JP4370637B2

JP4370637B2 - Hybrid vehicle and control method thereof

Info

Publication number: JP4370637B2
Application number: JP15813899A
Authority: JP
Inventors: 哲也阿部
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-06-04
Filing date: 1999-06-04
Publication date: 2009-11-25
Anticipated expiration: 2019-06-04
Also published as: JP2000346187A

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve operating efficiency of a hybrid vehicle. SOLUTION: A motor 130 is connected to a sun gear 121 of a planetary gear 120, a drive shaft 112 and an assist motor 140 are connected to a ring gear 124, and an engine 150 is connected to a planetary carrier 123 through a planetary gear 200 constituting a speed change mechanism. Power output from the engine 150 is distributed into two parts by the planetary gear 120, while regenerating partly the power as the electric power in the motor 130, the rest of the power is output to the drive shaft 122. The regenerated power is supplied to the assist motor 140, and torque output to the drive shaft is added. In accordance with a running condition of a vehicle, speed change ratio is controlled so as to decrease a difference between input/output rotational speeds of the planetary gear 120. As the result, regenerative electric power at torque change time can be suppressed, a loss according to the conversion between power and electric power can be reduced.

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくともエンジンを動力源として走行可能なパラレルハイブリッド車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、エンジンと電動機とを動力源とするハイブリッド車両が提案されている（例えば特開平９−４７０９４に記載の技術等）。ハイブリッド車両の一種としていわゆるパラレルハイブリッド車両がある。パラレルハイブリッド車両は、エンジンの回転数およびトルクを、トルク変換手段によって、動力と電力との変換を介して目標回転数および目標トルクに変換して駆動軸に出力し走行する。トルク変換手段には、電力のやりとりによって動力を調整しつつ伝達する動力調整装置と電動機とからなる構成が適用される。エンジンから出力された動力は、その一部が動力調整装置により駆動軸に伝達され、残余の動力が電力として回生される。この電力はバッテリに蓄電されたり、エンジン以外の動力源としての電動機を駆動するのに用いられる。パラレルハイブリッド車両は、エンジンから出力された動力を任意の回転数およびトルクで駆動軸に出力することができ、駆動軸から出力すべき要求動力に関わらずエンジンは運転効率の高い運転ポイントを選択して運転することができるため、燃費および排気浄化性に優れている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成のパラレルハイブリッド車両では、電力と動力との変換を通じてトルク変換を行う。電力と動力との変換には、所定の損失が伴うのが通常である。かかる損失に起因して、従来のパラレルハイブリッド車両では、走行可能な運転領域全般で十分に高い運転効率を維持することができなかった。例えば、高速運転領域や高トルクが要求される運転領域などでは、運転効率が低下することがあった。
【０００４】
また、従来のハイブリッド車両では、トルク変換時に動力の循環が発生して運転効率が低下することがあった。動力の循環について具体的に説明する。図２２は電動機を駆動軸に結合したハイブリッド車両の概略構成を示す説明図である。ここでは、動力調整装置として、プラネタリギヤＰＧと発電機Ｇとを適用した場合を示した。プラネタリギヤＰＧは遊星歯車とも呼ばれ、中心で回転するサンギヤ、その周囲を自転しながら公転するプラネタリピニオンギヤ、さらにその外周で回転するリングギヤから構成される。プラネタリピニオンギヤはプラネタリキャリアに軸支されている。プラネタリギヤＰＧは、周知の通り、サンギヤ、プラネタリキャリア、リングギヤの３者の要素うち、２者の要素の回転状態が決定されると残余の要素の回転状態が決定されるという機械的性質を有している。かかる性質に基づき、プラネタリギヤＰＧは、一つの要素に入力された動力を他の２つの要素に分配して伝達することができる。図２２に例示した構成では、サンギヤに発電機Ｇが結合され、プラネタリキャリアにエンジンＥＧが結合され、リングギヤに電動機ＡＭおよび駆動軸ＤＳが結合される。プラネタリギヤＰＧ、発電機Ｇ、および電動機ＡＭがトルク変換装置ＴＣを構成する。かかる構成では、エンジンの回転数よりも駆動軸の回転数が低いアンダードライブ走行時に運転効率が高くなる特性がある。
【０００５】
図２３は電動機を駆動軸に結合したハイブリッド車両において、エンジンの回転数が駆動軸の回転数よりも高い状態における動力の伝達の様子を示す説明図である。エンジンＥＧから出力される動力は、回転数を低減するとともにトルクを増大して駆動軸ＤＳから出力される。エンジンＥＧから出力された動力ＰＵ１は、プラネタリギヤＰＧによって２つに分配され、一部は回転数およびトルクが低減された動力ＰＵ２として伝達される。残余の部分は発電機Ｇに伝達される。この動力で発電機Ｇが駆動されると、発電が行われるため、エンジンＥＧから出力された動力の一部は電力ＥＵ１として回生される。この電力ＥＵ１によってアシストモータＡＭを力行し、不足分のトルクを補償することによって、要求された回転数およびトルクからなる動力ＰＵ３が駆動軸ＤＳに出力される。
【０００６】
図２４は電動機を駆動軸に結合したハイブリッド車両において、エンジンの回転数が駆動軸の回転数よりも低い状態における動力の伝達の様子を示す説明図である。エンジンＥＧから出力された動力ＰＵ１は、発電機Ｇを駆動することによって、増速された動力ＰＵ４としてプラネタリギヤＰＧから下流側に伝達される。次に、アシストモータＡＭで負荷を与えて、余剰のトルクを低減することによって、要求された回転数およびトルクからなる動力ＰＵ３が駆動軸ＤＳに出力される。アシストモータＡＭでは動力ＰＵ４の一部を電力ＥＵ２として回生することによって負荷を与える。この電力は発電機Ｇの力行に用いられる。
【０００７】
両者を比較すると、エンジンＥＧの回転数が駆動軸の回転数よりも高い場合（図２３）では、エンジンから出力された動力が駆動軸に伝達される経路において、上流側に位置する動力調整装置ＰＧ＋Ｇで回生された電力が下流側に位置するアシストモータＡＭに供給される。エンジンＥＧの回転数が駆動軸の回転数よりも低い場合（図２４）では、逆に、下流側に位置するアシストモータＡＭで回生された電力が上流側に位置する動力調整装置ＰＧ＋Ｇに供給される。動力調整装置ＰＧ＋Ｇに供給された電力は、再び機械的な動力として下流側に位置するアシストモータＡＭに供給される。この結果、図２４中に示す動力の循環γ１が生じる。動力の循環γ１が生じると、エンジンＥＧから出力された動力のうち、有効に駆動軸ＤＳに伝達される動力が低減するため、ハイブリッド車両の運転効率が低下する。
【０００８】
逆に、電動機を出力軸に結合した場合は、エンジン、電動機、動力調整装置の順に結合した構成となる。図２５は電動機を出力軸に結合したハイブリッド車両の概略構成を示す説明図である。図示する通り、エンジンＥＧの出力軸ＣＳに電動機ＡＭが結合され、駆動軸ＤＳに動力調整装置としてのプラネタリギヤＰＧおよび発電機Ｇが結合される。かかる構成では、逆に、エンジンの回転数よりも駆動軸の回転数が高いオーバードライブ走行時に運転効率が高くなる特性がある。
【０００９】
図２６は電動機を出力軸に結合したハイブリッド車両において、エンジンの回転数が駆動軸の回転数よりも高い状態における動力の伝達の様子を示す説明図である。図２７は電動機を出力軸に結合したハイブリッド車両において、エンジンの回転数が駆動軸の回転数よりも低い状態における動力の伝達の様子を示す説明図である。伝達される動力について、回転数の調整はプラネタリギヤＰＧでのみ可能であるため、電動機を出力軸に結合したハイブリッド車両では、駆動軸に結合した場合と逆の現象が起きる。エンジンＥＧの回転数が駆動軸の回転数よりも低い場合（図２６）では、下流側に位置する動力調整装置ＰＧ＋Ｇで回生された電力ＥＯ１が上流側に位置するアシストモータＡＭに供給される。逆に、エンジンＥＧの回転数が駆動軸の回転数よりも高い場合（図２７）では、上流側に位置するアシストモータＡＭにより回生されたＥＯ２が下流側に位置する動力調整装置ＰＧ＋Ｇに供給される。従って、電動機をエンジンの出力軸に結合した状態では、前者の場合に図２６に示す動力の循環γ２が生じ、ハイブリッド車両の運転効率が低下する。
【００１０】
このように従来のハイブリッド車両では、電動機ＡＭの結合先に応じて特定の走行領域において動力の循環が生じ運転効率が低下する。動力の循環を生じないよう、車両の運転状態に応じて電動機ＡＭの結合先をエンジンの出力軸ＣＳと駆動軸ＤＳとの間で切り換えることも可能ではある。しかしながら、かかる場合には、電動機ＡＭの結合先を切り換えを実現するため装置構成が複雑化したり、切り換え時にトルクショックが生じ、車両の乗り心地や応答性を低下させるなどの新たな課題を生じる。
【００１１】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、エンジンからの動力の一部を直接駆動軸に出力可能なパラレルハイブリッド車両において、広範な領域で高効率での運転を実現可能なハイブリッド車両を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記課題の少なくとも一部を解決するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明のハイブリッド車両は、
出力軸を有するエンジンと、動力を出力するための駆動軸と、前記出力軸側に結合された第１の回転軸と前記駆動軸側に結合された第２の回転軸とを有し動力と電力との変換を介して該第１の回転軸の回転数およびトルクを変換して該第２の回転軸に出力可能なトルク変換手段とを備えるハイブリッド車両であって、
前記エンジンから出力された動力が前記駆動軸に出力されるまでの経路中に介在し、所定の変速比で動力を伝達する変速機を備えることを要旨とする。
【００１３】
ハイブリッド車両における損失は主にトルク変換手段で発生する。上記構成のハイブリッド車両では、電力と動力との変換を介してエンジンから出力された動力をトルク変換して駆動軸に出力することができる。電力と動力との変換には所定のエネルギ損失が生じるのが通常である。このエネルギ損失が大きくなれば、ハイブリッド車両の運転効率は低下する。
【００１４】
エンジンから駆動軸に機械的に伝達される動力（以下、直達動力と呼ぶ）の回転数およびトルクと駆動軸に出力すべき目標回転数および目標トルクとが一致する場合には、トルク変換の必要はない。この場合、電力と動力との変換はなされないから、運転効率は高い。これに対し、直達動力の回転数およびトルクが、駆動軸の目標回転数および目標トルクと異なる場合には、電力と動力との変換を介してトルク変換を行う。即ち、エンジンから出力される動力の一部を機械的な直達動力として駆動軸に出力しつつ、残余の動力を電力に一旦置換する。この電力を用いてトルク変換手段の内部に設けられた電動機を駆動し、直達動力と駆動軸の目標動力との差違を補償し、目標回転数および目標トルクからなる動力を駆動軸に出力する。直達動力と駆動軸の目標動力との差違が大きくなれば、電力と動力の変換量が大きくなるため、変換時に生じる損失も大きくなる。この結果、ハイブリッド車両の運転効率が低下する。
【００１５】
本発明のハイブリッド車両によれば、上記変速機の作用により、直達動力と駆動軸の目標動力との差違を抑制することができる。直達動力の回転数が目標動力の回転数よりも非常に小さく、トルク変換手段で増速が必要な走行状態を考える。かかる場合に、本発明のハイブリッド車両によれば、変速機を増速側に切り換えることにより、エンジンからの直達動力の回転数を増速することができる。トルク変換手段では、増速された直達動力と目標動力との差違を調整する変換を行えば済むため、電力と動力との変換量を低減することができる。換言すれば、駆動軸に出力される動力のうち、直達動力の割合を増大することができる。この結果、トルク変換装置で生じる損失を抑制でき、ハイブリッド車両の運転効率を向上することができる。
【００１６】
直達動力の回転数が目標動力の回転数よりも非常に高く、トルク変換手段で減速が必要な走行状態においても同様に運転効率を向上することができる。かかる場合は、換言すれば、直達動力のトルクが目標動力のトルクよりも非常に低く、トルク変換手段でトルク付加が必要な走行状態に相当する。本発明のハイブリッド車両によれば、かかる走行状態においては、変速比を減速側に切り換えることにより、エンジンからの直達動力のトルクを増大することができる。従って、トルク変換手段では、トルク付加された直達動力と目標動力との差違を調整する変換を行えば済むため、電力と動力との変換量を低減することができ、ハイブリッド車両の運転効率を向上することができる。
【００１７】
なお、上記変速機は、いわゆる無段階で変速可能な機構を用いることも可能ではあるが、予め設定された一定の変速比で変速可能な機構を用いることが望ましい。ハイブリッド車両では、トルク変換手段により、エンジンから出力される回転数を任意の回転数およびトルクに変更して出力可能であるから、更に無段階の変速機を設ける必要性は低い。無段階の変速機を設けることにより、却って、装置構成の複雑化、大型化などの新たな課題を招く可能性もある。これに対し、予め設定された一定の変速比の変速機は、簡易な構成であるため、装置の複雑化、大型化、製造コストの増大などの弊害少なく、組み込むことができる。また、トルク変換手段における電力と動力の変換を抑制するという目的は、一定の変速比で変速することにより十分達成することができる。かかる観点から、上記変速機は、予め設定された一定の変速比で変速可能な機構を用いることが望ましい。
【００１８】
変速機は、２以上の変速比を実現できるものであればよい。変速比は、必ずしも、減速側と増速側の双方を備えている必要はない。例えば、変速比の入力側と出力側とを直結した状態と、減速または増速のいずれか一方の状態とで切り換え可能な変速機を用いるものとしても構わない。当然、変速機が切り換え可能な変速比が多い程、より高い効率での運転を実現可能となることはいうまでもない。
【００１９】
本発明のハイブリッド車両においては、上記変速機の切り換えを手動で行うものとしても構わないが、
前記駆動軸の目標動力を、目標回転数および目標トルクの組合せで設定する目標動力設定手段と、
前記目標動力に応じ、運転効率を優先して設定された回転数およびトルクで前記エンジンを運転するエンジン制御手段と、
前記変速機を制御して、前記第１の回転軸の入力回転数と第２の回転軸の出力回転数との差が、予め設定された所定範囲内となる変速比を実現する変速機制御手段とを備えることが望ましい。
【００２０】
かかる構成によれば、変速機の変速比を自動制御することができ、ハイブリッド車両を高い効率で運転することができる。また、運転者に負担をかけることなく、変速機の切り換えを行うことができるため、ハイブリッド車両の利便性を向上することができる。なお、入力回転数と出力回転数との差について、上記制御の基準となる所定範囲は、ハイブリッド車両の走行領域、および目標とする運転効率などを考慮し、車両の構成に応じて種々適切な値を設定することができる。
【００２１】
また、本発明のハイブリッド車両において、
前記変速機は、前記ハイブリッド車両の走行領域において、前記入力回転数と前記出力回転数との大小関係を、少なくとも、該トルク変換手段による変換効率が高い側の関係に維持可能な範囲で設定された変速比で動力を伝達する機構であり、
前記変速機制御手段は、該変速機を制御して、前記入力回転数と出力回転数の大小関係を、前記変換効率が高い側の関係に維持する手段であるものとすることが望ましい。
【００２２】
ハイブリッド車両のトルク変換手段では、先に図２２〜図２７を用いて具体的に説明した通り、第１の回転軸の入力回転数と第２の回転軸の出力回転数との大小関係に応じて動力の循環が生じ、効率が低下する場合がある。動力の循環は、トルク変換手段の構成に応じて、入力回転数および出力回転数が所定の大小関係にある場合に生じる。上記ハイブリッド車両によれば、車両の走行領域のほぼ全般において入力回転数と出力回転数との大小関係をより効率が高い側に維持することができ、運転効率を向上することができる。なお、上記構成のハイブリッド車両は、トルク変換時における効率の低下を抑制するものである。従って、上記変速機制御手段は、トルク変換が行われる走行領域において上記大小関係を一定の状態に維持するものであればよい。トルク変換が必要とされない走行領域においてまで必ずしも上記大小関係を維持する必要はない。
【００２３】
入力回転数と出力回転数との大小関係を維持するハイブリッド車両について、より具体的には、次の態様が望ましい。
第１の態様は、
前記トルク変換手段が、
前記第１の回転軸および第２の回転軸に結合され、電力のやりとりによって、該第１の回転軸の動力を少なくとも回転数の異なる動力に調整して該第２の回転軸に伝達する動力調整装置と、
前記第２の回転軸に結合された電動機とを備える手段である場合には、
前記変換効率が高い側の関係は、前記入力回転数が前記出力回転数よりも大きい関係である。
【００２４】
第１の態様は、先に図２２に示した態様に相当する。図２２中のプラネタリギヤＰＧおよび発電機Ｇが上述の動力調整装置に相当し、アシストモータＡＭが上述の電動機に相当する。もちろん、このことは図２２の構成に限定されることを意味するものではない。既に図２３、図２４で説明した通り、電動機が駆動軸に結合された構成においては、入力回転数が出力回転数よりも低い場合に動力の循環が発生する。第１の態様では、入力回転数が出力回転数よりも高い状態を維持することができるため、高い効率でトルク変換を行うことができる。
【００２５】
第２の態様は、
前記トルク変換手段が、
前記第１の回転軸および第２の回転軸に結合され、電力のやりとりによって、前記第１の回転軸の動力を少なくとも回転数の異なる動力に調整して第２の回転軸に伝達する動力調整装置と、
前記第１の回転軸に結合された電動機とを備える手段である場合には、
前記変換効率が高い側の関係は、前記入力回転数が前記出力回転数よりも小さい関係である。
【００２６】
第２の態様は、先に図２５に示した態様に相当する。もちろん、このことは図２５の構成に限定されることを意味するものではない。既に図２６、図２７で説明した通り、電動機が駆動軸に結合された構成においては、入力回転数が出力回転数よりも高い場合に動力の循環が発生する。第２の態様では、入力回転数が出力回転数よりも低い状態を維持することができるため、高い効率でトルク変換を行うことができる。
【００２７】
本発明のハイブリッド車両において、前記変速機を設ける場所は、種々の選択が可能である。
例えば、前記変速機を、前記出力軸とトルク変換手段との間に設けることができる。
また、
前記変速機を、前記トルク変換手段と前記駆動軸との間に設けることもできる。もちろん、前記出力軸とトルク変換手段の間、およびトルク変換手段と駆動軸の間の双方に変速機をそれぞれ設けるものとしてもよい。
【００２８】
前者の態様、即ち、変速機をエンジンＥＧの出力軸とトルク変換手段との間に介在させるものとすれば、エンジンＥＧから出力される動力を変速してトルク変換手段に入力することができる。即ち、トルク変換手段の入力回転数側を変速することにより、入力回転数と出力回転数との差を所定の範囲内に制御することができる。
【００２９】
後者の態様、即ち、変速機をトルク変換手段と駆動軸の間に介在させるものとすれば、トルク変換手段からから出力される動力を変速して駆動軸に出力することができる。こうすることにより、駆動軸の目標回転数と出力回転数とを異なる値とすることができる。従って、後者の態様によれば、トルク変換手段の出力回転数側を変速することにより、入力回転数と出力回転数との差を所定の範囲内に制御することができる。
【００３０】
上述の２つの態様のうち、いずれを選択するものとしても構わない。エンジンＥＧから出力されるトルクおよび回転数の範囲、駆動軸に要求されるトルクおよび回転数の範囲、トルク変換手段に許容されるトルクおよび回転数の範囲を考慮して適宜選択することができる。例えば、エンジンから非常に大きなトルクの動力が出力される場合には、変速機をエンジンとトルク変換手段との間に介在させ、エンジンからのトルクを低減してトルク変換手段に入力することが望ましい。また、装置全体の構成の複雑化、大型化を回避するよう、変速機の結合部位を選択することも望ましい。
【００３１】
本発明のハイブリッド車両において、前記変速機も種々の構成を適用することができる。
例えば、前記変速機は、
３つの回転軸のうち、２つの回転軸が前記出力軸側および前記駆動軸側にそれぞれ結合されたプラネタリギヤと、
該プラネタリギヤの残余の回転軸について、選択的に回転および制止可能な制止手段と、
前記２つの回転軸同士を選択的に結合および解放可能な結合手段とを備える機構であるものとすることができる。
【００３２】
プラネタリギヤは、中心で回転するサンギヤ、サンギヤの外周を自転しながら公転するプラネタリピニオンギヤを備えるプラネタリキャリアと、更にその外周で回転するリングギヤとから構成される。上述の３つの回転軸とは、サンギヤ、プラネタリキャリア、リングギヤにそれぞれ結合された回転軸を意味する。出力軸側および駆動軸側に結合とは、必ずしも出力軸および駆動軸に直接結合されている必要はなく、トルク変換手段を介して出力軸または駆動軸に結合されている場合も含む意味である。周知の事実であるが、プラネタリギヤは、これらの３つの回転軸のうち２つの回転軸の回転状態が決まると残余の回転軸の回転状態が決まるという特性を有している。
【００３３】
上記構成の変速機の作用について説明する。上記２つの回転軸を解放し、上記制止手段によってプラネタリギヤの一つの回転軸の回転を制止した場合を考える。この結果、解放された２つの回転軸について、一方の回転状態が決まれば他方の回転状態も決まるため、両者はギヤで結合されたのと等価な状態になる。結合のギヤ比は、プラネタリギヤのギヤ比によって定まる。一方、上記２つの回転軸を結合するとともに、残余の回転軸を解放した場合を考える。このとき、結合された２つの回転軸は一体的に回転する。従って、出力軸側と駆動軸側の回転軸は直結された状態となる。このように上記構成の変速機によれば、結合手段および制止手段を操作することにより、２つの回転軸を所定の変速比で結合したり、直結したりすることができる。しかも、かかる作用を比較的小型の装置構成で実現することができる。なお、プラネタリギヤの３つの回転軸への結合状態については、種々の態様が選択可能である。
【００３４】
本発明のハイブリッド車両において、前記トルク変換手段も種々の構成を適用することができる。
例えば、前記トルク変換手段は、
ロータ軸を有する発電機と、
３つの回転軸を有し、該回転軸が前記出力軸、駆動軸、およびロータ軸にそれぞれ結合されたプラネタリギヤと、
前記第１の回転軸または第２の回転軸の一方に結合された電動機とを備える手段であるものとすることができる。
【００３５】
かかる構成によれば、プラネタリギヤの一般的な動作に基づいて、第１の回転軸の動力を駆動軸とロータ軸に分配して伝達することができる。従って、入力された動力の一部を目標回転数に調整しつつ第２の回転軸に伝達するとともに、ロータ軸に分配された動力を発電機によって電力として回生することができる。こうして伝達された動力は、トルクのみが駆動軸の目標トルクと相違する。上記電動機を力行運転または回生運転すれば、トルクの相違を補償することができる。上述の構成によれば、かかる作用によってトルク変換手段として機能することができる。
【００３６】
また、前記トルク変換手段は、
前記第１の回転軸に結合された第１のロータと、前記第２の回転軸に結合された第２のロータとを有する対ロータ電動機と、
前記第１の回転軸または第２の回転軸の一方に結合された電動機とを備える手段であるものとすることもできる。
【００３７】
対ロータ電動機によれば、第１のロータと第２のロータとの電磁的な結合により、入力された動力を目標回転数に調整しつつ第２の回転軸に伝達することができる。また、両者間の相対的な滑りによって動力の一部を電力として回生することも可能である。上記電動機を力行運転または回生運転すれば、伝達された動力のトルクと目標トルクとの相違を補償することができる。上述の構成によれば、かかる作用によってトルク変換手段として機能することができる。
【００３８】
本発明はハイブリッド車両の他、その制御方法として構成することもできる。
即ち、本発明の制御方法は、出力軸を有するエンジンと、動力を出力するための駆動軸と、前記出力軸側に結合された第１の回転軸と前記駆動軸側に結合された第２の回転軸とを有し動力と電力との変換を介して該第１の回転軸の回転数およびトルクを変換して該第２の回転軸に出力可能なトルク変換手段と、前記エンジンから出力された動力が前記駆動軸に出力されるまでの経路中に介在し、所定の変速比で動力を伝達する変速機とを備えるハイブリッド車両の運転を制御する制御方法であって、
（ａ）前記駆動軸の目標動力を、目標回転数および目標トルクの組合せで設定する工程と、
（ｂ）前記目標動力に応じ、運転効率を優先して設定された回転数およびトルクで前記エンジンを運転する工程と、
（ｃ）前記第１の回転軸の入力回転数と第２の回転軸の出力回転数との差が、予め設定された所定範囲内となるよう、前記変速機の変速比を制御する工程とを備える制御方法である。
【００３９】
かかる制御方法によれば、先にハイブリッド車両で説明したのと同様の作用により、車両を広範な運転領域において高効率で運転することができる。なお、上記制御方法においても、先にハイブリッド車両で説明した種々の付加的要素を紙することができることは言うまでもない。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
（１）実施例の構成：
はじめに、実施例の構成について図１を用いて説明する。図１は本実施例のハイブリッド車両の概略構成を示す説明図である。このハイブリッド車両の動力系統は、次の構成から成っている。動力系統に備えられたエンジン１５０は通常のガソリンエンジンであり、クランクシャフト１５６を回転させる。エンジン１５０の運転はＥＦＩＥＣＵ１７０により制御されている。ＥＦＩＥＣＵ１７０は内部にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するワンチップ・マイクロコンピュータであり、ＲＯＭに記録されたプログラムに従いＣＰＵがエンジン１５０の燃料噴射料その他の制御を実行する。これらの制御を可能とするために、ＥＦＩＥＣＵ１７０にはエンジン１５０の運転状態を示す種々のセンサが接続されている。その一つとしてクランクシャフト１５６の回転数を検出する回転数センサ１５２がある。その他のセンサおよびスイッチなどの図示は省略した。なお、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、制御ユニット１９０とも電気的に接続されており、制御ユニット１９０との間で種々の情報を、通信によってやりとりしている。ＥＦＩＥＣＵ１７０は、制御ユニット１９０からエンジン１５０の運転状態に関する種々の指令値を受けてエンジン１５０を制御している。
【００４１】
エンジン１５０は変速機構を構成するプラネタリギヤ２００に結合されている。プラネタリギヤ２００は、中心で回転するサンギヤ２０１、その周囲を自転しながら公転するプラネタリピニオンギヤ２０２、さらにその周囲で回転するリングギヤ２０４の３種類のギヤから構成されている。プラネタリピニオンギヤ２０２はプラネタリキャリア２０３に軸支されている。クランクシャフト１５６はプラネタリキャリア２０３に結合されている。変速機構を構成するため、プラネタリギヤ２００のサンギヤ２０１には、その回転を制止するためのブレーキ２２０が設けられている。また、プラネタリキャリア２０３とリングギヤとを結合したり解放したりするクラッチ２１０も設けられている。クラッチ２１０、ブレーキ２２０のオン・オフは制御ユニット１９０により制御される。変速機構の作用については後述する。リングギヤ２０４の回転軸たるリングギヤ軸２０５は、上流側に位置するエンジン１５０から出力された動力が伝達される経路において、さらに下流側に設けられ、動力調整装置を構成するプラネタリギヤ１２０に結合されている。
【００４２】
プラネタリギヤ１２０は、サンギヤ１２１、プラネタリピニオンギヤ１２２、リングギヤ１２４の３種類のギヤから構成されている。プラネタリピニオンギヤ１２２はプラネタリキャリア１２３に軸支されている。リングギヤ軸２０５は、プラネタリキャリア１２３に結合されている。サンギヤ２０１には、モータ１３０が結合されている。リングギヤ２０４は、アシストモータ１４０および駆動軸１１２に結合され、さらにディファレンシャルギヤ１１４を介して、駆動輪を備えた車軸１１６に結合されている。
【００４３】
モータ１３０は、同期電動発電機として構成されており、外周面に複数個の永久磁石を有するロータ１３２と、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータ１３３とを備える。モータ１３０はロータ１３２に備えられた永久磁石による磁界とステータ１３３に備えられた三相コイルによって形成される磁界との相互作用により回転駆動する電動機として動作し、場合によってはこれらの相互作用によりステータ１３３に巻回された三相コイルの両端に起電力を生じさせる発電機としても動作する。なお、モータ１３０は、ロータ１３２とステータ１３３との間の磁束密度が円周方向に正弦分布する正弦波着磁モータを適用することも可能であるが、本実施例では、比較的大きなトルクを出力可能な非正弦波着磁モータを採用した。
【００４４】
モータ１３０のステータ１３３は駆動回路１９１を介してバッテリ１９４に電気的に接続されている。駆動回路１９１は内部にスイッチング素子としてのトランジスタを複数備えたトランジスタインバータであり、制御ユニット１９０と電気的に接続されている。制御ユニット１９０が駆動回路１９１のトランジスタのオン・オフの時間をＰＷＭ制御するとバッテリ１９４を電源とする三相交流がモータ１３０のステータ１３３に流れる。この三相交流によりステータ１３３には回転磁界が形成されモータ１３０は回転する。
【００４５】
アシストモータ１４０も、モータ１３０と同様に同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータ１４２と、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータ１４３とを備える。アシストモータ１４０は駆動回路１９２を介してバッテリ１９４に接続されている。駆動回路１９２もトランジスタインバータにより構成されており、制御ユニット１９０に電気的に接続されている。制御ユニット１９０の制御信号により駆動回路１９２のトランジスタをスイッチングすると、ステータ１４３に三相交流が流れて回転磁界を生じ、アシストモータ１４０は回転する。本実施例では、アシストモータ１４０として非正弦波着磁モータを適用した。
【００４６】
本実施例のハイブリッド車両の運転状態は制御ユニット１９０により制御されている。制御ユニット１９０もＥＦＩＥＣＵ１７０と同様、内部にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するワンチップ・マイクロコンピュータであり、ＲＯＭに記録されたプログラムに従い、ＣＰＵが後述する種々の制御処理を行うよう構成されている。これらの制御を可能とするために、制御ユニット１９０には、各種のセンサおよびスイッチが電気的に接続されている。制御ユニット１９０に接続されているセンサおよびスイッチとしては、アクセルペダルの操作量を検出するためのアクセルペダルポジションセンサ１６５、車軸１１６の回転数を検出する回転数センサ１１７等が挙げられる。制御ユニット１９０は、ＥＦＩＥＣＵ１７０とも電気的に接続されており、ＥＦＩＥＣＵ１７０との間で種々の情報を、通信によってやりとりしている。制御ユニット１９０からエンジン１５０の制御に必要な情報をＥＦＩＥＣＵ１７０に出力することにより、エンジン１５０を間接的に制御することができる。逆にエンジン１５０の回転数などの情報をＥＦＩＥＣＵ１７０から入力することもできる。
【００４７】
本実施例のハイブリッド車両は、変速機構を構成するクラッチ２１０およびブレーキ２２０のオン・オフを変更すると、プラネタリギヤ２００の作用により、エンジン１５０をプラネタリギヤ１２０に結合する際の変速比を変更することができる。図２は変速機構の動作について示す説明図である。クラッチ２１０のオン・オフおよびブレーキ２２０のオン・オフで実現される４通りの組合せについて示した。なお、クラッチ２１０およびブレーキ２２０のオン・オフは制御ユニット１９０により制御される。
【００４８】
変速機構の動作を説明するため、まず、プラネタリギヤ２００の一般的な性質について説明する。プラネタリギヤ２００は、サンギヤ２０１，プラネタリキャリア２０３およびリングギヤ２０４のそれぞれに結合された回転軸の回転数およびトルクに以下の関係が成立することが機構学上よく知られている。即ち、上記３つの回転軸のうち、２つの回転軸の動力状態が決定されると、以下の関係式に基づいて残余の一つの回転軸の動力状態が決定される。
Ｎｓ＝（１＋ρ）／ρ×Ｎｃ−Ｎｒ／ρ；
Ｎｃ＝ρ／（１＋ρ）×Ｎｓ＋Ｎｒ／（１＋ρ）；
Ｎｒ＝（１＋ρ）Ｎｃ−ρＮｓ；
Ｔｓ＝Ｔｃ×ρ／（１＋ρ）＝ρＴｒ；
Ｔｒ＝Ｔｃ／（１＋ρ）；
ρ＝サンギヤ２０１の歯数／リングギヤ２０２の歯数・・・（１）；
【００４９】
ここで、
Ｎｓはサンギヤ２０１の回転数；
Ｔｓはサンギヤ２０１のトルク；
Ｎｃはプラネタリキャリア２０３の回転数；
Ｔｃはプラネタリキャリア２０３のトルク；
Ｎｒはリングギヤ２０４の回転数；
Ｔｒはリングギヤ２０４のトルク；
である。
【００５０】
変速機構は、プラネタリギヤ２００の上記性質に基づいて、以下に示す通り、変速比を切り替えることができる。図２の左上には、結合状態Ａとして、クラッチ２１０およびブレーキ２２０を共にオンにした場合の状態を示した。ブレーキ２２０がオンとなっているため、サンギヤ２０１の回転は制止され、回転数は０となる。また、クラッチ２１０がオンになっているため、リングギヤ２０４とプラネタリキャリア２０３とは結合され、両者は一体的に回転する。この結果、上式（１）のＮｓに値０を代入し、Ｎｃ＝Ｎｒを代入すれば明らかな通り、プラネタリギヤ２００は全てのギヤの回転数が値０となる。従って、結合状態Ａでは、走行することができない。
【００５１】
右上には、結合状態Ｂとして、クラッチ２１０をオフにし、ブレーキ２２０をオンにした場合の結合状態を示した。ブレーキ２２０がオンになっているため、サンギヤ２０１の回転数Ｎｓは値０である。一方、クラッチ２１０がオフになっているため、リングギヤ２０４とプラネタリキャリア２０３とは異なる回転数で回転可能である。上式（１）のＮｓに値０を代入すれば明らかな通り、リングギヤ２０４の回転数Ｎｒと、プラネタリキャリア２０３の回転数Ｎｃの関係は、「Ｎｒ＝（１＋ρ）Ｎｃ」で与えられる。即ち、エンジン１５０は１＋ρ倍の回転数に増速されてプラネタリギヤ１２０に結合されたのと等価な状態となる。
【００５２】
図３はクラッチ２１０をオフにし、ブレーキ２２０をオンにした場合と等価な結合状態を模式的に示す説明図である。等価な構成においては、図示する通り、エンジン１５０は固定の変速ギヤＴＧ１，ＴＧ２を介してプラネタリギヤ１２０に結合される。変速ギヤＴＧ１，ＴＧ２の変速比は「１／（１＋ρ）」である。即ち、エンジン１５０の回転数は、上述の通り、「１＋ρ」倍に増速されてプラネタリギヤ１２０に伝達される。逆にトルクは「１／（１＋ρ）」倍されてプラネタリギヤ１２０に伝達される。以下の説明では、結合状態Ｂを増速結合状態と称する。
【００５３】
図２の左下には、結合状態Ｃとして、クラッチ２１０をオンにし、ブレーキ２２０をオフにした場合の結合状態を示した。ブレーキ２２０がオフになっているため、サンギヤ２０１は自由に回転することができる。一方、クラッチ２１０がオンになっているため、リングギヤ２０４とプラネタリキャリア２０３とは一体的に回転する。結合状態Ａと異なり、サンギヤ２０１の回転が制止されていないため、リングギヤ２０４およびプラネタリキャリア２０３の回転は妨げられない。従って、結合状態Ｃは、エンジン１５０をプラネタリギヤ１２０に直結した状態に相当する。図４はクラッチ２１０をオンにし、ブレーキ２２０をオフにした場合と等価な結合状態を模式的に示す説明図である。等価な構成では、図示する通り、エンジン１５０はプラネタリギヤ１２０に直結される。以下の説明では、結合状態Ｃを直結状態と称する。
【００５４】
図２の右下には、結合状態Ｄとして、クラッチ２１０およびブレーキ２２０を共にオフとした場合の結合状態を示した。ブレーキ２２０がオフになっているため、サンギヤ２０１は自由に回転することができる。また、クラッチ２１０も解放されているため、プラネタリキャリア２０３とリングギヤ２０４も異なる回転数で回転可能である。かかる状態では、プラネタリキャリア２０３およびリングギヤ２０４のうち一方の回転状態が決定されても、他方の回転状態は決定されない。つまり、プラネタリキャリア２０３とリングギヤ２０４との間では動力を伝達することができない。これは、エンジン１５０がプラネタリギヤ１２０から切り離された状態に相当する。
【００５５】
変速機構は、上述の通り、クラッチ２１０およびブレーキ２２０のオン・オフによって４通りの結合状態をとり得る。但し、上述の通り、エンジン１５０からプラネタリギヤ１２０に動力を伝達可能なのは、結合状態Ｂ（増速結合状態）と結合状態Ｃ（直結状態）である。従って、本実施例では、これら２通りの結合状態を車両の走行状態に応じて使い分けている。
【００５６】
本実施例のハイブリッド車両は、プラネタリギヤ１２０の機構上の制限から、車速に応じてエンジン１５０が運転可能な範囲が制限されている。かかる制限を差速制限と呼ぶ。以下、差速制限が生じる理由およびその範囲について説明する。
【００５７】
図５はプラネタリギヤ１２０の回転状態を示す説明図である。共線図と呼ばれる図である。プラネタリギヤ１２０の各ギヤの回転数は先に示した式（１）で表される。式（１）から明らかな通り、各ギヤの回転数は比例関係にある。従って、横軸にサンギヤ１２１（Ｓ）、プラネタリキャリア１２３（Ｃ）、リングギヤ１２４（Ｒ）にそれぞれ対応する座標を、ＳＣ間の距離とＣＲ間の距離とが１：ρ１の関係になるようにとり、各座標においてそれぞれのギヤの回転数を縦軸にとれば、図５に示す通り、各ギヤの回転数は直線で表される。なお、ρ１はプラネタリギヤ１２０のギヤ比である。
【００５８】
例えば、サンギヤ１２１の回転数がＮｓ、プラネタリキャリア１２３の回転数がＮｅ、リングギヤ１２４の回転数がＮｒの場合を考える。サンギヤ１２１の回転状態は、図５の共線図中の点Ｐｓで示される。また、プラネタリキャリア１２３の回転状態は点Ｐｅ、リングギヤ１２４の回転状態は点Ｐｒでそれぞれ示される。点Ｐｓ，Ｐｅ，Ｐｒはそれぞれ動作共線と呼ばれる直線上に位置する。
【００５９】
ここで、プラネタリキャリア１２３の回転数、即ちエンジン１５０の回転数を一定に維持したまま、リングギヤ１２４の回転数、即ち車速が低下した場合を考える。かかる場合の動作共線を図５中に破線で示した。車速が低くなるため、リングギヤ１２４の回転状態は図５中の点Ｐｒ１で示される。プラネタリキャリア１２３の回転数は点Ｐｅのまま一定である。この結果、サンギヤ１２１の回転数は点Ｐｓ１で示される値まで増加する。
【００６０】
プラネタリギヤ１２０の各ギヤには、機械的に許容される回転数の上限がある。図５に示した通り、低速時においてエンジン１５０の回転数を高くすれば、サンギヤ１２１の回転数が非常に高くなり、許容される上限値を超える場合が生じる。サンギヤ１２１の回転数が上限値を超えないようにするためには、例えば、エンジン１５０の回転数を図５中の点Ｐｅ１に相当する値まで下げる必要がある。このように本実施例のハイブリッド車両では、プラネタリギヤ１２０の機械的制限に起因して、車速に応じてエンジン１５０の運転可能範囲が制限される。かかる制限が差速制限である。
【００６１】
図６は本実施例のハイブリッド車両における差速制限について示す説明図である。上述した通り、図中の使用可能領域で表された範囲内の車速およびエンジン回転数で運転が行われる。なお、図６中の実線で示した領域は、変速機を直結状態にした場合の使用可能領域を示している。変速機を増速状態とした場合、プラネタリギヤ１２０に入力される回転数はエンジンの実回転数よりも高くなるため、使用可能領域は図６中の破線で示した領域に移行する。
【００６２】
（２）一般的動作：
次に、本実施例のハイブリッド車両の一般的動作として、エンジン１５０から出力された動力を要求された回転数およびトルクに変換して車軸１１６に出力する動作について説明する。以下では、説明の容易のため、ディファレンシャルギヤ１１４のギヤ比は値１であるものとして説明する。つまり、車軸１１６の回転数およびトルクと駆動軸１１２の回転数およびトルクは等しいものとする。
【００６３】
図７は「車軸１１６の回転数Ｎｄ＜エンジン１５０の回転数Ｎｅ」の場合におけるトルク変換の様子を示す説明図である。横軸に回転数Ｎ、縦軸にトルクＴを採り、エンジン１５０の運転ポイントＰｅと車軸１１６の回転ポイントＰｄを示した。図７中の曲線Ｐは動力、つまり回転数とトルクの積が一定の曲線である。回転数Ｎｅ、トルクＴｅでエンジン１５０から出力された動力Ｐｅを、Ｎｅよりも低い回転数Ｎｄ、Ｔｅよりも高いトルクＴｄの動力Ｐｄに変換して車軸１１６から出力する場合を考える。なお、変速機構は直結状態であるものとする。
【００６４】
図７に示した変換を行う場合、車軸１１６の回転数Ｎｄはエンジン１５０の回転数Ｎｅよりも小さい。プラネタリキャリア１２３の回転数はエンジン１５０の回転数Ｎｅに等しく、リングギヤ１２４の回転数は車軸１１６の回転数Ｎｄに等しい。従って、先に示した式（１）から明らかな通り、サンギヤ１２１の回転数ＮｓおよびトルクＴｓはそれぞれ次式（２）で表される。
Ｎｓ＝（１＋ρ１）／ρ１×Ｎｅ−Ｎｄ／ρ１；
Ｔｓ＝Ｔｅ×ρ１／（１＋ρ１）；
ρ１＝サンギヤ１２１の歯数／リングギヤ１２４の歯数・・・（２）；
なお、エンジン１５０単体で回転数およびトルクを個別に制御することはできないから、実際には、モータ１３０を上述の回転数およびトルクで運転することにより、結果としてエンジン１５０が回転数Ｎｅ、トルクＴｅで運転されることになる。
【００６５】
エンジン１５０から出力された動力は、プラネタリギヤ１２０で２つに分配され、その一部は上記回転数およびトルクの動力としてモータ１３０に入力される。モータ１３０は回転数ＮｓとトルクＴｓの積に等しい動力を電力として回生する。上式（２）によれば、回生される電力ＧＵ１は、次式（３）で表される。この電力は、図７中の領域ＧＵ１の面積に相当する。
ＧＵ１＝Ｎｓ×Ｔｓ＝Ｎｅ×Ｔｅ−Ｎｄ×Ｔｅ／（１＋ρ１） …（３）
【００６６】
エンジン１５０から出力された残余の動力は、リングギヤ１２４に伝達され、車軸１１６に機械的な動力として直接出力される。先に示した式（１）によれば、エンジン１５０から車軸１１６に出力されるトルクＴｒｅは、「Ｔｒｅ＝Ｔｅ／（１＋ρ１）」で与えられる。このトルクと車軸の目標トルクＴｄとの差分のトルク「Ｔｄ−Ｔｒｅ」をアシストモータ１４０から出力することにより、車軸１１６に回転数Ｎｄ、トルクＴｄの動力を出力することができる。この際、アシストモータ１４０は、差分のトルク×回転数Ｎｄの電力を消費する。消費される電力ＡＵ１は、次式（４）で表される。この電力は、図７中の領域ＡＵ１の面積に相当する。
ＡＵ１＝（Ｔｄ−Ｔｅ／（１＋ρ１））×Ｎｄ
＝Ｔｄ×Ｎｄ−Ｎｄ×Ｔｅ／（１＋ρ１） …（４）
【００６７】
アシストモータ１４０には、モータ１３０で回生された電力が供給される。上式（３）、（４）の比較から明らかな通り、効率１００％で運転されている場合には、回生される電力ＧＵ１と消費される電力とは等しくなる。上式（３）、（４）の第２項同士は等しく、ＰｅとＰｄとが動力一定の曲線Ｐ上にあることを考慮すれば、第１項同士も等しいからである。つまり、「車軸１１６の回転数Ｎｄ＜エンジン１５０の回転数Ｎｅ」の場合には、図７中のハッチングを付した領域に相当する動力を一旦電力に変換することで、点Ｐｅから点Ｐｄへのトルク変換を行うことができる。なお、実際には運転効率が１００％になることはないため、バッテリ１９４からの電力の持ち出しを伴ったり、損失に相当する動力をエンジン１５０から余分に出力したりして、上記変換を実現する。説明の容易のため、以下では、運転効率を１００％として本実施例の動作について説明する。
【００６８】
図８は「車軸１１６の回転数Ｎｄ＞エンジン１５０の回転数Ｎｅ」の場合におけるトルク変換の様子を示す説明図である。図８に示した変換を行う場合、車軸１１６の回転数Ｎｄはエンジン１５０の回転数Ｎｅよりも大きい。従って、上式（２）から明らかな通り、サンギヤ１２１の回転数Ｎｓは負となり、逆転する。つまり、モータ１３０は電力の供給を受けて逆転方向に力行する。このとき、消費される電力は、上式（３）の絶対値に等しく、図８中のハッチングを施した領域ＡＵ２の面積に等しい。
【００６９】
一方、車軸１１６のトルクＴｄはエンジン１５０のトルクＴｅよりも小さい。従って、アシストモータ１４０は負のトルクで回生運転される。このとき回生される電力は、上式（４）の絶対値に等しく、図８中のハッチングを施した領域ＧＵ２の面積に等しい。両モータでの運転効率を１００％と仮定すれば、モータ１３０で回生される電力とアシストモータ１４０に供給される電力とが等しくなる。つまり、「車軸１１６の回転数Ｎｄ＞エンジン１５０の回転数Ｎｅ」の場合には、図８中のハッチングを付した領域に相当する動力を一旦電力に変換することで、点Ｐｅから点Ｐｄへのトルク変換を行うことができる。かかる変換では、下流側に位置するアシストモータ１４０から上流側に位置するモータ１３０に電力が供給されるため、動力の循環が生じる。図８中の領域ＧＵ２とＡＵ２の双方に共通の領域ＧＵ３が循環する動力に相当する。
【００７０】
以上で説明した通り、本実施例のハイブリッド車両は、エンジン１５０から出力された動力を要求された回転数およびトルクからなる動力に変換して、車軸１１６から出力することができる（以下、この運転モードを通常走行と呼ぶ）。この他、エンジン１５０を停止してアシストモータ１４０を動力源として走行することも可能である（以下、この運転モードをＥＶ走行とよぶ）。また、停車中にエンジン１５０の動力でモータ１３０を回生運転して発電することも可能である。
【００７１】
図８に示した通り、車軸１１６の回転数Ｎｄがエンジン１５０の回転数Ｎｅよりも大きい走行時には、動力の循環が生じ、車両の運転効率が低下する。上記説明では、変速機が直結状態の場合を例にとって説明したが、増速結合状態の場合も同様に動力の循環が生じる。上記説明においてエンジン１５０の回転数Ｎｅをプラネタリキャリア１２３の回転数Ｎｃに置換して考えればよい。なお、動力の循環はサンギヤ１２１が逆転するときに発生する。先に示した式（２）によれば、サンギヤ１２１の回転数は「（１＋ρ１）／ρ１×Ｎｃ−Ｎｄ／ρ１」で与えられるから、厳密には、「（１＋ρ１）／ρ１×Ｎｃ」の値が「Ｎｄ／ρ１」の値よりも小さい場合に動力の循環が生じる。以下の説明では、かかる条件を満足し動力の循環が生じる走行状態をオーバードライブ走行とよぶ。本実施例のハイブリッド車両は、動力の循環を極力抑え、運転効率を向上するよう、走行領域に応じて変速機構を制御して走行する。
【００７２】
図９は本実施例のハイブリッド車両における各種走行モードの使い分けの様子を示す説明図である。図中の曲線ＬＩＭはハイブリッド車両が走行可能な領域を示している。図示する通り、車速およびトルクが比較的低い領域では、ＥＶ走行を行う。車速およびトルクが所定値以上の領域では、通常走行を行う。図中の領域ＷＯＤでは原則として増速結合状態で走行し、領域ＵＥでは直結状態で走行する。例えば、図１０中の曲線ＤＤに沿って車両の走行状態が変化していく場合には、当初ＥＶ走行を行った後、増速結合状態での走行に移行することになる。
【００７３】
（３）運転制御処理：
次に、本実施例のハイブリッド車両の運転制御処理について説明する。先に説明した通り、本実施例のハイブリッド車両は、ＥＶ走行、通常走行など種々の運転モードにより走行することができる。制御ユニット１９０内のＣＰＵ（以下、単に「ＣＰＵ」という）は車両の走行状態に応じて運転モードを判定し、それぞれのモードについてエンジン１５０、モータ１３０、アシストモータ１４０、クラッチ２１０、ブレーキ２２０の制御を実行する。これらの制御は種々の制御処理ルーチンを周期的に実行することにより行われる。以下では、これらの運転モードのうち、通常走行モードについてトルク制御処理の内容を説明する。
【００７４】
図１０は通常走行時のトルク制御ルーチンのフローチャートである。この処理が開始されるとＣＰＵは駆動軸１１２から出力すべき動力Ｐｄを設定する（ステップＳ１０）。この動力は、アクセルペダルポジションセンサ１６５により検出されたアクセルの踏み込み量および車速に基づいて設定される。駆動軸から出力すべき動力Ｐｄは、駆動軸１１２の回転数Ｎｄ＊と目標トルクＴｄ＊の積で表される。回転数Ｎｄ＊は車速と等価なパラメータである。目標トルクＴｄ＊はアクセル開度および車速に応じたテーブルとして予め設定されている。
【００７５】
次に、充放電電力Ｐｂおよび補機駆動動力Ｐｈを算出する（ステップＳ１５，Ｓ２０）。充放電電力Ｐｂとは、バッテリ１９４の充放電に要する動力であり、バッテリ１９４を充電する必要がある場合には正の値、放電する必要がある場合には負の値を採る。補機駆動動力Ｐｈとは、エアコンなどの補機を駆動するために必要となる電力である。こうして算出された電力の総和が要求動力Ｐｅとなる（ステップＳ２５）。
【００７６】
次に、ＣＰＵは、こうして設定された要求動力Ｐｅに基づいてエンジン１５０の運転ポイントを設定する（ステップＳ３０）。運転ポイントとは、エンジン１５０の目標回転数Ｎｅと目標トルクＴｅの組み合わせをいう。エンジン１５０の運転ポイントは、予め定めたマップに従って、基本的にはエンジン１５０の運転効率を優先して設定する。
【００７７】
図１１はエンジンの運転ポイントと運転効率との関係について示す説明図である。回転数Ｎｅを横軸に、トルクＴｅを縦軸にとりエンジン１５０の運転状態を示している。図中の曲線Ｂはエンジン１５０の運転が可能な限界範囲を示している。曲線α１からα６まではエンジン１５０の運転効率が一定となる運転ポイントを示している。α１からα６の順に運転効率は低くなっていく。また、曲線Ｃ１からＣ３はそれぞれエンジン１５０から出力される動力（回転数×トルク）が一定となるラインを示している。
【００７８】
エンジン１５０は図示する通り、回転数およびトルクに応じて、運転効率が大きく相違する。エンジン１５０から曲線Ｃ１に相当する動力を出力する場合には、図中のＡ１点に相当する運転ポイント（回転数およびトルク）が最も高効率となる。同様に曲線Ｃ２およびＣ３に相当する動力を出力する場合には図中のＡ２点およびＡ３点で運転する場合が最も高効率となる。出力すべき動力ごとに最も運転効率が高くなる運転ポイントを選択すると、図中の曲線Ａが得られる。これを動作曲線と呼ぶ。
【００７９】
図１０のステップＳ３０における運転ポイントの設定では、予め実験的に求められた動作曲線Ａを制御ユニット１９０内のＲＯＭにマップとして記憶しておき、かかるマップから要求動力Ｐｅに応じた運転ポイントを読み込むことで、エンジン１５０の目標回転数Ｎｅおよび目標トルクＴｅを設定する。こうすることにより、エンジン１５０について効率の高い運転ポイントを設定することができる。
【００８０】
こうして設定されたエンジン１５０の運転ポイントに応じて、ＣＰＵは変速比切り替え制御処理を行う（ステップＳ１００）。この処理は、ハイブリッド車両の走行状態に応じて変速機構の結合状態を増速結合状態（図２の結合状態Ｂ）と直結状態（図２の結合状態Ｃ）とで切り替える処理である。処理内容の詳細は後述する。
【００８１】
次にＣＰＵは、ＣＰＵは変速機構が増速結合状態であるか否かを判断し（ステップＳ２００）、その結合状態に応じて、モータ１３０およびアシストモータ１４０のトルクおよび回転数の指令値を設定する（ステップＳ２０５，Ｓ２１０）。増速結合状態でない場合、即ち、直結状態の場合は次の通り指令値を設定する（ステップＳ２０５）。モータ１３０の目標回転数Ｎ１＊は、先に示した式（２）において、駆動軸１１２の目標回転数Ｎｄ＊、エンジン回転数Ｎｅ＊を代入することにより設定される。モータ１３０の目標トルクＴ１＊は式（２）において、駆動軸１１２の目標トルクＴｄ＊、エンジン目標トルクＴｅ＊を代入することで求めることも可能ではあるが、本実施例では、回転数を上記目標値に精度良く制御できるよう、目標回転数Ｎ１＊と実際の回転数Ｎ１との偏差に基づく比例積分制御によってモータ１３０の目標トルクＴ１＊を設定した。モータ１３０の目標回転数Ｎ１＊および目標トルクＴ１＊は次式（５）の通り設定される。
Ｎ１＊＝（１＋ρ１）／ρ１×Ｎｅ＊−Ｎｄ＊／ρ１；
Ｔ１＊＝Ｋ１×（Ｎ１＊−Ｎ１）＋Ｋ２×Σ（Ｎ１＊−Ｎ１）・・・（５）
【００８２】
ここで、ρ１はプラネタリギヤ１２０のギヤ比である。また、目標トルクＴ１＊の式におけるＫ１，Ｋ２は、それぞれ比例積分制御におけるゲインである。Ｋ１は回転数の偏差に対する比例項のゲイン、Ｋ２は回転数の偏差の積分項のゲインに相当する。これらのゲインは、制御の安定性、応答性を考慮して実験等により予め設定することができる。比例積分制御については周知の技術であるため、これ以上の詳細な説明を省略する。
【００８３】
アシストモータ１４０の運転ポイントは次の通り設定される。アシストモータ１４０の目標回転数Ｎ２＊は駆動軸１１２の目標回転数Ｎｄ＊に等しい。また、目標トルクＴ２＊は、エンジン１５０からプラネタリギヤ１２０を介して駆動軸１１２に伝達される直達トルクと、駆動軸１１２の目標トルクＴｄ＊との差を補償するよう設定される。なお、エンジン１５０からの直達トルクはモータ１３０のトルクＴ１＊によって変動するため、ここでは上式（５）で設定されたトルクＴ１＊を用いて直達トルクを求める。先に示した式（１）においてサンギヤのトルクＴｓにＴ１＊を代入すれば、直達トルクは「Ｔ１＊／ρ１」と求めることができる。以上より、アシストモータ１４０の目標回転数Ｎ２＊および目標トルクＴ２＊は次式（６）の通り設定される。
Ｎ２＊＝Ｎｄ＊；
Ｔ２＊＝Ｔｄ＊−Ｔ１＊／ρ１・・・（６）
【００８４】
一方、増速結合状態の場合は次の通り指令値を設定する（ステップＳ２１０）。プラネタリギヤ２００のギヤ比をρとすれば、変速機構の作用によって、エンジン１５０の回転数は、「１＋ρ」倍されてプラネタリギヤ１２０に伝達される。従って、上式（５）および（６）において、エンジンの回転数Ｎｅ＊に代えて、「（１＋ρ）Ｎｅ＊」を代入することにより、モータ１３０およびアシストモータ１４０の運転ポイントが設定される。各運転ポイントは次式（７）の通り設定される。
Ｎ１＊＝（１＋ρ１）／ρ１×（１＋ρ）Ｎｅ＊−Ｎｄ＊／ρ１；
Ｔ１＊＝Ｋ１×（Ｎ１＊−Ｎ１）＋Ｋ２×Σ（Ｎ１＊−Ｎ１）；
Ｎ２＊＝Ｎｄ＊；
Ｔ２＊＝Ｔｄ＊−Ｔ１＊／ρ１・・・（７）
【００８５】
こうして設定されたトルク指令値および回転数指令値に基づいて、ＣＰＵはモータ１３０、アシストモータ１４０、エンジン１５０の運転を制御する（ステップＳ２１５）。モータの運転制御処理は、同期モータの制御として周知の処理を適用することができる。本実施例では、いわゆる比例積分制御による制御を実行している。つまり、各モータの現在のトルクを検出し、目標トルクとの偏差および目標回転数に基づいて、各相に印加する電圧指令値を設定する。印加される電圧値は上記偏差の比例項、積分項によって設定される。それぞれの項にかかるゲインは実験などにより適切な値が設定される。こうして設定された電圧は、駆動回路１９１，１９２を構成するトランジスタインバータのスイッチングのデューティに置換され、いわゆるＰＷＭ制御により各モータに印加される。
【００８６】
ＣＰＵは駆動回路１９１，１９２のスイッチングを制御することによって、上述の通り、モータ１３０およびアシストモータ１４０の運転を直接制御する。これに対し、エンジン１５０の運転は現実にはＥＦＩＥＣＵ１７０が実施する処理である。従って、制御ユニット１９０のＣＰＵはＥＦＩＥＣＵ１７０に対してエンジン１５０の運転ポイントの情報を出力することで、間接的にエンジン１５０の運転を制御する。
【００８７】
以上の処理を周期的に実行することにより、本実施例のハイブリッド車両は、エンジン１５０から出力された動力を所望の回転数およびトルクに変換して駆動軸から出力し、走行することができる。
【００８８】
次に、変速比切り替え制御処理について説明する。図１２は変速比切り換え制御ルーチンのフローチャートである。本ルーチンが開始されると、ＣＰＵは駆動軸１１２の目標運転ポイント、即ち目標回転数Ｎｄ＊および目標トルクＴｄ＊を読み込む（ステップＳ１０２）。次に、駆動軸１１２の目標運転ポイントに基づいて、ＣＰＵは変速比の切換が必要であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。判定は、車両の走行状態が先に図９で示した領域ＵＤおよび領域ＯＤのいずれに該当するかによって行われる。切り替えの判断について具体例で説明する。
【００８９】
図１３は直結状態から増速結合状態への切り替えの判断を示す説明図である。曲線ＤＵはハイブリッド車両の走行中における車速とトルクの変遷の一例を示している。かかる軌跡で走行する場合、車両は走行抵抗ＤＤよりも大きなトルクを出力して加速される。加速とともに出力トルクが低下し、やがて出力トルクと走行抵抗ＤＤとが釣り合った速度で定常的に走行する。直結状態から増速結合状態への切り替えは、例えばこうした加速の過程で生じる。車速の変化に伴って駆動軸１１２の回転状態が、図中の矢印で示されるように変化し、領域ＵＤと領域ＯＤとの境界点ＰＤ１に至ったとき、ＣＰＵは増速結合状態への切り換えを行うべきと判断する。
【００９０】
図１４は増速結合状態から直結状態への切り替えの判断を示す説明図である。曲線ＤＤは勾配のない道路を定常走行している状態での車速とトルクとの関係である。ある車速で定常走行している状態が図中の点ＰＯ０に相当する。この状態で走行中に運転者がアクセルを踏み込むと、車両の出力トルクは図中の曲線ＤＯに示すように増加し車両は加速する。増速結合状態から直結状態への切り替えは、例えばこうした過程で生じる。図中の矢印に従って駆動軸１１２の回転状態が変化し、領域ＯＤと領域ＵＤとの境界点ＰＯ１に至ったとき、ＣＰＵは直結状態への切り替えを行うべきと判断する。
【００９１】
このようにＣＰＵは車両の走行領域が領域ＵＤと領域ＯＤとの間で移行するか否かに基づいて切り替えの必要性を判断する。なお、本実施例では、変速比の切り替えが頻繁に行われるのを回避するため、切り替えの判断処理に一定のヒステリシスを持たせている。つまり、直結状態から増速結合状態への切り替えは、図１３中の領域ＯＤ内に設定された所定の境界線ＵＬに至った場合に切り替えが必要と判断する。増速結合状態から直結状態への切り替えば、図１４中の領域ＵＤ内に設定された所定の境界線ＨＬに至った場合に切り替えが必要と判断する。ヒステリシスの幅、即ち、曲線ＵＬ，ＨＬの位置は車両の運転効率や頻繁な切り替えによって生じる乗り心地の低下などを考慮して、任意に設定することができる。
【００９２】
ステップＳ１０４において、切り替えが必要と判断された場合には、切り替え処理が実行され（ステップＳ１０６）、切り替え不要と判断された場合には、この処理をスキップして変速比切り替え制御ルーチンを終了する。図２に示した通り、増速結合状態（結合状態Ｂ）は、クラッチ２１０をオフ、ブレーキ２２０をオンにした結合状態である。直結状態（結合状態Ｃ）は、クラッチ２１０をオン、ブレーキ２２０をオフにした結合状態である。両者間の切り替えは、いわゆる半クラッチ状態を経て行われる。増速結合状態から直結状態への切り替えは、ブレーキ２２０の油圧を徐々に低減しつつ、クラッチ２１０の油圧を徐々に増大させることによって行われる。直結状態から増速結合状態への切り替えは、逆に、ブレーキ２２０の油圧を徐々に増大させつつ、クラッチ２１０の油圧を徐々に低減させることによって行われる。もちろん、クラッチ２１０、ブレーキ２２０の双方を一旦オフにした状態（図２中の結合状態Ｄ）を経てから、いずれか一方をオンにする態様で切り替えを行うものとしても構わない。
【００９３】
以上で説明した本実施例のハイブリッド車両によれば、車両の運転状態に応じて変速比を切り換えることによって、高い効率でハイブリッド車両を運転することができる。以下、かかる効果について説明する。
【００９４】
図１５はオーバードライブ走行時のトルク変換の様子を示す説明図である。図８で説明したトルク変換に相当する。図８と同様、駆動軸から回転数Ｎｄ、トルクＴｄの動力を出力する場合を考える。図８では、エンジンが図１５中の点Ｐｅで運転される場合のトルク変換の様子を示した。ここでは、増速結合状態におけるトルク変換の様子を示す。エンジン１５０の運転ポイントは変速比に関わらず、要求動力と動作曲線Ａ（図１１参照）との交点で設定される。従って、増速結合状態でもエンジン１５０は点Ｐｅで運転される。但し、増速結合状態では、変速機で回転数が増速されるため、プラネタリギヤ１２０に入力される動力は図中の点Ｐｅ１に相当する動力となる。即ち、入力される動力の回転数Ｎｅ１は点Ｐｅの回転数Ｎｅよりも高く、トルクＴｅ１は点ＰｅのトルクＴｅよりも低くなる。
【００９５】
かかる動力が入力されると、ハイブリッド車両は図８で示したのと同じく、プラネタリギヤ１２０、モータ１３０およびアシストモータ１４０の作用によってトルク変換を行う。既に説明した通り、エンジン１５０から出力される動力のうち、図１５中の領域ＧＵ２’の面積に相当する動力は一旦電力に置換される。また、図中の領域ＡＵ２’の面積に相当する電力をモータ１３０で消費する。かかるトルク変換では、図１５中の領域ＧＵ３’の面積に相当する動力の循環が生じる。
【００９６】
ここで、図８と図１５とを比較する。図８は直結状態でトルク変換した場合に相当し、領域ＧＵ３の面積に相当する動力の循環が生じる。図１５は増速結合状態でトルク変換した場合に相当し、領域ＧＵ３’の面積に相当する動力の循環が生じる。両者の比較から明らかな通り、領域ＧＵ３’の方が領域ＧＵ３よりも面積が小さい。つまり、増速結合状態でトルク変換することにより、循環する動力を抑制することができる。
【００９７】
このように本実施例のハイブリッド車両は、オーバードライブ走行時に増速結合状態でトルク変換することにより、エンジン１５０からプラネタリギヤ１２０に入力される動力の回転数、トルクを駆動軸１１２の目標回転数Ｎｄ、目標トルクＴｄに近づけることができる。この結果、トルク変換で生じる動力の循環量を抑制することができ、車両の運転効率を向上することができる。
【００９８】
なお、変速比によっては、動力の循環の発生を回避することも可能である。増速時の変速比を大きくすれば、エンジン１５０の運転ポイントＰｅに対し、プラネタリギヤ１２０に入力される動力を図１５中の点Ｐｅ２に相当する回転数まで増速することができる。駆動軸１１２の回転数Ｎｄは点Ｐｅ２の回転数よりも低い。従って、かかる状態で行われるトルク変換は、先に図７で説明したのと同じ態様で行われることになり、動力の循環は生じない。このような変速比を設定すれば、オーバードライブ走行時にも動力の循環の発生を回避することができ、更に高い効率でハイブリッド車両を運転することができる。
【００９９】
本実施例のハイブリッド車両は、変速比の切り換えにより、オーバードライブ走行時のみならず、アンダードライブ走行時にも運転効率を向上することができる。図１６はアンダードライブ走行時のトルク変換の様子を示す説明図である。図７で説明したトルク変換に相当する。図７と同様、駆動軸から回転数Ｎｄ、トルクＴｄの動力を出力する場合を考える。図７では、エンジンが図１５中の点Ｐｅで運転される場合のトルク変換の様子を示した。ここでは、車両の走行状態に応じた変速比の切り換えを行わない場合、即ち、アンダードライブ走行時にも増速結合状態を維持した場合のトルク変換の様子を示す。増速結合状態では、変速機で回転数が増速されるため、プラネタリギヤ１２０に入力される動力は図中の点Ｐｅ３に相当する動力となる。
【０１００】
かかる動力に対し、ハイブリッド車両は図７で示したのと同じく、プラネタリギヤ１２０、モータ１３０およびアシストモータ１４０の作用によってトルク変換を行う。既に説明した通り、エンジン１５０から出力される動力のうち、図１６中の領域ＧＵ１’の面積に相当する動力は一旦電力に置換される。また、図中の領域ＡＵ１’の面積に相当する電力をモータ１３０で消費する。
【０１０１】
ここで、図７と図１６とを比較する。図７は直結状態でトルク変換した場合に相当し、一旦電力に置換されて伝達される動力は領域ＧＵ１の面積に相当する。図１６は増速結合状態でトルク変換した場合に相当し、一旦電力に置換されて伝達される動力は領域ＧＵ１’の面積に相当する。両者の比較から明らかな通り、領域ＧＵ１’の方が領域ＧＵ１よりも面積が大きくなる。つまり、アンダードライブ走行時には増速結合状態でトルク変換することにより、電力への変換を介して伝達される動力が増大する。一般に電力と機械的な動力との変換には損失が生じる。従って、電力への変換を介して伝達される動力が増大すれば、トルク変換時に生じる損失が増大する。
【０１０２】
本実施例のハイブリッド車両は、アンダードライブ走行時には直結状態でトルク変換を行う。従って、常に増速状態でトルク変換を行う場合（図１６中の点Ｐｅ３に相当）に対し、高い効率で車両を運転することができる。なお、アンダードライブ走行時にはエンジン１５０の動力を減速してプラネタリギヤ１２０に伝達するものとしてもよい。例えば、エンジン１５０の動力を図１６中の点Ｐｅ４に相当する回転数まで減速してプラネタリギヤ１２０に伝達するものとすれば、プラネタリギヤ１２０への入力回転数が、駆動軸１１２の回転状態Ｐｄに近づく。この結果、トルク変換時に一旦電力に置換される動力を直結状態よりも更に低減することができ、運転効率を更に向上することができる。
【０１０３】
本実施例のハイブリッド車両では、アンダードライブ結合時に直結状態とすることによって、以下に示す通り、高い動力を出力しやすくなるという利点も生じる。先に図６で説明した通り、本実施例のハイブリッド車両では差速制限が存在し、車速に応じてエンジン１５０の回転数の上限値が定められている。ここで、低速走行時、例えば、図６中の車速ＶＬで走行している場合を考える。増速結合状態には、図６中に破線で示した差速制限に基づき、エンジン１５０の上限回転数は点ＰＬ２に相当する回転数となる。直結状態では、図６中に実線で示した差速制限に基づき、エンジン１５０の上限回転数は点ＰＬ１に相当する回転数となる。図示する通り、直結状態における上限回転数の方が増速結合状態における上限回転数よりも高い。一般にエンジン１５０の出力は回転数が増大するにつれて増大する。従って、上記差速制限によって上限回転数が制限される結果、増速結合状態よりも直結状態の方が大きな動力を出力することができる。本実施例のハイブリッド車両では、図９に示す通り、高トルクが要求される走行領域において、直結状態で運転する。このように変速比を切り換えることによって、要求に応じた動力をエンジン１５０から出力することができ、バッテリ１９４の電力消費を抑えて車両を運転することができる。
【０１０４】
以上で説明した種々の作用によって、本実施例のハイブリッド車両は、車両の走行状態に応じて変速比を切り換えることにより、高い効率での運転を実現することができる。なお、高い効率での運転を実現するためには、例えば、以下に示す方法によって、変速比を適切に設定する必要がある。
【０１０５】
図１７は変速比の設定方法について示す説明図である。横軸にプラネタリギヤ１２０の入出力の回転数差ΔＮをとり、縦軸にトルク変換時の運転効率をとって示した。回転数差ΔＮとは、「プラネタリキャリア１２３の回転数−リングギヤ１２４の回転数」である。回転数差ΔＮが正の場合がアンダードライブ側に相当し、負の場合がオーバードライブ側に相当する。図１５で示した通り、オーバードライブ側では動力の循環が生じるため、運転効率が低くなる。回転数差ΔＮの絶対値が大きくなるにつれて動力の循環量が増大し、運転効率が徐々に低くなる。アンダードライブ側では動力の循環が生じないため、運転効率は比較的高い。しかしながら、回転数差が大きくなるにつれて、一旦電力への置換を介して伝達される動力が増えるから、トルク変換時の損失が増大し、運転効率が徐々に低下する。
【０１０６】
変速比は、運転効率と回転数差ΔＮとの関係を踏まえて設定される。まず、車両が実現する目標の運転効率を設定する。次に、目標運転効率を実現可能な回転数差ΔＮの範囲を設定する。図１７に示す通り、回転数差と運転効率との関係から、目標運転効率を設定すれば、実現すべき回転数差ΔＮの範囲は、ΔＮ２〜ΔＮ３の間と設定することができる。この範囲はハイブリッド車両の構成に応じて相違することはいうまでもない。
【０１０７】
ハイブリッド車両の走行領域において回転数差ΔＮが上述の目標範囲ΔＮ２〜ΔＮ３に納まるように変速比を設定すればよい。例えば、ハイブリッド車両が最大車速で走行している場合に、直結状態でトルク変換を行う場合の回転数差が図１７中のΔＮ１で表されるものとする。この回転数差がΔＮ２になる変速比を求めれば、増速側の変速比が設定される。アンダードライブ側も同様にして変速比を設定することができる。アンダードライブ側の走行領域で実現される回転数差がΔＮ３よりも小さい場合には、直結状態のみで十分な運転効率を確保可能となる。
【０１０８】
変速比はこのように運転効率と回転数差ΔＮとの関係に応じて設定することができる。実施例では、増速結合状態と直結状態の２段階で変速比を切り換える場合を示したが、変速比は、これに限らず種々の設定が可能である。減速状態と直結状態とで切り換える設定とすることもできるし、増速、減速、直結の３段階で切り換えることもできる。また、増速側、減速側に多段階の変速比で切り換えるものとしてもよい。
【０１０９】
上述のハイブリッド車両では、プラネタリギヤ２００を用いた変速機構によって変速比を切り替える場合を例示した。実施例では、プラネタリギヤ２００のサンギヤ２０１にブレーキ２２０、プラネタリキャリア２０３にエンジン１５０、リングギヤ２０４にプラネタリキャリア軸２０６を結合し、更にプラネタリキャリア２０３とリングギヤ２０４とを結合するクラッチ２１０を設けた場合を例示した。プラネタリギヤ２００と各要素の結合は、これに限らず種々の態様を採りうる。
【０１１０】
図１８は第１の変形例としてのハイブリッド車両の概略構成を示す説明図である。ここでは、動力をやりとりする要素についてのみ示した。制御ユニットや駆動回路等の電気系統は図示を省略した。実施例（図１）の構成に対し、プラネタリギヤ２００への各要素の結合が相違する。第１の変形例では、サンギヤ２０１にエンジン１５０、プラネタリキャリア２０３にプラネタリキャリア軸２０６、リングギヤ２０４にブレーキ２２０を結合する。また、プラネタリキャリア２０３とサンギヤ２０１とを結合するクラッチ２１０を設ける。その他の構成は、実施例と同じである。
【０１１１】
第１の変形例のハイブリッド車両では、クラッチ２１０をオフ、ブレーキ２２０をオンにすることにより、実施例と同様、エンジン１５０を所定の変速比でプラネタリギヤ１２０に結合することができる。先に示した式（１）によれば、「Ｎｃ＝ρ／（１＋ρ）×Ｎｓ」なる関係があるから、実現される変速比は、「（１＋ρ）／ρ」となる。従って、第１の変形例のハイブリッド車両では、プラネタリギヤ２００の変速比を変えることなく、実施例のハイブリッド車両と異なる変速比を実現することができる。図示を省略するが、プラネタリギヤ２００と各要素との結合は、実施例および第１の変形例に示した例に限らず、種々の組み合わせを採ることができる。
【０１１２】
実施例および第１の変形例では、プラネタリギヤ２００を用いた変速機構をエンジン１５０とプラネタリギヤ１２０との間に介在させた場合を例示した。変速機構は、プラネタリギヤ１２０の下流側に設けることも可能である。図１９は第２の変形例としてのハイブリッド車両の概略構成を示す説明図である。ここでは、動力をやりとりする要素についてのみ示した。制御ユニットや駆動回路等の電気系統は図示を省略した。実施例（図１）の構成に対し、プラネタリギヤ２００の結合箇所が相違する。即ち、第２の変形例では、変速機構を構成するプラネタリギヤ２００のプラネタリキャリア２０３を、動力調整装置を構成するプラネタリギヤ１２０のリングギヤ１２４に結合した。また、プラネタリギヤ２００のリングギヤ２０４を駆動軸１１２に結合した。その他の構成は、実施例と同じである。
【０１１３】
第２の変形例のハイブリッド車両は、プラネタリギヤ２００を動力調整装置と駆動軸１１２との間に介在させた構成に相当する。かかる構成において、変速比を切り換えると、動力調整装置を構成するプラネタリギヤ１２０のリングギヤ１２４に結合されたリングギヤ軸１２５と駆動軸１１２との間で変速を行うことができる。実施例では、変速することにより、トルク変換におけるプラネタリギヤ１２０の入力回転数を駆動軸１１２の目標回転数との差を低減し、運転効率の向上を実現した。これに対し、第２の変形例では、変速することにより、プラネタリギヤ１２０の出力回転数、即ち、リングギヤ軸１２５の目標回転数をエンジン１５０の目標回転数に近づけることにより、運転効率の向上を図ることができる。従って、第２の変形例によっても実施例と同様の効果を得ることができる。
【０１１４】
なお、第２の変形例においても、プラネタリギヤ２００への各要素の結合状態は、種々の態様を採りうることは言うまでもない。また、実施例と第２の変形例を組合せ、プラネタリギヤ１２０の上流側および下流側の双方に変速機構を設ける構成を採ることも可能である。
【０１１５】
トルク変換を行う装置の構成も種々の変形例を適用することができる。上記実施例および変形例では、プラネタリギヤ１２０のサンギヤ１２１をモータ１３０に結合し、プラネタリキャリア１２３をエンジン１５０側に結合し、リングギヤ１２４をモータ１４０および駆動軸１１２に結合した。既に説明した通り、かかる構成では、オーバードライブ走行時に動力の循環が生じる。これに対し、モータ１４０をエンジン１５０側に結合するものとしてもよい。かかる構成について第３の変形例として説明する。
【０１１６】
図２０は第３の変形例としてのハイブリッド車両の概略構成を示す説明図である。ここでは、動力をやりとりする要素についてのみ示した。制御ユニットや駆動回路等の電気系統は図示を省略した。実施例のハイブリッド車両に対し、アシストモータ１４０の結合先が相違する。即ち、第３の変形例のハイブリッド車両では、動力調整装置を構成するプラネタリギヤ１２０のプラネタリキャリア１２３にアシストモータ１４０を結合する。プラネタリギヤ１２０よいも上流側にアシストモータ１４０を結合することになる。
【０１１７】
かかる構成は、先に図２５を用いて説明した結合状態に対応する。従って、図２６、図２７で説明した通り、アンダードライブ走行時に動力の循環が生じる。第３の変形例でも、エンジン１５０から出力される動力の回転数を駆動軸１１２の目標回転数に近づけるように変速比を制御すれば、運転効率を向上することができる。なお、第３の変形例では、アンダードライブ走行時に動力の循環が生じるため、プラネタリギヤ１２０の入出力回転数がオーバードライブ走行に相当する関係を維持するように変速比を設定および制御すれば、更に運転効率の向上を図ることができる。第３の変形例においても、変速機構を構成するプラネタリギヤ２００への各要素の結合状態、およびプラネタリギヤ２００の結合箇所について種々の選択が可能である。
【０１１８】
上述の実施例等では、プラネタリギヤ１２０およびモータ１３０動力調整装置として用いたトルク変換装置を適用した場合を例示した。動力調整装置とは、エンジン１５０から入力された動力を、電力のやりとりによって少なくとも回転数の異なる動力に調整して伝達可能な装置をいう。実施例では、プラネタリギヤ１２０に結合されたモータ１３０を力行または回生運転して、その回転数を制御することによって、エンジン１５０から出力された動力の大きさを変更しつつ、リングギヤ１２４側に伝達することができる。動力調整装置は、かかる作用を奏する構成であれば、その他種々の装置を適用することができる。異なる構成の動力調整装置を適用した場合を第４の変形例として例示する。
【０１１９】
図２１は第４の変形例のハイブリッド車両の概略構成を示す説明図である。第２の変形例は、プラネタリギヤ１２０およびモータ１３０に代えて、クラッチモータ２３０が用いられる点で実施例と相違する。その他の構成は、第１実施例のハイブリッド車両（図１参照）と同じである。
【０１２０】
クラッチモータ２３０は、インナロータ２３２とアウタロータ２３４を備え、両者が相対的に回転可能な対ロータ電動機である。変速機構を構成するプラネタリギヤ２００の出力軸、即ちリングギヤ２０４に結合された回転軸は、インナロータ２３２に結合されている。アウタロータ２３４は駆動軸１１２に結合されている。駆動軸１１２には実施例と同様、アシストモータ１４０が結合されている。
【０１２１】
クラッチモータ２３０は、対ロータの同期電動発電機として構成されており、外周面に複数個の永久磁石を有するインナロータ２３２と、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたアウタロータ２３４とを備える。アウタロータ２３４とインナロータ２３２とは、共に相対的に回転可能に軸支されている。クラッチモータ２３０はインナロータ２３２に備えられた永久磁石による磁界とアウタロータ２３４に備えられた三相コイルによって形成される磁界との相互作用により両者が相対的に回転駆動する電動機として動作し、場合によってはこれらの相互作用によりアウタロータ２３４に巻回された三相コイルの両端に起電力を生じさせる発電機としても動作する。アウタロータ２３４との電力のやりとりは、スリップリング１１８および駆動回路１９１を介して行われる。
【０１２２】
クラッチモータ２３０はインナロータ２３２とアウタロータ２３４の双方が回転可能であるため、これらの一方から入力された動力を他方に伝達することができる。クラッチモータ２３０を電動機として力行運転すれば他方の軸に伝達される回転数を増すことができる。発電機として回生運転すれば動力の一部を電力の形で取り出しつつ回転数を低減して動力を伝達することができる。また、力行運転も回生運転も行わなければ、動力が伝達されない状態となる。この状態は機械的なクラッチを解放にした状態に相当する。作用・反作用の原理から明らかな通り、クラッチモータ２３０に入力されるトルクと出力されるトルクとは常に等しい。
【０１２３】
かかる構成のハイブリッド車両におけるトルク変換について説明する。まず、「インナロータ２３２の回転数＞駆動軸１１２の目標回転数Ｎｄ」の場合を考える。この場合は、クラッチモータ２３０を回生運転して、アウタロータ２３４の回転数が目標回転数Ｎｄになるよう、回転数を低減して動力を伝達する。クラッチモータ２３０で伝達されたトルクは駆動軸１１２の目標トルクＴｄよりも低いから、アシストモータ１４０を力行してトルクを付加する。アシストモータ１４０の力行には、クラッチモータで回生された電力が用いられる。「インナロータ２３２の回転数＞駆動軸１１２の目標回転数Ｎｄ」の場合には、上流側に位置するクラッチモータ２３０から下流側に位置するアシストモータ１４０に電力が供給されるため、動力の循環は生じない。
【０１２４】
次に、まず、「インナロータ２３２の回転数＜駆動軸１１２の目標回転数Ｎｄ」の場合を考える。この場合は、クラッチモータ２３０を力行運転して、アウタロータ２３４の回転数が目標回転数Ｎｄになるよう、回転数を増大して動力を伝達する。クラッチモータ２３０で伝達されたトルクは駆動軸１１２の目標トルクＴｄよりも高いから、アシストモータ１４０を回生運転して負荷をかける。アシストモータ１４０で得られた電力は、クラッチモータ２３０の力行に使用される。「インナロータ２３２の回転数＜駆動軸１１２の目標回転数Ｎｄ」の場合には、下流側に位置するアシストモータ１４０から上流側に位置するクラッチモータ２３０に電力が供給されるため、動力の循環が生じる。
【０１２５】
以上で説明した通り、第４の変形例のハイブリッド車両によれば、実施例のハイブリッド車両と同様、エンジン１５０から出力される動力を種々の回転数およびトルクからなる動力にトルク変換して駆動軸１１２に出力することができる。トルク変換の過程において、電力への変換を介して伝達される動力が存在する点も実施例と同様である。また、所定の走行状態においては、動力の循環が生じる点も同様である。従って、クラッチモータ２３０の入力回転数と出力回転数の差が近づくように走行状態に応じて変速比を制御すれば、実施例と同様の作用によりハイブリッド車両の運転効率を向上することができる。
【０１２６】
第４の変形例においても、プラネタリギヤ１２０を用いた動力調整装置において説明した変形例と同様、種々の結合状態を採ることができる。また、動力調整装置は、実施例および第４の変形例の構成に限らず、電力のやりとりを介して回転数を変更しつつ動力を伝達可能な種々の構成を適用できる。
【０１２７】
以上で示した実施例等では、プラネタリギヤ２００を用いた変速機構を適用した場合を例示した。かかる変速機構は、比較的簡易かつ小型の機構である利点がある。但し、本発明はかかる変速機構にのみ限定されるものではなく、種々の変速機構を適用することができる。
【０１２８】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、更に種々なる形態で実施し得ることは勿論である。例えば、本実施例のハイブリッド車両では、エンジンとしてガソリンエンジン１５０を用いたが、ディーゼルエンジンその他の動力源となる装置を用いることができる。また、本実施例では、モータとして全て三相同期モータを適用したが、誘導モータその他の交流モータおよび直流モータを用いるものとしてもよい。また、本実施例では、種々の制御処理をＣＰＵがソフトウェアを実行することにより実現しているが、かかる制御処理をハード的に実現することもできる。更に、制御ユニット１９０により変速比の切替制御を行う場合を実施の形態として示したが、手動で切り換える態様、または自動での切り換えと手動での切り換えとを選択可能な態様で構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例のハイブリッド車両の概略構成を示す説明図である。
【図２】変速機構の動作について示す説明図である。
【図３】クラッチ２１０をオフにし、ブレーキ２２０をオンにした場合と等価な結合状態を模式的に示す説明図である。
【図４】クラッチ２１０をオンにし、ブレーキ２２０をオフにした場合と等価な結合状態を模式的に示す説明図である。
【図５】プラネタリギヤ１２０の回転状態を示す説明図である。
【図６】本実施例のハイブリッド車両における差速制限について示す説明図である。
【図７】「車軸１１６の回転数Ｎｄ＜エンジン１５０の回転数Ｎｅ」の場合におけるトルク変換の様子を示す説明図である。
【図８】「車軸１１６の回転数Ｎｄ＞エンジン１５０の回転数Ｎｅ」の場合におけるトルク変換の様子を示す説明図である。
【図９】本実施例のハイブリッド車両における各種走行モードの使い分けの様子を示す説明図である。
【図１０】通常走行時のトルク制御ルーチンのフローチャートである。
【図１１】エンジンの運転ポイントと運転効率との関係について示す説明図である。
【図１２】変速比切り換え制御ルーチンのフローチャートである。
【図１３】直結状態から増速結合状態への切り替えの判断を示す説明図である。
【図１４】増速結合状態から直結状態への切り替えの判断を示す説明図である。
【図１５】オーバードライブ走行時のトルク変換の様子を示す説明図である。
【図１６】アンダードライブ走行時のトルク変換の様子を示す説明図である。
【図１７】変速比の設定方法について示す説明図である。
【図１８】第１の変形例としてのハイブリッド車両の概略構成を示す説明図である。
【図１９】第２の変形例としてのハイブリッド車両の概略構成を示す説明図である。
【図２０】第３の変形例としてのハイブリッド車両の概略構成を示す説明図である。
【図２１】第４の変形例のハイブリッド車両の概略構成を示す説明図である。
【図２２】電動機を駆動軸に結合したハイブリッド車両の概略構成を示す説明図である。
【図２３】電動機を駆動軸に結合したハイブリッド車両において、エンジンの回転数が駆動軸の回転数よりも高い状態における動力の伝達の様子を示す説明図である。
【図２４】電動機を駆動軸に結合したハイブリッド車両において、エンジンの回転数が駆動軸の回転数よりも低い状態における動力の伝達の様子を示す説明図である。
【図２５】電動機を出力軸に結合したハイブリッド車両の概略構成を示す説明図である。
【図２６】電動機を出力軸に結合したハイブリッド車両において、エンジンの回転数が駆動軸の回転数よりも高い状態における動力の伝達の様子を示す説明図である。
【図２７】オーバードライブ結合において、エンジンの回転数が駆動軸の回転数よりも低い状態における動力の伝達の様子を示す説明図である。
【符号の説明】
１１２…駆動軸
１１４…ディファレンシャルギヤ
１１６Ｒ，１１６Ｌ…駆動輪
１１６…車軸
１１７…回転数センサ
１１８…スリップリング
１２０…プラネタリギヤ
１２１…サンギヤ
１２２…プラネタリピニオンギヤ
１２３…プラネタリキャリア
１２４…リングギヤ
１２５…リングギヤ軸
１３０…モータ
１３２…ロータ
１３３…ステータ
１４０…アシストモータ
１４２…ロータ
１４３…ステータ
１５０…エンジン
１５２…回転数センサ
１５６…クランクシャフト
１６５…アクセルペダルポジションセンサ
１９０…制御ユニット
１９１，１９２…駆動回路
１９４…バッテリ
２００…プラネタリギヤ
２０１…サンギヤ
２０２…プラネタリピニオンギヤ
２０３…プラネタリキャリア
２０４…リングギヤ
２０５…リングギヤ軸
２１０…クラッチ
２２０…ブレーキ
２３０…クラッチモータ
２３２…インナロータ
２３４…アウタロータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a parallel hybrid vehicle capable of traveling using at least an engine as a power source.
[0002]
[Prior art]
In recent years, hybrid vehicles using an engine and an electric motor as power sources have been proposed (for example, a technique described in JP-A-9-47094). One type of hybrid vehicle is a so-called parallel hybrid vehicle. The parallel hybrid vehicle travels by converting the engine speed and torque into a target speed and target torque by means of torque conversion means through conversion between power and electric power, and outputting them to the drive shaft. As the torque conversion means, a configuration including a power adjustment device that transmits power while adjusting power by exchanging electric power and an electric motor is applied. A part of the power output from the engine is transmitted to the drive shaft by the power adjustment device, and the remaining power is regenerated as electric power. This electric power is stored in a battery or used to drive an electric motor as a power source other than the engine. The parallel hybrid vehicle can output the power output from the engine to the drive shaft at an arbitrary rotational speed and torque, and the engine selects a driving point with high driving efficiency regardless of the required power to be output from the drive shaft. It is excellent in fuel efficiency and exhaust purification.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the parallel hybrid vehicle having the above configuration, torque conversion is performed through conversion between electric power and power. The conversion between electric power and power usually involves a predetermined loss. Due to this loss, the conventional parallel hybrid vehicle cannot maintain a sufficiently high driving efficiency in the entire driving range where it can travel. For example, in a high speed operation region or an operation region where high torque is required, the operation efficiency may be reduced.
[0004]
Further, in the conventional hybrid vehicle, the circulation of power is generated at the time of torque conversion, and the driving efficiency may be lowered. The power circulation will be specifically described. FIG. 22 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a hybrid vehicle in which an electric motor is coupled to a drive shaft. Here, the case where the planetary gear PG and the generator G are applied as a power adjustment device was shown. The planetary gear PG is also called a planetary gear, and is composed of a sun gear that rotates at the center, a planetary pinion gear that revolves while rotating around it, and a ring gear that rotates on the outer periphery thereof. The planetary pinion gear is pivotally supported by the planetary carrier. As is well known, the planetary gear PG has a mechanical property that when the rotational state of the two elements of the sun gear, the planetary carrier, and the ring gear is determined, the rotational state of the remaining elements is determined. ing. Based on this property, the planetary gear PG can distribute and transmit power input to one element to the other two elements. In the configuration illustrated in FIG. 22, the generator G is coupled to the sun gear, the engine EG is coupled to the planetary carrier, and the electric motor AM and the drive shaft DS are coupled to the ring gear. The planetary gear PG, the generator G, and the electric motor AM constitute the torque converter TC. With such a configuration, there is a characteristic that the driving efficiency becomes high during underdrive traveling in which the rotational speed of the drive shaft is lower than the rotational speed of the engine.
[0005]
FIG. 23 is an explanatory diagram showing how power is transmitted in a hybrid vehicle in which an electric motor is coupled to a drive shaft in a state where the engine speed is higher than the drive shaft speed. The power output from the engine EG is output from the drive shaft DS while reducing the rotation speed and increasing the torque. Power PU1 output from engine EG is distributed into two by planetary gear PG, and a part is transmitted as power PU2 with reduced rotational speed and torque. The remaining part is transmitted to the generator G. When the generator G is driven with this power, power generation is performed, and thus a part of the power output from the engine EG is regenerated as electric power EU1. By driving the assist motor AM with the electric power EU1 and compensating for the insufficient torque, the power PU3 having the required rotation speed and torque is output to the drive shaft DS.
[0006]
FIG. 24 is an explanatory diagram showing a state of power transmission in a hybrid vehicle in which an electric motor is coupled to a drive shaft in a state where the engine speed is lower than the drive shaft speed. The power PU1 output from the engine EG is transmitted to the downstream side from the planetary gear PG as the accelerated power PU4 by driving the generator G. Next, a load is applied by the assist motor AM to reduce the excessive torque, whereby the power PU3 having the requested rotation speed and torque is output to the drive shaft DS. In the assist motor AM, a load is applied by regenerating a part of the power PU4 as the electric power EU2. This electric power is used for powering the generator G.
[0007]
Comparing the two, when the rotational speed of the engine EG is higher than the rotational speed of the drive shaft (FIG. 23), the power adjustment device located upstream in the path through which the power output from the engine is transmitted to the drive shaft The electric power regenerated by PG + G is supplied to the assist motor AM located on the downstream side. When the rotational speed of the engine EG is lower than the rotational speed of the drive shaft (FIG. 24), on the contrary, the electric power regenerated by the assist motor AM located on the downstream side is supplied to the power adjustment device PG + G located on the upstream side. The The electric power supplied to the power adjusting device PG + G is supplied again to the assist motor AM located downstream as mechanical power. As a result, the power circulation γ1 shown in FIG. 24 occurs. When the power circulation γ1 occurs, the power that is effectively transmitted to the drive shaft DS among the power output from the engine EG is reduced, so that the driving efficiency of the hybrid vehicle is lowered.
[0008]
Conversely, when the electric motor is coupled to the output shaft, the engine, the electric motor, and the power adjustment device are coupled in this order. FIG. 25 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a hybrid vehicle in which an electric motor is coupled to an output shaft. As shown in the drawing, the electric motor AM is coupled to the output shaft CS of the engine EG, and the planetary gear PG and the generator G as a power adjustment device are coupled to the drive shaft DS. On the contrary, in such a configuration, there is a characteristic that the driving efficiency becomes high during overdrive traveling in which the rotational speed of the drive shaft is higher than the rotational speed of the engine.
[0009]
FIG. 26 is an explanatory diagram showing how power is transmitted in a hybrid vehicle in which an electric motor is coupled to an output shaft in a state where the engine speed is higher than the drive shaft speed. FIG. 27 is an explanatory diagram showing how power is transmitted in a hybrid vehicle in which an electric motor is coupled to an output shaft in a state where the engine speed is lower than the drive shaft speed. Since the rotational speed of the transmitted power can be adjusted only by the planetary gear PG, in the hybrid vehicle in which the electric motor is coupled to the output shaft, the reverse phenomenon occurs when coupled to the drive shaft. When the rotational speed of the engine EG is lower than the rotational speed of the drive shaft (FIG. 26), the electric power EO1 regenerated by the power adjustment device PG + G located on the downstream side is supplied to the assist motor AM located on the upstream side. Conversely, when the rotational speed of the engine EG is higher than the rotational speed of the drive shaft (FIG. 27), EO2 regenerated by the assist motor AM located on the upstream side is supplied to the power adjustment device PG + G located on the downstream side. The Therefore, in the state where the electric motor is coupled to the output shaft of the engine, the power circulation γ2 shown in FIG. 26 occurs in the former case, and the driving efficiency of the hybrid vehicle decreases.
[0010]
As described above, in the conventional hybrid vehicle, power circulation occurs in a specific travel region in accordance with the coupling destination of the electric motor AM, and the driving efficiency is lowered. It is also possible to switch the coupling destination of the electric motor AM between the engine output shaft CS and the drive shaft DS in accordance with the driving state of the vehicle so as not to cause power circulation. However, in such a case, the apparatus configuration becomes complicated in order to realize switching of the coupling destination of the electric motor AM, and a torque shock occurs at the time of switching, resulting in new problems such as lowering the ride comfort and responsiveness of the vehicle.
[0011]
The present invention has been made to solve at least a part of the above-described problems. In a parallel hybrid vehicle capable of outputting a part of power from an engine directly to a drive shaft, the present invention achieves high efficiency in a wide area. An object of the present invention is to provide a hybrid vehicle capable of driving.
[0012]
[Means for solving the problems and their functions and effects]
In order to solve at least a part of the above problems, the present invention employs the following configuration.
The hybrid vehicle of the present invention
An engine having an output shaft, a drive shaft for outputting power, a first rotating shaft coupled to the output shaft side, and a second rotating shaft coupled to the drive shaft side; A hybrid vehicle comprising torque conversion means capable of converting the number of rotations and torque of the first rotation shaft through conversion with electric power and outputting the same to the second rotation shaft;
The gist of the present invention is to provide a transmission that is interposed in a path until the power output from the engine is output to the drive shaft and transmits the power at a predetermined speed ratio.
[0013]
Losses in the hybrid vehicle are mainly generated by torque conversion means. In the hybrid vehicle having the above-described configuration, the power output from the engine can be torque-converted and output to the drive shaft through conversion between electric power and power. A predetermined energy loss usually occurs in the conversion between electric power and power. If this energy loss increases, the driving efficiency of the hybrid vehicle decreases.
[0014]
If the rotational speed and torque of the power mechanically transmitted from the engine to the drive shaft (hereinafter referred to as direct power) matches the target rotational speed and target torque to be output to the drive shaft, torque conversion is necessary. There is no. In this case, since the conversion between electric power and power is not performed, the operation efficiency is high. On the other hand, when the rotational speed and torque of the direct power are different from the target rotational speed and target torque of the drive shaft, torque conversion is performed through conversion between electric power and power. That is, the remaining power is temporarily replaced with electric power while a part of the power output from the engine is output to the drive shaft as mechanical direct power. This electric power is used to drive an electric motor provided in the torque conversion means, to compensate for the difference between the direct power and the target power of the drive shaft, and to output the power consisting of the target rotational speed and the target torque to the drive shaft. If the difference between the direct power and the target power of the drive shaft increases, the amount of conversion between electric power and power increases, so that the loss generated during conversion also increases. As a result, the driving efficiency of the hybrid vehicle decreases.
[0015]
According to the hybrid vehicle of the present invention, the difference between the direct power and the target power of the drive shaft can be suppressed by the action of the transmission. Consider a running state in which the rotational speed of the direct power is much smaller than the rotational speed of the target power and the torque conversion means needs to be accelerated. In such a case, according to the hybrid vehicle of the present invention, the rotational speed of the direct power from the engine can be increased by switching the transmission to the acceleration side. Since the torque conversion means only needs to perform conversion to adjust the difference between the increased direct power and the target power, the amount of conversion between electric power and power can be reduced. In other words, it is possible to increase the ratio of direct power among the power output to the drive shaft. As a result, the loss generated in the torque converter can be suppressed, and the driving efficiency of the hybrid vehicle can be improved.
[0016]
The driving efficiency can be similarly improved even in a traveling state where the rotational speed of the direct power is much higher than the rotational speed of the target power and the torque conversion means needs to be decelerated. In other words, in other words, the torque of the direct power is much lower than the torque of the target power, which corresponds to a traveling state in which the torque conversion means needs to add torque. According to the hybrid vehicle of the present invention, in such a traveling state, the torque of the direct power from the engine can be increased by switching the gear ratio to the deceleration side. Therefore, the torque conversion means only needs to perform the conversion to adjust the difference between the direct power to which the torque is added and the target power, so that the amount of conversion between electric power and power can be reduced and the driving efficiency of the hybrid vehicle is improved. can do.
[0017]
The transmission can use a mechanism that can change gears in a stepless manner, but it is desirable to use a mechanism that can change gears at a predetermined fixed gear ratio. In the hybrid vehicle, it is possible to change the rotational speed output from the engine to an arbitrary rotational speed and torque by the torque conversion means, and therefore it is less necessary to provide a continuously variable transmission. By providing a continuously variable transmission, there is a possibility that new problems such as an increase in complexity and size of the apparatus configuration may be caused. On the other hand, since a transmission with a predetermined fixed gear ratio has a simple configuration, it can be incorporated with less adverse effects such as complication of the device, an increase in size, and an increase in manufacturing cost. Further, the object of suppressing the conversion of electric power and power in the torque converting means can be sufficiently achieved by shifting with a constant gear ratio. From this point of view, it is desirable for the transmission to use a mechanism capable of shifting at a preset fixed speed ratio.
[0018]
The transmission may be any transmission that can realize a transmission ratio of 2 or more. The gear ratio does not necessarily have to include both the deceleration side and the acceleration side. For example, a transmission that can be switched between a state in which the input side and the output side of the gear ratio are directly connected and a state of either deceleration or acceleration may be used. Of course, it goes without saying that the higher the gear ratio at which the transmission can be switched, the higher the efficiency of operation.
[0019]
In the hybrid vehicle of the present invention, the transmission may be switched manually.
Target power setting means for setting the target power of the drive shaft by a combination of the target rotational speed and the target torque;
Engine control means for operating the engine at a rotational speed and torque set in accordance with the target power, giving priority to operating efficiency;
Transmission control for controlling the transmission to realize a gear ratio in which a difference between an input rotation speed of the first rotation shaft and an output rotation speed of the second rotation shaft is within a predetermined range set in advance. Means.
[0020]
According to this configuration, the transmission gear ratio can be automatically controlled, and the hybrid vehicle can be driven with high efficiency. Further, since the transmission can be switched without imposing a burden on the driver, the convenience of the hybrid vehicle can be improved. Regarding the difference between the input rotational speed and the output rotational speed, the predetermined range serving as a reference for the above control is variously appropriate depending on the configuration of the vehicle in consideration of the travel region of the hybrid vehicle, the target driving efficiency, and the like. A value can be set.
[0021]
In the hybrid vehicle of the present invention,
In the travel region of the hybrid vehicle, the transmission is set so that the magnitude relationship between the input rotation speed and the output rotation speed can be maintained at least within a relationship in which the conversion efficiency by the torque conversion means is high. Is a mechanism that transmits power at a different gear ratio,
The transmission control means is preferably means for controlling the transmission to maintain the magnitude relationship between the input rotation speed and the output rotation speed in a relationship on the higher conversion efficiency side.
[0022]
According to the torque conversion means of the hybrid vehicle, as described in detail with reference to FIGS. 22 to 27, according to the magnitude relationship between the input rotation speed of the first rotation shaft and the output rotation speed of the second rotation shaft. This may cause power circulation and reduce efficiency. Power circulation occurs when the input rotation speed and the output rotation speed are in a predetermined magnitude relationship, depending on the configuration of the torque conversion means. According to the hybrid vehicle, the magnitude relationship between the input rotation speed and the output rotation speed can be maintained on the higher efficiency side in almost the entire traveling region of the vehicle, and the driving efficiency can be improved. Note that the hybrid vehicle having the above configuration suppresses a decrease in efficiency during torque conversion. Therefore, the transmission control means may be any means as long as the magnitude relationship is maintained in a constant state in the travel region where torque conversion is performed. It is not always necessary to maintain the above magnitude relationship even in a travel region where torque conversion is not required.
[0023]
More specifically, the following mode is desirable for the hybrid vehicle that maintains the magnitude relationship between the input rotation speed and the output rotation speed.
The first aspect is
The torque converting means is
Power coupled to the first rotating shaft and the second rotating shaft, and adjusting the power of the first rotating shaft to power having at least a different number of rotations and transmitting the power to the second rotating shaft by exchanging electric power An adjustment device;
In the case of a means comprising an electric motor coupled to the second rotating shaft,
The relationship on the higher conversion efficiency is a relationship in which the input rotational speed is larger than the output rotational speed.
[0024]
The first aspect corresponds to the aspect previously shown in FIG. The planetary gear PG and the generator G in FIG. 22 correspond to the above-described power adjustment device, and the assist motor AM corresponds to the above-described electric motor. Of course, this does not mean that the present invention is limited to the configuration shown in FIG. As already described with reference to FIGS. 23 and 24, in the configuration in which the electric motor is coupled to the drive shaft, power circulation occurs when the input rotational speed is lower than the output rotational speed. In the first aspect, since the input rotational speed can be maintained higher than the output rotational speed, torque conversion can be performed with high efficiency.
[0025]
The second aspect is
The torque converting means is
Power adjustment coupled to the first rotating shaft and the second rotating shaft, and adjusting the power of the first rotating shaft to at least power having a different number of rotations and transmitting it to the second rotating shaft by exchanging electric power Equipment,
In the case of a means comprising an electric motor coupled to the first rotating shaft,
The relationship on the higher conversion efficiency is a relationship in which the input rotational speed is smaller than the output rotational speed.
[0026]
The second aspect corresponds to the aspect previously shown in FIG. Of course, this does not mean that the present invention is limited to the configuration shown in FIG. As already described with reference to FIGS. 26 and 27, in the configuration in which the electric motor is coupled to the drive shaft, power circulation occurs when the input rotational speed is higher than the output rotational speed. In the second aspect, since the input rotational speed can be kept lower than the output rotational speed, torque conversion can be performed with high efficiency.
[0027]
In the hybrid vehicle of the present invention, the location where the transmission is provided can be variously selected.
For example, the transmission can be provided between the output shaft and torque conversion means.
Also,
The transmission may be provided between the torque conversion means and the drive shaft. Of course, transmissions may be provided both between the output shaft and the torque converting means and between the torque converting means and the drive shaft.
[0028]
If the former mode, that is, the transmission is interposed between the output shaft of the engine EG and the torque converting means, the power output from the engine EG can be shifted and input to the torque converting means. That is, by shifting the input rotational speed side of the torque conversion means, the difference between the input rotational speed and the output rotational speed can be controlled within a predetermined range.
[0029]
If the latter mode, that is, the transmission is interposed between the torque conversion means and the drive shaft, the power output from the torque conversion means can be shifted and output to the drive shaft. By doing so, the target rotation speed and the output rotation speed of the drive shaft can be set to different values. Therefore, according to the latter aspect, the difference between the input rotational speed and the output rotational speed can be controlled within a predetermined range by shifting the output rotational speed side of the torque converting means.
[0030]
Any one of the above-described two modes may be selected. It can be appropriately selected in consideration of the range of torque and rotational speed output from the engine EG, the range of torque and rotational speed required for the drive shaft, and the range of torque and rotational speed allowed for the torque converting means. For example, when a very large torque power is output from the engine, it is desirable to interpose a transmission between the engine and the torque conversion means to reduce the torque from the engine and input it to the torque conversion means. . It is also desirable to select a coupling portion of the transmission so as to avoid complication and enlargement of the configuration of the entire apparatus.
[0031]
In the hybrid vehicle of the present invention, various configurations can be applied to the transmission.
For example, the transmission is
Planetary gears in which two of the three rotating shafts are coupled to the output shaft side and the drive shaft side, respectively.
Stopping means capable of selectively rotating and stopping the remaining rotating shaft of the planetary gear;
The mechanism may comprise a coupling means that can selectively couple and release the two rotating shafts.
[0032]
The planetary gear includes a sun gear that rotates at the center, a planetary carrier that includes a planetary pinion gear that revolves while rotating around the outer periphery of the sun gear, and a ring gear that rotates around the planetary gear. The above-mentioned three rotating shafts mean rotating shafts respectively coupled to the sun gear, the planetary carrier, and the ring gear. The coupling to the output shaft side and the drive shaft side does not necessarily have to be directly coupled to the output shaft and the drive shaft, and includes the case where the coupling is coupled to the output shaft or the drive shaft via the torque conversion means. . As is well known, the planetary gear has a characteristic that when the rotation state of two of the three rotation shafts is determined, the rotation state of the remaining rotation shafts is determined.
[0033]
The operation of the transmission configured as described above will be described. Consider a case where the two rotating shafts are released and the rotation of one rotating shaft of the planetary gear is stopped by the stopping means. As a result, for one of the released two rotating shafts, if one rotational state is determined, the other rotational state is also determined, so that both are equivalent to being coupled by a gear. The gear ratio of coupling is determined by the gear ratio of the planetary gear. On the other hand, let us consider a case where the two rotating shafts are coupled and the remaining rotating shafts are released. At this time, the two combined rotating shafts rotate integrally. Accordingly, the rotation shaft on the output shaft side and the drive shaft side are directly connected. As described above, according to the transmission configured as described above, the two rotating shafts can be coupled at a predetermined speed ratio or directly coupled by operating the coupling unit and the stopping unit. Moreover, such an action can be realized with a relatively small device configuration. Various modes can be selected for the coupling state of the planetary gear to the three rotation shafts.
[0034]
In the hybrid vehicle of the present invention, various configurations can be applied to the torque converting means.
For example, the torque conversion means
A generator having a rotor shaft;
A planetary gear having three rotation shafts, each of which is coupled to the output shaft, the drive shaft, and the rotor shaft;
And an electric motor coupled to one of the first rotating shaft and the second rotating shaft.
[0035]
According to this configuration, the power of the first rotating shaft can be distributed and transmitted to the drive shaft and the rotor shaft based on the general operation of the planetary gear. Therefore, a part of the input power can be transmitted to the second rotating shaft while adjusting the target rotational speed, and the power distributed to the rotor shaft can be regenerated as electric power by the generator. The power thus transmitted differs only in torque from the target torque of the drive shaft. If the motor is operated in a power running or regenerative mode, the difference in torque can be compensated. According to the above-described configuration, it is possible to function as torque conversion means by such an action.
[0036]
The torque conversion means includes
A counter-rotor electric motor having a first rotor coupled to the first rotating shaft and a second rotor coupled to the second rotating shaft;
It can also be a means provided with an electric motor coupled to one of the first rotating shaft and the second rotating shaft.
[0037]
According to the counter-rotor motor, the input power can be transmitted to the second rotating shaft while adjusting the target rotational speed by electromagnetic coupling between the first rotor and the second rotor. It is also possible to regenerate part of the power as electric power by relative sliding between the two. If the electric motor is in a power running operation or a regenerative operation, the difference between the transmitted power torque and the target torque can be compensated. According to the above-described configuration, it is possible to function as torque conversion means by such an action.
[0038]
The present invention can be configured as a control method other than a hybrid vehicle.
That is, the control method of the present invention includes an engine having an output shaft, a drive shaft for outputting power, a first rotating shaft coupled to the output shaft side, and a second coupled to the drive shaft side. A torque converting means capable of converting the rotational speed and torque of the first rotating shaft through conversion between power and electric power and outputting the torque to the second rotating shaft, and output from the engine A control method for controlling the operation of a hybrid vehicle that includes a transmission that transmits power at a predetermined speed ratio, and is interposed in a path until the generated power is output to the drive shaft,
(A) setting a target power of the drive shaft by a combination of a target rotational speed and a target torque;
(B) operating the engine at a rotation speed and torque set in accordance with the target power and giving priority to operating efficiency;
(C) controlling the transmission ratio of the transmission so that the difference between the input rotation speed of the first rotation shaft and the output rotation speed of the second rotation shaft is within a preset predetermined range; Is a control method.
[0039]
According to such a control method, the vehicle can be driven with high efficiency in a wide driving range by the same action as described above for the hybrid vehicle. In the above control method, it goes without saying that various additional elements described above for the hybrid vehicle can be printed.
[0040]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on examples.
(1) Configuration of the embodiment:
First, the configuration of the embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the hybrid vehicle of this embodiment. The power system of this hybrid vehicle has the following configuration. The engine 150 provided in the power system is a normal gasoline engine, and rotates the crankshaft 156. The operation of engine 150 is controlled by EFIECU 170. The EFIECU 170 is a one-chip microcomputer having a CPU, a ROM, a RAM, and the like inside, and the CPU executes a fuel injection charge and other controls of the engine 150 according to a program recorded in the ROM. In order to enable these controls, various sensors that indicate the operating state of the engine 150 are connected to the EFIECU 170. One example is a rotational speed sensor 152 that detects the rotational speed of the crankshaft 156. Other sensors and switches are not shown. The EFIECU 170 is also electrically connected to the control unit 190, and exchanges various information with the control unit 190 by communication. The EFIECU 170 controls the engine 150 by receiving various command values regarding the operating state of the engine 150 from the control unit 190.
[0041]
The engine 150 is coupled to a planetary gear 200 that constitutes a transmission mechanism. The planetary gear 200 is composed of three types of gears: a sun gear 201 that rotates at the center, a planetary pinion gear 202 that revolves while rotating around it, and a ring gear 204 that rotates around it. The planetary pinion gear 202 is pivotally supported by the planetary carrier 203. The crankshaft 156 is coupled to the planetary carrier 203. In order to configure the speed change mechanism, the sun gear 201 of the planetary gear 200 is provided with a brake 220 for stopping its rotation. A clutch 210 is also provided for coupling and releasing the planetary carrier 203 and the ring gear. On / off of the clutch 210 and the brake 220 is controlled by the control unit 190. The operation of the speed change mechanism will be described later. The ring gear shaft 205, which is the rotation shaft of the ring gear 204, is provided further downstream in a path through which power output from the engine 150 located on the upstream side is transmitted, and is coupled to the planetary gear 120 constituting the power adjustment device. .
[0042]
The planetary gear 120 includes three types of gears: a sun gear 121, a planetary pinion gear 122, and a ring gear 124. The planetary pinion gear 122 is pivotally supported by the planetary carrier 123. Ring gear shaft 205 is coupled to planetary carrier 123. A motor 130 is coupled to the sun gear 201. The ring gear 204 is coupled to the assist motor 140 and the drive shaft 112, and is further coupled to an axle 116 having drive wheels via a differential gear 114.
[0043]
The motor 130 is configured as a synchronous motor generator, and includes a rotor 132 having a plurality of permanent magnets on the outer peripheral surface, and a stator 133 around which a three-phase coil that forms a rotating magnetic field is wound. The motor 130 operates as an electric motor that rotates by the interaction between the magnetic field generated by the permanent magnet provided in the rotor 132 and the magnetic field formed by the three-phase coil provided in the stator 133. It also operates as a generator that generates electromotive force at both ends of the three-phase coil wound around 133. As the motor 130, a sine wave magnetized motor in which the magnetic flux density between the rotor 132 and the stator 133 is sinusoidally distributed in the circumferential direction can be applied, but in this embodiment, a relatively large torque is applied. A non-sinusoidal magnetizable motor that can output is adopted.
[0044]
The stator 133 of the motor 130 is electrically connected to the battery 194 via the drive circuit 191. The drive circuit 191 is a transistor inverter having a plurality of transistors as switching elements therein, and is electrically connected to the control unit 190. When the control unit 190 PWM-controls the ON / OFF time of the transistor of the drive circuit 191, a three-phase alternating current using the battery 194 as a power source flows to the stator 133 of the motor 130. By this three-phase alternating current, a rotating magnetic field is formed in the stator 133 and the motor 130 rotates.
[0045]
The assist motor 140 is also configured as a synchronous motor generator, similar to the motor 130, and includes a rotor 142 having a plurality of permanent magnets on the outer peripheral surface and a stator 143 wound with a three-phase coil that forms a rotating magnetic field. . The assist motor 140 is connected to the battery 194 via the drive circuit 192. The drive circuit 192 is also composed of a transistor inverter and is electrically connected to the control unit 190. When the transistor of the drive circuit 192 is switched by the control signal of the control unit 190, a three-phase alternating current flows through the stator 143 to generate a rotating magnetic field, and the assist motor 140 rotates. In this embodiment, a non-sinusoidal magnetized motor is applied as the assist motor 140.
[0046]
The driving state of the hybrid vehicle of this embodiment is controlled by the control unit 190. Similarly to the EFIECU 170, the control unit 190 is a one-chip microcomputer having a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and is configured such that the CPU performs various control processes to be described later according to a program recorded in the ROM. In order to enable these controls, various sensors and switches are electrically connected to the control unit 190. Examples of the sensors and switches connected to the control unit 190 include an accelerator pedal position sensor 165 for detecting the operation amount of the accelerator pedal, a rotation speed sensor 117 for detecting the rotation speed of the axle 116, and the like. The control unit 190 is also electrically connected to the EFIECU 170 and exchanges various information with the EFIECU 170 by communication. By outputting information necessary for controlling the engine 150 from the control unit 190 to the EFIECU 170, the engine 150 can be indirectly controlled. Conversely, information such as the rotational speed of the engine 150 can be input from the EFIECU 170.
[0047]
In the hybrid vehicle of this embodiment, when the on / off state of the clutch 210 and the brake 220 constituting the speed change mechanism is changed, the speed ratio when the engine 150 is coupled to the planetary gear 120 can be changed by the action of the planetary gear 200. . FIG. 2 is an explanatory view showing the operation of the speed change mechanism. The four combinations realized by turning on / off the clutch 210 and turning on / off the brake 220 are shown. The on / off of the clutch 210 and the brake 220 is controlled by the control unit 190.
[0048]
In order to explain the operation of the transmission mechanism, first, the general properties of the planetary gear 200 will be explained. It is well known in terms of mechanics that the planetary gear 200 has the following relationship between the rotational speed and torque of the rotary shaft coupled to each of the sun gear 201, the planetary carrier 203, and the ring gear 204. That is, when the power states of two of the three rotating shafts are determined, the power state of the remaining one rotating shaft is determined based on the following relational expression.
Ns = (1 + ρ) / ρ × Nc−Nr / ρ;
Nc = ρ / (1 + ρ) × Ns + Nr / (1 + ρ);
Nr = (1 + ρ) Nc−ρNs;
Ts = Tc × ρ / (1 + ρ) = ρTr;
Tr = Tc / (1 + ρ);
ρ = number of teeth of sun gear 201 / number of teeth of ring gear 202 (1);
[0049]
here,
Ns is the rotational speed of the sun gear 201;
Ts is the torque of the sun gear 201;
Nc is the number of rotations of the planetary carrier 203;
Tc is the torque of the planetary carrier 203;
Nr is the rotation speed of the ring gear 204;
Tr is the torque of the ring gear 204;
It is.
[0050]
The speed change mechanism can switch the gear ratio based on the above-described property of the planetary gear 200 as described below. In the upper left of FIG. 2, a state where both the clutch 210 and the brake 220 are turned on is shown as the coupling state A. Since the brake 220 is on, the rotation of the sun gear 201 is stopped and the rotation speed becomes zero. Further, since the clutch 210 is on, the ring gear 204 and the planetary carrier 203 are coupled, and both rotate integrally. As a result, if the value 0 is substituted for Ns in the above equation (1) and Nc = Nr is substituted, the planetary gear 200 has the value 0 for all the gears. Therefore, in the combined state A, the vehicle cannot travel.
[0051]
In the upper right, as the coupling state B, the coupling state when the clutch 210 is turned off and the brake 220 is turned on is shown. Since the brake 220 is on, the rotation speed Ns of the sun gear 201 is 0. On the other hand, since the clutch 210 is off, the ring gear 204 and the planetary carrier 203 can rotate at different rotational speeds. As is clear by substituting 0 for Ns in the above equation (1), the relationship between the rotational speed Nr of the ring gear 204 and the rotational speed Nc of the planetary carrier 203 is given by “Nr = (1 + ρ) Nc”. That is, the engine 150 is accelerated to 1 + ρ times and is in a state equivalent to being coupled to the planetary gear 120.
[0052]
FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing a coupled state equivalent to the case where the clutch 210 is turned off and the brake 220 is turned on. In an equivalent configuration, the engine 150 is coupled to the planetary gear 120 via fixed transmission gears TG1 and TG2, as shown. The transmission ratio of the transmission gears TG1 and TG2 is “1 / (1 + ρ)”. That is, the rotational speed of the engine 150 is increased by “1 + ρ” times as described above and transmitted to the planetary gear 120. Conversely, the torque is multiplied by “1 / (1 + ρ)” and transmitted to the planetary gear 120. In the following description, the coupling state B is referred to as an accelerated coupling state.
[0053]
In the lower left of FIG. 2, a coupled state when the clutch 210 is turned on and the brake 220 is turned off is shown as a coupled state C. Since the brake 220 is off, the sun gear 201 can freely rotate. On the other hand, since the clutch 210 is on, the ring gear 204 and the planetary carrier 203 rotate integrally. Unlike the coupled state A, since the rotation of the sun gear 201 is not restrained, the rotation of the ring gear 204 and the planetary carrier 203 is not hindered. Therefore, the coupled state C corresponds to a state in which the engine 150 is directly coupled to the planetary gear 120. FIG. 4 is an explanatory diagram schematically showing a coupled state equivalent to the case where the clutch 210 is turned on and the brake 220 is turned off. In an equivalent configuration, the engine 150 is directly connected to the planetary gear 120 as shown. In the following description, the coupling state C is referred to as a direct coupling state.
[0054]
In the lower right of FIG. 2, a coupled state when the clutch 210 and the brake 220 are both turned off is shown as a coupled state D. Since the brake 220 is off, the sun gear 201 can freely rotate. Further, since the clutch 210 is also released, the planetary carrier 203 and the ring gear 204 can rotate at different rotational speeds. In such a state, even if one rotational state of the planetary carrier 203 and the ring gear 204 is determined, the other rotational state is not determined. That is, power cannot be transmitted between the planetary carrier 203 and the ring gear 204. This corresponds to a state where the engine 150 is disconnected from the planetary gear 120.
[0055]
As described above, the speed change mechanism can take four coupling states by turning on and off the clutch 210 and the brake 220. However, as described above, power can be transmitted from the engine 150 to the planetary gear 120 in the coupled state B (accelerated coupled state) and the coupled state C (direct coupled state). Therefore, in this embodiment, these two combined states are properly used according to the traveling state of the vehicle.
[0056]
In the hybrid vehicle of the present embodiment, the range in which the engine 150 can be operated is limited according to the vehicle speed due to the mechanical limitations of the planetary gear 120. Such restriction is called differential speed restriction. Hereinafter, the reason why the differential speed limitation occurs and the range thereof will be described.
[0057]
FIG. 5 is an explanatory view showing the rotation state of the planetary gear 120. It is a figure called an alignment chart. The number of rotations of each gear of the planetary gear 120 is represented by the equation (1) shown above. As is clear from the equation (1), the rotation speeds of the respective gears are in a proportional relationship. Accordingly, coordinates corresponding to the sun gear 121 (S), the planetary carrier 123 (C), and the ring gear 124 (R) on the horizontal axis are set so that the distance between the SC and the distance between the CRs has a relationship of 1: ρ1. If the rotational speed of each gear is plotted on the vertical axis at each coordinate, the rotational speed of each gear is represented by a straight line as shown in FIG. Note that ρ1 is the gear ratio of the planetary gear 120.
[0058]
For example, consider a case where the rotation speed of the sun gear 121 is Ns, the rotation speed of the planetary carrier 123 is Ne, and the rotation speed of the ring gear 124 is Nr. The rotation state of the sun gear 121 is indicated by a point Ps in the alignment chart of FIG. The rotation state of the planetary carrier 123 is indicated by a point Pe, and the rotation state of the ring gear 124 is indicated by a point Pr. The points Ps, Pe, and Pr are located on straight lines called operation collinear lines.
[0059]
Here, a case is considered in which the rotation speed of the ring gear 124, that is, the vehicle speed is lowered while the rotation speed of the planetary carrier 123, that is, the rotation speed of the engine 150 is kept constant. The operation collinear line in this case is indicated by a broken line in FIG. Since the vehicle speed decreases, the rotation state of the ring gear 124 is indicated by a point Pr1 in FIG. The rotation speed of the planetary carrier 123 remains constant at the point Pe. As a result, the rotation speed of the sun gear 121 increases to the value indicated by the point Ps1.
[0060]
Each gear of the planetary gear 120 has an upper limit of the mechanically allowable rotational speed. As shown in FIG. 5, if the rotational speed of the engine 150 is increased at a low speed, the rotational speed of the sun gear 121 becomes very high, and the allowable upper limit value may be exceeded. In order to prevent the rotation speed of the sun gear 121 from exceeding the upper limit value, for example, it is necessary to reduce the rotation speed of the engine 150 to a value corresponding to the point Pe1 in FIG. As described above, in the hybrid vehicle of this embodiment, due to the mechanical limitation of the planetary gear 120, the operable range of the engine 150 is limited according to the vehicle speed. Such a restriction is a differential speed restriction.
[0061]
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the differential speed limitation in the hybrid vehicle of this embodiment. As described above, the operation is performed at the vehicle speed and the engine speed within the range represented by the usable area in the drawing. In addition, the area | region shown with the continuous line in FIG. 6 has shown the usable area | region when a transmission is made into a direct connection state. When the transmission is in a speed-up state, the rotational speed input to the planetary gear 120 is higher than the actual rotational speed of the engine, so the usable area shifts to the area indicated by the broken line in FIG.
[0062]
(2) General operation:
Next, as a general operation of the hybrid vehicle of the present embodiment, an operation of converting the power output from the engine 150 into the requested number of revolutions and torque and outputting it to the axle 116 will be described. Hereinafter, for ease of explanation, it is assumed that the gear ratio of the differential gear 114 is 1. That is, the rotation speed and torque of the axle 116 and the rotation speed and torque of the drive shaft 112 are equal.
[0063]
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the state of torque conversion in the case of “the rotational speed Nd of the axle 116 <the rotational speed Ne of the engine 150”. The horizontal axis represents the rotational speed N, the vertical axis represents the torque T, and the operation point Pe of the engine 150 and the rotation point Pd of the axle 116 are shown. A curve P in FIG. 7 is a curve with a constant power, that is, a product of the rotation speed and the torque. Consider a case where the power Pe output from the engine 150 at the rotational speed Ne and the torque Te is converted to a power Pd having a rotational speed Nd and a torque Td higher than Ne and output from the axle 116. It is assumed that the transmission mechanism is in a directly connected state.
[0064]
When the conversion shown in FIG. 7 is performed, the rotational speed Nd of the axle 116 is smaller than the rotational speed Ne of the engine 150. The rotational speed of the planetary carrier 123 is equal to the rotational speed Ne of the engine 150, and the rotational speed of the ring gear 124 is equal to the rotational speed Nd of the axle 116. Therefore, as apparent from the equation (1) shown above, the rotational speed Ns and the torque Ts of the sun gear 121 are each expressed by the following equation (2).
Ns = (1 + ρ1) / ρ1 × Ne−Nd / ρ1;
Ts = Te × ρ1 / (1 + ρ1);
ρ1 = the number of teeth of the sun gear 121 / the number of teeth of the ring gear 124 (2);
In addition, since the engine speed and torque cannot be individually controlled by the engine 150 alone, in practice, when the motor 130 is operated at the above-described engine speed and torque, the engine 150 results in the engine speed Ne and torque Te. Will be driven by.
[0065]
The power output from the engine 150 is divided into two by the planetary gear 120, and a part of the power is input to the motor 130 as the power of the rotation speed and torque. The motor 130 regenerates power equal to the product of the rotation speed Ns and the torque Ts as electric power. According to the above equation (2), the regenerated power GU1 is represented by the following equation (3). This power corresponds to the area of the region GU1 in FIG.
GU1 = Ns × Ts = Ne × Te−Nd × Te / (1 + ρ1) (3)
[0066]
The remaining power output from the engine 150 is transmitted to the ring gear 124 and directly output to the axle 116 as mechanical power. According to the equation (1) shown above, the torque Tre output from the engine 150 to the axle 116 is given by “Tre = Te / (1 + ρ1)”. By outputting a torque “Td−Tre”, which is a difference between this torque and the target torque Td of the axle, from the assist motor 140, the power of the rotational speed Nd and torque Td can be outputted to the axle 116. At this time, the assist motor 140 consumes power of the difference torque × the rotation speed Nd. The consumed power AU1 is expressed by the following equation (4). This power corresponds to the area of the region AU1 in FIG.
AU1 = (Td−Te / (1 + ρ1)) × Nd
= Td × Nd−Nd × Te / (1 + ρ1) (4)
[0067]
Electric power regenerated by the motor 130 is supplied to the assist motor 140. As is clear from the comparison of the above formulas (3) and (4), the regenerative power GU1 is equal to the consumed power when operating at an efficiency of 100%. This is because the second terms of the above formulas (3) and (4) are equal to each other, and considering that Pe and Pd are on the constant power curve P, the first terms are also equal. That is, in the case of “the rotational speed Nd of the axle 116 <the rotational speed Ne of the engine 150”, the power corresponding to the hatched area in FIG. 7 is once converted into electric power, so that the point Pe is changed to the point Pd. Torque conversion can be performed. Actually, since the driving efficiency does not reach 100%, the above conversion is realized by taking out the electric power from the battery 194 or outputting extra power corresponding to the loss from the engine 150. . For ease of explanation, the operation of the present embodiment will be described below assuming that the operation efficiency is 100%.
[0068]
FIG. 8 is an explanatory diagram showing the state of torque conversion in the case of “the rotational speed Nd of the axle 116> the rotational speed Ne of the engine 150”. When the conversion shown in FIG. 8 is performed, the rotational speed Nd of the axle 116 is larger than the rotational speed Ne of the engine 150. Therefore, as apparent from the above equation (2), the rotation speed Ns of the sun gear 121 becomes negative and reverses. That is, the motor 130 receives power supply and powers in the reverse direction. At this time, the consumed power is equal to the absolute value of the above equation (3), and is equal to the area of the hatched region AU2 in FIG.
[0069]
On the other hand, the torque Td of the axle 116 is smaller than the torque Te of the engine 150. Therefore, the assist motor 140 is regeneratively operated with a negative torque. The electric power regenerated at this time is equal to the absolute value of the above equation (4) and equal to the area of the hatched region GU2 in FIG. Assuming that the operating efficiency of both motors is 100%, the power regenerated by the motor 130 and the power supplied to the assist motor 140 are equal. In other words, when “the rotational speed Nd of the axle 116> the rotational speed Ne of the engine 150”, the power corresponding to the hatched area in FIG. 8 is once converted into electric power, so that the point Pe is changed to the point Pd. Torque conversion can be performed. In such conversion, electric power is supplied from the assist motor 140 located on the downstream side to the motor 130 located on the upstream side, and thus power circulation occurs. This corresponds to the power that circulates in the region GU3 common to both the regions GU2 and AU2 in FIG.
[0070]
As described above, the hybrid vehicle according to the present embodiment can convert the power output from the engine 150 into power having the required rotation speed and torque and output the power from the axle 116 (hereinafter, this operation). Mode is called normal driving). In addition, the engine 150 may be stopped and the assist motor 140 may be used as a power source (hereinafter, this operation mode is referred to as EV travel). Further, it is possible to generate electric power by regenerating the motor 130 with the power of the engine 150 while the vehicle is stopped.
[0071]
As shown in FIG. 8, when the vehicle travels where the rotational speed Nd of the axle 116 is larger than the rotational speed Ne of the engine 150, power circulation occurs and the driving efficiency of the vehicle decreases. In the above description, the case where the transmission is in the directly coupled state has been described as an example, but power circulation occurs similarly in the case of the speed-up coupled state. In the above description, the rotation speed Ne of the engine 150 may be replaced with the rotation speed Nc of the planetary carrier 123. Power circulation occurs when the sun gear 121 rotates in the reverse direction. According to the equation (2) shown above, since the rotation speed of the sun gear 121 is given by “(1 + ρ1) / ρ1 × Nc−Nd / ρ1”, strictly speaking, “(1 + ρ1) / ρ1 × Nc” Power circulation occurs when the value is smaller than the value of “Nd / ρ1”. In the following description, a traveling state in which such conditions are satisfied and power circulation occurs is referred to as overdrive traveling. The hybrid vehicle of this embodiment travels by controlling the speed change mechanism according to the travel region so as to suppress the power circulation as much as possible and improve the driving efficiency.
[0072]
FIG. 9 is an explanatory diagram showing how to use various travel modes in the hybrid vehicle of this embodiment. A curve LIM in the figure indicates an area where the hybrid vehicle can travel. As illustrated, EV traveling is performed in a region where the vehicle speed and torque are relatively low. Normal driving is performed in a region where the vehicle speed and torque are greater than or equal to predetermined values. In the region WOD in the figure, in principle, the vehicle travels in a speed-up coupled state, and in the region UE, the vehicle travels in a directly coupled state. For example, when the running state of the vehicle changes along the curve DD in FIG. 10, after the initial EV running, the vehicle shifts to running in the speed-up coupled state.
[0073]
(3) Operation control processing:
Next, the driving control process of the hybrid vehicle of the present embodiment will be described. As described above, the hybrid vehicle of this embodiment can travel in various operation modes such as EV traveling and normal traveling. A CPU (hereinafter simply referred to as “CPU”) in the control unit 190 determines an operation mode according to the running state of the vehicle, and controls the engine 150, the motor 130, the assist motor 140, the clutch 210, and the brake 220 for each mode. Execute. These controls are performed by periodically executing various control processing routines. Below, the content of the torque control process is demonstrated about normal driving mode among these operation modes.
[0074]
FIG. 10 is a flowchart of a torque control routine during normal running. When this process is started, the CPU sets the power Pd to be output from the drive shaft 112 (step S10). This power is set based on the accelerator depression amount and the vehicle speed detected by the accelerator pedal position sensor 165. The power Pd to be output from the drive shaft is represented by the product of the rotational speed Nd * of the drive shaft 112 and the target torque Td *. The rotational speed Nd * is a parameter equivalent to the vehicle speed. The target torque Td * is set in advance as a table corresponding to the accelerator opening and the vehicle speed.
[0075]
Next, charge / discharge power Pb and auxiliary machine drive power Ph are calculated (steps S15 and S20). The charge / discharge power Pb is power required for charging / discharging the battery 194, and takes a positive value when the battery 194 needs to be charged and takes a negative value when the battery 194 needs to be discharged. The auxiliary machine drive power Ph is electric power required to drive an auxiliary machine such as an air conditioner. The total sum of the electric power thus calculated becomes the required power Pe (step S25).
[0076]
Next, the CPU sets the operating point of the engine 150 based on the required power Pe set in this way (step S30). The operation point is a combination of the target engine speed Ne of the engine 150 and the target torque Te. The operating point of the engine 150 is basically set with priority given to the operating efficiency of the engine 150 according to a predetermined map.
[0077]
FIG. 11 is an explanatory diagram showing the relationship between engine operating points and operating efficiency. The operating state of the engine 150 is shown with the rotational speed Ne on the horizontal axis and the torque Te on the vertical axis. A curve B in the figure indicates a limit range in which the engine 150 can be operated. Curves α1 to α6 indicate operating points at which the operating efficiency of engine 150 is constant. Operating efficiency decreases in the order of α1 to α6. Curves C1 to C3 indicate lines where the power (rotation speed × torque) output from the engine 150 is constant.
[0078]
As shown in the figure, the operating efficiency of the engine 150 differs greatly depending on the rotational speed and torque. When the power corresponding to the curve C1 is output from the engine 150, the operation point (rotation speed and torque) corresponding to the point A1 in the drawing has the highest efficiency. Similarly, when the power corresponding to the curves C2 and C3 is output, the operation at the points A2 and A3 in the figure is the most efficient. When an operating point with the highest operating efficiency is selected for each power to be output, a curve A in the figure is obtained. This is called an operation curve.
[0079]
In the setting of the operation point in step S30 of FIG. 10, the operation curve A experimentally obtained in advance is stored as a map in the ROM in the control unit 190, and the operation point corresponding to the required power Pe is read from this map. Thus, the target rotational speed Ne and the target torque Te of the engine 150 are set. By doing so, a highly efficient operating point can be set for the engine 150.
[0080]
In accordance with the operating point of engine 150 set in this way, the CPU performs a gear ratio switching control process (step S100). This process is a process for switching the coupling state of the speed change mechanism between the acceleration coupling state (coupling state B in FIG. 2) and the direct coupling state (coupling state C in FIG. 2) according to the traveling state of the hybrid vehicle. Details of the processing contents will be described later.
[0081]
Next, the CPU determines whether or not the speed change mechanism is in the speed increasing coupling state (step S200), and sets the torque and rotation speed command values of the motor 130 and the assist motor 140 according to the coupling state. (Steps S205 and S210). If it is not in the speed increasing coupling state, that is, in the case of the direct coupling state, the command value is set as follows (step S205). The target rotational speed N1 * of the motor 130 is set by substituting the target rotational speed Nd * of the drive shaft 112 and the engine rotational speed Ne * in the equation (2) shown above. The target torque T1 * of the motor 130 can be obtained by substituting the target torque Td * of the drive shaft 112 and the engine target torque Te * in the equation (2). The target torque T1 * of the motor 130 is set by proportional-integral control based on the deviation between the target rotational speed N1 * and the actual rotational speed N1 so that the target value can be accurately controlled. The target rotational speed N1 * and the target torque T1 * of the motor 130 are set as the following equation (5).
N1 * = (1 + ρ1) / ρ1 × Ne * −Nd * / ρ1;
T1 * = K1 × (N1 * −N1) + K2 × Σ (N1 * −N1) (5)
[0082]
Here, ρ1 is the gear ratio of the planetary gear 120. Further, K1 and K2 in the target torque T1 * expression are gains in proportional integral control, respectively. K1 corresponds to the gain of the proportional term with respect to the rotational speed deviation, and K2 corresponds to the gain of the integral term of the rotational speed deviation. These gains can be set in advance by experiments or the like in consideration of control stability and responsiveness. Since proportional-integral control is a well-known technique, further detailed description is omitted.
[0083]
The operation point of the assist motor 140 is set as follows. The target rotational speed N2 * of the assist motor 140 is equal to the target rotational speed Nd * of the drive shaft 112. The target torque T2 * is set so as to compensate for the difference between the direct torque transmitted from the engine 150 to the drive shaft 112 via the planetary gear 120 and the target torque Td * of the drive shaft 112. Since the direct torque from the engine 150 varies depending on the torque T1 * of the motor 130, the direct torque is obtained using the torque T1 * set by the above equation (5). If T1 * is substituted into the sun gear torque Ts in the equation (1) shown above, the direct torque can be obtained as "T1 * / ρ1". From the above, the target rotational speed N2 * and the target torque T2 * of the assist motor 140 are set as the following equation (6).
N2 * = Nd *;
T2 * = Td * −T1 * / ρ1 (6)
[0084]
On the other hand, in the speed-up coupled state, the command value is set as follows (step S210). If the gear ratio of planetary gear 200 is ρ, the speed of engine 150 is multiplied by “1 + ρ” and transmitted to planetary gear 120 by the action of the speed change mechanism. Therefore, in the above formulas (5) and (6), the operation points of the motor 130 and the assist motor 140 are set by substituting “(1 + ρ) Ne *” in place of the engine speed Ne *. Each operation point is set as the following equation (7).
N1 * = (1 + ρ1) / ρ1 × (1 + ρ) Ne * −Nd * / ρ1;
T1 * = K1 × (N1 * −N1) + K2 × Σ (N1 * −N1);
N2 * = Nd *;
T2 * = Td * −T1 * / ρ1 (7)
[0085]
Based on the torque command value and the rotation speed command value thus set, the CPU controls the operation of the motor 130, the assist motor 140, and the engine 150 (step S215). A well-known process can be applied to the motor operation control process as the synchronous motor control. In this embodiment, control by so-called proportional integral control is executed. That is, the current torque of each motor is detected, and the voltage command value to be applied to each phase is set based on the deviation from the target torque and the target rotational speed. The applied voltage value is set by the proportional term and integral term of the deviation. Appropriate values are set for the gains of the respective terms through experiments. The voltage thus set is replaced with the switching duty of the transistor inverters constituting the drive circuits 191 and 192, and is applied to each motor by so-called PWM control.
[0086]
As described above, the CPU directly controls the operation of the motor 130 and the assist motor 140 by controlling the switching of the drive circuits 191 and 192. On the other hand, the operation of the engine 150 is actually a process performed by the EFIECU 170. Therefore, the CPU of the control unit 190 controls the operation of the engine 150 indirectly by outputting information on the operation point of the engine 150 to the EFIECU 170.
[0087]
By periodically executing the above processing, the hybrid vehicle of the present embodiment can travel by converting the power output from the engine 150 into a desired rotational speed and torque, and outputting it from the drive shaft.
[0088]
Next, the gear ratio switching control process will be described. FIG. 12 is a flowchart of the gear ratio switching control routine. When this routine is started, the CPU reads the target operating point of the drive shaft 112, that is, the target rotational speed Nd * and the target torque Td * (step S102). Next, based on the target operating point of the drive shaft 112, the CPU determines whether or not the gear ratio needs to be switched (step S104). The determination is made depending on whether the traveling state of the vehicle corresponds to the region UD or the region OD shown in FIG. The determination of switching will be described with a specific example.
[0089]
FIG. 13 is an explanatory diagram showing determination of switching from the direct connection state to the speed-up connection state. A curved line DU shows an example of changes in vehicle speed and torque while the hybrid vehicle is traveling. When traveling along such a locus, the vehicle is accelerated by outputting a torque larger than the traveling resistance DD. The output torque decreases with acceleration, and eventually travels constantly at a speed that balances the output torque and the running resistance DD. The switching from the direct connection state to the speed increase connection state occurs, for example, in the acceleration process. When the rotational state of the drive shaft 112 changes as indicated by the arrow in the figure as the vehicle speed changes and reaches the boundary point PD1 between the region UD and the region OD, the CPU switches to the speed-up coupled state. It is determined that
[0090]
FIG. 14 is an explanatory diagram showing determination of switching from the speed-up coupling state to the direct coupling state. A curve DD represents the relationship between the vehicle speed and the torque when the vehicle is traveling on a road having no gradient. A state of steady running at a certain vehicle speed corresponds to a point PO0 in the figure. When the driver depresses the accelerator while traveling in this state, the output torque of the vehicle increases as shown by the curve DO in the figure, and the vehicle accelerates. Switching from the speed-up coupling state to the direct coupling state occurs, for example, in such a process. When the rotational state of the drive shaft 112 changes according to the arrow in the figure and reaches the boundary point PO1 between the region OD and the region UD, the CPU determines that the switching to the direct connection state should be performed.
[0091]
As described above, the CPU determines the necessity of switching based on whether or not the traveling region of the vehicle shifts between the region UD and the region OD. In this embodiment, in order to avoid frequent switching of the gear ratio, a certain hysteresis is given to the switching determination process. That is, the switching from the direct connection state to the speed increasing connection state is determined to be necessary when the predetermined boundary line UL set in the region OD in FIG. 13 is reached. If switching from the speed increasing coupling state to the direct coupling state, it is determined that switching is necessary when the predetermined boundary line HL set in the region UD in FIG. 14 is reached. The width of the hysteresis, that is, the positions of the curves UL and HL, can be arbitrarily set in consideration of the driving efficiency of the vehicle and the decrease in riding comfort caused by frequent switching.
[0092]
If it is determined in step S104 that switching is necessary, a switching process is executed (step S106). If it is determined that switching is not necessary, this process is skipped and the gear ratio switching control routine is terminated. As shown in FIG. 2, the speed-up coupled state (coupled state B) is a coupled state in which the clutch 210 is turned off and the brake 220 is turned on. The direct connection state (connection state C) is a connection state in which the clutch 210 is turned on and the brake 220 is turned off. Switching between the two is performed through a so-called half-clutch state. Switching from the speed increasing coupling state to the direct coupling state is performed by gradually increasing the hydraulic pressure of the clutch 210 while gradually decreasing the hydraulic pressure of the brake 220. On the contrary, switching from the direct coupling state to the speed increasing coupling state is performed by gradually decreasing the hydraulic pressure of the clutch 210 while gradually increasing the hydraulic pressure of the brake 220. Needless to say, after both the clutch 210 and the brake 220 are once turned off (coupled state D in FIG. 2), the switching may be performed in such a manner that either one is turned on.
[0093]
According to the hybrid vehicle of the present embodiment described above, the hybrid vehicle can be driven with high efficiency by switching the gear ratio according to the driving state of the vehicle. Hereinafter, this effect will be described.
[0094]
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a state of torque conversion during overdrive traveling. This corresponds to the torque conversion described in FIG. As in FIG. 8, consider a case in which power having a rotational speed Nd and torque Td is output from the drive shaft. FIG. 8 shows the state of torque conversion when the engine is operated at the point Pe in FIG. Here, the state of torque conversion in the speed-up coupled state is shown. The operation point of the engine 150 is set at the intersection of the required power and the operation curve A (see FIG. 11) regardless of the gear ratio. Therefore, the engine 150 is operated at the point Pe even in the speed-up coupled state. However, in the speed-up coupled state, the rotational speed is increased by the transmission, so the power input to the planetary gear 120 is the power corresponding to the point Pe1 in the figure. That is, the rotational speed Ne1 of the input power is higher than the rotational speed Ne at the point Pe, and the torque Te1 is lower than the torque Te at the point Pe.
[0095]
When such power is input, the hybrid vehicle performs torque conversion by the action of the planetary gear 120, the motor 130, and the assist motor 140, as shown in FIG. As already described, the power corresponding to the area of the region GU2 ′ in FIG. 15 among the power output from the engine 150 is temporarily replaced with electric power. Further, the motor 130 consumes electric power corresponding to the area of the region AU2 ′ in the drawing. In such torque conversion, power circulation corresponding to the area of the region GU3 ′ in FIG. 15 occurs.
[0096]
Here, FIG. 8 and FIG. 15 are compared. FIG. 8 corresponds to the case where torque conversion is performed in a directly connected state, and power circulation corresponding to the area of the region GU3 occurs. FIG. 15 corresponds to the case where torque conversion is performed in the speed-up coupled state, and power circulation corresponding to the area of the region GU3 ′ occurs. As is clear from the comparison between the two areas, the area GU3 ′ has a smaller area than the area GU3. That is, circulating power can be suppressed by performing torque conversion in the speed-up coupled state.
[0097]
As described above, the hybrid vehicle according to the present embodiment converts the torque and torque of the power input from the engine 150 to the planetary gear 120 from the engine 150 to the target speed Nd of the drive shaft 112 by performing torque conversion in the speed-up coupled state during overdrive traveling. The target torque Td can be brought close to. As a result, the circulation amount of power generated by torque conversion can be suppressed, and the driving efficiency of the vehicle can be improved.
[0098]
Depending on the gear ratio, it is possible to avoid the occurrence of power circulation. If the gear ratio during acceleration is increased, the power input to the planetary gear 120 can be increased to the rotational speed corresponding to the point Pe2 in FIG. 15 with respect to the operating point Pe of the engine 150. The rotational speed Nd of the drive shaft 112 is lower than the rotational speed at the point Pe2. Therefore, the torque conversion performed in this state is performed in the same manner as described above with reference to FIG. 7, and power circulation does not occur. If such a gear ratio is set, generation of power circulation can be avoided even during overdrive traveling, and the hybrid vehicle can be operated with higher efficiency.
[0099]
The hybrid vehicle of this embodiment can improve the driving efficiency not only during overdrive traveling but also during underdrive traveling by switching the gear ratio. FIG. 16 is an explanatory diagram showing how torque is converted during underdrive travel. This corresponds to the torque conversion described with reference to FIG. As in FIG. 7, consider a case in which power of rotation speed Nd and torque Td is output from the drive shaft. FIG. 7 shows the state of torque conversion when the engine is operated at the point Pe in FIG. Here, a state of torque conversion when the gear ratio is not switched according to the traveling state of the vehicle, that is, when the speed-up coupling state is maintained even during underdrive traveling is shown. In the speed-up coupled state, the rotational speed is increased by the transmission, so that the power input to the planetary gear 120 is the power corresponding to the point Pe3 in the figure.
[0100]
For such power, the hybrid vehicle performs torque conversion by the action of the planetary gear 120, the motor 130, and the assist motor 140, as shown in FIG. As already described, among the power output from engine 150, the power corresponding to the area of region GU1 ′ in FIG. 16 is temporarily replaced with electric power. In addition, the motor 130 consumes electric power corresponding to the area of the region AU1 ′ in the drawing.
[0101]
Here, FIG. 7 and FIG. 16 are compared. FIG. 7 corresponds to the case where torque conversion is performed in a directly connected state, and the power transmitted after being replaced with electric power corresponds to the area of the region GU1. FIG. 16 corresponds to the case where torque conversion is performed in the speed-up coupled state, and the power transmitted after being replaced with electric power corresponds to the area of the region GU1 ′. As is clear from the comparison between the two, the area GU1 ′ has a larger area than the area GU1. In other words, during underdrive traveling, torque is converted in the speed-up coupled state, thereby increasing the power transmitted through conversion to electric power. Generally, a loss occurs in the conversion between electric power and mechanical power. Therefore, if the power transmitted through the conversion to electric power increases, the loss generated during torque conversion increases.
[0102]
The hybrid vehicle according to the present embodiment performs torque conversion in a directly connected state during underdrive traveling. Therefore, the vehicle can be driven with high efficiency compared to the case where torque conversion is always performed in the accelerated state (corresponding to the point Pe3 in FIG. 16). It is noted that the power of engine 150 may be decelerated and transmitted to planetary gear 120 during underdrive traveling. For example, if the power of the engine 150 is reduced to the rotational speed corresponding to the point Pe4 in FIG. 16 and transmitted to the planetary gear 120, the input rotational speed to the planetary gear 120 approaches the rotational state Pd of the drive shaft 112. . As a result, the power that is temporarily replaced with electric power during torque conversion can be further reduced as compared with the direct connection state, and the driving efficiency can be further improved.
[0103]
In the hybrid vehicle of the present embodiment, the direct connection state at the time of underdrive coupling also has the advantage that high power can be easily output as described below. As described above with reference to FIG. 6, there is a differential speed limit in the hybrid vehicle of this embodiment, and the upper limit value of the rotational speed of the engine 150 is determined according to the vehicle speed. Here, consider the case of traveling at a low speed, for example, traveling at the vehicle speed VL in FIG. In the speed-up coupled state, the upper limit rotational speed of the engine 150 is the rotational speed corresponding to the point PL2, based on the differential speed limitation indicated by the broken line in FIG. In the directly connected state, the upper limit number of revolutions of the engine 150 is the number of revolutions corresponding to the point PL1, based on the differential speed limitation indicated by the solid line in FIG. As shown in the figure, the upper limit rotational speed in the directly coupled state is higher than the upper limit rotational speed in the speed-up coupled state. In general, the output of engine 150 increases as the rotational speed increases. Therefore, as a result of the upper limit rotational speed being limited by the differential speed limitation, it is possible to output more power in the direct coupling state than in the speed increasing coupling state. In the hybrid vehicle of the present embodiment, as shown in FIG. 9, the vehicle is driven in a directly connected state in a travel region where high torque is required. By switching the gear ratio in this manner, power according to the request can be output from the engine 150, and the vehicle can be driven while suppressing the power consumption of the battery 194.
[0104]
With the various actions described above, the hybrid vehicle of the present embodiment can realize high-efficiency driving by switching the gear ratio according to the running state of the vehicle. In addition, in order to implement | achieve driving | operation with high efficiency, it is necessary to set a gear ratio appropriately by the method shown below, for example.
[0105]
FIG. 17 is an explanatory diagram showing a method for setting the gear ratio. The horizontal axis represents the input / output rotational speed difference ΔN of the planetary gear 120, and the vertical axis represents the operation efficiency during torque conversion. The rotational speed difference ΔN is “the rotational speed of the planetary carrier 123−the rotational speed of the ring gear 124”. The case where the rotational speed difference ΔN is positive corresponds to the underdrive side, and the case where it is negative corresponds to the overdrive side. As shown in FIG. 15, since the power is circulated on the overdrive side, the operation efficiency is lowered. As the absolute value of the rotational speed difference ΔN increases, the amount of power circulation increases and the operating efficiency gradually decreases. Since there is no power circulation on the underdrive side, the operation efficiency is relatively high. However, as the rotational speed difference increases, the power transmitted once through replacement with electric power increases, so the loss during torque conversion increases and the operating efficiency gradually decreases.
[0106]
The gear ratio is set based on the relationship between the driving efficiency and the rotation speed difference ΔN. First, the target driving efficiency realized by the vehicle is set. Next, a range of the rotational speed difference ΔN that can achieve the target operating efficiency is set. As shown in FIG. 17, if the target operating efficiency is set from the relationship between the rotational speed difference and the operating efficiency, the range of the rotational speed difference ΔN to be realized can be set between ΔN2 to ΔN3. Needless to say, this range varies depending on the configuration of the hybrid vehicle.
[0107]
What is necessary is just to set a gear ratio so that rotation speed difference (DELTA) N may fall in the above-mentioned target range (DELTA) N2-ΔN3 in the driving | running | working area | region of a hybrid vehicle. For example, when the hybrid vehicle is traveling at the maximum vehicle speed, the rotational speed difference when torque conversion is performed in the direct connection state is represented by ΔN1 in FIG. If the speed ratio at which this rotational speed difference is ΔN2 is obtained, the speed-change side speed ratio is set. The gear ratio can be set similarly on the underdrive side. When the rotational speed difference realized in the travel region on the underdrive side is smaller than ΔN3, sufficient operating efficiency can be ensured only in the direct connection state.
[0108]
Thus, the gear ratio can be set according to the relationship between the driving efficiency and the rotational speed difference ΔN. In the embodiment, a case is shown in which the gear ratio is switched in two stages of the speed-up coupling state and the direct coupling state, but the gear ratio is not limited to this, and various settings are possible. It can be set to switch between a deceleration state and a direct connection state, or can be switched in three stages of acceleration, deceleration, and direct connection. Further, the speed may be switched between the speed increasing side and the speed reducing side with a multi-stage gear ratio.
[0109]
In the above-described hybrid vehicle, the case where the gear ratio is switched by the speed change mechanism using the planetary gear 200 is illustrated. In the embodiment, the sun gear 201 of the planetary gear 200 is coupled to the brake 220, the planetary carrier 203 is coupled to the engine 150, the ring gear 204 is coupled to the planetary carrier shaft 206, and the clutch 210 that couples the planetary carrier 203 and the ring gear 204 is further provided. did. The combination of planetary gear 200 and each element is not limited to this and can take various forms.
[0110]
FIG. 18 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a hybrid vehicle as a first modification. Here, only elements that exchange power are shown. The electrical system such as the control unit and the drive circuit is not shown. The connection of each element to the planetary gear 200 is different from the configuration of the embodiment (FIG. 1). In the first modified example, the engine 150 is coupled to the sun gear 201, the planetary carrier shaft 206 is coupled to the planetary carrier 203, and the brake 220 is coupled to the ring gear 204. Further, a clutch 210 that couples the planetary carrier 203 and the sun gear 201 is provided. Other configurations are the same as those in the embodiment.
[0111]
In the hybrid vehicle of the first modification, the engine 150 can be coupled to the planetary gear 120 at a predetermined speed ratio by turning off the clutch 210 and turning on the brake 220 as in the embodiment. According to the equation (1) shown above, since there is a relationship of “Nc = ρ / (1 + ρ) × Ns”, the realized gear ratio is “(1 + ρ) / ρ”. Therefore, in the hybrid vehicle of the first modified example, a speed ratio different from that of the hybrid vehicle of the embodiment can be realized without changing the speed ratio of the planetary gear 200. Although illustration is omitted, the coupling between the planetary gear 200 and each element is not limited to the example shown in the embodiment and the first modification, and various combinations can be adopted.
[0112]
In the embodiment and the first modification, the case where a speed change mechanism using the planetary gear 200 is interposed between the engine 150 and the planetary gear 120 has been illustrated. The transmission mechanism can also be provided on the downstream side of the planetary gear 120. FIG. 19 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a hybrid vehicle as a second modification. Here, only elements that exchange power are shown. The electrical system such as the control unit and the drive circuit is not shown. The place where the planetary gear 200 is coupled is different from the configuration of the embodiment (FIG. 1). That is, in the second modification, the planetary carrier 203 of the planetary gear 200 constituting the speed change mechanism is coupled to the ring gear 124 of the planetary gear 120 constituting the power adjusting device. Further, the ring gear 204 of the planetary gear 200 is coupled to the drive shaft 112. Other configurations are the same as those in the embodiment.
[0113]
The hybrid vehicle of the second modified example corresponds to a configuration in which the planetary gear 200 is interposed between the power adjustment device and the drive shaft 112. In such a configuration, when the gear ratio is switched, a shift can be performed between the ring gear shaft 125 coupled to the ring gear 124 of the planetary gear 120 constituting the power adjusting device and the drive shaft 112. In the embodiment, by changing the speed, the difference between the input rotation speed of the planetary gear 120 and the target rotation speed of the drive shaft 112 in torque conversion is reduced, and the driving efficiency is improved. On the other hand, in the second modified example, by changing the speed, the output rotational speed of the planetary gear 120, that is, the target rotational speed of the ring gear shaft 125 is brought close to the target rotational speed of the engine 150, thereby improving the driving efficiency. be able to. Therefore, the same effect as the embodiment can be obtained by the second modification.
[0114]
In the second modified example, it goes without saying that the coupling state of each element to the planetary gear 200 can take various forms. It is also possible to combine the embodiment and the second modification and adopt a configuration in which transmission mechanisms are provided on both the upstream side and the downstream side of the planetary gear 120.
[0115]
Various modifications can be applied to the configuration of the device that performs torque conversion. In the above-described embodiments and modifications, the sun gear 121 of the planetary gear 120 is coupled to the motor 130, the planetary carrier 123 is coupled to the engine 150, and the ring gear 124 is coupled to the motor 140 and the drive shaft 112. As already described, in such a configuration, power circulation occurs during overdrive traveling. On the other hand, the motor 140 may be coupled to the engine 150 side. Such a configuration will be described as a third modification.
[0116]
FIG. 20 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a hybrid vehicle as a third modification. Here, only elements that exchange power are shown. The electrical system such as the control unit and the drive circuit is not shown. The combination destination of the assist motor 140 is different from the hybrid vehicle of the embodiment. That is, in the hybrid vehicle of the third modified example, the assist motor 140 is coupled to the planetary carrier 123 of the planetary gear 120 constituting the power adjustment device. The assist motor 140 is coupled upstream of the planetary gear 120.
[0117]
Such a configuration corresponds to the combined state described above with reference to FIG. Therefore, as described with reference to FIGS. 26 and 27, power circulation occurs during underdrive traveling. Also in the third modification, driving efficiency can be improved by controlling the gear ratio so that the rotational speed of the power output from the engine 150 approaches the target rotational speed of the drive shaft 112. In the third modified example, power circulation occurs during underdrive traveling. Therefore, if the gear ratio is set and controlled so that the input / output rotational speed of the planetary gear 120 maintains the relationship corresponding to overdrive traveling, Driving efficiency can be improved. Also in the third modified example, various selections are possible for the coupling state of each element to the planetary gear 200 constituting the transmission mechanism and the coupling position of the planetary gear 200.
[0118]
In the above-described embodiments and the like, the case where the torque conversion device used as the planetary gear 120 and the motor 130 power adjustment device is applied is illustrated. The power adjustment device refers to a device capable of adjusting and transmitting the power input from the engine 150 to power having at least different rotational speeds by exchanging electric power. In the embodiment, the motor 130 coupled to the planetary gear 120 is driven or regeneratively operated, and the number of powers output from the engine 150 is changed and transmitted to the ring gear 124 side by controlling the rotation speed. be able to. Various other devices can be applied to the power adjusting device as long as it has such a function. The case where the power adjustment apparatus of a different structure is applied is illustrated as a 4th modification.
[0119]
FIG. 21 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a hybrid vehicle according to a fourth modification. The second modification is different from the embodiment in that a clutch motor 230 is used instead of the planetary gear 120 and the motor 130. Other configurations are the same as those of the hybrid vehicle of the first embodiment (see FIG. 1).
[0120]
The clutch motor 230 is an anti-rotor motor that includes an inner rotor 232 and an outer rotor 234 and that both can rotate relatively. An output shaft of planetary gear 200 constituting the speed change mechanism, that is, a rotation shaft coupled to ring gear 204 is coupled to inner rotor 232. The outer rotor 234 is coupled to the drive shaft 112. As in the embodiment, an assist motor 140 is coupled to the drive shaft 112.
[0121]
The clutch motor 230 is configured as a synchronous motor generator of a counter rotor, and includes an inner rotor 232 having a plurality of permanent magnets on the outer peripheral surface, and an outer rotor 234 around which a three-phase coil that forms a rotating magnetic field is wound. . Both the outer rotor 234 and the inner rotor 232 are pivotally supported so as to be relatively rotatable. The clutch motor 230 operates as an electric motor in which both of them are relatively driven by the interaction between the magnetic field formed by the permanent magnet provided in the inner rotor 232 and the magnetic field formed by the three-phase coil provided in the outer rotor 234. Due to these interactions, the generator also operates as a generator that generates electromotive force at both ends of the three-phase coil wound around the outer rotor 234. The exchange of electric power with the outer rotor 234 is performed through the slip ring 118 and the drive circuit 191.
[0122]
Since both the inner rotor 232 and the outer rotor 234 can rotate, the clutch motor 230 can transmit the power input from one of them to the other. If the clutch motor 230 is operated as a motor, the number of revolutions transmitted to the other shaft can be increased. If regenerative operation is performed as a generator, power can be transmitted at a reduced rotational speed while part of the power is extracted in the form of electric power. Further, if neither power running nor regenerative operation is performed, no power is transmitted. This state corresponds to a state in which the mechanical clutch is released. As is clear from the principle of action and reaction, the torque input to the clutch motor 230 is always equal to the output torque.
[0123]
The torque conversion in the hybrid vehicle having such a configuration will be described. First, consider the case of “the number of revolutions of the inner rotor 232> the target number of revolutions Nd of the drive shaft 112”. In this case, the clutch motor 230 is regeneratively operated to transmit power by reducing the rotational speed so that the rotational speed of the outer rotor 234 becomes the target rotational speed Nd. Since the torque transmitted by the clutch motor 230 is lower than the target torque Td of the drive shaft 112, the assist motor 140 is powered to add torque. The power regenerated by the clutch motor is used for powering of the assist motor 140. When “the number of revolutions of the inner rotor 232> the target number of revolutions Nd of the drive shaft 112”, electric power is supplied from the clutch motor 230 located on the upstream side to the assist motor 140 located on the downstream side. Does not occur.
[0124]
Next, a case where “the rotational speed of the inner rotor 232 <the target rotational speed Nd of the drive shaft 112” is considered first. In this case, the clutch motor 230 is powered and the power is transmitted by increasing the rotational speed so that the rotational speed of the outer rotor 234 becomes the target rotational speed Nd. Since the torque transmitted by the clutch motor 230 is higher than the target torque Td of the drive shaft 112, the assist motor 140 is regenerated and a load is applied. The electric power obtained by the assist motor 140 is used for powering the clutch motor 230. In the case of “the rotational speed of the inner rotor 232 <the target rotational speed Nd of the drive shaft 112”, electric power is supplied from the assist motor 140 positioned on the downstream side to the clutch motor 230 positioned on the upstream side. Arise.
[0125]
As described above, according to the hybrid vehicle of the fourth modified example, similarly to the hybrid vehicle of the embodiment, the power output from the engine 150 is torque-converted into power having various rotational speeds and torques to drive shafts. 112 can be output. In the process of torque conversion, the power transmitted through the conversion to electric power is the same as in the embodiment. The same is true in that power circulation occurs in a predetermined traveling state. Therefore, if the gear ratio is controlled in accordance with the traveling state so that the difference between the input rotation speed and the output rotation speed of the clutch motor 230 approaches, the driving efficiency of the hybrid vehicle can be improved by the same action as in the embodiment.
[0126]
Also in the fourth modification, various coupling states can be adopted as in the modification described in the power adjustment device using the planetary gear 120. Further, the power adjustment device is not limited to the configurations of the embodiment and the fourth modification, and various configurations capable of transmitting power while changing the rotation speed through the exchange of electric power can be applied.
[0127]
In the above-described embodiments and the like, the case where the speed change mechanism using the planetary gear 200 is applied is illustrated. Such a speed change mechanism has an advantage that it is a relatively simple and small-sized mechanism. However, the present invention is not limited to such a transmission mechanism, and various transmission mechanisms can be applied.
[0128]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to such embodiment at all, and in the range which does not deviate from the summary of this invention, it can implement with a various form. Of course. For example, in the hybrid vehicle of the present embodiment, the gasoline engine 150 is used as the engine, but a diesel engine or other device serving as a power source can be used. In the present embodiment, all three-phase synchronous motors are applied as motors, but induction motors, other AC motors, and DC motors may be used. In this embodiment, various control processes are realized by the CPU executing software, but such control processes can also be realized in hardware. Furthermore, although the case where the control unit 190 performs gear ratio switching control has been described as an embodiment, it can be configured in a mode in which manual switching or automatic switching and manual switching can be selected. It is.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a hybrid vehicle according to an embodiment.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the operation of the speed change mechanism.
FIG. 3 is an explanatory view schematically showing a coupled state equivalent to a case where a clutch 210 is turned off and a brake 220 is turned on.
FIG. 4 is an explanatory view schematically showing a coupled state equivalent to the case where the clutch 210 is turned on and the brake 220 is turned off.
FIG. 5 is an explanatory view showing a rotation state of the planetary gear 120;
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a difference speed limit in the hybrid vehicle of the present embodiment.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a state of torque conversion in the case of “the rotational speed Nd of the axle 116 <the rotational speed Ne of the engine 150”.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a state of torque conversion in the case of “the rotational speed Nd of the axle 116> the rotational speed Ne of the engine 150”.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing how to use various travel modes in the hybrid vehicle of the embodiment.
FIG. 10 is a flowchart of a torque control routine during normal running.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a relationship between an engine operating point and operating efficiency.
FIG. 12 is a flowchart of a gear ratio switching control routine.
FIG. 13 is an explanatory diagram showing determination of switching from the direct connection state to the speed-up connection state.
FIG. 14 is an explanatory diagram illustrating determination of switching from the speed-up coupling state to the direct coupling state.
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a state of torque conversion during overdrive running.
FIG. 16 is an explanatory diagram showing a state of torque conversion during underdrive traveling.
FIG. 17 is an explanatory diagram showing a method for setting a gear ratio.
FIG. 18 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a hybrid vehicle as a first modified example.
FIG. 19 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a hybrid vehicle as a second modified example.
FIG. 20 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a hybrid vehicle as a third modified example.
FIG. 21 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a hybrid vehicle of a fourth modified example.
FIG. 22 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a hybrid vehicle in which an electric motor is coupled to a drive shaft.
FIG. 23 is an explanatory diagram showing how power is transmitted in a hybrid vehicle in which an electric motor is coupled to a drive shaft in a state where the engine speed is higher than the drive shaft speed.
FIG. 24 is an explanatory diagram showing how power is transmitted in a hybrid vehicle in which an electric motor is coupled to a drive shaft in a state where the engine speed is lower than the drive shaft speed.
FIG. 25 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a hybrid vehicle in which an electric motor is coupled to an output shaft.
FIG. 26 is an explanatory diagram showing how power is transmitted in a hybrid vehicle in which an electric motor is coupled to an output shaft in a state where the engine speed is higher than the drive shaft speed.
FIG. 27 is an explanatory diagram showing how power is transmitted in a state where the engine speed is lower than the drive shaft speed in overdrive coupling;
[Explanation of symbols]
112 ... Drive shaft
114 ... Differential gear
116R, 116L ... Drive wheel
116 ... Axle
117 ... Rotational speed sensor
118 ... Slip ring
120 ... Planetary Gear
121 ... Sungear
122 ... Planetary pinion gear
123 ... Planetary Carrier
124 ... Ring gear
125 ... Ring gear shaft
130: Motor
132 ... Rotor
133 ... Stator
140 ... assist motor
142 ... Rotor
143 ... Stator
150 ... Engine
152 ... Rotational speed sensor
156 ... Crankshaft
165 ... Accelerator pedal position sensor
190 ... Control unit
191 192 Drive circuit
194 ... Battery
200 ... Planetary Gear
201 ... Sungear
202 ... Planetary pinion gear
203 ... Planetary carrier
204 ... Ring gear
205 ... Ring gear shaft
210 ... Clutch
220 ... Brake
230 ... Clutch motor
232 ... Inner rotor
234 ... Outer rotor

Claims

An engine having an output shaft, a drive shaft for outputting power, a first rotating shaft coupled to the output shaft side, and a second rotating shaft coupled to the drive shaft side; A hybrid vehicle comprising torque conversion means capable of converting the number of rotations and torque of the first rotation shaft through conversion with electric power and outputting the same to the second rotation shaft;
A transmission that intervenes in a path until the power output from the engine is output to the drive shaft, and transmits the power at a predetermined gear ratio ;
Target power setting means for setting the target power of the drive shaft by a combination of the target rotational speed and the target torque;
Engine control means for operating the engine at a rotational speed and torque set in accordance with the target power, giving priority to operating efficiency;
Transmission control for controlling the transmission to realize a gear ratio in which a difference between an input rotation speed of the first rotation shaft and an output rotation speed of the second rotation shaft is within a predetermined range set in advance. Means and
In the travel range of the hybrid vehicle, the transmission is set so that the magnitude relationship between the input rotation speed and the output rotation speed can be maintained at least within a relationship where the conversion efficiency by the torque conversion means is high. Is a mechanism for transmitting power at a different gear ratio,
The hybrid vehicle, wherein the transmission control means is a means for controlling the transmission to maintain the magnitude relationship between the input rotation speed and the output rotation speed at a higher conversion efficiency.

The hybrid vehicle according to claim 1 ,
The torque conversion means includes
Power coupled to the first rotating shaft and the second rotating shaft, and adjusting the power of the first rotating shaft to power having at least a different number of rotations and transmitting the power to the second rotating shaft by exchanging electric power An adjustment device;
An electric motor coupled to the second rotating shaft,
The relationship on the higher conversion efficiency is a hybrid vehicle in which the input rotational speed is greater than the output rotational speed.

The hybrid vehicle according to claim 1 ,
The torque conversion means includes
Power adjustment coupled to the first rotating shaft and the second rotating shaft, and adjusting the power of the first rotating shaft to at least power having a different number of rotations and transmitting it to the second rotating shaft by exchanging electric power Equipment,
An electric motor coupled to the first rotating shaft,
The relationship on the higher conversion efficiency is a hybrid vehicle in which the input rotational speed is smaller than the output rotational speed.

The hybrid vehicle according to claim 1, wherein the transmission is provided between the output shaft and torque conversion means.

The hybrid vehicle according to claim 1, wherein the transmission is provided between the torque conversion means and the drive shaft.

The hybrid vehicle according to claim 1,
The transmission is
Planetary gears in which two of the three rotating shafts are coupled to the output shaft side and the drive shaft side, respectively.
Stopping means capable of selectively rotating and stopping the remaining rotating shaft of the planetary gear;
A hybrid vehicle, which is a mechanism including a coupling means capable of selectively coupling and releasing the two rotating shafts.

The hybrid vehicle according to claim 1,
The torque conversion means includes
A generator having a rotor shaft;
A planetary gear having three rotation shafts, each of which is coupled to the output shaft, the drive shaft, and the rotor shaft;
A hybrid vehicle, comprising: an electric motor coupled to one of the first rotating shaft and the second rotating shaft.

The hybrid vehicle according to claim 1,
The torque conversion means includes
A counter-rotor electric motor having a first rotor coupled to the first rotating shaft and a second rotor coupled to the second rotating shaft;
A hybrid vehicle, comprising: an electric motor coupled to one of the first rotating shaft and the second rotating shaft.

An engine having an output shaft, a drive shaft for outputting power, a first rotating shaft coupled to the output shaft side, and a second rotating shaft coupled to the drive shaft side; Torque conversion means capable of converting the rotation speed and torque of the first rotation shaft through conversion with electric power and outputting the same to the second rotation shaft, and the power output from the engine is output to the drive shaft A control method for controlling the operation of a hybrid vehicle including a transmission that is interposed in a route to be transmitted and transmits power at a predetermined speed ratio,
In the travel range of the hybrid vehicle, the transmission is set so that the magnitude relationship between the input rotation speed and the output rotation speed can be maintained at least within a relationship where the conversion efficiency by the torque conversion means is high. Is a mechanism for transmitting power at a different gear ratio,
The control method is:
(A) setting a target power of the drive shaft by a combination of a target rotational speed and a target torque;
(B) operating the engine at a rotation speed and torque set in accordance with the target power and giving priority to operating efficiency;
(C) controlling the gear ratio of the transmission so that the difference between the input rotation speed of the first rotation shaft and the output rotation speed of the second rotation shaft is within a predetermined range; equipped with a,
The step (c) includes a step of controlling the transmission to maintain the magnitude relationship between the input rotation speed and the output rotation speed at a relationship on the higher conversion efficiency side.