JP6547699B2 - Driving mode switching control device for hybrid vehicle - Google Patents

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Description

本発明は、複数の走行モードで走行可能なハイブリッド車両に係り、特に、その複数の走行モードを切り換えながら走行する走行モード切換制御装置に関するものである。   The present invention relates to a hybrid vehicle that can travel in a plurality of travel modes, and more particularly to a travel mode switching control device that travels while switching between the plurality of travel modes.

(a) 第1回転要素が変速用ブレーキによって選択的に回転停止させられ、第2回転要素がエンジンに動力伝達可能に連結され、第3回転要素が出力部材に連結されるとともに、その第1回転要素〜第3回転要素の何れか2つが変速用クラッチによって選択的に連結される遊星歯車式の有段変速部と、(b) その有段変速部の前記出力部材に連結された第4回転要素と、第1回転機が動力伝達可能に連結された第5回転要素と、出力要素として機能する第6回転要素と、を有する差動機構を備え、前記第1回転機の運転状態が制御されることにより前記差動機構の差動状態が制御される電気式差動部と、(c) 駆動輪に動力伝達可能に連結された第2回転機と、を有し、(d) 前記エンジンの作動を停止させた状態で走行するEV(Electric Vehicle)走行モード、およびそのエンジンを作動させた状態で走行するHV(Hybrid Vehicle)走行モードが可能なハイブリッド車両が提案されている(特許文献1参照)。   (a) The first rotation element is selectively stopped by the transmission brake, the second rotation element is movably coupled to the engine, and the third rotation element is coupled to the output member. A planetary gear type stepped transmission unit in which any two of the rotating element to the third rotating element are selectively connected by the transmission clutch; (b) a fourth connected to the output member of the stepped transmission unit A differential mechanism including a rotating element, a fifth rotating element to which the first rotating machine is communicablely connected, and a sixth rotating element functioning as an output element, wherein the operating state of the first rotating machine is (D) an electric differential unit in which a differential state of the differential mechanism is controlled by being controlled; (c) a second rotating machine coupled to the drive wheels so as to be able to transmit power; An EV (Electric Vehicle) traveling mode that travels with the engine stopped. , And HV (Hybrid Vehicle) hybrid vehicle capable of traveling modes traveling in a state of being operated the engine has been proposed (see Patent Document 1).

国際公開第2013/114594号International Publication No. 2013/114594

ところで、未だ公知ではないが、上記ハイブリッド車両においてエンジンと第1回転機とを選択的に連結する直結係合部を設けることが考えられる。その場合には、直結係合部を係合させたり解放したりすることにより走行モードの種類が増えて選択肢が多くなり、EV走行モードで第1回転機および第2回転機の両方を走行用駆動源として用いて走行することが可能な両駆動モードに関しても、変速用ブレーキおよび変速用クラッチの一方を係合させ且つ他方を解放するとともに直結係合部を係合させた第1係合パターンと、変速用ブレーキおよび変速用クラッチを共に係合させるとともに直結係合部を解放した第2係合パターンとが可能であるが、どの係合パターンを採用するかが問題になる。   By the way, although not yet known, it is conceivable to provide a direct engagement portion for selectively connecting the engine and the first rotating machine in the above-mentioned hybrid vehicle. In that case, the types of travel modes are increased and options are increased by engaging or releasing the direct coupling engagement portion, and both the first and second rotating machines are used for traveling in the EV travel mode. Also for both drive modes that can be used and driven as a drive source, a first engagement pattern in which one of the shift brake and the shift clutch is engaged and the other is released and the direct engagement portion is engaged Although it is possible to engage both the transmission brake and the transmission clutch and release the direct connection part, the second engagement pattern becomes a problem.

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、エンジンと第1回転機とを直結係合部により連結可能としたハイブリッド車両において、係合パターンが異なる複数種類のEV両駆動モードの中から適切な係合パターンが選択されるようにすることにある。   The present invention has been made against the background described above, and the object of the present invention is a hybrid vehicle in which the engine and the first rotary machine can be connected by the direct coupling engagement portion, and a plurality of types of engagement patterns are different. The appropriate engagement pattern is to be selected from among the two EV drive modes.

本発明は、(a) 第1回転要素が変速用ブレーキによって選択的に回転停止させられ、第2回転要素がエンジンに動力伝達可能に連結され、第3回転要素が出力部材に連結されるとともに、その第1回転要素〜第3回転要素の何れか2つが変速用クラッチによって選択的に連結される遊星歯車式の有段変速部と、(b) その有段変速部の前記出力部材に連結された第4回転要素と、第1回転機が動力伝達可能に連結された第5回転要素と、出力要素として機能する第6回転要素と、を有する差動機構を備え、前記第1回転機の運転状態が制御されることにより前記差動機構の差動状態が制御される電気式差動部と、(c) 駆動輪に動力伝達可能に連結された第2回転機と、を有し、(d) 前記エンジンの作動を停止させた状態で走行するEV走行モード、およびそのエンジンを作動させた状態で走行するHV走行モードが可能なハイブリッド車両に関し、(e) 前記EV走行モードと前記HV走行モードとを切り換えながら走行する走行モード切換制御装置において、(f) 前記ハイブリッド車両は、前記エンジンと前記第1回転機とを選択的に連結できる直結係合部を備えており、(g) 前記EV走行モードとして、前記変速用ブレーキおよび前記変速用クラッチの一方を係合させ且つ他方を解放するとともに前記直結係合部を係合させた状態で、前記第1回転機および前記第2回転機の両方を走行用駆動源として用いて走行することができる第1係合パターンの両駆動モード、前記変速用ブレーキおよび前記変速用クラッチを共に係合させるとともに前記直結係合部を解放した状態で、前記第1回転機および前記第2回転機の両方を走行用駆動源として用いて走行することができる第2係合パターンの両駆動モード、および前記変速用ブレーキ、前記変速用クラッチ、前記直結係合部を何れも解放した状態で、前記第2回転機のみを走行用駆動源として用いて走行する単駆動モードが可能である一方、(h) 予め定められた走行モード切換条件に従って前記単駆動モード、前記両駆動モード、および前記HV走行モードを含む複数の走行モードの切換判断を行なう切換判定部と、(i) その切換判定部によって前記単駆動モードから前記両駆動モードへ切り換える第1切換判断が為された場合に、その両駆動モードへ切り換えた後に前記HV走行モードへ切り換える第2切換判断が前記切換判定部によって行われるか否かを予測するHV切換予測部と、(j) そのHV切換予測部によって前記第2切換判断が行われると予測された場合は、前記第1係合パターンの両駆動モードへ切り換える切換実行部と、を有することを特徴とする。   According to the present invention, (a) the first rotation element is selectively stopped by the transmission brake, the second rotation element is connected to the engine in a power transmittable manner, and the third rotation element is connected to the output member. A planetary gear type stepped transmission unit in which any two of the first to third rotating elements are selectively connected by a transmission clutch; and (b) connected to the output member of the stepped transmission unit A differential mechanism having a fourth rotating element as described above, a fifth rotating element to which the first rotating machine is communicablely connected, and a sixth rotating element functioning as an output element, the first rotating machine And an electric differential unit in which the differential state of the differential mechanism is controlled by controlling an operation state of the motor, and (c) a second rotating machine coupled to the drive wheels so as to be able to transmit power. (D) EV driving mode in which the vehicle is driven with the operation of the engine stopped And a hybrid vehicle capable of an HV travel mode capable of traveling in a state where the engine is operated; (e) a travel mode switching control device for traveling while switching between the EV travel mode and the HV travel mode; The hybrid vehicle is provided with a direct connection portion capable of selectively connecting the engine and the first rotating machine, and (g) engaging one of the shift brake and the shift clutch as the EV travel mode. A first engagement capable of traveling using both the first rotating machine and the second rotating machine as a traveling drive source in a state where the other is released and the other is released and the direct coupling engagement portion is engaged. In the state in which both drive modes of the joint pattern, the shift brake and the shift clutch are engaged together and the direct engagement portion is released, the first rotary machine And both drive modes of the second engagement pattern that can travel using both of the second rotating machine as a drive source for traveling, the shift brake, the shift clutch, and the direct coupling engagement portion. In the released state, it is possible to use a single drive mode in which only the second rotating machine is used as a drive source for traveling, while (h) the single drive mode, both drive in accordance with a predetermined traveling mode switching condition. A switching determination unit that determines switching between a plurality of driving modes including the mode and the HV traveling mode, and (i) a first switching determination is made by the switching determination unit to switch from the single drive mode to the both drive modes In this case, the HV switching prediction unit predicts whether or not the second switching determination unit switches to the HV traveling mode after switching to the both drive modes by the switching determination unit; (j) The HV switching prediction unit is characterized in that, when it is predicted that the second switching determination is to be performed, the switching execution unit switches the driving mode to both drive modes of the first engagement pattern.

このようなハイブリッド車両の走行モード切換制御装置においては、単駆動モードから両駆動モードへ切り換える第1切換判断が行われた場合に、更にHV走行モードへ切り換える第2切換判断が行われるか否かを予測し、第2切換判断が予測された場合は第1係合パターンの両駆動モードへ切り換えるため、車速に応じてエンジンが連れ廻り回転させられ、HV走行モードへ移行する際にエンジンを速やかに始動することが可能であり、エンジンが回転停止させられる第2係合パターンの両駆動モードに比較して、HV走行モードへの切換時間が短縮されて優れた駆動力応答性能が得られる。   In such a hybrid vehicle travel mode switching control device, if the first switching determination to switch from the single drive mode to both drive modes is performed, whether the second switching determination to switch to the HV traveling mode is further performed In order to switch to both drive modes of the first engagement pattern when the second switching judgment is predicted, the engine is rotated together with the vehicle speed according to the vehicle speed, and the engine is swiftly transitioned to the HV travel mode. As compared with both drive modes of the second engagement pattern in which the engine can be stopped, the switching time to the HV travel mode is shortened and excellent drive force response performance can be obtained.

本発明が適用されたハイブリッド車両の走行に関与する概略構成を説明する骨子図で、制御系統の要部を併せて示した図である。FIG. 2 is a skeleton diagram for explaining a schematic configuration involved in traveling of a hybrid vehicle to which the present invention is applied, and is a diagram showing a main part of a control system together. 図1のハイブリッド車両で実現可能な複数の走行モードと、それ等の走行モードにおける各部の作動状態を説明する図である。It is a figure explaining the operation state of each part in several driving modes realizable with the hybrid vehicle of FIG. 1, and those driving modes. EVの単駆動モード時における機械式変速部および電気式差動部の共線図の一例である。It is an example of the alignment chart of a mechanical transmission part and an electrical differential part at the time of single drive mode of EV. EVの両駆動(Ne=0)モード時における機械式変速部および電気式差動部の共線図の一例である。It is an example of the alignment chart of a mechanical transmission part and an electrical differential part at the time of both drive (Ne = 0) mode of EV. EVの両駆動(Neフリーハイギヤ)モード時における機械式変速部および電気式差動部の共線図の一例である。It is an example of the alignment chart of a mechanical transmission part and an electrical differential part at the time of both drive (Ne free high gear) mode of EV. EVの両駆動(Neフリーローギヤ)モード時における機械式変速部および電気式差動部の共線図の一例である。It is an example of the alignment chart of a mechanical transmission part and an electrical differential part at the time of both drive (Ne free low gear) mode of EV. HVのシリーズパラレルハイモード時における機械式変速部および電気式差動部の共線図の一例である。It is an example of the alignment chart of the mechanical transmission part at the time of series parallel high mode of HV, and an electrical differential part. HVのシリーズパラレルローモード時における機械式変速部および電気式差動部の共線図の一例である。It is an example of the alignment chart of the mechanical transmission part at the time of series parallel low mode of HV, and an electrical differential part. HVのパラレルハイモード時における機械式変速部および電気式差動部の共線図の一例である。It is an example of the alignment chart of the mechanical transmission part at the time of parallel high mode of HV, and an electrical differential part. HVのパラレルローモード時における機械式変速部および電気式差動部の共線図の一例である。It is an example of the alignment chart of the mechanical transmission part in the time of parallel low mode of HV, and an electrical differential part. HVのシリーズモード時における機械式変速部および電気式差動部の共線図の一例である。It is an example of the alignment chart of the mechanical transmission part at the time of the series mode of HV, and an electrical differential part. バッテリの入出力制限が無い場合の走行モード切換マップの一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of a driving mode switching map in case there is no input-output restriction of a battery. バッテリの入出力制限がある場合の走行モード切換マップの一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of a driving mode switching map in case there is input-output restriction of a battery. 図1の電子制御装置が機能的に備えている走行モード切換制御部の作動を具体的に説明するフローチャートである。It is a flowchart which demonstrates concretely the action | operation of the traveling mode switching control part which the electronic control unit of FIG. 1 has functionally. 図14のフローチャートのステップS3がYES(肯定)で、第1係合パターンの両駆動(Neフリーローギヤ)モードへ切り換えられた場合の各部の作動状態の変化を説明するタイムチャートの一例である。When step S3 of the flowchart in FIG. 14 is YES (affirmative) and is switched to both drive (Ne free low gear) mode of the first engagement pattern, this is an example of a time chart for explaining changes in the operating state of each part. 図14のフローチャートのステップS3がNO(否定)で、第2係合パターンの両駆動(Ne=0)モードへ切り換えられた場合の各部の作動状態の変化を説明するタイムチャートの一例である。15 is an example of a time chart for explaining changes in operation states of the respective parts when step S3 of the flowchart of FIG. 14 is NO (negative) and switching to the both drive (Ne = 0) mode of the second engagement pattern.

遊星歯車式の有段変速部は、例えばシングルピニオン型或いはダブルピニオン型の単一の遊星歯車機構を備えて構成される。遊星歯車機構はサンギヤ、キャリア、およびリングギヤの3つの回転要素を備えているが、それ等の回転速度を直線で結ぶことができる共線図において、例えば中間に位置する回転速度が中間の回転要素(シングルピニオン型遊星歯車機構のキャリア、ダブルピニオン型遊星歯車機構のリングギヤ)にエンジンが連結され、両側の回転要素の一方が出力部材に連結され、他方が変速用ブレーキを介して選択的に回転不能に固定される。この場合は、変速比が1より小さい増速ギヤ段(オーバードライブ)を成立させることができるとともに、3つの回転要素の何れか2つを変速用クラッチによって選択的に連結することにより、遊星歯車機構が一体的に回転する変速比が1の等速ギヤ段を成立させることができる。また、例えば共線図の中間に位置する回転要素を出力部材に連結し、両側の回転要素の一方にエンジンを連結し、他方を変速用ブレーキによって選択的に回転不能に固定できるようにした場合、変速比が1より大きい減速ギヤ段(アンダードライブ)を成立させることができる。   The planetary gear type stepped transmission unit is configured to include, for example, a single pinion type or a double pinion type single planetary gear mechanism. The planetary gear mechanism is provided with three rotating elements of a sun gear, a carrier, and a ring gear, but in a collinear diagram in which their rotational speeds can be connected in a straight line, for example, the rotational elements having intermediate rotational speeds The engine is connected to a carrier of a single pinion type planetary gear mechanism, and a ring gear of a double pinion type planetary gear mechanism, one of the rotating elements on both sides is connected to an output member, and the other is selectively rotated via a transmission brake. Impossible fixed. In this case, it is possible to establish an acceleration gear (overdrive) whose gear ratio is smaller than 1 and to selectively connect any two of the three rotating elements by means of a transmission clutch, thereby achieving a planetary gear. A constant speed gear having a gear ratio of 1 at which the mechanism rotates integrally can be established. Also, for example, when the rotational element located at the middle of the alignment chart is connected to the output member, the engine is connected to one of the rotational elements on both sides, and the other can be selectively fixed non-rotatably by the transmission brake. The reduction gear (underdrive) having a gear ratio larger than 1 can be established.

上記有段変速部は、変速用のクラッチおよびブレーキが共に解放されると、動力伝達が遮断される中立状態(ニュートラル状態)となり、クラッチおよびブレーキが共に係合させられると、エンジンを含めて総ての回転要素の回転が停止する静止状態となる。変速用クラッチおよびブレーキとしては、摩擦係合式のクラッチおよびブレーキが好適に用いられるが、噛合い式のクラッチやブレーキ、或いはベルト式ブレーキ等を採用することもできる。   When the gearshift clutch and the brake are both released, the stepped transmission unit is in a neutral state (neutral state) where power transmission is interrupted. When the clutch and the brake are both engaged, the entire gear including the engine is included. It will be in the stationary state where the rotation of each rotating element is stopped. As the transmission clutch and the brake, a friction engagement type clutch and a brake are suitably used, but a mesh type clutch and a brake, a belt type brake and the like can also be adopted.

電気式差動部の差動機構としては、シングルピニオン型或いはダブルピニオン型の単一の遊星歯車機構が好適に用いられる。この遊星歯車機構はサンギヤ、キャリア、およびリングギヤの3つの回転要素を備えているが、それ等の回転速度を直線で結ぶことができる共線図において、例えば中間に位置する回転速度が中間の回転要素(シングルピニオン型遊星歯車機構のキャリア、ダブルピニオン型遊星歯車機構のリングギヤ)に機械式変速部の出力部材が連結され、両側の回転要素に第1回転機および駆動輪が連結されるが、中間の回転要素に駆動輪を連結するようにしても良い。駆動輪に連結される回転要素が出力要素である。この3つの回転要素は、常に差動回転可能であっても良いが、任意の2つをクラッチにより一体的に連結できるようにして、運転状態に応じて一体回転させるようにしたり、第1回転機が連結される回転要素をブレーキにより回転停止できるようにしたりして、差動回転を制限することも可能である。   A single pinion type or double pinion type single planetary gear mechanism is preferably used as a differential mechanism of the electric differential portion. This planetary gear mechanism is provided with three rotating elements of a sun gear, a carrier, and a ring gear, but in a collinear diagram in which their rotational speeds can be connected in a straight line, for example, intermediate rotations have an intermediate rotational speed. The output member of the mechanical transmission unit is connected to the element (carrier of single pinion type planetary gear mechanism, ring gear of double pinion type planetary gear mechanism), and the first rotating machine and the driving wheel are connected to the rotating elements on both sides, The drive wheel may be connected to the intermediate rotating element. The rotating element connected to the drive wheel is an output element. These three rotating elements may always be differentially rotatable, but any two can be integrally connected by a clutch so that they can be integrally rotated according to the operating condition, or the first rotation It is also possible to limit differential rotation by allowing the brakes to stop rotation of the rotating elements to which the machine is connected.

回転機は回転電気機械のことで、第1回転機および第2回転機としては、電動モータおよび発電機の機能を択一的に用いることができるモータジェネレータが適当であるが、第2回転機として電動モータを採用することもできる。   The rotating machine is a rotating electrical machine, and as the first rotating machine and the second rotating machine, a motor generator that can alternatively use the functions of an electric motor and a generator is suitable. An electric motor can also be adopted.

エンジンと第1回転機とを選択的に連結できる直結係合部は、動力伝達を接続、遮断できる断接装置で、摩擦係合式のクラッチが好適に用いられるが、噛合い式クラッチを採用することもできる。必要に応じて変速ギヤ等を介してエンジンと第1回転機とを連結しても良い。すなわち、この直結係合部は、遊星歯車式の有段変速部および電気式差動部に対して並列に配設され、それ等の遊星歯車式の有段変速部および電気式差動部を介することなくエンジンと第1回転機とを動力伝達可能に連結できるものであれば良い。   The direct connection part capable of selectively connecting the engine and the first rotating machine is a connecting / disconnecting device capable of connecting and disconnecting power transmission, and a friction engagement type clutch is suitably used, but a mesh type clutch is adopted It can also be done. The engine and the first rotating machine may be connected via a transmission gear or the like as required. That is, the direct coupling engagement portion is disposed in parallel to the planetary gear type stepped transmission and the electric differential, and the planetary gear type stepped transmission and the electric differential are What is necessary is just to be able to connect the engine and the first rotating machine so as to be able to transmit power without intervention.

切換判定部は、例えばアクセル操作量や車速等の運転状態をパラメータとして定められた走行モード切換マップ、或いは走行モード領域マップ等の走行モード切換条件に従って切換判断を行なう。バッテリの蓄電残量等の車両状態に応じて複数種類の走行モード切換条件を定めることもできるし、車両状態に応じて基本の走行モード切換条件を補正することもできる。そして、例えばアクセル操作量等の車両負荷に応じてEV単駆動モードからEV両駆動モードへ切り換えられ、更にHV走行モードへ切り換えられるような場合に、本発明は好適に適用される。また、EV走行モード領域であっても、バッテリの蓄電残量SOCが少ない場合にはHV走行モードへ切り換えるように走行モード切換条件が定められている場合にも、好適に適用される。すなわち、HV切換予測部は、例えば車両負荷の変化率(アクセル変化率など)に基づいて第2切換判断が行われるか否かを予測したり、蓄電残量SOCに基づいて第2切換判断が行われるか否かを予測したりすることができる。また、車速に応じて走行モードが切り換えられる場合には、車速の変化率(加減速度)に基づいて第2切換判断が行われるか否かを予測することもできるなど、走行モード切換条件に応じて種々の予測態様が可能である。   The switching determination unit makes switching determination in accordance with traveling mode switching conditions such as a traveling mode switching map or driving mode area map, which is determined using, for example, operating conditions such as an accelerator operation amount and vehicle speed as parameters. A plurality of types of travel mode switching conditions can be determined according to the vehicle state such as the remaining amount of charge of the battery, or the basic travel mode switching condition can be corrected according to the vehicle state. The present invention is preferably applied, for example, when the EV single drive mode is switched from the EV single drive mode to the EV dual drive mode in accordance with the vehicle load such as the accelerator operation amount, and is further switched to the HV travel mode. In addition, even in the EV travel mode region, the present invention is preferably applied to the case where the travel mode switching condition is determined so as to switch to the HV travel mode when the state of charge SOC of the battery is small. That is, the HV switching prediction unit predicts, for example, whether or not the second switching determination is to be performed based on the change rate of the vehicle load (accelerator change rate etc.), or the second switching determination based on the state of charge SOC. It can be predicted whether it will be done or not. In addition, when the traveling mode is switched according to the vehicle speed, whether or not the second switching determination is to be made can be predicted based on the rate of change (acceleration / deceleration) of the vehicle speed. Various prediction modes are possible.

切換実行部は、例えば第2切換判断が行われると予測された時には第1係合パターンの両駆動モードへ切り換え、第2切換判断が行われると予測されなかった場合は第2係合パターンの両駆動モードへ切り換えるように構成される。第2係合パターンではエンジンを含めて有段変速部の各回転要素が回転停止させられるため、エンジンが連れ廻り回転させられる第1係合パターンに比較して優れた燃費性能が得られる。反面、エンジンブレーキが効かないため、例えば下り坂などエンジンブレーキが必要な運転状態では第1係合パターンの両駆動モードとすることが望ましいなど、第2切換判断が行われると予測されなかった場合の両駆動モードの係合パターンについては適宜定められる。蓄電残量SOCが多い場合も、第1回転機および第2回転機の回生制御が制限され、被駆動走行時に回生トルクによる制動作用が得られない可能性があるため、エンジンブレーキが可能な第1係合パターンの両駆動モードとすることが望ましい。すなわち、第2切換判断が行われると予測されなかった場合には、車両の運転状態や蓄電残量SOC等によりエンジンブレーキが必要と判断される時には第1係合パターンの両駆動モードとし、それ以外は基本的に第2係合パターンの両駆動モードとすることが望ましい。EV要求スイッチがON操作されてEV走行モードのみで走行する場合など、第2切換判断が行われる可能性が無いか低い場合も、第2係合パターンの両駆動モードへ切り換えれば良い。第1係合パターンの両駆動モードによる走行時は、エンジンが連れ廻り回転させられるため、エンジンブレーキの必要がない駆動走行時には、デコンプ(decompression;減圧)装置などでポンピング作用による回転抵抗を抑制することが望ましい。   For example, when it is predicted that the second switching determination is to be performed, the switching execution unit switches to both drive modes of the first engagement pattern, and when it is not predicted that the second switching determination is to be performed, It is configured to switch to both drive modes. In the second engagement pattern, each rotational element of the stepped transmission unit including the engine is stopped rotating, so that excellent fuel efficiency performance can be obtained as compared to the first engagement pattern in which the engine is co-rotated. On the other hand, it is not predicted that the second switching judgment is to be made, for example, it is desirable to set both drive modes of the first engagement pattern in an operation state requiring engine braking such as downhill because engine braking does not work. The engagement pattern of both drive modes is appropriately determined. Even when the state of charge SOC is large, the regeneration control of the first rotating machine and the second rotating machine is limited, and there is a possibility that the braking action by the regenerative torque may not be obtained during driven driving. It is desirable to use both drive modes of one engagement pattern. That is, when it is not predicted that the second switching determination is to be performed, when it is determined that the engine brake is necessary based on the driving state of the vehicle, the storage SOC, etc., both drive modes of the first engagement pattern are selected. Basically, it is desirable to use both drive modes of the second engagement pattern except the above. Even when there is no possibility that the second switching determination will be made, for example, when the EV request switch is turned ON to travel only in the EV travel mode, switching to both drive modes of the second engagement pattern may be performed. Since the engine is rotated along with the first engagement pattern in both drive modes, the rotational resistance due to the pumping action is suppressed with a decompression device or the like when driving without the need for engine braking. Is desirable.

以下、本発明の実施例を、図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明が適用されたハイブリッド車両10の走行に関与する概略構成を説明する骨子図で、走行モードの切換制御に関する制御系統の要部を併せて示した図である。図1において、ハイブリッド車両10は、走行用の駆動源として用いることができるエンジン12、第1モータジェネレータMG1、および第2モータジェネレータMG2を備えており、動力伝達装置14を介して駆動輪(前輪)16を回転駆動する。エンジン12は、例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジン等、所定の燃料を燃焼させて動力を出力する内燃機関である。このエンジン12は、電子制御装置80によって吸入空気量、燃料供給量、点火時期等の作動状態が制御されることにより、エンジントルクTeが制御される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a skeleton diagram illustrating a schematic configuration involved in traveling of a hybrid vehicle 10 to which the present invention is applied, and also shows a main part of a control system related to switching control of a traveling mode. In FIG. 1, hybrid vehicle 10 includes an engine 12, a first motor generator MG1, and a second motor generator MG2 that can be used as a drive source for traveling, and drive wheels (front wheels) via power transmission device 14. ) 16 to rotate. The engine 12 is an internal combustion engine that outputs power by burning a predetermined fuel, such as a gasoline engine or a diesel engine. The engine torque Te is controlled by the electronic control unit 80 controlling the operation state of the intake air amount, the fuel supply amount, the ignition timing and the like.

第1モータジェネレータMG1および第2モータジェネレータMG2は、何れも電動モータおよび発電機(ジェネレータ)として択一的に用いることができる。第1モータジェネレータMG1および第2モータジェネレータMG2は、インバータ部や平滑コンデンサなどを有する電力制御ユニット18を介してバッテリユニット20に接続されており、電子制御装置80によって電力制御ユニット18が制御されることにより、第1モータジェネレータMG1、第2モータジェネレータMG2の各々のトルク(力行トルクまたは回生トルク)であるMG1トルクTmg1、MG2トルクTmg2が制御される。第1モータジェネレータMG1は第1回転機で、第2モータジェネレータMG2は第2回転機である。   The first motor generator MG1 and the second motor generator MG2 can be alternatively used as an electric motor and a generator. The first motor generator MG1 and the second motor generator MG2 are connected to the battery unit 20 through the power control unit 18 having an inverter unit, a smoothing capacitor, etc., and the power control unit 18 is controlled by the electronic control unit 80. As a result, the MG1 torque Tmg1 and the MG2 torque Tmg2, which are the torques (powering torque or regenerative torque) of the first motor generator MG1 and the second motor generator MG2, respectively, are controlled. The first motor generator MG1 is a first rotating machine, and the second motor generator MG2 is a second rotating machine.

動力伝達装置14は、FF(フロントエンジン・フロントドライブ)方式の車両用で、非回転部材であるトランスアクスルケース22内に、第1モータジェネレータMG1および第2モータジェネレータMG2と共に収容されている。動力伝達装置14は、エンジン12および第1モータジェネレータMG1の少なくとも一方の出力を駆動輪16へ伝達する第1動力伝達部24と、第2モータジェネレータMG2の出力を駆動輪16へ伝達する第2動力伝達部26とを備えている。第1動力伝達部24は、機械式変速部44および電気式差動部46を備えており、電気式差動部46の出力部材であるドライブギヤ28から、ドリブンギヤ30、ドリブン軸32、ファイナルギヤ34、デフリングギヤ36を介してディファレンシャル装置38に動力伝達され、一対の車軸40を介して左右の駆動輪16に分配される。   The power transmission device 14 is for a FF (front engine and front drive) type vehicle, and is housed together with the first motor generator MG1 and the second motor generator MG2 in the transaxle case 22 which is a non-rotational member. Power transmission device 14 transmits a first power transmission portion 24 for transmitting the output of at least one of engine 12 and first motor generator MG1 to driving wheel 16, and a second of transmitting the output of second motor generator MG2 to driving wheel 16. A power transmission unit 26 is provided. The first power transmission unit 24 includes a mechanical transmission unit 44 and an electric differential unit 46. The drive gear 30, which is an output member of the electric differential unit 46, includes a driven gear 30, a driven shaft 32, and a final gear. The power is transmitted to the differential device 38 through the differential ring gear 36 and distributed to the left and right drive wheels 16 through the pair of axles 40.

機械式変速部44および電気式差動部46は、エンジン12によって回転駆動される入力軸42と同軸に配置されており、機械式変速部44は、第1遊星歯車機構48、クラッチC1、およびブレーキB1を備えている。第1遊星歯車機構48は、差動回転可能な3つの回転要素として、サンギヤS1、ピニオンギヤP1を自転および公転可能に支持するキャリアCA1、およびピニオンギヤP1を介してサンギヤS1と噛み合うリングギヤR1を有するシングルピニオン型の遊星歯車機構で、キャリアCA1は入力軸42に一体的に連結されており、機械式変速部44の入力部材として機能する。サンギヤS1は、ブレーキB1を介してトランスアクスルケース22に選択的に連結されるようになっており、サンギヤS1およびキャリアCA1は、クラッチC1を介して互いに選択的に連結されるようになっている。リングギヤR1は、機械式変速部44の出力部材として機能する連結部材45を介して電気式差動部46に連結されている。本実施例では、サンギヤS1が第1回転要素で、キャリアCA1が第2回転要素で、リングギヤR1が第3回転要素であり、クラッチC1は変速用クラッチで、ブレーキB1は変速用ブレーキである。   The mechanical transmission unit 44 and the electric differential unit 46 are disposed coaxially with the input shaft 42 rotationally driven by the engine 12, and the mechanical transmission unit 44 includes a first planetary gear mechanism 48, a clutch C1, and the like. A brake B1 is provided. The first planetary gear mechanism 48 has, as three differentially rotatable elements, a single having a sun gear S1, a carrier CA1 supporting the pinion gear P1 rotatably and revolvably, and a ring gear R1 meshing with the sun gear S1 via the pinion gear P1. In the pinion type planetary gear mechanism, the carrier CA 1 is integrally connected to the input shaft 42 and functions as an input member of the mechanical transmission unit 44. The sun gear S1 is selectively coupled to the transaxle case 22 via the brake B1, and the sun gear S1 and the carrier CA1 are selectively coupled to one another via the clutch C1. . The ring gear R1 is connected to the electric differential 46 through a connecting member 45 that functions as an output member of the mechanical transmission 44. In this embodiment, the sun gear S1 is a first rotation element, the carrier CA1 is a second rotation element, the ring gear R1 is a third rotation element, the clutch C1 is a transmission clutch, and the brake B1 is a transmission brake.

クラッチC1およびブレーキB1は、何れも油圧アクチュエータによって係合制御される多板型の油圧式摩擦係合装置であり、油圧制御回路52の油路切換弁や油圧制御弁が電子制御装置80によって制御されることにより、その油圧制御回路52から各々供給されるC1油圧Pc1、B1油圧Pb1に応じて係合、解放制御される。そして、クラッチC1およびブレーキB1が何れも解放されると、第1遊星歯車機構48の差動が許容され、サンギヤS1が自由回転してエンジントルクTeの反力トルクを取れないため、機械式変速部44は中立状態(ニュートラル状態)とされて動力伝達が不能な遮断状態となる。クラッチC1およびブレーキB1が何れも係合させられると、第1遊星歯車機構48は一体的に回転停止させられる静止状態となり、入力軸42を介してエンジン12も回転停止状態に保持される。クラッチC1が係合させられ且つブレーキB1が解放されると、第1遊星歯車機構48が一体回転させられるようになり、エンジン12の回転速度(エンジン回転速度)Neが等速で、すなわち変速比γ1=1で、リングギヤR1から連結部材45を介して電気式差動部46へ出力される。変速比γ1は、エンジン回転速度Ne/リングギヤR1の回転速度である。また、クラッチC1が解放され且つブレーキB1が係合させられると、サンギヤS1が回転停止させられることにより、リングギヤR1が入力軸42に対して増速回転させられるようになり、変速比γ1<1で連結部材45を介して電気式差動部46へ出力される。すなわち、機械式変速部44は、直結状態(変速比γ1=1)のローギヤ段と、オーバードライブ状態(変速比γ1<1)のハイギヤ段とに切り換えられる2段の有段変速部である。   The clutch C1 and the brake B1 are both multiplate hydraulic friction engagement devices engaged and controlled by a hydraulic actuator, and the oil path switching valve of the hydraulic control circuit 52 and the hydraulic control valve are controlled by the electronic control unit 80. As a result, engagement and release control are performed in accordance with the C1 oil pressure Pc1 and B1 oil pressure Pb1 supplied from the oil pressure control circuit 52, respectively. Then, when both the clutch C1 and the brake B1 are released, the differential of the first planetary gear mechanism 48 is allowed, and the sun gear S1 freely rotates and can not take the reaction torque of the engine torque Te. The part 44 is brought into the neutral state (neutral state), and the power transmission is disabled. When both the clutch C1 and the brake B1 are engaged, the first planetary gear mechanism 48 is in a stationary state in which the rotation is integrally stopped, and the engine 12 is also held in the rotational stop state via the input shaft 42. When the clutch C1 is engaged and the brake B1 is released, the first planetary gear mechanism 48 is integrally rotated, so that the rotational speed (engine rotational speed) Ne of the engine 12 is uniform, that is, the gear ratio At γ1 = 1, the ring gear R1 outputs the electric differential 46 through the connecting member 45. The gear ratio γ1 is the engine rotational speed Ne / the rotational speed of the ring gear R1. Further, when the clutch C1 is released and the brake B1 is engaged, the sun gear S1 is rotationally stopped, whereby the ring gear R1 is accelerated to rotate with respect to the input shaft 42, and the gear ratio γ1 <1. , And is output to the electric differential unit 46 via the connecting member 45. That is, the mechanical transmission unit 44 is a two-step stepped transmission unit which is switched to the low gear in the direct connection state (gear ratio γ1 = 1) and the high gear in the overdrive state (gear ratio γ1 <1).

図3〜図11における左側に示す共線図は、上記機械式変速部44に関するもので、「ENG」はエンジン12である。この共線図は、第1遊星歯車機構48の3つの回転要素(サンギヤS1、キャリアCA1、リングギヤR1)の回転速度を直線で結ぶことができるもので、各回転要素を表す3本の縦線Y1〜Y3の間隔は、第1遊星歯車機構48のギヤ比(サンギヤS1の歯数/リングギヤR1の歯数)に応じて定まる。本実施例では、この共線図の中間に位置する回転要素、すなわち差動状態において回転速度が中間の速度になる回転要素であるキャリアCA1に入力軸42が連結されて、エンジン12から動力が入力されるようになっている。また、共線図の両側に位置する2つの回転要素(サンギヤS1およびリングギヤR1)の一方(実施例ではリングギヤR1)が出力部材である連結部材45に連結され、他方(実施例ではサンギヤS1)がブレーキB1を介して選択的に回転不能に固定される。   The alignment chart shown on the left side in FIGS. 3 to 11 relates to the mechanical transmission unit 44, and “ENG” is the engine 12. This alignment chart can connect the rotational speeds of the three rotating elements (sun gear S1, carrier CA1, ring gear R1) of the first planetary gear mechanism 48 in a straight line, and three vertical lines representing the respective rotating elements. The interval between Y1 and Y3 is determined according to the gear ratio of the first planetary gear mechanism 48 (the number of teeth of the sun gear S1 / the number of teeth of the ring gear R1). In this embodiment, the input shaft 42 is connected to a rotating element positioned in the middle of the alignment chart, that is, the carrier CA1 which is a rotating element having a rotating speed at which the rotational speed is intermediate in the differential state. It is supposed to be input. In addition, one of the two rotary elements (sun gear S1 and ring gear R1) (ring gear R1 in the embodiment) located on both sides of the alignment chart is connected to the connecting member 45 which is an output member, and the other (sun gear S1 in the embodiment) Is selectively non-rotatably fixed via the brake B1.

電気式差動部46は、第2遊星歯車機構50を備えている。第2遊星歯車機構50は、差動回転可能な3つの回転要素として、サンギヤS2、ピニオンギヤP2を自転および公転可能に支持するキャリアCA2、およびピニオンギヤP2を介してサンギヤS2と噛み合うリングギヤR2を有するシングルピニオン型の遊星歯車機構であり、差動作用を生じる差動機構として機能する。キャリアCA2は、前記連結部材45に一体的に連結されており、電気式差動部46の入力部材として機能する。サンギヤS2は、差動制御用の第1モータジェネレータMG1のロータ軸54に一体的に連結されている。リングギヤR2は、電気式差動部46の出力部材として機能するドライブギヤ28に一体的に連結されている。本実施例では、キャリアCA2が第4回転要素で、サンギヤS2が第5回転要素で、リングギヤR2が第6回転要素であり、リングギヤR2は出力要素として機能する。   The electric differential portion 46 includes a second planetary gear mechanism 50. The second planetary gear mechanism 50 has, as three differentially rotatable elements, a single having a sun gear S2, a carrier CA2 supporting the pinion gear P2 rotatably and revolvably, and a ring gear R2 meshing with the sun gear S2 via the pinion gear P2. It is a pinion type planetary gear mechanism and functions as a differential mechanism that produces a differential action. The carrier CA 2 is integrally coupled to the coupling member 45 and functions as an input member of the electric differential portion 46. The sun gear S2 is integrally coupled to the rotor shaft 54 of the first motor generator MG1 for differential control. The ring gear R2 is integrally coupled to a drive gear 28 which functions as an output member of the electric differential 46. In this embodiment, the carrier CA2 is a fourth rotation element, the sun gear S2 is a fifth rotation element, the ring gear R2 is a sixth rotation element, and the ring gear R2 functions as an output element.

上記第1モータジェネレータMG1のロータ軸54は、直結クラッチCSを介して入力軸42に選択的に連結されるようになっている。直結クラッチCSは、油圧アクチュエータによって係合制御される多板型の油圧式摩擦係合装置であり、前記クラッチC1、ブレーキB1と同様に、油圧制御回路52の油路切換弁や油圧制御弁が電子制御装置80によって制御されることにより、その油圧制御回路52から供給されるCS油圧Pcsに応じて係合、解放制御される。この直結クラッチCSは、動力伝達を接続、遮断できる断接装置で、機械式変速部44および電気式差動部46に対して並列に配設され、それ等の機械式変速部44および電気式差動部46を介することなくエンジン12と第1モータジェネレータMG1とを動力伝達可能に連結できる直結係合部に相当する。   The rotor shaft 54 of the first motor generator MG1 is selectively coupled to the input shaft 42 via the direct coupling clutch CS. The direct coupling clutch CS is a multi-plate type hydraulic friction engagement device engaged and controlled by a hydraulic actuator, and like the clutch C1 and the brake B1, the oil path switching valve and the hydraulic control valve of the hydraulic control circuit 52 By being controlled by the electronic control unit 80, engagement and release are controlled in accordance with the CS hydraulic pressure Pcs supplied from the hydraulic control circuit 52. The direct coupling clutch CS is a connecting and disconnecting device capable of connecting and disconnecting power transmission, and is disposed in parallel to the mechanical transmission unit 44 and the electric differential unit 46, and the mechanical transmission unit 44 and the electric transmission unit 44 are electrically connected. It corresponds to a direct coupling engagement portion which can connect the engine 12 and the first motor generator MG1 so as to allow power transmission without interposing the differential portion 46.

上記直結クラッチCSが解放されると、第2遊星歯車機構50の差動が許容される。この状態では、第2遊星歯車機構50は、キャリアCA2に入力される動力を第1モータジェネレータMG1およびリングギヤR2へ分配する動力分配機構として機能することが可能である。すなわち、電気式差動部46において、リングギヤR2へ分配される機械的な動力伝達に加え、第1モータジェネレータMG1に分配された動力で第1モータジェネレータMG1が回転駆動されることによって発電し、その発電した電力で第2モータジェネレータMG2を駆動したり、バッテリユニット20を充電したりすることができる。電気式差動部46は、電子制御装置80によって電力制御ユニット18が制御されて第1モータジェネレータMG1の運転状態が制御されることにより、変速比γ2(=キャリアCA2の回転速度/リングギヤR2の回転速度)を連続的に制御する電気式無段変速機として機能する。つまり、電気式差動部46は、差動機構としての第2遊星歯車機構50と、その第2遊星歯車機構50に動力伝達可能に連結された差動制御用回転機としての第1モータジェネレータMG1とを有し、第1モータジェネレータMG1の運転状態が制御されることにより第2遊星歯車機構50の差動状態が制御される電気式変速機構である。また、直結クラッチCSが係合させられた状態では、エンジン12と第1モータジェネレータMG1とが連結されるため、エンジン12の動力によって第1モータジェネレータMG1を回転駆動して発電し、その発電した電力でバッテリユニット20を充電したり第2モータジェネレータMG2を駆動したりすることが可能である。   When the direct coupling clutch CS is released, the differential of the second planetary gear mechanism 50 is allowed. In this state, second planetary gear mechanism 50 can function as a power distribution mechanism that distributes the power input to carrier CA2 to first motor generator MG1 and ring gear R2. That is, in addition to mechanical power transmission distributed to ring gear R2 in electric type differential unit 46, power generation is performed by rotationally driving first motor generator MG1 with power distributed to first motor generator MG1, The generated electric power can drive the second motor generator MG2 or charge the battery unit 20. The electric differential unit 46 controls the power control unit 18 by the electronic control unit 80 to control the operating state of the first motor generator MG1, whereby the gear ratio γ2 (= rotational speed of the carrier CA2 / ring gear R2 Functions as an electric continuously variable transmission that continuously controls the rotational speed). That is, the electric differential portion 46 includes the second planetary gear mechanism 50 as a differential mechanism, and the first motor generator as a differential control rotary machine coupled to the second planetary gear mechanism 50 so as to be able to transmit power. The electric transmission mechanism has an MG1 and an operation state of the first motor generator MG1 is controlled to control a differential state of the second planetary gear mechanism 50. Further, in a state in which the direct coupling clutch CS is engaged, the engine 12 and the first motor generator MG1 are coupled, so the first motor generator MG1 is rotationally driven by the power of the engine 12 to generate electric power It is possible to charge the battery unit 20 with electric power and drive the second motor generator MG2.

図3〜図11における右側に示す共線図は、上記電気式差動部46に関するもので、「OUT」は出力部材として機能するドライブギヤ28である。この共線図は、第2遊星歯車機構50の3つの回転要素(サンギヤS2、キャリアCA2、リングギヤR2)の回転速度を直線で結ぶことができるもので、各回転要素を表す3本の縦線Y4〜Y6の間隔は、第2遊星歯車機構50のギヤ比(サンギヤS2の歯数/リングギヤR2の歯数)に応じて定まる。本実施例では、この共線図の中間に位置する回転要素、すなわち差動状態において回転速度が中間の速度になる回転要素であるキャリアCA2に連結部材45が連結されて、エンジン12から動力が入力されるようになっている。また、共線図の両側に位置する2つの回転要素(サンギヤS2およびリングギヤR2)の一方および他方に、第1モータジェネレータMG1、駆動輪16が動力伝達可能に連結されている。   The alignment chart shown on the right side in FIGS. 3 to 11 relates to the electric differential portion 46, and "OUT" is a drive gear 28 functioning as an output member. This alignment chart can connect the rotational speeds of the three rotating elements (sun gear S2, carrier CA2, ring gear R2) of the second planetary gear mechanism 50 in a straight line, and three vertical lines representing each of the rotating elements. The interval between Y4 and Y6 is determined according to the gear ratio of the second planetary gear mechanism 50 (the number of teeth of the sun gear S2 / the number of teeth of the ring gear R2). In this embodiment, the connecting member 45 is connected to a rotating element located at the middle of the alignment chart, that is, the carrier CA2 which is a rotating element having a rotating speed at which the rotational speed is intermediate in the differential state, It is supposed to be input. Further, the first motor generator MG1 and the driving wheel 16 are connected to one of the two rotating elements (sun gear S2 and ring gear R2) located on both sides of the alignment chart so as to be able to transmit power.

このように構成された第1動力伝達部24においては、エンジン12の動力や第1モータジェネレータMG1の動力がドライブギヤ28からドリブンギヤ30へ伝達される。従って、エンジン12および第1モータジェネレータMG1は、第1動力伝達部24を介して駆動輪16に動力伝達可能に連結される。また、機械式変速部44は、直結状態またはオーバードライブ状態で動力伝達するため、第1モータジェネレータMG1の高トルク化が抑制される。   In the first power transmission unit 24 configured as above, the power of the engine 12 and the power of the first motor generator MG1 are transmitted from the drive gear 28 to the driven gear 30. Therefore, the engine 12 and the first motor generator MG1 are coupled to the drive wheel 16 so as to be able to transmit power via the first power transmission unit 24. Further, since mechanical transmission portion 44 transmits power in the direct connection state or the overdrive state, the increase in torque of first motor generator MG1 is suppressed.

第1動力伝達部24では、機械式変速部44および電気式差動部46が直列に接続されているため、機械式変速部44を変速すれば第1動力伝達部24の全体の変速比γ0(=γ1×γ2)も変化させられる。そこで、機械式変速部44の変速時に第1動力伝達部24の変速比γ0の変化が抑制されるように、機械式変速部44の変速に合わせて電気式差動部46の変速を実行する。例えば、機械式変速部44がローギヤ段からハイギヤ段へアップシフトされる場合、それと同時に電気式差動部46をダウンシフトする。これにより、第1動力伝達部24は、全体として所謂電気式無段変速機として機能させることができる。   In the first power transmission unit 24, since the mechanical transmission unit 44 and the electric differential unit 46 are connected in series, if the mechanical transmission unit 44 is changed in speed, the entire gear ratio γ0 of the first power transmission unit 24 (= Γ1 × γ2) is also changed. Therefore, the shift of the electric differential unit 46 is executed in accordance with the shift of the mechanical transmission unit 44 so that the change of the gear ratio γ0 of the first power transmission unit 24 is suppressed during the shift of the mechanical transmission unit 44. . For example, when the mechanical transmission 44 is upshifted from the low gear to the high gear, the electric differential 46 is simultaneously downshifted. Thereby, the first power transmission unit 24 can function as a so-called electric continuously variable transmission as a whole.

第2動力伝達部26は、入力軸42とは別にその入力軸42と平行に配置された第2モータジェネレータMG2のロータ軸56、およびそのロータ軸56に一体的に取り付けられてドリブンギヤ30と噛み合う小径のリダクションギヤ58を備えている。この第2動力伝達部26においては、第2モータジェネレータMG2の動力がリダクションギヤ58からドリブンギヤ30へ伝達され、ドリブン軸32、ファイナルギヤ34、およびデフリングギヤ36を介してディファレンシャル装置38に伝達される。すなわち、第2モータジェネレータMG2は、第1動力伝達部24の機械式変速部44および電気式差動部46を介することなく、駆動輪16に対して動力伝達可能に連結されており、リダクションギヤ58による減速比の設定の自由度が高く、その減速比を大きくとることができる。   The second power transmission unit 26 is integrally attached to the rotor shaft 56 of the second motor generator MG2 disposed in parallel to the input shaft 42 separately from the input shaft 42 and the rotor shaft 56 to mesh with the driven gear 30 A small diameter reduction gear 58 is provided. In the second power transmission unit 26, the power of the second motor generator MG2 is transmitted from the reduction gear 58 to the driven gear 30, and transmitted to the differential device 38 via the driven shaft 32, final gear 34, and differential ring gear 36. . That is, the second motor generator MG2 is connected to the drive wheel 16 so that power can be transmitted without the mechanical transmission portion 44 and the electric differential portion 46 of the first power transmission portion 24, and thus the reduction gear The degree of freedom in setting the reduction ratio by 58 is high, and the reduction ratio can be made large.

ハイブリッド車両10は、走行に関わる各種の制御を行なうコントローラとして電子制御装置80を備えている。電子制御装置80は、例えばCPU、RAM、ROM、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、CPUはRAMの一時記憶機能を利用しつつ予めROMに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより、ハイブリッド車両10の各種制御を実行する。例えば、電子制御装置80は、エンジン12、第1モータジェネレータMG1、および第2モータジェネレータMG2の各出力制御や、複数の走行モードの切換制御等を実行するようになっており、必要に応じてエンジン制御用、MG制御用、油圧制御用等に分けて構成される。   The hybrid vehicle 10 includes an electronic control unit 80 as a controller that performs various controls related to traveling. The electronic control unit 80 is configured to include, for example, a so-called microcomputer provided with a CPU, a RAM, a ROM, an input / output interface and the like, and the CPU follows a program stored in advance in the ROM using a temporary storage function of the RAM. By performing signal processing, various controls of the hybrid vehicle 10 are executed. For example, the electronic control unit 80 executes output control of the engine 12, the first motor generator MG1, and the second motor generator MG2, switching control of a plurality of traveling modes, etc. The engine control, MG control, hydraulic control, etc. are divided.

電子制御装置80には、ハイブリッド車両10に設けられたエンジン回転速度センサ60、出力回転速度センサ62、レゾルバ等のMG1回転速度センサ64、レゾルバ等のMG2回転速度センサ66、アクセル操作量センサ68、シフトポジションセンサ70、EV要求スイッチ72、バッテリセンサ74等から、エンジン回転速度Ne、車速Vに対応するドリブンギヤ30の回転速度である出力回転速度Nout、第1モータジェネレータMG1の回転速度(MG1回転速度)Nmg1、第2モータジェネレータMG2の回転速度(MG2回転速度)Nmg2、アクセルペダルの操作量(アクセル操作量)θacc、シフトレバーの操作位置Psh、EV要求Sev、バッテリユニット20のバッテリ温度THbatやバッテリ充放電電流Ibat、バッテリ電圧Vbatなど、制御に必要な各種の情報が供給される。また、電子制御装置80からは、エンジン12、電力制御ユニット18、油圧制御回路52などにエンジン制御指令信号Se 、MG制御指令信号Sm、油圧制御指令信号Spなどが出力される。電子制御装置80は、例えばバッテリ充放電電流Ibatおよびバッテリ電圧Vbatなどに基づいてバッテリユニット20の蓄電残量SOCを算出する。EV要求スイッチ72は、運転席近傍のインストルメントパネル等に配設され、運転者によってON操作(押圧操作など)されることにより、モータジェネレータMG1、MG2のみを駆動源として走行するEV走行モードで走行することを要求するEV要求Sevを表す信号を電子制御装置80に出力する。   The electronic control unit 80 includes an engine rotation speed sensor 60 provided in the hybrid vehicle 10, an output rotation speed sensor 62, an MG1 rotation speed sensor 64 such as a resolver, an MG2 rotation speed sensor 66 such as a resolver, an accelerator operation amount sensor 68, Output rotational speed Nout, which is the rotational speed of driven gear 30 corresponding to engine rotational speed Ne and vehicle speed V, from shift position sensor 70, EV request switch 72, battery sensor 74 etc., rotational speed of first motor generator MG1 (MG1 rotational speed ) Nmg1, second motor generator MG2 rotational speed (MG2 rotational speed) Nmg2, accelerator pedal operation amount (accelerator operation amount) θacc, shift lever operation position Psh, EV request Sev, battery unit 20 battery temperature THbat, battery Charge and discharge Ibat, a battery voltage Vbat, various information is supplied necessary for control. Further, the electronic control unit 80 outputs an engine control command signal Se, an MG control command signal Sm, a hydraulic control command signal Sp, etc. to the engine 12, the power control unit 18, the hydraulic control circuit 52 and the like. The electronic control unit 80 calculates the state of charge SOC of the battery unit 20 based on, for example, the battery charge / discharge current Ibat and the battery voltage Vbat. EV request switch 72 is disposed on an instrument panel or the like in the vicinity of the driver's seat, and is operated by an ON operation (such as a pressing operation) by the driver, in an EV travel mode in which only motor generators MG1 and MG2 travel as a drive source. A signal representing the EV request Sev requiring traveling is output to the electronic control unit 80.

電子制御装置80は、予め定められた切換条件に従って複数の走行モードを切り換えながら走行する走行モード切換制御部82を機能的に備えている。すなわち、本実施例のハイブリッド車両10は、図2に示す種々の走行モードで走行することが可能である。図2において、EV走行モードは、エンジン12の運転を停止した状態で、第1モータジェネレータMG1および第2モータジェネレータMG2の少なくとも一方を走行用駆動源として用いて走行する制御様式である。HV走行モードは、少なくともエンジン12を運転状態として、そのエンジン12のみを走行用駆動源として用いて走行したり、一定の条件下で第1モータジェネレータMG1および第2モータジェネレータMG2の少なくとも一方を走行用駆動源として用いて走行したりする制御様式である。そして、EV走行モードでは、更に単駆動モードおよび両駆動モードの2つの走行モードが定められており、HV走行モードでは、シリーズパラレルモード、パラレルモード、およびシリーズモードの3つの走行モードが定められている。   The electronic control unit 80 functionally includes a traveling mode switching control unit 82 that travels while switching a plurality of traveling modes in accordance with a predetermined switching condition. That is, the hybrid vehicle 10 of the present embodiment can travel in various travel modes shown in FIG. In FIG. 2, the EV travel mode is a control mode in which travel is performed using at least one of the first motor generator MG1 and the second motor generator MG2 as a travel drive source in a state where the operation of the engine 12 is stopped. In the HV traveling mode, at least the engine 12 is operated, and only the engine 12 is used as a driving source for traveling, or at least one of the first motor generator MG1 and the second motor generator MG2 is traveled under certain conditions. It is a control mode which travels using it as a drive source. And in EV driving mode, two driving modes of single drive mode and both drive modes are further defined, and in HV traveling mode, three driving modes of series parallel mode, parallel mode, and series mode are defined. There is.

図2は、各走行モードにおけるクラッチC1、ブレーキB1、直結クラッチCS、モータジェネレータMG1、MG2の作動状態を説明する図である。図2の図中の「○」印は係合装置(C1,B1,CS)の係合を意味し、空欄は解放を意味し、「△」印は運転停止状態のエンジン12を連れ廻し状態とするエンジンブレーキ(エンブレともいう)の併用時に何れか一方を係合させることを意味する。また、「G」はモータジェネレータMG1、MG2を主にジェネレータとして機能させることを意味し、「M」はモータジェネレータMG1、MG2を駆動走行時には主に電動モータとして機能させ、被駆動走行時には主にジェネレータとして機能させることを意味する。但し、HVのパラレルモードでは、高負荷時等にアシスト的にモータジェネレータMG1、MG2が電動モータとして作動させられ、低負荷時には作動停止(フリー回転状態)とされる。   FIG. 2 is a diagram for explaining the operating states of the clutch C1, the brake B1, the direct coupling clutch CS, and the motor generators MG1 and MG2 in each traveling mode. The "o" mark in the drawing of Fig. 2 means the engagement of the engagement device (C1, B1, CS), the blank means the release, and the "状態" mark brings the engine 12 in the stop state. It means that either one is engaged at the time of combined use of the engine brake (it is also called Enbur). “G” means that the motor generators MG1 and MG2 mainly function as a generator, and “M” mainly causes the motor generators MG1 and MG2 to function as an electric motor during driving travel, and mainly during driven traveling. It means to function as a generator. However, in the parallel mode of the HV, the motor generators MG1 and MG2 are operated as electric motors at a time of high load and the like in an assist manner, and the operation is stopped (free rotation state) at a low load.

各走行モードについて具体的に説明すると、EVの単駆動モードでは、クラッチC1、ブレーキB1、および直結クラッチCSを何れも解放した状態で、基本的に第2モータジェネレータMG2を走行用駆動源として用いて走行する。図3は、このEV単駆動モード時の共線図である。クラッチC1およびブレーキB1が解放されることで、第1遊星歯車機構48の差動が許容され、機械式変速部44は中立状態(ニュートラル状態)となって動力伝達が遮断される。機械式変速部44が中立状態とされると、リングギヤR1に連結されたキャリアCA2にてMG1トルクTmg1の反力トルクが取れないため、電気式差動部46も中立状態になり、第1動力伝達部24が全体として中立状態になる。この状態で、エンジン12の運転を停止させるとともに、第2モータジェネレータMG2から走行用のMG2トルク(力行トルク)Tmg2を出力させる。後進時は、前進時に対して第2モータジェネレータMG2を逆回転させる。車両走行中には、第2モータジェネレータMG2の回転(ここでは駆動輪16の回転も同意)に連動してドライブギヤ28に連結されたリングギヤR2が回転させられる。EV単駆動モードでは、第1モータジェネレータMG1を無負荷として空転させても良いが、第1モータジェネレータMG1における引き摺り損失等を低減するために、MG1回転速度Nmg1を0(回転停止状態)に維持することが望ましい。例えば、第1モータジェネレータMG1をジェネレータとして機能させて、フィードバック制御によりMG1回転速度Nmg1を0とすることができる。或いは、第1モータジェネレータMG1の回転が固定されるように電流供給するd軸ロック制御(d−q軸座標系におけるd軸電流のみを供給する制御)を実行して、MG1回転速度Nmg1を0に維持することもできる。また、MG1トルクTmg1を0としても第1モータジェネレータMG1のコギングトルクによりMG1回転速度Nmg1を0に維持できるときはMG1トルクTmg1を加える必要はない。なお、MG1回転速度Nmg1を0に維持する制御を行っても、第1動力伝達部24は中立状態であるので、駆動トルクに影響を与えない。   Specifically, in the single drive mode of the EV, the second motor generator MG2 is basically used as a drive source for traveling in a state in which the clutch C1, the brake B1 and the direct coupling clutch CS are all released. Run. FIG. 3 is an alignment chart in the EV single drive mode. By releasing the clutch C1 and the brake B1, the differential of the first planetary gear mechanism 48 is allowed, and the mechanical transmission unit 44 is in a neutral state (neutral state), and the power transmission is interrupted. When the mechanical transmission unit 44 is brought into the neutral state, the reaction force torque of the MG1 torque Tmg1 can not be obtained by the carrier CA2 connected to the ring gear R1, so the electric differential unit 46 is also brought into the neutral state. The transmission unit 24 is in a neutral state as a whole. In this state, the operation of the engine 12 is stopped, and the MG2 torque (powering torque) Tmg2 for traveling is output from the second motor generator MG2. During reverse travel, the second motor generator MG2 is reversely rotated with respect to forward travel. While the vehicle is traveling, the ring gear R2 connected to the drive gear 28 is rotated in conjunction with the rotation of the second motor generator MG2 (here, the rotation of the drive wheel 16 is also agreed). In the EV single drive mode, the first motor generator MG1 may be idled without load, but the MG1 rotational speed Nmg1 is maintained at 0 (rotation stop state) to reduce drag loss and the like in the first motor generator MG1. It is desirable to do. For example, the first motor generator MG1 can function as a generator, and the MG1 rotational speed Nmg1 can be set to 0 by feedback control. Alternatively, d axis lock control (supplying only the d axis current in the dq axis coordinate system) is performed to supply current so that the rotation of the first motor generator MG1 is fixed, and MG1 rotational speed Nmg1 is set to 0 Can also be maintained. Further, even if the MG1 torque Tmg1 is set to 0, when the MG1 rotational speed Nmg1 can be maintained at 0 by the cogging torque of the first motor generator MG1, it is not necessary to add the MG1 torque Tmg1. Note that, even if control is performed to maintain the MG1 rotational speed Nmg1 at 0, since the first power transmission unit 24 is in the neutral state, the drive torque is not affected.

上記EV単駆動モードではまた、リングギヤR1がキャリアCA2と一体的に連れ廻されるが、機械式変速部44は中立状態であるので、運転が停止されたエンジン12は連れ廻されずに停止状態となる。よって、EV単駆動モードでの走行中に第2モータジェネレータMG2を回生制御(発電制御ともいう)する場合、回生量を大きく取ることができる。EV単駆動モードでの走行時に、バッテリユニット20が満充電状態となり回生エネルギーが取れない場合、エンジンブレーキを併用することが考えられる。エンジンブレーキを併用する場合は、ブレーキB1またはクラッチC1が係合させられる(図2のEV単駆動モードのエンブレ併用を参照)。ブレーキB1またはクラッチC1が係合させられると、エンジン12は連れ廻り回転させられ、エンジンブレーキが作用するようになる。第1モータジェネレータMG1の力行制御などでMG1回転速度Nmg1を上昇させることにより、エンジン12の連れ廻し状態におけるエンジン回転速度Ne、すなわちエンジンブレーキトルクを上昇させることができる。   In the EV single drive mode, the ring gear R1 is also brought together with the carrier CA2, but since the mechanical transmission unit 44 is in the neutral state, the engine 12 whose operation has been stopped is not taken together and is in the stopped state. Become. Therefore, when the second motor generator MG2 is subjected to regeneration control (also referred to as power generation control) while traveling in the EV single drive mode, a large amount of regeneration can be taken. When the battery unit 20 is fully charged and regenerative energy can not be obtained during traveling in the EV single drive mode, it is conceivable to use an engine brake in combination. When the engine brake is used in combination, the brake B1 or the clutch C1 is engaged (see the combination of the engine shake in the EV single drive mode in FIG. 2). When the brake B1 or the clutch C1 is engaged, the engine 12 is co-rotated and the engine brake is applied. By raising the MG1 rotational speed Nmg1 by power running control of the first motor generator MG1 or the like, it is possible to increase the engine rotational speed Ne in the state in which the engine 12 is brought in, that is, the engine brake torque.

上述したように、ブレーキB1またはクラッチC1を係合させることでエンジン回転速度Neを上昇させることができるので、EV走行モードからエンジン12を始動するときには、ブレーキB1またはクラッチC1を係合した状態として、必要に応じて第1モータジェネレータMG1の力行制御によりエンジン回転速度Neを引き上げて点火する。このとき、第2モータジェネレータMG2に反力キャンセルトルクを追加で出力させる。なお、車両停止時にエンジン12を始動する際には、ブレーキB1またはクラッチC1を係合した状態で第1モータジェネレータMG1によりキャリアCA2の回転を引き上げることでエンジン回転速度Neを上昇させても良いし、第1モータジェネレータMG1によりキャリアCA2の回転を引き上げてからブレーキB1またはクラッチC1を係合させることでエンジン回転速度Neを上昇させても良い。直結クラッチCSを係合させて、第1モータジェネレータMG1により直接エンジン12の回転速度Neを引き上げてクランキングすることもできる。   As described above, since the engine rotation speed Ne can be increased by engaging the brake B1 or the clutch C1, when starting the engine 12 from the EV travel mode, the brake B1 or the clutch C1 is engaged. The engine rotation speed Ne is raised and ignited by the powering control of the first motor generator MG1 as necessary. At this time, the reaction force cancel torque is additionally output to the second motor generator MG2. When starting the engine 12 when the vehicle is stopped, the engine rotational speed Ne may be increased by pulling up the rotation of the carrier CA2 by the first motor generator MG1 with the brake B1 or the clutch C1 engaged. The engine rotational speed Ne may be increased by engaging the brake B1 or the clutch C1 after raising the rotation of the carrier CA2 by the first motor generator MG1. The direct coupling clutch CS may be engaged, and the rotational speed Ne of the engine 12 may be directly raised by the first motor generator MG1 to perform cranking.

図2において、EVの両駆動モード(Ne=0)では、クラッチC1およびブレーキB1を何れも係合させるとともに、直結クラッチCSを解放した状態で、モータジェネレータMG1およびMG2を共に走行用駆動源として用いて走行する。図4は、このEV両駆動(Ne=0)モード時の共線図である。クラッチC1およびブレーキB1が係合させられることにより、第1遊星歯車機構48の差動が規制され、サンギヤS1の回転が停止させられる。そのため、第1遊星歯車機構48は何れの回転要素も回転が停止する静止状態とされる。これによって、エンジン12は回転停止状態とされ、また、連結部材45を介してリングギヤR1に連結されたキャリアCA2の回転も停止させられる。キャリアCA2の回転が停止させられると、キャリアCA2にてMG1トルクTmg1の反力トルクが取れるため、MG1トルク(ここでは逆回転方向の力行トルク)Tmg1によりリングギヤR2から機械的に駆動力を出力させて駆動輪16へ伝達することができる。すなわち、エンジン12の運転を停止させるとともに、第1モータジェネレータMG1および第2モータジェネレータMG2から各々走行用のMG1トルクTmg1およびMG2トルクTmg2を出力させることができる。このEV両駆動(Ne=0)モードでは、前進時に対して第1モータジェネレータMG1および第2モータジェネレータMG2を共に逆回転させて後進走行することも可能である。両駆動(Ne=0)モードは、第2係合パターンの両駆動モードである。   In FIG. 2, in both drive modes (Ne = 0) of the EV, both the clutch C1 and the brake B1 are engaged and the motor generator MG1 and MG2 are both used as a drive source for traveling with the direct coupling clutch CS released. Use and drive. FIG. 4 is an alignment chart in the EV both-drive (Ne = 0) mode. By engaging the clutch C1 and the brake B1, the differential of the first planetary gear mechanism 48 is restricted, and the rotation of the sun gear S1 is stopped. Therefore, the first planetary gear mechanism 48 is in a stationary state in which the rotation of any of the rotating elements is stopped. As a result, the engine 12 is stopped, and the rotation of the carrier CA2 connected to the ring gear R1 via the connection member 45 is also stopped. When the rotation of carrier CA2 is stopped, reaction force torque of MG1 torque Tmg1 can be obtained by carrier CA2, so the driving force is mechanically output from ring gear R2 by MG1 torque (here, powering torque in the reverse rotation direction) Tmg1. Can be transmitted to the drive wheel 16. That is, the operation of engine 12 can be stopped, and MG1 torque Tmg1 and MG2 torque Tmg2 for traveling can be output from first motor generator MG1 and second motor generator MG2, respectively. In the EV both-drive (Ne = 0) mode, it is also possible to reversely rotate both the first motor generator MG1 and the second motor generator MG2 with respect to forward movement and travel backward. Both drive (Ne = 0) modes are both drive modes of the second engagement pattern.

EVの両駆動モードでは、直結クラッチCSを係合させるとともに、クラッチC1およびブレーキB1の何れか一方を係合させることにより、機械式変速部44をハイギヤ段またはローギヤ段に保持した状態で、エンジン12を所定の回転速度で連れ廻り回転させつつ、モータジェネレータMG1およびMG2を共に走行用駆動源として用いて走行することも可能である。図5は、直結クラッチCSおよびブレーキB1を係合させて機械式変速部44をハイギヤ段に保持した両駆動(Neフリーハイギヤ)モードの共線図で、図6は、直結クラッチCSおよびクラッチC1を係合させて機械式変速部44をローギヤ段に保持した両駆動(Neフリーローギヤ)モードの共線図である。これ等の両駆動(Neフリー)モードでは、エンジン12が車速VすなわちMG2回転速度Nmg2に応じて連れ廻り回転させられるため、被駆動走行時にはエンジン12のポンピング作用等による回転抵抗でエンジンブレーキを発生させることができる。駆動走行時には、デコンプ装置などでエンジンブレーキを抑制することが望ましい。デコンプ装置は、例えば吸排気バルブのリフト量を制御できるもので、圧縮行程におけるリフト量を大きくして開状態とすることにより、気筒内の圧力上昇を抑制してポンピング作用を低減する。その他のデコンプ装置を用いることも可能である。この両駆動(Neフリー)モードは第1係合パターンの両駆動モードで、本実施例ではブレーキB1を係合させる両駆動(Neフリーハイギヤ)モード、およびクラッチC1を係合させる両駆動(Neフリーローギヤ)モードの2種類の両駆動(Neフリー)モードを選択できるが、何れか一方の両駆動(Neフリー)モードを設定するだけでも良い。   In both drive modes of the EV, the direct transmission clutch CS is engaged and at least one of the clutch C1 and the brake B1 is engaged to hold the mechanical transmission unit 44 in the high gear stage or the low gear stage. It is also possible to travel using both of the motor generators MG1 and MG2 as a traveling drive source while rotating 12 at a predetermined rotational speed. FIG. 5 is a collinear diagram of the both drive (Ne free high gear) mode in which the direct transmission clutch CS and the brake B1 are engaged to hold the mechanical transmission unit 44 in the high gear, and FIG. 6 is a direct connection clutch CS and clutch C1. FIG. 6 is an alignment chart of a dual drive (Ne free low gear) mode in which the mechanical transmission unit 44 is held in the low gear step by engaging the two gear wheels. In these two drive (Ne free) modes, the engine 12 is rotated in accordance with the vehicle speed V, that is, the MG2 rotational speed Nmg2, so that the engine brake is generated by rotational resistance due to the pumping action of the engine 12 during driven traveling. It can be done. During drive travel, it is desirable to suppress the engine brake with a decompression device or the like. The decompression device can control, for example, the lift amount of the intake and exhaust valves, and by increasing the lift amount in the compression stroke to open it, the pressure increase in the cylinder is suppressed and the pumping action is reduced. Other decompression devices can also be used. The two drive (Ne free) modes are both drive modes of the first engagement pattern. In this embodiment, both drive (Ne free high gear) mode for engaging the brake B1 and both drive (Ne for engaging the clutch C1 Although two types of both drive (Ne free) modes of the free low gear mode can be selected, it is sufficient to set either one of both drive (Ne free) modes.

上記EV両駆動モードは、第2モータジェネレータMG2のみで要求駆動トルクを賄える場合であっても、MG2回転速度Nmg2およびMG2トルクTmg2で表される第2モータジェネレータMG2の動作点が第2モータジェネレータMG2の効率を悪化させる領域内にある場合、言い換えれば第1モータジェネレータMG1および第2モータジェネレータMG2を併用した方が効率が良い場合には、EV両駆動モードが選択される。EV両駆動モードでは、第1モータジェネレータMG1および第2モータジェネレータMG2の運転効率に基づいて、第1モータジェネレータMG1および第2モータジェネレータMG2にて要求駆動トルクを分担させる。   Even in the EV both drive mode, even when the required drive torque can be exceeded by only the second motor generator MG2, the operating point of the second motor generator MG2 represented by the MG2 rotational speed Nmg2 and the MG2 torque Tmg2 is the second motor generator If it is within the range where the efficiency of MG2 is deteriorated, in other words, if it is more efficient to use the first motor generator MG1 and the second motor generator MG2 together, the EV both-drive mode is selected. In the EV both drive mode, the required drive torque is shared by the first motor generator MG1 and the second motor generator MG2 based on the operating efficiency of the first motor generator MG1 and the second motor generator MG2.

図2において、HVのシリーズパラレルモードでは、直結クラッチCSを解放するとともに、クラッチC1およびブレーキB1の何れか一方を係合させることにより、機械式変速部44をハイギヤ段またはローギヤ段に保持した状態で、エンジン12を運転(作動)させるとともに第2モータジェネレータMG2を力行制御することにより、何れも走行用駆動源として用いて走行する。図7は、このシリーズパラレルモードにおいて機械式変速部44がハイギヤ段とされた場合の共線図で、図8は、シリーズパラレルモードにおいて機械式変速部44がローギヤ段とされた場合の共線図である。クラッチC1またはブレーキB1が係合させられることで機械式変速部44が非中立状態、すなわち動力伝達状態とされ、キャリアCA2に伝達されたエンジン12の動力に対する反力を第1モータジェネレータMG1で受け持つことにより、エンジントルクTe の一部(エンジン直達トルク)をリングギヤR2から機械的に出力させて駆動輪16へ伝達することができる。第1モータジェネレータMG1は、回生制御されてジェネレータとして用いられ、上記反力を受け持つことができるとともに、発電した電力で第2モータジェネレータMG2を力行制御してMG2トルクTmg2を出力させる。なお、このシリーズパラレルモードでは、前進時に対して第2モータジェネレータMG2を逆回転させて後進走行することも可能である。   In FIG. 2, in the HV series parallel mode, the direct transmission clutch CS is released, and at least one of the clutch C1 and the brake B1 is engaged to hold the mechanical transmission unit 44 in the high gear or the low gear. By driving (operating) the engine 12 and performing powering control of the second motor generator MG2, the vehicle travels using both as a traveling drive source. FIG. 7 is an alignment chart in the case where the mechanical transmission 44 is in the high gear in the series parallel mode, and FIG. 8 is a collinear diagram in the case where the mechanical transmission 44 is in the low gear in the series parallel mode. FIG. The engagement of the clutch C1 or the brake B1 brings the mechanical transmission unit 44 into the non-neutral state, that is, the power transmission state, and the first motor generator MG1 handles the reaction force to the power of the engine 12 transmitted to the carrier CA2. Thus, part of the engine torque Te (engine direct delivery torque) can be mechanically output from the ring gear R2 and transmitted to the drive wheel 16. The first motor generator MG1 is regeneratively controlled and used as a generator, and can take charge of the reaction force. The generated electric power causes the second motor generator MG2 to perform powering control and outputs an MG2 torque Tmg2. In the series parallel mode, it is also possible to reversely rotate the second motor generator MG2 with respect to forward movement and travel backward.

ここで、MG1回転速度Nmg1が0となり、エンジン12の動力が電気パス(第1モータジェネレータMG1や第2モータジェネレータMG2の電力授受に関わる電気経路である電気的な動力伝達経路)を介することなく全て機械的にドライブギヤ28へ伝達される状態になる所謂メカニカルポイントでは、電気式差動部46の動力伝達効率(出力されたパワー/入力されたパワー)の理論値(理論伝達効率)が最大の「1」となる。このメカニカルポイントは、図7、図8の共線図において電気式差動部46のMG1回転速度Nmg1が0となる状態(すなわちサンギヤS2の回転速度が0となる状態)である。シリーズパラレルモードでは、機械式変速部44がハイギヤ段とローギヤ段とに切り換えられることでメカニカルポイントが2つになり、ハイギヤ段のシリーズパラレルモードを有することでメカニカルポイントが高車速側に増えるため、高速燃費が向上する。すなわち、図12、図13の走行モード切換マップから明らかなように、ハイギヤ段のシリーズパラレルモード(シリーズパラレルハイ)は、比較的高車速側で選択されるようになっており、高車速側のメカニカルポイントが増えて高速燃費が向上するのである。   Here, MG1 rotational speed Nmg1 becomes 0, and the power of engine 12 does not pass through the electric path (an electric power transmission path which is an electric path involved in the transfer of power of first motor generator MG1 and second motor generator MG2). At the so-called mechanical point where all are mechanically transmitted to the drive gear 28, the theoretical value (theoretical transmission efficiency) of the power transmission efficiency (output power / input power) of the electric differential portion 46 is maximum It becomes "1" of. This mechanical point is in a state where the MG1 rotational speed Nmg1 of the electric differential portion 46 is 0 (that is, the rotational speed of the sun gear S2 is 0) in the alignment chart of FIGS. 7 and 8. In the series parallel mode, the mechanical transmission unit 44 switches between the high gear stage and the low gear stage to provide two mechanical points, and the high parallel speed mode increases the mechanical point to the high vehicle speed side. Fast fuel consumption is improved. That is, as apparent from the traveling mode switching maps in FIGS. 12 and 13, the series parallel mode (series parallel high) in the high gear is selected on the relatively high vehicle speed side, and the high vehicle speed side is selected. The mechanical points are increased to improve high-speed fuel consumption.

また、上記シリーズパラレルモードでは、MG1回転速度Nmg1に応じてキャリアCA2の回転速度、更にはエンジン回転速度Neを制御できるため、例えばエンジン12の最適燃費線を考慮したエンジン動作点(すなわちエンジン回転速度NeとエンジントルクTeとで表されるエンジン動作点)にてエンジン12を作動させることもできる。また、シリーズパラレルモードでは、第1モータジェネレータMG1の発電電力にバッテリユニット20からの電力を加えて第2モータジェネレータMG2を高トルクで駆動することも可能である。   Further, in the series parallel mode, since the rotation speed of the carrier CA2 and further the engine rotation speed Ne can be controlled according to the MG1 rotation speed Nmg1, an engine operating point considering an optimum fuel consumption line of the engine 12, for example The engine 12 can also be operated at an engine operating point represented by Ne and the engine torque Te. In the series parallel mode, it is also possible to drive the second motor generator MG2 with high torque by adding the power from the battery unit 20 to the power generated by the first motor generator MG1.

図2において、HVのパラレルモードでは、直結クラッチCSを係合させるとともに、クラッチC1およびブレーキB1の何れか一方を係合させることにより、機械式変速部44をハイギヤ段またはローギヤ段に保持した状態で、エンジン12を運転(作動)させるとともに、必要に応じて第1モータジェネレータMG1および/または第2モータジェネレータMG2を力行制御することにより、それ等を走行用駆動源として用いて走行する。図9は、このパラレルモードにおいて機械式変速部44がハイギヤ段とされた場合の共線図で、図10は、パラレルモードにおいて機械式変速部44がローギヤ段とされた場合の共線図であり、何れもエンジン12のみが走行用駆動源として用いられているが、このまま第1モータジェネレータMG1および/または第2モータジェネレータMG2を力行制御することにより走行用駆動源として用いることができる。   In FIG. 2, in the HV parallel mode, the mechanical transmission unit 44 is held at the high gear stage or the low gear stage by engaging the direct coupling clutch CS and engaging either the clutch C1 or the brake B1. Then, the engine 12 is operated (operated), and power running control of the first motor generator MG1 and / or the second motor generator MG2 is performed as necessary, whereby the vehicle travels using them as a traveling drive source. FIG. 9 is an alignment chart when the mechanical transmission unit 44 is set to the high gear in this parallel mode, and FIG. 10 is an alignment chart when the mechanical transmission unit 44 is set to the low gear in the parallel mode. In either case, only the engine 12 is used as a drive source for traveling, but by driving the first motor generator MG1 and / or the second motor generator MG2 as it is, it can be used as a drive source for traveling.

上記パラレルモードでは、直結クラッチCSの係合によるエンジン12と第1モータジェネレータMG1との連結に加えて、クラッチC1またはブレーキB1が係合させられることで、機械式変速部44の変速比γ1に応じて第1動力伝達部24の全体の変速比γ0が固定される。これにより、車速V(出力回転速度Nout)に対してエンジン回転速度Neが一意的に決められる。このパラレルモードでは、エンジン12、第1モータジェネレータMG1、および第2モータジェネレータMG2の何れの動力も駆動輪16へ機械的に伝達することが可能である。例えば、パラレルモードの単駆動時には、エンジン12の動力に加えて、第2モータジェネレータMG2の動力を駆動輪16へ伝達して走行する。パラレルモードの両駆動時には、エンジン12の動力に加えて、第1モータジェネレータMG1の動力および第2モータジェネレータMG2の動力を駆動輪16へ伝達して走行する。なお、パラレルモードにおける各係合装置(C1,B1,CS)の作動状態は、EV両駆動(Neフリー)モードと同じであり、図9および図10の共線図は、EV両駆動(Neフリー)モードの共線図(図5、図6)と同じである。   In the parallel mode, the clutch C1 or the brake B1 is engaged in addition to the connection between the engine 12 and the first motor generator MG1 by the engagement of the direct coupling clutch CS, whereby the gear ratio γ1 of the mechanical transmission portion 44 is obtained. Accordingly, the entire gear ratio γ0 of the first power transmission unit 24 is fixed. Thus, the engine rotational speed Ne is uniquely determined with respect to the vehicle speed V (output rotational speed Nout). In this parallel mode, any power of engine 12, first motor generator MG1, and second motor generator MG2 can be mechanically transmitted to drive wheel 16. For example, in single drive in the parallel mode, the power of the second motor generator MG2 is transmitted to the drive wheels 16 in addition to the power of the engine 12 for traveling. At the time of both drive in the parallel mode, in addition to the power of the engine 12, the power of the first motor generator MG1 and the power of the second motor generator MG2 are transmitted to the drive wheels 16 to travel. Note that the operating state of each engagement device (C1, B1, CS) in the parallel mode is the same as in the EV both drive (Ne free) mode, and the alignment diagrams in FIG. 9 and FIG. It is the same as the alignment chart (FIG. 5, FIG. 6) in the free) mode.

図2において、HVのシリーズモードでは、直結クラッチCSを係合させるとともに、クラッチC1およびブレーキB1を何れも解放した状態で、エンジン12の運転により第1モータジェネレータMG1を回転駆動して発電し、その発電した電力で第2モータジェネレータMG2を力行制御することにより、その第2モータジェネレータMG2を走行用駆動源として用いて走行する。図11は、このシリーズモード時の共線図である。クラッチC1およびブレーキB1が共に解放されることで、第1遊星歯車機構48の差動が許容され、機械式変速部44は中立状態とされる。従って、電気式差動部46は中立状態とされ、第1動力伝達部24も中立状態とされる。加えて、シリーズモードでは、直結クラッチCSが係合させられることで、エンジン12と第1モータジェネレータMG1とが連結される。そのため、エンジン12を作動させることで第1モータジェネレータMG1を回転駆動して発電をすることができる。この際、第1動力伝達部24は中立状態であるので、エンジントルクTeは機械的に駆動輪16へ伝達されない。エンジン12の動力によって第1モータジェネレータMG1を回転駆動し、その第1モータジェネレータMG1を回生制御して発電させることにより、その発電電力で第2モータジェネレータMG2を駆動して走行用のMG2トルクTmg2を出力させることができる。シリーズモードでは、前進時に対して第2モータジェネレータMG2を逆回転させて後進走行することも可能である。   In FIG. 2, in the HV series mode, the first motor generator MG1 is rotationally driven by the operation of the engine 12 to generate electric power with the direct coupling clutch CS engaged and the clutch C1 and the brake B1 both released. By driving the second motor generator MG2 with the generated electric power, the vehicle travels using the second motor generator MG2 as a traveling drive source. FIG. 11 is an alignment chart in the series mode. By releasing both the clutch C1 and the brake B1, the differential of the first planetary gear mechanism 48 is allowed, and the mechanical transmission portion 44 is brought into the neutral state. Accordingly, the electric differential portion 46 is in the neutral state, and the first power transmission portion 24 is also in the neutral state. In addition, in the series mode, the direct coupling clutch CS is engaged, whereby the engine 12 and the first motor generator MG1 are coupled. Therefore, by operating the engine 12, the first motor generator MG1 can be rotationally driven to generate power. At this time, since the first power transmission unit 24 is in a neutral state, the engine torque Te is not mechanically transmitted to the drive wheel 16. The first motor generator MG1 is rotationally driven by the power of the engine 12, and the first motor generator MG1 is regeneratively controlled to generate electric power, whereby the second motor generator MG2 is driven by the generated electric power to drive the MG2 torque Tmg2 for traveling. Can be output. In the series mode, it is also possible to reversely rotate the second motor generator MG2 with respect to forward movement and travel backward.

前記走行モード切換制御部82は、図2に示す複数の走行モードを切り換えながら走行するもので、走行モード切換制御装置に相当する。この走行モード切換制御部82は、切換判定部84、HV切換予測部86、および切換実行部88を機能的に備えており、切換判定部84は、例えば図12および図13に示す走行モード切換マップ等の走行モード切換条件に従って複数の走行モードの切換判断を行なう。走行モード切換マップは、アクセル操作量θacc等の車両負荷および車速Vをパラメータとして選択すべき走行モードの領域が、実験やシミュレーション等によって予め定められており、電子制御装置80の記憶部に予め記憶されている。図13は、バッテリ温度THbatや蓄電残量SOCなどによってバッテリユニット20とモータジェネレータMG1、MG2との間の入出力(充放電)が制限されている場合の走行モード切換マップである。また、図12は、そのような入出力制限が無い場合、すなわちモータジェネレータMG1、MG2によるトルクアシストや発電によるバッテリユニット20に対する充電等を比較的自由に行なうことができる場合の走行モード切換マップである。   The traveling mode switching control unit 82 travels while switching a plurality of traveling modes shown in FIG. 2 and corresponds to a traveling mode switching control device. The traveling mode switching control unit 82 functionally includes a switching determination unit 84, an HV switching prediction unit 86, and a switching execution unit 88. The switching determination unit 84 performs, for example, traveling mode switching shown in FIG. 12 and FIG. Switching determination of a plurality of traveling modes is performed according to traveling mode switching conditions such as a map. The travel mode switching map is previously stored in the storage unit of the electronic control unit 80, where the travel mode area to be selected using the vehicle load such as the accelerator operation amount θacc and the vehicle speed V as parameters is predetermined by experiment or simulation. It is done. FIG. 13 is a traveling mode switching map when input / output (charging / discharging) between battery unit 20 and motor generators MG1, MG2 is restricted by battery temperature THbat, stored power amount SOC or the like. FIG. 12 is a traveling mode switching map in the case where there is no such input / output restriction, that is, when the motor generator MG1, MG2 can perform torque assist, charge to the battery unit 20 by power generation, etc. relatively freely. is there.

バッテリユニット20の入出力制限がある図13の走行モード切換マップの場合、車両負荷が正(駆動状態)で比較的小さく且つ低車速時にはシリーズモードが選択される。そして、車速Vの上昇に伴ってパラレルハイモード或いはシリーズパラレルハイモードへ移行する。パラレルハイモードでは変速比γ0が固定されるため、エンジン12が最小燃費動作点から外れ易く、比較的狭い車両負荷領域に設定される。また、車両負荷が大きくなると、シリーズパラレルローモードへ移行する。駆動力が優先される場合に有効な走行モードである。一方、車両負荷が負(被駆動状態)の場合はシリーズモードとする。シリーズモードは、同一車速においてエンジン回転速度Neを任意に制御可能であるため、運転者の要求に応じたエンジンブレーキトルクを出力可能である。また、MG1回転速度Nmg1とエンジン回転速度Neとが同一であるため、他の走行モードに比べて、MG1回転速度Nmg1の上限によるエンジン回転速度Neの制約を受けにくく、エンジンブレーキトルクの絶対値を大きくできる。   In the case of the traveling mode switching map of FIG. 13 with input / output restrictions of the battery unit 20, the series mode is selected when the vehicle load is positive (driving state) and relatively small and the vehicle speed is low. Then, as the vehicle speed V increases, the mode is shifted to the parallel high mode or the series parallel high mode. Since the gear ratio γ0 is fixed in the parallel high mode, the engine 12 is easily deviated from the minimum fuel consumption operating point, and is set in a relatively narrow vehicle load region. In addition, when the load on the vehicle increases, transition to the series parallel low mode is made. This driving mode is effective when the driving force is prioritized. On the other hand, when the vehicle load is negative (in a driven state), the series mode is set. In the series mode, since the engine rotation speed Ne can be arbitrarily controlled at the same vehicle speed, it is possible to output an engine brake torque according to the driver's request. Further, since MG1 rotational speed Nmg1 and engine rotational speed Ne are the same, it is less likely to be restricted by engine rotational speed Ne due to the upper limit of MG1 rotational speed Nmg1 compared to other travel modes, and the absolute value of engine brake torque It can be enlarged.

バッテリユニット20の入出力制限が無い図12の走行モード切換マップの場合、車両負荷が正(駆動状態)で且つ低車速の領域では、エンジン12の作動を停止してモータジェネレータMG1、MG2により走行するEV走行モードが選択される。車両負荷が小さい領域では、第2モータジェネレータMG2だけで走行するEV単駆動モードが選択され、比較的高負荷側では、モータジェネレータMG1およびMG2の両方で走行するEV両駆動モードとする。このEV走行モードを外れると、エンジン12を始動してHV走行モードへ移行するが、エンジン始動時のショックを小さくするため、始動時の反力補償分のトルクを残してEV走行モードを実行する。HV走行モードとしては、図13と同様にシリーズパラレルハイモード、パラレルハイモード、シリーズパラレルローモードが選択されるが、図12の場合、バッテリユニット20の入出力制限が無いため、車両負荷が大きい領域でモータジェネレータMG1および/またはMG2によるトルクアシスト(MGアシスト)を行なうパラレルローモードが選択される。アクセル操作量θaccが急増するキックダウン時に、走行モード切換マップに優先してMGアシストを行なうパラレルローモードが実施されるようにしても良い。一方、車両負荷が負(被駆動状態)の場合も、低車速領域でEV走行モードが選択されるが、車両駆動トルクを発生させないため、そのEV走行モード領域を広くできる。   In the case of the traveling mode switching map of FIG. 12 in which there is no input / output restriction of the battery unit 20, the operation of the engine 12 is stopped and traveling is performed by the motor generators MG1 and MG2 in a region where the vehicle load is positive EV driving mode to be selected is selected. In the region where the vehicle load is small, the EV single drive mode in which only the second motor generator MG2 travels is selected, and in the relatively high load side, the EV dual drive mode in which both motor generators MG1 and MG2 travel is selected. When the EV travel mode is removed, the engine 12 is started to shift to the HV travel mode, but in order to reduce the shock at the engine start, the EV travel mode is executed leaving a torque for reaction force compensation at the start . As the HV travel mode, series parallel high mode, parallel high mode, and series parallel low mode are selected as in FIG. 13, but in the case of FIG. 12, the vehicle load is large because there is no input / output restriction of the battery unit 20. In the region, the parallel low mode in which torque assist (MG assist) is performed by motor generator MG1 and / or MG2 is selected. At the time of kick down where the accelerator operation amount θacc increases rapidly, a parallel low mode may be implemented in which MG assist is given priority over the traveling mode switching map. On the other hand, even when the vehicle load is negative (in a driven state), the EV travel mode is selected in the low vehicle speed region. However, since the vehicle drive torque is not generated, the EV travel mode region can be widened.

前記切換判定部84は、例えば図12または図13の走行モード切換マップに従って選択した走行モードが現在の走行モードと違うか否かを判断し、違う場合にその選択した走行モードへ切り換えるべき切換判断を行なう。また、EV要求スイッチ72がON操作されてEV要求Sevを表す信号が供給されている場合は、蓄電残量SOCなどでバッテリユニット20の入出力制限が無いことを条件として、上記図12の走行モード切換マップに優先してEV走行モードを維持する。   The switching determination unit 84 determines, for example, whether or not the traveling mode selected in accordance with the traveling mode switching map of FIG. 12 or 13 is different from the current traveling mode, and determines switching to the selected traveling mode if different. Do. Further, when the EV request switch 72 is turned ON and a signal representing the EV request Sev is supplied, the traveling of FIG. 12 is performed on the condition that there is no input / output restriction of the battery unit 20 due to the remaining charge SOC. The EV drive mode is maintained with priority given to the mode switching map.

ここで、EV両駆動モードには、図2から明らかなように、クラッチC1およびブレーキB1の何れか一方を係合させ且つ他方を解放するとともに直結クラッチCSを係合させる第1係合パターンの両駆動(Neフリー)モードと、クラッチC1およびブレーキB1を共に係合させるとともに直結クラッチCSを解放する第2係合パターンの両駆動(Ne=0)モードとがあり、切換判定部84によって両駆動モードへ切り換える切換判断が為された場合にどの両駆動モードへ切り換えるかが問題となる。前記HV切換予測部86および切換実行部88は、単駆動モードから両駆動モードへ切り換える第1切換判断が為された場合に、車両状態等に基づいて適切な係合パターンの両駆動モードへ切り換えるためのもので、図14のフローチャートのステップS1〜S11(以下、単にS1〜S11という)に従って信号処理を行なう。図14のフローチャートのS3はHV切換予測部86に相当し、S4〜S11は切換実行部88に相当する。   Here, in the EV both drive mode, as is apparent from FIG. 2, in the first engagement pattern in which one of the clutch C1 and the brake B1 is engaged and the other is released and the direct coupling clutch CS is engaged. There is a dual drive (Ne free) mode and a dual engagement (Ne = 0) mode of a second engagement pattern in which both the clutch C1 and the brake B1 are engaged and the direct coupling clutch CS is released. When it is determined that switching to the drive mode is to be performed, it becomes a problem which switching mode to switch to. The HV switching prediction unit 86 and the switching execution unit 88 switch to both drive modes of the appropriate engagement pattern based on the vehicle state etc. when the first switching determination to switch from the single drive mode to both drive modes is made. Signal processing according to steps S1 to S11 (hereinafter simply referred to as S1 to S11) in the flowchart of FIG. S3 of the flowchart of FIG. 14 corresponds to the HV switching prediction unit 86, and S4 to S11 correspond to the switching execution unit 88.

図14のS1では、現在の走行モードがEV単駆動モードか否かを判断し、EV単駆動モードでなければそのまま終了するが、EV単駆動モードの場合にはS2以下を実行する。S2では、前記切換判定部84によって両駆動モードへ切り換えるべき第1切換判断が為されたか否かを判断し、第1切換判断が行われなかった場合はそのまま終了するが、第1切換判断が行われた場合はS3を実行する。S3では、第1切換判断に従ってEV両駆動モードへ切り換えた後に、エンジン12を始動する必要があるHV走行モードへ切り換える第2切換判断が前記切換判定部84によって行われるか否かを予測する。HV走行モードは、例えば図12の走行モード切換マップのように車両負荷が大きい領域、或いは高車速領域に設定されているため、アクセル操作量θaccや車速Vの大きさ、或いはそれ等の変化率などから、第2切換判断が行われる可能性が高いか否かを判断できる。また、EV走行モード領域のままの可能性が高い場合でも、蓄電残量SOCが低下すると第2切換判断が行われる可能性があるため、蓄電残量SOCに基づいて第2切換判断が行われる可能性が高いか否かを判断することもできる。そして、第2切換判断が行われる可能性が高いと判断した場合はS4以下を実行し、第2切換判断が行われる可能性が低い場合はS7以下を実行する。   In S1 of FIG. 14, it is determined whether or not the current traveling mode is the EV single drive mode, and if it is not the EV single drive mode, the process is ended as it is. In S2, it is determined whether or not the first switching determination to switch to both drive modes is made by the switching determination unit 84. If the first switching determination is not performed, the process ends as it is, but the first switching determination If it is done, execute S3. In S3, after switching to the EV both drive mode according to the first switching determination, it is predicted whether or not the second switching determination to switch to the HV traveling mode in which the engine 12 needs to be started is performed by the switching determination unit 84. The HV travel mode is set, for example, in a region where the vehicle load is large or in a high vehicle speed region as in the travel mode switching map of FIG. 12, so the magnitudes of the accelerator operation amount θacc and the vehicle speed V or their change rates Etc., it can be determined whether the possibility of the second switching determination being made is high. In addition, even when the possibility of remaining in the EV travel mode region is high, the second switching determination may be performed when the state of charge remaining SOC decreases, so the second switching determination is performed based on the state of charge remaining SOC. It can also be determined whether the possibility is high. Then, if it is determined that the second switching determination is likely to be performed, S4 and subsequent steps are executed, and if the second switching determination is unlikely to be performed, S7 and subsequent steps are executed.

S4以下は、EV単駆動モードから第1係合パターンの両駆動(Neフリー)モードへ切り換える場合で、S4ではクラッチC1およびブレーキB1の何れか一方のみを係合させる。どちらを係合させるかは、例えば図12の走行モード切換マップ等からHV走行モードの種類を予測し、そのHV走行モードへ切り換える際の係合要素の数が少なくなるようにする。例えばシリーズパラレルローモードが予測される場合は、ローギヤ段を成立させるようにクラッチC1を係合させ、パラレルハイモードやシリーズパラレルハイモードが予測される場合は、ハイギヤ段を成立させるようにブレーキB1を係合させる。また、S5では、エンジン回転速度NeとMG1回転速度Nmg1とが略同じになるようにする同期制御を行って直結クラッチCSを係合させる。同期制御は、MG1回転速度Nmg1が車速VやMG2回転速度Nmg2、変速比γ1等によって定まる所定の同期回転速度となるようにMG1トルクTmg1を制御することによって行われる。この状態ではエンジントルクTeが0であるため、第1モータジェネレータMG1による同期制御を行うことなく、油圧Pcsによる係合トルクだけでエンジン回転速度NeおよびMG1回転速度Nmg1を変化させて直結クラッチCSを係合させることもできる。そして、直結クラッチCSを完全係合させた後にS6を実行し、第2モータジェネレータMG2に加えて第1モータジェネレータMG1も力行制御することにより、両駆動(Neフリー)モードが成立させられる。この両駆動(Neフリー)モードでは、図5或いは図6に示されるように車速Vに応じてエンジン12が連れ廻り回転させられるため、その後にHV走行モードへ移行する際にエンジン12を速やかに始動することが可能であり、エンジン12が回転停止させられる両駆動(Ne=0)モードに比較して、HV走行モードへの切換時間が短縮されて優れた駆動力応答性能が得られる。この両駆動(Neフリー)モードでは、エンジン12の連れ廻り回転でエンジンブレーキが発生するため、駆動走行時には必要に応じてデコンプ装置などでエンジンブレーキが低減される。   S4 and subsequent steps are for switching from the EV single drive mode to both drive (Ne free) modes of the first engagement pattern, and in S4, only one of the clutch C1 and the brake B1 is engaged. For example, the type of the HV traveling mode is predicted from the traveling mode switching map shown in FIG. 12 or the like so that the number of engaging elements when switching to the HV traveling mode is reduced. For example, when a series parallel low mode is predicted, the clutch C1 is engaged to establish a low gear, and when a parallel high mode or a series parallel high mode is predicted, the brake B1 is engaged to establish a high gear. Engage. Further, in S5, synchronous control is performed so that the engine rotation speed Ne and the MG1 rotation speed Nmg1 become substantially the same, and the direct coupling clutch CS is engaged. The synchronous control is performed by controlling the MG1 torque Tmg1 so that the MG1 rotational speed Nmg1 becomes a predetermined synchronous rotational speed determined by the vehicle speed V, the MG2 rotational speed Nmg2, the gear ratio γ1 and the like. In this state, since the engine torque Te is 0, the direct rotation clutch CS is changed by changing the engine rotation speed Ne and the MG1 rotation speed Nmg1 only with the engagement torque by the hydraulic pressure Pcs without performing synchronous control by the first motor generator MG1. It can also be engaged. Then, after the direct coupling clutch CS is completely engaged, S6 is executed, and the first motor generator MG1 is also subjected to powering control in addition to the second motor generator MG2, whereby both drive (Ne free) modes are established. In this both drive (Ne free) mode, as shown in FIG. 5 or FIG. 6, the engine 12 is rotated in accordance with the vehicle speed V. Therefore, when shifting to the HV travel mode thereafter, the engine 12 is promptly As compared with the dual drive (Ne = 0) mode in which the engine 12 can be stopped, the switching time to the HV traveling mode is shortened and excellent driving force response performance can be obtained. In this both drive (Ne free) mode, since the engine brake is generated by the co-rotation of the engine 12, the engine brake is reduced by the decompression device or the like as needed during driving.

図15は、上記フローチャートのS3の判断がYES(肯定)でS4以下が実行され、両駆動(Neフリーローギヤ)モードへ切り換えられた場合の各部の作動状態の変化を説明するタイムチャートの一例である。図15の時間t1は、MG2トルクTmg2だけで走行しているEV単駆動モード時にアクセルペダルが増し踏み操作された時間で、アクセル操作量θaccの増大に伴ってMG2トルクTmg2が増大させられる。時間t2は、アクセル操作量θaccの増加に伴ってEV両駆動モードへ切り換える第1切換判断が為された時間、すなわちS2の判断がYESになった時間で、S3の判断もYESで直ちにS4が実行され、この例では油圧Pc1の増圧によってクラッチC1の係合制御が開始される。時間t3は、クラッチC1が完全係合させられた後に同期制御が開始された時間で、時間t4は、エンジン回転速度NeおよびMG1回転速度Nmg1が略同じになり、直結クラッチCSの係合制御が開始された時間である。時間t5は、直結クラッチCSが完全係合させられた時間で、その後MG1トルクTmg1が上昇させられて両駆動(Neフリーローギヤ)モードが成立させられる。   FIG. 15 is an example of a time chart explaining the change of the operation state of each part when the determination of S3 of the above-mentioned flowchart is YES (affirmative) and S4 and subsequent steps are executed and switching to both drive (Ne free low gear) mode. is there. A time t1 in FIG. 15 is a time when the accelerator pedal is additionally depressed in the EV single drive mode traveling only by the MG2 torque Tmg2, and the MG2 torque Tmg2 is increased with the increase of the accelerator operation amount θacc. The time t2 is the time when the first switching judgment to switch to the EV both drive mode is made with the increase of the accelerator operation amount θacc, that is, the time when the judgment of S2 becomes YES, the judgment of S3 is also YES and S4 immediately The control of the clutch C1 is started by the pressure increase of the hydraulic pressure Pc1 in this example. Time t3 is the time when synchronous control is started after clutch C1 is completely engaged, time t4 is that engine rotation speed Ne and MG1 rotation speed Nmg1 become substantially the same, and engagement control of direct coupling clutch CS is It is the time started. A time t5 is a time when the direct coupling clutch CS is completely engaged, after which the MG1 torque Tmg1 is raised to establish the both drive (Ne free low gear) mode.

図14に戻って、S3の判断がNO(否定)の場合、すなわちHV走行モードへ切り換える第2切換判断が行われる可能性が低いと判断した場合には、S7を実行する。S7では、EV走行モードのみの走行に制限されているか否かを判断する。具体的には、EV要求スイッチ72がON操作されてEV要求Sevを表す信号が供給されている場合、或いは蓄電残量SOCが所定値以上で充電不可の場合には、EV走行モードのみの走行状態が維持されると判断してS8以下を実行する。S8、S9のステップは、EV単駆動モードから第2係合パターンの両駆動(Ne=0)モードへ切り換えるもので、S8では直結クラッチCSを解放したままクラッチC1およびブレーキB1を共に係合させる。EV単駆動モードでは、機械式変速部44および電気式差動部46が何れも中立状態(ニュートラル状態)であるため、車速Vに応じて回転速度が規定される電気式差動部46のリングギヤR2を除いて自由に回転変化させることが可能で、同期制御を行うことなくクラッチC1およびブレーキB1を速やかに係合させることができる。必要に応じて、電気式差動部46のキャリアCA2の回転速度が0となるように第1モータジェネレータMG1のトルクTmg1を制御しても良い。S9では、第2モータジェネレータMG2に加えて第1モータジェネレータMG1も力行制御することにより、両駆動(Ne=0)モードが成立させられる。この両駆動(Ne=0)モードでは、図4に示されるようにエンジン回転速度Neが0の静止状態に維持されるため、エンジン12が連れ廻り回転させられる第1係合パターンの両駆動(Neフリー)モードに比較して優れた燃費性能が得られる。   Referring back to FIG. 14, if the determination in S3 is NO (negative), that is, if it is determined that the possibility of the second switching determination to switch to the HV traveling mode is low, S7 is executed. In S7, it is determined whether or not the travel in only the EV travel mode is limited. Specifically, when the EV request switch 72 is turned ON and a signal representing the EV request Sev is supplied, or when the state of charge SOC is equal to or higher than the predetermined value and charging is not possible, traveling only in the EV travel mode It is determined that the state is maintained, and S8 and subsequent steps are executed. Steps S8 and S9 are to switch from the EV single drive mode to both drive (Ne = 0) mode of the second engagement pattern, and in S8 both the clutch C1 and the brake B1 are engaged while the direct coupling clutch CS is released. . In the EV single drive mode, since both the mechanical transmission unit 44 and the electric differential unit 46 are in the neutral state (neutral state), the ring gear of the electric differential unit 46 whose rotational speed is defined according to the vehicle speed V The rotation can be freely changed except for R2, and the clutch C1 and the brake B1 can be engaged promptly without performing synchronous control. If necessary, the torque Tmg1 of the first motor generator MG1 may be controlled so that the rotational speed of the carrier CA2 of the electric differential portion 46 becomes zero. In S9, both the drive (Ne = 0) mode is established by performing powering control of the first motor generator MG1 in addition to the second motor generator MG2. In this both drive (Ne = 0) mode, as shown in Fig. 4, the engine rotation speed Ne is maintained at a stationary state of 0, so both drive of the first engagement pattern in which the engine 12 is rotated together. Excellent fuel efficiency can be obtained compared to the Ne free mode.

図16は、このようにS3の判断がNOでS7に続いてS8、S9が実行され、両駆動(Ne=0)モードへ切り換えられた場合の各部の作動状態の変化を説明するタイムチャートの一例である。図16の時間t1は、MG2トルクTmg2だけで走行しているEV単駆動モード時にアクセルペダルが増し踏み操作された時間で、アクセル操作量θaccの増大に伴ってMG2トルクTmg2が増大させられる。時間t2は、アクセル操作量θaccの増加に伴ってEV両駆動モードへ切り換える第1切換判断が為された時間、すなわちS2の判断がYESになった時間で、S3の判断がNOでS7に続いてS8が実行され、油圧Pc1、Pb1の増圧によってクラッチC1、ブレーキB1の係合制御が開始される。時間t3は、それ等のクラッチC1、B1が完全係合させられた時間で、その後MG1トルクTmg1が上昇させられて両駆動(Ne=0)モードが成立させられる。   FIG. 16 is a time chart for explaining the change in the operating state of each part when the determination of S3 is NO and thus S8 and S9 are executed following S7 and switching to the both drive (Ne = 0) mode is made. It is an example. Time t1 in FIG. 16 is a time when the accelerator pedal is additionally depressed in the EV single drive mode traveling with only MG2 torque Tmg2, and MG2 torque Tmg2 is increased as the accelerator operation amount θacc increases. The time t2 is the time when the first switching judgment to switch to the EV both drive mode is made with the increase of the accelerator operation amount θacc, that is, the time when the judgment of S2 becomes YES, the judgment of S3 is NO and continues to S7. Then, S8 is executed, and the engagement control of the clutch C1 and the brake B1 is started by the pressure increase of the hydraulic pressure Pc1, Pb1. The time t3 is the time when the clutches C1 and B1 are completely engaged, after which the MG1 torque Tmg1 is increased to establish the both drive (Ne = 0) mode.

図14に戻って、S7の判断がNOの場合、すなわちEV走行モードのみの走行に制限されていない場合は、S10を実行する。S10では、車両状態などに応じて第1係合パターン或いは第2係合パターンの両駆動モードへ切り換える。例えば、基本的には燃費性能に優れた第2係合パターンの両駆動(Ne=0)モードへ切り換えるため、直結クラッチCSを解放したままクラッチC1およびブレーキB1を共に係合させるが、この両駆動(Ne=0)モードはエンジンブレーキが効かないため、エンジンブレーキが必要と予測される車両状態の場合には、エンジンブレーキが可能な第1係合パターンの両駆動(Neフリー)モードへ切り換えることが望ましい。エンジンブレーキが必要な車両状態としては、例えば下り坂走行が予測される場合や、蓄電残量SOCが多くてモータジェネレータMG1、MG2の回生制御が制限される場合などである。そして、次のS11では、第2モータジェネレータMG2に加えて第1モータジェネレータMG1も力行制御することにより、両駆動モードが成立させられる。   Referring back to FIG. 14, when the determination in S7 is NO, that is, when the vehicle is not limited to traveling only in the EV travel mode, S10 is performed. In S10, the drive mode is switched to both the first engagement pattern or the second engagement pattern according to the vehicle state and the like. For example, in order to switch to both drive (Ne = 0) mode of the second engagement pattern basically having excellent fuel efficiency, both the clutch C1 and the brake B1 are engaged while the direct coupling clutch CS is released. In the drive (Ne = 0) mode, the engine brake does not work, so when the vehicle is in a state where engine brake is expected to be required, switching to both drive (Ne free) mode of the first engagement pattern that enables engine brake Is desirable. The vehicle state requiring the engine brake is, for example, a case where traveling on a downward slope is predicted, or a case where regenerative control of the motor generators MG1 and MG2 is limited due to a large remaining charge amount SOC. Then, in the next S11, both the drive modes are established by performing the powering control of the first motor generator MG1 in addition to the second motor generator MG2.

このように本実施例のハイブリッド車両10においては、エンジン12と第1モータジェネレータMG1とを直結クラッチCSによって接続できるため、その直結クラッチCSを接続状態にするとともに機械式変速部44を遮断状態(中立状態)とすることで、エンジン12により第1モータジェネレータMG1を回転駆動して発電するとともに、その発電電力により第2モータジェネレータMG2を力行制御して走行するシリーズモードが可能になるなど、選択できる走行モードの種類が増えて燃費性能や動力性能を一層向上させることができる。   As described above, in the hybrid vehicle 10 of the present embodiment, since the engine 12 and the first motor generator MG1 can be connected by the direct coupling clutch CS, the direct coupling clutch CS is brought into the connected state and the mechanical transmission portion 44 is disconnected. By setting the neutral state), the first motor generator MG1 is rotationally driven by the engine 12 to generate electric power, and a series mode in which the second motor generator MG2 is driven by the power generation control by the generated electric power becomes possible. The types of travel modes that can be performed increase, and fuel efficiency and power performance can be further improved.

一方、直結クラッチCSを有するハイブリッド車両10の場合、EV両駆動モードとして第1係合パターンの両駆動(Neフリー)モードと第2係合パターンの両駆動(Ne=0)モードが可能であるが、本実施例ではEV単駆動モードから両駆動モードへ切り換える第1切換判断が行われた場合に、更にHV走行モードへ切り換える第2切換判断が行われるか否かを予測し(S3)、第2切換判断が予測された場合は第1係合パターンの両駆動(Neフリー)モードへ切り換える。この両駆動(Neフリー)モードでは、車速Vに応じてエンジン12が連れ廻り回転させられるため、HV走行モードへ移行する際にエンジン12を速やかに始動することが可能であり、エンジン12が回転停止させられる第2係合パターンの両駆動(Ne=0)モードに比較して、HV走行モードへの切換時間が短縮されて優れた駆動力応答性能が得られる。   On the other hand, in the case of the hybrid vehicle 10 having the direct coupling clutch CS, both drive (Ne free) mode of the first engagement pattern and both drive (Ne = 0) modes of the second engagement pattern are possible as EV both drive modes. However, in the present embodiment, when the first switching determination to switch from the EV single drive mode to the both drive modes is performed, it is predicted whether the second switching determination to switch to the HV traveling mode is further performed (S3) When the second switching determination is predicted, the mode is switched to both drive (Ne free) modes of the first engagement pattern. In this both drive (Ne free) mode, since the engine 12 is co-rotated according to the vehicle speed V, it is possible to quickly start the engine 12 when shifting to the HV traveling mode, and the engine 12 rotates. Compared to the both drive (Ne = 0) mode of the second engagement pattern to be stopped, the switching time to the HV travel mode is shortened, and excellent drive force response performance is obtained.

また、本実施例では、上記第2切換判断が行われる可能性が低い場合に、EV走行モードのみの走行に制限されているか否かを判断し(S7)、EV走行モードのみに制限されている場合は第2係合パターンの両駆動(Ne=0)モードへ切り換える(S8)。EV走行モードのみの走行に制限されない場合でも、エンジンブレーキの必要性が高い等の一定の条件を除いて基本的に第2係合パターンの両駆動(Ne=0)モードへ切り換える(S10)。この両駆動(Ne=0)モードでは、エンジン回転速度Neが0の静止状態に維持されるため、エンジン12が連れ廻り回転させられる第1係合パターンの両駆動(Neフリー)モードに比較して優れた燃費性能が得られる。   Further, in the present embodiment, when the possibility of the second switching determination being performed is low, it is determined whether the travel is limited to the EV travel mode only (S7), and the vehicle is limited to the EV travel mode only. If there is, the mode is switched to the both drive (Ne = 0) mode of the second engagement pattern (S8). Even when the vehicle is not limited to traveling only in the EV traveling mode, the mode is basically switched to the both driving (Ne = 0) mode of the second engagement pattern except for certain conditions such as high necessity of engine braking (S10). In this both drive (Ne = 0) mode, the engine rotational speed Ne is maintained in the stationary state of 0, so that the engine 12 is compared with both drive (Ne free) modes of the first engagement pattern in which the engine 12 is rotated together. Excellent fuel efficiency.

すなわち、EV両駆動モードへ切り換える際に、更にHV走行モードへ切り換える可能性が高い場合は、第1係合パターンの両駆動(Neフリー)モードへ切り換えることにより、HV走行モードへ切り換える際に優れた駆動力応答性能が得られるようにする一方、HV走行モードへ切り換える可能性が低い場合は基本的に第2係合パターンの両駆動(Ne=0)モードへ切り換えることにより優れた燃費性能を確保できるのである。   That is, when switching to the EV both drive mode, if there is a high possibility of switching to the HV travel mode, switching to the HV travel mode is excellent by switching to the both drive (Ne free) mode of the first engagement pattern. In addition, when the possibility of switching to the HV travel mode is low, basically, switching to the second engagement pattern both drive (Ne = 0) mode provides excellent fuel efficiency. It can be secured.

なお、上記実施例では、第2モータジェネレータMG2が第1動力伝達部24の軸心とは別の軸心上に配置されるような連結関係のギヤトレーンであったが、例えば第2モータジェネレータMG2が第1動力伝達部24の軸心と同じ軸心上に配置されるような連結関係のギヤトレーンなどであっても良い。   In the above embodiment, the gear train of the connection relationship is such that the second motor generator MG2 is disposed on an axis different from the axis of the first power transmission unit 24, but, for example, the second motor generator MG2 The gear train may be in a connection relationship such as being disposed on the same axial center as the axial center of the first power transmission unit 24.

また、FF方式のハイブリッド車両10に好適に用いられる動力伝達装置14を例として説明したが、本発明は、FR方式やRR方式、4輪駆動方式のハイブリッド車両にも適用することができる。第2モータジェネレータMG2が、エンジン12によって駆動される駆動輪16とは異なる駆動輪(後輪)を駆動する4輪駆動方式のハイブリッド車両に適用することもできる。   Further, although the power transmission device 14 suitably used for the FF type hybrid vehicle 10 has been described as an example, the present invention can also be applied to the FR type, RR type, and four-wheel drive type hybrid vehicles. The second motor generator MG2 can also be applied to a four-wheel drive hybrid vehicle in which drive wheels (rear wheels) different from the drive wheels 16 driven by the engine 12 are driven.

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。   Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, this is merely an embodiment, and the present invention may be implemented in variously modified and / or improved modes based on the knowledge of those skilled in the art. Can.

10:ハイブリッド車両 12:エンジン 16:駆動輪 44:機械式変速部(有段変速部) 45:連結部材(出力部材) 46:電気式差動部 48:第1遊星歯車機構 50:第2遊星歯車機構(差動機構) 80:電子制御装置 82:走行モード切換制御部(走行モード切換制御装置) 84:切換判定部 86:HV切換予測部 88:切換実行部 S1:サンギヤ(第1回転要素) CA1:キャリア(第2回転要素) R1:リングギヤ(第3回転要素) CA2:キャリア(第4回転要素) S2:サンギヤ(第5回転要素) R2:リングギヤ(第6回転要素) MG1:第1モータジェネレータ(第1回転機) MG2:第2モータジェネレータ(第2回転機) C1:クラッチ(変速用クラッチ) B1:ブレーキ(変速用ブレーキ) CS:直結クラッチ(直結係合部)   Reference Signs List 10: hybrid vehicle 12: engine 16: driving wheel 44: mechanical transmission unit (stepped transmission unit) 45: connection member (output member) 46: electric differential unit 48: first planetary gear mechanism 50: second planetary gear mechanism Gear mechanism (differential mechanism) 80: electronic control device 82: traveling mode switching control unit (traveling mode switching control device) 84: switching determination unit 86: HV switching prediction unit 88: switching execution unit S1: sun gear (first rotating element ) CA1: carrier (second rotating element) R1: ring gear (third rotating element) CA2: carrier (fourth rotating element) S2: sun gear (fifth rotating element) R2: ring gear (sixth rotating element) MG1: first Motor generator (first rotating machine) MG2: Second motor generator (second rotating machine) C1: Clutch (clutch for shifting) B1: Brake (gearshift brake) CS: Direct coupling clutch (direct coupling engagement part)

Claims (1)

第1回転要素が変速用ブレーキによって選択的に回転停止させられ、第2回転要素がエンジンに動力伝達可能に連結され、第3回転要素が出力部材に連結されるとともに、該第1回転要素〜第3回転要素の何れか2つが変速用クラッチによって選択的に連結される遊星歯車式の有段変速部と、
該有段変速部の前記出力部材に連結された第4回転要素と、第1回転機が動力伝達可能に連結された第5回転要素と、出力要素として機能する第6回転要素と、を有する差動機構を備え、前記第1回転機の運転状態が制御されることにより前記差動機構の差動状態が制御される電気式差動部と、
駆動輪に動力伝達可能に連結された第2回転機と、
を有し、前記エンジンの作動を停止させた状態で走行するEV走行モード、および該エンジンを作動させた状態で走行するHV走行モードが可能なハイブリッド車両に関し、前記EV走行モードと前記HV走行モードとを切り換えながら走行する走行モード切換制御装置において、
前記ハイブリッド車両は、前記エンジンと前記第1回転機とを選択的に連結できる直結係合部を備えており、
前記EV走行モードとして、前記変速用ブレーキおよび前記変速用クラッチの一方を係合させ且つ他方を解放するとともに前記直結係合部を係合させた状態で、前記第1回転機および前記第2回転機の両方を走行用駆動源として用いて走行することができる第1係合パターンの両駆動モード、前記変速用ブレーキおよび前記変速用クラッチを共に係合させるとともに前記直結係合部を解放した状態で、前記第1回転機および前記第2回転機の両方を走行用駆動源として用いて走行することができる第2係合パターンの両駆動モード、および前記変速用ブレーキ、前記変速用クラッチ、前記直結係合部を何れも解放した状態で、前記第2回転機のみを走行用駆動源として用いて走行する単駆動モードが可能である一方、
予め定められた走行モード切換条件に従って前記単駆動モード、前記両駆動モード、および前記HV走行モードを含む複数の走行モードの切換判断を行なう切換判定部と、
該切換判定部によって前記単駆動モードから前記両駆動モードへ切り換える第1切換判断が為された場合に、該両駆動モードへ切り換えた後に前記HV走行モードへ切り換える第2切換判断が前記切換判定部によって行われるか否かを予測するHV切換予測部と、
該HV切換予測部によって前記第2切換判断が行われると予測された場合は、前記第1係合パターンの両駆動モードへ切り換える切換実行部と、
を有することを特徴とするハイブリッド車両の走行モード切換制御装置。
The first rotation element is selectively stopped by the transmission brake, the second rotation element is connected to the engine in a power transmitting manner, and the third rotation element is connected to the output member, and the first rotation element A planetary gear type stepped transmission, in which any two of the third rotating elements are selectively connected by a transmission clutch;
It has a fourth rotating element connected to the output member of the stepped transmission, a fifth rotating element to which the first rotating machine is connected for power transmission, and a sixth rotating element functioning as an output element. An electric differential unit including a differential mechanism, wherein a differential state of the differential mechanism is controlled by controlling an operating state of the first rotating machine;
A second rotating machine coupled to the drive wheels so as to be able to transmit power;
A hybrid vehicle capable of traveling in a state in which the operation of the engine is stopped and a hybrid vehicle capable of traveling in a state in which the engine is operated, the EV traveling mode and the HV traveling mode In the traveling mode switching control device which travels while switching between
The hybrid vehicle includes a direct coupling engagement portion capable of selectively coupling the engine and the first rotating machine.
In the EV travel mode, one of the shift brake and the shift clutch is engaged and the other is released and the direct engagement portion is engaged, the first rotating machine and the second rotation Both drive modes of the first engagement pattern which can travel using both of the machines as a drive source for traveling, the state in which both the shift brake and the shift clutch are engaged and the direct engagement portion is released , Both drive modes of the second engagement pattern capable of traveling using both the first rotating machine and the second rotating machine as a traveling drive source, the shift brake, the shift clutch, While a single drive mode is possible in which only the second rotating machine is used as a drive source for traveling in a state where all of the direct coupling engagement parts are released,
A switching determination unit that determines switching of a plurality of travel modes including the single drive mode, the both drive modes, and the HV travel mode according to a predetermined travel mode switching condition;
When the first switching determination to switch from the single drive mode to the both drive modes is made by the switching determination unit, the second switching determination to switch to the HV travel mode after switching to the both drive modes is the switching determination unit HV switching prediction unit that predicts whether or not to
A switching execution unit configured to switch to both drive modes of the first engagement pattern when it is predicted that the second switching determination is to be performed by the HV switching prediction unit;
A traveling mode switching control device for a hybrid vehicle, comprising:
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