクTOUT域すなわち低エンジントルクTE域、或いは車速Vの比較的低車速域すなわち低負荷域で実行される。
Further, the hybrid control means 84 is a motor that uses, for example, the second electric motor M2 as a driving force source for traveling, by the electric CVT function (differential action) of the
また、ハイブリッド制御手段84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して例えば第1電動機M1を無負荷状態とすることにより空転させて、差動部11の電気的CVT機能(差動作用)により必要に応じてエンジン回転速度NEを零乃至略零に維持する。また、ハイブリッド制御手段84は、エンジン8を走行用の駆動力源とするエンジン走行を行うエンジン走行領域であっても、前述した電気パスによる第1電動機M1や第3電動機M3からの電気エネルギ及び/又は蓄電装置56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を駆動して駆動輪34にトルクを付与することにより、エンジン8の動力を補助するための所謂トルクアシストが可能である。よって、本実施例のエンジン走行にはエンジン8を走行用の駆動力源とする場合と、エンジン8及び第2電動機M2の両方を走行用の駆動力源とする場合とがある。そして、本実施例のモータ走行とはエンジン8を停止して第2電動機M2を走行用の駆動力源とする走行である。
Further, the hybrid control means 84 controls the first motor rotation speed N M1 at a negative rotation speed in order to suppress the drag of the stopped
また、ハイブリッド制御手段84は、第1電動機M1を無負荷状態として自由回転すなわち空転させることにより、差動部11がトルクの伝達を不能な状態すなわち差動部11内の動力伝達経路が遮断された状態と同等の状態であって、且つ差動部11からの出力が発生されない状態とすることが可能である。すなわち、ハイブリッド制御手段84は、第1電動機M1を無負荷状態とすることにより差動部11をその動力伝達経路が電気的に遮断される中立状態(ニュートラル状態)とすることが可能である。
Further, the hybrid control means 84 makes the first electric motor M1 in a no-load state and freely rotates, that is, idles, so that the
また、ハイブリッド制御手段84は、アクセルオフの惰性走行時(コースト走行時)やフットブレーキによる制動時などには、燃費を向上(燃料消費率を低減)させるためにエンジン8を非駆動状態にして、駆動輪34から伝達される車両の運動エネルギを差動部11で電気エネルギに変換する回生制御を実行する。具体的には、駆動輪34からエンジン8側へ伝達される逆駆動力により第2電動機M2を回転駆動させて発電機として作動させ、その電気エネルギすなわち第2電動機発電電流をインバータ54を介して蓄電装置56へ充電する回生制御を実行する。すなわち、ハイブリッド制御手段84は上記回生制御を実行する回生制御手段として機能する。
Further, the hybrid control means 84 sets the
また、ハイブリッド制御手段84は、差動部11乃至駆動装置10全体としての伝達効率が可及的に高くなるように第1電動機M1、第2電動機M2、及び第3電動機M3それぞれの作動(運転状態、動作点)を制御する。具体的には、伝達効率が可及的に高くなるようにそれら第1電動機M1、第2電動機M2、及び第3電動機M3の力行(駆動)乃至回生(発電)を制御する。以下、斯かる制御について、図9乃至図17を参照して詳述する。
Further, the hybrid control means 84 operates (operates) each of the first electric motor M1, the second electric motor M2, and the third electric motor M3 so that the transmission efficiency of the
図9は、第3電動機M3が備えられていない構成すなわち第1電動機M1及び第2電動機M2のみを備えた従来の電気式差動部に関して、動力循環状態における各電動機Mのトルク及び電力フローを説明する図であり、矢印で各電動機Mのトルク(作動状態、力行乃至回生)を、白抜き矢印で電気エネルギの流れをそれぞれ示している。また、図10は、斯かる従来技術における入出力回転速度比i(=エンジン回転速度NE/伝達部材回転速度N18)と理論伝達効率との関係を示す図である。この図9は、例えば車速Vが所定速度以上の高速走行中等において、第1電動機M1が負回転で力行する逆転力行状態とされる場合、すなわち第2電動機M1が回生発電を行い、その第2電動機M2により発電された電力が第1電動機M1に供給される動力循環状態を示している。この動力循環状態は、図10における入出力回転速度比iが約0.7以下の範囲に相当し、この動力循環状態では入出力回転速度比iが低下するほど第2電動機M2から第1電動機M1へ供給される電力量は増大し、それに伴い図10に示すように伝達効率が低下する。 FIG. 9 shows the torque and power flow of each motor M in the power circulation state for a configuration in which the third motor M3 is not provided, that is, a conventional electric differential unit having only the first motor M1 and the second motor M2. It is a figure explaining, the torque (operation state, power running thru | or regeneration) of each electric motor M is shown by the arrow, and the flow of electric energy is shown by the white arrow, respectively. FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the input / output rotational speed ratio i (= engine rotational speed N E / transmission member rotational speed N 18 ) and theoretical transmission efficiency in the prior art. FIG. 9 shows, for example, when the first electric motor M1 is in the reverse power running state in which the vehicle speed V is higher than a predetermined speed and the like, that is, the second electric motor M1 performs regenerative power generation. The power circulation state in which the electric power generated by the electric motor M2 is supplied to the first electric motor M1 is shown. This power circulation state corresponds to a range in which the input / output rotational speed ratio i in FIG. 10 is about 0.7 or less. In this power circulation state, the second electric motor M2 to the first electric motor decrease as the input / output rotational speed ratio i decreases. The amount of power supplied to M1 increases, and accordingly, the transmission efficiency decreases as shown in FIG.
図10において、理論伝達効率が最大の「1」となる状態は、第1電動機回転速度NM1が零とされて第1電動機M1において回生も力行も行われていない状態であって、エンジンの動力が電気パスを介することなく全て機械的に伝達部材18へ伝達されて上述した電気パスによる損失が零となる状態である。この状態は、図3の共線図における差動部11において、第1電動機回転速度NM1が零となる状態すなわち第2回転要素RE2の回転速度が零となる状態であり、所謂メカニカルポイントと称される。理論伝達効率が最大の「1」となるときの入出力回転速度比iは、このメカニカルポイントとなる状態での差動部11の変速比γ0に相当する。
In FIG. 10, the state where the theoretical transmission efficiency is the maximum “1” is a state where the first motor rotation speed N M1 is set to zero and neither regeneration nor power running is performed in the first motor M1. In this state, all the power is mechanically transmitted to the
図11は、本実施例の差動部11における入出力回転速度比iと論理伝達効率との関係の一例として、第3電動機M3による発電力とエンジン8の出力との割合(=M3発電パワー/エンジンパワー)が0.25である場合の関係を示す図であり、本実施例の構成による関係すなわち第3電動機M3により発電乃至力行を行い得る構成に対応する関係を実線で示すと共に、比較のために従来技術の構成による関係すなわち第3電動機M3を用いない関係を破線で示している。また、図12は、図11の(a)で示す範囲すなわち入出力回転速度比iが約0.55未満の範囲内の動力循環状態における各電動機Mのトルク及び電力フローを説明する図であり、矢印で各電動機Mのトルク(作動状態、力行乃至回生)を、白抜き矢印で電気エネルギの流れをそれぞれ示している。また、図13は、図11の(b)で示す範囲すなわち入出力回転速度比iが約0.55以上約0.7未満の範囲内の動力循環状態における各電動機Mのトルク及び電力フローを説明する図であり、図12と同様に矢印で各電動機Mのトルクを、白抜き矢印で電気エネルギの流れをそれぞれ示している。尚、これら図12及び図13において、Pgは第1電動機M1の出力、Pmは第2電動機M2の出力、Psは第3電動機M3の出力、TEはエンジントルク、Tgは第1電動機M1のトルク、Tmは第2電動機M2のトルク、Tsは第3電動機M3のトルク、ηは動力−電力変換効率をそれぞれ示している。
FIG. 11 shows, as an example of the relationship between the input / output rotational speed ratio i and the logic transmission efficiency in the
ハイブリッド制御手段84は、好適には、図11の(a)で示す範囲すなわち入出力回転速度比iが約0.55未満の範囲内の動力循環状態において、図12に示すように、第2電動機M2及び第3電動機M3を回生による発電を行うように作動させると共に、それら第2電動機M2及び第3電動機M3により発生させられた電気エネルギを第1電動機M1へ供給し、その第1電動機M1を負回転で力行するように作動させる制御を行う。斯かる制御により、図11に示すように、従来技術の制御に比べて差動部11の伝達効率が向上する。また、図11の(b)で示す範囲すなわち入出力回転速度比iが約0.55以上約0.7未満の範囲内の動力循環状態においては、図13に示すように、第3電動機M3を回生による発電を行うように作動させると共に、その第3電動機M3により発生させられた電気エネルギを第1電動機M1及び第2電動機M2へ供給し、その第1電動機M1を負回転で力行するように作動させると共に第2電動機M2を正回転で力行するように作動させるのが好適である。しかし、図11に示すように、斯かる範囲のうち入出力回転速度比iが約0.6以上である範囲においては従来技術の制御すなわち第3電動機M3を用いない制御の方が伝達効率が高くなる。
As shown in FIG. 12, the hybrid control means 84 preferably operates in the range shown in FIG. 11A, that is, in the power circulation state where the input / output rotational speed ratio i is less than about 0.55. The electric motor M2 and the third electric motor M3 are operated so as to generate electric power by regeneration, and electric energy generated by the second electric motor M2 and the third electric motor M3 is supplied to the first electric motor M1, and the first electric motor M1 Is controlled so as to be powered by negative rotation. By such control, as shown in FIG. 11, the transmission efficiency of the
ハイブリッド制御手段84(電動機作動制御手段88)は、好適には、図11において入出力回転速度比iが約0.6以上である範囲のように、第3電動機M3により発電を行わない方が差動部11の伝達効率が高くなる場合には、その第3電動機M3による発電を非実行とし、第1電動機M1及び第2電動機M2により構成される電気パスにて差動部11の差動状態を制御する。一方、図11において入出力回転速度比iが約0.6未満となる範囲のように、第3電動機M3により発電を行わない状態と比較して、その第3電動機M3により発電を行う状態の伝達効率が高くなる場合には、発電を行うように第3電動機M3の作動を制御する。また、好適には、第1電動機M1或いは第2電動機M2により発電を行う状態と比較して、第3電動機M3により発電を行う状態の伝達効率が高くなる場合に、発電を行うようにその第3電動機M3の作動を制御する。
The hybrid control means 84 (electric motor operation control means 88) is preferably not to generate power by the third electric motor M3 as in the range where the input / output rotational speed ratio i is about 0.6 or more in FIG. When the transmission efficiency of the
図14は、第3電動機M3による発電力とエンジン8の出力との割合(=MG3発電パワー/エンジンパワー)を変化させた場合において、各割合における差動部11における入出力回転速度比iと論理伝達効率との関係を示す図である。本実施例のような構成では、第3電動機M3による発電力とエンジン8の出力との割合に応じて入出力回転速度比iと論理伝達効率との関係は変化し、例えばその割合を0から1.0まで0.1ずつ変化させていった場合、各割合における関係は図14に示すようになる。この図14に示すように、差動部11の伝達効率が極大となる割合は入出力回転速度比iによって異なり、その入出力回転速度比iが約0.6では、第3電動機M3による発電力とエンジン8の出力との割合が0.2である場合に極大値約0.97となる。また、入出力回転速度比iが約0.5では、第3電動機M3による発電力とエンジン8の出力との割合が0.3である場合に極大値約0.93となる。また、入出力回転速度比iが約0.4では、第3電動機M3による発電力とエンジン8の出力との割合が0.4又は0.5である場合に極大値約0.91となる。図14では、そのように差動部11の伝達効率が極大となる値を細い破線で繋いで示している。
FIG. 14 shows the input / output rotational speed ratio i in the
図15は、図14に細い破線で示す差動部11の伝達効率が極大となる値に対応する関係、すなわちその差動部11の伝達効率を可及的に向上させる関係を示す図である。また、比較のために、従来技術の制御による関係すなわち第3電動機M3を用いない制御に対応する関係を細い破線で示している。ハイブリッド制御手段84は、好適には、差動部11の動力伝達効率を可及的に高めるように第3電動機M3の発電量を制御する。すなわち、予め定められた関係から差動部11の伝達効率が図15に実線で示すような値をとるようにエンジン8の出力に対する第3電動機M3の発電量を決定する。また、斯かる第3電動機M3の発電に際しては、その第3電動機M3の負荷が予め定められた所定値(上限値)を超えない範囲内においてその第3電動機M3による発電量を決定する。斯かる制御により、例えば入出力回転速度比iが約0.4では、従来技術の制御に比べて約7.5%の効率改善効果があることがわかる。すなわち、図15に破線で示す従来技術の制御に比べて、差動部11の伝達効率を特に入出力速度比iが低い値となる程向上させることができる。
FIG. 15 is a diagram illustrating a relationship corresponding to a value at which the transmission efficiency of the
図16は、本実施例の制御による伝達効率の向上を説明するために、本実施例と従来技術との電気パス量(動力循環量)を比較して示す図である。この図16では、無次元化のために各出力乃至発電量をエンジン出力Peで割った値を示しており、線分の短い破線で従来技術における第1電動機M1の出力Pg(/Pe)、線分の長い破線で従来技術における第2電動機M2の出力Pm(/Pe)、二点鎖線で本実施例における第1電動機M1の出力Pg(/Pe)、一点鎖線で本実施例における第2電動機M2の出力Pm(/Pe)、実線で本実施例における第3電動機M3の出力Ps(/Pe)をそれぞれ示している。動力循環状態においては、第2電動機M2により発生させられた電気エネルギが第1電動機M1へ供給され、その第1電動機M1による力行に用いられる。この第2電動機M2から第1電動機M1への電気エネルギの供給量すなわち電気パス量は、図16に示す第1電動機M1の出力と第2電動機M2の出力との差(値の開き)に対応するものであり、斯かる図16に示すように、本実施例の制御では入出力回転速度比iが約0.7未満の範囲内においてその電気パス量が従来技術よりも小さく、特にその入出力回転速度比iが小さくなるほど電気パス量を低く抑えることができているのがわかる。これは、本実施例の制御では、第3電動機M3により適宜発電を行うことで、第1電動機M1及び第2電動機M2により構成される電気パスの一部が受け持たれるためであり、その第3電動機M3の発電量を好適な値とすることで、差動部11の伝達効率を可及的に向上させることができる。
FIG. 16 is a diagram comparing the electric path amount (power circulation amount) between this example and the prior art in order to explain the improvement in transmission efficiency by the control of this example. FIG. 16 shows a value obtained by dividing each output or power generation amount by the engine output Pe for non-dimensionalization. The output Pg (/ Pe) of the first electric motor M1 in the prior art is indicated by a short broken line. The long broken line represents the output Pm (/ Pe) of the second electric motor M2 in the prior art, the two-dot chain line represents the output Pg (/ Pe) of the first electric motor M1 in the present embodiment, and the one-dot chain line represents the second output in the present embodiment. The output Pm (/ Pe) of the electric motor M2 and the output Ps (/ Pe) of the third electric motor M3 in this embodiment are shown by solid lines, respectively. In the power circulation state, the electric energy generated by the second electric motor M2 is supplied to the first electric motor M1 and used for powering by the first electric motor M1. The amount of electric energy supplied from the second electric motor M2 to the first electric motor M1, that is, the electric path amount, corresponds to the difference between the output of the first electric motor M1 and the output of the second electric motor M2 shown in FIG. As shown in FIG. 16, in the control of this embodiment, the electric path amount is smaller than that of the prior art in the range where the input / output rotational speed ratio i is less than about 0.7. It can be seen that the amount of electrical path can be reduced as the output rotation speed ratio i decreases. This is because, in the control of this embodiment, a part of the electric path constituted by the first electric motor M1 and the second electric motor M2 is handled by appropriately generating electric power by the third electric motor M3. By setting the power generation amount of the three electric motor M3 to a suitable value, the transmission efficiency of the
図17は、差動部11及び自動変速部20から構成される駆動装置10全体としての、その自動変速部20における変速段に応じた入出力回転速度比iと理論伝達効率との関係を示す図である。この図17の各変速段1st乃至4thにおける実線は図15の実線に対応する関係すなわち本実施例の制御による伝達効率を可及的に向上させる関係を示しており、破線は同じく図15の破線に対応する関係すなわち第3電動機M3を用いない場合の制御に対応する関係を示している。この図17に示すように、差動部11及び自動変速部20から構成される駆動装置10全体としての伝達効率を最大とする関係は、自動変速部20の変速比すなわちその自動変速部20において成立している変速段によって異なり、各変速段に対応して伝達効率を最大とする第3電動機M3の作動(発電量)が定められる。ハイブリッド制御手段102は、好適には、予め定められた関係から自動変速部20の変速比(変速段)に基づいて、差動部11及び自動変速部20から構成される変速部全体としての伝達効率が可及的に高くなるように第3電動機M3の作動を制御する。すなわち、入出力速度比iと伝達効率とが図17に実線で示すような関係となるように第3電動機M3による回生乃至力行、及びその発電量等を制御する。
FIG. 17 shows the relationship between the input / output rotational speed ratio i corresponding to the gear position in the
ところで、第3電動機M3が常に作動可能であってこの第3電動機M3を用いて伝達効率を可及的に向上させる本実施例の制御が必ずしも行われるとは限らない。そうすると、差動部11の伝達効率は、第3電動機M3が作動させられる場合と作動させられない場合とで変化させられることになる。従って、差動部11の伝達効率の変化に伴って、駆動装置10全体における入出力速度比iと伝達効率とは、全域に渡って図17の実線で示されるような関係と一部破線で示されるような関係とで変化させられる。このように入出力速度比iと伝達効率との関係が変化させられるので、駆動装置10の伝達効率が可及的に高くなる変速段を用いる為の変速線(変速点)は差動部11の伝達効率が変化させられることに伴って変化する(ずれる)ことになる。
By the way, the third electric motor M3 is always operable, and the control of the present embodiment for improving the transmission efficiency as much as possible using the third electric motor M3 is not necessarily performed. If it does so, the transmission efficiency of the
図18は、図17における関係に相当する図において、破線は第3電動機M3が作動させられない場合の入出力速度比iと伝達効率との関係、実線は第3電動機M3が作動させられる場合の入出力速度比iと伝達効率との関係、一点鎖線は第3電動機M3が作動させられないときのアップシフト変速点、二点鎖線は第3電動機M3が作動させられて伝達効率が向上させられるときのアップシフト変速点をそれぞれ示す図である。このように、伝達効率の変化に合わせて駆動装置10の伝達効率が可及的に高くなる変速段を用いる為の各アップシフト変速点はずれる。図18から明らかなように、同一変速段においては入出力速度比iがより小さくなる側にて第3電動機M3が作動させられて伝達効率が向上させられることから、伝達効率が可及的に高くなる変速段を用いる為の各変速点は、入出力速度比iがより小さくなる側まで低車速側の変速段が用いられるように入出力速度比iが小さくなる方向すなわち高車速側にずれる。
18 is a diagram corresponding to the relationship in FIG. 17, the broken line is the relationship between the input / output speed ratio i and the transmission efficiency when the third motor M3 is not operated, and the solid line is the case where the third motor M3 is operated. Between the input / output speed ratio i and the transmission efficiency, the one-dot chain line indicates the upshift speed change point when the third motor M3 is not operated, and the two-dot chain line indicates that the third motor M3 is operated and the transmission efficiency is improved. It is a figure which shows each upshift speed point when being done. In this way, each upshift shift point for using the gear position at which the transmission efficiency of the
そこで、本実施例では、駆動装置10の伝達効率が可及的に高くなる変速段が用いられるように差動部11の伝達効率の変化に基づいて自動変速部20の変速線を変更する。図19は、自動変速部20の変速線を設定する一例を示す図であって、一点鎖線は第3電動機M3が作動させられないときのあるアップシフト線、二点鎖線は第3電動機M3が作動させられるときのあるアップシフト線をそれぞれ示している。この一点鎖線に示す変速線は、第3電動機M3が作動させられないことを前提にした基本変速線、すなわち第3電動機M3が作動させられない際に駆動装置10の伝達効率が可及的に高くされる為の予め設定された基本変速線である。また、二点鎖線に示す変速線は、差動部11の伝達効率が変化することを考慮した変化時変速線、すなわち第3電動機M3の作動により差動部11の伝達効率が向上させられた際に駆動装置10の伝達効率が基本変速線を用いる場合よりも高くされる為の予め設定された変化時変速線である。図19に示すように、本実施例の変化時変速線は、入出力速度比iがより小さくなる側まで低車速側の変速段が用いられるように基本変速線よりも高車速側に変更されている。尚、図19はあるアップシフト線について例示したものであり、各変速段間のアップシフト線において同様に基本変速線と変化時変速線とが設定されることはもちろんである。また、各変速段間のダウンシフト線は、それら各変速段間のアップシフト線における基本変速線及び変化時変速線の各々に対して、図7の変速線図と同様に所定のヒステリシスをもって設定される。差動部11の伝達効率の変更が為された場合に各変速点が変更されることにより、車速Vと要求出力トルクTOUTとに基づく変速比(変速段)が変更されることになる。これにより、差動部11の伝達効率の変更が為された場合に変速比が適切に変更される。
Therefore, in the present embodiment, the shift line of the
具体的には、本実施例の電子制御装置80は、第3電動機M3の作動が可能か否かを判断する電動機作動可否判定手段90と、実際に差動部11の伝達効率が変化するように制御されるか否かを判断する効率変更判定手段92と、差動部11の伝達効率の変化に基づいて自動変速部20の変速点を変更する変速点変更手段94とを、更に機能的に備える。
Specifically, the
電動機作動可否判定手段90は、第3電動機M3が物理的に使用可能か否かを判断する為のものであって、例えば予め設定された使用可能温度範囲内に第3電動機M3の温度が入っているか否か、故障(フェイル)していない正常状態であるか否か、耐久性能上の制限が加えられていないか否か等に基づいて第3電動機M3の作動が可能か否かを判断する。ここでの耐久性能上の制限とは、例えば第3電動機M3等の部品の耐久性を延ばすことを優先し、耐久性能上伝達効率を向上させる制御よりもエンジン8を始動するスタータとしての機能を優先すべきとき等であり、伝達効率を向上させる制御にこの第3電動機M3の使用を回避する場合が想定される。
The motor operation availability determination means 90 is for determining whether or not the third motor M3 is physically usable. For example, the temperature of the third motor M3 falls within a preset usable temperature range. Whether or not the third electric motor M3 can be operated is determined based on whether or not it is normal, whether or not it has failed (failed), whether or not there is a restriction on durability performance, etc. To do. Here, the limitation on durability performance gives priority to extending the durability of components such as the third electric motor M3, and has a function as a starter for starting the
効率変更判定手段92は、例えば動力循環状態において、第3電動機M3が回生による発電を行うように作動させられると共に、第3電動機M3により発生させられた電気エネルギが第1電動機M1へ供給され、その第1電動機M1が負回転で力行するように作動させられる制御が実行されているか否かに基づいて、実際に差動部11の伝達効率が変化するようにすなわち差動部11の伝達効率が向上させられるように制御されるか否かを判断する。
The efficiency
変速点変更手段94は、例えば差動部11の伝達効率が向上させられた際に差動部11の伝達効率の向上に伴って向上させられる駆動装置10の伝達効率がより高くされた自動変速部20の変速段が用いられるように自動変速部20の変速線を変更する。つまり、変速点変更手段94は、自動変速部20の変速段毎に変化する駆動装置10の伝達効率がより高くされた変速段が用いられるように自動変速部20の変速段を変更する。
The shift point changing means 94 is an automatic shift in which the transmission efficiency of the driving
より具体的には、変速点変更手段94は、第3電動機M3が作動させられない場合には、例えば電動機作動可否判定手段90により第3電動機M3の作動が不能であると判断された場合には、或いは効率変更判定手段92により差動部11の伝達効率が変化するように制御されていないと判断された場合には、第3電動機M3が作動させられないことを前提にした前記基本変速線を自動変速部20の変速線として用いる。一方で、変速点変更手段94は、第3電動機M3が作動させられる場合には、例えば電動機作動可否判定手段90により第3電動機M3の作動が可能であると判断され、且つ効率変更判定手段92により差動部11の伝達効率が変化するように制御されていると判断された場合には、差動部11の伝達効率が変化することを考慮した前記変化時変速線を自動変速部20の変速線として用いる。
More specifically, the shift point changing means 94 is when the third electric motor M3 is not operated, for example, when the operation of the third electric motor M3 is determined to be impossible by the electric motor operation availability determination means 90, for example. Alternatively, if the efficiency
図20は、電子制御装置80の制御作動の要部すなわち差動部11の伝達効率の変化に基づいて自動変速部20の変速線(変速点)を変更する為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。
FIG. 20 is a flowchart for explaining a control operation for changing a shift line (shift point) of the
図20において、先ず、電動機作動可否判定手段90に対応するステップ(以下、ステップを省略する)S10において、例えば予め設定された使用可能温度範囲内に第3電動機M3の温度が入っているか否か等に基づいて第3電動機M3の作動が可能か否かが判断される。第3電動機M3の作動が可能であると判断されてこのS10の判断が肯定される場合は効率変更判定手段92に対応するS20において、例えば動力循環状態において第3電動機M3が作動させられる制御が実行されているか否かに基づいて、実際に差動部11の伝達効率が変化するように制御されるか否かが判断される。
In FIG. 20, first, at step (hereinafter, step is omitted) S10 corresponding to the motor operation availability determination means 90, for example, whether or not the temperature of the third motor M3 is within a preset usable temperature range. Based on the above, it is determined whether or not the third electric motor M3 can be operated. If it is determined that the operation of the third electric motor M3 is possible and the determination in S10 is affirmative, in S20 corresponding to the efficiency change determination means 92, for example, control for operating the third electric motor M3 in the power circulation state is performed. It is determined whether or not the transmission efficiency of the
差動部11の伝達効率が変化するように制御されていると判断されて上記S20の判断が肯定される場合は変速点変更手段94に対応するS30において、例えば差動部11の伝達効率が変化することを考慮した前記変化時変速線が自動変速部20の変速線として用いられる。一方で、第3電動機M3の作動が不能であると判断されて上記S10の判断が否定されるか、或いは差動部11の伝達効率が変化するように制御されていないと判断されて上記S20の判断が否定された場合は同じく変速点変更手段94に対応するS40において、例えば第3電動機M3が作動させられないことを前提にした前記基本変速線が自動変速部20の変速線として用いられる。
If it is determined that the transmission efficiency of the
上述のように、本実施例によれば、差動部11と自動変速部20とを備える駆動装置10の電子制御装置80において、変速点変更手段94により差動部11の伝達効率の変化に基づいて自動変速部20の変速点が変更されるので、差動部11の伝達効率の変化に伴って駆動装置10全体の伝達効率が変化させられたとしても、すなわち自動変速部20の変速比毎にそれぞれ駆動装置10の伝達効率が変化させられたとしても、伝達効率が向上する変速比を用いることが可能になる。よって、伝達効率の変化を考慮して自動変速部20の変速制御を行うことにより燃費を向上することができる。
As described above, according to the present embodiment, in the
また、本実施例によれば、変速点変更手段94は、差動部11の伝達効率が向上させられた際に差動部11の伝達効率の向上に伴って向上させられる駆動装置10の伝達効率がより高くされた自動変速部20の変速比が用いられるように自動変速部20の変速点を変更するので、差動部11の伝達効率が変化した際に駆動装置10の伝達効率が向上する変速比が用いられる。
Further, according to the present embodiment, the shift point changing means 94 is improved in transmission of the driving
また、本実施例によれば、自動変速部20の変速比毎に駆動装置10の伝達効率がそれぞれ変化するものであり、変速点変更手段94は、その変速比毎に変化する駆動装置10の伝達効率がより高くされた変速比が用いられるように自動変速部20の変速点を変更するので、差動部11の伝達効率が変化した際に駆動装置10の伝達効率が向上する変速比が用いられる。
Further, according to the present embodiment, the transmission efficiency of the
また、本実施例によれば、差動部11の伝達効率の変化は、第3電動機M3の作動による変化であるので、第1電動機M1、第2電動機M2、及び第3電動機M3により適宜発電乃至力行を行うように制御することで、特に第2電動機M2により発電された電力が第1電動機M1に供給される動力循環状態における伝達効率を高めることができる。そして、第3電動機M3の作動により差動部11の伝達効率が変化させられた際には、例えば伝達効率が向上する変速比を用いることが可能になる。
Further, according to the present embodiment, the change in the transmission efficiency of the
また、本実施例によれば、第3電動機M3は、差動部11の伝達効率が向上する場合に第1電動機M1及び第2電動機M2の作動に加えて作動させられるものであり、変速点変更手段94は、第3電動機M3が作動させられない場合には、第3電動機M3が作動させられない際に駆動装置10の伝達効率が可及的に高くされる為の予め設定された前記基本変速点を自動変速部20の変速点として用いる一方で、第3電動機M3が作動させられる場合には、第3電動機M3の作動により差動部11の伝達効率が向上させられた際に駆動装置10の伝達効率が上記基本変速点を用いる場合よりも高くされる為の予め設定された前記変化時変速点を自動変速部20の変速点として用いるので、第3電動機M3が作動させられない際には、差動部11の伝達効率が向上させられないときに駆動装置10の伝達効率が可及的に高くされる変速比が用いられる。また、第3電動機M3の作動により差動部11の伝達効率が向上させられた際には、駆動装置10の伝達効率が向上させられる変速比が用いられる。
Further, according to the present embodiment, the third electric motor M3 is operated in addition to the operation of the first electric motor M1 and the second electric motor M2 when the transmission efficiency of the
また、本実施例によれば、差動部11は、第1電動機M1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ので、電気的な無段変速機として機能する差動部11を備えた実用的な駆動装置10において、差動部11の伝達効率の変化に伴って駆動装置10全体の伝達効率が変化させられたとしても、例えば伝達効率が向上する変速比を用いることが可能になる。また、差動部11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。
Further, according to the present embodiment, the
また、本実施例によれば、自動変速部20は、有段式の自動変速機であるので、有段式の自動変速機として機能する自動変速部20を備えた実用的な駆動装置10において、差動部11の伝達効率の変化に伴って駆動装置10全体の伝達効率が変化させられたとしても、例えば伝達効率が向上する有段式の自動変速機の変速段を用いることが可能になる。
Further, according to this embodiment, since the
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。 Next, another embodiment of the present invention will be described. In the following description, parts common to the embodiments are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図21は本発明の他の実施例における駆動装置110の構成を説明する骨子図、図22はその駆動装置110の変速作動に用いられる油圧式摩擦係合装置の作動の組み合わせを示す係合表、図23はその駆動装置110の変速作動を説明する共線図である。
FIG. 21 is a skeleton diagram illustrating the configuration of the
駆動装置110は、前述の実施例と同様に第1電動機M1、動力分配機構16、第2電動機M2、及び第3電動機M3を備えている差動部11と、その差動部11と出力軸22との間で伝達部材18を介して直列に連結されている前進3段の自動変速部120とを備えている。動力分配機構16は、例えば「0.418」程度の所定のギヤ比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を有している。自動変速部120は、例えば「0.532」程度の所定のギヤ比ρ1を有するシングルピニオン型の第1遊星歯車装置126と例えば「0.418」程度の所定のギヤ比ρ2を有するシングルピニオン型の第2遊星歯車装置128とを備えている。第1遊星歯車装置126の第1サンギヤS1と第2遊星歯車装置128の第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共に第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遊星歯車装置126の第1キャリヤCA1と第2遊星歯車装置128の第2リングギヤR2とが一体的に連結されて出力軸22に連結され、第1リングギヤR1は第1クラッチC1を介して伝達部材18に選択的に連結され、第2キャリヤCA2は第2ブレーキB2を介してケース12に選択的に連結されている。
The
このように、自動変速部120内と差動部11(伝達部材18)とは自動変速部120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又は第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及び第2クラッチC2は、伝達部材18と自動変速部120との間の動力伝達経路すなわち差動部11(伝達部材18)から駆動輪34への動力伝達経路を、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及び第2クラッチC2の少なくとの一方が係合されることで上記動力伝達経路が動力伝達可能状態とされ、或いは第1クラッチC1及び第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。
In this way, the
また、この自動変速部120は、解放側係合装置の解放と係合側係合装置の係合とによりクラッチツウクラッチ変速が実行されて各ギヤ段(変速段)が選択的に成立させられることにより、略等比的に変化する変速比γ(=伝達部材回転速度N18/出力軸22の回転速度NOUT)が各ギヤ段毎に得られる。例えば、図22の係合作動表に示されるように、第1クラッチC1及び第2ブレーキB2の係合により変速比γ1が最大値例えば「2.804」程度である第1速ギヤ段が成立させられ、第1クラッチC1及び第1ブレーキB1の係合により変速比γ2が第1速ギヤ段よりも小さい値例えば「1.531」程度である第2速ギヤ段が成立させられ、第1クラッチC1及び第2クラッチC2の係合により変速比γ3が第2速ギヤ段よりも小さい値例えば「1.000」程度である第3速ギヤ段が成立させられる。また、第2クラッチC2及び第2ブレーキB2の係合により変速比γRが第1速ギヤ段と第2速ギヤ段との間の値例えば「2.393」程度である後進ギヤ段(後進変速段)が成立させられる。また、第1クラッチC1、第2クラッチC2、第1ブレーキB1、及び第2ブレーキB2の解放によりニュートラル「N」状態とされる。
Further, the
以上のように構成された駆動装置110において、無段変速機として機能する差動部11と自動変速部120とで全体として無段変速機が構成される。また、差動部11の変速比を一定となるように制御することにより、差動部11と自動変速部120とで有段変速機と同等の状態を構成することが可能とされる。
In the
具体的には、差動部11が無段変速機として機能し、且つ差動部11に直列の自動変速部120が有段変速機として機能することにより、自動変速部120の少なくとも1つの変速段Mに対して自動変速部120に入力される回転速度すなわち伝達部材回転速度N18が無段的に変化させられてその変速段Mにおいて無段的な変速比幅が得られる。従って、駆動装置110の総合変速比γTが無段階に得られ、駆動装置110において無段変速機が構成される。
Specifically, the
例えば、図22の係合作動表に示される自動変速部120の第1速ギヤ段乃至第3速ギヤ段や後進ギヤ段の各ギヤ段に対し伝達部材回転速度N18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。従って、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、駆動装置110全体としてのトータル変速比γTが無段階に得られる。
For example, first gear to third gear step and transmission for each gear of the reverse gear member speed N 18 is continuously variable over the
また、差動部11の変速比が一定となるように制御され、且つクラッチC及びブレーキBが選択的に係合作動させられて第1速ギヤ段乃至第3速ギヤ段の何れか或いは後進ギヤ段(後進変速段)が選択的に成立させられることにより、略等比的に変化する駆動装置110のトータル変速比γTが各ギヤ段毎に得られる。従って、駆動装置110において有段変速機と同等の状態が構成される。
Further, the gear ratio of the
例えば、差動部11の変速比γ0が「1」に固定されるように制御されると、図22の係合作動表に示されるように自動変速部120の第1速ギヤ段乃至第3速ギヤ段や後進ギヤ段の各ギヤ段に対応する駆動装置110のトータル変速比γTが各ギヤ段毎に得られる。また、自動変速部120の第3速ギヤ段において差動部11の変速比γ0が「1」より小さい値例えば0.7程度に固定されるように制御されると、第3速ギヤ段よりも小さい値例えば「0.7」程度であるトータル変速比γTが得られる。
For example, when the gear ratio γ0 of the
図23は、差動部11と自動変速部120とから構成される駆動装置110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。
FIG. 23 is a collinear diagram that can represent, on a straight line, the relative relationship between the rotational speeds of the rotating elements having different coupling states for each gear stage in the
図23における自動変速部120の4本の縦線Y4、Y5、Y6、Y7は、左から順に、第4回転要素(第4要素)RE4に対応し且つ相互に連結された第1サンギヤS1及び第2サンギヤS2を、第5回転要素(第5要素)RE5に対応する第2キャリヤCA2を、第6回転要素(第6要素)RE6に対応し且つ相互に連結された第1キャリヤCA1及び第2リングギヤR2を、第7回転要素(第7要素)RE7に対応する第1リングギヤR1をそれぞれ表している。また、自動変速部120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共に第1ブレーキB1を介してケース12に選択的に連結され、第5回転要素RE5は第2ブレーキB2を介してケース12に選択的に連結され、第6回転要素RE6は自動変速部120の出力軸22に連結され、第7回転要素RE7は第1クラッチC1を介して伝達部材18に選択的に連結されている。
The four vertical lines Y4, Y5, Y6, and Y7 of the
自動変速部120では、差動部11において出力回転部材である伝達部材18(第3回転要素RE3)の回転が第1クラッチC1が係合されることで第7回転要素RE7に入力されると、図23に示すように、第1クラッチC1と第2ブレーキB2とが係合させられることにより、第7回転要素RE7の回転速度を示す縦線Y7と横線XGとの交点と第5回転要素RE5の回転速度を示す縦線Y5と横線X1との交点とを通る斜めの直線L1と、出力軸22と連結された第6回転要素RE6の回転速度を示す縦線Y6との交点で第1速(1st)の出力軸22の回転速度が示される。同様に、第1クラッチC1と第1ブレーキB1とが係合させられることにより決まる斜めの直線L2と出力軸22と連結された第6回転要素RE6の回転速度を示す縦線Y6との交点で第2速(2nd)の出力軸22の回転速度が示され、第1クラッチC1と第2クラッチC2とが係合させられることにより決まる水平な直線L3と出力軸22と連結された第6回転要素RE6の回転速度を示す縦線Y6との交点で第3速(3rd)の出力軸22の回転速度が示される。
In the
本実施例においても、駆動装置110は差動部11と自動変速部120とから構成されるので、前述の実施例と同様の効果が得られる。
Also in the present embodiment, since the
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明は実施例相互を組み合わせて実施可能であると共にその他の態様においても適用される。 As mentioned above, although the Example of this invention was described in detail based on drawing, this invention can be implemented combining an Example mutually and is applied also in another aspect.
例えば、前述の実施例では、変速点変更手段94により第3電動機M3が作動させられるか否かに基づいて自動変速部20の変速線(変速点)が変更されたが、単に第3電動機M3が作動させられるか否かに因って切り分けるのではなく、第3電動機M3の作動が可能な量的なもの例えば発電量に基づく電気パス量(動力循環量)やその変化量に基づいて自動変速部20の変速線(変速点)が変更されても良い。この際、例えば、基本変速線と変化時変速線との2段階の変速線の何れかを設定するのではなく、電気パス量(動力循環量)やその変化量に応じて基本変速線と変化時変速線との間を連続的に変化させて変速線を設定しても良い。
For example, in the above-described embodiment, the shift line (shift point) of the
また、前述の実施例では、差動部11の伝達効率の変化は、第3電動機M3の作動に因るものであったが、この場合に限られるものではなく、例えば第2電動機M2の発電量の変化に因るもの等であっても良い。要は、伝達効率が変化する差動部11であれば本発明は適用され得る。
In the above-described embodiment, the change in the transmission efficiency of the
また、前述の実施例では、変速点は車速Vと要求出力トルクTOUTとに基づいて変速比(変速段)を設定するものであって、差動部11の伝達効率の変更が為された場合に変速点変更手段94により各変速点が変更されることにより、車速Vと要求出力トルクTOUTとに基づく変速比(変速段)が変更されたが、変速点は少なくとも車速Vに基づいて変速比(変速段)を設定するものであれば良く、差動部11の伝達効率の変更が為された場合に変速点変更手段94により各変速点が変更されることにより、車速Vに基づく変速比(変速段)が変更される。このようにしても、差動部11の伝達効率の変更が為された場合に変速比が適切に変更されるという一定の効果は得られる。
Further, in the above-described embodiment, the shift point sets the gear ratio (speed stage) based on the vehicle speed V and the required output torque T OUT, and the transmission efficiency of the
また、前述の実施例では、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。
Further, in the above-described embodiment, by controlling the operating state of the first electric motor M1, the differential unit 11 (power distribution mechanism 16) continuously changes its speed ratio γ0 from the minimum value γ0min to the maximum value γ0max. For example, the gear ratio γ0 of the
また、前述の実施例の駆動装置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。
In the driving
また、前述の実施例の駆動装置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とは直結されており、第3電動機M3と第1回転要素RE1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、第3電動機M3が第1回転要素RE1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。
In the driving
また、前述の実施例では、エンジン8から駆動輪34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、120が連結されているが、自動変速部20、120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、120は、エンジン8から駆動輪34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。
In the above-described embodiment, the
また、前述の実施例の図1、21によれば、差動部11と自動変速部20、120は直列に連結されているが、駆動装置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、120とが機械的に独立していなくても本発明は適用される。
Further, according to FIGS. 1 and 21 of the above-described embodiment, the
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。
In the above-described embodiment, the
また、前述の実施例の差動機構として動力分配機構16は、例えばエンジンによって回転駆動されるピニオンと、そのピニオンに噛み合う一対のかさ歯車が第1電動機M1及び伝達部材18(第2電動機M2)に作動的に連結された差動歯車装置であってもよい。
The
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34への動力伝達経路が連結されているが、例えば、2以上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。
In the above-described embodiment, the
また、前述の実施例では、差動部11すなわち動力分配機構16の出力部材である伝達部材18と駆動輪34との間の動力伝達経路に、自動変速部20、120が介挿されていたが、例えば自動変速機の一種である無段変速機(CVT)、手動変速機としてよく知られた常時噛合式平行2軸型ではあるがセレクトシリンダおよびシフトシリンダによりギヤ段が自動的に切り換えられることが可能な自動変速機等の他の形式の動力伝達装置(変速機)が設けられていてもよい。その無段変速機(CVT)の場合には、例えば有段変速機における変速段に対応するように予め複数の固定された変速比が記憶され、その複数の固定された変速比を用いて自動変速部20、120の変速が実行されてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the
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34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。
In the above-described embodiment, the second electric motor M2 is directly connected to the
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及び第3電動機M3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及び第3電動機M3、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のうちの何れと連結されていても差し支えない。
In the
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。
In the above-described embodiment, the
また、前述の実施例では、第1電動機M1、第2電動機M2、及び第3電動機M3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、第3電動機M3は差動部キャリヤCA0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、第3電動機M3は差動部キャリヤCA0又はエンジン8に連結されていてもよい。
In the above-described embodiment, the first electric motor M1, the second electric motor M2, and the third electric motor M3 are disposed concentrically with the
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、例えば伝達部材18としてカウンタギヤ対、スプロケット及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。
In the above-described embodiment, the
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。
Further, the
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34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駆動装置10の構成であってもよい。
Further, the second electric motor M2 of the above-described embodiment is connected to the
また、前述の実施例において、差動部11が、第1電動機M1、第2電動機M2、及び第3電動機M3を備えているが、第1電動機M1、第2電動機M2、及び第3電動機M3は差動部11とはそれぞれ別個に駆動装置10に備えられていてもよい。
In the above-described embodiment, the
また、前述の実施例において、差動部11は、動力分配機構16に設けられて差動作用を制限することにより少なくとも前進2段の有段変速機としても作動させられる差動制限装置を備えたものであってもよい。
In the above-described embodiment, the
また、前述の実施例では、第1クラッチC1や第2クラッチC2などの油圧式摩擦係合装置は、パウダー(磁紛)クラッチ、電磁クラッチ、噛合型のドグクラッチなどの磁紛式、電磁式、機械式係合装置から構成されていてもよい。例えば電磁クラッチであるような場合には、油圧制御回路70は油路を切り換える弁装置ではなく電磁クラッチへの電気的な指令信号回路を切り換えるスイッチング装置や電磁切換装置等により構成される。 In the above-described embodiment, the hydraulic friction engagement device such as the first clutch C1 and the second clutch C2 is a magnetic type such as a powder (magnetic powder) clutch, an electromagnetic clutch, an engagement type dog clutch, an electromagnetic type, You may be comprised from the mechanical engagement apparatus. For example, in the case of an electromagnetic clutch, the hydraulic control circuit 70 is constituted by a switching device, an electromagnetic switching device, or the like that switches an electrical command signal circuit to the electromagnetic clutch, not a valve device that switches an oil passage.
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。 Each of the above-described embodiments can be implemented in combination with each other, for example, by providing a priority order.
なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。 The above description is only an embodiment, and the present invention can be implemented in variously modified and improved forms based on the knowledge of those skilled in the art.
8:エンジン(走行用駆動力源)
10、110:車両用駆動装置
11:差動部(電気式差動部)
16:動力分配機構(差動機構)
20、120:自動変速部
34:駆動輪
80:電子制御装置(制御装置)
94:変速点変更手段
M1:第1電動機
M2:第2電動機
M3:第3電動機
8: Engine (drive power source for running)
10, 110: Vehicle drive device 11: Differential part (electrical differential part)
16: Power distribution mechanism (differential mechanism)
20, 120: Automatic transmission 34: Drive wheel 80: Electronic control device (control device)
94: Shift point changing means M1: first electric motor M2: second electric motor M3: third electric motor
Claims (9)
前記電気式差動部の伝達効率の変化に基づいて前記変速部の変速点を変更する変速点変更手段を含むことを特徴とする車両用駆動装置の制御装置。 A differential mechanism coupled to the driving power source for traveling so as to be capable of transmitting power; and a first motor coupled to the differential mechanism so as to be capable of transmitting power; thereby controlling the operating state of the first motor. A vehicle comprising: an electric differential unit that controls a differential state of the differential mechanism; and a transmission unit that constitutes a part of a power transmission path from the driving force source for driving to the drive wheels and functions as an automatic transmission. A control device for a driving device for a vehicle,
A control device for a vehicle drive device, comprising: a shift point changing means for changing a shift point of the transmission unit based on a change in transmission efficiency of the electric differential unit.
前記変速点変更手段は、該変速比毎に変化する該車両用駆動装置の伝達効率がより高くされた前記変速比が用いられるように前記変速部の変速点を変更することを特徴とする請求項1又は2に記載の車両用駆動装置の制御装置。 The transmission efficiency of the vehicle drive device changes for each gear ratio of the transmission unit,
The speed change point changing means changes the speed change point of the speed change portion so that the speed change ratio in which the transmission efficiency of the vehicle drive device that changes for each speed change ratio is made higher is used. Item 3. The control device for a vehicle drive device according to Item 1 or 2.
前記第1電動機、第2電動機、及び第3電動機は、何れも電力授受可能に構成されており、
前記電気式差動部の伝達効率の変化は、前記第3電動機の作動による変化であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の車両用駆動装置の制御装置。 A second electric motor coupled to a power transmission path between the electric differential section and the drive wheel so as to be able to transmit power; and a third electric motor connected to the driving power source for traveling so as to be able to transmit power. Prepared,
The first motor, the second motor, and the third motor are all configured to be able to exchange power,
4. The control device for a vehicle drive device according to claim 1, wherein the change in the transmission efficiency of the electric differential unit is a change due to the operation of the third electric motor. 5.
前記変速点変更手段は、
前記第3電動機が作動させられない場合には、該第3電動機が作動させられない際に前記車両用駆動装置の伝達効率が可及的に高くされる為の予め設定された基本変速点を前記変速部の変速点として用いる一方で、
前記第3電動機が作動させられる場合には、前記第3電動機の作動により前記電気式差動部の伝達効率が向上させられた際に前記車両用駆動装置の伝達効率が前記基本変速点を用いる場合よりも高くされる為の予め設定された変化時変速点を前記変速部の変速点として用いることを特徴とする請求項4に記載の車両用駆動装置の制御装置。 The third electric motor is operated in addition to the operation of the first electric motor and the second electric motor when the transmission efficiency of the electric differential unit is improved,
The shift point changing means is
When the third electric motor is not operated, a preset basic shift point for increasing the transmission efficiency of the vehicle drive device as much as possible when the third electric motor is not operated is While used as a shift point of the transmission unit,
When the third motor is operated, the transmission efficiency of the vehicle drive device uses the basic shift point when the transmission efficiency of the electric differential unit is improved by the operation of the third motor. 5. The control device for a vehicle drive device according to claim 4, wherein a change point at the time of change that is set higher than the case is used as a shift point of the transmission unit.
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