JP4161999B2

JP4161999B2 - 電動車両駆動制御装置及び電動車両駆動制御方法

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Publication number: JP4161999B2
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Inventors: 誠岩中
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Publication date: 2008-10-08
Anticipated expiration: 2025-11-14
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Description

本発明は、電動車両駆動制御装置及び電動車両駆動制御方法に関するものである。

従来、電動車両、例えば、ハイブリッド型車両に搭載され、エンジンのトルク、すなわち、エンジントルクを分配し、発電機及び駆動輪に伝達するようにした車両駆動装置においては、サンギヤ、リングギヤ及びキャリヤを備えたトルク分配用のプラネタリギヤユニットを有し、前記キャリヤとエンジンとを連結し、リングギヤ及びモータと駆動輪とを連結し、サンギヤと発電機とを連結し、前記リングギヤ及びモータから出力された回転が駆動輪に伝達されるようになっている。そして、前記車両駆動装置においては、発電機の制御を行うことによって、リングギヤから出力されるトルクが制御され、該トルクと、前記モータのトルク、すなわち、モータトルクとが合成されたトルクが出力トルクとして出力軸に出力される。

ところで、前記車両駆動装置において、前記モータの出力軸を有段の変速機の入力軸と連結したものが提供されている。この種の車両駆動装置においては、出力軸に出力される回転速度を出力回転速度ＮＯとし、前記リングギヤの回転速度を分配回転速度ＮＤとし、発電機の回転速度を発電機回転速度ＮＧとし、モータの回転速度をモータ回転速度ＮＭとし、出力回転速度ＮＯに対する分配回転速度ＮＤの比を表す変速比をγｄとし、出力回転速度ＮＯに対する発電機回転速度ＮＧの比を表す変速比をγｇとし、出力回転速度ＮＯに対するモータ回転速度ＮＭの比を表す変速比をγｍとしたとき、前記変速機の変速段を選択するために、前記各変速比γｄ、γｇ、γｍのうちのいずれも変化させ、第１の変速形態で変速を行うようにしている。また、他の車両駆動装置においては、前記変速機の変速段を選択するために、変速比γｄを変化させ、変速比γｍを固定して第２の変速形態で変速を行うようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００５−６１４９８号公報

しかしながら、前記従来の車両駆動装置においては、第１の変速形態で変速を行う場合、高速段側の変速段においてハイブリッド型車両を減速させる際に回生状態が形成されると、変速比γｍが小さいので、モータに大きな回生トルクを発生させることができず、減速エネルギーを十分に回収することができなくなり、燃費が悪くなってしまう。また、十分な減速エネルギーを回収するために、シフトダウンの変速を行うことが考えられるが、その場合、変速ショックが発生してしまう。

そして、車両駆動装置において、第２の変速形態で変速を行う場合、変速比γｍが固定されているので、最高の車速と最大の駆動力とを両立させようとすると、モータの容量を大きくする必要があり、車両駆動装置が大型化してしまう。

本発明は、前記従来の車両駆動装置の問題点を解決して、高速段側の変速段において減速エネルギーを十分に回収することができ、車両駆動装置を小型化することができる電動車両駆動制御装置及び電動車両駆動制御方法を提供することを目的とする。

そのために、本発明の電動車両駆動制御装置においては、第１の電動機と、第２の電動機と、第１〜第３の回転要素を備え、第１の回転要素が第１の電動機と連結され、第２の回転要素が第２の電動機と連結され、第３の回転要素がエンジンと連結されたトルク分配用の差動装置と、第１の中間軸を介して前記第２の電動機及び第２の回転要素と連結され、かつ、第２の中間軸を介して前記第２の回転要素と連結され、第１、第２の中間軸に伝達された回転の回転速度を変速して、出力軸に出力する変速機とを有する。

そして、該変速機は、前記出力軸の回転速度に対する前記第２の回転要素及び第２の電動機の回転速度の比を表す変速比を変更するための第１の変速形態用の摩擦係合要素、及び前記出力軸の回転速度に対する前記第２の電動機の回転速度の比を表す変速比を固定した状態で、前記出力軸の回転速度に対する第２の回転要素の回転速度の比を表す変速比を変更するための第２の変速形態用の摩擦係合要素を備える。
また、前記第１の変速形態用の摩擦係合要素と第２の変速形態用の摩擦係合要素とは、少なくとも一つが共通にされる。

本発明によれば、電動車両駆動制御装置においては、第１の電動機と、第２の電動機と、第１〜第３の回転要素を備え、第１の回転要素が第１の電動機と連結され、第２の回転要素が第２の電動機と連結され、第３の回転要素がエンジンと連結されたトルク分配用の差動装置と、第１の中間軸を介して前記第２の電動機及び第２の回転要素と連結され、かつ、第２の中間軸を介して前記第２の回転要素と連結され、第１、第２の中間軸に伝達された回転の回転速度を変速して、出力軸に出力する変速機とを有する。

この場合、変速機は、前記出力軸の回転速度に対する第２の回転要素及び第２の電動機の回転速度の比を表す変速比を変更するための第１の変速形態用の摩擦係合要素、及び前記出力軸の回転速度に対する前記第２の電動機の回転速度の比を表す変速比を固定した状態で、前記出力軸の回転速度に対する第２の回転要素の回転速度の比を表す変速比を変更するための第２の変速形態用の摩擦係合要素を備えるので、第１の中間軸の回転を変速するための変速比を大きくすることができる。したがって、高速段側の変速段において電動車両を減速させる際に回生状態が形成された場合、第２の電動機に大きな回生トルクを発生させることができ、減速エネルギーを十分に回収することができ、燃費を良くすることができる。

そして、高車速時に、第２の電動機の回転速度が過剰に高くなるのを防止することができ、低車速時に、変速比を大きくし、大きな駆動力を発生させることができる。

したがって、第２の電動機の容量を大きくする必要がなくなるので、車両駆動装置を小型化することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、電動車両としてのハイブリッド型車両を駆動するための電動車両駆動制御装置及び電動車両駆動制御方法について説明する。

図２は本発明の実施の形態におけるエンジン及び車両駆動装置の概念図である。

図において、１０は車両駆動装置、１１はエンジン（Ｅ／Ｇ）、１２は該エンジン１１を駆動することによって発生させられた回転及びエンジントルクＴＥを出力する出力軸であり、該出力軸１２は車両駆動装置１０の入力軸を兼ねる。また、１３は、前記出力軸１２を介して入力されたエンジントルクＴＥを分配する、トルク分配用の差動装置としてのプラネタリギヤユニット、１４、１５は該プラネタリギヤユニット１３において発生させられた回転を受け、かつ、プラネタリギヤユニット１３において分配されたエンジントルクＴＥを受ける伝動軸、１６は伝動軸１４を介して前記プラネタリギヤユニット１３と連結された第１の電動機としての、かつ、第１の電動機械としての発電機（Ｇ）、２５は伝動軸２９を介して前記プラネタリギヤユニット１３と連結された第２の電動機としての、かつ、第２の電動機械としてのモータ（Ｍ）である。

１８は前記伝動軸２９を介してプラネタリギヤユニット１３及びモータ２５と連結された有段の変速機であり、該変速機１８は、伝動軸２９を介して入力された回転を、各変速段ごとに設定された変速比で変速し、変速された回転を出力軸１９に出力する。

そして、該出力軸１９に図示されないディファレンシャル装置が接続され、該ディファレンシャル装置は、出力軸１９を介して伝達された回転を分配し、図示されない駆動輪に伝達する。このように、エンジン１１、発電機１６、モータ２５及び駆動輪は、互いに機械的に連結される。なお、出力軸１２側から順に、発電機１６、プラネタリギヤユニット１３、モータ２５及び変速機１８が同軸上に配設される。

前記プラネタリギヤユニット１３は、シングルプラネタリギヤから成り、第１のサンギヤＳ１、該第１のサンギヤＳ１と噛（し）合する第１のピニオンＰ１、該第１のピニオンＰ１と噛合する第１のリングギヤＲ１、及び前記第１のピニオンＰ１を回転自在に支持する第１のキャリヤＣＲ１を備え、前記第１のサンギヤＳ１は前記伝動軸１４を介して発電機１６と、第１のリングギヤＲ１は、伝動軸１５を介して変速機１８と、前記第１のキャリヤＣＲ１は出力軸１２を介してエンジン１１と連結される。また、前記第１のリングギヤＲ１は、変速機１８の後述されるクラッチＣ１を介してモータ２５と、かつ、クラッチＣ１及び伝動軸２９を介して変速機１８の後述される第２のサンギヤＳ２と選択的に連結（連結可能に）される。前記第１のサンギヤＳ１、第１のリングギヤＲ１及び第１のキャリヤＣＲ１によって第１の差動要素が構成され、第１のサンギヤＳ１によって第１の回転要素が、第１のリングギヤＲ１によって第２の回転要素が、第１のキャリヤＣＲ１によって第３の回転要素が構成される。なお、前記伝動軸１４は発電機１６の出力軸を、伝動軸１５はプラネタリギヤユニット１３の第１のリングギヤＲ１の出力軸を構成する。

そして、前記発電機１６は、前記伝動軸１４に固定され、回転自在に配設されたロータ２１、該ロータ２１の周囲に配設されたステータ２２、及び該ステータ２２に巻装されたコイル２３から成る。前記発電機１６は、伝動軸１４を介して伝達される回転によって交流の電流であるＵ相、Ｖ相及びＷ相の電流を発生させる。また、必要に応じて、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の電流を受けてトルク、すなわち、発電機トルクＴＧを発生させ、伝動軸１４に出力する。

そして、前記ロータ２１と前記車両駆動装置１０のケースＣｓとの間に図示されない発電機ブレーキが配設され、該発電機ブレーキを係合させることによってロータ２１を固定し、発電機１６の回転を機械的に停止させることができる。

また、前記モータ２５は、伝動軸２９を介して変速機１８と連結され、回転自在に配設されたロータ２６、該ロータ２６の周囲に配設されたステータ２７、及び該ステータ２７に巻装されたコイル２８から成る。前記モータ２５は、バッテリから供給されたＵ相、Ｖ相及びＷ相の電流によってモータトルクＴＭを発生させ、伝動軸２９に出力する。また、ハイブリッド型車両が減速させられる際に回生状態を形成し、回生トルクを発生させて減速エネルギーを回収する。これに伴って発生させられた電流は図示されないバッテリに送られる。なお、前記伝動軸２９によって第１の中間軸が、伝動軸１５によって第２の中間軸が構成される。

そして、前記変速機１８は、変速用の差動装置としてのギヤユニット３１を備えるとともに、摩擦係合要素としてのクラッチＣ１〜Ｃ３及びブレーキＢ１、Ｂ２を備える。

前記ギヤユニット３１は、第２、第３のサンギヤＳ２、Ｓ３、第２のサンギヤＳ２と噛合する第２のピニオンＰ２、該第２のピニオンＰ２及び前記第３のサンギヤＳ３と噛合する第３のピニオンＰ３、前記第２のピニオンＰ２と噛合する第２のリングギヤＲ２、並びに第２、第３のピニオンＰ２、Ｐ３を回転自在に支持する第２のキャリヤＣＲ２を備える。なお、前記第３のピニオンＰ３は、小径部及び大径部を備え、小径部において第２のピニオンＰ２と、大径部において第３のサンギヤＳ３と噛合させられる。

前記第２、第３のサンギヤＳ２、Ｓ３、第２のリングギヤＲ２及び第２のキャリヤＣＲ２によって第２の差動要素が構成され、前記第２のサンギヤＳ２によって第１の回転要素が、第３のサンギヤＳ３によって第２の回転要素が、第２のリングギヤＲ２によって第３の回転要素が、第２のキャリヤＣＲ２によって第４の回転要素が構成される。なお、前記ギヤユニット３１は、少なくとも四個の回転要素を備える。

そして、前記第２のサンギヤＳ２は、ブレーキＢ２を介してケースＣｓと連結され、第３のサンギヤＳ３は、クラッチＣ１を介して第１のリングギヤＲ１と連結され、第２のリングギヤＲ２は出力軸１９と連結されるほかに、クラッチＣ２を介してリングギヤＲ１と連結され、第２のキャリヤＣＲ２は、ブレーキＢ１を介してケースＣｓと連結され、クラッチＣ３を介して第１のリングギヤＲ１と連結される。

なお、出力回転速度ＮＯに対する分配回転速度ＮＤの比を表す変速比をγｄとし、出力回転速度ＮＯに対する発電機回転速度ＮＧの比を表す変速比をγｇとし、出力回転速度ＮＯに対するモータ回転速度ＮＭの比を表す変速比をγｍとする。

次に、前記変速機１８の動作について説明する。

図３は本発明の実施の形態における変速機の作動表を示す図、図４は本発明の実施の形態における変速機の速度線図、図５は本発明の実施の形態における各変速段間の変速形態を表す図である。

図において、Ｃ１〜Ｃ３はクラッチ、Ｂ１、Ｂ２はブレーキ、１ＳＴ、２ＮＤ、３ＲＤ（Ｌｏ）、３ＲＤ（Ｈｉ）、４ＴＨは前進走行における１速、２速、３速ロー、３速ハイ及び４速を表す。また、図３において、○はクラッチＣ１〜Ｃ３及びブレーキＢ１、Ｂ２が係合させられることを、その他は、クラッチＣ１〜Ｃ３及びブレーキＢ１、Ｂ２が解放されることを表す。

そして、Ｒ１は第１のリングギヤ、Ｓ２は第２のサンギヤ、Ｒ２は第２のリングギヤ、ＣＲ２は第２のキャリヤ、Ｓ３は第３のサンギヤ、ＯＵＴは出力軸１９（図２）である。そして、図４及び５において、０は回転速度が零（０）であることを、１は回転速度が第１のリングギヤＲ１の分配回転速度ＮＤと等しいことを表す。

前記構成の変速機１８において、前進走行の１速において、クラッチＣ１及びブレーキＢ１が係合させられる。このとき、クラッチＣ１が係合させられるのに伴って第１のリングギヤＲ１及びモータ（Ｍ）２５の回転が伝動軸２９を介して第３のサンギヤＳ３に入力され、第３のサンギヤＳ３が回転速度１で回転させられる。一方、ブレーキＢ１が係合させられるのに伴って、第２のキャリヤＣＲ２の回転速度が零になるので、第２のリングギヤＲ２から出力軸１９に、減速された１速の回転が出力される。

また、前進走行の２速において、クラッチＣ１及びブレーキＢ２が係合させられる。このとき、クラッチＣ１が係合させられるのに伴って第１のリングギヤＲ１及びモータ２５の回転が伝動軸２９を介して第３のサンギヤＳ３に入力され、第３のサンギヤＳ３が回転速度１で回転させられる。一方、ブレーキＢ２が係合させられるのに伴って、第２のサンギヤＳ２の回転速度が零になるので、第２のリングギヤＲ２から出力軸１９に、減速され、１速より変速比が小さくされて２速の回転が出力される。

次に、前進走行の３速ローにおいて、クラッチＣ２及びブレーキＢ１が係合させられる。このとき、クラッチＣ２が係合させられるのに伴って第１のリングギヤＲ１の回転が伝動軸１５を介して出力軸１９に伝達され、回転速度１の回転が出力される。また、ブレーキＢ１が係合させられるのに伴って、第２のキャリヤＣＲ２の回転速度が零になり、モータ２５の回転が第３のサンギヤＳ３に伝達され、第３のピニオンＰ３、第２のピニオンＰ２及び第２のリングギヤＲ２において所定の変速比で減速させられ、前記回転速度１になって出力軸１９に伝達される。

そして、前進走行の３速ハイにおいて、クラッチＣ２及びブレーキＢ２が係合させられる。このとき、クラッチＣ２が係合させられるのに伴って第１のリングギヤＲ１の回転が伝動軸１５を介して出力軸１９に伝達され、回転速度１の回転が出力される。また、ブレーキＢ２が係合させられるのに伴って、第２のサンギヤＳ２の回転速度が零になり、モータ２５の回転が第３のサンギヤＳ３に伝達され、第３のピニオンＰ３、第２のピニオンＰ２及び第２のリングギヤＲ２において３速ローより小さい変速比で減速させられ、前記回転速度１になって出力軸１９に伝達される。

続いて、前進走行の４速において、クラッチＣ３及びブレーキＢ２が係合させられる。このとき、クラッチＣ３が係合させられるのに伴って第１のリングギヤＲ１の回転が伝動軸１５を介して第２のキャリヤＣＲ２に入力され、第２のキャリヤＣＲ２が回転速度１で回転させられる。一方、ブレーキＢ２が係合させられるのに伴って、第２のサンギヤＳ２の回転速度が零になり、第１のリングギヤＲ１の回転が伝動軸１５を介して出力軸１９に伝達され、第１のリングギヤＲ１の回転速度より高い増速された４速の回転が出力される。また、モータ２５の回転が第３のサンギヤＳ３に伝達され、第２のサンギヤＳ２、第３のピニオンＰ３、第２のピニオンＰ２及び第２のリングギヤＲ２において減速され、前記第１のリングギヤＲ１の回転速度より高い４速の回転になって出力軸１９に伝達される。

ところで、１速から２速への１−２変速を行う場合、クラッチＣ１が係合させられた状態でブレーキＢ１が解放され、ブレーキＢ２が係合させられ、２速から１速への２−１変速を行う場合、クラッチＣ１が係合させられた状態でブレーキＢ２が解放され、ブレーキＢ１が係合させられる。

この場合、１−２変速及び２−１変速、すなわち、１−２間変速において、クラッチＣ１が係合させられたままになり、変速機１８において、ブレーキＢ１、Ｂ２の係脱に伴って、変速比γｄ、γｇが変化する。このとき、固定される回転要素が第２のキャリヤＣＲ２と第２のサンギヤＳ２とで変化し、また、クラッチＣ１を介して発電機１６とモータ２５とが連結されるので、発電機回転速度ＮＧ及びモータ回転速度ＮＭのいずれも変更する必要があり、発電機回転速度ＮＧ及びモータ回転速度ＮＭのいずれか一方が高くなったら、他方を低くし、いずれか一方が低くなったら、他方を高くする必要がある。したがって、変速比γｄ、γｇの変化に伴って、変速比γｍを変化させる必要があり、変速機１８は第１の変速形態（全体変速）で変速される。なお、１−２間変速において、前記クラッチＣ１及びブレーキＢ１、Ｂ２は第１の変速形態用として使用される。

また、１速から３速ローへの１−３Ｌｏ変速を行う場合、ブレーキＢ１が係合させられた状態でクラッチＣ１が解放され、クラッチＣ２が係合させられ、３速ローから１速への３Ｌｏ−１変速を行う場合、ブレーキＢ１が係合させられた状態でクラッチＣ２が解放され、クラッチＣ１が係合させられる。

この場合、１−３Ｌｏ変速及び３Ｌｏ−１変速、すなわち、１−３Ｌｏ間変速において、ブレーキＢ１が係合させられたままになり、変速機１８において、クラッチＣ１、Ｃ２の係脱に伴って、変速比γｄ、γｇが変化する。このとき、固定される回転要素が第２のキャリヤＣＲ２で変化せず、１−３Ｌｏ間変速の前又は後においてクラッチＣ１は解放されるので、発電機回転速度ＮＧだけが変更される。したがって、変速比γｍを固定したまま、変速機１８は第２の変速形態（スプリット変速）で変速される。なお、１−３Ｌｏ間変速において、前記クラッチＣ１、Ｃ２及びブレーキＢ１は第２の変速形態用として使用される。

また、２速から３速ハイへの２−３Ｈｉ変速を行う場合、ブレーキＢ２が係合させられた状態でクラッチＣ１が解放され、クラッチＣ２が係合させられ、３速ハイから２速への３Ｈｉ−２変速を行う場合、ブレーキＢ２が係合させられた状態でクラッチＣ２が解放され、クラッチＣ１が係合させられる。

この場合、２−３Ｈｉ変速及び３Ｈｉ−２変速、すなわち、２−３Ｈｉ間変速において、ブレーキＢ２が係合させられたままになり、変速機１８において、クラッチＣ１、Ｃ２の係脱に伴って、変速比γｄ、γｇが変化する。このとき、固定される回転要素が第２のサンギヤＳ２で変化せず、２−３Ｈｉ間変速の前又は後においてクラッチＣ１は解放されるので発電機回転速度ＮＧだけが変更される。したがって、変速比γｍを固定したまま、変速機１８は第２の変速形態で変速される。なお、２−３Ｈｉ間変速において、前記クラッチＣ１、Ｃ２及びブレーキＢ２は第２の変速形態用として使用される。

また、２速から４速への２−４変速を行う場合、ブレーキＢ２が係合させられた状態でクラッチＣ１が解放され、クラッチＣ３が係合させられ、４速から２速への４−２変速を行う場合、ブレーキＢ２が係合させられた状態でクラッチＣ３が解放され、クラッチＣ１が係合させられる。

この場合、２−４変速及び４−２変速、すなわち、２−４間変速において、ブレーキＢ２が係合させられたままになり、変速機１８において、クラッチＣ１、Ｃ３の係脱に伴って、変速比γｄ、γｇが変化する。このとき、固定される回転要素が第２のサンギヤＳ２で変化せず、２−４間変速の前又は後においてクラッチＣ１は解放されるので、発電機回転速度ＮＧだけが変更される。したがって、変速比γｍを固定したまま、変速機１８は第２の変速形態で変速される。なお、２−４間変速において、前記クラッチＣ１、Ｃ３及びブレーキＢ２は第２の変速形態用として使用される。

また、３速ローから３速ハイへの３Ｌｏー３Ｈｉ変速を行う場合、クラッチＣ２が係合させられた状態でブレーキＢ１が解放され、ブレーキＢ２が係合させられ、３速ハイから３速ローへの３Ｈｉ−３Ｌｏ変速を行う場合、クラッチＣ２が係合させられた状態でブレーキＢ２が解放され、ブレーキＢ１が係合させられる。

この場合、３Ｌｏー３Ｈｉ変速及び３Ｈｉ−３Ｌｏ変速、すなわち、３Ｌｏー３Ｈｉ間変速において、クラッチＣ２が係合させられたままになり、変速機１８において、ブレーキＢ１、Ｂ２の係脱に伴って、変速比γｍが変化する。このとき、固定される回転要素が第２のキャリヤＣＲ２と第２のサンギヤＳ２とで変化するが、クラッチＣ１は解放されているので、モータ回転速度ＮＭだけを変更することができ、クラッチＣ２が固定されているので、伝動軸１５の回転がそのまま出力軸１９に出力される。したがって、本実施の形態においては、変速比γｄ、γｇを固定したまま変速比γｍを変更する第３の変速形態（モータ変速）による変速を行うことができる。また、変速比γｄ、γｇを固定したまま変速比γｍが変更されるので、変速比γｇ、γｍが同時に変更されることがなくなる。したがって、変速ショックが発生するのを防止することができる。なお、３Ｌｏー３Ｈｉ間変速において、前記クラッチＣ２及びブレーキＢ１、Ｂ２は第３の変速形態用として使用される。

また、３速ハイから４速への３Ｈｉー４変速を行う場合、ブレーキＢ２が係合させられた状態でクラッチＣ２が解放され、クラッチＣ３が係合させられ、４速から３速ハイへの４−３Ｈｉ変速を行う場合、ブレーキＢ２が係合させられた状態でクラッチＣ３が解放され、クラッチＣ２が係合させられる。

この場合、３Ｈｉー４変速及び４−３Ｈｉ変速、すなわち、３Ｈｉー４間変速において、ブレーキＢ２が係合させられたままになり、変速機１８において、クラッチＣ２、Ｃ３の係脱に伴って、変速比γｄ、γｇが変化する。このとき、固定される回転要素が第２のサンギヤＳ２で変化せず、かつ、クラッチＣ１は解放されているので、発電機回転速度ＮＧだけが変更され、変速比γｍを固定したまま、変速機１８は第２の変速形態で変速される。なお、３Ｈｉ−４間変速において、前記クラッチＣ２、Ｃ３及びブレーキＢ２は第２の変速形態用として使用される。

次に、本発明の電動車両駆動制御装置について説明する。

図１は本発明の実施の形態における電動車両駆動制御装置のブロック図である。

図において、１０は車両駆動装置、１１はエンジン、１２は出力軸であり、前記車両駆動装置１０は、プラネタリギヤユニット１３、伝動軸１４、１５、２９、発電機１６、モータ２５、変速機１８、出力軸１９、前記変速機１８のクラッチＣ１（図２）〜Ｃ３及びブレーキＢ１、Ｂ２を係脱させるための油圧サーボに対して油を給排する油圧制御装置３５、エンジン１１の回転を受けて作動させられ、所定の油圧を機械的に発生させ、油圧制御装置３５に供給するポンプ（メカＯ／Ｐ）３６等を備える。

前記出力軸１９には、ディファレンシャル装置３８が連結され、該ディファレンシャル装置３８は、出力軸１９を介して伝達された回転を分配し、駆動輪３９に伝達する。

また、４１は、前記発電機１６を駆動するためのインバータ、及びモータ２５を駆動するためのインバータを備えたインバータ装置、４３は前記発電機１６を流れる電流を検出する電流検出部としての電流センサ、４５はモータ２５を流れる電流を検出する電流検出部としての電流センサ、４６はバッテリ、４７はバッテリ電圧検出部としてのバッテリ電圧検出センサ、４８は発電機回転速度ＮＧを検出する回転速度検出部としての回転速度センサ、４９はモータ回転速度ＮＭを検出する回転速度検出部としての回転速度センサ、５０はエンジン１１の回転速度、すなわち、エンジン回転速度ＮＥを検出する回転速度検出部としての回転速度センサ、５３は油圧制御装置３５における油圧を検出する油圧検出部としての油圧センサ、５４は油圧制御装置３５における油温を検出する油温検出部としての油温センサ、５９は出力軸１９の回転速度に基づいて車速Ｖを検出する車速検出部としての車速センサである。なお、発電機回転速度ＮＧ、モータ回転速度ＮＭ及びエンジン回転速度ＮＥによって、それぞれエンジン１１、発電機１６及びモータ２５の駆動状態を判定するための駆動状態判定指標が構成され、回転速度センサ４８〜５０によって駆動状態判定指標検出部が構成される。また、前記車速Ｖによってハイブリッド型車両の走行負荷が構成され、車速センサ５９によって走行負荷検出部が構成される。

そして、５１は所定の油圧を電気的に発生させ、油圧制御装置３５に供給するポンプ（電動Ｏ／Ｐ）、５２は該ポンプ５１を駆動するための電動Ｏ／Ｐ用インバータである。

また、５５はハイブリッド型車両の全体の制御を行う車両制御装置、５６はエンジン１１の制御を行うエンジン制御装置、５７は発電機１６及びモータ２５の制御を行う発電機・モータ制御装置、５８は変速機１８の制御を行う変速機制御装置である。

なお、前記車両制御装置５５は、前記エンジン制御装置５６にエンジン制御信号を送り、エンジン制御装置５６によってエンジン１１の始動・停止が設定される。

そして、車両制御装置５５は、エンジン回転速度ＮＥの目標値を表すエンジン目標回転速度ＮＥ^*、発電機トルクＴＧの目標値を表す発電機目標トルクＴＧ^*、及びモータトルクＴＭの目標値を表すモータ目標トルクＴＭ^*を設定し、前記発電機・モータ制御装置５７は、発電機回転速度ＮＧの目標値を表す発電機目標回転速度ＮＧ^*、モータトルクＴＭの補正値を表すモータトルク補正値δＴＭ等を設定する。

次に、前記電動車両制御装置の動作について説明する。

まず、前記変速機制御装置５８の図示されない変速段設定処理手段は、変速段設定処理を行い、図示されないアクセルペダルの踏込量に基づいて検出されたエンジン負荷を表すアクセル開度Ａｃ、前記車速Ｖ等を読み込み、変速機制御装置５８に内蔵された記録装置の変速マップを参照し、変速段を設定する。次に、変速機制御装置５８の図示されない変速要求処理手段は、変速要求処理を行い、現在の変速段及び設定された変速段を読み込み、現在の変速段及び設定された変速段に基づいて、アップシフトの変速が必要か、ダウンシフトの変速が必要か、又は変速が不要かどうかを判断し、アップシフトの変速が必要な場合、アップシフト要求を発生させ、ダウンシフトの変速が必要な場合、ダウンシフト要求を発生させる。そして、変速機制御装置５８の図示されない変速処理手段は、変速処理を行い、アップシフト要求又はダウンシフト要求に基づいてアップシフト制御又はダウンシフト制御を行い、変速信号を発生させる。

また、車両制御装置５５の図示されない車両要求トルク算出処理手段は、車両要求トルク算出処理を行い、前記車速Ｖ、アクセル開度Ａｃ等を読み込み、ハイブリッド型車両を走行させるのに必要な車両要求トルクＴＯ^*を算出する。

次に、前記車両制御装置５５の図示されない車両要求出力算出処理手段は、車両要求出力算出処理を行い、前記車両要求トルクＴＯ^*と車速Ｖとを乗算することによって、運転者要求出力ＰＤを算出し、図示されないバッテリ残量検出センサによって検出されたバッテリ残量ＳＯＣに基づいてバッテリ充放電要求出力ＰＢを算出し、前記運転者要求出力ＰＤとバッテリ充放電要求出力ＰＢとを加算することによって、車両要求出力ＰＯを算出する。

続いて、前記車両制御装置５５の図示されないエンジン目標運転状態設定処理手段は、エンジン目標運転状態設定処理を行い、前記車両要求出力ＰＯ、アクセル開度Ａｃ等に基づいてエンジン１１の運転ポイントを決定し、該運転ポイントにおけるエンジントルクＴＥを、該エンジントルクＴＥの目標値を表すエンジン目標トルクＴＥ^*として決定し、前記運転ポイントにおけるエンジン回転速度ＮＥをエンジン目標回転速度ＮＥ^*として決定し、該エンジン目標回転速度ＮＥ^*をエンジン制御装置５６に送る。

そして、該エンジン制御装置５６の図示されない始動要求処理手段は、始動要求処理を行い、エンジン１１が駆動領域に置かれているかどうかを判断し、駆動領域ＡＲ１に置かれているにもかかわらず、エンジン１１が駆動されていない場合、エンジン制御装置５６の図示されない始動処理手段は、始動処理を行い、エンジン１１を始動するためのエンジン始動要求を発生させる。次に、前記エンジン制御装置５６の図示されないエンジン始動処理手段は、エンジン始動処理を行い、エンジン始動要求が発生させられると、エンジン始動信号を発生させる。

ところで、本実施の形態においては、前述されたように、５個の摩擦係合要素、すなわち、クラッチＣ１〜Ｃ３及びブレーキＢ１、Ｂ２を使用し、１速、２速、３速ロー、３速ハイ及び４速の５個の変更段を達成することができる。

そして、１−２間変速以外の変速においては、変速比γｍ又は変速比γｇのうちのいずれか一方を変更するだけで変速が可能になり、モータ回転速度ＮＭ及び発電機回転速度ＮＧを同時に変更する必要がないので、変速処理を容易に行うことができる。したがって、変速ショックを緩和することができる。

また、シフトアップの変速が進んで高速段側の変速段になっても、変速比γｍが小さくならないので、出力軸１９に出力される出力トルクを大きくすることができ、駆動輪３９に大きな駆動力を発生させることができる。したがって、アクセルペダルを踏み込んだ際のシフトダウンの変速の回数を少なくすることができるので、変速ショックがその分緩和され、走行フィーリングを向上させることができる。

そして、高速段側の変速段においてハイブリッド型車両を減速させる際に回生状態が形成されると、変速比γｍが大きいので、大きな回生トルクを発生させることができ、減速エネルギーを十分に回収することができ、燃費を良くすることができる。また、十分な減速エネルギーを回収するために、シフトダウンの変速を行う必要がなくなるので、変速ショックを緩和することができる。

また、高速段側の変速段、すなわち、３速において、３速ロー及び３速ハイの二つの変速比を持つことができるので、高車速時には、３速ハイの変速段にすることによってモータ回転速度ＮＭが過剰に高くなるのを防止することができ、低車速時には、３速ローの変速段にすることによって、変速比を大きくし、大きな駆動力を発生させることができる。

したがって、モータ２５の容量を大きくする必要がなく、車両駆動装置を小型化することができる。

また、４速においては、出力軸１９に回転速度１より高い回転速度の回転を出力することができ、オーバドライブ状態を形成することができる。したがって、高車速時の動力伝達効率を高くすることができるので、燃費を良くすることができる。

さらに、第１、第２の変速形態用の摩擦係合要素として前記クラッチＣ１〜Ｃ３及びブレーキＢ１、Ｂ２のうちの少なくとも一つが共通にされるので、変速機１８を小型化することができる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の実施の形態における電動車両駆動制御装置のブロック図である。本発明の実施の形態におけるエンジン及び車両駆動装置の概念図である。本発明の実施の形態における変速機の作動表を示す図である。本発明の実施の形態における変速機の速度線図である。本発明の実施の形態における各変速段間の変速形態を表す図である。

符号の説明

１０車両駆動装置
１１エンジン
１２出力軸
１３プラネタリギヤユニット
１５、２９伝動軸
１６発電機
２５モータ
１８変速機
１９出力軸
３９駆動輪
Ｂ１、Ｂ２ブレーキ
Ｃ１〜Ｃ３クラッチ
ＣＲ１第１のキャリヤ
Ｒ１、Ｒ２第１、第２のリングギヤ
Ｓ１〜Ｓ３第１〜第３のサンギヤ

Claims

第１の電動機と、第２の電動機と、第１〜第３の回転要素を備え、第１の回転要素が第１の電動機と連結され、第２の回転要素が第２の電動機と連結され、第３の回転要素がエンジンと連結されたトルク分配用の差動装置と、第１の中間軸を介して前記第２の電動機及び第２の回転要素と連結され、かつ、第２の中間軸を介して前記第２の回転要素と連結され、第１、第２の中間軸に伝達された回転の回転速度を変速して、出力軸に出力する変速機とを有するとともに、該変速機は、前記出力軸の回転速度に対する前記第２の回転要素及び第２の電動機の回転速度の比を表す変速比を変更するための第１の変速形態用の摩擦係合要素、及び前記出力軸の回転速度に対する前記第２の電動機の回転速度の比を表す変速比を固定した状態で、前記出力軸の回転速度に対する第２の回転要素の回転速度の比を表す変速比を変更するための第２の変速形態用の摩擦係合要素を備え、前記第１の変速形態用の摩擦係合要素と第２の変速形態用の摩擦係合要素とは、少なくとも一つが共通にされることを特徴とする電動車両駆動制御装置。
第１の電動機と、第２の電動機と、第１〜第３の回転要素を備え、第１の回転要素が第１の電動機と連結され、第２の回転要素が第２の電動機と連結され、第３の回転要素がエンジンと連結されたトルク分配用の差動装置と、第１の中間軸を介して前記第２の電動機及び第２の回転要素と連結され、かつ、第２の中間軸を介して前記第２の回転要素と連結され、第１、第２の中間軸に伝達された回転の回転速度を変速して、出力軸に出力する変速機とを有するとともに、該変速機は、前記出力軸の回転速度に対する前記第２の回転要素及び第２の電動機の回転速度の比を表す変速比を変更するための第１の変速形態用の摩擦係合要素、及び前記出力軸の回転速度に対する前記第２の電動機の回転速度の比を表す変速比を固定した状態で、前記出力軸の回転速度に対する第２の回転要素の回転速度の比を表す変速比を変更するための第２の変速形態用の摩擦係合要素を備え、前記第１、第２の変速形態用の摩擦係合要素のうちの所定の摩擦係合要素を係脱させることによって、前記出力軸の回転速度に対する第２の回転要素の回転速度の比を表す変速比を固定した状態で、前記出力軸の回転速度に対する前記第２の電動機の回転速度の比を表す変速比が変更されることを特徴とする電動車両駆動制御装置。
前記変速機は、クラッチを介して第２の回転要素と連結される請求項１又は２に記載の電動車両駆動制御装置。
前記変速機は、少なくとも４個の回転要素を備えた変速用の差動装置を備え、各回転要素は、少なくとも第１の中間軸、第１の変速形態用の摩擦係合要素のうちの二つのブレーキ、及び出力軸とそれぞれ連結される請求項１又は２に記載の電動車両駆動制御装置。
前記エンジンの出力軸側から順に、第１の電動機、トルク分配用の差動装置、第２の電動機及び変速機が同軸上に配設される請求項１又は２に記載の電動車両駆動制御装置。
前記トルク分配用の差動装置と第２の電動機との間に前記変速機のクラッチが配設される請求項１又は２に記載の電動車両駆動制御装置。
第１の電動機、第２の電動機、第１〜第３の回転要素を備え、第１の回転要素が第１の電動機と連結され、第２の回転要素が第２の電動機と連結され、第３の回転要素がエンジンと連結されたトルク分配用の差動装置、並びに第１の中間軸を介して前記第２の電動機及び第２の回転要素と連結され、かつ、第２の中間軸を介して前記第２の回転要素と連結され、第１、第２の中間軸に伝達された回転の回転速度を変速して、出力軸に出力する変速機を有し、該変速機が、少なくとも一つが共通にされた前記第１の変速形態用の摩擦係合要素及び第２の変速形態用の摩擦係合要素を備える車両駆動装置の電動車両駆動制御方法において、前記第１の変速形態用の摩擦係合要素によって、前記出力軸の回転速度に対する前記第２の回転要素及び第２の電動機の回転速度の比を表す変速比を変更し、第２の変速形態用の摩擦係合要素によって、前記出力軸の回転速度に対する前記第２の電動機の回転速度の比を表す変速比を固定した状態で、前記出力軸の回転速度に対する第２の回転要素の回転速度の比を表す変速比を変更することを特徴とする電動車両駆動制御方法。