JP5967105B2 - ハイブリッド車両の駆動制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ハイブリッド車両の駆動制御装置に関し、特に、エンジン回転速度の引き下げ時における騒音や振動の発生を抑制するための改良に関する。
内燃機関等のエンジンに加えて、駆動源として機能する少なくとも1つの電動機を備えたハイブリッド車両が知られている。例えば、特許文献1に記載された車両がそれである。この技術によれば、内燃機関、第1電動機、及び第2電動機を備えたハイブリッド車両において、前記内燃機関の出力軸を非回転部材に対して固定するブレーキを備え、車両の走行状態に応じてそのブレーキの係合状態を制御することで、車両のエネルギ効率を向上させると共に運転者の要求に応じた走行を実現できる。
特開2008−265600号公報
前記従来の技術においては、通常、前記電動機のシャットダウンによりニュートラル状態が成立させられる。しかし、斯かるニュートラル状態の成立時にイグニションスイッチがオフとされた場合等、ニュートラル状態において前記エンジンの回転速度が引き下げられる場合には、前記電動機がシャットダウンされていることからその電動機によりエンジン回転速度の引き下げ制御を行うことができず、例えば慣性によりエンジン回転速度を低下させるフリーフォール状態とされる。このため、前記エンジンの爆発一次周波数等と動力伝達系の共振周波数とが一致した場合には、騒音や振動が発生するといった不具合があった。このような課題は、ハイブリッド車両の性能向上を意図して本発明者等が鋭意研究を続ける過程において新たに見出したものである。
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、エンジン回転速度の引き下げ時における騒音や振動の発生を抑制するハイブリッド車両の駆動制御装置を提供することにある。
斯かる目的を達成するために、本第1発明の要旨とするところは、第1電動機に連結された第1回転要素、エンジンに連結された第2回転要素、及び出力回転部材に連結された第3回転要素を備えた第1差動機構と、第2電動機に連結された第1回転要素、第2回転要素、及び第3回転要素を備え、それら第2回転要素及び第3回転要素の何れか一方が前記第1差動機構における第3回転要素に連結された第2差動機構と、前記第1差動機構における第2回転要素と、前記第2差動機構における第2回転要素及び第3回転要素のうち前記第1差動機構における第3回転要素に連結されていない方の回転要素とを選択的に係合させるクラッチと、前記第2差動機構における第2回転要素及び第3回転要素のうち前記第1差動機構における第3回転要素に連結されていない方の回転要素を、非回転部材に対して選択的に係合させるブレーキとを、備え、ニュートラル状態における前記エンジンの停止制御に際して、前記エンジンの回転速度を引き下げる際に、前記クラッチ及びブレーキが共にトルク容量を持つことを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置である。
このように、前記第1発明によれば、第1電動機に連結された第1回転要素、エンジンに連結された第2回転要素、及び出力回転部材に連結された第3回転要素を備えた第1差動機構と、第2電動機に連結された第1回転要素、第2回転要素、及び第3回転要素を備え、それら第2回転要素及び第3回転要素の何れか一方が前記第1差動機構における第3回転要素に連結された第2差動機構と、前記第1差動機構における第2回転要素と、前記第2差動機構における第2回転要素及び第3回転要素のうち前記第1差動機構における第3回転要素に連結されていない方の回転要素とを選択的に係合させるクラッチと、前記第2差動機構における第2回転要素及び第3回転要素のうち前記第1差動機構における第3回転要素に連結されていない方の回転要素を、非回転部材に対して選択的に係合させるブレーキとを、備え、ニュートラル状態における前記エンジンの停止制御に際して、前記エンジンの回転速度を引き下げる際に、前記クラッチ及びブレーキが共にトルク容量を持つものであることから、前記クラッチ及びブレーキにトルク容量を持たせることでエンジン回転速度の引き下げ時における共振帯域の通過を早める等して、騒音や振動の発生を抑制することができる。すなわち、エンジン回転速度の引き下げ時における騒音や振動の発生を抑制するハイブリッド車両の駆動制御装置を提供することができる。
前記目的を達成するために、本第2発明の要旨とするところは、第1回転要素、第2回転要素、及び第3回転要素を備えた第1差動機構と、第1回転要素、第2回転要素、及び第3回転要素を備えた第2差動機構とを、備え、前記第1差動機構の第1回転要素に第1電動機が連結され、第2回転要素にエンジンが連結され、前記第2差動機構の第1回転要素が第2電動機に、前記第2差動機構の第3回転要素が出力回転部材に連結され、前記第1差動機構の第2回転要素と前記第2差動機構の第2回転要素とがクラッチで断接可能とされ、前記第1差動機構の第3回転要素と前記第2差動機構の第3回転要素とが連結され、前記第2差動機構の第2回転要素と非回転部材とがブレーキで断接可能とされ、ニュートラル状態における前記エンジンの停止制御に際して、前記エンジンの回転速度を引き下げる際に、前記クラッチ及びブレーキが共にトルク容量を持つことを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置である。
前記第1発明又は第2発明に従属する本第3発明の要旨とするところは、前記ニュートラル状態においては、前記第1電動機及び第2電動機がシャットダウン状態とされるものである。
前記第1発明、第2発明、又は第3発明に従属する本第4発明の要旨とするところは、前記クラッチを解放させ且つ前記ブレーキを係合させる走行モードが判定されている場合においても、前記ニュートラル状態における前記エンジンの停止制御に際しては、前記クラッチがトルク容量を持つものである。
本発明が好適に適用されるハイブリッド車両用駆動装置の構成を説明する骨子図である。 図1の駆動装置の駆動を制御するために備えられた制御系統の要部を説明する図である。 図1の駆動装置において成立させられる5種類の走行モードそれぞれにおけるクラッチ及びブレーキの係合状態を示す係合表である。 図1の駆動装置において各回転要素の回転速度の相対関係を直線上で表すことができる共線図であり、図3のモード1、3に対応する図である。 図1の駆動装置において各回転要素の回転速度の相対関係を直線上で表すことができる共線図であり、図3のモード2に対応する図である。 図1の駆動装置において各回転要素の回転速度の相対関係を直線上で表すことができる共線図であり、図3のモード4に対応する図である。 図1の駆動装置において各回転要素の回転速度の相対関係を直線上で表すことができる共線図であり、図3のモード5に対応する図である。 図1の駆動装置における伝達効率を説明する図である。 図1の駆動装置における電子制御装置に備えられた制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。 図3に示すモード4に対応する共線図であり、車両停止状態におけるエンジンの停止状態への移行について説明する図である。 本実施例のニュートラル状態におけるエンジンの停止制御について説明するタイムチャートであり、従来の技術を併せて示している。 図1の駆動装置における電子制御装置によるエンジン停止制御の要部を説明するフローチャートである。 本発明が好適に適用される他のハイブリッド車両用駆動装置の構成を説明する骨子図である。 本発明が好適に適用される更に別のハイブリッド車両用駆動装置の構成を説明する骨子図である。 本発明が好適に適用される更に別のハイブリッド車両用駆動装置の構成を説明する骨子図である。 本発明が好適に適用される更に別のハイブリッド車両用駆動装置の構成を説明する骨子図である。 本発明が好適に適用される更に別のハイブリッド車両用駆動装置の構成を説明する骨子図である。 本発明が好適に適用される更に別のハイブリッド車両用駆動装置の構成を説明する骨子図である。
本発明は、好適には、シフト操作装置の操作位置がニュートラル位置に対応する「N」レンジ(ニュートラルポジション)に操作されている場合に、駆動装置(動力伝達系)においてニュートラル状態が成立させられると判定する。すなわち、好適には、シフト操作装置の操作位置が「N」レンジである場合における、前記エンジンの駆動状態から停止状態への移行制御に、本発明の駆動制御装置は好適に適用される。
本発明は、好適には、イグニションスイッチが前記エンジンを停止させる「OFF」位置へと操作された場合に前記エンジンの回転速度の引き下げ制御、延いてはそのエンジンの停止制御を行う。更に好適には、シフト操作装置の操作位置がニュートラル位置に対応する「N」レンジに操作されている場合において、イグニションスイッチが前記エンジンを停止させる「OFF」位置へと操作された場合にそのエンジンの停止要求を出力させる。
本発明は、好適には、前記ハイブリッド車両における動力伝達系における共振の発生が検出乃至予測される場合に、前記エンジンの回転速度を引き下げる際に、前記クラッチ及びブレーキの少なくとも一方のトルク容量を増加させる前記制御を行う。特に、車両停止状態すなわち車速が零である状態において、前記エンジンの回転により生じる振動の周波数を算出し、その振動の周波数が前記動力伝達系の共振周波数に対応する所定の共振帯域内に含まれることが検出乃至予測される場合には、前記クラッチ及びブレーキの少なくとも一方のトルク容量を増加させる前記制御を行う。
本発明は、好適には、前記エンジンが駆動されて走行用の駆動源として用いられると共に、必要に応じて前記第1電動機及び第2電動機による駆動乃至発電が行われるハイブリッド走行モードであって、前記クラッチが解放されると共に前記ブレーキが係合される走行モード(HV−1)の成立が判定されている場合において、イグニションスイッチが「OFF」とされる等して前記エンジンの回転速度が引き下げられる際には、前記クラッチのトルク容量を増加させ、好適には係合させるものである。
本発明は、好適には、前記エンジンが駆動されて走行用の駆動源として用いられると共に、必要に応じて前記第1電動機及び第2電動機による駆動乃至発電が行われるハイブリッド走行モードであって、前記クラッチが係合されると共に前記ブレーキが解放される走行モード(HV−2)の成立が判定されている場合において、イグニションスイッチが「OFF」とされる等して前記エンジンの回転速度が引き下げられる際には、前記ブレーキのトルク容量を増加させ、好適には係合させるものである。
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。以下の説明に用いる図面において、各部の寸法比等は必ずしも正確には描かれていない。
図1は、本発明が好適に適用されるハイブリッド車両用駆動装置10(以下、単に駆動装置10という)の構成を説明する骨子図である。この図1に示すように、本実施例の駆動装置10は、例えばFF(前置エンジン前輪駆動)型車両等に好適に用いられる横置き用の装置であり、主動力源であるエンジン12、第1電動機MG1、第2電動機MG2、第1差動機構としての第1遊星歯車装置14、及び第2差動機構としての第2遊星歯車装置16を共通の中心軸CE上に備えて構成されている。前記駆動装置10は、中心軸CEに対して略対称的に構成されており、図1においては中心線の下半分を省略して図示している。以下の各実施例についても同様である。
前記エンジン12は、例えば、気筒内噴射されるガソリン等の燃料の燃焼によって駆動力を発生させるガソリンエンジン等の内燃機関である。前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2は、好適には、何れも駆動力を発生させるモータ(発動機)及び反力を発生させるジェネレータ(発電機)としての機能を有する所謂モータジェネレータであり、それぞれのステータ(固定子)18、22が非回転部材であるハウジング(ケース)26に固設されると共に、各ステータ18、22の内周側にロータ(回転子)20、24を備えて構成されている。
前記第1遊星歯車装置14は、ギヤ比がρ1であるシングルピニオン型の遊星歯車装置であり、第1回転要素としてのサンギヤS1、ピニオンギヤP1を自転及び公転可能に支持する第2回転要素としてのキャリアC1、及びピニオンギヤP1を介してサンギヤS1と噛み合う第3回転要素としてのリングギヤR1を回転要素(要素)として備えている。前記第2遊星歯車装置16は、ギヤ比がρ2であるシングルピニオン型の遊星歯車装置であり、第1回転要素としてのサンギヤS2、ピニオンギヤP2を自転及び公転可能に支持する第2回転要素としてのキャリアC2、及びピニオンギヤP2を介してサンギヤS2と噛み合う第3回転要素としてのリングギヤR2を回転要素(要素)として備えている。
前記第1遊星歯車装置14のサンギヤS1は、前記第1電動機MG1のロータ20に連結されている。前記第1遊星歯車装置14のキャリアC1は、前記エンジン12のクランク軸と一体的に回転させられる入力軸28に連結されている。この入力軸28は、前記中心軸CEを軸心とするものであり、以下の実施例において、特に区別しない場合には、この中心軸CEの軸心の方向を軸方向(軸心方向)という。前記第1遊星歯車装置14のリングギヤR1は、出力回転部材である出力歯車30に連結されると共に、前記第2遊星歯車装置16のリングギヤR2と相互に連結されている。前記第2遊星歯車装置16のサンギヤS2は、前記第2電動機MG2のロータ24に連結されている。
前記出力歯車30から出力された駆動力は、図示しない差動歯車装置及び車軸等を介して図示しない左右一対の駆動輪へ伝達される。一方、車両の走行路面から駆動輪に対して入力されるトルクは、前記差動歯車装置及び車軸等を介して前記出力歯車30から前記駆動装置10へ伝達(入力)される。前記入力軸28における前記エンジン12と反対側の端部には、例えばベーンポンプ等の機械式オイルポンプ32が連結されており、前記エンジン12の駆動に伴い後述する油圧制御回路60等の元圧とされる油圧が出力されるようになっている。このオイルポンプ32に加えて、電気エネルギにより駆動される電動式オイルポンプが設けられたものであってもよい。
前記第1遊星歯車装置14のキャリアC1と前記第2遊星歯車装置16のキャリアC2との間には、それらキャリアC1とC2との間を選択的に係合させる(キャリアC1とC2との間を断接する)クラッチCLが設けられている。前記第2遊星歯車装置16のキャリアC2と非回転部材である前記ハウジング26との間には、そのハウジング26に対して前記キャリアC2を選択的に係合(固定)させるブレーキBKが設けられている。これらのクラッチCL及びブレーキBKは、好適には、何れも油圧制御回路60から供給される油圧に応じて係合状態が制御される(係合乃至解放させられる)油圧式係合装置であり、例えば、湿式多板型の摩擦係合装置等が好適に用いられるが、噛合式の係合装置すなわち所謂ドグクラッチ(噛合クラッチ)であってもよい。更には、電磁式クラッチや磁粉式クラッチ等、電子制御装置40から供給される電気的な指令に応じて係合状態が制御される(係合乃至解放させられる)ものであってもよい。
図1に示すように、前記駆動装置10において、前記第1遊星歯車装置14及び第2遊星歯車装置16は、それぞれ前記入力軸28と同軸上(中心軸CE上)に配置されており、且つ、前記中心軸CEの軸方向において対向する位置に配置されている。すなわち、前記中心軸CEの軸方向に関して、前記第1遊星歯車装置14は、前記第2遊星歯車装置16に対して前記エンジン12側に配置されている。前記中心軸CEの軸方向に関して、前記第1電動機MG1は、前記第1遊星歯車装置14に対して前記エンジン12側に配置されている。前記中心軸CEの軸方向に関して、前記第2電動機MG2は、前記第2遊星歯車装置16に対して前記エンジン12の反対側に配置されている。すなわち、前記第1電動機MG1、第2電動機MG2は、前記中心軸CEの軸方向に関して、前記第1遊星歯車装置14及び第2遊星歯車装置16を間に挟んで対向する位置に配置されている。すなわち、前記駆動装置10においては、前記中心軸CEの軸方向において、前記エンジン12側から前記第1電動機MG1、第1遊星歯車装置14、クラッチCL、第2遊星歯車装置16、ブレーキBK、第2電動機MG2の順でそれらの構成が同軸上に配置されている。
図2は、前記駆動装置10の駆動を制御するためにその駆動装置10に備えられた制御系統の要部を説明する図である。この図2に示す電子制御装置40は、CPU、ROM、RAM、及び入出力インターフェイス等を含んで構成され、RAMの一時記憶機能を利用しつつROMに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を実行する所謂マイクロコンピュータであり、前記エンジン12の駆動制御や、前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2に関するハイブリッド駆動制御をはじめとする前記駆動装置10の駆動に係る各種制御を実行する。すなわち、本実施例においては、前記電子制御装置40が前記駆動装置10の適用されたハイブリッド車両の駆動制御装置に相当する。この電子制御装置40は、前記エンジン12の出力制御用や前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2の作動制御用といったように、必要に応じて各制御毎に個別の制御装置として構成される。
図2に示すように、前記電子制御装置40には、前記駆動装置10の各部に設けられたセンサやスイッチ等から各種信号が供給されるように構成されている。すなわち、アクセル開度センサ42により運転者の出力要求量に対応する図示しないアクセルペダルの操作量であるアクセル開度ACCを表す信号、エンジン回転速度センサ44により前記エンジン12の回転速度であるエンジン回転速度NEを表す信号、MG1回転速度センサ46により前記第1電動機MG1の回転速度NMG1を表す信号、MG2回転速度センサ48により前記第2電動機MG2の回転速度NMG2を表す信号、出力回転速度センサ50により車速Vに対応する前記出力歯車30の回転速度NOUTを表す信号、シフトセンサ52により図示しないシフト操作装置の操作位置PSを表す信号、イグニションスイッチ53からそのイグニションスイッチ53の操作位置として前記エンジン12を駆動させる操作位置(駆動位置)「ON」への操作乃至そのエンジン12を停止させる操作位置(停止位置)「OFF」への操作を表す信号、及びバッテリSOCセンサ54により図示しないバッテリの充電容量(充電状態)SOCを表す信号等が、それぞれ上記電子制御装置40に供給される。
前記電子制御装置40からは、前記駆動装置10の各部に作動指令が出力されるように構成されている。すなわち、前記エンジン12の出力を制御するエンジン出力制御指令として、燃料噴射装置による吸気配管等への燃料供給量を制御する燃料噴射量信号、点火装置による前記エンジン12の点火時期(点火タイミング)を指令する点火信号、及び電子スロットル弁のスロットル弁開度θTHを操作するためにスロットルアクチュエータへ供給される電子スロットル弁駆動信号等が、そのエンジン12の出力を制御するエンジン制御装置56へ出力される。前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2の作動を指令する指令信号がインバータ58へ出力され、そのインバータ58を介してバッテリからその指令信号に応じた電気エネルギが前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2に供給されてそれら第1電動機MG1及び第2電動機MG2の出力(トルク)が制御される。前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2により発電された電気エネルギが前記インバータ58を介してバッテリに供給され、そのバッテリに蓄積されるようになっている。前記クラッチCL、ブレーキBKの係合状態を制御する指令信号が油圧制御回路60に備えられたリニアソレノイド弁等の電磁制御弁へ供給され、それら電磁制御弁から出力される油圧が制御されることで前記クラッチCL、ブレーキBKの係合状態が制御されるようになっている。
前記駆動装置10は、前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2を介して運転状態が制御されることにより、入力回転速度と出力回転速度の差動状態が制御される電気式差動部として機能する。例えば、前記第1電動機MG1により発電された電気エネルギを前記インバータ58を介してバッテリや第2電動機MG2へ供給する。これにより、前記エンジン12の動力の主要部は機械的に前記出力歯車30へ伝達される一方、その動力の一部は前記第1電動機MG1の発電のために消費されてそこで電気エネルギに変換され、前記インバータ58を通してその電気エネルギが前記第2電動機MG2へ供給される。そして、その第2電動機MG2が駆動されて第2電動機MG2から出力された動力が前記出力歯車30へ伝達される。この電気エネルギの発生から第2電動機MG2で消費されるまでに関連する機器により、前記エンジン12の動力の一部を電気エネルギに変換し、その電気エネルギを機械的エネルギに変換するまでの電気パスが構成される。
以上のように構成された駆動装置10が適用されたハイブリッド車両においては、前記エンジン12、第1電動機MG1、及び第2電動機MG2の駆動状態、及び前記クラッチCL、ブレーキBKの係合状態等に応じて、複数の走行モードの何れかが選択的に成立させられる。図3は、前記駆動装置10において成立させられる5種類の走行モードそれぞれにおける前記クラッチCL、ブレーキBKの係合状態を示す係合表であり、係合を「○」で、解放を空欄でそれぞれ示している。この図3に示す走行モード「EV−1」、「EV−2」は、何れも前記エンジン12の運転が停止させられると共に、前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2の少なくとも一方を走行用の駆動源として用いるEV走行モードである。「HV−1」、「HV−2」、「HV−3」は、何れも前記エンジン12を例えば走行用の駆動源として駆動させると共に、前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2により必要に応じて駆動乃至発電等を行うハイブリッド走行モードである。このハイブリッド走行モードにおいて、前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2の少なくとも一方により反力を発生させるものであってもよく、無負荷の状態で空転させるものであってもよい。
図3に示すように、前記駆動装置10においては、前記エンジン12の運転が停止させられると共に、前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2の少なくとも一方を走行用の駆動源として用いるEV走行モードにおいて、前記ブレーキBKが係合されると共に前記クラッチCLが解放されることでモード1(走行モード1)である「EV−1」が、前記ブレーキBK及びクラッチCLが共に係合されることでモード2(走行モード2)である「EV−2」がそれぞれ成立させられる。前記エンジン12を例えば走行用の駆動源として駆動させると共に、前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2により必要に応じて駆動乃至発電等を行うハイブリッド走行モードにおいて、前記ブレーキBKが係合されると共に前記クラッチCLが解放されることでモード3(走行モード3)である「HV−1」が、前記ブレーキBKが解放されると共に前記クラッチCLが係合されることでモード4(走行モード4)である「HV−2」が、前記ブレーキBK及びクラッチCLが共に解放されることでモード5(走行モード5)である「HV−3」がそれぞれ成立させられる。
図4〜図7は、前記駆動装置10(第1遊星歯車装置14及び第2遊星歯車装置16)において、前記クラッチCL及びブレーキBKそれぞれの係合状態に応じて連結状態が異なる各回転要素の回転速度の相対関係を直線上で表すことができる共線図を示しており、横軸方向において前記第1遊星歯車装置14及び第2遊星歯車装置16のギヤ比ρの相対関係を示し、縦軸方向において相対的回転速度を示す二次元座標である。車両前進時における前記出力歯車30の回転方向を正の方向(正回転)として各回転速度を表している。横線X1は回転速度零を示している。縦線Y1〜Y4は、左から順に実線Y1が前記第1遊星歯車装置14のサンギヤS1(第1電動機MG1)、破線Y2が前記第2遊星歯車装置16のサンギヤS2(第2電動機MG2)、実線Y3が前記第1遊星歯車装置14のキャリアC1(エンジン12)、破線Y3′が前記第2遊星歯車装置16のキャリアC2、実線Y4が前記第1遊星歯車装置14のリングギヤR1(出力歯車30)、破線Y4′が前記第2遊星歯車装置16のリングギヤR2それぞれの相対回転速度を示している。図4〜図7においては、縦線Y3及びY3′、縦線Y4及びY4′をそれぞれ重ねて表している。ここで、前記リングギヤR1及びR2は相互に連結されているため、縦線Y4、Y4′にそれぞれ示すリングギヤR1及びR2の相対回転速度は等しい。
図4〜図7においては、前記第1遊星歯車装置14における3つの回転要素の相対的な回転速度を実線L1で、前記第2遊星歯車装置16における3つの回転要素の相対的な回転速度を破線L2でそれぞれ示している。前記縦線Y1〜Y4(Y2〜Y4′)の間隔は、前記第1遊星歯車装置14及び第2遊星歯車装置16の各ギヤ比ρ1、ρ2に応じて定められている。すなわち、前記第1遊星歯車装置14における3つの回転要素に対応する縦線Y1、Y3、Y4に関して、サンギヤS1とキャリアC1との間が1に対応するものとされ、キャリアC1とリングギヤR1との間がρ1に対応するものとされる。前記第2遊星歯車装置16における3つの回転要素に対応する縦線Y2、Y3′、Y4′に関して、サンギヤS2とキャリアC2との間が1に対応するものとされ、キャリアC2とリングギヤR2との間がρ2に対応するものとされる。すなわち、前記駆動装置10において、好適には、前記第1遊星歯車装置14のギヤ比ρ1よりも前記第2遊星歯車装置16のギヤ比ρ2の方が大きい(ρ2>ρ1)。以下、図4〜図7を用いて前記駆動装置10における各走行モードについて説明する。
図3に示す「EV−1」は、前記駆動装置10におけるモード1(走行モード1)に相当するものであり、好適には、前記エンジン12の運転が停止させられると共に、前記第2電動機MG2が走行用の駆動源として用いられるEV走行モードである。図4は、このモード1に対応する共線図であり、この共線図を用いて説明すれば、前記クラッチCLが解放されることで前記第1遊星歯車装置14のキャリアC1と前記第2遊星歯車装置16のキャリアC2との相対回転が可能とされている。前記ブレーキBKが係合されることで前記第2遊星歯車装置16のキャリアC2が非回転部材である前記ハウジング26に対して連結(固定)され、その回転速度が零とされている。このモード1においては、前記第2遊星歯車装置16において、前記サンギヤS2の回転方向と前記リングギヤR2の回転方向とが逆方向となり、前記第2電動機MG2により負のトルク(負の方向のトルク)が出力されると、そのトルクにより前記リングギヤR2すなわち出力歯車30は正の方向に回転させられる。すなわち、前記第2電動機MG2により負のトルクを出力させることにより、前記駆動装置10の適用されたハイブリッド車両を前進走行させることができる。この場合において、好適には、前記第1電動機MG1は空転させられる。このモード1では、前記キャリアC1及びC2の相対回転が許容されると共に、そのキャリアC2が非回転部材に連結された所謂THS(Toyota Hybrid System)を搭載した車両におけるEV走行と同様のEV走行制御を行うことができる。
図3に示す「EV−2」は、前記駆動装置10におけるモード2(走行モード2)に相当するものであり、好適には、前記エンジン12の運転が停止させられると共に、前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2の少なくとも一方が走行用の駆動源として用いられるEV走行モードである。図5は、このモード2に対応する共線図であり、この共線図を用いて説明すれば、前記クラッチCLが係合されることで前記第1遊星歯車装置14のキャリアC1と前記第2遊星歯車装置16のキャリアC2との相対回転が不能とされている。更に、前記ブレーキBKが係合されることで前記第2遊星歯車装置16のキャリアC2及びそのキャリアC2に係合された前記第1遊星歯車装置14のキャリアC1が非回転部材である前記ハウジング26に対して連結(固定)され、その回転速度が零とされている。このモード2においては、前記第1遊星歯車装置14において、前記サンギヤS1の回転方向と前記リングギヤR1の回転方向とが逆方向となると共に、前記第2遊星歯車装置16において、前記サンギヤS2の回転方向と前記リングギヤR2の回転方向とが逆方向となる。すなわち、前記第1電動機MG1乃至前記第2電動機MG2により負のトルク(負の方向のトルク)が出力されると、そのトルクにより前記リングギヤR1及びR2すなわち出力歯車30は正の方向に回転させられる。すなわち、前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2の少なくとも一方により負のトルクを出力させることにより、前記駆動装置10の適用されたハイブリッド車両を前進走行させることができる。
前記モード2においては、前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2の少なくとも一方により発電を行う形態を成立させることもできる。この形態においては、前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2の一方或いは両方により走行用の駆動力(トルク)を分担して発生させることが可能となり、各電動機を効率の良い動作点で動作させたり、熱によるトルク制限等の制約を緩和する走行等が可能となる。更に、バッテリの充電状態が満充電の場合等、回生による発電が許容されない場合に、前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2の一方或いは両方を空転させることも可能である。すなわち、前記モード2においては、幅広い走行条件においてEV走行を行うことや、長時間継続してEV走行を行うことが可能となる。従って、前記モード2は、プラグインハイブリッド車両等、EV走行を行う割合が高いハイブリッド車両において好適に採用される。
図3に示す「HV−1」は、前記駆動装置10におけるモード3(走行モード3)に相当するものであり、好適には、前記エンジン12が駆動されて走行用の駆動源として用いられると共に、必要に応じて前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2による駆動乃至発電が行われるハイブリッド走行モードである。図4の共線図は、このモード3に対応するものでもあり、この共線図を用いて説明すれば、前記クラッチCLが解放されることで前記第1遊星歯車装置14のキャリアC1と前記第2遊星歯車装置16のキャリアC2との相対回転が可能とされている。前記ブレーキBKが係合されることで前記第2遊星歯車装置16のキャリアC2が非回転部材である前記ハウジング26に対して連結(固定)され、その回転速度が零とされている。このモード3においては、前記エンジン12が駆動させられ、その出力トルクにより前記出力歯車30が回転させられる。この際、前記第1遊星歯車装置14において、前記第1電動機MG1により反力トルクを出力させることで、前記エンジン12からの出力の前記出力歯車30への伝達が可能とされる。前記第2遊星歯車装置16においては、前記ブレーキBKが係合されていることで、前記サンギヤS2の回転方向と前記リングギヤR2の回転方向とが逆方向となる。すなわち、前記第2電動機MG2により負のトルク(負の方向のトルク)が出力されると、そのトルクにより前記リングギヤR1及びR2すなわち出力歯車30は正の方向に回転させられる。
図3に示す「HV−2」は、前記駆動装置10におけるモード4(走行モード4)に相当するものであり、好適には、前記エンジン12が駆動されて走行用の駆動源として用いられると共に、必要に応じて前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2による駆動乃至発電が行われるハイブリッド走行モードである。図6は、このモード4に対応する共線図であり、この共線図を用いて説明すれば、前記クラッチCLが係合されることで前記第1遊星歯車装置14のキャリアC1と前記第2遊星歯車装置16のキャリアC2との相対回転が不能とされており、前記キャリアC1及びC2が一体的に回転させられる1つの回転要素として動作する。前記リングギヤR1及びR2は相互に連結されていることで、それらリングギヤR1及びR2は一体的に回転させられる1つの回転要素として動作する。すなわち、前記モード4において、前記駆動装置10における前記第1遊星歯車装置14及び第2遊星歯車装置16における回転要素は、全体として4つの回転要素を備えた差動機構として機能する。すなわち、図6において紙面向かって左から順に示す4つの回転要素であるサンギヤS1(第1電動機MG1)、サンギヤS2(第2電動機MG2)、相互に連結されたキャリアC1及びC2(エンジン12)、相互に連結されたリングギヤR1及びR2(出力歯車30)の順に結合した複合スプリットモードとなる。
図6に示すように、前記モード4において、好適には、前記第1遊星歯車装置14及び第2遊星歯車装置16における各回転要素の共線図における並び順が、縦線Y1で示すサンギヤS1、縦線Y2で示すサンギヤS2、縦線Y3(Y3′)で示すキャリアC1及びC2、縦線Y4(Y4′)で示すリングギヤR1及びR2の順となる。前記第1遊星歯車装置14及び第2遊星歯車装置16それぞれのギヤ比ρ1、ρ2は、共線図において図6に示すように前記サンギヤS1に対応する縦線Y1と前記サンギヤS2に対応する縦線Y2とが上記の並び順となるように、すなわち縦線Y1と縦線Y3との間隔が、縦線Y2と縦線Y3′との間隔よりも広くなるように定められている。換言すれば、サンギヤS1、S2とキャリアC1、C2との間が1に対応するものとされ、キャリアC1、C2とリングギヤR1、R2との間がρ1、ρ2に対応することから、前記駆動装置10においては、前記第1遊星歯車装置14のギヤ比ρ1よりも前記第2遊星歯車装置16のギヤ比ρ2の方が大きい。
前記モード4においては、前記クラッチCLが係合されることで前記第1遊星歯車装置14のキャリアC1と前記第2遊星歯車装置16のキャリアC2とが連結されており、それらキャリアC1及びC2が一体的に回転させられる。このため、前記エンジン12の出力に対して、前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2の何れによっても反力を受けることができる。すなわち、前記エンジン12の駆動に際して、その反力を前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2の一方乃至両方で分担して受けることが可能となり、効率の良い動作点で動作させたり、熱によるトルク制限等の制約を緩和する走行等が可能となる。
例えば、前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2のうち、効率良く動作できる方の電動機により優先的に反力を受けるように制御することで、効率の向上を図ることができる。例えば、比較的車速Vが高い高車速時であり且つ比較的エンジン回転速度NEが低い低回転時には、前記第1電動機MG1の回転速度NMG1が負の値すなわち負回転となる場合がある。斯かる場合において、前記第1電動機MG1により前記エンジン12の反力を受けることを考えると、その第1電動機MG1により電力を消費して負トルクを発生させる逆転力行の状態となり、効率低下につながるおそれがある。ここで、図6から明らかなように、前記駆動装置10においては、縦線Y2で示す前記第2電動機MG2の回転速度は、縦線Y1で示す前記第1電動機MG1の回転速度に比べて負の値をとり難く、正回転の状態で前記エンジン12の反力を受けることができる場合が多い。従って、前記第1電動機MG1の回転速度が負の値である場合等において、前記第2電動機MG2により優先的に前記エンジン12の反力を受けるように制御することで、効率向上による燃費の向上を図ることができる。更に、前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2の何れかにおいて熱によるトルク制限がなされた場合に、トルク制限がなされていない電動機の回生乃至出力によって駆動力をアシストすることで、前記エンジン12の駆動に必要な反力を確保すること等が可能とされる。
図8は、前記駆動装置10における伝達効率を説明する図であり、横軸に変速比を、縦軸に理論伝達効率をそれぞれ示している。この図8に示す変速比は、前記第1遊星歯車装置14及び第2遊星歯車装置16における、出力側回転速度に対する入力側回転速度の比すなわち減速比であり、例えば、前記出力歯車30の回転速度(リングギヤR1、R2の回転速度)に対する前記キャリアC1等の入力回転部材の回転速度の比に相当する。図8に示す横軸においては、紙面向かって左側が変速比の小さいハイギヤ側であり、右側が変速比の大きいローギヤ側となる。図8に示す理論伝達効率は、前記駆動装置10における伝達効率の理論値であり、前記第1遊星歯車装置14、第2遊星歯車装置16に入力される動力が電気パスを介さずに機械的な伝達によって全て前記出力歯車30へ伝達される場合に最大効率1.0となる。
図8では、前記駆動装置10におけるモード3(HV−1)時の伝達効率を一点鎖線で、モード4(HV−2)時の伝達効率を実線でそれぞれ示している。この図8に示すように、前記駆動装置10におけるモード3(HV−1)時の伝達効率は、変速比γ1において最大効率となる。この変速比γ1において、前記第1電動機MG1(サンギヤS1)の回転速度は零となるものであり、その第1電動機MG1において反力を受けることによる電気パスは零となり、機械的な動力伝達のみによって前記エンジン12乃至前記第2電動機MG2から出力歯車30へ動力を伝達することができる動作点となる。以下、このように電気パスがゼロの高効率動作点をメカニカルポイント(機械伝達ポイント)という。前記変速比γ1は、オーバードライブ側の変速比すなわち1よりも小さな変速比であり、以下、この変速比γ1を第1機械伝達変速比γ1という。図8に示すように、前記モード3時の伝達効率は、変速比が前記第1機械伝達変速比γ1よりもローギヤ側の値となるに従い緩やかに低下する一方、変速比が前記第1機械伝達変速比γ1よりもハイギヤ側の値となるに従いローギヤ側よりも急激に低下する。
図8に示すように、前記駆動装置10におけるモード4(HV−2)においては、前記クラッチCLの係合により構成された4つの回転要素において図6の共線図に係る前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2それぞれの回転速度が横軸上の異なる位置となるように前記第1遊星歯車装置14及び第2遊星歯車装置16それぞれのギヤ比ρ1、ρ2が定められていることで、そのモード4時の伝達効率は、前記変速比γ1に加えて変速比γ2にメカニカルポイントを有する。すなわち、前記モード4時には、前記第1機械伝達変速比γ1において前記第1電動機MG1の回転速度が零となるものであり、その第1電動機MG1において反力を受けることによる電気パスが零となるメカニカルポイントが実現されると共に、変速比γ2において前記第2電動機MG2の回転速度が零となり、その第2電動機MG2において反力を受けることによる電気パスが零となるメカニカルポイントが実現される。以下、この変速比γ2を第2機械伝達変速比γ2という。この第2機械伝達変速比γ2は、前記第1機械伝達変速比γ1よりも小さい変速比に相当する。すなわち、前記駆動装置10におけるモード4時においては、前記モード3時に対してハイギヤ側にメカニカルポイントを持つシステムとなる。
図8に示すように、前記モード4時の伝達効率は、前記第1機械伝達変速比γ1よりもローギヤ側の領域では、変速比の増加に応じて前記モード3時の伝達効率よりも急激に低下する。前記第1機械伝達変速比γ1と第2機械伝達変速比γ2との間の変速比の領域では低効率側に湾曲している。この領域において、前記モード4時の伝達効率は、前記モード3時の伝達効率と同等か、或いはそれよりも高効率となる。前記モード4時の伝達効率は、前記第2機械伝達変速比γ2よりもハイギヤ側の領域では変連比の減少に従って低下するものの、前記モード3時の伝達効率よりも相対的に高効率となる。すなわち、前記モード4時においては、前記第1機械伝達変速比γ1に加えてその第1機械伝達変速比γ1よりもハイギヤ側の第2機械伝達変速比γ2にメカニカルポイントを有することで、比較的変速比の小さいハイギヤ動作時の伝達効率の向上を実現できる。従って、例えば比較的高速走行時の伝達効率向上による燃費の向上を図ることが可能となる。
以上、図8を用いて説明したように、前記駆動装置10においては、前記エンジン12を例えば走行用の駆動源として駆動させると共に、前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2により必要に応じて駆動乃至発電等を行うハイブリッド走行時に、前記モード3(HV−1)とモード4(HV−2)とを適宜切り換えることで伝達効率の向上を実現することができる。例えば、前記第1機械低速変速比γ1よりもローギヤ側の変速比の領域では前記モード3を成立させる一方、その第1機械伝達変速比γ1よりもハイギヤ側の変速比の領域では前記モード4を成立させるといった制御を行うことで、ローギヤ領域からハイギヤ領域まで広い変速比の領域で伝達効率を向上させることができる。
図3に示す「HV−3」は、前記駆動装置10におけるモード5(走行モード5)に相当するものであり、好適には、前記エンジン12が駆動されて走行用の駆動源として用いられると共に、必要に応じて前記第1電動機MG1による駆動乃至発電が行われるハイブリッド走行モードである。このモード5においては、前記第2電動機MG2を駆動系から切り離して前記エンジン12及び第1電動機MG1により駆動を行う等の形態を実現することができる。図7は、このモード5に対応する共線図であり、この共線図を用いて説明すれば、前記クラッチCLが解放されることで前記第1遊星歯車装置14のキャリアC1と前記第2遊星歯車装置16のキャリアC2との相対回転が可能とされている。前記ブレーキBKが解放されることで前記第2遊星歯車装置16のキャリアC2が非回転部材である前記ハウジング26に対して相対回転可能とされている。斯かる構成においては、前記第2電動機MG2を駆動系(動力伝達経路)から切り離して停止させておくことが可能である。
前記モード3においては、前記ブレーキBKが係合されているため、車両走行時において前記第2電動機MG2は前記出力歯車30(リングギヤR2)の回転に伴い常時回転させられる。斯かる形態において、比較的高回転となる領域では前記第2電動機MG2の回転速度が限界値(上限値)に達することや、前記リングギヤR2の回転速度が増速されて前記サンギヤS2に伝達されること等から、効率向上の観点からは比較的高車速時に前記第2電動機MG2を常時回転させておくことは必ずしも好ましくない。一方、前記モード5においては、比較的高車速時に前記第2電動機MG2を駆動系から切り離して前記エンジン12及び第1電動機MG1により駆動を行う形態を実現することで、その第2電動機MG2の駆動が不要な場合における引き摺り損失を低減できることに加え、その第2電動機MG2に許容される最高回転速度(上限値)に起因する最高車速への制約を解消すること等が可能とされる。
以上の説明から明らかなように、前記駆動装置10においては、前記エンジン12が駆動されて走行用の駆動源として用いられるハイブリッド走行に関して、前記クラッチCL及びブレーキBKの係合乃至解放の組み合わせにより、HV−1(モード3)、HV−2(モード4)、及びHV−3(モード5)の3つのモードを選択的に成立させることができる。これにより、例えば車両の車速や変速比等に応じてそれら3つのモードのうち最も伝達効率の高いモードを選択的に成立させることで、伝達効率の向上延いては燃費の向上を実現することができる。
図9は、前記電子制御装置40に備えられた制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。この図9に示すニュートラル状態判定部70は、前記駆動装置10においてニュートラル状態が成立させられるか否かを判定する。例えば、前記シフトセンサ52により検出されるシフト操作装置の操作位置PSがニュートラル位置に対応する「N」レンジ(ニュートラルポジション)であるか否かを判定する。前記シフト操作装置の操作位置PSが「N」レンジである場合、すなわち前記駆動装置10においてニュートラル状態が成立させられる場合には、前記出力歯車30から駆動輪側へ駆動力が出力されない状態とされる。斯かる状態は、例えば、前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2がシャットダウン(出力が行われない)状態とされることにより担保される。すなわち、前記駆動装置10においてニュートラル状態が成立させられる場合には、前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2が空転等の状態とされることで、少なくともそれら第1電動機MG1及び第2電動機MG2が前記出力歯車30から駆動輪側への駆動力の伝達に関与しない状態とされる。
エンジン停止判定部72は、前記エンジン12の駆動状態(エンジン制御装置56により駆動されている状態)からそのエンジン12の停止要求があったか否かを判定する。例えば、前記イグニションスイッチ53からの信号が、前記エンジン12を駆動させる操作位置(駆動位置)「ON」に相当する信号から、そのエンジン12を停止させる操作位置(停止位置)「OFF」に相当する信号へ切り換わった場合に、前記エンジン12の停止要求があったと判定する。前記イグニションスイッチ53が「OFF」とされた場合、前記エンジン制御部56を介して行われていた燃料噴射装置による吸気配管等への燃料供給や、点火装置による点火等の制御が停止させられ、前記エンジン12の駆動(運転)が停止させられる。
共振判定部74は、前記駆動装置10が適用されたハイブリッド車両における動力伝達系の共振を判定する。すなわち、動力伝達系における共振の発生を検出乃至予測する。ここで、動力伝達系とは、駆動源から駆動輪までの動力伝達に係る装置すなわち所謂ドライブライン(drive line)であり、前記駆動装置10が適用されたハイブリッド車両においては、駆動源としての前記エンジン12、第1電動機MG1、及び第2電動機MG2等から図示しない駆動輪までの間の動力伝達経路に設けられた、前記第1遊星歯車装置14、第2遊星歯車装置16、入力軸28、出力歯車30、ダンパ、差動歯車装置、駆動輪、及びボデー等を含む動力伝達装置である。
前記共振判定部74は、好適には、予め定められた関係から車速V及び前記エンジン12の回転速度NEに基づいて前記動力伝達系における共振を判定する。車両停止時すなわち車速Vが零である場合には、予め定められた関係から前記エンジン12の回転速度NEに基づいて前記動力伝達系における共振を判定する。例えば、前記エンジン回転速度センサ44により検出されるエンジン回転速度N Eに基づいて、前記エンジン12の回転により生じる振動の周波数を算出し、その振動の周波数が前記動力伝達系の共振周波数と略一致する場合すなわちその共振周波数を中心とする規定の範囲(周波数帯域)内に含まれる場合には、前記動力伝達系における共振の発生を検出乃至予測する。この動力伝達系の共振周波数とは、前記駆動装置10における各部のイナーシャによって定まるものであり、前記クラッチCL及びブレーキBKの係合状態に応じて定まる。すなわち、好適には、前記クラッチCL及びブレーキBKの係合状態に応じた前記駆動装置10の共振周波数が予め実験的に求められて記憶されており、前記共振判定部74は、前記エンジン回転速度NEに基づいて算出される前記エンジン12の回転に伴う振動の周波数が、前記クラッチCL及びブレーキBKの係合状態に応じた前記駆動装置10の共振周波数と略一致するか否かを判定し、その判定が肯定される場合には前記動力伝達系における共振の発生を検出乃至予測する。
走行モード判定部76は、前記駆動装置10において成立させられる走行モードを判定する。好適には、少なくとも前記駆動装置10において前記モード3すなわち図3に示す「HV−1」が成立させられるか否かを判定する。例えば、予め定められた関係から車速V及びアクセル開度ACCに基づいて前記駆動装置10において前記モード3が成立させられるか否かを判定する。具体的には、前記出力回転速度センサ50により検出される出力回転速度NOUTに対応する車速Vが予め定められた閾値以下であり、且つ、前記アクセル開度センサ42により検出されるアクセル開度ACCが予め定められた閾値以下である低車速・低開度域では、前記モード3の成立を判定する。更に好適には、前記ニュートラル状態判定部70、エンジン停止判定部72、及び共振判定部74の判定が何れも肯定される場合、すなわち前記駆動装置10においてニュートラル状態が成立させられ、前記エンジン12の駆動状態からそのエンジン12の停止要求があり、且つ前記駆動装置10が適用されたハイブリッド車両における動力伝達系の共振の発生が検出乃至予測される場合には、前記駆動装置10において前記モード3が成立させられるか否かを判定する。
クラッチ係合制御部78は、前記油圧制御回路60を介して前記クラッチCLの係合状態を制御する。具体的には、前記油圧制御回路60に備えられた、前記クラッチCLに対応する電磁制御弁からの出力圧を制御することで、そのクラッチCLの係合状態(トルク容量)を定める油圧を制御する。好適には、前記走行モード判定部76により判定される走行モードに応じて前記クラッチCLの係合状態を制御する。すなわち、基本的には、前記駆動装置10において前記モード2(EV−2)、モード4(HV−2)が成立させられると判定された場合には、前記クラッチCLを係合させるようにそのトルク容量を制御する。前記駆動装置10において前記モード1(EV−1)、モード3(HV−1)、モード5(HV−3)が成立させられると判定された場合には、前記クラッチCLを解放させるようにそのトルク容量を制御する。
ブレーキ係合制御部80は、前記油圧制御回路60を介して前記ブレーキBKの係合状態を制御する。具体的には、前記油圧制御回路60に備えられた、前記ブレーキBKに対応する電磁制御弁からの出力圧を制御することで、そのブレーキBKの係合状態(トルク容量)を定める油圧を制御する。好適には、前記走行モード判定部76により判定される走行モードに応じて前記ブレーキBKの係合状態を制御する。すなわち、基本的には、前記駆動装置10において前記モード1(EV−1)、モード2(EV−2)、モード3(HV−1)が成立させられると判定された場合には、前記ブレーキBKを係合させるようにそのトルク容量を制御する。前記駆動装置10において前記モード4(HV−2)、モード5(HV−3)が成立させられると判定された場合には、前記ブレーキBKを解放させるようにそのトルク容量を制御する。
前記クラッチ係合制御部78は、前記ニュートラル状態判定部70、エンジン停止判定部72、及び共振判定部74の判定が何れも肯定される場合において、前記走行モード判定部76により前記駆動装置10において前記モード3(HV−1)が成立させられると判定された場合には、前記油圧制御回路60を介して前記クラッチCLのトルク容量を増加させる。好適には、前記クラッチCLを係合(完全係合)させる。換言すれば、前記クラッチ係合制御部78は、前記走行モード判定部76により前記駆動装置10において前記モード3(HV−1)が成立させられると判定された場合であっても、前記ニュートラル状態判定部70、エンジン停止判定部72、及び共振判定部74の判定が何れも肯定される場合、すなわち前記駆動装置10においてニュートラル状態が成立させられ、前記エンジン12の駆動状態からそのエンジン12の停止要求があり、且つ前記駆動装置10が適用されたハイブリッド車両における動力伝達系の共振の発生が検出乃至予測される場合には、前記クラッチCLのトルク容量を増加させ、更に好適にはそのクラッチCLを係合させる。ここで、前記駆動装置10において前記モード3(HV−1)が成立させられる場合には、図3に示すように前記ブレーキBKは係合されているため、上記制御により、好適には、前記駆動装置10において前記ブレーキBK及びクラッチCLが共に係合させられる状態が成立させられる。
前記ブレーキ係合制御部80は、前記ニュートラル状態判定部70、エンジン停止判定部72、及び共振判定部74の判定が何れも肯定される場合において、前記走行モード判定部76により前記駆動装置10において前記モード4(HV−2)が成立させられると判定された場合には、前記油圧制御回路60を介して前記ブレーキBKのトルク容量を増加させる。好適には、前記ブレーキBKを係合(完全係合)させる。換言すれば、前記ブレーキ係合制御部80は、前記走行モード判定部76により前記駆動装置10において前記モード4(HV−2)が成立させられると判定された場合であっても、前記ニュートラル状態判定部70、エンジン停止判定部72、及び共振判定部74の判定が何れも肯定される場合、すなわち前記駆動装置10においてニュートラル状態が成立させられ、前記エンジン12の駆動状態からそのエンジン12の停止要求があり、且つ前記駆動装置10が適用されたハイブリッド車両における動力伝達系の共振の発生が検出乃至予測される場合には、前記ブレーキBKのトルク容量を増加させ、更に好適にはそのブレーキBKを係合させる。ここで、前記駆動装置10において前記モード4(HV−2)が成立させられる場合には、図3に示すように前記クラッチCLは係合されているため、上記制御により、好適には、前記駆動装置10において前記ブレーキBK及びクラッチCLが共に係合させられる状態が成立させられる。
図10は、図3に示すモード4(HV−2)に対応する共線図であり、車両停止状態において前記エンジン12の駆動状態からそのエンジン12の停止状態への移行について説明する図である。この図10に示すように、前記駆動装置10において前記モード4が成立させられる場合には、前記クラッチCLが係合させられているため、縦線Y3で示す前記第1遊星歯車装置14のキャリアC1の回転速度及び縦線Y3′で示す前記第2遊星歯車装置16のキャリアC2の回転速度は等しい。ここで、前記ブレーキBKのトルク容量が増加させられると、そのブレーキBKの係合力が増加させられることで、図10に白抜き矢印で示すように、相互に連結されたキャリアC1及びC2の前記ハウジング26に対する相対回転速度が漸減させられる。すなわち、前記キャリアC1に連結された前記エンジン12の回転速度NEを引き下げる力(引き下げ力)が発生させられる。一方、図示しないが、前記駆動装置10において前記モード3(HV−1)が成立させられる場合において、前記クラッチCLのトルク容量が増加させられると、そのクラッチCLの係合力が増加させられることで、前記ブレーキBKにより前記ハウジング26に固定された前記キャリアC2に対する前記キャリアC1の相対回転速度が漸減させられる。すなわち、図10を用いて前述した制御と同様に、前記キャリアC1に連結された前記エンジン12の回転速度NEを引き下げる力が発生させられる。
図11は、ニュートラル状態におけるエンジン12の停止制御について説明するタイムチャートであり、本実施例の制御に対応する値の経時変化を実線で、従来の技術に対応する値の経時変化を破線でそれぞれ示している。先ず、時点t1において、前記エンジン12の停止判定(エンジン停止要求の出力)が行われる。この時点t1において燃料噴射装置による吸気配管等への燃料供給及び点火装置による点火等が停止させられ、前記エンジン12の駆動(運転)が停止させられる。時点t1から時点t2までの間、前記エンジン12の回転速度NEは慣性により漸減させられる所謂フリーフォール状態とされる。次に、時点t2において、前記駆動装置10が適用されたハイブリッド車両における動力伝達系の共振の発生が検出乃至予測される。図11に示す例では、この時点t2におけるエンジン回転速度NE以下、所定の回転速度までの範囲が動力伝達系の共振帯域すなわちエンジン回転による振動と動力伝達系の共振周波数とが略一致する範囲に相当する。
ここで、実線に示す本実施例の制御においては、共振の発生が判定された時点t2において、前記クラッチCL及びブレーキBKの少なくとも一方のトルク容量の増加が開始される。斯かる制御により、エンジン回転速度NEの引き下げが早められ、時点t3においてそのエンジン回転速度NE共振帯域の下限値に対応する値まで引き下げられる。一方、破線で示す従来の技術では、共振の発生が判定された時点t2以降も、前記エンジン12の回転速度NEは慣性により漸減させられる所謂フリーフォール状態とされる。従って、本実施例の制御よりもエンジン回転速度NEの引き下げに時間を要し、時点t4になるまでそのエンジン回転速度NE前記共振帯域の下限値に対応する値まで引き下げられない。すなわち、本実施例の制御において共振帯域を通過するのに要する時間(時点t2から時点t3までの間)に比べ、従来の制御では長い時間(時点t2から時点t4までの間)を要し、騒音や振動の発生するおそれが高い。換言すれば、本実施例の制御によれば、ニュートラル状態における前記エンジン12の停止制御において、騒音や振動の発生を好適に抑制することができる。
前記電子制御装置40は、好適には、例えば前記イグニションスイッチ53が「ON」とされた状態においても、前記シフト操作装置の操作位置PSが「N」レンジであり、且つ、前記エンジン12を停止可能な状態となった場合には、前記エンジン制御装置56を介して前記エンジン12の駆動を停止させる。前記シフト操作装置の操作位置PSが「N」レンジである状態、すなわち前記駆動装置10においてニュートラル状態が成立させられる場合に前記エンジン12が駆動していると、前記第1遊星歯車装置14及び第2遊星歯車装置16等におけるギヤが噛み合っていないことから、前記エンジン12から入力される変動に起因してバックラッシやガタ等が発生し、騒音(所謂Nレンジガラ音)の原因となる。従って、前記シフト操作装置の操作位置PSが「N」レンジである状態において、前記エンジン12を停止可能な状態であればそのエンジン12を停止させるのが好ましい。この際、上述のように、前記エンジン12の回転速度NEを引き下げる際に、前記クラッチCL及びブレーキBKの少なくとも一方のトルク容量を増加させる本実施例の制御を行うことで、騒音や振動の発生を好適に抑制することができる。
図12は、前記電子制御装置40によるエンジン停止制御の要部を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。
先ず、前記ニュートラル状態判定部70の動作に対応するステップ(以下、ステップを省略する)S1において、前記シフトセンサ52の検出結果に基づいて、前記シフト操作装置の操作位置PSが「N」レンジであるか否かが判断される。このS1の判断が否定される場合には、それをもって本ルーチンが終了させられるが、S1の判断が肯定される場合には、前記エンジン停止判定部72の動作に対応するS2において、前記イグニションスイッチ53が「OFF」に切り換えられる等して前記エンジン12の停止要求が出力されたか否かが判断される。このS2の判断が否定される場合には、それをもって本ルーチンが終了させられるが、S2の判断が肯定される場合には、前記共振判定部74の動作に対応するS3において、前記駆動装置10が適用されたハイブリッド車両における動力伝達系(ドライブライン)における共振の発生が検出乃至予測されたか否かが判断される。このS3の判断が否定される場合には、それをもって本ルーチンが終了させられるが、S3の判断が肯定される場合には、前記走行モード判定部76の動作に対応するS4において、前記駆動装置10において前記モード3(HV−1)が成立させられた状態からのエンジン停止制御であるか否かが判断される。このS4の判断が否定される場合には、S7以下の処理が実行されるが、S4の判断が肯定される場合には、前記クラッチ係合制御部78の動作に対応するS5において、前記クラッチCLのトルク容量(係合力)の増加が開始される。次に、S6において、前記クラッチCLの係合が完了(完全係合)したか否かが判断される。このS6の判断が否定される場合には、S5以下の処理が再び実行されるが、S6の判断が肯定される場合には、それをもって本ルーチンが終了させられる。前記ブレーキ係合制御部80の動作に対応するS7においては、前記ブレーキBKのトルク容量(係合力)の増加が開始される。次に、S8において、前記ブレーキBKの係合が完了(完全係合)したか否かが判断される。このS8の判断が否定される場合には、S7以下の処理が再び実行されるが、S8の判断が肯定される場合には、それをもって本ルーチンが終了させられる。
続いて、本発明の他の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。以下の説明において、実施例相互に共通する部分については同一の符号を付してその説明を省略する。
図13は、本発明が好適に適用される他のハイブリッド車両用駆動装置100(以下、単に駆動装置100という)の構成を説明する骨子図である。この図13に示す駆動装置100では、前記中心軸CEの軸方向に関して、前記第2遊星歯車装置16、クラッチCL、及びブレーキBKが、前記第2電動機MG2を間に挟んで、前記第1遊星歯車装置14に対して前記エンジン12の反対側に配置されている。前記クラッチCL及びブレーキBKは、好適には、前記中心軸CEの軸方向に関して略同じ位置に設けられている。すなわち、前記駆動装置100においては、前記中心軸CEの軸方向において、前記エンジン12側から前記第1電動機MG1、第1遊星歯車装置14、第2電動機MG2、第2遊星歯車装置16、クラッチCL及びブレーキBKの順でそれらの構成が同軸上に配置されている。斯かる構成の駆動装置100にも、本発明のハイブリッド車両の駆動制御装置は好適に適用される。
図14は、本発明が好適に適用される更に別のハイブリッド車両用駆動装置110(以下、単に駆動装置110という)の構成を説明する骨子図である。この図14に示す駆動装置110では、前記中心軸CEの軸方向に関して、前記第1遊星歯車装置14、クラッチCL、第2遊星歯車装置16、及びブレーキBK等の構成すなわち機械系がまとめて前記エンジン12側に配置されると共に、それらの構成に対して前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2等の構成すなわち電気系がまとめて前記エンジン12の反対側に配置されている。すなわち、前記駆動装置110においては、前記中心軸CEの軸方向において、前記エンジン12側から前記第1遊星歯車装置14、クラッチCL、第2遊星歯車装置16、ブレーキBK、第2電動機MG2、第1電動機MG1の順でそれらの構成が同軸上に配置されている。斯かる構成の駆動装置110にも、本発明のハイブリッド車両の駆動制御装置は好適に適用される。
図15は、本発明が好適に適用される更に別のハイブリッド車両用駆動装置120(以下、単に駆動装置120という)の構成を説明する骨子図である。この図15に示す駆動装置120では、前記第2遊星歯車装置16のキャリアC2と非回転部材である前記ハウジング26との間に、そのキャリアC2のハウジング26に対する一方向の回転を許容し且つ逆方向の回転を阻止する一方向クラッチ(ワンウェイクラッチ)OWCが、前記ブレーキBKと並列に設けられている。この一方向クラッチOWCは、好適には、前記ハウジング26に対する前記キャリアC2の正方向の相対回転を許容する一方、負方向の回転を阻止する。すなわち、例えば前記第2電動機MG2により負トルクを出力させる場合等、前記キャリアC2が負方向に回転させられる駆動状態においては、前記ブレーキBKを係合させることなく前記モード1〜3を成立させることができる。斯かる構成の駆動装置120にも、本発明のハイブリッド車両の駆動制御装置は好適に適用される。
図16は、本発明が好適に適用される更に別のハイブリッド車両用駆動装置130(以下、単に駆動装置130という)の構成を説明する骨子図である。この図16に示す駆動装置130は、前記シングルピニオン型の第2遊星歯車装置16の代替として、第2差動機構としてのダブルピニオン型の第2遊星歯車装置16′を前記中心軸CE上に備えている。この第2遊星歯車装置16′は、第1回転要素としてのサンギヤS2′、相互に噛み合わされた複数のピニオンギヤP2′を自転及び公転可能に支持する第2回転要素としてのキャリアC2′、及びピニオンギヤP2′を介してサンギヤS2′と噛み合う第3回転要素としてのリングギヤR2′を回転要素(要素)として備えている。
前記第1遊星歯車装置14のリングギヤR1は、出力回転部材である出力歯車30に連結されると共に、前記第2遊星歯車装置16′のキャリアC2′と相互に連結されている。前記第2遊星歯車装置16′のサンギヤS2′は、前記第2電動機MG2のロータ24に連結されている。前記第1遊星歯車装置14のキャリアC1と前記第2遊星歯車装置16′のリングギヤR2′との間には、それらキャリアC1とリングギヤR2′との間を選択的に係合させる(キャリアC1とリングギヤR2′との間を断接する)前記クラッチCLが設けられている。前記第2遊星歯車装置16′のリングギヤR2′と非回転部材である前記ハウジング26との間には、そのハウジング26に対して前記リングギヤR2′を選択的に係合(固定)させる前記ブレーキBKが設けられている。
図16に示すように、前記駆動装置130において、前記第1遊星歯車装置14及び第2遊星歯車装置16′は、それぞれ前記入力軸28と同軸上に配置されており、且つ、前記中心軸CEの軸方向において対向する位置に配置されている。すなわち、前記中心軸CEの軸方向に関して、前記第1遊星歯車装置14は、前記第2遊星歯車装置16′よりも前記エンジン12側に配置されている。前記中心軸CEの軸方向に関して、前記第1電動機MG1は、前記第1遊星歯車装置14よりも前記エンジン12側に配置されている。前記中心軸CEの軸方向に関して、前記第2電動機MG2は、前記第2遊星歯車装置16′に対して前記エンジン12の反対側に配置されている。すなわち、前記第1電動機MG1、第2電動機MG2は、前記中心軸CEの軸方向に関して、前記第1遊星歯車装置14及び第2遊星歯車装置16′を間に挟んで対向する位置に配置されている。すなわち、前記駆動装置130においては、前記中心軸CEの軸方向において、前記エンジン12側から前記第1電動機MG1、第1遊星歯車装置14、クラッチCL、第2遊星歯車装置16′、第2電動機MG2、ブレーキBKの順でそれらの構成が同軸上に配置されている。斯かる構成の駆動装置130にも、本発明のハイブリッド車両の駆動制御装置は好適に適用される。
図17は、本発明が好適に適用される更に別のハイブリッド車両用駆動装置140(以下、単に駆動装置140という)の構成を説明する骨子図である。この図17に示す駆動装置140では、前記中心軸CEの軸方向に関して、前記第2遊星歯車装置16′、クラッチCL、及びブレーキBKが、前記第2電動機MG2を間に挟んで、前記第1遊星歯車装置14に対して前記エンジン12の反対側に配置されている。前記クラッチCL及びブレーキBKは、好適には、前記中心軸CEの軸方向に関して略同じ位置に設けられている。すなわち、前記駆動装置140においては、前記中心軸CEの軸方向において、前記エンジン12側から前記第1電動機MG1、第1遊星歯車装置14、第2電動機MG2、第2遊星歯車装置16′、クラッチCL及びブレーキBKの順でそれらの構成が同軸上に配置されている。斯かる構成の駆動装置140にも、本発明のハイブリッド車両の駆動制御装置は好適に適用される。
図18は、本発明が好適に適用される更に別のハイブリッド車両用駆動装置150(以下、単に駆動装置150という)の構成を説明する骨子図である。この図18に示す駆動装置150では、前記中心軸CEの軸方向に関して、前記第1電動機MG1及び第2電動機MG2等の構成すなわち電気系がまとめて前記エンジン12側に配置されると共に、それらの構成に対して前記第2遊星歯車装置16′、第1遊星歯車装置14、クラッチCL、及びブレーキBK等の構成すなわち機械系がまとめて前記エンジン12の反対側に配置されている。前記クラッチCL及びブレーキBKは、好適には、前記中心軸CEの軸方向に関して略同じ位置に設けられている。すなわち、前記駆動装置150においては、前記中心軸CEの軸方向において、前記エンジン12側から前記第1電動機MG1、第2電動機MG2、第2遊星歯車装置16′、第1遊星歯車装置14、クラッチCL及びブレーキBKの順でそれらの構成が同軸上に配置されている。斯かる構成の駆動装置150にも、本発明のハイブリッド車両の駆動制御装置は好適に適用される。
このように、本実施例によれば、第1電動機MG1に連結された第1回転要素としてのサンギヤS1、エンジン12に連結された第2回転要素としてのキャリアC1、及び出力回転部材である出力歯車30に連結された第3回転要素としてのリングギヤR1を備えた第1差動機構である第1遊星歯車装置14と、第2電動機MG2に連結された第1回転要素としてのサンギヤS2(S2′)、第2回転要素としてのキャリアC2(C2′)、及び第3回転要素としてのリングギヤR2(R2′)を備え、それらキャリアC2(C2′)及びリングギヤR2(R2′)の何れか一方が前記第1遊星歯車装置14のリングギヤR1に連結された第2差動機構である第2遊星歯車装置16(16′)と、前記第1遊星歯車装置14におけるキャリアC1と、前記キャリアC2(C2′)及びリングギヤR2(R2′)のうち前記リングギヤR1に連結されていない方の回転要素とを選択的に係合させるクラッチCLと、前記キャリアC2(C2′)及びリングギヤR2(R2′)のうち前記リングギヤR1に連結されていない方の回転要素を、非回転部材であるハウジング26に対して選択的に係合させるブレーキBKとを、備え、前記エンジン12の回転速度NEを引き下げる際に、前記クラッチCL及びブレーキBKの少なくとも一方のトルク容量を増加させるものであることから、前記クラッチCL乃至ブレーキBKにトルク容量を持たせることでエンジン回転速度NEの引き下げ時における共振帯域の通過を早める等して、騒音や振動の発生を抑制することができる。すなわち、エンジン回転速度NEの引き下げ時における騒音や振動の発生を抑制するハイブリッド車両の駆動制御装置である電子制御装置40を提供することができる。
ニュートラル状態における前記エンジン12の停止制御に際して、前記クラッチCL及びブレーキBKの少なくとも一方のトルク容量を増加させるものであるため、前記クラッチCL乃至ブレーキBKにトルク容量を持たせることで、ニュートラル状態におけるエンジン停止制御時における共振帯域の通過を早める等して、騒音や振動の発生を抑制することができる。
以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。
10、100、110、120、130、140、150:ハイブリッド車両用駆動装置、12:エンジン、14:第1遊星歯車装置(第1差動機構)、16、16′:第2遊星歯車装置(第2差動機構)、18、22:ステータ、20、24:ロータ、26:ハウジング(非回転部材)、28:入力軸、30:出力歯車(出力回転部材)、32:オイルポンプ、40:電子制御装置(駆動制御装置)、42:アクセル開度センサ、44:エンジン回転速度センサ、46:MG1回転速度センサ、48:MG2回転速度センサ、50:出力回転速度センサ、52:シフトセンサ、53:イグニションスイッチ、54:バッテリSOCセンサ、56:エンジン制御装置、58:インバータ、60:油圧制御回路、70:ニュートラル状態判定部、72:エンジン停止判定部、74:共振判定部、76:走行モード判定部、78:クラッチ係合制御部、80:ブレーキ係合制御部、BK:ブレーキ、CL:クラッチ、C1、C2、C2′:キャリア(第2回転要素)、MG1:第1電動機、MG2:第2電動機、OWC:一方向クラッチ、P1、P2、P2′:ピニオンギヤ、R1、R2、R2′:リングギヤ(第3回転要素)、S1、S2、S2′:サンギヤ(第1回転要素)

Claims (4)

  1. 第1電動機に連結された第1回転要素、エンジンに連結された第2回転要素、及び出力回転部材に連結された第3回転要素を備えた第1差動機構と、
    第2電動機に連結された第1回転要素、第2回転要素、及び第3回転要素を備え、それら第2回転要素及び第3回転要素の何れか一方が前記第1差動機構における第3回転要素に連結された第2差動機構と、
    前記第1差動機構における第2回転要素と、前記第2差動機構における第2回転要素及び第3回転要素のうち前記第1差動機構における第3回転要素に連結されていない方の回転要素とを選択的に係合させるクラッチと、
    前記第2差動機構における第2回転要素及び第3回転要素のうち前記第1差動機構における第3回転要素に連結されていない方の回転要素を、非回転部材に対して選択的に係合させるブレーキと
    を、備え、
    ニュートラル状態における前記エンジンの停止制御に際して、前記エンジンの回転速度を引き下げる際に、前記クラッチ及びブレーキが共にトルク容量を持つことを特徴とする
    ハイブリッド車両の駆動制御装置。
  2. 第1回転要素、第2回転要素、及び第3回転要素を備えた第1差動機構と、
    第1回転要素、第2回転要素、及び第3回転要素を備えた第2差動機構と
    を、備え、
    前記第1差動機構の第1回転要素に第1電動機が連結され、第2回転要素にエンジンが連結され、
    前記第2差動機構の第1回転要素が第2電動機に、前記第2差動機構の第3回転要素が出力回転部材に連結され、
    前記第1差動機構の第2回転要素と前記第2差動機構の第2回転要素とがクラッチで断接可能とされ、
    前記第1差動機構の第3回転要素と前記第2差動機構の第3回転要素とが連結され、
    前記第2差動機構の第2回転要素と非回転部材とがブレーキで断接可能とされ、
    ニュートラル状態における前記エンジンの停止制御に際して、前記エンジンの回転速度を引き下げる際に、前記クラッチ及びブレーキが共にトルク容量を持つことを特徴とする
    ハイブリッド車両の駆動制御装置。
  3. 前記ニュートラル状態においては、前記第1電動機及び第2電動機がシャットダウン状態とされる請求項1又は2に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
  4. 前記クラッチを解放させ且つ前記ブレーキを係合させる走行モードが判定されている場合においても、前記ニュートラル状態における前記エンジンの停止制御に際しては、前記クラッチがトルク容量を持つ請求項1から3の何れか1項に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
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