JP2010047187A - 車両用動力伝達装置の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】差動機構と差動制限装置とを備えた車両用動力伝達装置において、その差動機構の差動可能状態と非差動状態との間の切換頻度を抑えることにより車両走行中の快適性を損なわないようにする制御装置を提供する。
【解決手段】動力分配機構16がB0ロック状態(非差動状態)であると差動状態判断手段70によって判断された場合において、差動切換抑制手段74は、走行状態予測判断手段76によって予測された車両の走行状態が上記B0ロック状態の継続されるべき予め定められた走行状態であると判断された場合には、その判断が否定された場合に対してB0ロック領域(非差動領域)を拡大することにより、切換線図を変更する。従って、動力分配機構16が非差動状態または差動可能状態に切り換えられる頻度が低減され、それにより、車両走行中の快適性を損なわないようにすることが可能である。
【選択図】図6
【解決手段】動力分配機構16がB0ロック状態(非差動状態)であると差動状態判断手段70によって判断された場合において、差動切換抑制手段74は、走行状態予測判断手段76によって予測された車両の走行状態が上記B0ロック状態の継続されるべき予め定められた走行状態であると判断された場合には、その判断が否定された場合に対してB0ロック領域(非差動領域)を拡大することにより、切換線図を変更する。従って、動力分配機構16が非差動状態または差動可能状態に切り換えられる頻度が低減され、それにより、車両走行中の快適性を損なわないようにすることが可能である。
【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。
内燃機関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前記駆動輪との間の動力伝達経路に有段変速機を介して連結された第2電動機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。この特許文献1の車両用動力伝達装置の制御装置は、車両の横滑りを防止するVSC装置が作動中である場合には、前記有段変速機の変速を禁止する。
特開2007−232108号公報
特開2006−69246号公報
特開2007−118720号公報
前記特許文献1の車両用動力伝達装置は備えていないが、前記差動機構をその差動作用が不能な非差動状態とその差動作用が作動可能な差動可能状態とに選択的に切り換えることができる差動制限装置を備えた車両用動力伝達装置が考え得る。その差動制限装置が備えられていた場合には、例えば、上記車両用動力伝達装置の制御装置が、高車速域で上記差動機構を非差動状態とすることにより、前記内燃機関の回転速度は車速に拘束されるものの前記第1電動機を駆動するときに生じる電気的損失を抑えることができるので、車両全体として燃費の向上を図ることができる。また、高トルク域で上記差動機構を非差動状態とすることにより、その差動機構の差動状態を制御するために駆動される前記第1電動機の必要とされる出力トルクをある程度までに抑え、それにより車両用動力伝達装置全体として小型化を図り得る。
ここで、上記制御装置は、上記差動機構を差動可能状態または非差動状態に切り換えるに際し、通常、車速などで示される車両の走行状態に関する所定の切換条件に基づいてその差動機構の切換えの実行を判断することになる。しかし、車両の走行状態は運転者の操作や外部の走行環境などに応じて変動するものであることから、上記所定の切換条件が一定であるとすれば、未公知のことではあるが、車両の走行状態によっては、上記差動機構の差動可能状態と非差動状態との間の切換えが頻繁に行われる可能性、すなわち、前記差動制限装置の機械的な反復作動が頻繁に行われる可能性があるものと考えられる。例えば、上記差動機構が差動可能状態とされる差動領域とその差動機構が非差動状態とされる非差動領域とから上記切換条件が構成されている場合において、その両領域の境界付近で車両の走行状態の小幅な変化を反復的に行う走行が継続した場合には、上記差動機構の差動可能状態と非差動状態との間の切換えが頻繁に行われる可能性があるものと考えられる。従って、上記制御装置では、上記切換えが頻繁に行われることにより切換ショックを搭乗者に与え車両走行中の快適性を損なうおそれがあった。
本発明は、以上の事情を背景としてなされたものであり、その目的とするところは、上記差動機構と差動制限装置とを備えた車両用動力伝達装置において、上記差動機構の差動可能状態と非差動状態との間の切換頻度を抑えることにより車両走行中の快適性を損なわないようにする制御装置を提供することにある。
かかる目的を達成するために、請求項1に係る発明では、(a)内燃機関と駆動輪との間に連結された差動機構と、その差動機構をその差動作用が不能な非差動状態とその差動作用が作動可能な差動可能状態とに選択的に切り換えることができる差動制限装置とを、備えた車両用動力伝達装置の制御装置であって、(b)所定の条件に基づき、前記差動制限装置によって前記差動機構を前記非差動状態と差動可能状態とに選択的に切り換える差動状態切換制御を実行する切換制御手段と、(c)車両の走行状態を予測し、その予測した車両の走行状態に基づいて前記所定の条件である差動切換領域を変更する差動切換抑制手段とを、含むことを特徴とする。
請求項2に係る発明では、前記差動切換抑制手段は、前記差動機構が前記非差動状態であり、且つ、前記予測した車両の走行状態が前記非差動状態の継続されるべき予め定められた走行状態である場合には、その予測した車両の走行状態がその予め定められた走行状態ではない場合に対して、前記差動切換領域に含まれ前記差動機構を前記非差動状態とすることを決定するための非差動領域を拡大することにより、前記差動切換領域を変更することを特徴とする。
請求項3に係る発明では、前記差動切換抑制手段は、前記差動機構が前記差動可能状態であり、且つ、前記予測した車両の走行状態が前記差動可能状態の継続されるべき予め定められた走行状態である場合には、その予測した車両の走行状態がその予め定められた走行状態ではない場合に対して、前記差動切換領域に含まれ前記差動機構を前記非差動状態とすることを決定するための非差動領域を縮小することにより、前記差動切換領域を変更することを特徴とする。
請求項4に係る発明では、(a)前記予測した車両の走行状態には車両の走行抵抗が含まれ、(b)前記差動切換抑制手段は、その車両の走行抵抗の変化が所定量より小さいことが予測された場合に、前記差動切換領域を変更することを特徴とする。
請求項5に係る発明では、(a)前記予測した車両の走行状態には車速が含まれ、(b)前記差動切換抑制手段は、その車速が所定の車速判定値以上で連続するものと予測された場合に、前記差動切換領域を変更することを特徴とする。
請求項6に係る発明では、前記差動切換抑制手段は、前記車両の走行抵抗が所定の走行抵抗判定値以上で連続するものと予測された場合に、前記差動切換領域を変更することを特徴とする。
請求項7に係る発明では、(a)前記駆動輪に動力伝達可能に連結された走行用電動機が備えられており、(b)前記差動切換抑制手段は、前記内燃機関の出力を補助するための予め定められた運転状態で前記走行用電動機が運転可能である場合に、前記差動切換領域を変更することを特徴とする。
請求項8に係る発明では、(a)内燃機関と駆動輪との間に連結された差動機構と、その差動機構をその差動作用が不能な非差動状態とその差動作用が作動可能な差動可能状態とに選択的に切り換えることができる差動制限装置とを、備えた車両用動力伝達装置の制御装置であって、(b)所定の条件に基づき、前記差動制限装置によって前記差動機構を前記非差動状態と差動可能状態とに選択的に切り換える差動状態切換制御を実行する切換制御手段と、(c)車両の走行状態を予測しその予測した車両の走行状態に基づいて、前記差動状態切換制御が実行されるべきと前記所定の条件に基づき判断される場合にその差動状態切換制御が実行されることを遅延させる差動切換抑制手段とを、含むことを特徴とする。
請求項9に係る発明では、(a)前記予測した車両の走行状態には車両の走行抵抗が含まれ、(b)前記差動切換抑制手段は、その車両の走行抵抗の変化が所定量より小さいことが予測された場合に、前記差動状態切換制御が実行されることを遅延させることを特徴とする。
請求項10に係る発明では、(a)前記予測した車両の走行状態には車速が含まれ、(b)前記差動切換抑制手段は、前記差動機構が前記非差動状態である場合において、その車速が所定の車速判定値以上で連続するものと予測された場合に、前記差動状態切換制御が実行されることを遅延させることを特徴とする。
請求項11に係る発明では、前記差動切換抑制手段は、前記差動機構が前記非差動状態である場合において、前記車両の走行抵抗が所定の走行抵抗判定値以上で連続するものと予測された場合に、前記差動状態切換制御が実行されることを遅延させることを特徴とする。
請求項12に係る発明では、(a)前記駆動輪に動力伝達可能に連結された走行用電動機が備えられており、(b)前記差動切換抑制手段は、前記内燃機関の出力を補助するための予め定められた運転状態で前記走行用電動機が運転可能である場合に、前記差動状態切換制御が実行されることを遅延させることを特徴とする。
請求項13に係る発明では、前記内燃機関から駆動輪への動力伝達経路の一部を構成する自動変速部を含むことを特徴とする。
請求項14に係る発明では、前記自動変速部は、その変速比を段階的に変化させることができる有段変速部であることを特徴とする。
請求項15に係る発明では、(a)前記差動機構に動力伝達可能に連結された差動用電動機が設けられており、(b)その差動機構は、前記差動可能状態である場合において、その変速比をその差動用電動機の制御により連続的に変化させることができる電気的な無段変速機として機能することを特徴とする。
請求項1に係る発明の車両用動力伝達装置の制御装置によれば、(a)前記切換制御手段は、所定の条件に基づき、前記差動制限装置によって前記差動機構を前記非差動状態と差動可能状態とに選択的に切り換える差動状態切換制御を実行し、(b)前記差動切換抑制手段は、車両の走行状態を予測し、その予測した車両の走行状態に基づいて前記所定の条件である差動切換領域を変更する。従って、その所定の条件を、上記予測した車両の走行状態に対応して、上記差動機構の差動可能状態と非差動状態との間の切換頻度が抑えられるものとすることが可能であり、そのため、車両走行中の快適性を損なわないようにすることが可能である。
ここで、好適には、前記差動切換抑制手段は、前記予測した車両の走行状態に基づいて、前記差動状態切換制御が実行され難くなるように前記差動切換領域を変更する。このようにすれば、上記予測した車両の走行状態に対応して上記差動機構の差動可能状態と非差動状態との間の切換頻度が抑えられ、それにより、車両走行中の快適性を損なわないようにすることが可能である。
また、好適には、前記所定の条件とは、走行性能向上を目的として、車両状態から前記差動機構を前記非差動状態と差動可能状態との何れにすべきかを判断するために設定された差動切換条件である。
請求項2に係る発明の車両用動力伝達装置の制御装置によれば、前記差動切換抑制手段は、前記差動機構が前記非差動状態であり、且つ、前記予測した車両の走行状態が前記非差動状態の継続されるべき予め定められた走行状態である場合には、その予測した車両の走行状態がその予め定められた走行状態ではない場合に対して、前記差動切換領域に含まれ前記差動機構を前記非差動状態とすることを決定するための非差動領域を拡大することにより、前記差動切換領域を変更する。従って、上記予測した車両の走行状態に基づき上記差動機構の非差動状態が差動可能状態へと切り換えられる頻度が低減され、それにより、車両走行中の快適性を損なわないようにすることが可能である。
ここで、好適には、前記非差動状態の継続されるべき予め定められた走行状態は、前記差動機構の差動状態の切換頻度を抑えることにより車両走行中の快適性の向上を図ることと、その差動機構を前記非差動状態または差動可能状態に切り換えることによるメリットとを両立できるように定められる。
請求項3に係る発明の車両用動力伝達装置の制御装置によれば、前記差動切換抑制手段は、前記差動機構が前記差動可能状態であり、且つ、前記予測した車両の走行状態が前記差動可能状態の継続されるべき予め定められた走行状態である場合には、その予測した車両の走行状態がその予め定められた走行状態ではない場合に対して、前記差動切換領域に含まれ前記差動機構を前記非差動状態とすることを決定するための非差動領域を縮小することにより、前記差動切換領域を変更する。従って、上記予測した車両の走行状態に基づき上記差動機構の差動可能状態が非差動状態へと切り換えられる頻度が低減され、それにより、車両走行中の快適性を損なわないようにすることが可能である。
ここで、好適には、前記差動可能状態の継続されるべき予め定められた走行状態は、前記差動機構の差動状態の切換頻度を抑えることにより車両走行中の快適性の向上を図ることと、その差動機構を前記非差動状態または差動可能状態に切り換えることによるメリットとを両立できるように定められる。
請求項4に係る発明の車両用動力伝達装置の制御装置によれば、(a)前記差動切換抑制手段が予測した車両の走行状態には車両の走行抵抗が含まれ、(b)上記差動切換抑制手段は、その車両の走行抵抗の変化が所定量より小さいことが予測された場合に、前記差動切換領域を変更する。ここで、車両の走行抵抗の変化が小さければ、通常、運転者は大きなアクセルペダル操作を頻繁には行わないと考えられるので、その場合、車両の走行性能確保の観点から前記差動機構の差動状態を切り換えるべき車両の走行状態変化は生じ難いと考えられる。従って、上記差動切換領域の変更が車両の走行性能に対して与える影響が抑えられつつ、上記差動機構の差動状態を切り換えるための前記差動切換領域の変更により上記差動機構の差動状態の切換頻度を抑えることが可能である。
ここで、好適には、前記車両の走行抵抗の変化についての所定量とは、この所定量よりもその走行抵抗の変化が小さければ車両の安定した走行状態が得られるものと判断できるその走行抵抗の変化範囲である。
請求項5に係る発明の車両用動力伝達装置の制御装置によれば、(a)前記差動切換抑制手段が予測した車両の走行状態には車速が含まれ、(b)上記差動切換抑制手段は、車速が所定の車速判定値以上で連続するものと予測された場合に、前記差動切換領域を変更する。ここで、車速が高い場合、例えば、高速道路を走行している場合には、通常、車両の走行状態は安定しており、車両の走行性能確保の観点から前記差動機構の差動状態を切り換えるべき車両の走行状態変化は生じ難いと考えられる。従って、上記差動切換領域の変更が車両の走行性能に対して与える影響が抑えられつつ、上記差動機構の差動状態を切り換えるための前記差動切換領域の変更により上記差動機構の差動状態の切換頻度を抑えることが可能である。
ここで、好適には、前記差動切換抑制手段は、前記差動機構が前記非差動状態である場合において、車速が所定の車速判定値以上で連続するものと予測された場合に、前記差動切換領域を変更する。そして、その車速判定値とは、上記差動機構の非差動状態においてその非差動状態を継続させることを判断するための判定値である。
請求項6に係る発明の車両用動力伝達装置の制御装置によれば、前記差動切換抑制手段は、前記車両の走行抵抗が所定の走行抵抗判定値以上で連続するものと予測された場合に、前記差動切換領域を変更する。ここで、車両の走行抵抗が連続して高ければ、通常、車両の駆動トルクが大きい走行状態が定常的に継続するものと考えられるので、その場合、車両の走行性能確保の観点から前記差動機構の差動状態を切り換えるべき車両の走行状態変化は生じ難いと考えられる。従って、上記差動切換領域の変更が車両の走行性能に対して与える影響が抑えられつつ、上記差動機構の差動状態を切り換えるための前記差動切換領域の変更により上記差動機構の差動状態の切換頻度を抑えることが可能である。
ここで、好適には、前記差動切換抑制手段は、前記差動機構が前記非差動状態である場合において、前記車両の走行抵抗が所定の走行抵抗判定値以上で連続するものと予測された場合に、前記差動切換領域を変更する。そして、その走行抵抗判定値とは、上記差動機構の非差動状態においてその非差動状態を継続させることを判断するための判定値である。
請求項7に係る発明の車両用動力伝達装置の制御装置によれば、(a)前記駆動輪に動力伝達可能に連結された走行用電動機が備えられており、(b)前記差動切換抑制手段は、前記内燃機関の出力を補助するための予め定められた運転状態で前記走行用電動機が運転可能である場合に、前記差動切換領域を変更するので、その差動切換領域の変更が駆動トルクに影響するとしても、その影響を上記走行用電動機の出力トルクの制御により打ち消すことが可能であり、そのため、前記所定の条件である差動切換領域が変化したことを運転者に感じさせないようにすることができる。
ここで、好適には、前記内燃機関の出力を補助するための予め定められた運転状態とは、運転者の要求に対して前記内燃機関の出力トルクが不足する場合にそれを補うように駆動された前記走行用電動機の運転状態である。
請求項8に係る発明の車両用動力伝達装置の制御装置によれば、(a)前記切換制御手段は、所定の条件に基づき、前記差動制限装置によって前記差動機構を前記非差動状態と差動可能状態とに選択的に切り換える差動状態切換制御を実行し、(b)前記差動切換抑制手段は、車両の走行状態を予測しその予測した車両の走行状態に基づいて、上記差動状態切換制御が実行されるべきと上記所定の条件に基づき判断される場合にその差動状態切換制御が実行されることを遅延させる。従って、車両の走行状態に対応して上記差動機構の差動可能状態と非差動状態との間の切換頻度が抑えられるように上記差動状態切換制御が実行され、その結果として、車両走行中の快適性を損なわないようにすることが可能である。
ここで、前記請求項1に係る発明および請求項8に係る発明の何れにおいても、
前記差動切換抑制手段は、当初の前記差動切換領域すなわち変更前の差動切換領域と前記差動状態切換制御が実行されることとの対応関係を、前記予測した車両の走行状態に基づいて変更するものであるので、同一の特別な技術的特徴を有している。従って、上記両発明は、単一の一般的発明概念を形成するように互いに連関している技術的関係にある。
前記差動切換抑制手段は、当初の前記差動切換領域すなわち変更前の差動切換領域と前記差動状態切換制御が実行されることとの対応関係を、前記予測した車両の走行状態に基づいて変更するものであるので、同一の特別な技術的特徴を有している。従って、上記両発明は、単一の一般的発明概念を形成するように互いに連関している技術的関係にある。
請求項9に係る発明の車両用動力伝達装置の制御装置によれば、(a)前記差動切換抑制手段が予測した車両の走行状態には車両の走行抵抗が含まれ、(b)上記差動切換抑制手段は、その車両の走行抵抗の変化が所定量より小さいことが予測された場合に、前記差動状態切換制御が実行されることを遅延させる。従って、前記請求項4に係る発明と同様の考え方に基づき、上記差動状態切換制御の実行遅延が車両の走行性能に対して与える影響が抑えられつつ、その差動状態切換制御の実行遅延により上記差動機構の差動状態の切換頻度を抑えることが可能であると言える。
請求項10に係る発明の車両用動力伝達装置の制御装置によれば、(a)前記差動切換抑制手段が予測した車両の走行状態には車速が含まれ、(b)上記差動切換抑制手段は、前記差動機構が前記非差動状態である場合において、車速が所定の車速判定値以上で連続するものと予測された場合に、前記差動状態切換制御が実行されることを遅延させる。従って、前記請求項5に係る発明と同様の考え方に基づき、上記差動状態切換制御の実行遅延が車両の走行性能に対して与える影響が抑えられつつ、その差動状態切換制御の実行遅延により上記差動機構の差動状態の切換頻度を抑えることが可能であると言える。
請求項11に係る発明の車両用動力伝達装置の制御装置によれば、前記差動切換抑制手段は、前記差動機構が前記非差動状態である場合において、前記車両の走行抵抗が所定の走行抵抗判定値以上で連続するものと予測された場合に、前記差動状態切換制御が実行されることを遅延させる。従って、前記請求項6に係る発明と同様の考え方に基づき、上記差動状態切換制御の実行遅延が車両の走行性能に対して与える影響が抑えられつつ、その差動状態切換制御の実行遅延により上記差動機構の差動状態の切換頻度を抑えることが可能であると言える。
請求項12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)前記駆動輪に動力伝達可能に連結された走行用電動機が備えられており、(b)前記差動切換抑制手段は、前記内燃機関の出力を補助するための予め定められた運転状態で前記走行用電動機が運転可能である場合に、前記差動状態切換制御が実行されることを遅延させるので、前記請求項7に係る発明と同様に、その差動状態切換制御の実行遅延が駆動トルクに影響するとしても、その影響を上記走行用電動機の出力トルクの制御により打ち消すことが可能であり、そのため、上記差動状態切換制御の実行が遅延されたことを運転者に感じさせないようにすることができる。
請求項13に係る発明の車両用動力伝達装置の制御装置によれば、前記内燃機関から駆動輪への動力伝達経路の一部を構成する自動変速部が設けられているので、その自動変速部がない場合と比較して、上記車両用動力伝達装置が変更できる変速比の変化量を大きくすることができ、良好な燃費性能を得ることができる。
請求項14に係る発明の車両用動力伝達装置の制御装置によれば、上記自動変速部は、その変速比を段階的に変化させることができる有段変速部であるので、その自動変速部の大きさを余り大きくすること無く、その自動変速部の変速比の変化量を大きくすることができる。
請求項15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)前記差動機構に動力伝達可能に連結された差動用電動機が設けられており、(b)その差動機構は、前記差動可能状態である場合において、その変速比をその差動用電動機の制御により連続的に変化させることができる電気的な無段変速機として機能する。従って、上記差動機構から駆動輪へ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。なお、上記差動機構は、無段変速機として作動させる他に敢えて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。
ここで、好適には、前記差動機構が差動可能状態である場合には、前記内燃機関の所定の動作状態を実現するため予め設定された内燃機関の動作曲線の一種である最適燃費率曲線に上記内燃機関の動作点が沿ってその内燃機関が作動するように前記差動機構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、前記差動用電動機の運転状態の制御により上記内燃機関の最適燃費が実現するように内燃機関が作動し燃費向上を図ることが可能である。ここで、上記内燃機関の動作点とはその内燃機関の回転速度及び出力トルクなどで示されるその内燃機関の動作状態を示す動作点である。
また、好適には、前記内燃機関と駆動輪との間の動力伝達経路において、その内燃機関、前記差動機構、前記自動変速部、駆動輪の順に連結されている。
また好適には、前記差動機構は、前記内燃機関に動力伝達可能に連結された第1回転要素と、前記差動用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、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、上記遊星歯車装置はシングルピニオン型の遊星歯車装置である。このようにすれば、前記差動機構の軸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。
また、好適には、前記自動変速部の変速比と前記差動機構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変化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、例えば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。
差動部11は、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、その動力分配機構16に動力伝達可能に連結された第1電動機M1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は発電機能をも有する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)機能を少なくとも備える。そして、駆動輪38に動力伝達可能に連結された第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、エンジン8と駆動輪38との間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。切換クラッチC0および切換ブレーキB0は本発明の差動制限装置に対応する。
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。このように切換クラッチC0及び切換ブレーキB0の両方が解放された動力分配機構16の差動可能状態では、動力分配機構16は、その変速比γ0を第1電動機M1及び/又は第2電動機M2の制御により連続的に変化させることができる電気的な無段変速機として機能する。すなわち、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に動力伝達可能に連結された第1電動機M1及び/又は第2電動機M2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)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選択的に切り換える差動制限装置であると言える。表現を変えれば、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(差動状態)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と言える。
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し、図1に示すように、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変速部である。そして、自動変速部20は、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、レゾルバなどの回転速度センサにより検出される第1電動機M1の回転速度NM1(以下、「第1電動機回転速度NM1」という)及びその回転方向を表す信号、レゾルバなどの回転速度センサ44(図1参照)により検出される第2電動機M2の回転速度NM2(以下、「第2電動機回転速度NM2」という)及びその回転方向を表す信号、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、車速センサ46(図1参照)により検出される出力軸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41の操作量(アクセル開度)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、スロットル弁開度センサ100により検出される電子スロットル弁96の開度θTHを示すスロットル弁開度信号、第1電動機M1と第2電動機M2とのそれぞれに対しインバータ58を通して充放電を行う蓄電装置60(図6参照)の充電量(充電状態)SOCを表す信号などが、それぞれ供給される。更に、本実施例の車両には、地図情報を記憶しておりGPS情報等に基づき自車両位置や車両進行方向などを搭乗者に通知する所謂ナビゲーションシステムであるナビゲーション装置106と、有料道路の料金所で無線通信により通行料金の収受を行うためのETC(Electronic Toll Collection System、エレクトロニック・トール・コレクション・システム)における車両側の送受信装置であるETC装置108とが設けられている。そして、電子制御装置40には、ナビゲーション装置106からの現在または将来の車両の走行状態に関する情報(地図、道路のカーブの曲率半径、道路の勾配、高速道路など)、ETC装置108からの有料道路の通行情報や料金情報が供給される。なお、上記回転速度センサ44及び車速センサ46は回転速度だけでなく回転方向をも検出できるセンサであり、車両走行中に自動変速部20が中立ポジションである場合には車速センサ46によって車両の進行方向が検出される。
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に備えられた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。なお、アクセル開度Accと自動変速部20の要求出力トルクTOUT(図7の縦軸)とはアクセル開度Accが大きくなるほどそれに応じて上記要求出力トルクTOUTも大きくなる対応関係にあることから、図7の変速線図の縦軸はアクセル開度Accであっても差し支えない。
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。
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である。
このとき、ハイブリッド制御手段52は、第1電動機M1により発電された電気エネルギをインバータ58を通して蓄電装置60や第2電動機M2へ供給するので、エンジン8の動力の主要部は機械的に伝達部材18へ伝達されるが、エンジン8の動力の一部は第1電動機M1の発電のために消費されてそこで電気エネルギに変換され、インバータ58を通して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NM1を負の回転速度で制御例えば空転させて、差動部11の差動作用によりエンジン回転速度NEを零乃至略零に維持する。
ハイブリッド制御手段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41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NM1を引き上げることで、すなわち第1電動機M1をスタータとして機能させることで、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NM1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41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NM1を速やかに引き下げることでエンジン回転速度NEを速やかに零乃至略零まで引き下げてもよい。これにより、上記共振領域を速やかに回避できて停止時の振動が抑制される。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NM1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NM2が車両停止状態により零(略零)となっても動力分配機構16の差動作用によってエンジン回転速度NEが自律回転可能な回転速度以上に維持される。
また、ハイブリッド制御手段52は、車両の停止中又は走行中に拘わらず、差動部11の電気的CVT機能によって第1電動機回転速度NM1および/または第2電動機回転速度NM2を制御してエンジン回転速度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。
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、車両状態と、燃費向上などの走行性能向上を目的としてその車両状態から動力分配機構16を前記非差動状態と差動可能状態との何れにすべきかを判断するために実験的に設定された所定の条件(差動切換条件)とに基づき、前記差動制限装置(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って動力分配機構16を上記非差動状態と差動可能状態とに選択的に切り換える差動状態切換制御を実行する。具体的には、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、動力分配機構16の差動状態を切り換えるべきか否かを判断して、すなわち、上記車両状態を示す動力伝達装置10の動作点が動力伝達装置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。なお、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)は、本発明の前記所定の条件(差動切換条件)に対応する。言い換えれば、その差動切換条件である本発明の差動切換領域は、図7の切換線図において有段制御領域(非差動領域)と無段制御領域(差動領域)とから構成されている。
詳細には、切換制御手段50は、前記動力伝達装置10の動作点が有段制御領域内、すなわち、前記差動切換領域に含まれる動力分配機構16を前記非差動状態とすることを決定するための非差動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、前記変速線図(図7参照)から動力伝達装置10の変速されるべき変速段が第5速ギヤ段であると増速側ギヤ段判定手段62により判定される場合、すなわち、図7において車速Vと要求出力トルクTOUTとの関係を示す前記動力伝達装置10の動作点が第4速から第5速へのアップシフト線を越えた場合、換言すれば、その動力伝達装置10の動作点が図7の有段制御領域(非差動領域)の一部であるB0ロック領域内に入った場合には、切換制御手段50は、差動部11(動力分配機構16)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へ出力して、動力伝達装置10を切換ブレーキB0が係合された前記有段変速状態に切り換える。また、前記変速線図(図7参照)から動力伝達装置10の変速されるべき変速段が第5速ギヤ段でないと増速側ギヤ段判定手段62により判定され且つ動力伝達装置10の動作点が図7の有段制御領域(非差動領域)内に入った場合、すなわち、その動作点が切換クラッチC0の係合により動力分配機構16を非差動状態にする非差動領域(C0ロック領域)内に入った場合には、切換制御手段50は差動部11(動力分配機構16)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へ出力して、動力伝達装置10を切換クラッチC0が係合された前記有段変速状態に切り換える。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、前記動力伝達装置10の動作点が無段制御領域内、すなわち、前記差動切換領域に含まれる動力分配機構16を前記差動可能状態とすることを決定するための差動領域内であると判定した場合は、差動部11(動力分配機構16)を差動可能状態とすることによって動力伝達装置10全体として無段変速状態が得られるようにするために切換クラッチC0および切換ブレーキB0を解放させる指令を油圧制御回路42へ出力して、動力伝達装置10を前記無段変速状態に切り換える。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。そして、第5速ギヤ段を示す領域は、切換ブレーキB0の係合により動力伝達装置10が前記有段変速状態に切り換えられる有段制御領域(非差動領域)である。なお、図7に示す切換線図の非差動領域は差動切換抑制手段74によって車両の走行状態に基づき拡大されることがあるが、この点については後述する。
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VXおよび判定出力トルクTXを示しており、図7の横軸上の判定車速V1は要求出力トルクTOUTが零であるときの判定車速VXを示し、図7の縦軸上の判定出力トルクT1は車速Vが零であるときの判定出力トルクTX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VX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TX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、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、判定車速VXおよび判定出力トルクTXを含む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VXおよび判定出力トルクTX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。また、後述の図9に示すように、例えば、平地走行時の平地ロードロード線LLRFが判定車速V1以上の車速Vで有段制御領域に包含されるようにその有段制御領域が設定されている。また、後述の図10に示すように、例えば、所定の登坂条件のもと求められた登坂ロードロード線LLRUが有段制御領域(C0ロック領域)に包含されるようにその有段制御領域(C0ロック領域)が設定されている。
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VXとを比較する判定式、出力トルクTOUTと判定出力トルクTX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VX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TX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VX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TX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TX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VX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VX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TX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或いはそれを含む動力伝達装置10全体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(動力分配機構16)は差動可能状態と非差動状態とに選択的に切換え可能、すなわち、動力伝達装置10は無段変速状態と有段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の切り換えるべき差動状態すなわち変速状態が判断され、差動部11が差動可能状態(無段変速状態)と非差動状態(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。上記車両状態とは車両の状態を意味するので、車両の走行状態は車両状態に含まれる。
ところで、前述したように、燃費の向上などの目的で、図7に示す切換線図として設定されている所定の条件に基づき、動力分配機構16が非差動状態と差動可能状態とに選択的に切り換えられる前記差動状態切換制御が実行されるが、動力分配機構16の非差動状態と差動可能状態との間の切換頻度が高くなれば、その切換時に切換ショックが生じる場合もあるので車両走行中の快適性を損なう可能性がある。そこで、本実施例では、燃費の向上などの差動状態切換制御の実行目的を損なわない範囲内で、上記動力分配機構16の切換頻度を低下させる制御が実行される。以下、その制御機能の要部について説明する。
図6に戻り、差動状態判断手段70は、動力分配機構16が非差動状態であるのか、或いは、差動可能状態であるのかを判断する。更に、差動状態判断手段70は、動力分配機構16が非差動状態であれば、それは切換ブレーキB0の係合による非差動状態であるB0ロック状態であるのか、或いは、切換クラッチC0の係合による非差動状態であるC0ロック状態であるのかを判断する。差動状態判断手段70は、例えば、切換制御手段50が油圧制御回路42へ出力する切換ブレーキB0および切換クラッチC0のそれぞれを係合もしくは解放させる指令に基づき、上記判断を行う。
電動機作動制限判断手段72は、エンジン8の出力を補助(アシスト)するための予め定められた運転状態を記憶している。その予め定められた運転状態とは、アクセル開度Accに対してエンジントルクTEが不足する場合にそれを補う第2電動機M2のトルクアシストが行われる実験的に設定された運転状態である。
そして、電動機作動制限判断手段72は、エンジン8の出力を補助するための上記予め定められた運転状態で第2電動機M2が運転可能であるか否かを判断する。例えば、蓄電装置60の充電量SOCが下限値近くにまで低下している場合や蓄電装置60が極低温である場合などには蓄電装置60の充放電能力が低下するところ、電動機作動制限判断手段72は、第2電動機M2が蓄電装置60の充放電能力の低下によって出力制限を受けてはおらず、第2電動機M2がその定格出力を所定時間以上継続して出力できる場合には、第2電動機M2が上記予め定められた運転状態で運転可能である旨を肯定する判断を行う。一方、第2電動機M2が蓄電装置60の充放電能力の低下によって出力制限を受け、第2電動機M2がその定格出力を出力できない場合には、上記旨を否定する判断を行う。
差動切換抑制手段74は、車両の走行状態を予測し、その予測した車両の走行状態に基づいて前記所定の条件である差動切換領域(図7の切換線図)を変更する。そのためには車両の走行状態を予測する必要があるので、そのために、差動切換抑制手段74は走行状態予測判断手段76を備えている。その走行状態予測判断手段76は上記車両の走行状態を予測するのであるが、具体的には、その車両の走行状態に含まれる車速V及び車両の走行抵抗などについて予測する。
つまり、走行状態予測判断手段76は車速Vを予測する。そして、走行状態予測判断手段76は車速Vが所定の車速判定値XV以上で連続するものと予測されたか否か、すなわち、高車速での走行状態が連続(継続)するものと予測されたか否かを判断する。高車速走行では図7の切換線図から切換ブレーキB0が係合されて動力分配機構16は非差動状態にされるところ、高車速走行中であれば一時的な減速は有り得るが基本的には車速Vの安定した走行状態が継続するものと考えられ、一時的に車速Vが低下したとしても切換ブレーキB0を一時的に解放するメリットは小さいと考えられるからである。車速Vが上記車速判定値XV以上で連続するとは、現時点からある程度の有限時間、車速Vが上記車速判定値XV以上で継続するという意味である。上記車速判定値XVとは、切換ブレーキB0を継続して係合させることを判断するための実験的に設定された判定値であり、例えば、図7の切換線図における非差動領域が拡大されていないときの判定車速VXよりも小さい車速Vであって、車速Vの安定した走行状態すなわち車速Vの変動が小さい走行状態を判断するため、その非差動領域が拡大されていないときの判定車速VXを基準として定められた車速Vの判定値である。例えば、高速道路の走行中であれば車速Vの安定した高車速での走行状態になるものと考えられるので、ナビゲーション装置106またはETC装置108からの情報に基づき、自車両が高速道路の走行中であれば、走行状態予測判断手段76は、車速Vが上記車速判定値XV以上で連続するものと予測されたとの旨を肯定する判断を行う。このとき、車速センサ46により検出される車速Vが上記車速判定値XV以上であることを条件に、上記旨を肯定する判断を行うことが望ましい。また、車両の進行方向に登坂がある場合には走行抵抗が大きくなって車速Vの変動が大きくなることが想定されるので、走行状態予測判断手段76は、その予測判断をする際に、所定角度以上の登坂が進行方向の所定距離以内に存在することがナビゲーション装置106からの地図情報により判明した場合には、高速道路走行中であっても、車速Vが上記車速判定値XV以上で連続するものと予測されたとの旨を否定する判断をしてもよい。また、アクセルペダル41の操作無しに自動的に車速Vを調整し走行するオートドライブ機能を有する車両では、そのオートドライブ機能がONとされた場合には車速Vの殆ど変化しない走行状態が連続するものと予測されるので、走行状態予測判断手段76は、上記車速判定値XV以上の車速Vが設定されてそのオートドライブ機能がONとされた場合に、車速Vが上記車速判定値XV以上で連続するものと予測されたとの旨を肯定する判断を行ってもよい。
更に、走行状態予測判断手段76はロードロード(Road Load)すなわち車両の走行抵抗を予測する。その予測は、例えば、現時点からある程度の有限時間についてのものである。そして、走行状態予測判断手段76は、車両の安定した走行状態すなわち車速V変化や駆動力変化が少ない走行状態が得られるものとして実験的に求められた所定量XVLよりも、上記車両の走行抵抗の変化が小さいことが予測されたか否かを判断する。車両の走行抵抗の変化が小さければ一時的な駆動力や車速Vの変化は有り得るが基本的には駆動力や車速Vの安定した走行状態が継続するものと考えられるからである。例えば、ナビゲーション装置106の地図情報から、道路の勾配変化が略零の直進路が続くのであればその直進路では走行抵抗は殆ど変化しないので、走行状態予測判断手段76は、上記車両の走行抵抗の変化が上記所定量XVLよりも小さいことが予測されたとの旨を肯定する判断を行う。このとき、現時点までのアクセル開度Accの変化が所定幅以内の小さい変化であることを条件に、上記旨を肯定する判断を行ってもよい。また、高速道路では継続的に高車速で走行するため、通常、車両の走行抵抗は穏やかにしか変化しないものと考えられるので、ナビゲーション装置106またはETC装置108からの情報に基づき、自車両が高速道路の走行中であれば、走行状態予測判断手段76は、上記車両の走行抵抗の変化が上記所定量XVLよりも小さいことが予測されたとの旨を肯定する判断を行う。
そして、車両の走行抵抗を予測する走行状態予測判断手段76は、前記車両の走行抵抗が所定の走行抵抗判定値XL以上で連続するものと予測されたか否かを判断する。高走行抵抗の走行状態では図7において要求出力トルクTOUTが高く切換クラッチC0が係合されて動力分配機構16は非差動状態にされるところ、高走行抵抗の走行状態が連続するのであれば、一時的に走行抵抗が小さくなったとしても切換クラッチC0を一時的に解放するするメリットは小さいと考えられるからである。上記走行抵抗判定値XLとは、切換クラッチC0を継続して係合させることを判断するための実験的に設定された判定値であり、例えば、図7の切換線図における非差動領域が拡大されていないときの判定出力トルクTXを基準として定められた走行抵抗の判定値である。例えば、登坂走行が継続するのであれば走行抵抗が高い走行状態が継続すると考えられるので、ナビゲーション装置106からの地図情報に基づき、所定勾配以上の登坂を走行中であってその登坂走行が相当程度継続する場合には、走行状態予測判断手段76は、車両の走行抵抗が前記走行抵抗判定値XL以上で連続するものと予測されたとの旨を肯定する判断を行う。
このように、走行状態予測判断手段76は車速V及び車両の走行抵抗の予測をし、それらについて上述の判断をするが、要するに、走行状態予測判断手段76は、切換ブレーキB0が係合された動力分配機構16の非差動状態すなわちB0ロック状態においては、予測した車速V及び車両の走行抵抗などで示される車両の走行状態が上記B0ロック状態の継続されるべき予め定められた走行状態であるか否かを判断する。そのB0ロック状態の継続されるべき予め定められた走行状態は、例えば、動力分配機構16の差動状態(変速状態)の切換頻度を抑えることにより車両走行中の快適性の向上を図ることと、動力分配機構16をB0ロック状態または差動可能状態に切り換えることによる燃費向上などのメリットとを両立できるように実験的に定められる。
具体的に、上記B0ロック状態の継続されるべき予め定められた走行状態には、車速Vが前記車速判定値XV以上で連続すること、及び、前記車両の走行抵抗の変化が前記所定量XVLよりも小さいことが相当する。そして、動力分配機構16のB0ロック状態において走行状態予測判断手段76は、車速Vが上記車速判定値XV以上で連続するものと予測されたとの旨を肯定し、且つ、上記車両の走行抵抗の変化が上記所定量XVLよりも小さいことが予測されたとの旨を肯定した場合には、予測した車両の走行状態が上記B0ロック状態の継続されるべき予め定められた走行状態であると判断する。
一方、走行状態予測判断手段76は、切換クラッチC0が係合された動力分配機構16の非差動状態すなわちC0ロック状態においては、予測した車両の走行抵抗などで示される車両の走行状態が上記C0ロック状態の継続されるべき予め定められた走行状態であるか否かを判断する。そのC0ロック状態の継続されるべき予め定められた走行状態は、例えば、動力分配機構16の差動状態(変速状態)の切換頻度を抑えることにより車両走行中の快適性の向上を図ることと、動力分配機構16をC0ロック状態または差動可能状態に切り換えることによるメリット、具体的には、第1電動機M1の必要とされる出力トルクをある程度までに抑えることができるということなどのメリットとを、両立できるように実験的に定められる。
具体的に、上記C0ロック状態の継続されるべき予め定められた走行状態には、前記車両の走行抵抗が前記走行抵抗判定値XL以上で連続すること、及び、その車両の走行抵抗の変化が前記所定量XVLよりも小さいことが相当する。そして、動力分配機構16のC0ロック状態において走行状態予測判断手段76は、車両の走行抵抗が走行抵抗判定値XL以上で連続するものと予測されたとの旨を肯定し、且つ、上記車両の走行抵抗の変化が上記所定量XVLよりも小さいことが予測されたとの旨を肯定した場合には、予測した車両の走行状態が上記C0ロック状態の継続されるべき予め定められた走行状態であると判断する。
動力分配機構16が非差動状態である場合、具体的には、動力分配機構16がB0ロック状態であると差動状態判断手段70によって判断された場合において、差動切換抑制手段74は、走行状態予測判断手段76によって予測された車両の走行状態が上記B0ロック状態の継続されるべき予め定められた走行状態であると判断された場合には、その判断が否定された場合に対して、例えば、その判断が否定された場合の図7の切換線図を基準としそれに対して、切換ブレーキB0の係合(ロック)を決定するための非差動領域すなわちB0ロック領域を拡大することにより、切換制御手段50が前記差動状態切換制御を実行するために用いる前記差動切換領域(図7の切換線図)を変更する。
一方、動力分配機構16がC0ロック状態であると差動状態判断手段70によって判断された場合において、差動切換抑制手段74は、走行状態予測判断手段76によって予測された車両の走行状態が上記C0ロック状態の継続されるべき予め定められた走行状態であると判断された場合には、その判断が否定された場合に対して、例えば、その判断が否定された場合の図7の切換線図を基準としそれに対して、切換クラッチC0の係合(ロック)を決定するための非差動領域すなわちC0ロック領域を拡大することにより、前記差動切換領域(図7の切換線図)を変更する。このようにB0ロック領域またはC0ロック領域が拡大されるときのその拡大量は、例えば、燃費の向上などの前記差動状態切換制御を実行する目的を損なわずに動力分配機構16の差動可能状態と非差動状態との間の切換頻度が抑えられるように、実験的に決定されている。
また、動力分配機構16が非差動状態である場合の一時的なアクセルペダル41の操作に対して、前記エンジン動作点PEGを余り変化させずに第2電動機M2の出力トルクTM2(以下、「第2電動機トルクTM2」と表す)の変化により対応することで燃費の悪化を生じさせずに応答性よく駆動力を増減できるので、差動切換抑制手段74は、走行状態予測判断手段76の判断に加えて、エンジン8の出力を補助するための前記予め定められた運転状態で第2電動機M2が運転可能であると電動機作動制限判断手段72によって判断された場合、すなわち、第2電動機M2によるトルクアシストが可能である場合に、前記非差動領域(B0ロック領域、C0ロック領域)を拡大することにより、前記差動切換領域を変更することが望ましい。
ここで、差動切換抑制手段74が上記差動切換領域(図7の切換線図)を変更する点について図9と図10とを用いて説明する。図9は、切換ブレーキB0が係合される図7の非差動領域すなわちB0ロック領域が差動切換抑制手段74によって拡大される点を説明するために、図7の第4速から第5速へのアップシフト線の一部を拡大表示した図である。また、図10は、切換クラッチC0が係合される図7の非差動領域すなわちC0ロック領域が差動切換抑制手段74によって拡大される点を説明するために、図7の判定出力トルクTXの連なりである前記高出力走行判定線の一部を拡大表示した図である。
図9に示すように、差動切換抑制手段74は、第2電動機M2によるトルクアシストをも考慮してB0ロック領域を拡大する際には、電動機作動制限判断手段72の判断または走行状態予測判断手段76のB0ロック状態における判断が否定された場合の切換線図の一部を構成する第4速から第5速へのアップシフト線を基準として、すなわち、図9に示されるオリジナルのロック領域線を基準として、それを、電動機作動制限判断手段72の判断および走行状態予測判断手段76のB0ロック状態における判断が肯定された場合の第4速から第5速へのアップシフト線、すなわち、図9に示される非差動領域拡大時のロック領域線にずらし、更に、それと共に第5速から第4速へのダウンシフト線も平行移動させることにより、上記B0ロック領域を拡大する。すなわち、上記基準としての切換線図の一部を構成する第4速から第5速へのアップシフト線及び第5速から第4速へのダウンシフト線を、低車速側へずらすことにより上記B0ロック領域を拡大する。このとき、例えば、判定車速V1は110km/hから80km/hへと変化する。
また、図10に示すように、差動切換抑制手段74は、第2電動機M2によるトルクアシストをも考慮してC0ロック領域を拡大する際には、電動機作動制限判断手段72の判断または走行状態予測判断手段76のC0ロック状態における判断が否定された場合の切換線図の一部を構成する前記高出力走行判定線を基準として、すなわち、図10に示されるオリジナルのロック領域線を基準として、それを、電動機作動制限判断手段72の判断および走行状態予測判断手段76のC0ロック状態における判断が肯定された場合の上記高出力走行判定線、すなわち、図10に示される非差動領域拡大時のロック領域線にずらことにより、上記C0ロック領域を拡大する。このとき、差動切換抑制手段74は、図7の有段制御領域(非差動領域)と無段制御領域(差動領域)との判定に設けられたヒステリシスを保持したまま上記高出力走行判定線をずらす、つまり、図7の有段制御領域と無段制御領域とを分ける破線と二点鎖線は低トルク側へ平行移動する。
以上のように、差動切換抑制手段74は、車両の走行状態を予測し、その予測した車両の走行状態に基づいて、前記差動状態切換制御が実行され難くなるように前記差動切換領域(図7の切換線図)を変更するが、動力分配機構16の非差動状態と差動可能状態との間の切換頻度を低下させる方法としては、別の制御方法も考え得る。例えば、差動切換抑制手段74は、上記差動切換領域を変更することに替えて、車両の走行状態を予測しその予測した車両の走行状態に基づいて、前記差動状態切換制御が実行されるべきとその所定の条件(図7の切換線図)に基づき判断される場合にその差動状態切換制御が実行されることを遅延させてもよい。すなわち、差動切換抑制手段74は、上記差動状態切換制御が実行されるべきとその所定の条件(図7の切換線図)に基づき判断される場合において、差動状態判断手段70、電動機作動制限判断手段72、及び走行状態予測判断手段76のそれぞれの判断によって前記差動切換領域を変更する場合と同じ条件のもとで、その差動状態切換制御が実行されることを遅延させてもよい。そして、差動切換抑制手段74は、上記差動状態切換制御の実行を遅延させた場合に、例えば、上記差動状態切換制御が実行されるべきとその所定の条件(図7の切換線図)に基づき判断されたにも拘わらずその遅延中にその判断が覆った場合には、結局、切換制御手段50に上記差動状態切換制御を実行させない。上記差動状態切換制御の実行が遅延される場合には、例えば、前記所定の条件(図7の切換線図)に基づき前記差動状態切換制御が実行されるべきと判断された時を基準として、具体的には、図7で動力伝達装置10の動作点が無段制御領域(差動領域)に入った時を基準としてその実行は時間的に遅延される。そして、その場合の遅延時間は、燃費の向上などの前記差動状態切換制御を実行する目的を損なわずに動力分配機構16の差動可能状態と非差動状態との間の切換頻度が抑えられるように、実験的に決定されている。
図11は、本実施例の電子制御装置40の制御作動の要部、すなわち、切換ブレーキB0の係合された非差動状態(B0ロック状態)において動力分配機構16の差動可能状態と非差動状態との間の切換頻度を抑えるための制御作動を説明するフローチャートであり、例えば数msec乃至数十msec程度の極めて短いサイクルタイムで繰り返し実行される。
先ず、差動状態判断手段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、動力分配機構16が切換ブレーキB0の係合による非差動状態(B0ロック状態)であるのか否かが判断される。このSA1の判断が肯定された場合、すなわち、動力分配機構16がB0ロック状態である場合には、SA2に移る。一方、このSA1の判断が否定された場合には、SA6に移る。
SA2においては、車速Vについての予測がなされる。具体的には、車速Vが前記車速判定値XV以上で連続するものと予測されたか否か、すなわち、高車速での走行状態が連続(継続)するものと予測されたか否かが判断される。例えば、高速道路の走行中であれば高車速での走行状態が連続するものと考えられるので、ナビゲーション装置106またはETC装置108からの情報に基づき、自車両が高速道路の走行中であるか否かが判断され、高速道路の走行中であれば、車速Vが上記車速判定値XV以上で連続するものと予測されたとの旨を肯定する判断がなされる。このSA2の判断が肯定された場合、例えば、自車両が高速道路の走行中である場合には、SA3に移る。一方、このSA2の判断が否定された場合には、SA6に移る。
SA3においては、ロードロード(Road Load)すなわち車両の走行抵抗についての予測がなされる。具体的には、上記車両の走行抵抗の変化が前記所定量XVLよりも小さいことが予測されたか否かが判断される。例えば、ナビゲーション装置106の地図情報から判る進行方向の道路の勾配及びカーブの変化や、現時点までのアクセル開度Accの変化などに基づき判断される。このSA3の判断が肯定された場合、すなわち、車両の走行抵抗の変化が上記所定量XVLよりも小さいことが予測された場合には、SA4に移る。一方、このSA3の判断が否定された場合には、SA6に移る。なお、前記SA2及びSA3は、走行状態予測判断手段76に対応する。
電動機作動制限判断手段72に対応するSA4においては、エンジン8の出力を補助するための前記予め定められた運転状態で第2電動機M2が運転可能であるか否か、具体的には、第2電動機M2によるトルクアシストが可能であるか否かが判断される。例えば、蓄電装置60の充電量SOCが下限値近くにまで低下している場合や蓄電装置60が極低温である場合などには蓄電装置60の充放電能力が低下するので、その場合には、第2電動機M2は蓄電装置60の充放電能力の低下によってその定格出力を出力できないことがある。このように第2電動機M2の出力が制限された場合には、第2電動機M2によるトルクアシストが可能であるとの旨が否定される。このSA4の判断が肯定された場合、すなわち、エンジン8の出力を補助するための前記予め定められた運転状態で第2電動機M2が運転可能である場合には、SA5に移る。一方、このSA4の判断が否定された場合には、SA6に移る。
SA5においては、前記SA1からSA4の何れかのステップでその判断が否定された場合の切換線図(図7参照)を基準としそれに対して、例えば図9に示すように、切換ブレーキB0の係合(ロック)を決定するための非差動領域(B0ロック領域)が拡大され、それにより、前記差動状態切換制御を実行するために用いる前記差動切換領域(図7の切換線図)が変更される。ここで、上記B0ロック領域が拡大されたことにより新たにB0ロック領域に属することとなった車両の走行状態では、そのB0ロック領域の拡大前との比較で、車両の減速時において、動力分配機構16が差動可能状態である場合との比較でエンジンブレーキが増す傾向にあるので、例えば、駆動輪38に発生するトルクが上記B0ロック領域の拡大によって変化しないように第2電動機M2の回生トルクが減少させられる。
SA6においては、前記B0ロック領域はオリジナルのまま拡大されない。従って、前記差動切換領域(図7の切換線図)は、前記基準とされた切換線図のまま、すなわち、オリジナルのまま変更されない。
ここで、前記SA5及びSA6では上記差動切換領域が変更されるか否かの制御作動に替えて、その差動切換領域が変更されない別の制御作動も考え得る。例えば、SA5においては、上記差動切換領域(図7の切換線図)の変更に替えて、切換ブレーキB0の解放により動力分配機構16を差動可能状態に切り換える前記差動状態切換制御が実行されるべきと図7の切換線図に基づき判断される場合に、その差動状態切換制御の実行が遅延されてもよい。そして、SA5の制御作動が上記差動状態切換制御の実行遅延であれば、SA6においてはその実行遅延はなされないものとされる。つまり、SA6では、上記差動状態切換制御が実行されるべきと図7の切換線図に基づき判断される場合には、直ちにその差動状態切換制御が実行される。なお、前記SA5及びSA6は、差動切換抑制手段74に対応する。
図12は、本実施例の電子制御装置40の制御作動の要部、すなわち、切換クラッチC0の係合された非差動状態(C0ロック状態)において動力分配機構16の差動可能状態と非差動状態との間の切換頻度を抑えるための制御作動を説明するフローチャートであり、例えば数msec乃至数十msec程度の極めて短いサイクルタイムで繰り返し実行される。
先ず、差動状態判断手段70に対応するSB1においては、動力分配機構16が切換クラッチC0の係合による非差動状態(C0ロック状態)であるのか否かが判断される。このSB1の判断が肯定された場合、すなわち、動力分配機構16がC0ロック状態である場合には、SB2に移る。一方、このSB1の判断が否定された場合には、SB6に移る。
SB2においては、車両の走行抵抗についての予測がなされる。具体的には、その車両の走行抵抗が前記走行抵抗判定値XL以上で連続するものと予測されたか否かが判断される。例えば、登坂走行が継続するのであれば走行抵抗が高い走行状態が継続するものと考えられるので、ナビゲーション装置106からの地図情報に基づき、自車両がある程度以上の勾配の登坂を走行中であれば、車両の走行抵抗が上記走行抵抗判定値XL以上で連続するものと予測されたとの旨を肯定する判断がなされる。このSB2の判断が肯定された場合、例えば、自車両がある程度以上の勾配の登坂を走行中である場合には、SB3に移る。一方、このSB2の判断が否定された場合には、SB6に移る。
SB3においては、前記図11のSA3と同じ内容の判断がなされる。このSB3の判断が肯定された場合、すなわち、車両の走行抵抗の変化が前記所定量XVLよりも小さいことが予測された場合には、SB4に移る。一方、このSB3の判断が否定された場合には、SB6に移る。なお、前記SB2及びSB3は、走行状態予測判断手段76に対応する。
電動機作動制限判断手段72に対応するSB4においては、前記図11のSA4と同じ内容の判断がなされる。このSB4の判断が肯定された場合、すなわち、エンジン8の出力を補助するための前記予め定められた運転状態で第2電動機M2が運転可能である場合には、SB5に移る。一方、このSB4の判断が否定された場合には、SB6に移る。
SB5においては、前記SB1からSB4の何れかのステップでその判断が否定された場合の切換線図(図7参照)を基準としそれに対して、例えば図10に示すように、切換クラッチC0の係合(ロック)を決定するための非差動領域(C0ロック領域)が拡大され、それにより、前記差動状態切換制御を実行するために用いる前記差動切換領域(図7の切換線図)が変更される。ここで、上記C0ロック領域が拡大されたことにより新たにC0ロック領域に属することとなった車両の走行状態では、そのC0ロック領域の拡大前との比較で、車両の減速時において、動力分配機構16が差動可能状態である場合との比較でエンジンブレーキが増す傾向にあるので、例えば、駆動輪38に発生するトルクが上記C0ロック領域の拡大によって変化しないように第2電動機M2の回生トルクが減少させられる。
SB6においては、前記C0ロック領域はオリジナルのまま拡大されない。従って、前記差動切換領域(図7の切換線図)は、前記基準とされた切換線図のまま、すなわち、オリジナルのまま変更されない。
ここで、前記SB5及びSB6では上記差動切換領域が変更されるか否かの制御作動に替えて、その差動切換領域が変更されない別の制御作動も考え得る。例えば、SB5においては、上記差動切換領域(図7の切換線図)の変更に替えて、切換クラッチC0の解放により動力分配機構16を差動可能状態に切り換える前記差動状態切換制御が実行されるべきと図7の切換線図に基づき判断される場合に、その差動状態切換制御の実行が遅延されてもよい。そして、SB5の制御作動が上記差動状態切換制御の実行遅延であれば、SB6においてはその実行遅延はなされないものとされる。つまり、SB6では、上記差動状態切換制御が実行されるべきと図7の切換線図に基づき判断される場合には、直ちにその差動状態切換制御が実行される。なお、前記SB5及びSB6は、差動切換抑制手段74に対応する。
本実施例には次のような効果(A1)乃至(A9)がある。(A1)本実施例によれば、切換制御手段50は、前記所定の条件(図7の切換線図)に基づき、前記差動制限装置(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って動力分配機構16を上記非差動状態と差動可能状態とに選択的に切り換える前記差動状態切換制御を実行する。そして、差動切換抑制手段74は、車両の走行状態を予測し、その予測した車両の走行状態に基づいて、上記差動状態切換制御が実行され難くなるように前記所定の条件である差動切換領域を変更する。従って、その所定の条件を、上記予測した車両の走行状態に対応して、動力分配機構16の差動可能状態と非差動状態との間の切換頻度が抑えられるものとすることが可能であり、そのため、車両走行中の快適性を損なわないようにすることが可能である。また、前記差動切換領域の変更は予測された車両の走行状態が考慮されてなされるので、燃費の向上などの前記差動状態切換制御を実行する目的の達成と、動力分配機構16の差動可能状態と非差動状態との間の切換頻度を抑えることとの両立を図り得る。
また、本実施例では、例えば、差動切換抑制手段74は、上記差動切換領域を変更することに替えて、車両の走行状態を予測しその予測した車両の走行状態に基づいて、前記差動状態切換制御が実行されるべきと前記所定の条件(図7の切換線図)に基づき判断される場合にその差動状態切換制御が実行されることを遅延させてもよい。このようにした場合にも、上記所定の条件である差動切換領域を変更する場合と同様の効果を得ることができる。
(A2)本実施例によれば、動力分配機構16がB0ロック状態であると差動状態判断手段70によって判断された場合において、差動切換抑制手段74は、走行状態予測判断手段76によって予測された車両の走行状態が上記B0ロック状態の継続されるべき予め定められた走行状態であると判断された場合には、その判断が否定された場合に対して、前記B0ロック領域を拡大することにより、前記差動切換領域(図7の切換線図)を変更する。また、動力分配機構16がC0ロック状態であると差動状態判断手段70によって判断された場合において、差動切換抑制手段74は、走行状態予測判断手段76によって予測された車両の走行状態が上記C0ロック状態の継続されるべき予め定められた走行状態であると判断された場合には、その判断が否定された場合に対して、前記C0ロック領域を拡大することにより、上記差動切換領域(図7の切換線図)を変更する。従って、動力分配機構16が非差動状態または差動可能状態に切り換えられる頻度が低減され、それにより、車両走行中の快適性を損なわないようにすることが可能である。
(A3)本実施例によれば、車両の走行状態には車両の走行抵抗が含まれ、走行状態予測判断手段76は、上記車両の走行抵抗の変化が上記所定量XVLよりも小さいことが予測されたとの旨を肯定した場合には、他の要件具備のもと、予測した車両の走行状態が前記B0ロック状態の継続されるべき予め定められた走行状態であると判断する。そして、動力分配機構16がB0ロック状態であると差動状態判断手段70によって判断された場合において、差動切換抑制手段74は、走行状態予測判断手段76によって予測された車両の走行状態が上記B0ロック状態の継続されるべき予め定められた走行状態であると判断された場合には、前記差動切換領域(図7の切換線図)を変更する。すなわち、動力分配機構16がB0ロック状態である場合において、差動切換抑制手段74は、上記車両の走行抵抗の変化が上記所定量XVLよりも小さいことが予測された場合に、他の要件具備のもと、上記差動切換領域(図7の切換線図)を変更する。ここで、車両の走行抵抗の変化が小さければ、通常、運転者は大きなアクセルペダル42の操作を頻繁には行わないと考えられるので、その場合、車両の走行性能確保の観点から動力分配機構16の差動状態(変速状態)を切り換えるべき車両の走行状態変化は生じ難いと考えられる。つまり、そのような車両の走行状態の変化は稀にしか生じないので、図7の切換線図が、動力分配機構16の差動状態が切り換わり難い側に多少ずれたとしても、車両の走行性能には全体として殆ど影響しないと考えられる。従って、前記差動切換領域の変更が車両の走行性能に対して与える影響が抑えられつつ、動力分配機構16の差動状態を切り換えるための前記差動切換領域の変更により動力分配機構16の差動状態の切換頻度を抑えることが可能である。なお、前記C0ロック状態についても同様である
また、本実施例では、例えば、差動切換抑制手段74は、前記差動状態切換制御が実行されるべきと前記所定の条件(図7の切換線図)に基づき判断される場合において、差動状態判断手段70、電動機作動制限判断手段72、及び走行状態予測判断手段76のそれぞれの判断によって前記差動切換領域を変更する場合と同じ条件のもとで、その差動状態切換制御が実行されることを遅延させてもよい。言い換えれば、差動切換抑制手段74は、上記差動状態切換制御が実行されるべきと上記所定の条件(図7の切換線図)に基づき判断される場合において、前記車両の走行抵抗の変化が前記所定量XVLよりも小さいことが予測された場合に、他の要件具備のもと、その差動状態切換制御が実行されることを遅延させてもよい。このようにした場合にも、上記差動切換領域を変更する場合と同様の効果を得ることができる。
(A4)本実施例によれば、車両の走行状態には車速Vが含まれ、走行状態予測判断手段76は、車速Vが上記車速判定値XV以上で連続するものと予測されたとの旨を肯定した場合には、他の要件具備のもと、予測した車両の走行状態が上記B0ロック状態の継続されるべき予め定められた走行状態であると判断する。そして、動力分配機構16がB0ロック状態であると差動状態判断手段70によって判断された場合において、差動切換抑制手段74は、走行状態予測判断手段76によって予測された車両の走行状態が上記B0ロック状態の継続されるべき予め定められた走行状態であると判断された場合には、前記差動切換領域(図7の切換線図)を変更する。すなわち、動力分配機構16がB0ロック状態である場合において、差動切換抑制手段74は、車速Vが上記車速判定値XV以上で連続するものと予測された場合には、他の要件具備のもと、上記差動切換領域(図7の切換線図)を変更する。ここで、車速Vが高い場合、例えば、高速道路を走行している場合には、通常、車両の走行状態は安定しており、車両の走行性能確保の観点から切換ブレーキB0を解放して動力分配機構16を差動可能状態に切り換えるべき車両の走行状態変化は生じ難いと考えられる。従って、上記差動切換領域の変更が車両の走行性能に対して与える影響が抑えられつつ、動力分配機構16の差動状態(変速状態)を切り換えるための前記差動切換領域の変更により動力分配機構16の差動状態の切換頻度を抑えることが可能である。
また、本実施例では、例えば、差動切換抑制手段74は、前記差動状態切換制御が実行されるべきと前記所定の条件(図7の切換線図)に基づき判断される場合において、差動状態判断手段70、電動機作動制限判断手段72、及び走行状態予測判断手段76のそれぞれの判断によって前記差動切換領域を変更する場合と同じ条件のもとで、その差動状態切換制御が実行されることを遅延させてもよい。言い換えれば、差動切換抑制手段74は、上記差動状態切換制御が実行されるべきと上記所定の条件(図7の切換線図)に基づき判断される場合において、車速Vが前記車速判定値XV以上で連続するものと予測された場合に、他の要件具備のもと、その差動状態切換制御が実行されることを遅延させてもよい。このようにした場合にも、前記差動切換領域を変更する場合と同様の効果を得ることができる。
(A5)本実施例によれば、走行状態予測判断手段76は、車両の走行抵抗が前記走行抵抗判定値XL以上で連続するものと予測されたとの旨を肯定した場合には、他の要件具備のもと、予測した車両の走行状態が前記C0ロック状態の継続されるべき予め定められた走行状態であると判断する。そして、動力分配機構16がC0ロック状態であると差動状態判断手段70によって判断された場合において、差動切換抑制手段74は、走行状態予測判断手段76によって予測された車両の走行状態が上記C0ロック状態の継続されるべき予め定められた走行状態であると判断された場合には、前記差動切換領域(図7の切換線図)を変更する。すなわち、動力分配機構16がC0ロック状態である場合において、差動切換抑制手段74は、車両の走行抵抗が上記走行抵抗判定値XL以上で連続するものと予測された場合に、他の要件具備のもと、上記差動切換領域(図7の切換線図)を変更する。ここで、車両の走行抵抗が連続して高ければ、通常、車両の駆動トルクが大きい走行状態が定常的に継続するものと考えられるので、その場合、車両の走行性能確保の観点から切換クラッチC0を解放して動力分配機構16を差動可能状態に切り換えるべき車両の走行状態変化は生じ難いと考えられる。従って、前記差動切換領域の変更が車両の走行性能に対して与える影響が抑えられつつ、動力分配機構16の差動状態(変速状態)を切り換えるための前記差動切換領域の変更により動力分配機構16の差動状態の切換頻度を抑えることが可能である。
また、本実施例では、例えば、差動切換抑制手段74は、前記差動状態切換制御が実行されるべきと前記所定の条件(図7の切換線図)に基づき判断される場合において、差動状態判断手段70、電動機作動制限判断手段72、及び走行状態予測判断手段76のそれぞれの判断によって前記差動切換領域を変更する場合と同じ条件のもとで、その差動状態切換制御が実行されることを遅延させてもよい。言い換えれば、差動切換抑制手段74は、上記差動状態切換制御が実行されるべきと上記所定の条件(図7の切換線図)に基づき判断される場合において、車両の走行抵抗が前記走行抵抗判定値XL以上で連続するものと予測された場合に、他の要件具備のもと、その差動状態切換制御が実行されることを遅延させてもよい。このようにした場合にも、前記差動切換領域を変更する場合と同様の効果を得ることができる。
(A6)本実施例によれば、第2電動機M2は駆動輪38に動力伝達可能に連結されている。そして、差動切換抑制手段74は、走行状態予測判断手段76の判断に加えて、エンジン8の出力を補助するための前記予め定められた運転状態で第2電動機M2が運転可能であると電動機作動制限判断手段72によって判断された場合、すなわち、第2電動機M2によるトルクアシストが可能である場合に、前記非差動領域(B0ロック領域、C0ロック領域)を拡大することにより、前記差動切換領域(図7の切換線図)を変更することが望ましく、そのようにしたとすれば、差動切換抑制手段74による差動切換領域(図7の切換線図)の変更が駆動トルクに影響するとしても、その影響を第2電動機トルクTM2の制御により打ち消すことが可能であり、そのため、上記差動切換領域が変化したことを運転者に感じさせないようにすることができる。
また、本実施例では、例えば、差動切換抑制手段74は、前記差動状態切換制御が実行されるべきと前記所定の条件(図7の切換線図)に基づき判断される場合において、差動状態判断手段70、電動機作動制限判断手段72、及び走行状態予測判断手段76のそれぞれの判断によって前記差動切換領域を変更する場合と同じ条件のもとで、その差動状態切換制御が実行されることを遅延させてもよい。言い換えれば、差動切換抑制手段74は、上記差動状態切換制御が実行されるべきと上記所定の条件(図7の切換線図)に基づき判断される場合において、エンジン8の出力を補助するための前記予め定められた運転状態で第2電動機M2が運転可能であると電動機作動制限判断手段72によって判断された場合に、他の要件具備のもと、上記差動状態切換制御が実行されることを遅延させてもよい。このようにした場合にも、前記差動切換領域を変更する場合と同様の効果を得ることができる。
(A7)本実施例によれば、動力伝達装置10には、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自動変速部20が設けられているので、自動変速部20がない場合と比較して、動力伝達装置10が変更できるトータル変速比γTの変化量を大きくすることができ、良好な燃費性能を得ることができる。
(A8)本実施例によれば、自動変速部20は、その変速比を段階的に変化させることができる有段変速部であるので、自動変速部20の大きさを余り大きくすること無く、その自動変速部20の変速比の変化量を大きくすることができる。
(A9)本実施例によれば、動力分配機構16の差動可能状態では、動力分配機構16は、その変速比γ0を第1電動機M1の制御により連続的に変化させることができる電気的な無段変速機として機能する。従って、動力分配機構16から駆動輪38へ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。
続いて、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。
前述の第1実施例は、動力分配機構16が非差動状態である場合に図7の切換線図における非差動領域を拡大することにより、動力分配機構16の差動可能状態と非差動状態との間の切換頻度を抑えるという効果を得るものであったが、逆に、動力分配機構16が差動可能状態である場合に図7の切換線図における非差動領域を縮小したとしても、換言すれば、差動領域を拡大したとしても、上記切換頻度を抑えるという効果を得ることができると考えられる。そこで、図13を用いて、動力分配機構16が差動可能状態である場合において、上記切換頻度を抑えるために図7の切換線図における非差動領域を縮小する制御機能の要部について説明する。
図13は、前述した第1実施例の図6に相当する第2実施例の機能ブロック線図であって、本実施例の電子制御装置40に備えられた制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。図13において本実施例は、図6の差動状態判断手段70、差動切換抑制手段74、走行状態予測判断手段76がそれぞれ、差動状態判断手段170、差動切換抑制手段174、走行状態予測判断手段176に置き換わり、図6の電動機作動制限判断手段72が無い点は異なるが、それ以外は第1実施例と共通である。以下、第1実施例との相違点を主として説明する。
図13の差動状態判断手段170は、動力分配機構16が差動可能状態であるか否かを判断する。すなわち、切換ブレーキB0及び切換クラッチC0の両方が解放されているか否かを判断する。
差動切換抑制手段174は、車両の走行状態を予測し、その予測した車両の走行状態に基づいて前記差動切換領域(図7の切換線図)を変更する。そして、差動切換抑制手段174は走行状態予測判断手段176を備えている。その走行状態予測判断手段176は上記車両の走行状態を予測するのであるが、具体的には、その車両の走行状態に含まれる車速V及び車両の走行抵抗などについて予測する。
つまり、走行状態予測判断手段176は車速Vを予測する。その予測は、例えば、現時点からある程度の有限時間についてのものである。そして、走行状態予測判断手段176は、車速Vの変化が、車両の安定した走行状態を判断するために実験的に求められた所定量XVVよりも小さいことが予測されたか否かを判断する。例えば、高速道路の走行中であれば車速Vのあまり変化しない安定した高車速での走行状態になるものと考えられるので、ナビゲーション装置106またはETC装置108からの情報に基づき、自車両が高速道路の走行中であれば、走行状態予測判断手段176は、車速Vの変化が前記所定量XVVよりも小さいことが予測されたとの旨を肯定する判断を行う。また、前記オートドライブ機能を有する車両では、そのオートドライブ機能がONとされた場合には車速Vの殆ど変化しない走行状態が連続するものと予測されるので、走行状態予測判断手段176は、そのオートドライブ機能がONとされた場合に、車速Vの変化が前記所定量XVVよりも小さいことが予測されたとの旨を肯定する判断を行ってもよい。
更に、走行状態予測判断手段176は、第1実施例の走行状態予測判断手段76と同様に、車両の走行抵抗について予測する。そして、その走行状態予測判断手段76と同様に、走行状態予測判断手段176は、上記車両の走行抵抗の変化が前記所定量XVLよりも小さいことが予測されたか否かを判断する。
このように、走行状態予測判断手段176は車速V及び車両の走行抵抗の予測をし、それらについて上述の判断をするが、要するに、走行状態予測判断手段176は、前記差動制限装置である切換ブレーキB0と切換クラッチC0とが解放された動力分配機構16の差動可能状態においては、予測した車速V及び車両の走行抵抗などで示される車両の走行状態が上記差動可能状態の継続されるべき予め定められた走行状態であるか否かを判断する。その差動可能状態の継続されるべき予め定められた走行状態は、例えば、動力分配機構16の差動状態(変速状態)の切換頻度を抑えることにより車両走行中の快適性の向上を図ることと、動力分配機構16を非差動状態または差動可能状態に切り換えることによるメリット、具体的には、第1電動機M1の必要とされる出力トルクをある程度までに抑えることができるということや燃費向上などのメリットとを、両立できるように実験的に定められる。
具体的に、前記差動可能状態の継続されるべき予め定められた走行状態には、車速Vの変化が前記所定量XVVよりも小さいこと、及び、前記車両の走行抵抗の変化が前記所定量XVLよりも小さいことが相当する。そして、動力分配機構16の差動可能状態において走行状態予測判断手段176は、車速Vの変化が上記所定量XVVよりも小さいことが予測されたとの旨を肯定し、且つ、上記車両の走行抵抗の変化が上記所定量XVLよりも小さいことが予測されたとの旨を肯定した場合には、予測した車両の走行状態が上記差動可能状態の継続されるべき予め定められた走行状態であると判断する。
動力分配機構16が差動可能状態であると差動状態判断手段170によって判断された場合において、差動切換抑制手段174は、走行状態予測判断手段176によって予測された車両の走行状態が上記差動可能状態の継続されるべき予め定められた走行状態であると判断された場合には、その判断が否定された場合に対して、例えば、その判断が否定された場合の図7の切換線図を基準としそれに対して、前記差動制限装置である切換ブレーキB0または切換クラッチC0の係合(ロック)を決定するための非差動領域を縮小することにより、切換制御手段50が前記差動状態切換制御を実行するために用いる前記差動切換領域(図7の切換線図)を変更する。
上述のように、差動切換抑制手段174は走行状態予測判断手段176の判断に基づき上記非差動領域を縮小するが、具体的には、図7の切換線図において、差動切換抑制手段174は、第4速から第5速へのアップシフト線及び第5速から第4速へのダウンシフト線を高車速側にずらすことにより非差動領域であるB0ロック領域を縮小し、また、判定出力トルクTXの連なりである前記高出力走行判定線をそのヒステリシスを保持したまま高トルク側へずらすことにより非差動領域であるC0ロック領域を縮小する。このように、差動切換抑制手段174は上記非差動領域を縮小する際には、上記B0ロック領域とC0ロック領域との両方を縮小するが、走行状態予測判断手段176により予測された車両の走行状態によっては上記B0ロック領域とC0ロック領域との何れか一方を縮小する場合があってもよい。この非差動領域が縮小されるときのその縮小量は、例えば、燃費の向上などの前記差動状態切換制御を実行する目的を損なわずに動力分配機構16の差動可能状態と非差動状態との間の切換頻度が抑えられるように、実験的に決定されている。
以上のように、差動切換抑制手段174は、車両の走行状態を予測し、その予測した車両の走行状態に基づいて、前記差動状態切換制御が実行され難くなるように前記差動切換領域(図7の切換線図)を変更するが、第1実施例の差動切換抑制手段74の場合と同様に考え、例えば、差動切換抑制手段174は、上記差動切換領域を変更することに替えて、車両の走行状態を予測しその予測した車両の走行状態に基づいて、前記差動状態切換制御が実行されるべきとその所定の条件(図7の切換線図)に基づき判断される場合にその差動状態切換制御が実行されることを遅延させてもよい。すなわち、差動切換抑制手段174は、上記差動状態切換制御が実行されるべきとその所定の条件(図7の切換線図)に基づき判断される場合において、差動状態判断手段170及び走行状態予測判断手段176のそれぞれの判断によって前記差動切換領域を変更する場合と同じ条件のもとで、その差動状態切換制御が実行されること、具体的には、動力分配機構16が差動可能状態から非差動状態へ切り換えられることを遅延させてもよい。そして、差動切換抑制手段174は、上記差動状態切換制御の実行を遅延させた場合に、例えば、上記差動状態切換制御が実行されるべきとその所定の条件(図7の切換線図)に基づき判断されたにも拘わらずその遅延中にその判断が覆った場合には、結局、切換制御手段50に上記差動状態切換制御を実行させない。上記差動状態切換制御の実行が遅延される場合には、例えば、前記所定の条件(図7の切換線図)に基づき前記差動状態切換制御が実行されるべきと判断された時を基準として、具体的には、図7で動力伝達装置10の動作点が有段制御領域(非差動領域)に入った時を基準としてその実行は時間的に遅延される。そして、その場合の遅延時間は、燃費の向上などの前記差動状態切換制御を実行する目的を損なわずに動力分配機構16の差動可能状態と非差動状態との間の切換頻度が抑えられるように、実験的に決定されている。
図14は、本実施例の電子制御装置40の制御作動の要部、すなわち、動力分配機構16が差動可能状態である場合において動力分配機構16の差動可能状態と非差動状態との間の切換頻度を抑えるための制御作動を説明するフローチャートであり、例えば数msec乃至数十msec程度の極めて短いサイクルタイムで繰り返し実行される。
先ず、差動状態判断手段170に対応するSC1においては、動力分配機構16が差動可能状態であるのか否かが判断される。具体的には、切換ブレーキB0及び切換クラッチC0の両方が解放状態(非ロック状態)であるのか否かが判断される。このSC1の判断が肯定された場合、すなわち、動力分配機構16が差動可能状態である場合には、SC2に移る。一方、このSC1の判断が否定された場合には、SC5に移る。
SC2においては、車速Vについての予測がなされる。具体的には、車速Vの変化が前記所定量XVVよりも小さいことが予測されたか否かが判断される。例えば、ナビゲーション装置106またはETC装置108からの情報に基づき判断される。このSC2の判断が肯定された場合、例えば、車速Vの変化が上記所定量XVVよりも小さいことが予測された場合には、SC3に移る。一方、このSC2の判断が否定された場合には、SC5に移る。
SC3においては、図11のSA3と同様に、車両の走行抵抗についての予測がなされる。具体的には、上記車両の走行抵抗の変化が前記所定量XVLよりも小さいことが予測されたか否かが判断される。このSC3の判断が肯定された場合、すなわち、車両の走行抵抗の変化が上記所定量XVLよりも小さいことが予測された場合には、SC4に移る。一方、このSC3の判断が否定された場合には、SC5に移る。なお、前記SC2及びSC3は、走行状態予測判断手段176に対応する。
SC4においては、前記SC1からSC3の何れかのステップでその判断が否定された場合の切換線図(図7参照)を基準としそれに対して、その切換線図の一部を構成する非差動領域(B0ロック領域、C0ロック領域)が縮小され、それにより、前記差動状態切換制御を実行するために用いる前記差動切換領域(図7の切換線図)が変更される。
SC5においては、前記非差動領域(B0ロック領域、C0ロック領域)はオリジナルのまま縮小されない。従って、前記差動切換領域(図7の切換線図)は、前記基準とされた切換線図のまま、すなわち、オリジナルのまま変更されない。
ここで、第1実施例の図11のSA5及びSA6についてと同様に考え、例えば、SC4においては、上記差動切換領域(図7の切換線図)の変更に替えて、動力分配機構16を差動可能状態から非差動状態に切り換える前記差動状態切換制御が実行されるべきと図7の切換線図に基づき判断される場合に、その差動状態切換制御の実行が遅延されてもよい。そして、SC4の制御作動が上記差動状態切換制御の実行遅延であれば、SC5においてはその実行遅延はなされないものとされる。つまり、SC5では、上記差動状態切換制御が実行されるべきと図7の切換線図に基づき判断される場合には、直ちにその差動状態切換制御が実行される。なお、前記SC4及びSC5は、差動切換抑制手段174に対応する。
本実施例には、第1実施例の効果(A1)、(A3)、(A7)乃至(A9)に加え次のような効果(B1)及び(B2)がある。(B1)本実施例によれば、動力分配機構16が差動可能状態であると差動状態判断手段170によって判断された場合において、差動切換抑制手段174は、走行状態予測判断手段176によって予測された車両の走行状態が上記差動可能状態の継続されるべき予め定められた走行状態であると判断された場合には、その判断が否定された場合に対して前記非差動領域を縮小することにより、前記差動切換領域(図7の切換線図)を変更する。従って、動力分配機構16が非差動状態または差動可能状態に切り換えられる頻度が低減され、それにより、車両走行中の快適性を損なわないようにすることが可能である。
(B2)本実施例によれば、車両の走行状態には車速Vが含まれ、走行状態予測判断手段176は、車速Vの変化が前記所定量XVVよりも小さいことが予測されたとの旨を肯定した場合には、他の要件具備のもと、予測した車両の走行状態が前記差動可能状態の継続されるべき予め定められた走行状態であると判断する。そして、動力分配機構16が差動可能状態であると差動状態判断手段170によって判断された場合において、差動切換抑制手段174は、走行状態予測判断手段176によって予測された車両の走行状態が上記差動可能状態の継続されるべき予め定められた走行状態であると判断された場合には、前記差動切換領域(図7の切換線図)を変更する。すなわち、動力分配機構16が差動可能状態である場合において、差動切換抑制手段174は、車速Vの変化が上記所定量XVVよりも小さいことが予測された場合には、他の要件具備のもと、上記差動切換領域(図7の切換線図)を変更する。ここで、車速Vの変化が小さい場合、例えば、高速道路を走行している場合には、通常、車両の走行状態は安定しており、動力分配機構16を差動可能状態から非差動状態に切り換えるべき車両の走行状態変化は生じ難いと考えられる。従って、上記差動切換領域の変更が車両の走行性能に対して与える影響が抑えられつつ、動力分配機構16の差動状態(変速状態)を切り換えるための前記差動切換領域の変更により動力分配機構16の差動状態の切換頻度を抑えることが可能である。
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
例えば、前述の実施例においては、図7に示すように、車速Vと要求出力トルクTOUTとに基づいて動力分配機構16が差動可能状態と非差動状態とに選択的に切り換えられるが、別の状態量、例えば、エンジン回転速度NE、エンジントルクTE、スロットル弁開度θTH、第1電動機回転速度NM1などに基づいて動力分配機構16が差動可能状態と非差動状態とに選択的に切り換えられてもよい。例えば、第1電動機回転速度NM1に基づいて動力分配機構16が差動可能状態と非差動状態とに選択的に切り換えられるとした場合には、第1電動機回転速度NM1の絶対値が、1000rpmから2000rpm程度に設定された所定の判定回転速度以上になった場合に切換ブレーキB0または切換クラッチC0が係合されるようにする。また、上記判定回転速度は車速や自動変速部20の変速段に応じて変更されるものであってもよく、例えば、所定の車速を境にして低車速域では上記判定回転速度が1000rpmと設定され、高車速域では上記判定回転速度が2000rpmと設定される。更に、動力分配機構16の差動可能状態と非差動状態との間の切換えに際し、500rpm程度の第1電動機M1の回転速度差もしくは2秒程度の時間差であるヒステリシスを設けてもよい。
また、前述の実施例に図11のフローチャートにおいては、SA4で第2電動機M2によるトルクアシストが可能であるとの旨が肯定された場合にSA5が実行されるが、このSA4の判断が無くSA3の判断が肯定された場合にSA5が実行される制御作動であってもよい。図12でも同様である。
また、前述の実施例においては、図11のフローチャートにはSA2とSA3とが含まれているが、その何れか一方が無いフローチャート、すなわち、SA1の判断が肯定された場合にはSA2の判断を経ずにSA3に移るフローチャート或いはSA2の判断が肯定された場合にはSA3の判断を経ずにSA4に移るフローチャートも考え得る。
また、前述の実施例においては、図12のフローチャートにはSB2とSB3とが含まれているが、その何れか一方が無いフローチャート、すなわち、SB1の判断が肯定された場合にはSB2の判断を経ずにSB3に移るフローチャート或いはSB2の判断が肯定された場合にはSB3の判断を経ずにSB4に移るフローチャートも考え得る。
また、前述の実施例においては、図14のフローチャートにはSC2とSC3とが含まれているが、その何れか一方が無いフローチャート、すなわち、SC1の判断が肯定された場合にはSC2の判断を経ずにSC3に移るフローチャート或いはSC2の判断が肯定された場合にはSC3の判断を経ずにSC4に移るフローチャートも考え得る。
また、前述の実施例において、図14のフローチャートに、図11のSA4もしくは図12のSB4に相当するステップ、すなわち、第2電動機M2によるトルクアシストが可能であるか否かを判断するステップが設けられていないが、そのようなステップが図14のフローチャートに設けられていても差し支えない。
また、前述の実施例の図11において、SA1の判断が肯定された場合にSA2が実行されるが、例えば図15のように、SA1が無くそのSA1の判断がなされずにSA2が実行されるフローチャートも考え得る。また同様に、図12においてSB1の判断が肯定された場合にSB2が実行されるが、例えば図16のようにSB1が無くそのSB1の判断がなされずにSB2が実行されるフローチャートも考え得る。
また、前述の実施例においては、車両の走行状態として車速Vと車両の走行抵抗とが例示されているが、車両の走行状態はそれらに限定されるものではなく、例えば、スロットル弁開度θTHや自動変速部20の作動油温なども車両の走行状態に含まれる。
また、前述の実施例において、切換ブレーキB0と切換クラッチC0とが本発明の差動制限装置に該当するが、その差動制限装置はクラッチ等の係合装置に限定されるものではない。
また、前述の実施例において、第5速ギヤ段となる作動領域が動力分配機構16の前記非差動領域の一部(B0ロック領域)と一致しているが、動力伝達装置10の何れかのギヤ段の作動領域と上記非差動領域の全部もしくは一部とが一致している必要は無い。
また、前述の実施例においては、動力分配機構16の非差動領域は前記B0ロック領域とC0ロック領域とから構成されているが、そのB0ロック領域とC0ロック領域との何れか一方が無いものであってもよい。すなわち、切換ブレーキB0と切換クラッチC0との何れか一方が無い動力伝達装置10であってもよい。
また、前述の実施例において、動力伝達装置10はハイブリッド車両の一部であるが、本発明は図1に示すようなギヤトレーンに限って適用されるわけではなく、本発明はハイブリッド車両以外の車両にも適用され得る。
また、前述の実施例においては、動力伝達装置10は第2電動機M2を備えているが、第2電動機M2が無い構成も考え得る。
また、前述の実施例においては、差動部11と駆動輪38との間の動力伝達経路に自動変速部20が設けられていたが、自動変速部20を備えていない動力伝達装置10も考え得る。
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、前述の実施例における切換クラッチC0及び切換ブレーキB0等の油圧式摩擦係合装置は、パウダー(磁粉)クラッチ、電磁クラッチ、噛み合い型のドグクラッチ等の磁粉式、電磁式、機械式係合装置から構成されていてもよい。
また前述の実施例においては、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。
また前述した複数の実施例はそれぞれ、例えば優先順位を設けるなどして、相互に組み合わせて実施することができる。
その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。
8:エンジン(内燃機関)
10:動力伝達装置(車両用動力伝達装置)
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)
50:切換制御手段
74,174:差動切換抑制手段
M1:第1電動機(差動用電動機)
M2:第2電動機(走行用電動機)
B0:切換ブレーキ(差動制限装置)
C0:切換クラッチ(差動制限装置)
10:動力伝達装置(車両用動力伝達装置)
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)
50:切換制御手段
74,174:差動切換抑制手段
M1:第1電動機(差動用電動機)
M2:第2電動機(走行用電動機)
B0:切換ブレーキ(差動制限装置)
C0:切換クラッチ(差動制限装置)
Claims (15)
- 内燃機関と駆動輪との間に連結された差動機構と、該差動機構をその差動作用が不能な非差動状態とその差動作用が作動可能な差動可能状態とに選択的に切り換えることができる差動制限装置とを、備えた車両用動力伝達装置の制御装置であって、
所定の条件に基づき、前記差動制限装置によって前記差動機構を前記非差動状態と差動可能状態とに選択的に切り換える差動状態切換制御を実行する切換制御手段と、
車両の走行状態を予測し、その予測した車両の走行状態に基づいて前記所定の条件である差動切換領域を変更する差動切換抑制手段と
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。 - 前記差動切換抑制手段は、前記差動機構が前記非差動状態であり、且つ、前記予測した車両の走行状態が前記非差動状態の継続されるべき予め定められた走行状態である場合には、該予測した車両の走行状態が該予め定められた走行状態ではない場合に対して、前記差動切換領域に含まれ前記差動機構を前記非差動状態とすることを決定するための非差動領域を拡大することにより、前記差動切換領域を変更する
ことを特徴とする請求項1に記載の車両用動力伝達装置の制御装置。 - 前記差動切換抑制手段は、前記差動機構が前記差動可能状態であり、且つ、前記予測した車両の走行状態が前記差動可能状態の継続されるべき予め定められた走行状態である場合には、該予測した車両の走行状態が該予め定められた走行状態ではない場合に対して、前記差動切換領域に含まれ前記差動機構を前記非差動状態とすることを決定するための非差動領域を縮小することにより、前記差動切換領域を変更する
ことを特徴とする請求項1に記載の車両用動力伝達装置の制御装置。 - 前記予測した車両の走行状態には車両の走行抵抗が含まれ、
前記差動切換抑制手段は、該車両の走行抵抗の変化が所定量より小さいことが予測された場合に、前記差動切換領域を変更する
ことを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の車両用動力伝達装置の制御装置。 - 前記予測した車両の走行状態には車速が含まれ、
前記差動切換抑制手段は、該車速が所定の車速判定値以上で連続するものと予測された場合に、前記差動切換領域を変更する
ことを特徴とする請求項4に記載の車両用動力伝達装置の制御装置。 - 前記差動切換抑制手段は、前記車両の走行抵抗が所定の走行抵抗判定値以上で連続するものと予測された場合に、前記差動切換領域を変更する
ことを特徴とする請求項4に記載の車両用動力伝達装置の制御装置。 - 前記駆動輪に動力伝達可能に連結された走行用電動機が備えられており、
前記差動切換抑制手段は、前記内燃機関の出力を補助するための予め定められた運転状態で前記走行用電動機が運転可能である場合に、前記差動切換領域を変更する
ことを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載の車両用動力伝達装置の制御装置。 - 内燃機関と駆動輪との間に連結された差動機構と、該差動機構をその差動作用が不能な非差動状態とその差動作用が作動可能な差動可能状態とに選択的に切り換えることができる差動制限装置とを、備えた車両用動力伝達装置の制御装置であって、
所定の条件に基づき、前記差動制限装置によって前記差動機構を前記非差動状態と差動可能状態とに選択的に切り換える差動状態切換制御を実行する切換制御手段と、
車両の走行状態を予測しその予測した車両の走行状態に基づいて、前記差動状態切換制御が実行されるべきと前記所定の条件に基づき判断される場合に該差動状態切換制御が実行されることを遅延させる差動切換抑制手段と
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。 - 前記予測した車両の走行状態には車両の走行抵抗が含まれ、
前記差動切換抑制手段は、該車両の走行抵抗の変化が所定量より小さいことが予測された場合に、前記差動状態切換制御が実行されることを遅延させる
ことを特徴とする請求項8に記載の車両用動力伝達装置の制御装置。 - 前記予測した車両の走行状態には車速が含まれ、
前記差動切換抑制手段は、前記差動機構が前記非差動状態である場合において、該車速が所定の車速判定値以上で連続するものと予測された場合に、前記差動状態切換制御が実行されることを遅延させる
ことを特徴とする請求項9に記載の車両用動力伝達装置の制御装置。 - 前記差動切換抑制手段は、前記差動機構が前記非差動状態である場合において、前記車両の走行抵抗が所定の走行抵抗判定値以上で連続するものと予測された場合に、前記差動状態切換制御が実行されることを遅延させる
ことを特徴とする請求項9に記載の車両用動力伝達装置の制御装置。 - 前記駆動輪に動力伝達可能に連結された走行用電動機が備えられており、
前記差動切換抑制手段は、前記内燃機関の出力を補助するための予め定められた運転状態で前記走行用電動機が運転可能である場合に、前記差動状態切換制御が実行されることを遅延させる
ことを特徴とする請求項8乃至11の何れか1項に記載の車両用動力伝達装置の制御装置。 - 前記内燃機関から駆動輪への動力伝達経路の一部を構成する自動変速部を含む
ことを特徴とする請求項1乃至12の何れか1項に記載の車両用動力伝達装置の制御装置。 - 前記自動変速部は、その変速比を段階的に変化させることができる有段変速部である
ことを特徴とする請求項13に記載の車両用動力伝達装置の制御装置。 - 前記差動機構に動力伝達可能に連結された差動用電動機が設けられており、
該差動機構は、前記差動可能状態である場合において、その変速比を該差動用電動機の制御により連続的に変化させることができる電気的な無段変速機として機能する
ことを特徴とする請求項1乃至14の何れか1項に記載の車両用動力伝達装置の制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008214522A JP2010047187A (ja) | 2008-08-22 | 2008-08-22 | 車両用動力伝達装置の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008214522A JP2010047187A (ja) | 2008-08-22 | 2008-08-22 | 車両用動力伝達装置の制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2010047187A true JP2010047187A (ja) | 2010-03-04 |
Family
ID=42064651
Family Applications (1)
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JP2008214522A Pending JP2010047187A (ja) | 2008-08-22 | 2008-08-22 | 車両用動力伝達装置の制御装置 |
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JP (1) | JP2010047187A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014080721A1 (ja) * | 2012-11-21 | 2014-05-30 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | ハイブリッド車両の制御装置 |
US10672207B2 (en) | 2017-01-20 | 2020-06-02 | Polaris Industries Inc. | Diagnostic systems and methods of a continuously variable transmission |
-
2008
- 2008-08-22 JP JP2008214522A patent/JP2010047187A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014080721A1 (ja) * | 2012-11-21 | 2014-05-30 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | ハイブリッド車両の制御装置 |
US10672207B2 (en) | 2017-01-20 | 2020-06-02 | Polaris Industries Inc. | Diagnostic systems and methods of a continuously variable transmission |
US11430272B2 (en) | 2017-01-20 | 2022-08-30 | Polaris Industries Inc. | Diagnostic systems and methods of a continuously variable transmission |
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