JP5883659B2 - Vehicle and vehicle control device - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関が機関出力軸から出力した機械的動力を、遊星歯車装置により変速して、駆動輪に向けて出力可能な車両の制御技術に関する。   The present invention relates to a vehicle control technology capable of shifting mechanical power output from an engine output shaft of an internal combustion engine by means of a planetary gear device and outputting it to drive wheels.

内燃機関が機関出力軸から出力した機械的動力を、遊星歯車装置により変速して、駆動輪に向けて出力可能な車両においては、内燃機関が出力した機械的動力を、遊星歯車装置により、駆動輪(車輪)に向かう機械的動力と、発電機として作動する電気モータに向かう機械的動力に分配する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。   In a vehicle capable of shifting the mechanical power output from the engine output shaft of the internal combustion engine by the planetary gear device and outputting it to the drive wheels, the mechanical power output from the internal combustion engine is driven by the planetary gear device. A technique for distributing mechanical power toward a wheel (wheel) and mechanical power toward an electric motor that operates as a generator is known (see, for example, Patent Document 1).

特許第4200460号公報Japanese Patent No. 4200240

上述のような車両においては、遊星歯車装置が有する各回転要素(例えば、サンギア、プラネタリキャリア、リングギア等)の回転を、ブレーキやクラッチ等の機械要素を用いて制限することで、内燃機関が機関出力軸から出力した機械的動力(以下、機関出力と記す)を、当該遊星歯車装置により所定の減速比(又は増速比)で変速して、駆動輪に向けて出力する技術がある。例えば、機関出力を、遊星歯車装置において回転速度を増速させて駆動輪に向けて出力する運転方式(以下、増速モードと記す)や、機関出力を、遊星歯車装置において回転速度をそのままに伝達させて、駆動輪に向けて出力する運転方式(以下、直結モードと記す)等が提案されている。   In the vehicle as described above, the internal combustion engine is controlled by restricting the rotation of each rotating element (for example, sun gear, planetary carrier, ring gear, etc.) of the planetary gear device using a mechanical element such as a brake or a clutch. There is a technique in which mechanical power output from an engine output shaft (hereinafter referred to as engine output) is shifted at a predetermined reduction ratio (or speed increase ratio) by the planetary gear device and output to drive wheels. For example, the engine output is output to the drive wheel by increasing the rotational speed in the planetary gear device (hereinafter referred to as a speed increasing mode), or the engine output is output as it is in the planetary gear device. There has been proposed a driving method (hereinafter referred to as a direct connection mode) that is transmitted and output toward a driving wheel.

このような車両においては、上述のような増速モードから直結モードに切替える場合に、遊星歯車装置の各回転要素の回転を制限するクラッチやブレーキ等の機械要素を操作して、各回転要素の回転を制限しない状態にする必要がある。このような状態にしたときに、当該機関出力軸と一体に回転する部材の慣性モーメントにより当該機関出力軸、及び機関出力軸に結合されて一体に回転する部材に、回転変動が生じることがある。   In such a vehicle, when switching from the speed increasing mode as described above to the direct connection mode, a mechanical element such as a clutch or a brake that restricts the rotation of each rotating element of the planetary gear device is operated to It is necessary to make the rotation not limited. In such a state, the engine output shaft and the member coupled to the engine output shaft and rotating integrally may be caused by the moment of inertia of the member rotating integrally with the engine output shaft. .

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、車両加速時に増速モードから直結モードに移行させる場合に、機関出力軸と一体に回転する部材の慣性モーメントにより機関出力軸に生じる回転変動を抑制可能な、車両の制御技術を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and the rotational fluctuation generated in the engine output shaft due to the moment of inertia of the member that rotates integrally with the engine output shaft when shifting from the acceleration mode to the direct connection mode during vehicle acceleration. An object of the present invention is to provide a vehicle control technology capable of suppressing the above-described problem.

上記の目的を達成するために、本発明に係る車両は、内燃機関が機関出力軸から出力した機械的動力を、遊星歯車装置により変速して、駆動輪に向けて出力可能な車両であって、前記遊星歯車装置の各回転要素の回転をいずれも制限しない運転方式であり、前記機関出力軸からの機械的動力を、前記遊星歯車装置において分割して、その一部を主に発電機として作動する電気モータであるジェネレータのロータに伝達すると共に、その残りを前記駆動輪に向けて出力することが可能な運転方式であるパワースプリットモードと、前記遊星歯車装置の各回転要素のうち少なくとも一つの回転運動を制限することにより、前記機関出力軸からの機械的動力のうち少なくとも一部を、前記遊星歯車装置において回転速度を増速させて、前記駆動輪に向けて出力する運転方式である増速モードと、前記遊星歯車装置の各回転要素のうち少なくとも一つの回転運動を制限することにより、前記機関出力軸からの機械的動力のうち少なくとも一部を、前記遊星歯車装置において回転速度を変化させることなく、前記駆動輪に向けて出力する運転方式である直結モードに切替え可能に構成されており、前記遊星歯車装置は、前記内燃機関の機関出力軸と一体に回転するプラネタリキャリアと、前記ジェネレータのロータに連動して回転する第1サンギアと、前記駆動輪と連動して回転するリングギアと、を有するものであり、前記車両は、前記プラネタリキャリアを前記第1サンギアと共用しており、且つ前記第1サンギアに比べて歯数が大きく設定された第2サンギアと、前記第2サンギアの回転を止めて、前記第1サンギアの回転速度を制限することにより、前記プラネタリキャリアに対して前記リングギアの回転速度を増速させる増速ブレーキと、前記リングギアと前記プラネタリキャリアとを連結させることにより、前記プラネタリキャリアと前記リングギアを同一の回転速度で回転させる連結クラッチと、車両の加速時において前記増速モードから前記直結モードに移行させる場合、前記増速モードから前記パワースプリットモードにして、前記パワースプリットモードから前記直結モードに移行させる制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記パワースプリットモードにおいて、前記機関出力軸と一体に回転する部材の慣性モーメントにより前記機関出力軸に生じる回転変動を打ち消す向きに、前記機関出力軸に作用する機関トルクを変化させ、前記ジェネレータを力行させることにより、前記ロータの回転方向を前記増速モードとは逆向きに切替えるIn order to achieve the above object, a vehicle according to the present invention is a vehicle capable of shifting the mechanical power output from the engine output shaft of the internal combustion engine by the planetary gear device and outputting it to the drive wheels. the a driving method that neither restrict the rotation of each rotating element of the planetary gear unit, the mechanical power from the engine output shaft, the split in the planetary gear unit, a part mainly as a generator while transmitted to the rotor of the generator is an electric motor that operates a power split mode is an operation mode that can output the remainder toward the drive wheel, at least one of the rotary elements of the planetary gear unit by limiting the one of the rotational movement, at least a portion of the mechanical power from the engine output shaft, said by accelerated rotational speed in the planetary gear unit, the drive wheel Only the speed increasing mode is an operation mode for outputting, by restricting at least one of the rotational movement of the respective rotary elements of the planetary gear unit, at least a portion of the mechanical power from the engine output shaft, wherein without changing the rotational speed in the planetary gear unit, and the direct mode is an operating system for output to the driving wheel, which can be configured switched on, the planetary gear device, the engine output of the internal combustion engine A planetary carrier that rotates integrally with a shaft; a first sun gear that rotates in conjunction with a rotor of the generator; and a ring gear that rotates in conjunction with the drive wheel. The vehicle includes the planetary A second sun gear sharing a carrier with the first sun gear and having a larger number of teeth than the first sun gear; and the second sun gear. By stopping the rotation and limiting the rotation speed of the first sun gear, the speed increasing brake for increasing the rotation speed of the ring gear with respect to the planetary carrier is connected to the ring gear and the planetary carrier. by a coupling clutch for rotating the ring gear and the planetary carrier at the same rotational speed, when shifting from the speed increasing mode during acceleration of the vehicle in the direct mode, and from the speed increasing mode to the power-split mode Te, and a control device which Ru is shifted to the direct mode from the power-split mode, the control device in the power-split mode, the engine output shaft by the inertia moment of the member which rotates integrally with the engine output shaft Acting on the engine output shaft in a direction that cancels out rotational fluctuations The rotation direction of the rotor is switched to the opposite direction to the speed increasing mode by changing the engine torque to be turned and causing the generator to power .

また、本発明に係る車両用制御装置は、内燃機関が機関出力軸から出力した機械的動力を、遊星歯車装置により変速して、駆動輪に向けて出力可能な車両に用いられ、前記機関出力軸に作用するトルクである機関トルクを制御可能な車両用制御装置であって、前記遊星歯車装置の各回転要素の回転をいずれも制限しない運転方式であり、前記機関出力軸からの機械的動力を、前記遊星歯車装置において分割して、その一部を主に発電機として作動する電気モータであるジェネレータのロータに伝達すると共に、その残りを前記駆動輪に向けて出力することが可能な運転方式であるパワースプリットモードと、前記遊星歯車装置の各回転要素のうち少なくとも一つの回転運動を制限することにより、前記機関出力軸からの機械的動力のうち少なくとも一部を、前記遊星歯車装置において回転速度を増速させて、前記駆動輪に向けて出力する運転方式である増速モードと、前記遊星歯車装置の各回転要素のうち少なくとも一つの回転運動を制限することにより、前記機関出力軸からの機械的動力のうち少なくとも一部を、前記遊星歯車装置において回転速度を変化させることなく、前記駆動輪に向けて出力する運転方式である直結モードと、を切替え可能に構成されており、前記遊星歯車装置は、前記内燃機関の機関出力軸と一体に回転するプラネタリキャリアと、前記ジェネレータのロータに連動して回転する第1サンギアと、前記駆動輪と連動して回転するリングギアと、を有するものであり、前記車両は、前記プラネタリキャリアを前記第1サンギアと共用しており、且つ前記第1サンギアに比べて歯数が大きく設定された第2サンギアと、前記第2サンギアの回転を止めて、前記第1サンギアの回転速度を制限することにより、前記プラネタリキャリアに対して前記リングギアの回転速度を増速させる増速ブレーキと、前記リングギアと前記プラネタリキャリアとを連結させることにより、前記プラネタリキャリアと前記リングギアを同一の回転速度で回転させる連結クラッチと、を備え、前記車両用制御装置は、車両の加速時において前記増速モードから前記直結モードに移行させる場合、前記増速モードから前記パワースプリットモードにして、前記パワースプリットモードから前記直結モードに移行させ、前記パワースプリットモードにおいて、前記機関出力軸と一体に回転する部材の慣性モーメントにより前記機関出力軸に生じる回転変動を打ち消す向きに、前記機関出力軸に作用する機関トルクを変化させ、前記ジェネレータを力行させることにより、前記ロータの回転方向を前記増速モードとは逆向きに切替えるThe vehicle control device according to the present invention, the mechanical power internal combustion engine is output from the engine output shaft, and shifting the planetary gear unit is used to output a vehicle capable toward the driving wheel, the engine output a controllable vehicle control device engine torque is the torque acting on the shaft, said a driving method that does not restrict any rotation of each rotating element of the planetary gear unit, the mechanical power from the engine output shaft and the split in the planetary gear unit, the transmitting part to the main generator rotor is an electric motor acting as a generator, capable of outputting the remainder toward the drive wheel driving and a power split mode is a scheme, by limiting at least one of the rotational movement of the respective rotary elements of the planetary gear unit, little of the mechanical power from the engine output shaft Some and also the by accelerated rotational speed in a planetary gear device, the speed increasing mode is an operating system for output to the driving wheel, at least one of the rotational movement of the respective rotary elements of the planetary gear unit by limiting the, at least a portion of the mechanical power from the engine output shaft, it said without changing the rotational speed in the planetary gear unit, direct mode and a driving method for output to the driving wheel The planetary gear device includes a planetary carrier that rotates integrally with an engine output shaft of the internal combustion engine, a first sun gear that rotates in conjunction with a rotor of the generator, and the driving wheel. A ring gear that rotates in conjunction with the vehicle, wherein the vehicle shares the planetary carrier with the first sun gear, and the first gear The rotation of the ring gear relative to the planetary carrier is achieved by stopping the rotation of the second sun gear having a larger number of teeth than the sun gear and limiting the rotation speed of the first sun gear. A speed increasing brake for increasing the speed; and a connecting clutch for rotating the planetary carrier and the ring gear at the same rotational speed by connecting the ring gear and the planetary carrier; apparatus, when shifting from the speed increasing mode during acceleration of the vehicle in the direct connection mode, and the power-split mode from the acceleration mode, the allowed transition from power-split mode to the direct mode, in the power-split mode , Due to the moment of inertia of the member that rotates integrally with the engine output shaft. The engine torque acting on the engine output shaft is changed in a direction to cancel the rotational fluctuation generated in the engine output shaft, and the generator is powered to switch the rotation direction of the rotor to the opposite direction to the speed increasing mode .

本発明によれば、車両加速時に増速モードから直結モードに移行させる場合に、機関出力軸と一体に回転する部材の慣性モーメントにより機関出力軸に生じる回転変動を抑制することができ、当該回転変動に起因する振動(ショック)が発生することを抑制することができる。   According to the present invention, when shifting from the acceleration mode to the direct connection mode during vehicle acceleration, it is possible to suppress the rotational fluctuation that occurs in the engine output shaft due to the moment of inertia of the member that rotates integrally with the engine output shaft. Generation of vibration (shock) due to fluctuation can be suppressed.

実施形態に係る車両の構成を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing the composition of the vehicles concerning an embodiment. 実施形態に係る車両の運転方式を説明する図であり、遊星歯車装置の各回転要素の動作を示す共線図である。It is a figure explaining the driving | operation system of the vehicle which concerns on embodiment, and is an alignment chart which shows operation | movement of each rotation element of a planetary gear apparatus. 実施形態に係る車両用制御装置が実行する「内燃機関とジェネレータとの協調制御」を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing “cooperative control of an internal combustion engine and a generator” executed by the vehicle control device according to the embodiment. 実施形態に係る車両が有する内燃機関及びジェネレータの動作を示すタイミングチャートであり、「遅れ補償制御」を行う場合を示す図である。It is a timing chart which shows operation | movement of the internal combustion engine and generator which the vehicle which concerns on embodiment has, and is a figure which shows the case where "lag compensation control" is performed. 実施形態の変形例に係る車両が有する内燃機関及びジェネレータの動作を示すタイミングチャートであり、「遅れ補償制御」を行わない場合を示す図である。It is a timing chart which shows operation of an internal combustion engine and a generator which vehicles concerning a modification of an embodiment have, and is a figure showing a case where "lag compensation control" is not performed.

以下、本発明の実施の形態(以下、単に「実施形態」と記す)を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は下記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。   Hereinafter, embodiments of the present invention (hereinafter simply referred to as “embodiments”) will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the following embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the summary.

まず、本実施形態に係る車両について、図1を用いて説明する。図1は、本実施形態に係る車両の構成を示す模式図である。なお、本実施形態に係る車両の一例として、前輪と後輪がそれぞれ推進軸からの機械的動力を受けて回転駆動される四輪駆動車について説明する。   First, the vehicle according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a vehicle according to the present embodiment. As an example of the vehicle according to the present embodiment, a four-wheel drive vehicle in which the front wheels and the rear wheels are rotationally driven by receiving mechanical power from the propulsion shaft will be described.

図1に示すように、車両1は、電気エネルギを機械的仕事に変換して出力可能な電気モータとして、主に車両1の駆動に用いられる第1電気モータ10と、主に発電機として用いられる第2電気モータ20とを有している。加えて、車両1は、燃料のエネルギを燃焼により機械的仕事に変換して出力する原動機として内燃機関5を有している。これらは、後述する動力伝達装置と結合されて車両1に搭載される。   As shown in FIG. 1, a vehicle 1 is used as a first electric motor 10 mainly used for driving the vehicle 1 and mainly as a generator, as an electric motor capable of converting electric energy into mechanical work and outputting it. The second electric motor 20 is provided. In addition, the vehicle 1 has an internal combustion engine 5 as a prime mover that converts fuel energy into mechanical work by combustion and outputs the mechanical work. These are mounted on the vehicle 1 in combination with a power transmission device to be described later.

内燃機関5には、ピストンがシリンダ内を往復運動するピストン往復動機関が用いられている。内燃機関は、図示しない燃料噴射装置、点火装置、及びスロットル弁装置等が設けられており、発生した機械的動力を機関出力軸(クランクシャフト)6から出力する。機関出力軸6は、フライホイール7及びダンパー8を介して、後述する動力分割機構の入力軸32に連結されている。なお、以下の説明において、内燃機関5が機関出力軸6から出力する機械的動力を「機関出力」と記し、機関出力軸6に作用するトルクすなわち負荷を「機関トルク」と記す。また、機関出力軸6の回転速度を「機関回転速度」と記す。   As the internal combustion engine 5, a piston reciprocating engine in which a piston reciprocates in a cylinder is used. The internal combustion engine is provided with a fuel injection device, an ignition device, a throttle valve device, and the like (not shown), and outputs generated mechanical power from an engine output shaft (crankshaft) 6. The engine output shaft 6 is connected via a flywheel 7 and a damper 8 to an input shaft 32 of a power split mechanism described later. In the following description, mechanical power output from the engine output shaft 6 by the internal combustion engine 5 is referred to as “engine output”, and torque acting on the engine output shaft 6, that is, load, is referred to as “engine torque”. The rotational speed of the engine output shaft 6 is referred to as “engine rotational speed”.

第1電気モータ10及び第2電気モータ20は、それぞれ供給された電力を機械的動力に変換して出力する機能と、入力された機械的動力を電力に変換する発電機としての機能とを有する回転電機、いわゆる「モータジェネレータ」である。第1電気モータ10及び第2電気モータ20には、永久磁石型交流同期モータが用いられている。第1電気モータ10及び第2電気モータ20は、それぞれ、三相の交流電力の供給を受けて回転磁界を形成するステータ13,24と、当該回転磁界に引き付けられて回転するロータ11,22とを有しており、当該ロータ11,22から機械的動力を入出力可能に構成されている。   The first electric motor 10 and the second electric motor 20 each have a function of converting supplied electric power into mechanical power and outputting it, and a function as a generator for converting input mechanical power into electric power. It is a rotating electrical machine, a so-called “motor generator”. As the first electric motor 10 and the second electric motor 20, permanent magnet type AC synchronous motors are used. The first electric motor 10 and the second electric motor 20 are respectively provided with stators 13 and 24 that receive a supply of three-phase AC power to form a rotating magnetic field, and rotors 11 and 22 that rotate by being attracted to the rotating magnetic field. The rotors 11 and 22 are configured to be able to input and output mechanical power.

第1電気モータ10は、主に、駆動輪77,99に向けてロータ11から機械的動力を出力する「駆動用モータ」である。なお、第1電気モータ10は、発電機として作動させることで、ロータ11で受けた機械的動力を電力に変換することも可能に構成されている。一方、第2電気モータ20は、主に、ロータ22で受けた機械的動力を電力に変換する発電機として作動する「ジェネレータ」である。なお、第2電気モータ20は、ロータ22から機械的動力を出力することも可能に構成されている。   The first electric motor 10 is a “drive motor” that mainly outputs mechanical power from the rotor 11 toward the drive wheels 77 and 99. In addition, the 1st electric motor 10 is comprised so that mechanical power received with the rotor 11 can be converted into electric power by operating as a generator. On the other hand, the second electric motor 20 is a “generator” that mainly operates as a generator that converts mechanical power received by the rotor 22 into electric power. The second electric motor 20 is configured to be able to output mechanical power from the rotor 22.

なお、発電用モータである第2電気モータ20のロータ22の回転速度を「ジェネレータ回転速度」と記す。また、第2電気モータ20がロータ22に生じさせるトルクすなわち回転負荷を「ジェネレータトルク」と記し、第2電気モータ20がロータ22から出力する機械的動力を「ジェネレータ出力」と記す。   The rotational speed of the rotor 22 of the second electric motor 20 that is a power generation motor is referred to as “generator rotational speed”. The torque generated by the second electric motor 20 on the rotor 22, that is, the rotational load is referred to as “generator torque”, and the mechanical power output from the rotor 22 by the second electric motor 20 is referred to as “generator output”.

また車両1は、内燃機関5が出力した機械的動力を第2電気モータ20に向かう機械的動力と駆動輪77,99に向かう機械的動力に分割可能な動力分割機構として、また内燃機関5が出力した機械的動力を変速して駆動輪に向けて出力する変速機構として、シンプルプラネタリー式の遊星歯車装置30を有している。遊星歯車装置30は、入力軸32に結合されており、且つ第1プラネタリピニオン35を回転可能に支持するプラネタリキャリア33と、第1プラネタリピニオン35と噛み合う第1サンギア36と、第1プラネタリピニオン35と噛み合うリングギア44とを回転要素として有している。リングギア44には、推進軸60に向けて機械的動力を出力する出力軸48及び出力ギア45が結合されている。   In addition, the vehicle 1 serves as a power split mechanism that can split the mechanical power output from the internal combustion engine 5 into mechanical power toward the second electric motor 20 and mechanical power toward the drive wheels 77 and 99. A simple planetary planetary gear unit 30 is provided as a speed change mechanism for shifting the output mechanical power and outputting it to the drive wheels. The planetary gear device 30 is coupled to the input shaft 32 and supports a planetary carrier 33 that rotatably supports the first planetary pinion 35, a first sun gear 36 that meshes with the first planetary pinion 35, and a first planetary pinion 35. And a ring gear 44 that meshes with each other as a rotating element. An output shaft 48 and an output gear 45 that output mechanical power toward the propulsion shaft 60 are coupled to the ring gear 44.

第1サンギア36は、入力軸32と同軸に設けられており、内部に入力軸32が通る第1中空軸37を介して、第2電気モータ20を駆動するギア38と結合されている。当該ギア38は、第2電気モータ20のロータ22に出力軸40を介して結合されたギア39と噛み合っている。このようにして、第1サンギア36は、第2電気モータ20のロータ22と係合している。すなわち、第1サンギア36は、第2電気モータ20のロータ22に連動して回転する。   The first sun gear 36 is provided coaxially with the input shaft 32 and is coupled to a gear 38 that drives the second electric motor 20 via a first hollow shaft 37 through which the input shaft 32 passes. The gear 38 meshes with a gear 39 coupled to the rotor 22 of the second electric motor 20 via the output shaft 40. Thus, the first sun gear 36 is engaged with the rotor 22 of the second electric motor 20. That is, the first sun gear 36 rotates in conjunction with the rotor 22 of the second electric motor 20.

このように構成された動力分割機構としての遊星歯車装置30は、入力軸32で受け、プラネタリキャリア33に伝達された機関出力を、リングギア44と第1サンギア36に分割することが可能となっている。機関出力のうち第1サンギア36に伝達された機械的動力は、ロータ22に伝達され、第2電気モータ20を発電機として作動させることにより電力に変換される。一方、プラネタリキャリア33からリングギア44に伝達された機械的動力は、駆動輪77,99に向けて伝達される。   The planetary gear device 30 as the power split mechanism configured as described above can receive the engine output received by the input shaft 32 and transmitted to the planetary carrier 33 into the ring gear 44 and the first sun gear 36. ing. Of the engine output, mechanical power transmitted to the first sun gear 36 is transmitted to the rotor 22 and converted into electric power by operating the second electric motor 20 as a generator. On the other hand, the mechanical power transmitted from the planetary carrier 33 to the ring gear 44 is transmitted toward the drive wheels 77 and 99.

また、車両1は、プラネタリキャリア33に対してリングギア44の回転速度を増速させるための機構(以下、増速機構と記す)50を有している。増速機構50は、上述した動力分割機構と、プラネタリキャリア33及びリングギア44を回転要素として共用している。増速機構50は、プラネタリキャリア33に回転可能に支持され、第1プラネタリピニオン35とプラネタリキャリア33を共用し、一体的に回転する第2プラネタリピニオン51と、当該第2プラネタリピニオン51と噛み合う第2サンギア52とを回転要素として有している。第2サンギア52は、第1サンギア36に比べて歯数が大きく設定されている。増速機構50は、さらに、第2サンギア52の回転を制動し、停止して、リングギア44の回転速度を、プラネタリキャリア33の回転速度に対して増速させるブレーキである「増速ブレーキ」Bを有している。   The vehicle 1 also has a mechanism (hereinafter referred to as a speed increasing mechanism) 50 for increasing the rotational speed of the ring gear 44 with respect to the planetary carrier 33. The speed increasing mechanism 50 shares the power split mechanism described above with the planetary carrier 33 and the ring gear 44 as rotating elements. The speed increasing mechanism 50 is rotatably supported by the planetary carrier 33, shares the first planetary pinion 35 and the planetary carrier 33, and meshes with the second planetary pinion 51 that rotates integrally with the second planetary pinion 51. 2 sun gear 52 as a rotating element. The second sun gear 52 has a larger number of teeth than the first sun gear 36. The speed increasing mechanism 50 further brakes and stops the rotation of the second sun gear 52, and increases the rotation speed of the ring gear 44 with respect to the rotation speed of the planetary carrier 33. B.

増速ブレーキBは、第2サンギア52に結合された運動体と、車両1に結合された静止体とを有しており、第2サンギア52と一体に回転する運動体54と、静止体55とを係合させることにより、第2サンギア52の回転を制動及び停止させることが可能である。増速ブレーキBは、運動体54の回転を止める「停止状態」に制御すると、第2サンギア52の回転が止まり、リングギア44の回転速度を、プラネタリキャリア33の回転速度に対して一定の比率で増速させること可能となっている。   The speed increasing brake B has a moving body coupled to the second sun gear 52 and a stationary body coupled to the vehicle 1, a moving body 54 that rotates integrally with the second sun gear 52, and a stationary body 55. And the rotation of the second sun gear 52 can be braked and stopped. When the speed increasing brake B is controlled to a “stop state” in which the rotation of the moving body 54 is stopped, the rotation of the second sun gear 52 is stopped, and the rotation speed of the ring gear 44 is set to a constant ratio with respect to the rotation speed of the planetary carrier 33. It is possible to increase the speed.

このように増速ブレーキBは、停止状態に制御されることにより、第2サンギア52の回転を止めて、第1サンギア36の回転速度を制限する。これにより、プラネタリキャリア33に対してリングギア44の回転速度を増速させることが可能となっている。すなわち、増速機構50は、第2サンギア52の回転を止めることで、第1サンギア36の回転運動を制限することにより、プラネタリキャリア33に対してリングギア44の回転速度を増速させる。   In this way, the speed increasing brake B is controlled to be stopped, thereby stopping the rotation of the second sun gear 52 and limiting the rotation speed of the first sun gear 36. As a result, the rotational speed of the ring gear 44 can be increased with respect to the planetary carrier 33. In other words, the speed increasing mechanism 50 increases the rotational speed of the ring gear 44 relative to the planetary carrier 33 by restricting the rotational movement of the first sun gear 36 by stopping the rotation of the second sun gear 52.

なお、本明細書において、ブレーキ(例えば、増速ブレーキB)を作動させて運動体の回転を止めて静止させた状態を「停止状態」と記す。一方、当該ブレーキを作動させておらず、静止体に対して運動体が自由に回転する状態を「非作動状態」と記す。また、運動体と静止体が接して運動体の回転が制動される状態を「制動状態」と記す。つまり「制動状態」には、上述した「停止状態」が含まれる。   In this specification, a state where a brake (for example, the speed increasing brake B) is operated to stop the moving body from rotating and is stopped is referred to as a “stop state”. On the other hand, a state where the brake is not operated and the moving body freely rotates with respect to the stationary body is referred to as a “non-operating state”. A state in which the moving body and the stationary body are in contact with each other and the rotation of the moving body is braked is referred to as a “braking state”. That is, the “braking state” includes the “stop state” described above.

また、本明細書において、クラッチ(例えば、連結クラッチA、遊星歯車側切り離しクラッチC、駆動用モータ切り離しクラッチD、トランスファークラッチ84)を作動させず、駆動側の回転部材と被駆動側の回転部材との間における動力伝達が遮断された状態を「解放状態」と記す。一方、クラッチを作動させて、駆動側の回転部材と被駆動側の回転部材が同一の回転速度で一体に回転する状態を「連結状態」と記す。また、駆動側の回転部材と被駆動側の回転部材が係合して、これら回転部材の間においてトルクの伝達がある状態を「係合状態」と記す。つまり「係合状態」には、上述した「連結状態」が含まれる。   In the present specification, the driving side rotating member and the driven side rotating member are not operated without operating the clutch (for example, the coupling clutch A, the planetary gear side disconnecting clutch C, the driving motor disconnecting clutch D, the transfer clutch 84). A state in which power transmission between the two is interrupted is referred to as a “released state”. On the other hand, a state where the clutch is operated and the driving side rotating member and the driven side rotating member rotate together at the same rotational speed is referred to as a “connected state”. In addition, a state where the driving-side rotating member and the driven-side rotating member are engaged and torque is transmitted between these rotating members is referred to as an “engaged state”. That is, the “engaged state” includes the “connected state” described above.

また、車両1は、プラネタリキャリア33とリングギア44とを連結させる連結クラッチAを有している。本実施形態において連結クラッチAは、噛み合いクラッチとして構成されている。連結クラッチAは、入力軸32及びプラネタリキャリア33に結合された回転部材47と、出力ギア45、出力軸48及びリングギア44に結合された回転部材46とを噛み合わせることにより、プラネタリキャリア33と、リングギア44とを連結させることが可能となっている。つまり、連結クラッチAを連結状態に制御することにより、リングギア44、プラネタリキャリア33、第1サンギア36、第2サンギア52、出力軸48及び出力ギア45は、同一の回転速度で、同軸且つ一体に回転する。   The vehicle 1 also has a coupling clutch A that couples the planetary carrier 33 and the ring gear 44. In the present embodiment, the connection clutch A is configured as a meshing clutch. The coupling clutch A engages the rotating member 47 coupled to the input shaft 32 and the planetary carrier 33 with the rotating member 46 coupled to the output gear 45, the output shaft 48, and the ring gear 44. The ring gear 44 can be connected. That is, by controlling the connection clutch A to the connected state, the ring gear 44, the planetary carrier 33, the first sun gear 36, the second sun gear 52, the output shaft 48, and the output gear 45 are coaxially and integrally formed at the same rotational speed. Rotate to.

以上のような連結クラッチA及び増速ブレーキBが設けられた遊星歯車装置30は、内燃機関5が機関出力軸6から出力した機関出力を、入力軸32で受け、回転速度を変化させて(すなわち変速して)出力軸48から駆動輪77,99に向けて出力可能に構成されている。   The planetary gear device 30 provided with the coupling clutch A and the speed increasing brake B as described above receives the engine output output from the engine output shaft 6 by the internal combustion engine 5 by the input shaft 32 and changes the rotational speed ( That is, it is configured to be able to output from the output shaft 48 toward the drive wheels 77 and 99 after shifting.

出力軸48に結合された出力ギア45は、ドリブンギア61と噛み合っており、ドリブンギア61は、後述するクラッチCを介して推進軸60と係合可能となっている。推進軸60のフロント側の先端には、フロント側のディファレンシャルドライブピニオン64が結合されており、当該ピニオン64は、フロント側の差動装置70に固定されたリングギア72を回転駆動する。フロント側の差動装置70のサイドギアには、フロント側の駆動軸74が結合されており、当該駆動軸74には、駆動輪(前輪)77が結合されている。   The output gear 45 coupled to the output shaft 48 meshes with the driven gear 61, and the driven gear 61 can be engaged with the propulsion shaft 60 via a clutch C described later. A front-side differential drive pinion 64 is coupled to the front-side tip of the propulsion shaft 60, and the pinion 64 rotates and drives a ring gear 72 fixed to the front-side differential device 70. A front drive shaft 74 is coupled to the side gear of the front differential device 70, and a drive wheel (front wheel) 77 is coupled to the drive shaft 74.

また、推進軸60は、後述するクラッチDを介して、ドライブギア67と係合可能に構成されている。当該ドライブギア67は、ドリブンギア68と噛み合っており、当該ドリブンギア68は、第1電気モータ10のロータ11と、中空軸69を介して連結されている。すなわち、第1電気モータ10のロータ11は、ドライブギア67と連動して回転する。   The propulsion shaft 60 is configured to be engageable with the drive gear 67 via a clutch D described later. The drive gear 67 is engaged with a driven gear 68, and the driven gear 68 is connected to the rotor 11 of the first electric motor 10 via a hollow shaft 69. That is, the rotor 11 of the first electric motor 10 rotates in conjunction with the drive gear 67.

さらに、推進軸60には、ドライブギア81が結合されており、当該ドライブギア81は、ドリブンギア82と噛み合っている。当該ドリブンギア82は、上述した中空軸69の内部をリア側に向けて延びる中間推進軸61と結合されている。中間推進軸61のリア側には、トランスファークラッチ84が接続されており、当該クラッチ84のリア側には、リア側の推進軸86が接続されている。リア側推進軸86のリア側の先端には、リア側のディファレンシャルドライブピニオン88が結合されており、当該ピニオン88は、リア側の差動装置90に固定されたリングギア92を回転駆動する。リア側の差動装置90のサイドギアには、リア側の駆動軸94が結合されており、当該駆動軸94には、駆動輪(後輪)99が結合されている。   Further, a drive gear 81 is coupled to the propulsion shaft 60, and the drive gear 81 meshes with a driven gear 82. The driven gear 82 is coupled to the intermediate propulsion shaft 61 that extends toward the rear side from the hollow shaft 69 described above. A transfer clutch 84 is connected to the rear side of the intermediate propulsion shaft 61, and a rear propulsion shaft 86 is connected to the rear side of the clutch 84. A rear-side differential drive pinion 88 is coupled to the rear-side tip of the rear-side propulsion shaft 86, and the pinion 88 rotationally drives a ring gear 92 fixed to the rear-side differential device 90. A rear drive shaft 94 is coupled to the side gear of the rear differential 90, and a drive wheel (rear wheel) 99 is coupled to the drive shaft 94.

また、車両1には、駆動輪77に連動して回転する推進軸60と遊星歯車装置30のリングギア44に結合された出力軸48及び出力ギア45との間における動力伝達を遮断可能なクラッチとして遊星歯車側切り離しクラッチCが設けられている。本実施形態において遊星歯車側切り離しクラッチCは、噛み合いクラッチとして構成されている。遊星歯車側切り離しクラッチCは、出力ギア45と噛み合うドリブンギア61に結合された回転部材62と、推進軸60に結合された回転部材63とを噛み合わせることにより、ドリブンギア61と推進軸60とを連結させることが可能となっている。   Further, in the vehicle 1, a clutch capable of interrupting power transmission between the propulsion shaft 60 that rotates in conjunction with the drive wheel 77 and the output shaft 48 and the output gear 45 coupled to the ring gear 44 of the planetary gear device 30. As a result, a planetary gear side disconnecting clutch C is provided. In this embodiment, the planetary gear side separation clutch C is configured as a meshing clutch. The planetary gear side disconnecting clutch C engages the driven gear 61 and the propelling shaft 60 by meshing the rotating member 62 coupled to the driven gear 61 meshing with the output gear 45 and the rotating member 63 coupled to the propelling shaft 60. Can be connected.

つまり、遊星歯車側切り離しクラッチCは、連結状態に制御されることにより、駆動輪77,99、推進軸60、出力ギア45、出力軸48、遊星歯車装置30のリングギア44を、連動して回転させる。一方、遊星歯車側切り離しクラッチCは、解放状態に制御されることにより、駆動輪77,99と遊星歯車装置30のリングギア44との間における動力伝達を遮断することが可能となっている。すなわち、当該クラッチCを解放状態にすることにより、内燃機関5の機関出力軸6と駆動輪77,99との間における動力伝達、および第2電気モータ20のロータ22と駆動輪77,99との間における動力伝達を、遮断することが可能にとなっている。   That is, the planetary gear side disconnecting clutch C is controlled to be in a connected state, thereby interlocking the drive wheels 77 and 99, the propulsion shaft 60, the output gear 45, the output shaft 48, and the ring gear 44 of the planetary gear device 30. Rotate. On the other hand, the planetary gear side disconnecting clutch C is controlled to be in a released state, so that power transmission between the drive wheels 77 and 99 and the ring gear 44 of the planetary gear device 30 can be interrupted. That is, by disengaging the clutch C, power transmission between the engine output shaft 6 of the internal combustion engine 5 and the drive wheels 77 and 99, and the rotor 22 and the drive wheels 77 and 99 of the second electric motor 20 Power transmission between the two can be cut off.

さらに、車両1には、駆動輪77に連動して回転する推進軸60と、第1電気モータ10のロータ11との間における動力伝達を遮断するクラッチとして駆動用モータ切り離しクラッチDが設けられている。駆動用モータ切り離しクラッチDは、本実施形態においては、噛み合いクラッチとして構成されている。駆動用モータ切り離しクラッチDは、第1電気モータ10のロータ11と連動して回転するドライブギア67に結合された回転部材66と、推進軸60に結合された回転部材65とを噛み合わせることにより、推進軸60とドライブギア67とを連結させることが可能となっている。   Further, the vehicle 1 is provided with a drive motor separating clutch D as a clutch for interrupting power transmission between the propulsion shaft 60 that rotates in conjunction with the drive wheels 77 and the rotor 11 of the first electric motor 10. Yes. In this embodiment, the drive motor separating clutch D is configured as a meshing clutch. The drive motor separating clutch D is formed by meshing a rotating member 66 coupled to a drive gear 67 that rotates in conjunction with the rotor 11 of the first electric motor 10 and a rotating member 65 coupled to the propulsion shaft 60. The propulsion shaft 60 and the drive gear 67 can be connected.

つまり、駆動用モータ切り離しクラッチDは、連結状態に制御されることにより、駆動輪77、推進軸60、第1電気モータ10のロータ11を、連動して回転させる。一方、当該クラッチDは、解放状態に制御されることにより、駆動輪77と、第1電気モータ10のロータ11との間における動力伝達を遮断することが可能に構成されている。   In other words, the drive motor separating clutch D is controlled to be connected to rotate the drive wheel 77, the propulsion shaft 60, and the rotor 11 of the first electric motor 10 in conjunction with each other. On the other hand, the clutch D is configured to be able to cut off power transmission between the drive wheel 77 and the rotor 11 of the first electric motor 10 by being controlled to be in a released state.

また、車両1は、第1電気モータ10及び第2電気モータ20に供給される電力(電気エネルギ)を蓄える電源として蓄電装置130を有している。蓄電装置130は、充放電が可能に構成されており、発電機として作動する第1電気モータ10及び第2電気モータ20から回収された電力を蓄えることが可能に構成されている。蓄電装置130には、例えば、二次電池や、電気二重層キャパシタ等を用いることができる。なお、蓄電装置130が、後述する昇圧コンバータ140の昇圧回路に印加する電力の電圧を「電源電圧」と記す。   The vehicle 1 also has a power storage device 130 as a power source that stores electric power (electric energy) supplied to the first electric motor 10 and the second electric motor 20. The power storage device 130 is configured to be chargeable / dischargeable, and is configured to be able to store electric power collected from the first electric motor 10 and the second electric motor 20 that operate as a generator. For the power storage device 130, for example, a secondary battery, an electric double layer capacitor, or the like can be used. Note that the voltage of power applied by the power storage device 130 to a booster circuit of the boost converter 140 described later is referred to as “power supply voltage”.

また、車両1には、蓄電装置130から受けた電源電圧の直流電力を昇圧する昇圧回路を有する昇圧コンバータ140が設けられている。昇圧コンバータ140は、昇圧コンバータ140は、蓄電装置130からの電源電圧(低圧)の直流電力を受け、これを昇圧回路により昇圧して、より高圧の直流電力に変換する、いわゆるDC/DCコンバータである。昇圧コンバータ140の昇圧回路における昇圧比、すなわち蓄電装置140から受ける電源電圧(低圧)に対する、各インバータ110、120に印加する直流電圧(高圧)の比率は、制御装置100により設定される。   In addition, vehicle 1 is provided with a boost converter 140 having a booster circuit that boosts the DC power of the power supply voltage received from power storage device 130. Boost converter 140 is a so-called DC / DC converter that receives DC power of a power supply voltage (low voltage) from power storage device 130, boosts this by a booster circuit, and converts it into higher DC power. is there. The boosting ratio in the boosting circuit of boosting converter 140, that is, the ratio of the DC voltage (high voltage) applied to each inverter 110, 120 to the power supply voltage (low voltage) received from power storage device 140 is set by control device 100.

また、車両1には、昇圧コンバータ140から受けた高圧の直流電力を三相の交流電力に変換して、当該第1電気モータ10に供給する電力変換器として第1インバータ110が設けられている。また、車両1には、昇圧コンバータ140から受けた高圧の直流電力を、三相の交流電力に変換して第2電気モータ20に供給する電力変換器として第2インバータ120が設けられている。すなわち、第1インバータ110は、第1電気モータ10に対応して設けられており、第2インバータ120は、第2電気モータ20に対応して設けられている。   Further, the vehicle 1 is provided with a first inverter 110 as a power converter that converts high-voltage DC power received from the boost converter 140 into three-phase AC power and supplies the AC power to the first electric motor 10. . Further, the vehicle 1 is provided with a second inverter 120 as a power converter that converts the high-voltage DC power received from the boost converter 140 into three-phase AC power and supplies it to the second electric motor 20. That is, the first inverter 110 is provided corresponding to the first electric motor 10, and the second inverter 120 is provided corresponding to the second electric motor 20.

なお、第1電気モータ10を発電機として作動させた場合には、第1インバータ110は、第1電気モータ10のステータ13から三相の交流電力を受け、直流電力に変換して、昇圧コンバータ140に送ることが可能となっている。同様に、第2電気モータ20を発電機として作動させた場合には、第2インバータ120は、第2電気モータ20のステータ24から三相の交流電力を受け、直流電力に変換して、昇圧コンバータ140に送ることが可能となっている。   When the first electric motor 10 is operated as a generator, the first inverter 110 receives three-phase AC power from the stator 13 of the first electric motor 10, converts it to DC power, and converts it into a boost converter. 140 can be sent. Similarly, when the second electric motor 20 is operated as a generator, the second inverter 120 receives three-phase AC power from the stator 24 of the second electric motor 20, converts it to DC power, and boosts the voltage. It can be sent to the converter 140.

また、車両1には、第1電気モータ10に対応して設けられた第1インバータ110、第2電気モータ20に対応して設けられた第2インバータ120、内燃機関5、蓄電装置130、昇圧コンバータ140、連結クラッチA、増速ブレーキB、遊星歯車側切り離しクラッチC、駆動用モータ切り離しクラッチD等を、協調して制御する制御手段として、車両1用の電子制御装置(以下、単に「制御装置」と記す)100が設けられている。制御装置100は、演算処理装置としてCPU、主記憶装置としてのRAM、補助記憶装置としてのROM等(図示せず)を有している。上述した各種の制御対象を制御する制御処理を示したプログラム、及び当該制御処理プログラムにおいて予め設定されている定数(以下、制御定数と記す)は、制御装置100のROMに予め記憶されている。なお、上述の制御処理においてRAMに設定される変数を「制御変数」と記す。   Further, the vehicle 1 includes a first inverter 110 provided corresponding to the first electric motor 10, a second inverter 120 provided corresponding to the second electric motor 20, the internal combustion engine 5, the power storage device 130, a booster As a control means for controlling the converter 140, the coupling clutch A, the speed increasing brake B, the planetary gear side disconnecting clutch C, the driving motor disconnecting clutch D, and the like in cooperation, an electronic control unit for the vehicle 1 (hereinafter simply referred to as “control”). 100 ”(denoted“ device ”). The control device 100 includes a CPU as an arithmetic processing device, a RAM as a main storage device, a ROM as an auxiliary storage device (not shown), and the like. A program showing control processing for controlling various control objects described above, and constants set in advance in the control processing program (hereinafter referred to as control constants) are stored in advance in the ROM of the control device 100. Note that a variable set in the RAM in the above-described control process is referred to as a “control variable”.

また、制御装置100は、駆動輪77又は駆動輪99の回転速度を検出可能な車輪速センサ(図示せず)から、駆動輪の回転速度に係る信号を受けており、車両1の走行速度(以下、車速と記す)を制御変数として推定している。また、制御装置100は、アクセルペダルの操作位置を検出するアクセルペダルポジションセンサ(図示せず)から、アクセルペダルの操作位置に係る信号を受けており、アクセルペダルの操作量(以下、アクセル操作量と記す)を制御変数として推定している。   Further, the control device 100 receives a signal related to the rotational speed of the driving wheel from a wheel speed sensor (not shown) that can detect the rotational speed of the driving wheel 77 or the driving wheel 99, and the traveling speed ( Hereinafter, the vehicle speed is estimated as a control variable. The control device 100 receives a signal related to the operation position of the accelerator pedal from an accelerator pedal position sensor (not shown) that detects the operation position of the accelerator pedal, and the operation amount of the accelerator pedal (hereinafter referred to as accelerator operation amount). Are estimated as control variables.

また、制御装置100は、第1電気モータ10のロータ11の回転角位置を検出可能な回転センサであるレゾルバ(図示せず)から、当該ロータ11の回転角位置に係る信号を受けており、当該信号に基づいて、駆動用モータ回転速度を制御変数として推定している。同様に、制御装置100は、第2電気モータ20のロータ22の回転角位置を検出可能な回転センサであるレゾルバ(図示せず)から、当該ロータ22の回転角位置に係る信号を受けており、当該信号に基づいて、ジェネレータ回転速度を制御変数として推定している。   The control device 100 receives a signal related to the rotational angle position of the rotor 11 from a resolver (not shown) that is a rotation sensor capable of detecting the rotational angle position of the rotor 11 of the first electric motor 10. Based on the signal, the rotational speed of the driving motor is estimated as a control variable. Similarly, the control device 100 receives a signal related to the rotational angle position of the rotor 22 from a resolver (not shown) that is a rotation sensor capable of detecting the rotational angle position of the rotor 22 of the second electric motor 20. The generator rotational speed is estimated as a control variable based on the signal.

また、制御装置100は、第1インバータ110と第1電気モータ10との間における電力の授受を制御することにより、第1電気モータ10の力行/制動、ロータ11の回転方向、駆動用モータ回転速度及び駆動用モータトルク(すなわち駆動用モータ出力)を制御可能に構成されている。同様に、制御装置100は、第2インバータ120と第2電気モータ20との間における電力の授受を制御することにより、第2電気モータ20の力行/制動、ロータ22の回転方向、ジェネレータ回転速度及びジェネレータトルク(すなわちジェネレータ出力)を制御可能に構成されている。   In addition, the control device 100 controls power transmission / reception between the first inverter 110 and the first electric motor 10 to thereby perform power running / braking of the first electric motor 10, rotation direction of the rotor 11, and rotation of the driving motor. The speed and driving motor torque (that is, driving motor output) can be controlled. Similarly, the control device 100 controls power transmission / reception between the second inverter 120 and the second electric motor 20, thereby performing power running / braking of the second electric motor 20, the rotation direction of the rotor 22, and the generator rotation speed. And the generator torque (that is, the generator output) can be controlled.

また、制御装置100は、第1電気モータ10の運転状態(駆動用モータ回転速度及び駆動用モータトルク)と、第2電気モータ20の運転状態(ジェネレータ回転速度及びジェネレータトルク)と、内燃機関5の運転状態(機関出力及び機関トルク)とを協調して制御可能に構成されている。加えて、制御装置100は、上述した制御定数及び制御変数、及び内燃機関5の運転状態、第1電気モータ10の運転状態、及び第2電気モータ20の運転状態に基づいて、連結クラッチAの連結状態/解放状態、増速ブレーキBの停止状態/非作動状態、遊星歯車側切り離しクラッチCの連結状態/解放状態、及び駆動用モータ切り離しクラッチDの連結状態/解放状態を制御可能に構成されている。   Further, the control device 100 operates the operating state of the first electric motor 10 (driving motor rotational speed and driving motor torque), the operating state of the second electric motor 20 (generator rotational speed and generator torque), and the internal combustion engine 5. These operating states (engine output and engine torque) can be controlled in a coordinated manner. In addition, the control device 100 determines the connection clutch A based on the control constants and control variables described above, the operating state of the internal combustion engine 5, the operating state of the first electric motor 10, and the operating state of the second electric motor 20. The connected state / release state, the stop state / inoperative state of the speed increasing brake B, the connected state / release state of the planetary gear side disconnect clutch C, and the connected state / release state of the drive motor disconnect clutch D are configured to be controllable. ing.

以上のように構成された車両1は、制御装置100が、連結クラッチAの連結状態/解放状態と、増速ブレーキBの停止状態/非作動状態とを制御することにより、各種の運転方式(増速モード、パワースプリットモード、直結モード)を実現可能に構成されており、以下に図1及び図2を用いて説明する。図2は、車両の運転方式を説明する図であり、遊星歯車装置の各回転要素の動作を示す共線図である。図2において、(a)は増速モードを示し、(b)はパワースプリットモードを示し、(c)は直結モードを示している。なお、以下の説明においては、説明を容易にするため、トランスファークラッチ84を解放状態にして推進軸60とリア側の駆動輪(後輪)99との間における動力伝達が遮断されており、且つ遊星歯車側切り離しクラッチCが連結状態にある場合について説明する。   In the vehicle 1 configured as described above, the control device 100 controls the connection state / disengagement state of the connection clutch A and the stop state / non-operation state of the speed increasing brake B, whereby various driving methods ( (Acceleration mode, power split mode, direct connection mode) can be realized, and will be described below with reference to FIGS. FIG. 2 is a diagram for explaining the driving method of the vehicle, and is a collinear diagram showing the operation of each rotating element of the planetary gear device. In FIG. 2, (a) shows the speed increasing mode, (b) shows the power split mode, and (c) shows the direct connection mode. In the following description, for ease of explanation, the power transmission between the propulsion shaft 60 and the rear driving wheel (rear wheel) 99 is interrupted with the transfer clutch 84 in a released state, and The case where the planetary gear side disconnecting clutch C is in the connected state will be described.

図1及び図2(a)で示すように、制御装置100が、連結クラッチAを解放状態に制御すると共に、増速ブレーキBを停止状態に制御することにより、機関出力軸6からの機械的動力のうち少なくとも一部を、遊星歯車装置30により回転速度を増大させて、駆動輪77に向けて出力する運転方式である「増速モード」を実現している。具体的には、増速ブレーキBを停止状態にして、第2サンギア52の回転速度をゼロに固定することで、プラネタリキャリア33の回転速度に比べてリングギア44の回転速度を一定の比率で増大させる。すなわち、遊星歯車装置30においてプラネタリキャリア33に対してリングギア44を増速させている。   As shown in FIGS. 1 and 2A, the control device 100 controls the mechanical clutch from the engine output shaft 6 by controlling the coupling clutch A to the released state and controlling the speed increasing brake B to the stopped state. The “acceleration mode”, which is an operation method in which at least a part of the power is output to the drive wheels 77 by increasing the rotational speed by the planetary gear device 30, is realized. Specifically, the speed increasing brake B is stopped and the rotation speed of the second sun gear 52 is fixed to zero, so that the rotation speed of the ring gear 44 is set at a constant ratio compared to the rotation speed of the planetary carrier 33. Increase. That is, the speed of the ring gear 44 is increased with respect to the planetary carrier 33 in the planetary gear device 30.

この場合、車両1は、機関出力軸6からプラネタリキャリア33に伝達された機関出力のうち、プラネタリキャリア33から第1サンギア36を介して第2電気モータ20のロータ22に伝達される機械的動力を除いた、残りの部分を、回転速度を増大させてリングギア44に伝達し、出力軸48を介して出力ギア45から駆動輪77に向けて出力する。なお、第2電気モータ20においてロータ22にトルクを生じさせていない場合、すなわちロータ22を空転させている場合には、機関出力のうち全てを、遊星歯車装置30により回転速度を増速させて、駆動輪77に向けて出力することができる。   In this case, the vehicle 1 has mechanical power transmitted from the planetary carrier 33 to the rotor 22 of the second electric motor 20 through the first sun gear 36 out of the engine output transmitted from the engine output shaft 6 to the planetary carrier 33. The remaining portion excluding the portion is transmitted to the ring gear 44 with the rotational speed increased, and output from the output gear 45 toward the drive wheel 77 via the output shaft 48. When torque is not generated in the rotor 22 in the second electric motor 20, that is, when the rotor 22 is idling, all the engine outputs are increased in rotational speed by the planetary gear device 30. , And output toward the drive wheel 77.

つまり「増速モード」とは、遊星歯車装置30の各回転要素(第1サンギア36、第2サンギア52、プラネタリキャリア33、リングギア44)のうち第2サンギア52の回転運動を止めることにより、機関出力軸6からの機関出力のうち少なくとも一部を、遊星歯車装置30において回転速度を増速させて、出力軸48から駆動輪77に向けて出力する運転方式である。増速モードは、車両1が比較的高い車速で走行する場合、すなわち、内燃機関5が出力した機関出力を、トルクを減少させると共に回転速度を増大させて駆動輪77に伝達させたい場合、すなわち車両1を駆動するために、駆動輪77の接地面に生じることが要求される駆動力が、比較的低い場合に用いられる。   In other words, the “acceleration mode” means that by stopping the rotational movement of the second sun gear 52 among the rotating elements (first sun gear 36, second sun gear 52, planetary carrier 33, ring gear 44) of the planetary gear device 30, This is an operation method in which at least a part of the engine output from the engine output shaft 6 is output from the output shaft 48 toward the drive wheels 77 by increasing the rotational speed in the planetary gear device 30. In the speed increasing mode, when the vehicle 1 travels at a relatively high vehicle speed, that is, when it is desired to transmit the engine output output from the internal combustion engine 5 to the drive wheels 77 by decreasing the torque and increasing the rotational speed, that is, This is used when the driving force required to be generated on the ground contact surface of the drive wheel 77 to drive the vehicle 1 is relatively low.

また、図1及び図2(b)で示すように、制御装置100が、連結クラッチAを解放状態に制御すると共に、増速ブレーキBを非作動状態に制御することにより、遊星歯車装置30の各回転要素、すなわち第1サンギア36、プラネタリキャリア33、リングギア44、第2サンギア52の回転運動をいずれも制限しない運転方式である「パワースプリットモード」を実現している。遊星歯車装置30の各回転要素の回転速度は、機関出力軸6からプラネタリキャリア33に伝達される機関トルク(図2に矢印Eで示す)と、駆動輪77と係合しているリングギア44に作用する回転負荷(すなわちトルク、図2に矢印Fで示す)と、第2電気モータ20のロータ22と係合している第1サンギア36に作用するトルク(図2に矢印Gで示す)が、「つり合う」ことにより定まる。   Moreover, as shown in FIG.1 and FIG.2 (b), while the control apparatus 100 controls the connection clutch A to a releasing state, and controls the acceleration brake B to a non-operation state, the planetary gear apparatus 30 is controlled. A “power split mode”, which is an operation method that does not limit the rotational motion of each rotating element, that is, the first sun gear 36, the planetary carrier 33, the ring gear 44, and the second sun gear 52, is realized. The rotational speed of each rotating element of the planetary gear device 30 is determined by the engine torque (indicated by arrow E in FIG. 2) transmitted from the engine output shaft 6 to the planetary carrier 33 and the ring gear 44 engaged with the drive wheel 77. 2 (ie, torque, indicated by arrow F in FIG. 2), and torque acting on the first sun gear 36 engaged with the rotor 22 of the second electric motor 20 (indicated by arrow G in FIG. 2). Is determined by “balance”.

この場合、車両1は、機関出力軸6からプラネタリキャリア33に伝達された機関出力は、遊星歯車装置30において、第1サンギア36から第2電気モータ20のロータ22に向かう機械的動力と、リングギア44から駆動輪77に向かう機械的動力に分割される。機関出力のうちリングギア44に伝達された機械的動力は、駆動輪77の回転駆動、すなわち車両1の駆動に用いられる。一方、機関出力のうちロータ22に伝達された機械的動力は、第2電気モータ20において電力に変換することができる。   In this case, in the vehicle 1, the engine output transmitted from the engine output shaft 6 to the planetary carrier 33 is transmitted from the first sun gear 36 to the rotor 22 of the second electric motor 20 in the planetary gear device 30, This is divided into mechanical power from the gear 44 toward the drive wheel 77. Of the engine output, the mechanical power transmitted to the ring gear 44 is used for rotational driving of the drive wheels 77, that is, driving of the vehicle 1. On the other hand, mechanical power transmitted to the rotor 22 in the engine output can be converted into electric power in the second electric motor 20.

つまり「パワースプリットモード」とは、遊星歯車装置30の各回転要素(第1サンギア36、第2サンギア52、プラネタリキャリア33、リングギア44)の回転運動をいずれも止めない運転方式であり、機関出力軸6からの機械的動力を、遊星歯車装置30において分割して、その一部を発電機として作動する第2電気モータ20のロータ22に伝達すると共に、その残りを出力軸48から駆動輪77に向けて出力することが可能な運転方式である。パワースプリットモードは、内燃機関5から出力された機関出力のうち一部を駆動輪77に伝達すると共に、その残りを、発電機として作動する第2電気モータ20により電力に変換する場合に用いられる。また、パワースプリットモードは、第1電気モータ10から出力された機械的動力のみを駆動輪77に伝達させて車両1を駆動する「EV走行」中において第2電気モータ20を力行させることにより、機関出力軸6の回転駆動(いわゆるクランキング)を行い、内燃機関5を始動する場合などに用いられる。   In other words, the “power split mode” is an operation method that does not stop any rotational movement of each rotating element (first sun gear 36, second sun gear 52, planetary carrier 33, ring gear 44) of the planetary gear device 30. The mechanical power from the output shaft 6 is divided in the planetary gear unit 30 and a part thereof is transmitted to the rotor 22 of the second electric motor 20 that operates as a generator, and the rest is transmitted from the output shaft 48 to the drive wheel. This is an operation method capable of outputting the signal to 77. The power split mode is used when a part of the engine output outputted from the internal combustion engine 5 is transmitted to the drive wheels 77 and the rest is converted into electric power by the second electric motor 20 operating as a generator. . In the power split mode, only the mechanical power output from the first electric motor 10 is transmitted to the drive wheels 77 to drive the vehicle 1 during the “EV traveling”, thereby causing the second electric motor 20 to power. This is used when the engine output shaft 6 is rotationally driven (so-called cranking) and the internal combustion engine 5 is started.

図1及び図2(c)で示すように、制御装置100が、連結クラッチAを連結状態に制御すると共に、増速ブレーキBを非作動状態に制御することにより、機関出力軸6からの機械的動力のうち少なくとも一部を、遊星歯車装置30において回転速度を変化させることなく、駆動輪77に向けて出力する運転方式である「直結モード」を実現している。具体的には、連結クラッチAを連結状態にして、プラネタリキャリア33とリングギア44とを連結させて同一の回転速度で回転させている。   As shown in FIG. 1 and FIG. 2 (c), the control device 100 controls the connecting clutch A to the connected state and controls the speed increasing brake B to the non-operating state. The “direct connection mode”, which is an operation method in which at least a part of the dynamic power is output to the drive wheels 77 without changing the rotation speed in the planetary gear device 30, is realized. Specifically, the connection clutch A is in the connected state, the planetary carrier 33 and the ring gear 44 are connected and rotated at the same rotational speed.

この場合、車両1は、機関出力軸6からプラネタリキャリア33に伝達された機関出力のうち、プラネタリキャリア33から第1サンギア36を介して第2電気モータ20のロータ22に伝達される機械的動力を除いた、残りの部分を、回転速度をそのままにリングギア44に伝達し、出力軸48に結合された出力ギア45から駆動輪77に向けて出力する。なお、第2電気モータ20においてロータ22にトルクを生じさせていない場合、すなわちロータ22を空転させている場合には、機関出力のうち全てを、遊星歯車装置30により回転速度をそのままにして、駆動輪77に向けて出力することができる。   In this case, the vehicle 1 has mechanical power transmitted from the planetary carrier 33 to the rotor 22 of the second electric motor 20 through the first sun gear 36 out of the engine output transmitted from the engine output shaft 6 to the planetary carrier 33. The remaining part except for is transmitted to the ring gear 44 while maintaining the rotational speed as it is, and output from the output gear 45 coupled to the output shaft 48 toward the drive wheel 77. In the case where no torque is generated in the rotor 22 in the second electric motor 20, that is, when the rotor 22 is idling, all of the engine output is left as it is by the planetary gear device 30. It can output toward the drive wheel 77.

つまり「直結モード」とは、遊星歯車装置30の各回転要素(第1サンギア36、第2サンギア52、プラネタリキャリア33、リングギア44)のうち、プラネタリキャリア33とリングギア44の回転運動を、一体に回転するよう制限することにより、機関出力軸6からの機械的動力のうち少なくとも一部を、遊星歯車装置30において回転速度を変化させることなく、出力軸48から駆動輪77に向けて出力する運転方式である。直結モードは、車両1を駆動するために、駆動輪77の接地面に生じることが要求される駆動力が、上述の増速モードに比べて高い場合に用いられる。   That is, the “direct connection mode” refers to the rotational movement of the planetary carrier 33 and the ring gear 44 among the rotating elements (the first sun gear 36, the second sun gear 52, the planetary carrier 33, and the ring gear 44) of the planetary gear device 30. By limiting to rotate integrally, at least a part of the mechanical power from the engine output shaft 6 is output from the output shaft 48 to the drive wheels 77 without changing the rotational speed in the planetary gear device 30. It is a driving method to do. The direct connection mode is used when the driving force required to be generated on the ground contact surface of the drive wheel 77 in order to drive the vehicle 1 is higher than that in the acceleration mode described above.

上述のような車両1においては、例えば、増速モードにより比較的高い車速で走行している状態において、運転者の操作によりアクセル操作量が増大し、駆動輪77により高い駆動力を生じさせて車両1を加速させる場合、増速モードから、より高い駆動力が得られる直結モードに移行させる必要がある。この場合、増速モードにおいて停止状態となっている増速ブレーキBを、非作動状態にすると共に、増速モードにおいて解放状態となっている連結クラッチAを、連結状態にすることにより、直結モードに移行することができる。このように増速モードから直結モードに移行させる間には、連結クラッチAが解放状態になると共に増速ブレーキBも解放状態となり、遊星歯車装置30の各回転要素の回転運動を制限しない「パワースプリットモード」となる。   In the vehicle 1 as described above, for example, in a state where the vehicle is traveling at a relatively high vehicle speed in the acceleration mode, the accelerator operation amount is increased by the driver's operation, and the driving wheel 77 generates a high driving force. When accelerating the vehicle 1, it is necessary to shift from the acceleration mode to the direct connection mode in which higher driving force is obtained. In this case, the speed increasing brake B that is in the stopped state in the speed increasing mode is deactivated, and the connection clutch A that is in the released state in the speed increasing mode is set in the connected state, thereby enabling the direct connection mode. Can be migrated to. Thus, during the transition from the speed increasing mode to the direct connection mode, the connection clutch A is disengaged and the speed increasing brake B is also disengaged so that the rotational motion of each rotating element of the planetary gear unit 30 is not limited. “Split mode”.

制御装置100は、上述した制御変数及び制御定数に基づいて、連結クラッチAの解放状態/連結状態と、増速ブレーキBの停止状態/非作動状態とを協調して制御することにより、上述した増速モードと、パワースプリットモードと、直結モードとの切替えが可能となっている。   Based on the control variables and control constants described above, the control device 100 controls the disengagement state / connection state of the connection clutch A and the stop state / non-operation state of the speed increasing brake B in a coordinated manner as described above. Switching between the acceleration mode, the power split mode, and the direct connection mode is possible.

このように車両1を加速させるために増速モードから直結モードに移行する場合は、機関出力軸6の回転速度を増大させる、すなわち機関出力軸6に角加速度が作用する場合であるため、当該機関出力軸6には、機関出力軸6と一体に回転する部材の慣性モーメントに、当該角加速度を乗じた値のイナーシャトルクが作用することとなる。このイナーシャトルクにより機関出力軸6及びこれと一体に回転する部材には、回転変動が生じることがある。機関出力軸6と一体に回転する部材や、当該部材と連動して回転する部材に回転変動が生じると、当該回転変動が駆動輪77等に伝達されて車両1に振動(ショック)が生じることがある。   The transition from the acceleration mode to the direct connection mode in order to accelerate the vehicle 1 in this way is a case where the rotational speed of the engine output shaft 6 is increased, that is, the angular acceleration acts on the engine output shaft 6. An inertia torque having a value obtained by multiplying the moment of inertia of the member rotating integrally with the engine output shaft 6 by the angular acceleration acts on the engine output shaft 6. Due to the inertia torque, the engine output shaft 6 and the member that rotates integrally therewith may cause rotational fluctuation. When a rotational variation occurs in a member that rotates integrally with the engine output shaft 6 or a member that rotates in conjunction with the member, the rotational variation is transmitted to the drive wheels 77 and the like, and vibration (shock) occurs in the vehicle 1. There is.

そこで、本実施形態に係る車両1において、制御装置100は、増速モードから直結モードに移行する際に、増速モードからパワースプリットモードにして、当該パワースプリットモードにおいて、イナーシャトルクにより機関出力軸に生じる回転変動を打ち消す向きに、機関トルクを変化させた後に、直結モードに制御しており、以下に図1、図2、図3、及び図4を用いて説明する。図3は、車両用制御装置が実行する「内燃機関とジェネレータとの協調制御」を示すフローチャートである。図4は、車両が有する内燃機関及びジェネレータの動作を示すタイミングチャートであり、「遅れ補償制御」を行う場合を示す図である。   Therefore, in the vehicle 1 according to the present embodiment, the control device 100 switches from the speed increasing mode to the power split mode when shifting from the speed increasing mode to the direct connection mode, and in the power split mode, the engine output shaft is driven by the inertia torque. The engine torque is changed in a direction to cancel the rotational fluctuation that occurs in the control mode, and then the direct connection mode is controlled. This will be described below with reference to FIGS. 1, 2, 3, and 4. FIG. FIG. 3 is a flowchart showing “cooperative control of the internal combustion engine and the generator” executed by the vehicle control device. FIG. 4 is a timing chart showing the operation of the internal combustion engine and the generator of the vehicle, and shows a case where “delay compensation control” is performed.

まず、本実施形態に係る車両用制御装置100が実行する内燃機関5とジェネレータ20との協調制御(遅れ補償制御を行う場合)について図1及び図3を用いて説明する。車両1の定速走行(巡航)中において、内燃機関5のスロットル弁装置を全開にした場合など、車両1を加速させる場合に下記の協調制御を実行する。   First, cooperative control (when delay compensation control is performed) between the internal combustion engine 5 and the generator 20 executed by the vehicle control device 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 3. When the vehicle 1 is accelerated, such as when the throttle valve device of the internal combustion engine 5 is fully opened while the vehicle 1 is traveling at a constant speed (cruising), the following cooperative control is executed.

まず、ステップS02において、制御装置100は、各種の制御変数を取得する。制御変数には、機関回転速度、機関トルク、機関出力、ジェネレータ回転速度、ジェネレータトルク、ジェネレータ出力が含まれる。   First, in step S02, the control device 100 acquires various control variables. Control variables include engine speed, engine torque, engine output, generator speed, generator torque, and generator output.

そして、ステップS04において、制御装置100は、目標ジェネレータ変速軌跡tNg(t)を、制御変数として算出する。目標ジェネレータ変速軌跡tNg(t)は、増速モードから直結モードに移行するときに変化させる、第2電気モータ20のロータ22の回転速度(ジェネレータ回転速度)の時間変化の目標値である。目標ジェネレータ変速軌跡tNg(t)は、車速(すなわち、これに比例するリングギア44の回転速度)、及びジェネレータ回転速度(すなわち、これに比例する第1サンギア36の回転速度)に基づいて設定される。車速及びジェネレータ回転速度に対する目標ジェネレータ変速軌跡tNg(t)の値(時間変化)は、予め適合実験やシミュレーション等により求められており、制御定数として制御装置100のROMに予め記憶されている。なお、目標ジェネレータ変速軌跡tNg(t)の一例を、図4に二点鎖線で示す。   In step S04, control device 100 calculates target generator shift locus tNg (t) as a control variable. The target generator speed change trajectory tNg (t) is a target value of the time change of the rotational speed (generator rotational speed) of the rotor 22 of the second electric motor 20 that is changed when the speed increasing mode is shifted to the direct connection mode. The target generator shift locus tNg (t) is set based on the vehicle speed (that is, the rotation speed of the ring gear 44 proportional to the vehicle speed) and the generator rotation speed (that is, the rotation speed of the first sun gear 36 proportional to the rotation speed). The The value (time change) of the target generator shift locus tNg (t) with respect to the vehicle speed and the generator rotational speed is obtained in advance by a matching experiment, simulation, or the like, and is stored in advance in the ROM of the control device 100 as a control constant. An example of the target generator shift locus tNg (t) is shown by a two-dot chain line in FIG.

そして、ステップS06において、制御装置100は、出力軸上イナーシャトルク予測値Ti(t)を算出する。出力軸上イナーシャトルク予測値Ti(t)とは、出力軸48まわりに作用するイナーシャトルク(以下、出力軸上イナーシャトルクと記す)の時間変化の予測値である。「出力軸上イナーシャトルク」は、出力軸48より機関出力軸6側及びロータ22側にある回転部材の慣性モーメントにより出力軸48に作用するイナーシャトルクである。出力軸上イナーシャトルク予測値Ti(t)は、目標ジェネレータ変速軌跡tNg(t)、リングギア44と第1サンギア36のギア比、機関回転速度の時間変化、「機関出力軸と一体に回転する部材」の慣性モーメント等に基づいて算出することができる。なお、出力軸上イナーシャトルク予測値Ti(t)を図4及び図5に二点鎖線(符号Ti)で示す。   In step S06, control device 100 calculates an output shaft inertia torque predicted value Ti (t). The estimated output torque on the output shaft Ti (t) is a predicted value of the change over time of the inertia torque acting around the output shaft 48 (hereinafter referred to as the inertia torque on the output shaft). The “inductive torque on the output shaft” is an inertia torque that acts on the output shaft 48 by the moment of inertia of the rotating member that is closer to the engine output shaft 6 and the rotor 22 than the output shaft 48. The predicted output value Ti (t) on the output shaft is the target generator speed change trajectory tNg (t), the gear ratio between the ring gear 44 and the first sun gear 36, the time variation of the engine rotational speed, and “rotates integrally with the engine output shaft. It can be calculated based on the moment of inertia of the member. In addition, the inertia torque estimate value Ti (t) on the output shaft is indicated by a two-dot chain line (reference numeral Ti) in FIGS.

「機関出力軸と一体に回転する部材」には、機関出力軸6に結合されたフライホイール7、ダンパ8、入力軸32、プラネタリキャリア33等が含まれる。「機関出力軸と一体に回転する部材」の慣性モーメントは、予めシミュレーションや適合実験等により求められており、制御定数として制御装置100のROMに予め記憶されている。   The “member that rotates integrally with the engine output shaft” includes the flywheel 7, the damper 8, the input shaft 32, the planetary carrier 33, and the like coupled to the engine output shaft 6. The moment of inertia of the “member that rotates integrally with the engine output shaft” is obtained in advance by simulation, a fitting experiment, or the like, and is stored in advance in the ROM of the control device 100 as a control constant.

そして、ステップS08において、制御装置100は、出力軸上イナーシャトルク最大値Timaxを制御変数として算出する。出力軸上イナーシャトルク最大値Timaxは、ステップS06において算出された出力軸上イナーシャトルク予測値Ti(t)のうち、最も大きい値である。   In step S08, control device 100 calculates output shaft inertia torque maximum value Timax as a control variable. The output shaft inertia torque maximum value Timax is the largest value among the output shaft inertia torque search values Ti (t) calculated in step S06.

そして、ステップS10において、制御装置100は、余裕機関トルクTesを算出する。余裕機関トルクTesは、現時点の機関回転速度に対して、内燃機関5が発生可能な機関トルクの最大値から、現時点において実際に発生させている機関トルクを減じた値である。各機関回転速度に対する発生可能な機関トルクの最大値は、予め適合実験等により求められており、制御定数として制御装置100のROMに予め記憶されている。   In step S10, the control device 100 calculates a surplus engine torque Tes. The margin engine torque Tes is a value obtained by subtracting the engine torque actually generated at the present time from the maximum value of the engine torque that can be generated by the internal combustion engine 5 with respect to the current engine speed. The maximum value of the engine torque that can be generated for each engine rotation speed is obtained in advance by a matching experiment or the like, and is stored in advance in the ROM of the control device 100 as a control constant.

そして、ステップS12において、余裕機関トルクTesに、所定の「トルクスプリット比」Rtを乗じた値が、出力軸上イナーシャトルク最大値Timax以上であるか否かを判定する。このトルクスプリット比Rtは、上述したパワースプリットモードにおいて、機関出力軸6から出力されプラネタリキャリア33に伝達される機関トルクのうち、第1プラネタリピニオン35を介してリングギア44に伝達されるトルクの割合である。なお、トルクスプリット比Rtは、制御定数として制御装置100のROMに予め記憶されている。すなわちステップS12においては、ステップS08において予測された出力軸上イナーシャトルク最大値Timaxを、余裕機関トルクTesにより完全に打ち消すことができるか否かを判定している。   In step S12, it is determined whether or not a value obtained by multiplying the surplus engine torque Tes by a predetermined “torque split ratio” Rt is equal to or greater than the output shaft inertia torque maximum value Timax. This torque split ratio Rt is the torque transmitted from the engine output shaft 6 to the planetary carrier 33 and transmitted to the ring gear 44 via the first planetary pinion 35 in the power split mode. It is a ratio. The torque split ratio Rt is stored in advance in the ROM of the control device 100 as a control constant. That is, in step S12, it is determined whether or not the output shaft inertia torque maximum value Timax predicted in step S08 can be completely canceled by the surplus engine torque Tes.

余裕機関トルクTesにトルクスプリット比を乗じた値が、出力軸上イナーシャトルク最大値Timax以上である、すなわち予測される出力軸上イナーシャトルク最大値Timaxを、余裕機関トルクTesにより完全に打ち消すことができると判定した場合(S12,Yes)、制御装置100は、下記の式(1)により、出力軸上イナーシャトルク予測値Ti(t)による回転変動を打ち消す向きに機関トルクを変化させることが要求される要求機関トルク(制御分)reqTe(t)を算出する(S14)。要求機関トルク(制御分)reqTe(t)は、現時点で発生させている機関トルクに対して、当該制御によりさらに変化させる(すなわち、上乗せする)機関トルクである。なお、要求機関トルク(制御分)reqTe(t)の一例を図4及び図5に二点鎖線で示す。   The value obtained by multiplying the surplus engine torque Tes by the torque split ratio is equal to or larger than the output shaft inertia torque maximum value Timax, that is, the predicted output shaft inertia torque maximum value Timax can be completely canceled by the margin engine torque Tes. When it is determined that it can be performed (S12, Yes), the control device 100 is required to change the engine torque in a direction to cancel the rotational fluctuation due to the inertia torque on the output shaft Ti (t) by the following equation (1). The requested engine torque (control amount) reqTe (t) is calculated (S14). The requested engine torque (control amount) reqTe (t) is an engine torque that is further changed (that is, added) by the control with respect to the engine torque generated at the present time. An example of the required engine torque (control amount) reqTe (t) is shown by a two-dot chain line in FIGS.

reqTe(t)=Ti(t)/Rt ・・・(1)
一方、余裕機関トルクTesにトルクスプリット比を乗じた値が、出力軸上イナーシャトルク最大値Timaxを下回る場合、すなわち予測される出力軸上イナーシャトルク最大値Timaxを、余裕機関トルクTesにより完全には打ち消すことができないと判定した場合(S12,No)、制御装置100は、下記の式(2)により、出力軸上イナーシャトルク予測値Ti(t)による回転変動を打ち消す向きに機関トルクを変化させることが要求される要求機関トルク(制御分)reqTe(t)を算出する(S16)。
reqTe (t) = Ti (t) / Rt (1)
On the other hand, when the value obtained by multiplying the surplus engine torque Tes by the torque split ratio is lower than the output shaft inertia torque maximum value Timax, that is, the predicted output shaft inertia torque maximum value Timax is completely determined by the margin engine torque Tes. When it is determined that it is not possible to cancel (S12, No), the control device 100 changes the engine torque in a direction to cancel the rotational fluctuation due to the output shaft inertia torque predicted value Ti (t) by the following equation (2). The required engine torque (control amount) reqTe (t) is calculated (S16).

reqTe(t)=Tes・Ti(t)/(Rt・Timax)・・・(2)
ステップS18において、制御装置100は、機関応答遅れ時間ΔTを算出する。機関応答遅れ時間ΔTは、制御装置100が、内燃機関5のスロットル弁装置(図示せず)の開度を制御することにより機関トルクを変化させることを指示した時点から、当該指示に内燃機関5が応答して、実際に機関トルクを変化させた時点までの時間差、いわゆる遅れ時間である。機関応答遅れ時間は、内燃機関5の運転状態(機関回転速度及び機関トルク)と要求機関トルク(制御分)regTe(t)に基づいて算出することができる。
reqTe (t) = Tes · Ti (t) / (Rt · Timax) (2)
In step S18, control device 100 calculates engine response delay time ΔT. The engine response delay time ΔT is determined from the time when the control device 100 instructs to change the engine torque by controlling the opening of a throttle valve device (not shown) of the internal combustion engine 5. Is the time difference until the time when the engine torque is actually changed in response, so-called delay time. The engine response delay time can be calculated based on the operating state (engine rotational speed and engine torque) of the internal combustion engine 5 and the required engine torque (control amount) regTe (t).

そして、ステップS20において、制御装置100は、内燃機関5の機関出力軸6に生じさせる機関トルクの目標値である目標機関トルクtTeを設定する。目標機関トルクtTeは、現時点の機関トルクに対して、要求機関トルク(制御分)reqTe(t)を加えた値である。   In step S <b> 20, the control device 100 sets a target engine torque tTe that is a target value of the engine torque generated in the engine output shaft 6 of the internal combustion engine 5. The target engine torque tTe is a value obtained by adding the required engine torque (control amount) reqTe (t) to the current engine torque.

そして、ステップS22において、制御装置100は、目標ジェネレータ回転速度tNgを設定する。目標ジェネレータ回転速度tNgは、ステップS04において算出された目標ジェネレータ変速軌跡tNg(t)に対して、ステップS18において算出された機関応答遅れ時間ΔTの分遅らせた、ジェネレータ回転速度の目標値である。すなわち、機関応答遅れ時間ΔTを考慮しない場合、目標ジェネレータ回転速度tNgは、目標ジェネレータ変速軌跡tNg(t)と一致することになる。   In step S22, control device 100 sets target generator rotation speed tNg. The target generator rotational speed tNg is a target value of the generator rotational speed that is delayed from the target generator shift locus tNg (t) calculated in step S04 by the engine response delay time ΔT calculated in step S18. That is, when the engine response delay time ΔT is not considered, the target generator rotational speed tNg matches the target generator shift locus tNg (t).

以上のように制御された内燃機関5及びジェネレータ(第2電気モータ)20、連結クラッチA、及び増速ブレーキBの動作について図3及び図4を用いて説明する。図4に示す時点T0において、上述した「内燃機関とジェネレータとの協調制御」を開始する。この制御開始の時点T0から時点T1にかけて、制御装置100は、内燃機関5の機関出力軸6に作用する機関トルクTeを一定にしている。これと共に、制御装置100は、ジェネレータ(第2電気モータ)20のロータ22に作用させる目標ジェネレータトルクtTgを増大させる。これにより、出力軸48に作用するトルクTrは、時点T1から時点T2にかけて上昇する。このようなトルク同期制御を行って、制御装置100は、増速ブレーキBを停止状態から非作動状態にしている。増速ブレーキBが非作動状態となった時点T1において、遊星歯車装置30の運転方式は、パワースプリットモードとなる。   Operations of the internal combustion engine 5 and the generator (second electric motor) 20, the coupling clutch A, and the speed increasing brake B controlled as described above will be described with reference to FIGS. 3 and 4. At the time T0 shown in FIG. 4, the above-described “cooperative control between the internal combustion engine and the generator” is started. From the time T0 when the control starts to the time T1, the control device 100 keeps the engine torque Te acting on the engine output shaft 6 of the internal combustion engine 5 constant. At the same time, the control device 100 increases the target generator torque tTg that acts on the rotor 22 of the generator (second electric motor) 20. As a result, the torque Tr acting on the output shaft 48 increases from time T1 to time T2. By performing such torque synchronous control, the control device 100 changes the speed increasing brake B from the stopped state to the non-operating state. At the time T1 when the speed increasing brake B becomes inoperative, the operation method of the planetary gear device 30 is in the power split mode.

パワースプリットモード(時点T2〜T7)において、制御装置100は、増速モードにおける機関トルクTeの値に対して、要求機関トルク(制御分)reqTeを上乗せした値に、目標機関トルクtTeに設定する。要求機関トルク(制御分)reqTeは、イナーシャトルクによる回転変動を打ち消す向きに作用するトルクである。制御装置100は、要求機関トルク(制御分)reqTeが上乗せされた目標機関トルクtTeに従って、内燃機関5に機関トルクの変化を指示している。具体的には、制御装置100は、目標機関トルクtTeを、イナーシャトルクによる回転変動を打ち消す向きに増大させる(時点T1〜T3)。そして、時点T3から時点T5まで一定の値とし、時点T5からT7まで減少するよう設定している。   In the power split mode (time points T2 to T7), the control device 100 sets the target engine torque tTe to a value obtained by adding the required engine torque (control amount) reqTe to the value of the engine torque Te in the acceleration mode. . The requested engine torque (control amount) reqTe is a torque that acts in a direction to cancel the rotational fluctuation caused by the inertia torque. The control device 100 instructs the internal combustion engine 5 to change the engine torque in accordance with the target engine torque tTe added with the required engine torque (control amount) reqTe. Specifically, the control device 100 increases the target engine torque tTe in such a direction as to cancel the rotational fluctuation due to the inertia torque (time points T1 to T3). A constant value is set from time T3 to time T5, and is set to decrease from time T5 to T7.

しかし、実際に機関トルクTeの上昇が開始されるのは、時点T1より機関応答遅れ時間ΔT経過した時点T2である。実際の機関トルクTeは、目標機関トルクtTeに対して、機関応答遅れ時間ΔTの分だけ遅れて発生する。このため、実際の機関トルクTeは、時点T2から時点T4まで増大し、時点T4から時点T6まで一定の値となり、時点T6からT8まで減少する。   However, the increase of the engine torque Te is actually started at time T2 when the engine response delay time ΔT has elapsed from time T1. The actual engine torque Te is generated with a delay of the engine response delay time ΔT with respect to the target engine torque tTe. Therefore, the actual engine torque Te increases from time T2 to time T4, becomes a constant value from time T4 to time T6, and decreases from time T6 to T8.

この実際の機関トルクTeにタイミングを合わせて、制御装置100は、目標ジェネレータトルクtTgを設定している。実際のジェネレータトルクは、機関トルクTeの場合とは異なり、目標ジェネレータトルクtTgに即応して変化する。すなわち、制御装置100は、目標ジェネレータトルクtTgを、目標機関トルクtTeに比べて、機関応答遅れ時間ΔTの分だけタイミングを遅らせて設定している。よって、制御装置100は、パワースプリットモードにおいても、時点T1から時点T2までは、目標ジェネレータトルクtTgを一定にしており、且つジェネレータ回転速度Ngを一定にしている。制御装置100は、時点T2から実際の機関トルクTeが増大するのに合わせて目標ジェネレータトルクtTgを減少させ、さらに、ロータ22の回転方向が増速モードとは逆向きとなるようジェネレータ(電気モータ)20を力行させて、目標ジェネレータトルクtTgを時点T4まで増大させる。制御装置100は、目標ジェネレータトルクtTgを、実際の機関トルクTeの変化に合わせて、時点T4から時点T6まで一定の値とし、時点T6からT8まで減少させる。   In synchronization with the actual engine torque Te, the control device 100 sets the target generator torque tTg. Unlike the case of the engine torque Te, the actual generator torque changes in response to the target generator torque tTg. That is, the control device 100 sets the target generator torque tTg by delaying the timing by the engine response delay time ΔT compared to the target engine torque tTe. Therefore, even in the power split mode, control device 100 maintains target generator torque tTg and generator rotation speed Ng constant from time T1 to time T2. The control device 100 decreases the target generator torque tTg as the actual engine torque Te increases from the time point T2, and further generates the generator (electric motor) so that the rotation direction of the rotor 22 is opposite to the speed increasing mode. ) 20 is powered to increase the target generator torque tTg to time T4. Control device 100 sets target generator torque tTg to a constant value from time T4 to time T6 and decreases from time T6 to T8 in accordance with the actual change in engine torque Te.

これと共に、制御装置100は、時点T2からT8にかけて、ジェネレータ回転速度Ngすなわち第1サンギア35の回転速度を上昇させて、出力軸48の回転速度(すなわちリングギア44の回転速度)Nrに近づける、いわゆる「回転数同期」制御を行っている。つまり、制御装置100は、パワースプリットモードにおいて、ジェネレータ回転速度Ngを制御して、第1サンギア36及びプラネタリキャリア33の回転速度を、リングギア44の回転速度Nrに近づける(図2参照)ことで、連結クラッチAを解放状態から連結状態にする動作(以下、連結動作と記す)に備えている。   At the same time, the controller 100 increases the generator rotational speed Ng, that is, the rotational speed of the first sun gear 35 from the time point T2 to T8, and approaches the rotational speed of the output shaft 48 (that is, the rotational speed of the ring gear 44) Nr. So-called “rotational speed synchronization” control is performed. That is, in the power split mode, the control device 100 controls the generator rotational speed Ng to bring the rotational speeds of the first sun gear 36 and the planetary carrier 33 closer to the rotational speed Nr of the ring gear 44 (see FIG. 2). In addition, the operation of bringing the coupling clutch A from the released state into the coupled state (hereinafter referred to as a coupled operation) is provided.

そして、時点T7において目標機関トルクtTeは、要求機関トルク(制御分)reqTeが加算されない値となる。制御装置100は、時点T7からは、運転者のアクセル操作量に基づいて要求される機関トルク(以下、ドライバ要求トルクと記す)に基づいて目標機関トルクtTeを設定する。なお、ドライバ要求トルクに反応して実際の機関トルクTeの増大が開始されるのは、要求機関トルク(制御分)reqTeが加算されなくなる時点T7より機関応答遅れ時間ΔT経過した時点T8となる。   At the time T7, the target engine torque tTe becomes a value to which the requested engine torque (control amount) reqTe is not added. From time T7, control device 100 sets target engine torque tTe based on the engine torque required based on the driver's accelerator operation amount (hereinafter referred to as driver required torque). The increase in the actual engine torque Te in response to the driver request torque is started at a time T8 when the engine response delay time ΔT has elapsed from the time T7 when the required engine torque (control amount) reqTe is not added.

時点T7において、第1サンギア36及びプラネタリキャリア33の回転速度(すなわちジェネレータ回転速度Ng)は、出力軸48及びリングギア44の回転速度Nrに十分近づいており、制御装置100は、連結クラッチAを解放状態から連結状態にする「連結動作」を開始する。   At time T7, the rotational speeds of the first sun gear 36 and the planetary carrier 33 (that is, the generator rotational speed Ng) are sufficiently close to the rotational speed Nr of the output shaft 48 and the ring gear 44, and the control device 100 turns the connection clutch A on. The “connecting operation” is started from the released state to the connected state.

そして時点T8において、プラネタリキャリア33の回転速度(すなわちNg)は、リングギア44の回転速度Nrに一致する。連結クラッチAは、係合状態にある。この時点T8から、実際の機関トルクTeは、ドライバ要求トルクに反応して上昇する。制御装置100は、時点T8から時点T9にかけて、実際の機関トルクTeの上昇するに従って、目標ジェネレータトルクtTg、すなわちジェネレータ20のロータ22に生じるトルクをゼロまで減少させる「トルク同期制御」を行う。このようなトルク同期制御を行っている間、制御装置100は、連結クラッチAに連結動作を行わせる。   At time T8, the rotational speed (ie, Ng) of the planetary carrier 33 matches the rotational speed Nr of the ring gear 44. The connection clutch A is in an engaged state. From this time T8, the actual engine torque Te rises in response to the driver request torque. From time T8 to time T9, control device 100 performs “torque synchronous control” in which target generator torque tTg, that is, torque generated in rotor 22 of generator 20 is reduced to zero as actual engine torque Te increases. While performing such torque synchronous control, the control device 100 causes the coupling clutch A to perform a coupling operation.

連結クラッチAが連結状態となった時点T9において、目標ジェネレータトルクtTgもゼロとなり、ジェネレータ(第2電気モータ)20のロータ22に生じるトルクもゼロとなる。この時点T9において、制御装置100が実行する「内燃機関とジェネレータとの協調制御」は終了する。   At time T9 when the connection clutch A is in the connected state, the target generator torque tTg is also zero, and the torque generated in the rotor 22 of the generator (second electric motor) 20 is also zero. At this time T9, the “cooperative control between the internal combustion engine and the generator” executed by the control device 100 ends.

以上に説明したように本実施形態に係る車両1は、内燃機関5が機関出力軸6から出力した機械的動力を、遊星歯車装置30により変速して、駆動輪77に向けて出力可能なものである。車両1は、遊星歯車装置30の各回転要素(第1サンギア36、第2サンギア52、プラネタリキャリア33、リングギア44)の回転運動をいずれも制限しない運転方式であり、機関出力軸6からの機械的動力を、遊星歯車装置30において分割して、その一部を発電機として作動する第2電気モータ(ジェネレータ)20のロータ22に伝達すると共に、その残りを駆動輪77に向けて出力することが可能な運転方式である「パワースプリットモード」と、遊星歯車装置30の各回転要素(第1サンギア36、第2サンギア52、プラネタリキャリア33、リングギア44)のうち第2サンギア52の回転運動を止めることにより、機関出力軸6からの機械的動力のうち少なくとも一部を、遊星歯車装置30において回転速度を増速させて、駆動輪77に向けて出力する運転方式である「増速モード」と、遊星歯車装置30の各回転要素(第1サンギア36、第2サンギア52、プラネタリキャリア33、リングギア44)のうちプラネタリキャリア33とリングギア44とを連結して回転運動を制限することにより、機関出力軸からの機械的動力のうち少なくとも一部を、遊星歯車装置30において回転速度を変化させることなく、駆動輪77に向けて出力する運転方式である「直結モード」が、可能に構成されている。   As described above, the vehicle 1 according to the present embodiment can shift the mechanical power output from the engine output shaft 6 by the internal combustion engine 5 by the planetary gear device 30 and output it to the drive wheels 77. It is. The vehicle 1 is an operation method that does not limit any rotational movement of each rotating element (first sun gear 36, second sun gear 52, planetary carrier 33, ring gear 44) of the planetary gear device 30. The mechanical power is divided in the planetary gear unit 30 and a part thereof is transmitted to the rotor 22 of the second electric motor (generator) 20 that operates as a generator, and the remainder is output to the drive wheels 77. Rotation mode of the second sun gear 52 among the rotating elements (first sun gear 36, second sun gear 52, planetary carrier 33, ring gear 44) of the planetary gear device 30. By stopping the movement, at least a part of the mechanical power from the engine output shaft 6 is increased in rotational speed in the planetary gear unit 30. The “acceleration mode”, which is an operation method for output to the drive wheels 77, and the planetary gear among the rotating elements (first sun gear 36, second sun gear 52, planetary carrier 33, ring gear 44) of the planetary gear device 30. By connecting the carrier 33 and the ring gear 44 to limit the rotational movement, at least a part of the mechanical power from the engine output shaft can be driven without changing the rotational speed in the planetary gear unit 30. The “direct connection mode”, which is an operation method that outputs toward the vehicle, is configured to be possible.

さらに、車両1の加速時において増速モードから直結モードに移行させる場合、増速モードからパワースプリットモードにして、当該パワースプリットモードにおいて、機関出力軸6と一体に回転する部材の慣性モーメントにより機関出力軸6に生じる回転変動を打ち消す向きに、機関トルクTeを変化させた後に、直結モードにする制御装置100を有するものとしたので、当該パワースプリットモードにおいて、機関出力軸6と一体に回転する部材の慣性モーメントにより機関出力軸6に生じる回転変動を抑制することができる。   Further, when shifting from the speed increasing mode to the direct connection mode during acceleration of the vehicle 1, the engine speed is changed from the speed increasing mode to the power split mode, and the engine is driven by the moment of inertia of the member that rotates integrally with the engine output shaft 6 in the power split mode. Since the control device 100 for changing to the direct connection mode after changing the engine torque Te in a direction to cancel the rotational fluctuation generated in the output shaft 6 is provided, the engine 100 rotates integrally with the engine output shaft 6 in the power split mode. Rotational fluctuations that occur in the engine output shaft 6 due to the moment of inertia of the members can be suppressed.

また、本実施形態に係る車両1において、遊星歯車装置30は、機関出力軸6と係合するプラネタリキャリア33と、第2電気モータ(ジェネレータ)20のロータ22に係合する第1サンギア36と、駆動輪77に係合するリングギア44とを有するシンプルピニオン式のものであるものとした。さらに車両1は、第1サンギア36の回転運動を制限することにより、プラネタリキャリア33に対してリングギア44の回転速度を増速させる増速機構50と、プラネタリキャリア33とリングギア44を連結させることにより、プラネタリキャリア33とリングギア44を同一の回転速度で回転させる直結クラッチAとを有しているものとした。増速機構50が、第2サンギア52の回転を止めて第1サンギア36の回転を制限することにより、プラネタリキャリア33に対してリングギア44を増速させることにより、機関出力軸6からの機械的動力のうち少なくとも一部を、遊星歯車装置30において回転速度を増速させて、駆動輪77に向けて出力する「増速モード」を実現することができる。一方、直結クラッチAが、リングギア44とプラネタリキャリア33とを連結させることにより、機関出力軸6からの機械的動力のうち少なくとも一部を、遊星歯車装置30において回転速度を変化させることなく、駆動輪77に向けて出力する「直結モード」を実現することができる。   In the vehicle 1 according to the present embodiment, the planetary gear device 30 includes a planetary carrier 33 that engages with the engine output shaft 6, and a first sun gear 36 that engages with the rotor 22 of the second electric motor (generator) 20. And a simple pinion type having a ring gear 44 engaged with the drive wheel 77. Further, the vehicle 1 connects the planetary carrier 33 and the ring gear 44 with the speed increasing mechanism 50 that increases the rotational speed of the ring gear 44 with respect to the planetary carrier 33 by restricting the rotational movement of the first sun gear 36. Thus, the planetary carrier 33 and the ring gear 44 are provided with the direct coupling clutch A that rotates at the same rotational speed. The speed increasing mechanism 50 stops the rotation of the second sun gear 52 and restricts the rotation of the first sun gear 36, thereby increasing the speed of the ring gear 44 with respect to the planetary carrier 33. It is possible to realize an “acceleration mode” in which at least a part of the target motive power is output to the drive wheel 77 by increasing the rotational speed in the planetary gear device 30. On the other hand, the direct coupling clutch A connects the ring gear 44 and the planetary carrier 33 so that at least a part of the mechanical power from the engine output shaft 6 does not change the rotational speed in the planetary gear device 30. A “direct connection mode” that outputs to the drive wheels 77 can be realized.

また、本実施形態に係る車両1において、プラネタリキャリア33は、内燃機関5の機関出力軸6と一体に回転するものであり、第1サンギア36は、第2電気モータ20のロータ22に連動して回転するものであり、リングギア44は、駆動輪77と連動して回転するものとした。さらに、増速機構50は、第1サンギア36とプラネタリキャリア33を共用しており、且つ第1サンギア36に比べて歯数が大きく設定された第2サンギア52と、第2サンギアの回転を止めることにより、第1サンギアの回転速度を制限して、プラネタリキャリア33に対してリングギア44の回転速度を増速させる増速ブレーキBとを有するものとした。制御装置100は、連結クラッチAを解放状態にすると共に増速ブレーキBを停止状態にすることで上述した「増速モード」を実現することができる。また、連結クラッチAを解放状態にすると共に増速ブレーキBを非作動状態にすることで、上述した「パワースプリットモード」を実現することができる。また、連結クラッチAを連結状態にすると共に、増速ブレーキBを非作動状態にすることで、上述した「直結モード」を実現することができる。   In the vehicle 1 according to the present embodiment, the planetary carrier 33 rotates integrally with the engine output shaft 6 of the internal combustion engine 5, and the first sun gear 36 is interlocked with the rotor 22 of the second electric motor 20. The ring gear 44 is rotated in conjunction with the drive wheels 77. Further, the speed increasing mechanism 50 shares the first sun gear 36 and the planetary carrier 33, and stops the rotation of the second sun gear 52 and the second sun gear 52 having a larger number of teeth than the first sun gear 36. Thus, the first sun gear has a speed increasing brake B that limits the rotational speed of the first sun gear and increases the rotational speed of the ring gear 44 with respect to the planetary carrier 33. The control device 100 can realize the “acceleration mode” described above by disengaging the coupling clutch A and stopping the acceleration brake B. Further, the above-described “power split mode” can be realized by disengaging the coupling clutch A and disabling the speed increasing brake B. Further, the above-described “direct connection mode” can be realized by setting the connection clutch A to the connection state and disabling the speed increasing brake B.

また、本実施形態に係る車両1において、制御装置100は、車両1の加速時において増速モードから直結モードに移行させる場合、増速ブレーキBを非作動状態にして、回転変動を打ち消す向きに機関トルクを変化させから、連結クラッチAを連結状態にするものとした。停止状態にある増速ブレーキBを非作動状態に制御するだけで、増速モードからパワースプリットモードに移行させることができ、さらに、解放状態にある連結クラッチAを連結状態に制御することで、パワースプリットモードから直結モードに移行させることができる。   Further, in the vehicle 1 according to the present embodiment, when the control device 100 shifts from the acceleration mode to the direct connection mode when the vehicle 1 is accelerated, the control device 100 sets the acceleration brake B in the non-operating state and cancels the rotational fluctuation. The connection clutch A is brought into a connected state after the engine torque is changed. Just by controlling the speed increasing brake B in the stopped state to the non-operating state, it is possible to shift from the speed increasing mode to the power split mode, and further, by controlling the connection clutch A in the released state to the connected state, It is possible to shift from the power split mode to the direct connection mode.

また、本実施形態に係る車両1において、機関トルクの目標値である目標機関トルクtTeに対する、実際の機関トルクTeの時間的な遅れである機関応答遅れ時間ΔTを算出し、算出された機関応答遅れ時間ΔTの分、ジェネレータ20のロータ22の回転速度の目標値である目標ジェネレータ回転速度tNgの時間変化を遅らせるものとした。実際の機関トルクTeと、目標ジェネレータ回転速度tNgに即応して変化するジェネレータ20のロータ22の回転速度(ジェネレータ回転速度)を同期させることができる。   Further, in the vehicle 1 according to the present embodiment, an engine response delay time ΔT that is a time delay of the actual engine torque Te with respect to the target engine torque tTe that is a target value of the engine torque is calculated, and the calculated engine response is calculated. The time change of the target generator rotational speed tNg which is the target value of the rotational speed of the rotor 22 of the generator 20 is delayed by the delay time ΔT. It is possible to synchronize the actual engine torque Te and the rotational speed (generator rotational speed) of the rotor 22 of the generator 20 that changes in response to the target generator rotational speed tNg.

なお、上述した実施形態においては、目標機関トルクtTeに対する、実際の機関トルクTeの時間的な遅れである機関応答遅れ時間ΔTを算出し(図3のステップS18)、機関応答遅れ時間ΔTの分、目標ジェネレータ回転速度tNgの時間変化を遅らせる(図3のステップS22)ものとしたが、目標ジェネレータ回転速度tNgの設定手法は、これに限定されるものではない。目標ジェネレータ回転速度tNgは、図3のステップS04において算出された目標ジェネレータ変速軌跡tNg(t)そのものに設定するものとしても良く、以下に、図3及び図5を用いて説明する。図5は、車両が有する内燃機関及びジェネレータの動作を示すタイミングチャートであり、「遅れ補償制御」を行わない場合を示す図である。   In the embodiment described above, the engine response delay time ΔT, which is the time delay of the actual engine torque Te with respect to the target engine torque tTe, is calculated (step S18 in FIG. 3), and the amount of the engine response delay time ΔT is calculated. Although the time change of the target generator rotational speed tNg is delayed (step S22 in FIG. 3), the method of setting the target generator rotational speed tNg is not limited to this. The target generator rotational speed tNg may be set to the target generator shift locus tNg (t) itself calculated in step S04 in FIG. 3, and will be described below with reference to FIGS. FIG. 5 is a timing chart showing the operation of the internal combustion engine and the generator of the vehicle, and shows a case where “delay compensation control” is not performed.

制御開始の時点T0から時点T1にかけては、上述した「遅れ補償制御」を行った場合と同様である。制御装置100は、ジェネレータ(第2電気モータ)20のロータ22に作用させる目標ジェネレータトルクtTgを増大させる。これと共に、制御装置100は、増速ブレーキBを停止状態から非作動状態にしており、非作動状態となった時点T1において、遊星歯車装置30の運転方式は、パワースプリットモードとなる。   From the time point T0 to the start of control, the time point T1 is the same as the case where the above-described “delay compensation control” is performed. Control device 100 increases target generator torque tTg to be applied to rotor 22 of generator (second electric motor) 20. At the same time, the control device 100 changes the speed increasing brake B from the stopped state to the non-operating state, and at the time T1 when the speed increasing brake B enters the non-operating state, the operation method of the planetary gear device 30 is the power split mode.

パワースプリットモード(時点T2〜T7)における目標機関トルクtTeの設定手法も「遅れ補償制御」を行った場合と同様である。増速モードにおける機関トルクTeの値に対して、要求機関トルク(制御分)reqTeを上乗せした値に、目標機関トルクtTeに設定する。制御装置100は、目標機関トルクtTeに従って、内燃機関5に機関トルクの変化を指示している。しかし、実際の機関トルクTeは、目標機関トルクtTeに対して、機関応答遅れ時間ΔTの分だけ遅れて発生する。このため、実際の機関トルクTeは、時点T2から時点T4まで増大し、時点T4から時点T6まで一定の値となり、時点T6からT8まで減少する。   The setting method of the target engine torque tTe in the power split mode (time points T2 to T7) is the same as that in the case of performing the “lag compensation control”. The target engine torque tTe is set to a value obtained by adding the required engine torque (control amount) reqTe to the value of the engine torque Te in the acceleration mode. The control device 100 instructs the internal combustion engine 5 to change the engine torque according to the target engine torque tTe. However, the actual engine torque Te is delayed with respect to the target engine torque tTe by the engine response delay time ΔT. Therefore, the actual engine torque Te increases from time T2 to time T4, becomes a constant value from time T4 to time T6, and decreases from time T6 to T8.

「遅れ補償制御」を行わない場合において、制御装置100は、目標機関トルクtTeにタイミングを合わせて、目標ジェネレータトルクtTgを設定している。実際のジェネレータトルクは、目標ジェネレータトルクtTgに即応して変化する。制御装置100は、パワースプリットモードにおいて、時点T1から目標機関トルクtTeが増大するのに合わせて目標ジェネレータトルクtTgを減少させ、さらに、ジェネレータ20のロータ22の回転方向が増速モードとは逆向きとなるようジェネレータ20を力行させて、目標ジェネレータトルクtTgを時点T3まで増大させる。制御装置100は、目標ジェネレータトルクtTgを、目標機関トルクtTeの変化に合わせて、時点T3から時点T5まで一定の値とし、時点T5からT7まで減少させる。   When “delay compensation control” is not performed, control device 100 sets target generator torque tTg in synchronization with target engine torque tTe. The actual generator torque changes in response to the target generator torque tTg. In power split mode, control device 100 decreases target generator torque tTg as target engine torque tTe increases from time point T1, and further, the rotation direction of rotor 22 of generator 20 is opposite to that in acceleration mode. The generator 20 is powered so that the target generator torque tTg is increased to time T3. Control device 100 sets target generator torque tTg to a constant value from time T3 to time T5 and decreases from time T5 to T7 in accordance with the change in target engine torque tTe.

これと共に、制御装置100は、時点T1から時点T7かけて、ジェネレータ回転速度Ngすなわち第1サンギア35の回転速度を上昇させて、出力軸48の回転速度(すなわちリングギア44の回転速度)Nrに近づける「回転数同期」制御を行うことで、連結クラッチAを解放状態から連結状態にする連結動作に備える。そして、制御装置100は、時点T7から、連結クラッチAを解放状態から連結状態にする「連結動作」を開始する。   At the same time, the control device 100 increases the generator rotational speed Ng, that is, the rotational speed of the first sun gear 35 from the time T1 to the time T7 to obtain the rotational speed of the output shaft 48 (that is, the rotational speed of the ring gear 44) Nr. By performing “rotational speed synchronization” control to bring it closer, it is possible to prepare for a connecting operation for bringing the connecting clutch A from the released state to the connected state. Then, the control device 100 starts a “connection operation” that brings the connection clutch A from the released state to the connected state from time T7.

そして、「遅れ補償制御」を行う場合と同様に、制御装置100は、時点T7からは、ドライバ要求トルクに基づいて目標機関トルクtTeを設定する。時点T7において、第1サンギア36及びプラネタリキャリア33の回転速度(すなわちジェネレータ回転速度Ng)は、出力軸48及びリングギア44の回転速度Nrと一致している。この時点T7から、制御装置100は、連結クラッチAを解放状態から連結状態にする「連結動作」を開始する。連結クラッチAが連結状態となった時点T9cにおいて、目標ジェネレータトルクtTgもゼロとなり、ジェネレータ20のロータ22に生じるトルクもゼロとなる。この時点T9cにおいて、「遅れ補償制御」を行わない場合の「内燃機関とジェネレータとの協調制御」は終了する。   Then, as in the case of performing “delay compensation control”, the control device 100 sets the target engine torque tTe based on the driver request torque from the time point T7. At time T7, the rotation speeds of the first sun gear 36 and the planetary carrier 33 (that is, the generator rotation speed Ng) coincide with the rotation speed Nr of the output shaft 48 and the ring gear 44. From this time T7, the control device 100 starts the “connection operation” for bringing the connection clutch A from the released state to the connected state. At time T9c when the connection clutch A is in the connected state, the target generator torque tTg is also zero, and the torque generated in the rotor 22 of the generator 20 is also zero. At this time T9c, the “cooperative control between the internal combustion engine and the generator” when the “delay compensation control” is not performed is completed.

このように遅れ補償制御を行わない場合、連結クラッチAの連結動作を開始する時点T7において、ジェネレータ回転速度Ngは、出力軸48及びリングギア44の回転速度Nrと一致しているので、連結クラッチA(噛み合いクラッチ)を構成する回転部材46と回転部材47(図1参照)との間に相対速度のない状態で連結動作を開始することができる。   When the delay compensation control is not performed as described above, the generator rotational speed Ng coincides with the rotational speed Nr of the output shaft 48 and the ring gear 44 at the time T7 when the connection operation of the connection clutch A is started. The connecting operation can be started in a state where there is no relative speed between the rotating member 46 and the rotating member 47 (see FIG. 1) constituting A (mesh clutch).

以上のように上述した実施形態において、遊星歯車装置30は、機関出力軸6と係合するプラネタリキャリア33と、ジェネレータ20のロータ22に係合する第1サンギア36と、駆動輪77に係合するリングギア44と、を有するシンプルピニオン式のものとしたが、本発明が適用可能な遊星歯車装置は、この態様に限定されるものではない。本発明は、遊星歯車装置の各回転要素の回転をいずれも制限しない運転方式である「パワースプリットモード」と、遊星歯車装置の各回転要素のうち少なくとも一つの回転運動を制限することにより、機関出力軸からの機械的動力のうち少なくとも一部を、遊星歯車装置において回転速度を増速させる「増速モード」と、遊星歯車装置の各回転要素のうち少なくとも一つの回転運動を制限することにより、機関出力軸からの機械的動力のうち少なくとも一部を、遊星歯車装置において回転速度を変化させることなく、駆動輪に向けて出力する「直結モード」が可能に構成されたものであれば適用することができる。   As described above, in the above-described embodiment, the planetary gear device 30 is engaged with the planetary carrier 33 that engages with the engine output shaft 6, the first sun gear 36 that engages with the rotor 22 of the generator 20, and the drive wheel 77. However, the planetary gear device to which the present invention can be applied is not limited to this mode. The present invention relates to a “power split mode” that is an operation method that does not restrict the rotation of each rotating element of the planetary gear device, and restricts the rotational movement of at least one of the rotating elements of the planetary gear device. By limiting at least a part of the mechanical power from the output shaft, the “acceleration mode” for increasing the rotational speed in the planetary gear unit, and the rotational movement of at least one of the rotating elements of the planetary gear unit Any mechanical power from the engine output shaft can be used as long as it is configured to be able to output “direct connection mode” to the drive wheels without changing the rotational speed of the planetary gear unit. can do.

また、上述した実施形態において、各クラッチA,C,Dは、それぞれ噛み合いクラッチで構成されるものとしたので、摩擦クラッチを用いる場合に比べて比較的コンパクトな構成で確実にクラッチの連結状態を実現することができる。なお、各クラッチA,C,Dには、摩擦クラッチを用いることも可能である。   In the above-described embodiment, the clutches A, C, and D are each constituted by a meshing clutch. Therefore, the clutch is reliably connected with a relatively compact configuration as compared with the case where a friction clutch is used. Can be realized. A friction clutch can be used for each of the clutches A, C, and D.

A 連結クラッチ
B 増速ブレーキ
C 遊星歯車側切り離しクラッチ
D 駆動用モータ切り離しクラッチ
1 車両
5 内燃機関
10 第1電気モータ(駆動用モータ)
11 第1電気モータのロータ
20 第2電気モータ(ジェネレータ)
22 第2電気モータのロータ
30 遊星歯車装置(動力分割機構、変速機構)
33 遊星歯車装置のプラネタリキャリア
35 遊星歯車装置の第1プラネタリピニオン
36 遊星歯車装置の第1サンギア
44 遊星歯車装置のリングギア
45 出力ギア
48 出力軸
50 増速機構
51 遊星歯車装置の第2プラネタリピニオン
52 遊星歯車装置の第2サンギア
60,80 推進軸
70,90 差動装置
77,99 駆動輪
100 制御装置(車両用制御装置、制御手段)
110 第1インバータ
120 第2インバータ
130 蓄電装置
140 昇圧コンバータ
A connection clutch B speed increasing brake C planetary gear side disconnection clutch D drive motor disconnection clutch 1 vehicle 5 internal combustion engine 10 first electric motor (drive motor)
11 Rotor of first electric motor 20 Second electric motor (generator)
22 rotor of second electric motor 30 planetary gear device (power split mechanism, speed change mechanism)
33 planetary carrier of planetary gear device 35 first planetary pinion of planetary gear device 36 first sun gear of planetary gear device 44 ring gear of planetary gear device 45 output gear 48 output shaft 50 speed increasing mechanism 51 second planetary pinion of planetary gear device 52 Second sun gear of planetary gear device 60, 80 Propulsion shaft 70, 90 Differential device 77, 99 Drive wheel 100 Control device (control device for vehicle, control means)
110 first inverter 120 second inverter 130 power storage device 140 step-up converter

Claims (4)

内燃機関が機関出力軸から出力した機械的動力を、遊星歯車装置により変速して、駆動輪に向けて出力可能な車両であって、
前記遊星歯車装置の各回転要素の回転をいずれも制限しない運転方式であり、前記機関出力軸からの機械的動力を、前記遊星歯車装置において分割して、その一部を主に発電機として作動する電気モータであるジェネレータのロータに伝達すると共に、その残りを前記駆動輪に向けて出力することが可能な運転方式であるパワースプリットモードと、
前記遊星歯車装置の各回転要素のうち少なくとも一つの回転運動を制限することにより、前記機関出力軸からの機械的動力のうち少なくとも一部を、前記遊星歯車装置において回転速度を増速させて、前記駆動輪に向けて出力する運転方式である増速モードと、
前記遊星歯車装置の各回転要素のうち少なくとも一つの回転運動を制限することにより、前記機関出力軸からの機械的動力のうち少なくとも一部を、前記遊星歯車装置において回転速度を変化させることなく、前記駆動輪に向けて出力する運転方式である直結モードに切替え可能に構成されており、
前記遊星歯車装置は、前記内燃機関の機関出力軸と一体に回転するプラネタリキャリアと、前記ジェネレータのロータに連動して回転する第1サンギアと、前記駆動輪と連動して回転するリングギアと、を有するものであり、
前記車両は、
前記プラネタリキャリアを前記第1サンギアと共用しており、且つ前記第1サンギアに比べて歯数が大きく設定された第2サンギアと、
前記第2サンギアの回転を止めて、前記第1サンギアの回転速度を制限することにより、前記プラネタリキャリアに対して前記リングギアの回転速度を増速させる増速ブレーキと、
前記リングギアと前記プラネタリキャリアとを連結させることにより、前記プラネタリキャリアと前記リングギアを同一の回転速度で回転させる連結クラッチと、
車両の加速時において前記増速モードから前記直結モードに移行させる場合、前記増速モードから前記パワースプリットモードにして、前記パワースプリットモードから前記直結モードに移行させる制御装置と、
を備え
前記制御装置は、
前記パワースプリットモードにおいて、
前記機関出力軸と一体に回転する部材の慣性モーメントにより前記機関出力軸に生じる回転変動を打ち消す向きに、前記機関出力軸に作用する機関トルクを変化させ、
前記ジェネレータを力行させることにより、前記ロータの回転方向を前記増速モードとは逆向きに切替える、車両。
A vehicle capable of shifting the mechanical power output from the engine output shaft of the internal combustion engine by the planetary gear device and outputting it to the drive wheels,
Wherein a operation system neither restrict the rotation of each rotating element of the planetary gear unit operation, the mechanical power from the engine output shaft, the split in the planetary gear unit, a part mainly as a generator Power split mode which is an operation method capable of transmitting to the rotor of the generator which is an electric motor and outputting the remainder toward the drive wheel;
Wherein by restricting at least one of the rotational movement of the respective rotary elements of the planetary gear unit, at least a portion of the mechanical power from the engine output shaft, by accelerated rotation speed in the planetary gear unit, A speed increasing mode which is a driving method for outputting to the driving wheel,
Wherein by restricting at least one of the rotational movement of the respective rotary elements of the planetary gear unit, at least a portion of the mechanical power from the engine output shaft, without changing the rotational speed in the planetary gear unit, a direct mode is an operating system for output to the driving wheel, which is configured to be able to switch to,
The planetary gear device includes a planetary carrier that rotates integrally with an engine output shaft of the internal combustion engine, a first sun gear that rotates in conjunction with a rotor of the generator, a ring gear that rotates in conjunction with the drive wheel, Having
The vehicle is
A second sun gear that shares the planetary carrier with the first sun gear and has a larger number of teeth than the first sun gear;
An acceleration brake for increasing the rotation speed of the ring gear relative to the planetary carrier by stopping the rotation of the second sun gear and limiting the rotation speed of the first sun gear;
A coupling clutch that rotates the planetary carrier and the ring gear at the same rotational speed by coupling the ring gear and the planetary carrier;
When shifting from the speed increasing mode during acceleration of the vehicle in the direct connection mode, and the power-split mode from the speed increasing mode, and allowed Ru controller moves to the direct mode from the power-split mode,
Equipped with a,
The control device includes:
In the power split mode,
Changing the engine torque acting on the engine output shaft in a direction to cancel the rotational fluctuation generated in the engine output shaft due to the moment of inertia of the member rotating integrally with the engine output shaft;
A vehicle that switches the rotation direction of the rotor in the direction opposite to the speed increasing mode by causing the generator to power .
請求項に記載の車両において、
前記制御装置は、車両の加速時において前記増速モードから前記直結モードに移行させる場合、前記増速ブレーキを非作動状態にして、前記回転変動を打ち消す向きに機関トルクを変化させてから、前記連結クラッチを連結状態に制御する車両。
The vehicle according to claim 1 ,
Wherein the control device, when shifting from the speed increasing mode during acceleration of the vehicle in the direct connection mode, and the speed increasing brake inoperative, since by changing the engine torque in the direction to cancel the rotational fluctuation, the controlling the coupling clutch in engaged status, the vehicle.
請求項1または2に記載の車両において、
前記制御装置は、前記機関トルクの目標値である目標機関トルクに対する、前記機関トルクの実際値である実機関トルクの時間的な遅れである機関応答遅れ時間を算出し、算出された前記機関応答遅れ時間の分だけ、前記ジェネレータのロータの回転速度の目標値である目標ジェネレータ回転速度の時間変化を遅らせる車両。
The vehicle according to claim 1 or 2 ,
Wherein the control device, with respect to the target engine torque is a target value of the engine torque, actually calculates the engine response delay time is a time delay of the actual engine torque is a value, the engine response is calculated in the engine torque by the amount of delay time, delay the target generator time variation of the rotational speed is a target value of the rotational speed of the rotor of the generator, vehicle.
内燃機関が機関出力軸から出力した機械的動力を、遊星歯車装置により変速して、駆動輪に向けて出力可能な車両に用いられ、前記機関出力軸に作用するトルクである機関トルクを制御可能な車両用制御装置であって、
前記遊星歯車装置の各回転要素の回転をいずれも制限しない運転方式であり、前記機関出力軸からの機械的動力を、前記遊星歯車装置において分割して、その一部を主に発電機として作動する電気モータであるジェネレータのロータに伝達すると共に、その残りを前記駆動輪に向けて出力することが可能な運転方式であるパワースプリットモードと、
前記遊星歯車装置の各回転要素のうち少なくとも一つの回転運動を制限することにより、前記機関出力軸からの機械的動力のうち少なくとも一部を、前記遊星歯車装置において回転速度を増速させて、前記駆動輪に向けて出力する運転方式である増速モードと、
前記遊星歯車装置の各回転要素のうち少なくとも一つの回転運動を制限することにより、前記機関出力軸からの機械的動力のうち少なくとも一部を、前記遊星歯車装置において回転速度を変化させることなく、前記駆動輪に向けて出力する運転方式である直結モードと、を切替え可能に構成されており、
前記遊星歯車装置は、前記内燃機関の機関出力軸と一体に回転するプラネタリキャリアと、前記ジェネレータのロータに連動して回転する第1サンギアと、前記駆動輪と連動して回転するリングギアと、を有するものであり、
前記車両は、
前記プラネタリキャリアを前記第1サンギアと共用しており、且つ前記第1サンギアに比べて歯数が大きく設定された第2サンギアと、
前記第2サンギアの回転を止めて、前記第1サンギアの回転速度を制限することにより、前記プラネタリキャリアに対して前記リングギアの回転速度を増速させる増速ブレーキと、
前記リングギアと前記プラネタリキャリアとを連結させることにより、前記プラネタリキャリアと前記リングギアを同一の回転速度で回転させる連結クラッチと、
を備え、
前記車両用制御装置は、
車両の加速時において前記増速モードから前記直結モードに移行させる場合、前記増速モードから前記パワースプリットモードにして、前記パワースプリットモードから前記直結モードに移行させ、
前記パワースプリットモードにおいて、
前記機関出力軸と一体に回転する部材の慣性モーメントにより前記機関出力軸に生じる回転変動を打ち消す向きに、前記機関出力軸に作用する機関トルクを変化させ、
前記ジェネレータを力行させることにより、前記ロータの回転方向を前記増速モードとは逆向きに切替える、車両用制御装置。
The mechanical power internal combustion engine is output from the engine output shaft, and shifting the planetary gear unit, towards the drive wheel used for printable vehicle, capable of controlling the engine torque is the torque acting on the engine output shaft A vehicular control device,
Wherein a operation system neither restrict the rotation of each rotating element of the planetary gear unit operation, the mechanical power from the engine output shaft, the split in the planetary gear unit, a part mainly as a generator Power split mode which is an operation method capable of transmitting to the rotor of the generator which is an electric motor and outputting the remainder toward the drive wheel;
Wherein by restricting at least one of the rotational movement of the respective rotary elements of the planetary gear unit, at least a portion of the mechanical power from the engine output shaft, by accelerated rotation speed in the planetary gear unit, A speed increasing mode which is a driving method for outputting to the driving wheel,
Wherein by restricting at least one of the rotational movement of the respective rotary elements of the planetary gear unit, at least a portion of the mechanical power from the engine output shaft, without changing the rotational speed in the planetary gear unit, a direct mode is an operating system for output to the driving wheel, which is configured to be able to switch between,
The planetary gear device includes a planetary carrier that rotates integrally with an engine output shaft of the internal combustion engine, a first sun gear that rotates in conjunction with a rotor of the generator, a ring gear that rotates in conjunction with the drive wheel, Having
The vehicle is
A second sun gear that shares the planetary carrier with the first sun gear and has a larger number of teeth than the first sun gear;
An acceleration brake for increasing the rotation speed of the ring gear relative to the planetary carrier by stopping the rotation of the second sun gear and limiting the rotation speed of the first sun gear;
A coupling clutch that rotates the planetary carrier and the ring gear at the same rotational speed by coupling the ring gear and the planetary carrier;
With
The vehicle control device includes:
When shifting from the speed increasing mode during acceleration of the vehicle in the direct connection mode, and the power-split mode from the acceleration mode, is shifted from the power-split mode on the direct mode,
In the power split mode,
Changing the engine torque acting on the engine output shaft in a direction to cancel the rotational fluctuation generated in the engine output shaft due to the moment of inertia of the member rotating integrally with the engine output shaft;
A vehicle control device that switches the rotational direction of the rotor to a direction opposite to the acceleration mode by causing the generator to power .
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