JP5167851B2 - 車両用駆動装置の制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両に搭載される車両用駆動装置の制御装置に係る。特に、本発明は、車両用駆動装置における動力伝達効率の向上を図るための対策に関する。
近年、環境保護等の観点から、車両に搭載されたエンジン(内燃機関)からの排気ガスの排出量低減および燃費の改善が望まれており、これを満足する車両として、ハイブリッドシステムを搭載したハイブリッド車両が実用化されている。
このハイブリッド車両は、ガソリンエンジン等のエンジンと、エンジン出力により発電された電力またはバッテリに蓄えられた電力を利用して駆動(力行)することでエンジン出力のアシスト等を行う電動機(例えばモータジェネレータ)とを備え、これらエンジンおよび電動機のいずれか一方または双方を走行駆動源とするものである。
また、この種のハイブリッド車両に搭載されたハイブリッドシステムの駆動装置として、例えば下記の特許文献1〜3に開示されているものが知られている。これら特許文献に開示されている駆動装置は、エンジンの出力を第1電動機および出力軸へ分配する動力分配機構と、その動力分配機構の出力軸に連結された第2電動機と、更に、その後段側に接続された変速機構とを備えている。そして、上記動力分配機構は、差動機構として機能するように例えば遊星歯車装置で構成され、その差動作用により、エンジンからの動力の主部を駆動輪に向けて機械的に伝達し、そのエンジンからの動力の残部を第1電動機から第2電動機への電気パスを用いて電気的に伝達するようになっている。これにより、動力分配機構は、電気的に変速比が変更される変速機(以下、電気式差動部と呼ぶ)として機能することになり、燃焼効率の高い領域でエンジンの運転を維持しながら車両を走行させることを可能にして、燃費の改善に寄与するようになっている。
また、後段側に備えられた上記変速機構として、特許文献1および特許文献2のものでは自動有段変速機構が適用されており、特許文献3のものではベルト式無段変速機構が適用されている。
特開2005−264762号公報 特開2006−273305号公報 特開平11−217025号公報
上述したように前段側に電気式差動部が備えられ、後段側に変速比が可変な変速機構が備えられた車両用駆動装置の実用性を高めることに鑑み、本発明の発明者らは、電気式差動部の差動動作および変速機構の変速動作を制御するための手法について考察を行った。
そして、上記特許文献1や特許文献2に開示されているように後段側の変速機構として自動有段変速機構が適用されているものでは、この後段側の変速機構の変速比が段階的にしか変化できないため、如何なる車速においても最適な燃費を得るといった制御の実現は不可能であることを見出した。
具体的に説明すると、エンジンの出力は電気式差動部により動力分配され、機械的エネルギのまま駆動輪に向けて伝達される機械パスと、第1電動機の発電機能により電気エネルギに変換されその電気エネルギが第2電動機により機械的エネルギに変換される上記電気パスとの2つの経路を経て駆動輪に伝達されている。
ここで、上記電気パスによるエネルギ伝達は、上記エネルギ変換に起因するエネルギロスを生じている。そのため、動力伝達効率を高くするためには第1電動機の回転速度を略「0」に設定するなどして、電気パスを「0」に近付けることが好ましい。
しかし、最適燃費を実現するエンジン動作点の集合である燃焼効率最適線に沿ってエンジンを運転させようとした場合、車速に対して等比的にエンジン回転速度が変化するわけではない。つまり、上記特許文献1や特許文献2に開示されているように、後段側の変速機構として自動有段変速機構が適用されているものでは、その変速比を段階的にしか変化させることができないので、上記燃焼効率最適線に沿ってエンジンが運転される場合、ある車速に対して自動有段変速機構を所定の変速段に設定しようとすると、第1電動機を回転させる必要が生じる場合がある。つまり、車速と自動有段変速機構の変速段とに応じて第1電動機の回転速度が「0」からずれることになって、電気パスを「0」に近付けることができなくなる。その結果、この電気パスの発生あるいは増加により車両用駆動装置における動力伝達効率を最高効率に設定することができなくなる。
以上のように、後段側の変速機構として自動有段変速機構が適用されているものにあっては、如何なる車速においても最適な燃費を得るといった制御の実現は不可能であることを本発明の発明者らは見出した。このような事項は未公知のものである。
一方、上記特許文献3では、後段側の変速機構としてベルト式無段変速機構が適用されてはいるものの、電気式差動部の差動動作および変速機構の変速動作に対する制御手法、つまり、車両用駆動装置全体に対する変速動作を総合的に制御する手法については何ら開示されておらず、後段側に無段変速機構が適用されていることに特有の制御手法を提案するものではなかった。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、差動動作が可能な差動機構と、無段変速が可能な無段変速部とを備えた車両用駆動装置に対し、その車両用駆動装置全体に対する変速動作の総合的な制御を実現することにより動力伝達効率を最高効率に設定することが可能な車両用駆動装置の制御装置を提供することにある。
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決手段は、差動機構の回転要素に連結された第1電動機の運転状態が制御されることにより入力軸の回転数と出力軸の回転数との差動状態が制御される電気式差動部と、上記差動機構の差動状態を制限可能な差動制限手段と、上記入力軸に連結された動力源と、動力伝達経路の一部を構成する無段変速部とを備えた車両用駆動装置の制御装置を前提とする。この車両用駆動装置の制御装置に対し、上記電気式差動部の差動を制限する状態と差動を制限しない状態との切換えを運転者の出力要求量に基づいて行う切換制御手段と、上記差動制限手段によって上記電気式差動部の差動が制限されているときには、上記動力源の目標出力に対して上記無段変速部の変速比を調整することで上記動力源の動作点を設定する一方、上記電気式差動部の差動が制限されていないときには、上記動力源の目標出力に対して上記電気式差動部の変速比と上記無段変速部の変速比との総合変速比を調整することで上記動力源の動作点を設定する変速比調整手段を備えさせている。そして、上記電気式差動部に第2電動機が連結されており、上記電気式差動部の差動が制限されているときには、上記第2電動機による発電が行われることを前提に動力源の目標出力が設定されるようにする。また、上記変速比調整手段を、上記電気式差動部の差動が制限されていないとき、上記動力源の動作点を燃費最適点に略合致させながら第1電動機の回転速度を略零に設定するように上記無段変速部の基本変速比を決定し、その後、上記電気式差動部における動力源からの出力の伝達効率と上記無段変速部における伝達効率との乗算値である乗算効率が最高効率となるように、上記無段変速部の基本変速比に対する補正を行って、無段変速部の変速比を決定する構成としている。
これにより、電気式差動部の差動が制限されている場合と、差動が制限されていない場合とに応じて、燃費および伝達効率の高い変速比をそれぞれ設定することが可能になる。
また、動力源の動作点を燃費最適点に略合致させていることにより、燃費の大幅な改善を図ることができる。
また、電気式差動部の差動を制限する状態と差動を制限しない状態との切換えを運転者の出力要求量に基づいて行うことにより、トルク方向の制限により第1電動機の小型化を図ることができる。
また、電気式差動部の差動が制限されているときには、第2電動機による発電が行われることを前提に動力源の目標出力が設定されるようになっているため、上記電気パスが無い状態で、第2電動機での発電に必要な動力源の目標出力が決定され、動力源の動作点が決定されることで、無段変速部の変速比を一義的に決定することができる。
また、上記電気式差動部の差動が制限されていないときには、上記第1電動機および第2電動機による発電が行われることを前提に動力源の目標出力が設定されるようにする。
これにより、上記電気パスと、第1電動機および第2電動機の効率が考慮され、且つ電気式差動部と無段変速部とのトータル効率を考慮してそれぞれの変速比を決定することになる。
上記差動制限手段による電気式差動部の差動制限状態として、電気式差動部の変速比が互いに異なるロー/ハイの2つの状態が切り換え可能な構成とされている。
これにより、動力性能と燃費性能との両立が可能となり、また、駆動装置の総合変速比の幅を大きく確保することができる。逆に言えば、無段変速部の変速比幅を比較的小さく設定することが可能になる。
また、この場合に、電気式差動部における差動制限状態のロー/ハイの切換えは、ロー/ハイ切換制御手段により車速またはアクセル開度に基づいて行われる。
車速に基づいて上記ロー/ハイの切換えを行う場合には、燃費性能の向上が図れ、また、トータルギヤ比がハイに設定できる。一方、アクセル開度に基づいて上記ロー/ハイの切換えを行う場合には、動力性能の向上が図れ、また、トータルギヤ比がローに設定できる。
また、上記動力伝達経路に、走行駆動力を発生するための電動機を備えさせ、この電動機のみの駆動による走行時に、上記電気式差動部の差動動作が可能な状態とするようにしている。
これにより、上記電気式差動部を使用して動力源の回転数を「0」にすることが可能になる。
また、上記差動機構は遊星歯車装置で構成されており、電気式差動部は駆動輪に動力伝達可能な電動機を備えた構成となっている。
また、上記変速比調整手段は、電気式差動部の差動を制限する際、上記総合変速比が変更されないように無段変速部の変速比を変更する。
これにより、電気式差動部の差動を制限する場合であっても無段変速部によって無段変速が達成されるので、スムースな変速が成立可能となる。
より具体的には、上記差動制限手段による電気式差動部の差動制限状態として、電気式差動部の変速比が互いに異なるロー/ハイの2つの状態が切り換え可能な構成とし、電気式差動部の差動制限状態をロー側へ切り換える際、変速比調整手段が、無段変速部の変速比を最大減速比に対して小さな減速比に設定するようにしている。
これにより、電気式差動部の差動を制限する領域で、無段変速部の変速比を最大減速比まで使い切ることが可能となる。
逆に、電気式差動部の差動制限状態をハイ側へ切り換える際、変速比調整手段が、無段変速部の変速比を最小減速比に対して大きな減速比に設定するようにしている。
これにより、電気式差動部の差動を制限する領域で、無段変速部の変速比を最小減速比まで使い切ることが可能となる。
また、上記変速比調整手段が、上記電気式差動部の差動を制限する状態と差動を制限しない状態との切換え過渡時に、動力源の回転数が変化しないように上記電気式差動部の変速比と無段変速部の変速比とを略同時に変更する構成としている。
これにより、動力源の回転数変化に伴うショックが発生することがないのでドライバビリティの向上を図ることができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
(第1実施形態)
本実施形態は、2つのモータ・ジェネレータを備え、且つFF(フロントエンジン・フロントドライブ)車として構成されたハイブリッド車両に搭載される車両駆動装置として本発明を適用した場合について説明する。
<ハイブリッドシステムの全体構成>
図1は、本実施形態に係るハイブリッド車両に搭載されたハイブリッドシステムを構成する車両用駆動装置10(以下、単に駆動装置と呼ぶ)を示すスケルトン図である。
図1において、駆動装置10は、トランスミッションケース12(以下、「ケース12」という)内において第1軸心RC1上に順次配設された、入力回転部材としての入力軸14と、この入力軸14に直接に或いは図示しない脈動吸収ダンパー(振動減衰装置)を介して連結された差動部11と、この差動部11の出力回転部材である伝達部材18とを備えている。更に、この駆動装置10は、上記伝達部材18に連結され差動部11と駆動輪38との間の動力伝達経路の一部を構成し且つ第1軸心RC1とそれに平行な第2軸心RC2との間を動力伝達可能に連結する機械式無段変速部20(以下、単に「無段変速部20」という)と、上記第2軸心RC2上に配設され無段変速部20の出力側に連結されたカウンタ軸である出力軸22とを備えている。
また、この駆動装置10は、入力軸14に直接に或いは図示しない脈動吸収ダンパーを介して連結された走行用の駆動力源(動力源)としての例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関であるエンジン8からの動力を、無段変速部20の出力側に出力軸22を介して連結されたデフドライブギヤ32と、それに噛み合うデフリングギヤ34を有する差動歯車装置(終減速機)36と、一対の車軸37等を順次介して左右の駆動輪38へ伝達するようになっている。
−差動部11−
本発明の電気式差動部に対応する差動部11は、第1電動機M1と、上記入力軸14に入力されたエンジン8の出力を機械的に分配する機械的機構であってエンジン8の出力を第1電動機M1および伝達部材18に分配する差動機構としての動力分配機構16と、伝達部材18と一体的に回転するように設けられている第2電動機M2とを備えている。なお、第1電動機M1および第2電動機M2は、モータ(電動機)機能のみならず発電機能をも有する所謂モータジェネレータであるが、差動用電動機である第1電動機M1は反力を発生させるためのジェネレータ(発電)機能を少なくとも備え、走行用電動機である第2電動機M2は走行用の駆動力源として駆動力を出力するためのモータ(電動機)機能を少なくとも備えている。
本発明の差動機構に対応する動力分配機構16は、例えば「0.436」程度の所定のギヤ比ρ0を有するシングルピニオン型の差動部遊星歯車装置24と、切換クラッチC0および切換ブレーキB0とを主体的に備えている。この差動部遊星歯車装置24は、差動部サンギヤS0、差動部遊星歯車P0、その差動部遊星歯車P0を自転および公転可能に支持する差動部キャリヤCA0、差動部遊星歯車P0を介して差動部サンギヤS0と噛み合う差動部リングギヤR0を回転要素(要素)として備えている。差動部サンギヤS0の歯数をZS0、差動部リングギヤR0の歯数をZR0とした場合、上記ギヤ比ρ0はZS0/ZR0である。
この動力分配機構16においては、差動部キャリヤCA0が入力軸14すなわちエンジン8に連結され、差動部サンギヤS0が第1電動機M1に連結され、差動部リングギヤR0が伝達部材18に連結されている。
また、切換ブレーキB0は差動部サンギヤS0とケース12との間に設けられ、切換クラッチC0は差動部サンギヤS0と差動部キャリヤCA0との間に設けられている。これら切換クラッチC0および切換ブレーキB0が共に解放されると、動力分配機構16は差動部遊星歯車装置24の3要素である差動部サンギヤS0、差動部キャリヤCA0、差動部リングギヤR0がそれぞれ相互に相対回転可能とされて差動作用が作動可能な、すなわち差動作用が働く差動状態とされる。これにより、エンジン8の出力が第1電動機M1と伝達部材18とに分配されるとともに、分配されたエンジン8の出力の一部で第1電動機M1から発生させられた電気エネルギが蓄電されたり、この電気エネルギにより第2電動機M2が回転駆動されるので、差動部11(動力分配機構16)は電気的な差動装置として機能させられて、例えば差動部11は所謂無段変速状態(電気的CVT状態)とされ、エンジン8の回転数に関わらず伝達部材18の回転が連続的に(無段階に)変化させられる。すなわち、動力分配機構16が差動状態とされると、差動部11も差動状態とされ、差動部11はその変速比γ0(入力軸14の回転速度NlN/伝達部材18の回転速度N18)が最小値γ0minから最大値γ0maxまで連続的に変化させられる電気的な無段変速機として機能する無段変速状態とされる。このように動力分配機構16が差動状態とされると、動力分配機構16(差動部11)に動力伝達可能に連結された第1電動機M1、第2電動機M2、およびエンジン8の各運転状態が制御されることにより、動力分配機構16の差動状態、すなわち入力軸14の回転速度と伝達部材18の回転速度との差動状態が制御される。
この状態で、上記切換クラッチC0或いは切換ブレーキB0が係合させられると、動力分配機構16は上記差動作用をしない、すなわち差動作用が不能な非差動状態とされる。具体的には、上記切換クラッチC0が係合させられて差動部サンギヤS0と差動部キャリヤCA0とが一体的に係合させられると、動力分配機構16は差動部遊星歯車装置24の3要素である差動部サンギヤS0、差動部キャリヤCA0、差動部リングギヤR0が共に回転、すなわち一体回転させられるロック状態とされて上記差動作用が不能な非差動状態とされることから、差動部11も非差動状態とされる。また、エンジン8の回転数と伝達部材18の回転数とが一致する状態となるので、差動部11(動力分配機構16)は変速比γ0が「1」に固定された変速機として機能する定変速状態すなわち有段変速状態とされる。
一方、上記切換クラッチC0に代えて切換ブレーキB0が係合させられて差動部サンギヤS0がケース12に連結させられると、動力分配機構16は差動部サンギヤS0が非回転状態とさせられるロック状態とされて上記差動作用が不能な非差動状態とされることから、差動部11も非差動状態とされる。また、差動部リングギヤR0は差動部キャリヤCA0よりも増速回転されるので、動力分配機構16は増速機構として機能するものであり、差動部11(動力分配機構16)は変速比γ0が「1」より小さい値例えば「0.696」に固定された増速変速機として機能する定変速状態すなわち有段変速状態とされる。
このように、本実施形態では、上記切換クラッチC0および切換ブレーキB0が、差動部11(動力分配機構16)の変速状態を差動状態すなわち非ロック状態と非差動状態すなわちロック状態とに、すなわち差動部11(動力分配機構16)を電気的な差動装置として作動可能な差動状態、例えば変速比が連続的に変化可能な無段変速機として作動する電気的な無段変速作動可能な無段変速状態と、電気的な無段変速作動を行わない変速状態、例えば無段変速機として作動させず無段変速作動を非作動として変速比変化を一定にロックするロック状態すなわち1または2種類以上の変速比の単段または複数段の変速機として作動する電気的な無段変速作動をしないすなわち電気的な無段変速作動不能な定変速状態(非差動状態)、換言すれば変速比が一定の1段または複数段の変速機として作動する定変速状態とに選択的に切換える差動状態切換装置(差動制限手段)として機能している。
差動部11は、切換クラッチC0及び切換ブレーキB0が解放され且つ第1電動機M1が反力を発生させない自由回転状態にされた場合には差動部11内の動力伝達経路の動力伝達を遮断する動力伝達遮断状態とされ、第1電動機M1が反力を発生させ或いは切換クラッチC0もしくは切換ブレーキB0の一方が係合された場合には、差動部11内の動力伝達経路の動力伝達を可能とする動力伝達可能状態とされる。そして、差動部11が動力伝達遮断状態または動力伝達可能状態とされることにより駆動装置10全体が動力伝達遮断状態または動力伝達可能状態とされる。但し、本実施形態では第2電動機M2と駆動輪38との間の動力伝達経路は遮断されることがないので駆動装置10全体が動力伝達遮断状態とされるためには第2電動機M2も自由回転状態にされる。
上記切換クラッチC0、切換ブレーキB0は従来の車両用有段式自動変速機においてよく用いられている油圧式摩擦係合装置であって、互いに重ねられた複数枚の摩擦板が油圧アクチュエータにより押圧される湿式多板型や、回転するドラムの外周面に巻き付けられた1本または2本のバンドの一端が油圧アクチュエータによって引き締められるバンドブレーキなどにより構成され、それが介装されている両側の部材を選択的に連結するためのものである。
−無段変速部20−
無段変速部20は、その変速比γCVT(=伝達部材18の回転速度N18/出力軸22の回転速度NOUT)を機械的作用により連続的に変化させることができる無段の自動変速機として機能する所謂ベルト式CVT変速装置であり、第1軸心RC1上に設けられ且つ伝達部材18に連結された入力側プーリ40と、第2軸心RC2上に入力側プーリ40と並列に設けられ且つ出力軸22に連結された出力側プーリ42と、これら一対のプーリ40,42の間に巻き付けられ、その一対のプーリ40,42間を摩擦力により動力伝達可能に連結するベルト44とを備えている。
上記入力側プーリ40は、回転軸方向にスライド可能な円錐状の入力側スライドプーリ46とスライド不能に固定された円錐状の入力側フィックスプーリ48とから構成されており、入力側スライドプーリ46と入力側フィックスプーリ48が頂点を向けて相対向して組み合わされて、ベルト44が接触するV字状の入力側プーリ溝50が形成されている。また出力側プーリ42も入力側プーリ40と同様の構成であり、出力側プーリ42は出力側スライドプーリ52と出力側フィックスプーリ54とから構成されており、両者の間にベルト44が接触するV字状の出力側プーリ溝56が形成されている。
この無段変速部20では、入力側プーリ40および出力側プーリ42のそれぞれとベルト44との間で動力伝達のための摩擦力を得るためにベルト44に張力が与えられており、入力側プーリ溝50と出力側プーリ溝56との何れでも各プーリ46,48,52,54の円錐面でベルト44と接触している。そのため、入力側プーリ40において入力側スライドプーリ46を入力側フィックスプーリ48側に近付け、それと同期して出力側プーリ42において出力側スライドプーリ52を出力側フィックスプーリ54側から離すほど、入力側プーリ40のベルト44との接触径(有効径)は大きくなり出力側プーリ42のベルト44との接触径(有効径)は小さくなって無段変速部20の変速比γCVTは小さくなる。すなわち、油圧制御などによって入力側スライドプーリ46と出力側スライドプーリ52とが互いに同期してスライドされることにより無段変速部20の変速比γCVTは連続的に変化する。
−変速動作−
以上のように構成された駆動装置10では、動力分配機構16に切換クラッチC0および切換ブレーキB0が備えられており、切換クラッチC0および切換ブレーキB0の何れかが係合作動させられることによって、差動部11は前述した無段変速機として作動する無段変速状態に加え、変速比γ0が一定の変速機として作動する定変速状態を構成することが可能とされている。したがって、駆動装置10では、切換クラッチC0および切換ブレーキB0の何れかを係合作動させることで定変速状態とされた差動部11と無段変速部20とで機械的な無段変速機として作動する無段変速状態が構成され、切換クラッチC0および切換ブレーキB0の何れも係合作動させないことで無段変速状態とされた差動部11と無段変速部20とで電気的かつ機械的な無段変速機として作動する無段変速状態が構成される。なお、駆動装置10内の動力伝達経路が遮断されたニュートラル「N」状態とする場合には、例えば切換クラッチC0及び切換ブレーキB0が解放され第1電動機M1及び第2電動機M2が共に自由回転状態とされる。
駆動装置10において切換クラッチC0および切換ブレーキB0が共に解放された場合には、それにより差動部11が電気的な無段変速機として機能し、それに直列の無段変速部20が機械的な無段変速機として機能して、差動部11の変速比γ0と無段変速部20の変速比γCVTとの積である駆動装置10全体としてのトータル変速比(総合変速比)γT(=入力軸14の回転速度NIN/出力軸22の回転速度NOUT)が無段階に得られる。
図2は、第1変速部として機能する差動部11と第2変速部として機能する無段変速部20とから構成される駆動装置10において、各回転要素の回転速度の相対関係を直線上で表すことができる共線図(ある特定の動力伝達状態における共線図)を示している。この図2の共線図は、各回転要素を示す横軸と相対的回転速度を示す縦軸とから成る二次元座標であり、2本の横線のうちの下側の横線X1が回転速度零を示し、上側の横線X2が回転速度「1.0」すなわち入力軸14に連結されたエンジン8の回転速度NEを示している。
また、駆動装置10のそれぞれの回転要素に対応する3本の縦線Y1、Y2、Y3は、左側から順に第2回転要素(第2要素)RE2に対応する差動部サンギヤS0を、第1回転要素(第1要素)RE1に対応する差動部キャリヤCA0を、第3回転要素(第3要素)RE3に対応し且つ相互に連結された差動部リングギヤR0と入力側プーリ40とをそれぞれ表している。共線図の縦軸間の関係において遊星歯車装置では差動部サンギヤS0と差動部キャリヤCA0との間が「1」に対応する間隔とされると、差動部キャリヤCA0と差動部リングギヤR0との間が遊星歯車装置のギヤ比ρに対応する間隔とされる。すなわち、差動部11では縦線Y1とY2との縦線間が「1」に対応する間隔に設定され、縦線Y2とY3との間隔は上記ギヤ比ρ0に対応する間隔に設定される。
上記図2の共線図を用いて表現すれば、本実施形態の駆動装置10は、動力分配機構16(差動部11)において、差動部遊星歯車装置24の第1回転要素RE1(差動部キャリヤCA0)が入力軸14すなわちエンジン8に連結されるとともに切換クラッチC0を介して第2回転要素(差動部サンギヤS0)RE2と選択的に連結され、この第2回転要素RE2が第1電動機M1に連結されるとともに切換ブレーキB0を介してケース12に選択的に連結され、第3回転要素(差動部リングギヤR0)RE3が伝達部材18および第2電動機M2に連結されて、入力軸14の回転を伝達部材18を介して無段変速部20へ伝達する(入力させる)ように構成されている。このとき、Y2とX2の交点を通る直線L0により差動部サンギヤS0の回転速度と差動部リングギヤR0の回転速度との関係が示される。
例えば、上記切換クラッチC0および切換ブレーキB0の解放により差動部11が無段変速状態(差動状態)に切換えられたときは、第1電動機M1の回転速度を制御することによって直線L0と縦線Y1との交点で示される差動部サンギヤS0の回転が上昇或いは下降させられ、差動部リングギヤR0の回転速度が略一定である場合には、直線L0と縦線Y2との交点で示される差動部キャリヤCA0の回転速度が上昇或いは下降させられる。また、切換クラッチC0の係合により差動部サンギヤS0と差動部キャリヤCA0とが連結されると、動力分配機構16は差動部サンギヤS0と差動部キャリヤCA0と差動部リングギヤR0とが一体回転する非差動状態とされるので、直線L0は横線X2と一致させられ、エンジン回転速度NEと同じ回転で伝達部材18が回転させられる。或いは、切換ブレーキB0の係合によって差動部サンギヤS0の回転が停止させられると、動力分配機構16は増速機構として機能する非差動状態とされるので、直線L0は図2に示す状態となり、その直線L0と縦線Y3との交点で示される差動部リングギヤR0すなわち伝達部材18の回転速度は、エンジン回転速度NEよりも増速された回転で無段変速部20へ入力される。
また、無段変速部20においてはその変速比γCVTは連続的に変化し、アウトプットへ動力を伝える。
−電子制御装置60−
図3は、駆動装置10を制御するための制御装置である電子制御装置60に入力される信号及びその電子制御装置60から出力される信号を示している。この電子制御装置60は、CPU、ROM、RAM、及び入出力インターフェースなどから成る所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、RAMの一時記憶機能を利用しつつROMに予め記憶されたプログラムに従って信号処埋を行うことによりエンジン8、第1電動機M1、第2電動機M2に関するハイブリッド駆動制御、無段変速部20の変速制御等の駆動制御を実行するものである。
電子制御装置60には、図3に示す各センサやスイッチなどから、エンジン水温TEMPWを示す信号、シフトポジションPSHを表す信号、第1電動機M1の回転速度NM1(以下、「第1電動機回転速度NM1」という)を表す信号、第2電動機M2の回転速度NM2(以下、「第2電動機回転速度NM2」という)を表す信号、エンジン8の回転速度であるエンジン回転速度NEを表す信号、ギヤ比列設定値を示す信号、Mモード(手動変速走行モード)を指令する信号、エアコンの作動を示すエアコン信号、出力軸22の回転速度NOUT(以下、「出力軸回転速度NOUT」という)に対応する車速Vを表す信号、CVT油温センサにより検出される無段変速部20の作動油温TEMPCVTを示す油温信号、サイドブレーキ操作を示す信号、フットブレーキ操作を示す信号、触媒温度を示す触媒温度信号、運転者の出力要求量に対応するアクセル開度Acc(アクセルペダルの操作量Acc)を示すアクセル開度信号、カム角信号、スノーモード設定を示すスノーモード設定信号、車両の前後加速度を示す加速度信号、オートクルーズ走行を示すオートクルーズ信号、車両の重量を示す車重信号、各車輪の車輪速を示す車輪速信号、エンジン8の空燃比A/Fを示す信号、スロットルバルブの開度を示す信号などが、それぞれ供給される。
また、上記電子制御装置60からは、エンジン出力を制御するエンジン出力制御装置64(図5参照)への制御信号、例えばエンジン8の吸気管95に備えられた電子スロットル弁96の開度θTHを操作するスロットルアクチュエータ97への駆動信号や燃料噴射装置98によるエンジン8の各気筒内への燃料供給量を制御する燃料供給量信号や点火装置99によるエンジン8の点火時期を指令する点火信号、過給圧を調整するための過給圧調整信号、電動エアコンを作動させるための電動エアコン駆動信号、電動機M1およびM2の作動を指令する指令信号、シフトインジケータを作動させるためのシフトポジション(操作位置)表示信号、ギヤ比を表示させるためのギヤ比表示信号、スノーモードであることを表示させるためのスノーモード表示信号、制動時の車輪のスリップを防止するABSアクチュエータを作動させるためのABS作動信号、Mモードが選択されていることを表示させるMモード表示信号、差動部11及び無段変速部20の油圧アクチュエータを制御するために油圧制御回路62(図5参照)に含まれる電磁ソレノイド弁を作動させるバルブ指令信号、その電磁ソレノイド弁に供給されるライン圧を調整するためのライン圧コントロールソレノイド弁を作動させるバルブ指令信号、油圧制御回路62の油圧源である電動油圧ポンプを作動させるための駆動指令信号、電動ヒータを駆動するための信号、クルーズコントロール制御用コンピュータへの信号等が、それぞれ出力される。
−シフト操作装置66−
図4は複数種類のシフトポジションPSHを人為的操作により切り換える切換装置としてのシフト操作装置66の一例を示す図である。このシフト操作装置66は、例えば運転席近傍に配設され、複数種類のシフトポジションPSHを選択するために操作されるシフトレバー68を備えている。
そのシフトレバー68は、駆動装置10内の動力伝達経路が遮断されたニュートラル状態すなわち中立状態とし且つ出力軸22をロックするための駐車ポジション「P(パーキング)」、後進走行のための後進走行ポジション「R(リバース)」、駆動装置10内の動力伝達経路が遮断された中立状態とするための中立ポジション「N(ニュートラル)」、駆動装置10の変速可能なトータル変速比γTの変化範囲内で自動変速制御を実行させる前進自動変速走行ポジション「D(ドライブ)」、または手動変速走行モード(手動モード)を成立させて上記自動変速制御における高速側の変速段を制限する所謂変速レンジを設定するための前進手動変速走行ポジション「M(マニュアル)」へ手動操作されるように設けられている。
そして、上記シフトレバー68の手動操作により選択されたシフトポジションPSHに応じて例えば油圧制御回路62が電気的に切り換えられて、駆動装置10内の動力伝達経路が上記選択されたシフトポジションPSHに応じたものに変更される。例えば、シフトポジションPSHとして「P」ポジションまたは「N」ポジションが選択された場合には、切換クラッチC0と切換ブレーキB0とが共に解放され、第1電動機M1と第2電動機M2とが自由回転状態にされ、駆動装置10内の動力伝達経路が動力伝達遮断状態にされる。
<制御手段>
図5は、電子制御装置60による制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。図5において、ハイブリッド制御手段74は、差動部11の差動状態においてエンジン8を効率の高い作動域で作動させる一方で、エンジン8と第2電動機M2との駆動力の配分や第1電動機M1の発電による反力が最適になるように変化させて差動部11の電気的な無段変速機としての変速比γ0を制御する。例えば、そのときの走行車速において、運転者の出力要求量としてのアクセル開度(アクセルペダル操作量)Accや車速Vから車両の目標(要求)出力を算出し、車両の目標出力と充電要求値から必要なトータル目標出力を算出し、そのトータル目標出力が得られるように伝達損失、補機負荷、第2電動機M2のアシストトルク等を考慮して目標エンジン出力を算出し、その目標エンジン出力が得られるエンジン回転速度NEとエンジントルクTEとなるようにエンジン8を制御するとともに第1電動機M1の発電量を制御する。
ハイブリッド制御手段74は、その制御を動力性能や燃費向上などのために無段変速部20の変速比γCVTを考慮して実行する。このようなハイブリッド制御では、エンジン8を効率のよい作動域で作動させるために定まるエンジン回転速度NEと車速Vおよび無段変速部20の変速比γCVTで定まる伝達部材18の回転速度N18とを整合させるために、差動部11が電気的な無段変速機として機能させられる。すなわち、ハイブリッド制御手段74は例えば図6の燃費マップに示すようなエンジン回転速度NEとエンジン8の出力トルク(エンジントルク)TEとをパラメータとする二次元座標内において無段変速走行の時に運転性と燃費性とを両立するようにすなわちエンジン8の燃費向上のために予め実験的に定められたエンジン8の動作曲線である燃焼効率最適線LEF(最適燃費率曲線LEF、燃費マップ)を予め記憶しており、その燃焼効率最適線LEFに沿ってエンジン8が作動させられるように、例えば目標出力(トータル目標出力、要求駆動力)を充足するために必要なエンジン出力を発生するためのエンジントルクTEとエンジン回転速度NEとなるように駆動装置10のトータル変速比γTの目標値を定め、その目標値が得られるように差動部11の変速比γ0を制御する。
このとき、ハイブリッド制御手段74は、第1電動機M1により発電された電気エネルギをインバータ92を通して蓄電装置94や第2電動機M2へ供給するので、エンジン8の動力の主要部は機械的に伝達部材18へ伝達されるが、エンジン8の動力の一部は第1電動機M1の発電のために消費されてそこで電気エネルギに変換され、インバータ92を通してその電気エネルギが第2電動機M2へ供給され、その第2電動機M2が駆動されて第2電動機M2から伝達部材18へ伝達される。この電気エネルギの発生から第2電動機M2で消費されるまでに関連する機器により、エンジン8の動力の一部を電気エネルギに変換し、その電気エネルギを機械的エネルギに変換するまでの電気パスが構成される。
ハイブリッド制御手段74は、スロットル制御のためにスロットルアクチュエータ97により電子スロットル弁96を開閉制御させる他、燃料噴射制御のために燃料噴射装置98による燃料噴射量や噴射時期を制御させ、点火時期制御のためにイグナイタ等の点火装置99による点火時期を制御させる指令を単独で或いは組み合わせてエンジン出力制御装置64に出力して必要なエンジン出力を発生するようにエンジン8の出力制御を実行するエンジン出力制御手段を機能的に備えている。例えば、ハイブリッド制御手段74は、基本的には図示しない予め記憶された関係からアクセル開度信号Accに基づいてスロットルアクチュエータ97を駆動し、アクセル開度Accが増加するほどスロットル弁開度θTHを増加させるようにスロットル制御を実行する。
図7の実線Aは、車両の発進/走行用(以下、走行用という)の駆動力源をエンジン8と電動機例えば第2電動機M2とで切り換えるための、言い換えればエンジン8を走行用の駆動力源として車両を発進/走行(以下、走行という)させる所謂エンジン走行と第2電動機M2を走行用の駆動力源として車両を走行させる所謂モータ走行とを切り換えるための、エンジン走行領域とモータ走行領域との境界線である。この図7に示すエンジン走行とモータ走行とを切り換えるための境界線(実線A)を有する予め記憶された関係は車速Vとアクセル開度Accとをパラメータとする二次元座標で構成された駆動力源切換線図(駆動力源マップ)の一例である。この駆動力源切換線図は例えばハイブリッド制御手段74に予め記憶されている。
そして、ハイブリッド制御手段74は、例えば図7の駆動力源切換線図から車速Vとアクセル開度Accとで示される車両状態に基づいてモータ走行領域とエンジン走行領域との何れであるかを判断してモータ走行或いはエンジン走行を実行する。このように、ハイブリッド制御手段74によるモータ走行は、図7から明らかなように一般的にエンジン効率が高トルク域に比較して悪いとされる比較的低アクセル開度Acc時すなわち低エンジントルクTE時、或いは車速Vの比較的低車速時すなわち低負荷域で実行される。
ハイブリッド制御手段74は、このモータ走行時には、停止しているエンジン8の引き摺りを抑制して燃費を向上させるために第1電動機回転速度NM1を負の回転速度で制御例えば空転させて、差動部11の差動作用によりエンジン回転速度NEを零乃至略零に維持する。
ハイブリッド制御手段74はエンジン走行とモータ走行とを選択的に切り換える。そのためにハイブリッド制御手段74は、エンジン8の始動および停止を行うエンジン始動停止制御手段76を備えている。このエンジン始動停止制御手段76は、ハイブリッド制御手段74により例えば図7の駆動力源切換線図から車両状態に基づいてモータ走行とエンジン走行との切換えが判断された場合に、エンジン8の始動または停止を実行する。
例えば、エンジン始動停止制御手段76は、図7の実線Bの点a→点bに示すようにアクセルペダルが踏込操作されてアクセル開度Accが大きくなり車両状態がモータ走行領域からエンジン走行領域へ変化した場合には、第1電動機M1に通電して第1電動機回転速度NM1を引き上げることで、すなわち第1電動機M1をスタータとして機能させることで、例えば自立回転可能な回転速度にまでエンジン回転速度NEを引き上げ点火装置99により点火させエンジン8の始動を行って、モータ走行からエンジン走行へ切り換える。このとき、エンジン始動停止制御手段76は、第1電動機回転速度NM1を速やかに引き上げることで、よく知られたアイドル回転速度NEIDL以下のエンジン回転速度領域における共振領域を速やかに回避してエンジン始動を行い、その始動時の振動を抑制するようにしてもよい。
また、エンジン始動停止制御手段76は、図7の実線Bの点b→点aに示すように、アクセルペダルが戻されてアクセル開度Accが小さくなり車両状態がエンジン走行領域からモータ走行領域へ変化した場合には、燃料噴射装置98による燃料供給を停止させることにより、すなわちフューエルカットによりエンジン8の停止を行って、エンジン走行からモータ走行へ切り換える。このとき、エンジン始動停止制御手段76は、第1電動機回転速度NM1を速やかに引き下げることでエンジン回転速度NEを速やかに零乃至略零まで引き下げてもよい。これにより、上記共振領域を速やかに回避できて停止時の振動が抑制される。
また、ハイブリッド制御手段74は、エンジン走行領域であっても、上述した電気パスによる第1電動機M1からの電気エネルギおよび/または蓄電装置94からの電気エネルギを第2電動機M2へ供給し、その第2電動機M2を駆動してエンジン8の動力を補助するトルクアシストが可能である。よって、本実施形態ではエンジン8と第2電動機M2との両方を走行用の駆動力源とする車両の走行はモータ走行ではなくエンジン走行に含まれるものとする。
また、ハイブリッド制御手段74は、車両の停止状態又は低車速状態に拘わらず、差動部11の電気的CVT機能(差動作用)によってエンジン8の運転状態を維持させることができる。例えば、車両停止時に蓄電装置94の充電残量SOCが低下して第1電動機M1による発電が必要となった場合には、エンジン8の動力により第1電動機M1が発電させられてその第1電動機M1の回転速度が引き上げられ、第2電動機回転速度NM2が車両停止状態により零(略零)となっても動力分配機構16の差動作用によってエンジン回転速度NEが自立回転可能な回転速度以上に維持される。
また、ハイブリッド制御手段74は、車両の停止中又は走行中に拘わらず、差動部11の電気的CVT機能によって第1電動機回転速度NM1および/または第2電動機回転速度NM2を制御してエンジン回転速度NEを任意の回転速度に維持させられる。例えば、図2の共線図からもわかるようにハイブリッド制御手段74はエンジン回転速度NEを引き上げる場合には、第2電動機回転速度NM2を略一定に維持しつつ第1電動機回転速度NM1の引き上げを実行する。
切換制御手段78は、車両状態に基づいて上記差動制限手段(切換クラッチC0、切換ブレーキB0)の係合/解放を切り換えることにより、差動部11の上記無段変速状態と有段変速状態とを、すなわち上記差動状態と上記ロック状態とを選択的に切り換える。例えば、切換制御手段78は、上記図7と同じ座標系に表された破線、一点鎖線及び二点鎖線で示す差動状態切換線図(差動状態切換マップ)を予め記憶しており、その差動状態切換線図から車速Vおよびアクセル開度Accで示される車両状態に基づいて切換ブレーキB0または切換クラッチC0を係合(ロック)させるべきか否かを判断して、油圧制御回路62へ指令信号を出力することにより切換ブレーキB0又は切換クラッチC0を係合させ又は解放させる。例えば、アクセル開度Accが図7の判定アクセル開度Acc1を超えた高開度である場合には車両状態がC0ロック領域にあるので、切換制御手段78は切換クラッチC0を係合させ差動部11の変速比γ0を1に固定する(変速比がローに固定される)。また、アクセル開度Accが比較的低いため車両状態が上記C0ロック領域には入らず車速Vが図7の判定車速V1を超えた高車速である場合には車両状態がB0ロック領域にあるので、切換制御手段78は切換ブレーキB0を係合させ差動部11を変速比γ0が「0.696」で固定された増速変速機として機能させる(変速比がハイに固定される)。つまり、この切換制御手段78は、本発明におけるロー/ハイ切換制御手段としての機能も備えている。
そして、切換制御手段78は、切換ブレーキB0または切換クラッチC0を係合させた場合にはハイブリッド制御手段74に対して差動部11を電気的な無段変速機として機能させる差動制御を禁止し、一方、図7において低アクセル開度Acc、低車速Vの車両状態、すなわち車両状態が上記B0ロック領域にもC0ロック領域にも属さない差動部11の無段制御領域である場合には切換ブレーキB0及び切換クラッチC0を解放させ、ハイブリッド制御手段74に対して上記差動制御を許可する。
ここで上記図7について詳述すると、図7の太い破線は切換制御手段78による差動部11の無段制御領域とC0ロック領域との判定のための判定アクセル開度Acc1を示し、図7の太い一点鎖線は差動部11の無段制御領域とB0ロック領域との判定のための判定車速V1を示しており、判定アクセル開度Acc1を超えた高アクセル開度Accであって判定車速V1を超えた高車速Vである場合にはB0ロック領域ではなくC0ロック領域となっている。更に、図7の太い破線、一点鎖線、二点鎖線で示される判定アクセル開度Acc1と判定車速V1とにはそれぞれ、細い破線、一点鎖線、二点鎖線で示されるようにヒステリシスが設けられている。なお、この図7の差動状態切換線図は判定アクセル開度Acc1および判定車速V1の少なくとも1つを含むものであってもよいし、アクセル開度Accおよび車速Vの何れかをパラメータとする予め記憶された切換線であってもよい。
また、差動部11を電気的な無段変速機として作動させるための電動機等の電気系の制御機器の故障や機能低下時、例えば第1電動機M1における電気エネルギの発生からその電気エネルギが機械的エネルギに変換されるまでの電気パスに関連する機器の機能低下すなわち第1電動機M1、第2電動機M2、インバータ92、蓄電装置94、それらを接続する伝送路などの故障(フェイル)や、故障とか低温による機能低下が発生したような車両状態となる場合には、差動部11の無段制御領域であっても車両走行を確保するために切換制御手段78は優先的に切換ブレーキB0または切換クラッチC0を係合させてもよい。
また、例えば判定車速V1は、高速走行において差動部11が差動状態とされると返って燃費が低下するのを抑制するように、その高速走行において差動部11が非差動状態とされるように設定されている。また、判定アクセル開度Acc1は、車両の高出力走行において第1電動機M1の反力トルクをエンジン8の高出力域まで対応させないで第1電動機M1を小型化するために、例えば第1電動機M1からの電気エネルギの最大出力を小さくして配設可能とされた第1電動機M1の特性に応じて設定されている。
このように、本実施形態の差動部11(駆動装置10)は無段変速状態と有段変速状態(定変速状態)とに選択的に切換え可能であって、上記切換制御手段78により車両状態に基づいて差動部11の切り換えるべき変速状態が判断され、差動部11が無段変速状態と有段変速状態とのいずれかに選択的に切り換えられる。また、本実施形態では、ハイブリッド制御手段74により車両状態に基づいてモータ走行或いはエンジン走行が実行されるが、このエンジン走行とモータ走行とを切り換えるために、エンジン始動停止制御手段76によりエンジン8の始動または停止が行われる。
無段変速部制御手段80は、油圧制御回路62へ指令信号を出力し入力側スライドプーリ46と出力側スライドプーリ52とを同期してスライドさせることにより無段変速部20の変速比γCVTを変化させて無段変速部20の変速を行う変速制御手段として機能するものである。例えば、無段変速部制御手段80は、差動部11の差動状態に応じて予め設定された車速Vおよびアクセル開度Accとの関係から変速比γCVTを決定し、その変速比γCVTが得られるように無段変速部20の変速制御を実行する。
ここで、ハイブリッド制御手段74による差動部11の変速比γ0の制御によってエンジン走行中は燃費向上のため、エンジン回転速度NE及びエンジントルクTEなどで示されるエンジン8の動作状態を示すエンジン動作点PEG(図6参照)が燃焼効率最適線LEFに沿うように(燃費最適点となるように)エンジン8が作動させられるが、更に、差動部11におけるエンジン8からの出力(駆動エネルギ)の伝達効率η11を向上させて車両全体としての燃費向上が図られる。その制御機能の要部について以下に説明する。
無段変速部制御手段80は、上述のように無段変速部20の変速制御を実行するが、エンジン走行中において差動部11が差動状態(無段変速状態)である場合には図8に示される車速Vと無段変速部20の変速比γCVTとの関係を定める無段変速部変速比マップから車速Vに基づいて無段変速部20の変速比γCVTを決定(設定)する。この図8の無段変速部変速比マップは、その無段変速部変速比マップに従って車速Vから上記変速比γCVT3が決定され燃焼効率最適線LEF上のエンジン動作点PEGでエンジン8が作動させられた場合に理想的には第1電動機回転速度NM1が零乃至は略零になるように、つまり図2の共線図で第1電動機回転速度NM1が回転停止を示すメカニカルロック点になるように予め実験等により求められ設定された車速Vと変速比γCVTとの関係である。従って、図8により無段変速部20の変速比γCVTを決定する無段変速部制御手段80は車速Vおよび燃焼効率最適線LEFに基づき、その燃焼効率最適線LEFにエンジン動作点PEGが沿うように無段変速部20の変速比γCVTを設定すると言える。そして、第1電動機回転速度NM1が零に近付くほど差動部11の伝達効率η11は向上するので、図8に従って決定される無段変速部20の変速比γCVTである基本変速比は、上記差動部11の伝達効率η11が充分に高くなるように、具体的に表現すればその伝達効率η11が予め定められた下限値以上になるように設定(決定)された変速比であると言える。
また、無段変速部制御手段80は、後述するように変速比調整手段84を備えており、上記切換ブレーキB0が係合されて、第1電動機M1がメカニカルロック点に維持されて、その回転が停止された場合にも、図8に示される車速Vと無段変速部20の変速比γCVTとの関係を定める無段変速部変速比マップから車速Vに基づいて無段変速部20の変速比γCVTを決定(設定)する。また、切換クラッチC0が係合されて、第1電動機M1が入力軸14と一体的に回転する状態となった場合には、上記切換ブレーキB0が係合された場合に比べて変速比γCVTが小さく設定されるようになっている。この変速比調整手段84による変速比の調整動作の詳細については後述する。
上記ハイブリッド制御手段74は差動部11の伝達効率η11を高めるために差動部制御手段82を有している。エンジン走行中において差動部11が差動状態(無段変速状態)である場合に、無段変速部制御手段80が図8の無段変速部変速比マップにより無段変速部20の変速比γCVTを決定すると差動部制御手段82は、差動部11におけるエンジン8からの出力の伝達効率η11を高めるように第1電動機回転速度NM1を制御して差動部11の変速比γ0を決定(設定)し変更する。差動部11の伝達効率η11は第1電動機M1と第2電動機M2との間の電気パスに伝達される電気エネルギである電気パス量すなわち第1電動機M1の電力が零に近付くほど向上するので、差動部制御手段82は、差動用電動機である第1電動機M1の電力を零に近付けることによって上記差動部11の伝達効率η11を高める。
具体的に差動部制御手段82は、第1電動機M1の電力を零に近付けることによって上記差動部11の伝達効率η11を高めるため、上記差動部11の伝達効率η11が充分に高いと見ることができる電気パス許容範囲内に第1電動機M1の電力(電気パス量)が入っているか否かを判断する。その判断が肯定的である場合、すなわち、上記電気パス量が上記電気パス許容範囲内に入っている場合には、差動部制御手段82は現状の第1電動機回転速度NM1を維持する。一方、上記判断が否定的である場合には、差動部制御手段82は、図9に示されるような第1電動機回転速度NM1を零に近付ける方向に補正するための第1電動機回転速度変更値ΔNM1と上記電気パス量との予め設定された関係からその電気パス量すなわち第1電動機M1の電力に基づき第1電動機回転速度変更値ΔNM1を決定し、第1電動機回転速度NM1を零に近付ける方向すなわち上記電気パス量を零に近付ける方向に第1電動機回転速度NM1を第1電動機回転速度変更値ΔNM1だけ補正する。第1電動機回転速度変更値ΔNM1と上記電気パス量との関係は、図9のように上記電気パス量が蓄電装置94の放電側に行くほど第1電動機回転速度変更値ΔNM1が大きくなる関係であってもよいし、図9と同様に第1電動機回転速度変更値ΔNM1の正負は原点を境に反転するが上記電気パス量に関わらず第1電動機回転速度変更値ΔNM1の絶対値が一定である関係であってもよい。差動部制御手段82は、上記第1電動機回転速度NM1についての補正をした場合には、再び上記電気パス許容範囲内に第1電動機M1の電力(電気パス量)が入っているか否かを判断する。このように差動部制御手段82は、上記第1電動機M1の電力(電気パス量)についての判断が肯定されるまでその判断と上記第1電動機回転速度NM1についての補正とを繰り返す。
上述のように差動部制御手段82は、第1電動機M1の電力を零に近付けることによって上記差動部11の伝達効率η11を高めるが、第1電動機回転速度NM1が零に近付くほど上記第1電動機M1の電力は零に近付くので、差動部制御手段82は第1電動機回転速度NM1を零に近付けることによって上記差動部11の伝達効率η11を高めてもよい。そのような場合には、差動部制御手段82が行う判断における上記電気パス許容範囲は、第1電動機回転速度NM1についての許容範囲である第1電動機回転速度許容範囲に置き換わり、差動部制御手段82はその第1電動機回転速度許容範囲内に第1電動機回転速度NM1が入っているか否かを判断し、第1電動機回転速度変更値ΔNM1を決定するための図9では横軸が上記電気パス量から第1電動機回転速度NM1に置き換わる。
このようにして無段変速部制御手段80が図8の無段変速部変速比マップにより無段変速部20の変速比γCVTを決定し、更に差動部制御手段82が上記電気パス量または第1電動機回転速度NM1を零に一層収束させることによって、上記差動部11の伝達効率η11が高められることとなる。
図10は、本実施形態の電子制御装置60の制御作動の要部すなわちエンジン走行中において差動部11が差動状態(無段変速状態)である場合に差動部11の伝達効率η11を向上させるための制御作動を説明するフローチャートであり、例えば数msec乃至数十msec程度の極めて短いサイクルタイムで繰り返し実行される。
先ず、ステップ(以下、「ステップ」を省略する)SA1においては、上記第1電動機回転速度変更値ΔNM1が初期化される。具体的には、第1電動機回転速度変更値ΔNM1が零に設定される。SA1の次はSA2へ移る。
無段変速部制御手段80に対応するSA2においては、図8の無段変速部変速比マップから車速Vに基づいて無段変速部20の変速比γCVTが決定される。そして、その変速比γCVTが実現されるように、入力側プーリ40におけるベルト44との接触径(有効径)と出力側プーリ42におけるベルト44との接触径(有効径)とが同期して油圧により制御される。SA2の次はSA3に移る。
SA3においては、第1電動機回転速度NM1を零に近付ける方向すなわち上記電気パス量を零に近付ける方向に第1電動機回転速度NM1が第1電動機回転速度変更値ΔNM1だけ補正される。具体的には、目標とされる第1電動機回転速度NM1が現在の第1電動機回転速度NM1に第1電動機回転速度変更値ΔNM1を加算した回転速度に設定変更され、その目標とされる第1電動機回転速度NM1になるように第1電動機M1が制御される。SA3の次はSA4へ移る。
SA4においては、第1電動機M1の電力(電気パス量)が上記電気パス許容範囲内に入っているか否かが判断される。例えば、上記電気パス許容範囲はその範囲内に零を含みその上限値および下限値の絶対値が予め実験的に定められた闘値XEとされており、上記電気パス量の絶対値がその闘値XE以下か否かが判断される。ここで、上記電気パス量としては第1電動機M1の電力が用いられているが、別の物理値、例えば第1電動機M1の制御電流値が上記電気パス量として用いられてもよい。第1電動機M1の制御電流値とは上記消費電力に対応する駆動電流値(消費電流値)または上記出力電力に対応する発電電流値をいう。この判断が肯定的である場合、すなわち、第1電動機M1の電力(電気パス量)が上記電気パス許容範囲内に入っている場合には本フローチャートは終了する。一方、この判断が否定的である場合にはSA5に移る。
上記SA4の判断対象は上記第1電動機M1の電力(電気パス量)であるが、それに替えて第1電動機回転速度NM1について判断されてもよい。その場合にはSA4は図11のように置き換わりSA4において、例えば、上限値および下限値の絶対値が予め実験的に定められた閾値XNM1とされた第1電動機回転速度許容範囲内に第1電動機回転速度NM1が入っているか否か、言い換えれば、第1電動機回転速度NM1の絶対値が上記閾値XNM1以下か否かが判断される。
SA5においては、図9に示されるような第1電動機回転速度変更値ΔNM1と上記電気パス量との予め設定された関係からその電気パス量すなわち第1電動機M1の電力に基づき第1電動機回転速度変更値ΔNM1が決定される。SA5の次はSA3に移る。なお、上記SA1、SA3、SA4及びSA5は、差動部制御手段82に対応する。
また、無段変速部制御手段80は、エンジン走行中において差動部11が差動状態(無段変速状態)である場合に、無段変速部20の上記基本変速比として図8の無段変速部変速比マップにより無段変速部20の変速比γCVTを決定した後、差動部11におけるエンジン8からの出力の伝達効率η11と無段変速部20における伝達効率ηCVTとの乗算値ηP(以下、「乗算効率ηP」という)を高めるように無段変速部20の変速比γCVTを決定(設定)し変更する。詳細に言うと、図12に示すような差動部11の変速比γ0に応じて変化する上記変速比γCVTと乗算効率ηPとの関係である伝達効率乗算値マップが実験的に求められ無段変速部制御手段80に予め記憶されており、無段変速部制御手段80は、差動部11の変速比γ0をエンジン回転速度NEと第2電動機回転速度NM2とから検出し、図12の伝達効率乗算値マップとその検出された変速比γ0とに基づいて現在の無段変速部20の変速比γCVTに対応する乗算効率ηPを把握する。その上で無段変速部制御手段80は、図12の伝達効率乗算値マップ上でその乗算効率ηPがより高くなるように、図8の無段変速部変速比マップにより決定された無段変速部20の上記基本変速比に対して上記変速比γCVTの補正を行い、その変速比γCVTを決定(設定)し変更する。ここで、図8の無段変速部変速比マップに従って無段変速部20の変速比γCVTが上記基本変速比に設定されることで差動部11においては理想的には第1電動機回転速度NM1が零乃至は略零になってその伝達効率η11は高められることとなるので、上記基本変速比に対する変速比γCVTの補正は上記乗算効率ηP(η11×ηCVT)がより高くなるようにすることではあるが専ら無段変速部20の伝達効率ηCVT(以下、「CVT効率ηCVT」という)がより高くなるようにすることである。
具体的に無段変速部制御手段80は、図8の無段変速部変速比マップにより無段変速部20の変速比γCVTを決定した後、図12の伝達効率乗算値マップから現在の差動部11の変速比γ0に対応する伝達効率曲線Lηを選択し、その選択された伝達効率曲線Lηにおいて現在の無段変速部20の変速比γCVTに対応する乗算効率ηPが点PMAX(図12参照)で示される最高効率から所定量低い伝達効率下限判定値以下であるか否かを判断する。この伝達効率下限判定値は乗算効率ηPが充分に高いと見ることができる乗算効率ηPの目標範囲の下限値である。その判断が否定的である場合、すなわち、上記乗算効率ηPが上記伝達効率下限判定値を超えている場合には、無段変速部制御手段80は、現状の無段変速部20の変速比γCVTを維持する。一方、上記判断が肯定的である場合、すなわち、乗算効率ηPが上記伝達効率下限判定値以下である場合には、無段変速部制御手段80は、最高効率を示す点PMAX(図12参照)に対応した目標となる変速比γCVTと現状の変速比γCVTとの差を求めその差を変速比γCVTの補正量である変速比変更値ΔγCVTとし、乗算効率ηPが高くなる方向すなわち上記点PMAXに近付く方向に無段変速部20の変速比γCVTを変速比変更値ΔγCVTだけ補正する。このとき、無段変速部20の変速比γCVTが大きく変動しないようにするために変速比変更値ΔγCVTの上限値である補正ガード値が予め設けられており、無段変速部制御手段80は変速比変更値ΔγCVT(絶対値)がその補正ガード値を超えない範囲内で無段変速部20の変速比γCVTを補正する。従って、無段変速部制御手段80は図12から求めた変速比変更値ΔγCVTの絶対値が上記補正ガード値を超えた場合にはその絶対値がその補正ガード値にまで小さくされるガード処理をした上で、上記無段変速部20の変速比γCVTの補正をする。図12に例示されるように、無段変速部20の変速比γCVTが変速比変更値ΔγCVTだけ一度補正されただけでは、その補正後の乗算効率ηPは上記伝達効率下限判定値を超えないことがある。無段変速部制御手段80は、上記無段変速部20の変速比γCVTの補正をした場合には、再び乗算効率ηPが上記伝達効率下限判定値以下であるか否かを判断する。このように無段変速部制御手段80は、乗算効率ηPについての判断と無段変速部20の変速比γCVTの補正とを繰り返す。
無段変速部制御手段80が上記無段変速部20の変速比γCVTの補正をすることは、前述したように、専ら無段変速部20のCVT効率ηCVTがより高くなるようにすることでもあるので、無段変速部制御手段80はその判断対象を乗算効率ηPではなくCVT効率ηCVTとしてもよい。そのようにした場合には、図12の伝達効率乗算値マップはその縦軸を無段変速部20のCVT効率ηCVTとした無段変速部伝達効率マップに置き換わり、無段変速部制御手段80は、乗算効率ηPについてではなく、現在の無段変速部20の変速比γCVTに対応するCVT効率ηCVTが点PMAX(図12参照)で示される最高効率から所定量低いCVT効率下限判定値以下であるか否かを判断する。
図13は、本実施形態の電子制御装置60の制御作動の要部すなわちエンジン走行中において差動部11が差動状態(無段変速状態)である場合に上記乗算効率ηPを向上させるための制御作動を説明するフローチャートであり、例えば数msec乃至数十msec程度の極めて短いサイクルタイムで繰り返し実行される。
先ず、SB1においては、無段変速部20の変速比γCVTが補正される場合の補正量である上記変速比変更値ΔγCVTが初期化される。具体的には、変速比変更値ΔγCVTが零に設定される。SB1の次はSB2へ移る。
SB2においては、無段変速部20の上記基本変速比として図8の無段変速部変速比マップから車速Vに基づいて無段変速部20の変速比γCVTが決定される。SB2の次はSB3に移る。
SB3においては、乗算効率ηPが高くなる方向すなわち図12において点PMAXに近付く方向に無段変速部20の変速比γCVTが、後述のSB5およびSB6にて設定変更される変速比変更値ΔγCVTだけ補正される。具体的には、目標とされる無段変速部20の変速比γCVTが現在の変速比γCVTに変速比変更値ΔγCVTを加算した変速比に設定変更され、その目標とされる変速比γCVTになるように、無段変速部20において入力側プーリ40におけるベルト44との接触径(有効径)と出力側プーリ42におけるベルト44との接触径(有効径)とが同期して油圧により制御される。SB3の次はSB4へ移る。
SB4においては、図12の伝達効率乗算値マップから現在の差動部11の変速比γ0に対応する伝達効率曲線Lηが選択され、その選択された伝達効率曲線Lηにおいて現在の無段変速部20の変速比γCVTに対応する乗算効率ηPが上記伝達効率下限判定値以下であるか否かが判断される。ここで、本来的にはその乗算効率ηPが図12の伝達効率乗算値マップでの上記最高効率に達していないか否かが判断されるべきところ制御負荷軽減のため上記伝達効率下限判定値を用いて判断される。この判断が肯定的である場合、すなわち、上記乗算効率ηPが伝達効率下限判定値以下である場合にはSB5に移る。一方、この判断が否定的である場合には本フローチャートは終了する。
上記SB4の判断対象は上記乗算効率ηPであるが、それに替えて無段変速部20のCVT効率ηCVTについて判断されてもよい。その場合にはSB4は図14のように置き換わり、SB4においては、縦軸を無段変速部20のCVT効率ηCVTとした上記無段変速部伝達効率マップとしての図12に基づいて、現在の無段変速部20の変速比γCVTに対応するCVT効率ηCVTが上記CVT効率下限判定値以下であるか否かが判断される。
SB5においては、最高効率を示す点PMAX(図12参照)に対応した目標となる変速比γCVTと現状の変速比γCVTとの差が求められ、その差が変速比変更値ΔγCVTと決定される。SB5の次はSB6に移る。
SB6においては変速比変更値ΔγCVTの上記ガード処理がなされる。具体的には、SB5にて決定された変速比変更値ΔγCVTの絶対値が予め設けられている上記補正ガード値を超えた場合にはその絶対値がその補正ガード値にまで小さくされて上記変速比変更値ΔγCVTが修正される。従って、SB5にて決定された変速比変更値ΔγCVTはSB6を経て確定する。SB6の次はSB3に移る。なお、上記SB1〜SB6は無段変速部制御手段80に対応する。
本実施形態の特徴の一つとして、上記無段変速部制御手段80には、上記差動部11に備えられている切換クラッチC0または切換ブレーキB0が係合されることで差動部11の差動が制限されているときと、切換クラッチC0および切換ブレーキB0が何れも係合されていない(解放されている)ことで差動部11の差動が制限されていないときとに応じて、差動部11の差動動作や無段変速部20の変速動作を調整するための変速比調整手段84が備えられている。この変速比調整手段84は、上記差動部11の変速比γ0および無段変速部20の変速比γCVTを制御することで、駆動装置10の総合変速比を調整する機能を備えている。
具体的に、この変速比調整手段84は、差動部11の差動が制限されているときには、エンジン8の出力が目標出力に対し無段変速部20の変速比を調整することでエンジン8の動作点を設定する。一方、差動部11の差動が制限されていないときには、エンジン8の出力が目標出力に対し差動部11の変速比と無段変速部20の変速比とのトータル変速比γTを調整することでエンジン8の動作点を設定する。
図15は、この変速比調整手段84によって行われる差動部11の差動動作や無段変速部20の変速動作を調整する動作手順を示すフローチャートである。以下、このフローチャートに沿って変速比調整手段84による調整動作の概略について説明する。
先ず、SD1において、上記シフトレバー68によって選択されているシフトポジションPSHが駐車ポジション(Pポジション)または中立ポジション(Nポジション)であるか否かを判定する。これは、例えば上記シフトポジションセンサからの信号に基づいて判断される。
そして、シフトポジションPSHがパーキングポジションまたは中立ポジションに選択されており、SD1でYES判定された場合には、SD8に移り、そのシフトポジションPSHに従った制御動作が行われる。つまり、切換クラッチC0及び切換ブレーキB0が共に解放され第1電動機M1及び第2電動機M2が共に自由回転状態とされて、駆動装置10内の動力伝達経路が遮断された状態となる。また、パーキングポジションが選択されている場合には、動力伝達経路の遮断状態に加えて、パーキングロック機構により出力軸22がロックされる。
一方、シフトポジションPSHがパーキングポジションおよび中立ポジションの何れにも選択されておらず、SD1でNO判定された場合にはSD2に移る。このSD2では、現在の車両の走行条件を読み込む。この走行条件としては、例えば車速やアクセル開度などが挙げられる。これらは、車速センサおよびアクセル開度センサからの出力信号より読み込まれる。
その後、SD3に移り、上記図7で示した駆動力源切換線図より、現在の車両の走行条件はモータ走行領域となっているか否かを判定する。車速が比較的低く且つアクセル開度が比較的小さい場合であって走行条件がモータ走行領域となっている場合には、SD3でYES判定されてSD7に移り、モータ駆動、つまり第2電動機M2の駆動による走行モードとなる。この場合、エンジン8の回転数を「0」にし、所謂エンジンの引き摺りを回避する。また、例外的に、切換クラッチC0を係合状態として第1電動機M1および第2電動機M2を共に回転制御し、これら各電動機M1,M2の駆動力を共に利用して走行させる場合もある。
現在の車両の走行条件がモータ走行領域ではない、つまり、エンジン走行領域となっている場合にはSD3でNO判定され、SD4に移って、上記図7で示した駆動力源切換線図より、現在の車両の走行条件は、差動部11の差動領域(切換クラッチC0および切換ブレーキB0が共に解放される領域)であるか否かが判定される。つまり、図7における無段制御領域(フリー領域)であるか否かを判定する。
車両の走行条件が無段制御領域となっており、SD4でYES判定された場合にはSD5に移り、エンジン8を駆動させると共に、差動部11の差動制御を実施する。つまり、上述したように、第1電動機M1および第2電動機M2の回転制御によって差動部11の変速比を調整すると共に、無段変速部20の変速比を調整することにより、上記トータル変速比γTが調整されることになる。この場合のトータル変速比γTの調整動作としては、上述した無段変速部制御手段80による変速比制御と同様の動作により、図12の伝達効率乗算値マップ上でその乗算効率ηPがより高くなるように、図8の無段変速部変速比マップにより決定された無段変速部20の上記基本変速比に対して上記変速比γCVTの補正を行い、その変速比γCVTを決定(設定)し変更する。これにより、例えば、図8の無段変速部変速比マップに従って無段変速部20の変速比γCVTが上記基本変速比に設定されることで差動部11においては理想的には第1電動機回転速度NM1が零乃至は略零になってその伝達効率η11は高められることとなる。
一方、車両の走行条件が無段制御領域ではなく、つまり、C0ロック領域またはB0ロック領域となっており、SD4でNO判定された場合には、SD6に移り、エンジン8を駆動させると共に、差動部11の差動動作を制限する。つまり、C0ロック領域である場合には、切換クラッチC0の係合により差動部サンギヤS0と差動部キャリヤCA0とが連結され、動力分配機構16は差動部サンギヤS0と差動部キャリヤCA0と差動部リングギヤR0とが一体回転する非差動状態となる。また、B0ロック領域である場合には、切換ブレーキB0の係合により差動部サンギヤS0の回転が停止され、動力分配機構16が増速機構として機能する非差動状態となる。
このようにして動力分配機構16が非差動状態とされた場合には、上記電気パスが略「0」に設定され、差動部11から駆動輪38に亘っての動力伝達効率が最高効率に設定された状態となり、最適燃費を実現することが可能な状態となる。具体的には、上述した無段変速部制御手段80による変速比制御と同様の動作により、切換ブレーキB0が係合された場合、第1電動機M1がメカニカルロック点に維持されて、その回転が停止され、図8に示される車速Vと無段変速部20の変速比γCVTとの関係を定める無段変速部変速比マップから車速Vに基づいて無段変速部20の変速比γCVTを決定(設定)する。また、切換クラッチC0が係合された場合、第1電動機M1が入力軸14と一体的に回転する状態となり、上記切換ブレーキB0が係合された場合に比べて変速比γCVTが小さく設定される。この際、アクセル開度が増加した段階で切換クラッチC0が係合されるため、第1電動機M1の反力トルクを軽減することができ、この第1電動機M1の小型化を図ることが可能である。
図16は、上述したように差動部11の差動領域であるか否かの判定(SD4での判定)に応じた駆動装置10の総合変速比の調整動作の詳細な手順を示すフローチャートである(図15のフローチャートにおけるSD4〜SD6の動作に対応する)。
先ず、SE1において、現在の車両の走行条件(車速やアクセル開度)が差動部11の差動領域であるか否かが判定され、差動領域でなく、NO判定された場合には、SE2に移って、上記電気パスなしで、しかも第2電動機M2により車両に必要な電力を供給することを前提にしてエンジン8の目標出力を決定する。つまり、アクセル開度で要求される要求出力に対し、上記第2電動機M2により発電すべき電力を得るための出力を上積みしてエンジン8の目標出力を決定する。そして、この目標出力が得られるように、無段変速部20の変速比を調整することでエンジン8の動作点を設定する。
その後、SE3では、上述した如く切換クラッチC0または切換ブレーキB0が係合されることで差動部11の変速比は固定されるため、無段変速部20では、その変速比が物理的に決定されることになるので、それに従い、無段変速部20の変速比γCVTが決定される。
そして、SE4に移り、切換クラッチC0または切換ブレーキB0が係合されることで差動部11の差動制限動作(差動部ロック)が実行される。それに伴ってSE5では、上記SE3で求めた変速比γCVTが得られるように無段変速部20の変速動作が行われる。
一方、SE1において、現在の車両の走行条件(車速やアクセル開度)が差動部11の差動領域となっており、YES判定された場合にはSE6に移る。このSE6では、上記電気パス有りで、しかも第1電動機M1および第2電動機M2により車両に必要な電力を供給することを前提にしてエンジン8の目標出力を決定する。つまり、アクセル開度で要求される要求出力に対し、上記第1電動機M1および第2電動機M2により発電すべき電力を得るための出力を上積みしてエンジン8の目標出力を決定する。そして、この目標出力が得られるように、差動部11の変速比および無段変速部20の変速比を共に調整することでエンジン8の動作点を設定する。
この場合、差動部11の変速比γ0および無段変速部20の変速比γCVTの割り振りは、上述したように無段変速部制御手段80の制御動作より決定される(SE7)。つまり、図12の伝達効率乗算値マップ上でその乗算効率ηPがより高くなるように、図8の無段変速部変速比マップにより決定された無段変速部20の上記基本変速比に対して上記変速比γCVTの補正を行い、その変速比γCVTを決定(設定)し変更する。
そして、SE8に移り、エンジン8を駆動させた状態で差動部11の差動動作が実行される。それに伴ってSE9では、上記SE7で求めた変速比γCVTが得られるように無段変速部20の変速動作が行われ、これにより、差動部11の変速比γ0と無段変速部20の変速比γCVTとのトータル変速比γTが確立される。
<効果>
本実施形態によれば次のような効果(A1)〜(A9)がある。
(A1)図8により無段変速部20の変速比γCVTを決定する無段変速部制御手段80は車速Vおよび燃焼効率最適線LEFに基づき、その燃焼効率最適線LEFにエンジン動作点PEGが沿うように無段変速部20の変速比γCVTを設定すると言えるので、切換クラッチC0が係合されている状態、切換ブレーキB0が係合されている状態、切換クラッチC0および切換ブレーキB0が共に解放されている状態の何れにおいても上記エンジン8を最適燃費で運転することが可能であり、エンジン8の動作状態に起因した燃費低下を抑制できる。また、変速比γCVTを連続的に変化させることができる無段変速部20が差動部11と駆動輪38との間の動力伝達経路の一部を構成しているので、第1電動機回転速度NM1が調整されることなく無段変速部20の変速比γCVTを変化させることによりエンジン回転速度NEが車速Vに拘束されないようにすることが可能であり、差動部11をその伝達効率η11の充分に高い所定の差動状態に維持しつつ燃焼効率最適線LEFにエンジン動作点PEGが沿うようにエンジン8を運転できる。
(A2)差動部制御手段82は、差動部11におけるエンジン8からの出力の伝達効率η11を高めるように第1電動機回転速度NM1を制御して差動部11の変速比γ0を決定し変更するので、差動部11の伝達効率η11低下による燃費低下を抑制できる。
(A3)差動部制御手段82は、第1電動機M1の電力を零に近付けることによって差動部11の伝達効率η11を高めるので、その電力例えば電圧一定であればその制御電流値を検出することにより上記伝達効率η11を高めることを容易に実施し得る。
(A4)差動部制御手段82は第1電動機回転速度NM1を零に近付けることによって差動部11の伝達効率η11を高めてもよく、そのようにした場合には、第1電動機回転速度NM1を検出することにより上記伝達効率η11を高めることを容易に実施し得る。
(A5)無段変速部制御手段80は、差動部11におけるエンジン8からの出力の伝達効率η11と無段変速部20における伝達効率ηCVTとの乗算値である乗算効率ηPを高めるように無段変速部20の変速比γCVTを決定(設定)し変更するので、差動部11又は無段変速部20の伝達効率低下による燃費低下を抑制できる。
(A6)無段変速部制御手段80は、上記乗算効率ηP(CVT効率ηCVT)がより高くなるように、図8の無段変速部変速比マップにより決定された無段変速部20の上記基本変速比に対して変速比γCVTの補正を行い、その変速比γCVTを決定し変更するので、図8による上記基本変速比の決定により上記乗算効率ηPがある程度高い状態から上記補正が開始されることとなり、効率的に無段変速部20の変速比γCVTを補正し設定できる。
(A7)無段変速部制御手段80は、現在の無段変速部20の変速比γCVTに対応するCVT効率ηCVTが点PMAX(図12参照)で示される最高効率から所定量低いCVT効率下限判定値以下であるか否かを判断し、その判断が肯定的である場合には、上記点PMAXに近付く方向に無段変速部20の変速比γCVTを変速比変更値ΔγCVTだけ補正するので、充分に無段変速部20の伝達効率γCVTが高くなったところで上記補正が終了し制御負荷を軽減できる。
(A8)予め上記補正ガード値が設けられており、無段変速部制御手段80は変速比変更値ΔγCVT(絶対値)がその補正ガード値を超えない範囲内で無段変速部20の変速比γCVTを補正するので、大幅に無段変速部20の変速比γCVTが変化することが回避され、乗員に違和感を生じさせないようすることが可能である。
(A9)図12に示すような上記伝達効率乗算値マップが実験的に求められ無段変速部制御手段80に予め記憶されており、無段変速部制御手段80は、その伝達効率乗算値マップに基づいて無段変速部20の上記基本変速比に対して変速比γCVTの補正を行い、その変速比γCVTを決定(設定)し変更するので、いちいち上記乗算効率ηPを算出する場合と比較して制御負荷を軽減できる。
(第2実施形態)
次に第2実施形態について説明する。本実施形態では、差動部11に備えられた切換クラッチC0および切換ブレーキB0を係合させる際の動作に特徴がある。その他、駆動装置10の構成および制御動作については上述した第1実施形態と同様であるので、ここでは切換クラッチC0および切換ブレーキB0を係合させる際の動作についてのみ説明する。
本実施形態における変速比調整手段82は、差動部11の差動を制限する際(切換クラッチC0または切換ブレーキB0を係合させる際)、上記トータル変速比γTが変更されないように無段変速部20の変速比を変更するものである。つまり、切換クラッチC0または切換ブレーキB0を係合させるのに先立って、無段変速部20の変速比を変更しておき、これにより、差動部11の回転要素(差動部サンギヤS0、差動部キャリヤCA0、差動部リングギヤR0)の回転速度を、差動部11の差動を制限した場合の回転速度に近付けるようにしておき、差動部11の差動を制限する際の変速動作がシームレスに行えるようにするものである。言い換えると、差動部11の差動を制限する状態と差動を制限しない状態との切換え過渡時に、エンジン8の回転数が変化しないように差動部11の変速比と無段変速部20の変速比とを略同時に変更するようにしている。
図17は、差動部11の差動を制限する際における動作手順を示すフローチャートである。以下、このフローチャートに沿って差動部11の差動を制限する際の動作の概略について説明する。
先ず、SF1において、上記図7で示した駆動力源切換線図より、現在の車両の走行条件が、差動部11のロック領域(切換クラッチC0または切換ブレーキB0の係合領域)であるか否かが判定される。つまり、図7におけるロック領域であるのか否かを判定する。
車両の走行条件がロック領域となっており、SF1でYES判定された場合にはSF2に移り、無段変速部20と第1電動機M1との同期変速を行う。つまり、図7で示した駆動力源切換線図より、現在の車両の走行条件が切換クラッチC0を係合させる領域であるか切換ブレーキB0を係合させる領域であるかの判定結果から、この判定された係合状態での第1電動機M1の回転数が得られるように、無段変速部20と第1電動機M1の同期変速を行う。この変速動作の詳細については、図18で示したフローチャートを用いて後述する。
その後、SF3に移り、現在の車両の走行条件に応じたロック制御、つまり、切換クラッチC0の係合動作または切換ブレーキB0の係合動作を実行する。その後、SF4に移り、無段変速部20の変速動作を実行するにあたり、切換クラッチC0を係合させる場合と切換ブレーキB0を係合させる場合とで異なる変速比マップを適用し、その変速比マップに従って無段変速部20の変速動作を行う。
具体的には、切換クラッチC0を係合させる場合、定変速比が例えば「1.0」になるので、その分を無段変速部20が、非ロック時に比べて例えばローギヤ比に設定されることになる。一方、切換ブレーキB0を係合させる場合、定変速比が例えば「0.696」になるので、その分を無段変速部20が、非ロック時に比べて例えばハイギヤ比に設定されることになる。
車両の走行条件がロック領域にはなく、SF1でNO判定された場合にはSF5に移り、切換クラッチC0および切換ブレーキB0を共に解放状態(非ロック状態)にする。その後、SF6に移り、無段変速部20の変速動作を実行するにあたり、切換クラッチC0および切換ブレーキB0を共に解放状態とする場合、つまり、差動部11の非差動制限時変速比マップを適用し、その変速比マップに従って無段変速部20の変速動作を行い、差動部11の無段変速動作と共に、全域無段変速を実現する。
図18は、上記図17で示した差動部11の差動を制限する際におけるより具体的な動作手順を示すフローチャートである。
先ず、SG1において、上記図7で示した駆動力源切換線図より、差動部11のロック切換え(切換クラッチC0または切換ブレーキB0を係合させること)が必要な状況となったか否かを判定する。ここで差動部11のロック切換えが必要ないと判定された場合(NO判定された場合)には、差動部11の切換えを行うことなく本ルーチンを終了する。
一方、差動部11のロック切換えが必要な状況であり、SG1でYES判定された場合には、SG2に移り、切換クラッチC0のロック切換え判定を行う。つまり、必要な差動部11のロック切換えは、切換クラッチC0の係合であるのか否かを判定する。
差動部11のロック切換え判定が切換クラッチC0の係合であった場合、SG2でYES判定されてSG3に移る。このSG3では、切換クラッチC0を係合させる場合の第1電動機M1の回転数が得られるように、無段変速部20と第1電動機M1の同期変速を行う。つまり、エンジン回転数を変化させることなしに、差動部サンギヤS0の回転数(NS)と差動部リングギヤR0の回転数(Nr)とを一致させるように同期変速を行い、この両者の回転数が一致したか否かを判定する。言い換えると、現時点で切換クラッチC0を係合させた場合、エンジン回転数が変化することがない状態となっているか否かを判定する。
この差動部サンギヤS0の回転数(NS)と差動部リングギヤR0の回転数(Nr)とが一致しておらず、SG3でNO判定された場合には、SG4に移り、無段変速部20と第1電動機M1との同期変速を行う。
具体的には、差動部サンギヤS0の回転数(NS)が差動部リングギヤR0の回転数(Nr)よりも高い場合には、無段変速部20をシフトダウンして差動部リングギヤR0の回転数(Nr)を高くしていきながら、第1電動機M1によって差動部サンギヤS0の回転数(NS)を同時に低くしていき、この両者の回転数の差を無くすように制御する。
また、逆に、差動部サンギヤS0の回転数(NS)が差動部リングギヤR0の回転数(Nr)よりも低い場合には、無段変速部20をシフトアップして差動部リングギヤR0の回転数(Nr)を低くしていきながら、第1電動機M1によって差動部サンギヤS0の回転数(NS)を同時に高くしていき、この両者の回転数の差を無くすように制御する。言い換えると差動部11の差動制限状態をロー側へ切り換える際、無段変速部20の変速比を最大減速比に対して小さな減速比に設定するようにしている。
差動部サンギヤS0の回転数(NS)と差動部リングギヤR0の回転数(Nr)とが一致しておりSG3でYES判定された場合や、上記SG4によって差動部サンギヤS0の回転数(NS)と差動部リングギヤR0の回転数(Nr)との差を無くすように制御された後にSG5に移る。このSG5では、切換クラッチC0のロック制御(係合動作)が行われる。この切換クラッチC0の係合動作が行われる際、既に差動部サンギヤS0の回転数(NS)と差動部リングギヤR0の回転数(Nr)とは一致しているため、この切換え動作が連続して行え、切換クラッチC0の係合動作に伴うショックを回避することができてドライバビリティの悪化を防止することができる。
一方、上記SG2において、差動部11のロック切換え判定が切換ブレーキB0の係合であった場合、SG2でNO判定されてSG6に移る。このSG6では、切換ブレーキB0を係合させる場合の第1電動機M1の回転数(回転数「0」)が得られるように、無段変速部20と第1電動機M1の同期変速を行う。つまり、エンジン回転数を変化させることなしに、差動部サンギヤS0の回転数(NS)の回転数が「0」となるように同期変速を行い、この差動部サンギヤS0の回転数(NS)の回転数が「0」となったか否かを判定する。言い換えると、現時点で切換ブレーキB0を係合させた場合、エンジン回転数が変化してしてしまうか否かを判定する。
この差動部サンギヤS0の回転数(NS)が「0」となっておらず、SG6でNO判定された場合には、SG7に移り、無段変速部20と第1電動機M1との同期変速を行う。
具体的には、差動部サンギヤS0の回転数(NS)が「0」よりも高い場合には、無段変速部20をシフトダウンして差動部リングギヤR0の回転数(Nr)を高くしていきながら、第1電動機M1によって差動部サンギヤS0の回転数(NS)を同時に低くしていき、この回転数(NS)が「0」となるように制御する。
また、逆に、差動部サンギヤS0の回転数(NS)が「0」よりも低い場合には、無段変速部20をシフトアップして差動部リングギヤR0の回転数(Nr)を低くしていきながら、第1電動機M1によって差動部サンギヤS0の回転数(NS)を同時に高くしていき、この回転数(NS)が「0」となるように制御する。言い換えると差動部11の差動制限状態をハイ側へ切り換える際、無段変速部20の変速比を最小減速比に対して大きな減速比に設定するようにしている。
差動部サンギヤS0の回転数(NS)が「0」となっておりSG6でYES判定された場合や、上記SG7によって差動部サンギヤS0の回転数(NS)を「0」とするように制御された後にSG8に移る。このSG8では、切換ブレーキB0のロック制御(係合動作)が行われる。この切換ブレーキB0の係合動作が行われる際、既に差動部サンギヤS0の回転数(NS)は「0」となっているため、この切換え動作がスムースに行え、切換ブレーキB0の係合動作に伴うショックを回避することができてドライバビリティの悪化を防止することができる。また、上述した如く、差動部11の差動制限状態をロー側へ切り換える際、無段変速部20の変速比を最大減速比に対して小さな減速比に設定しているため、差動部11の差動を制限する領域で、無段変速部20の変速比を最大減速比まで使い切ることが可能となる。つまり、差動制限状態における無段変速部20の変速比の変更幅として最大減速比側を拡大することができる。逆に、差動部11の差動制限状態をハイ側へ切り換える際、無段変速部20の変速比を最小減速比に対して大きな減速比に設定しているため、差動部11の差動を制限する領域で、無段変速部20の変速比を最小減速比まで使い切ることが可能となる。つまり、差動制限状態における無段変速部20の変速比の変更幅として最小減速比側を拡大することができる。
図19は、差動部サンギヤS0の回転数(NS)が差動部リングギヤR0の回転数(Nr)よりも高い状態から切換クラッチC0の係合動作を行う場合における、エンジン回転数、差動部リングギヤR0の回転数、第1電動機M1の回転数、切換クラッチC0を係合させるための油圧それぞれの変化状態を示すタイミングチャートである。
この図19に示すように、タイミングT1で、無段変速部20と第1電動機M1の同期変速が開始される。つまり、エンジン回転数を変化させることなしに、無段変速部20の変速制御により差動部リングギヤR0の回転数を上昇(無段変速部20をシフトダウン)させるとともに、第1電動機M1の回転数を低下させ、これにより、差動部サンギヤS0の回転数(NS)と差動部リングギヤR0の回転数(Nr)とを一致させるようにする。そして、タイミングT2で、この両者の回転数が一致すると、無段変速部20の変速制御を停止して差動部リングギヤR0の回転数の変化を停止させ、同時に、第1電動機M1の回転数の変化も停止させる。その後、タイミングT3で、切換クラッチC0を係合させるための油圧を上昇させることで、切換クラッチC0を係合側に作動させ、タイミングT4で切換クラッチC0の係合動作を完了させる。
尚、上述したフローチャートでは説明していないが、ロック状態から差動状態に切換える場合は、切換クラッチC0の解放後や切換ブレーキB0の解放後に、徐々に差動部11の各回転要素(差動部サンギヤS0、差動部キャリヤCA0、差動部リングギヤR0)の回転数制御を実施して所定の変速状態とする。また、ここで、瞬時的に動きとして説明しているため、エンジン回転数は制御前後で同一としているが、例えば、アクセルの急踏み込み時などエンジン回転数は制御中も時間とともに増加するように制御されてもよい。
また、図7に示す高車速、高トルク領域において、切換ブレーキB0の係合領域と切換クラッチC0の係合領域との間で切換えが行われる際にも、同時に上述の場合と同様の無段変速部20の変速動作が行われることになる。
(第3実施形態)
図20は、第3実施形態の電子制御装置60による制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。この図20では第1実施形態の機能ブロック線図である図5に対し、無段変速部制御手段80が無段変速部制御手段116に置き換わっており、エンジン燃焼方式制御手段112とエンジン燃焼方式判定手段114とが追加されている点が異なる。以下、その相違点について主に説明する。
本実施形態のエンジン8は、理論空燃比の混合気を燃焼させるストイキ燃焼方式と理論空燃比よりも燃料が希薄な混合気を燃焼させるリーン燃焼方式との複数の燃料消費特性が異なる燃焼方式を備えており、走行状態に適した燃焼方式が採用される。図20のエンジン燃焼方式制御手段112は、スロットル弁開度θTH、エンジン回転速度NEなどからエンジン負荷を推定し、予め実験的に設定された条件に従いエンジン8の燃焼方式をそのエンジン負荷に応じたストイキ燃焼方式またはリーン燃焼方式に切り換える。
本実施形態ではエンジン8の燃焼方式が複数あるのでハイブリッド制御手段74は、燃焼効率最適線LEFとして図6ではなく、上記ストイキ燃焼方式とリーン燃焼方式とのそれぞれの燃焼方式に応じた図21のようなエンジン8の燃焼効率最適線LEF(最適燃費率曲線LEF、燃費マップ)を予め記憶している。そして、ハイブリッド制御手段74は、エンジン8の燃焼方式に応じた燃焼効率最適線LEFを選択した上で第1実施形態と同様にその選択された燃焼効率最適線LEFに沿ってエンジン8が作動させられるように差動部11の変速比γ0を制御する。
エンジン燃焼方式判定手段114は、エンジン8の燃焼方式がストイキ燃焼方式とリーン燃焼方式との何れに切り換えられているかを判定する。
無段変速部制御手段116は、第1実施形態の無段変速部制御手段80と同様に無段変速部20の変速を行う変速制御手段として機能し、エンジン走行中において差動部11が差動状態(無段変速状態)である場合には上記無段変速部変速比マップから車速Vに基づいて無段変速部20の変速比γCVTを決定(設定)する。但し、上記無段変速部変速比マップは、第1実施形態と同様にその無段変速部変速比マップに従って車速Vから上記変速比γCVTが決定され燃焼効率最適線LEF上のエンジン動作点PEGでエンジン8が作動させられた場合に理想的には第1電動機回転速度NM1が零乃至は略零(メカニカルロック点)になるように予め実験等により求められ設定された車速Vと変速比γCVTとの関係であるところ、本実施形態のエンジン8はストイキ燃焼方式とリーン燃焼方式とを備えており、燃焼効率最適線LEFはストイキ燃焼方式とリーン燃焼方式とのそれぞれの燃焼方式に応じて合計2本あるので、無段変速部制御手段116が予め記憶しており上記無段変速部20の変速比γCVTの決定に用いる上記無段変速部変速比マップである図22は、それぞれの上記燃焼方式に応じた合計2本の変速比曲線から構成されている点が図8(第1実施形態)と異なる。この図22無段変速部変速比マップにより無段変速部20の変速比γCVTが決定された場合、各回転要素RE1〜RE3の相対回転速度を示す共線図では図23のように、何れの燃焼方式でも車速Vで拘束される第4回転要素RE4の回転速度は変わらず理想的には第1電動機回転速度NM1はメカニカルロック点からずれないように運転され、エンジン回転速度NEはそれぞれの燃焼方式の燃焼効率最適線LEFに沿ったエンジン動作点PEGに対応した異なった回転速度になる。
このように無段変速部制御手段116はエンジン8の燃焼方式に応じて上記2本の変速比曲線から何れかを選択する必要があるので、無段変速部制御手段116は、エンジン燃焼方式判定手段114によりエンジン8がストイキ燃焼方式に切り換えられていると判定された場合には図22の無段変速部変速比マップからストイキ燃焼方式の変速比曲線を選択し、エンジン燃焼方式判定手段114によりエンジン8がリーン燃焼方式に切り換えられていると判定された場合には図22の無段変速部変速比マップからリーン燃焼方式の変速比曲線を選択する。そして、無段変速部制御手段116は車速V及びその選択された変速比曲線に基づいて無段変速部20の変速比γCVTを決定(設定)する。言い換えると、上記選択された変速比曲線は現在の燃焼方式に応じた燃焼効率最適線LEF上のエンジン動作点PEGでエンジン8が作動させられた場合の車速Vと変速比γCVTとの関係であるので、無段変速部制御手段116は現在の燃焼方式に応じた燃焼効率最適線LEFに基づいて無段変速部20の変速比γCVTを決定(設定)する。
図24は、本実施形態の電子制御装置60の制御作動の要部すなわちエンジン走行中において差動部11が差動状態(無段変速状態)である場合にエンジン8の燃焼方式に応じて無段変速部20の変速比γCVTを決定する制御作動を説明するフローチャートであり、例えば数msec乃至数十msec程度の極めて短いサイクルタイムで繰り返し実行される。
先ず、エンジン燃焼方式判定手段114に対応するSC1においては、エンジン8の燃焼方式がリーン燃焼方式に切り換えられているかが判定される。この判定が肯定的である場合、すなわち、エンジン8の燃焼方式がリーン燃焼方式に切り換えられている場合にはSC2に移る。一方、この判定が否定的である場合、すなわち、エンジン8の燃焼方式がストイキ燃焼方式に切り換えられている場合にはSC3に移る。
SC2においては、図22の無段変速部変速比マップからリーン燃焼方式の変速比曲線が選択される。SC2の次はSC4に移る。
SC3においては、図22の無段変速部変速比マップからストイキ燃焼方式の変速比曲線が選択される。SC3の次はSC4に移る。
SC4においては、上記SC2もしくはSC3にて選択された変速比曲線が上記無段変速部20の基本変速比を決定するための変速比曲線としてメモリにストアされる。そして、その選択された変速比曲線及び車速Vに基づいて無段変速部20の変速比γCVTが決定される。なお、上記SC2〜SC4は無段変速部制御手段116に対応する。
本実施形態によれば、第1実施形態の効果(A1)〜(A9)に加え次のような効果(B1)がある。
(B1)無段変速部制御手段116はエンジン8の燃焼方式に応じて選択された変速比曲線(図22参照)と車速Vとに基づいて無段変速部20の変速比γCVTを決定する。すなわち、現在の燃焼方式に応じた燃焼効率最適線LEF(図21参照)に基づいて無段変速部20の変速比γCVTを決定するので、エンジン8の燃焼方式が変更されてもその燃焼方式に応じて無段変速部20の変速比γCVTが決定(設定)され、それぞれの燃焼方式に応じた最適燃費を実現するようにエンジン8が運転され差動部11の伝達効率η11が向上して車両全体として燃費低下を抑制することが可能である。
(第4実施形態)
図25は、第4実施形態の駆動装置10を説明するスケルトン図である。図25では第1実施形態のスケルトン図である図1に対し、ベルト式CVT変速装置である無段変速部20がトロイダル式CVT変速装置である無段変速部140に置き換わっている点が異なる。以下、その相違点について主に説明する。なお、本実施形態の機能ブロック線図及びフローチャートは第1実施形態のそれと同じである。
図25の駆動装置10は、ハイブリッド車両において縦置きされるFR(フロントエンジン・リヤドライブ)型車両に好適に用いられるものである。そして、無段変速部140はその変速比γCVTを機械的作用により連続的に変化させることができる無段の自動変速機として機能する所謂トロイダル式CVT変速装置である。この無段変速部140は、伝達部材18に連結されその回転軸上で相対向する2つの入力ディスク142a,142b(以下、特に区別しない場合には「入力ディスク142」という)と、その2つ入力ディスク142a,142bの間において入力ディスク142a,142bのそれぞれに相対向して同軸上に設けられ出力軸22に連結された2つの出力ディスク144a,144b(以下、特に区別しない場合には「出力ディスク144」という)と、相対向するそれぞれの入力ディスク142a,142bと出力ディスク144a,144bとの間にその回転軸を対称軸として2つずつ合計4つ設けられたパワーローラ146a,146b,146c,146d(以下、特に区別しない場合には「パワーローラ146」という)とを備えている。そして、相対向する入力ディスク142と出力ディスク144とは互いが近付く方向に押圧され、それらの対向面はその間に設けられ伝達部材18の回転軸と交差する回転軸を有する2つのパワーローラ146の外周面と摩擦力を発生して接触し、その接触を維持しつつパワーローラ146の回転軸が揺動可能となるように入力ディスク142および出力ディスク144の相対向するパワーローラ146との接触面は円弧状断面を有している。このように構成された無段変速部140では、第1の動力伝達経路をなす一組の入力ディスク142a、パワーローラ146a,146b、出力ディスク144aと、第2の動力伝達経路をなす一組の入力ディスク142b、パワーローラ146c,146d、出力ディスク144bとが機械的配置としては伝達部材18の回転軸上に直列に、動力伝達経路としては並列に設けられており、伝達部材18から入力された駆動トルクは無段変速部140内の並列な2つの動流伝達経路でそれぞれ入力ディスク142、パワーローラ146、出力ディスク144の順に伝達され出力ディスク144に連結された出力軸22を経て駆動輪38へ伝達される。
無段変速部140では、入力ディスク142と出力ディスク144とのそれぞれと外周面で摩擦接触するパワーローラ146の回転軸と伝達部材18の回転軸とのなす角度θPR(図25参照)を4つのパワーローラ146で同時に同じ角度に変化させることによって、入力ディスク142におけるパワーローラ146との接触点の半径(有効径)と出力ディスク144におけるパワーローラ146との接触点の半径(有効径)との比が変化し無段変速部20の変速比γCVTが連続的に変化する。具体的には、上記角度θPRが小さくされるほど、入力ディスク142における上記接触点の半径は大きくなり出力ディスク144における上記接触点の半径は小さくなって、無段変速部20の変速比γCVTは小さくなる。
本実施形態によれば、第1実施形態に対し無段変速部140の機械的構造が異なるだけであるので、第1実施形態の効果(A1)〜(A9)と同様の効果がある。
(他の実施形態)
以上、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
例えば、前述の第3実施形態では、エンジン8の燃焼方式が変更される場合について説明されているが、エンジン8の運転方式であるエンジン8の燃焼方式が変更される場合のみならずその他の運転方式が変更される場合にも同様の制御作動で対応し得る。例えば、軽負荷時にはエンジン8が4気筒で駆動され高負荷時には8気筒で駆動されるような可変気筒の運転方式を備えたエンジン8にも上記制御作動で同様に対応し得る。
また前述の第3実施形態において、エンジン8の燃焼方式はリーン燃焼方式とストイキ燃焼方式との2方式であるが3方式以上であっても差し支えない。
また前述の第1実施形態〜第4実施形態において、第1電動機M1の運転状態が制御されることにより、差動部11(動力分配機構16)はその変速比γ0が最小値γ0minから最大値γ0maxまで連続的に変化させられる電気的な無段変速機として機能するものであったが、例えば差動部11の変速比γ0を連続的ではなく差動作用を利用して敢えて段階的に変化させるものであってもよい。また、無段変速部20,140もその変速比γCVTを敢えて段階的に変化させるものであってもよい。
また前述の第1実施形態〜第4実施形態において、エンジン8と差動部11とは直結されているが、エンジン8が差動部11にクラッチ等の係合要素を介して連結されていてもよい。
また前述の第1実施形態〜第4実施形態において、第1電動機M1と第2回転要素RE2とは直結されており、第2電動機M2と第3回転要素RE3とは直結されているが、第1電動機M1が第2回転要素RE2にクラッチ等の係合要素を介して連結され、第2電動機M2が第3回転要素RE3にクラッチ等の係合要素を介して連結されていてもよい。
また前述の第1実施形態〜第4実施形態において、エンジン8から駆動輪38への動力伝達経路において、差動部11の次に無段変速部20が連結されているが、無段変速部20の次に差動部11が連結されている順番でもよい。要するに、無段変速部20は、エンジン8から駆動輪38への動力伝達経路の一部を構成するように設けられておればよい。
また前述の第1実施形態〜第4実施形態において、図1によれば、差動部11と無段変速部20とは直列に連結されているが、駆動装置10全体として電気的に差動状態を変更し得る電気式差動機能とその電気式差動機能による変速とは異なる原理で変速する機能とが備わっていれば、差動部11と無段変速部20とが機械的に独立していなくても本発明は適用される。
また前述の第1実施形態〜第4実施形態において、動力分配機構16はシングルプラネタリであるが、ダブルプラネタリであってもよい。
また前述の第1実施形態〜第4実施形態において、差動部遊星歯車装置24を構成する第1回転要素RE1にはエンジン8が動力伝達可能に連結され、第2回転要素RE2には第1電動機M1が動力伝達可能に連結され、第3回転要素RE3には駆動輪38への動力伝達経路が連結されているが、例えば、2つの遊星歯車装置がそれを構成する一部の回転要素で相互に連結された構成において、その遊星歯車装置の回転要素にそれぞれエンジン、電動機、駆動輪が動力伝達可能に連結されており、その遊星歯車装置の回転要素に連結されたクラッチ又はブレーキの制御により差動部11が有段変速と無段変速とに切換可能な構成にも本発明は適用される。
また前述の第1実施形態〜第4実施形態において、第2電動機M2は伝達部材18に直接連結されているが、第2電動機M2の連結位置はそれに限定されず、エンジン8又は伝達部材18から駆動輪38までの間の動力伝達経路に直接的或いは変速機、遊星歯車装置、係合装置等を介して間接的に連結されていてもよい。
また、前述の第1実施形態〜第4実施形態の動力分配機構16では、差動部キャリヤCA0がエンジン8に連結され、差動部サンギヤS0が第1電動機M1に連結され、差動部リングギヤR0が伝達部材18に連結されていたが、それらの連結関係は、必ずしもそれに限定されるものではなく、エンジン8、第1電動機M1、伝達部材18は、差動部遊星歯車装置24の3要素CA0、S0、R0のうちのいずれと連結されていても差し支えない。
また前述の第1実施形態〜第4実施形態において、エンジン8は入力軸14と直結されていたが、例えばギヤ、ベルト等を介して作動的に連結されておればよく、共通の軸心上に配置される必要もない。
また前述の第1実施形態〜第4実施形態において、第1電動機M1および第2電動機M2は、入力軸14に同心に配置されて第1電動機M1は差動部サンギヤS0に連結され第2電動機M2は伝達部材18に連結されていたが、必ずしもそのように配置される必要はなく、例えばギヤ、ベルト、減速機等を介して作動的に第1電動機M1は差動部サンギヤS0に連結され、第2電動機M2は伝達部材18に連結されていてもよい。
また前述の第1実施形態〜第4実施形態において、動力分配機構16は1組の差動部遊星歯車装置24から構成されていたが、2以上の遊星歯車装置から構成されて、非差動状態(定変速状態)では3段以上の変速機として機能するものであってもよい。
また前述の第1実施形態〜第4実施形態において、第2電動機M2はエンジン8から駆動輪38までの動力伝達経路の一部を構成する伝達部材18に連結されているが、第2電動機M2がその動力伝達経路に連結されていることに加え、クラッチ等の係合要素を介して動力分配機構16にも連結可能とされており、第1電動機M1の代わりに第2電動機M2によって動力分配機構16の差動状態を制御可能とする駆動装置10の構成であってもよい。
また前述した複数の実施形態はそれぞれ、例えば優先順位を設けるなどして、相互に組み合わせて実施することができる。
その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。
本発明の制御装置が適用されるハイブリッド車両用駆動装置の構成を説明するスケルトン図である。 図1のハイブリッド車両用駆動装置において各回転要素の回転速度の相対関係を直線上で表す共線図である。 図1のハイブリッド車両用駆動装置に設けられた電子制御装置の入出力信号を説明する図である。 図1のハイブリッド車両用駆動装置を操作するためのシフトレバーを備えた複数種類のシフトポジションを選択するために操作されるシフト操作装置の一例を示す図である。 第1実施形態において、図3の電子制御装置による制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。 図1のハイブリッド車両用駆動装置に連結されたエンジンの燃焼効率最適線を表す図である。 図1のハイブリッド車両用駆動装置において、車速とアクセル開度とをパラメータとする同じ二次元座標に構成された、差動部の差動状態の切換判断の基となる予め記憶された差動状態切換線図の一例と、エンジン走行とモータ走行とを切り換えるためのエンジン走行領域とモータ走行領域との境界線を有する予め記憶された駆動力源切換線図の一例とを示す図である。 図5の無段変速部制御手段が無段変速部の基本変速比としてその変速比を決定するために用いる車速と無段変速部の変速比との関係を示す無段変速部変速比マップを示す図である。 図5の差動部制御手段が第1電動機回転速度NM1を零に近付ける方向に補正するために用いる第1電動機回転速度変更値ΔNM1と電気パス量との予め設定された関係を示す図である。 第1実施形態において、図3の電子制御装置の制御作動の要部すなわちエンジン走行中において差動部が差動状態である場合に差動部の伝達効率を向上させるための制御動作を説明するフローチャート図である。 図10のSA4を置換するステップを示す図である。 無段変速部制御手段が無段変速部の変速比を補正するために用いる無段変速部の変速比と伝達効率との関係を示す図である。 図3の電子制御装置の制御作動の要部すなわちエンジン走行中において差動部が差動状態である場合に乗算効率を向上させるための制御作動を説明するフローチャート図である。 図13のSB4を置換するステップを示す図である。 変速比調整手段によって行われる差動部の差動動作や無段変速部の変速動作を調整する動作手順を示すフローチャート図である。 駆動装置の総合変速比の調整動作の手順を示すフローチャート図である。 第2実施形態において、差動部の差動を制限する際における動作手順を示すフローチャート図である。 第2実施形態において、差動部の差動を制限する際におけるより具体的な動作手順を示すフローチャート図である。 差動部サンギヤの回転数が差動部リングギヤの回転数よりも高い状態から切換クラッチの係合動作を行う場合における、エンジン回転数、差動部リングギヤの回転数、第1電動機の回転数、切換クラッチを係合させるための油圧それぞれの変化状態を示すタイミングチャート図である。 第3実施形態において、図3の電子制御装置による制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。 第3実施形態において、図1のハイブリッド車両用駆動装置に連結されたエンジンの燃焼効率最適線を表す図であって、第1実施形態の図6に相当する図である。 第3実施形態において、図22の無段変速部制御手段が無段変速部の基本変速比としてその変速比を決定するために用いる車速と無段変速部の変速比との関係を示す無段変速部変速比マップであって、第1実施形態の図8に相当する図である。 第3実施形態において、図1のハイブリッド車両用駆動装置に連結されたエンジンの燃焼方式が切り換えられた場合の各回転要素の回転速度の相対関係を例示した共線図である。 第3実施形態において、図3の電子制御装置の制御作動の要部すなわちエンジン走行中において差動部が差動状態である場合にエンジンの燃焼方式に応じて無段変速部の変速比を決定する制御作動を説明するフローチャート図である。 図1のハイブリッド車両用駆動装置の無段変速部をそれとは異なる構造の無段変速部に置換した第4実施形態のスケルトン図である。
符号の説明
8 エンジン(動力源)
10 駆動装置(ハイブリッド車両用駆動装置)
11 差動部(電気式差動部)
14 入力軸
16 動力分配機構(差動機構)
18 伝達部材(電気式差動部の出力軸)
20 無段変速部
60 電子制御装置(制御装置)
78 切換制御手段
84 変速比調整手段
M1 第1電動機
M2 第2電動機
80,116 無段変速部制御手段
82 差動部制御手段
C0 切換クラッチ(差動制限手段)
B0 切換ブレーキ(差動制限手段)

Claims (11)

  1. 差動機構の回転要素に連結された第1電動機の運転状態が制御されることにより入力軸の回転数と出力軸の回転数との差動状態が制御される電気式差動部と、上記差動機構の差動状態を制限可能な差動制限手段と、上記入力軸に連結された動力源と、動力伝達経路の一部を構成する無段変速部とを備えた車両用駆動装置の制御装置であって、
    上記電気式差動部の差動を制限する状態と差動を制限しない状態との切換えを運転者の出力要求量に基づいて行う切換制御手段と、
    上記差動制限手段によって上記電気式差動部の差動が制限されているときには、上記動力源の目標出力に対し上記無段変速部の変速比を調整することで上記動力源の動作点を設定する一方、上記電気式差動部の差動が制限されていないときには、上記動力源の目標出力に対し上記電気式差動部の変速比と上記無段変速部の変速比との総合変速比を調整することで上記動力源の動作点を設定する変速比調整手段とを備えており、
    上記電気式差動部には第2電動機が連結されており、上記電気式差動部の差動が制限されているときには、上記第2電動機による発電が行われることを前提に動力源の目標出力が設定されるようになっており、
    上記変速比調整手段は、上記電気式差動部の差動が制限されていないとき、上記動力源の動作点を燃費最適点に略合致させながら第1電動機の回転速度を略零に設定するように上記無段変速部の基本変速比を決定し、その後、上記電気式差動部における動力源からの出力の伝達効率と上記無段変速部における伝達効率との乗算値である乗算効率が最高効率となるように、上記無段変速部の基本変速比に対する補正を行って、無段変速部の変速比を決定するよう構成されていることを特徴とする車両用駆動装置の制御装置。
  2. 請求項1記載の車両用駆動装置の制御装置において、
    上記電気式差動部の差動が制限されていないときには、上記第1電動機および第2電動機による発電が行われることを前提に動力源の目標出力が設定されることを特徴とする車両用駆動装置の制御装置。
  3. 請求項1または2記載の車両用駆動装置の制御装置において、
    上記差動制限手段による電気式差動部の差動制限状態として、電気式差動部の変速比が互いに異なるロー/ハイの2つの状態が切り換え可能な構成とされていることを特徴とする車両用駆動装置の制御装置。
  4. 請求項3記載の車両用駆動装置の制御装置において、
    上記電気式差動部における差動制限状態のロー/ハイの切換えを車速に基づいて行うロー/ハイ切換制御手段を備えていることを特徴とする車両用駆動装置の制御装置。
  5. 請求項3記載の車両用駆動装置の制御装置において、
    上記電気式差動部における差動制限状態のロー/ハイの切換えをアクセル開度に基づいて行うロー/ハイ切換制御手段を備えていることを特徴とする車両用駆動装置の制御装置。
  6. 請求項1〜5のうち何れか一つに記載の車両用駆動装置の制御装置において、
    上記動力伝達経路には走行駆動力を発生するための電動機が備えられており、この電動機のみの駆動による走行時には、上記電気式差動部の差動動作が可能な状態とされることを特徴とする車両用駆動装置の制御装置。
  7. 請求項1〜6のうち何れか一つに記載の車両用駆動装置の制御装置において、
    上記差動機構は遊星歯車装置で構成されており、電気式差動部は駆動輪に動力伝達可能な電動機を備えていることを特徴とする車両用駆動装置の制御装置。
  8. 請求項1記載の車両用駆動装置の制御装置において、
    上記変速比調整手段は、電気式差動部の差動を制限する際、上記総合変速比が変更されないように無段変速部の変速比を変更するよう構成されていることを特徴とする車両用駆動装置の制御装置。
  9. 請求項8記載の車両用駆動装置の制御装置において、
    上記差動制限手段による電気式差動部の差動制限状態として、電気式差動部の変速比が互いに異なるロー/ハイの2つの状態が切り換え可能な構成とされており、
    上記変速比調整手段は、電気式差動部の差動制限状態をロー側へ切り換える際、無段変速部の変速比を最大減速比に対して小さな減速比に設定するよう構成されていることを特徴とする車両用駆動装置の制御装置。
  10. 請求項8記載の車両用駆動装置の制御装置において、
    上記差動制限手段による電気式差動部の差動制限状態として、電気式差動部の変速比が互いに異なるロー/ハイの2つの状態が切り換え可能な構成とされており、
    上記変速比調整手段は、電気式差動部の差動制限状態をハイ側へ切り換える際、無段変速部の変速比を最小減速比に対して大きな減速比に設定するよう構成されていることを特徴とする車両用駆動装置の制御装置。
  11. 請求項1〜10のうち何れか一つに記載の車両用駆動装置の制御装置において、
    上記変速比調整手段は、上記電気式差動部の差動を制限する状態と差動を制限しない状態との切換え過渡時に、動力源の回転数が変化しないように上記電気式差動部の変速比と無段変速部の変速比とを略同時に変更する構成とされていることを特徴とする車両用駆動装置の制御装置。
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