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).
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と、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.
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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,
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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 (
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
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
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
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
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
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
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
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
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
「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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
11 Rotor of first
22 rotor of second
33 planetary carrier of
110
Claims (4)
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、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 .
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.
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.
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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