JPWO2012164699A1 - 車両用駆動装置の制御装置 - Google Patents

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Abstract

電動機のトルクを調節することでエンジン動作点を制御することができるときに車両の更なる燃費向上を図る。併用伝達経路(電気経路+流体伝達のみの機械経路)における伝達効率(合成伝達効率ηCVT)と、ロックアップ伝達経路における伝達効率(ロックアップ時伝達効率ηLU)とのうちで、伝達効率が良い方の伝達経路が選択されるので、第1電動機トルクTMG1を調節することでエンジン動作点を制御することができるときに、車両の更なる燃費向上を図ることができる。

Description

本発明は、エンジンと電動機とロックアップクラッチを有する流体伝動装置とを備え、複数の伝達経路にてエンジンの動力を伝達することが可能な車両用駆動装置の制御装置に関するものである。
エンジンと流体伝動装置とを備える車両用駆動装置が良く知られている。例えば、特許文献1に記載された車両用駆動装置がそれである。このような車両用駆動装置においては、エンジン回転速度(流体伝動装置の入力側回転要素の回転速度)は、車速(流体伝動装置の出力側回転要素の回転速度)や流体伝動装置の特性やエンジン出力に応じて成り行きで決められる。また、エンジン出力を流体伝動装置を介して流体伝達する機械経路における動力伝達効率も成り行きで決められる。
特開2009−220618号公報
ところで、車両の燃費向上を考えると、例えば燃料消費率が可及的に低くなるようなエンジン動作点でエンジンを駆動することが望まれる。また、動力伝達効率も良くすることが望まれる。これに対して、流体伝動装置の入力側に第1電動機を配置し、また駆動輪に動力伝達可能に第2電動機を配置した車両用駆動装置において、その第1電動機によりエンジン動作点を任意に制御することが考えられる。このようにした場合、機械経路における動力伝達効率が変更される。加えて、エンジン出力を駆動輪側へ伝達する伝達経路としては、その機械経路と、第1電動機と第2電動機との間での電力伝達による電気経路とが併用されることになる。その為、各々の伝達経路における動力伝達効率によって決められる合成の動力伝達効率の変化を考慮してエンジン動作点を制御する必要がある。一方で、流体伝動装置が公知のロックアップクラッチを有する場合、機械経路においてはロックアップクラッチを係合することで流体を介さずに動力伝達することが可能であり、上記流体伝達よりも動力伝達効率を向上することができる。しかしながら、このようにした場合、エンジン動作点(特に、エンジン回転速度)が流体伝動装置の出力側回転要素の回転速度に一意に拘束されることになり、第1電動機によりエンジン動作点を任意に制御することはできなくなる。尚、上述したような課題は未公知であり、第1電動機によりエンジン動作点を制御することができる車両用駆動装置において、ロックアップクラッチの作動によって流体伝達分を変化させることができる機械経路の取り扱いを加味して車両の燃費向上を図ることについて未だ提案されていない。
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、電動機のトルクを調節することでエンジン動作点を制御することができるときに、車両の更なる燃費向上を図ることができる車両用駆動装置の制御装置を提供することにある。
前記目的を達成する為の第1の発明の要旨とするところは、(a) エンジンからの動力が入力される入力側回転要素と駆動輪へ動力を出力する出力側回転要素との間を直結可能なロックアップクラッチを有する流体伝動装置と、前記入力側回転要素に直接又は間接的に連結された第1電動機と、駆動輪に直接又は間接的に連結された第2電動機とを備えた車両用駆動装置の制御装置であって、(b) 前記第1電動機と前記第2電動機との間での電力授受により動力伝達が電気的になされる電気経路と、動力伝達が前記流体伝動装置を介して機械的になされる機械経路とを有し、前記第1電動機のトルクを調節することで前記エンジンの動作点を制御することが可能であり、(c) 前記電気経路を介した動力伝達と前記機械経路において前記流体伝動装置における流体のみを介した動力伝達とを併用して前記エンジンの動力を前記駆動輪側へ伝達する第1の伝達経路における動力伝達効率と、前記機械経路において前記流体伝動装置のロックアップクラッチを係合乃至スリップ作動させたときの動力伝達にて前記エンジンの動力を前記駆動輪側へ伝達する第2の伝達経路における動力伝達効率とのうちで、動力伝達効率が良い方の伝達経路を選択することにある。
このようにすれば、前記第1電動機と前記第2電動機との間での電力授受により動力伝達が電気的になされる電気経路と、動力伝達が前記流体伝動装置を介して機械的になされる機械経路とを有し、前記第1電動機のトルクを調節することで前記エンジンの動作点を前記出力側回転要素の回転速度に拘束されることなく制御することが可能であるので、例えば前記エンジンを燃費向上に最適な動作点で駆動することが可能であり、車両の燃費向上を図ることが可能である。加えて、前記電気経路を介した動力伝達と前記機械経路において前記流体伝動装置における流体のみを介した動力伝達とを併用して前記エンジンの動力を前記駆動輪側へ伝達する第1の伝達経路における動力伝達効率と、前記機械経路において前記流体伝動装置のロックアップクラッチを係合乃至スリップ作動させたときの動力伝達にて前記エンジンの動力を前記駆動輪側へ伝達する第2の伝達経路における動力伝達効率とのうちで、動力伝達効率が良い方の伝達経路が選択されるので、電動機のトルクを調節することでエンジン動作点を制御することができるときに、車両の更なる燃費向上を図ることができる。
ここで、第2の発明は、前記第1の発明に記載の車両用駆動装置の制御装置において、前記第1の伝達経路を用いたときと前記第2の伝達経路を用いたときとで、前記エンジンの動作点が異なる場合には、各々の前記エンジンの動作点におけるエンジン効率と前記動力伝達効率との積で表される総合効率が良い方の伝達経路を選択することにある。このようにすれば、電動機のトルクを調節することでエンジン動作点を制御することができるときに、車両の更なる燃費向上を適切に図ることができる。
また、第3の発明は、前記第1の発明又は第2の発明に記載の車両用駆動装置の制御装置において、前記第1の伝達経路における動力伝達効率は、前記電気経路を介したときの伝達効率と前記機械経路において前記流体伝動装置における流体のみを介したときの伝達効率とに基づいて算出されるものである。このようにすれば、第1の伝達経路における動力伝達効率が適切に求められる。
また、第4の発明は、前記第1の発明乃至第3の発明の何れか1つに記載の車両用駆動装置の制御装置において、前記第1の伝達経路における動力伝達にて、前記第1電動機が電力を消費すると共に前記第2電動機が発電する動力循環状態を生じさせるときには、前記ロックアップクラッチを係合乃至スリップ作動させてその動力循環状態を低減乃至回避することにある。このようにすれば、動力循環状態が生じることにより前記電気経路を介したときの電気損失が大幅に増加して第1の伝達経路における動力伝達効率が大幅に低下することに対して、その動力循環状態の発生機会を減らすようにロックアップクラッチが係合乃至スリップ作動させられることで、動力伝達効率の低下が抑えられ、車両の燃費悪化を抑制することができる。
また、第5の発明は、前記第4の発明に記載の車両用駆動装置の制御装置において、前記ロックアップクラッチの係合乃至スリップ作動によって前記エンジンの動作点が移動させられたことに伴うエンジン効率の悪化及び前記ロックアップクラッチの係合乃至スリップ作動による動力伝達効率の向上に基づいて予め定められた動力循環状態を回避すべき走行状態に、実際の走行状態があるときに前記ロックアップクラッチを係合乃至スリップ作動させることにある。このようにすれば、動力循環状態の発生に伴う電気損失の増加が抑制されるようにロックアップクラッチが適切に係合乃至スリップ作動させられて、車両の燃費悪化を適切に抑制することができる。
また、第6の発明は、前記第1の発明乃至第5の発明の何れか1つに記載の車両用駆動装置の制御装置において、前記ロックアップクラッチの作動に制限がある場合には、動力伝達効率が良い方の伝達経路を選択することに優先して、前記ロックアップクラッチを作動させることにある。このようにすれば、前記ロックアップクラッチの作動が確実に制限される。
また、第7の発明は、前記第6の発明に記載の車両用駆動装置の制御装置において、前記ロックアップクラッチの作動油の温度が比較的高い場合は、前記ロックアップクラッチを係合作動させることを優先する一方で、前記ロックアップクラッチの作動油の温度が比較的低い場合は、前記ロックアップクラッチを解放作動させることを優先するか、或いはそのロックアップクラッチのスリップ作動のみを禁止することを優先することにある。このようにすれば、作動油の温度が比較的高い場合は前記ロックアップクラッチが係合作動させられて作動油が冷却される一方で、作動油の温度が比較的低い場合は前記ロックアップクラッチが解放作動させられるか、或いはロックアップクラッチのスリップ作動のみが禁止されて、作動油が流通する機器の暖機が促進されると共に、ロックアップクラッチ自体の制御性の悪化によるドライバビリティの悪化が回避される。
また、第8の発明は、前記第1の発明乃至第7の発明の何れか1つに記載の車両用駆動装置の制御装置において、前記第1の伝達経路においては、前記エンジンの動作点におけるエンジン効率とその第1の伝達経路における動力伝達効率との積で表される総合効率が大きくなる側に、そのエンジンの動作点をずらすことにある。このようにすれば、エンジンの動作点が総合効率に応じて変更されない場合と比較して、車両用駆動装置全体として効率アップが図られ、車両の燃費を向上させることが可能である。
また、第9の発明は、前記第1の発明乃至第8の発明の何れか1つに記載の車両用駆動装置の制御装置において、エンジントルクと前記第1電動機のトルクとの和が、前記流体伝動装置の速度比に応じて前記入力側回転要素に生じる入力側負荷トルクと釣り合うように、前記第1電動機のトルクを調節することにある。このようにすれば、その流体伝動装置の特性に基づいて容易に第1電動機のトルクを調節することができる。
本発明の一実施例の車両用駆動装置の構成を説明する骨子図である。 図1に示す自動変速機において各変速段を成立させるための各油圧式摩擦係合装置の作動表である。 図1の車両用駆動装置を制御するための電子制御装置に各センサ等から入力される入力信号を説明するための図であり、その電子制御装置に備えられた制御機能の要部を説明するための機能ブロック線図である。 図1の車両用駆動装置において、第1電動機及び第2電動機が作動されない状態でエンジン動作点がどのように定まるかを説明するための図である。 図1の車両用駆動装置において、第1電動機を制御することによりエンジン動作点が任意に変化させられることを説明するための図である。 図1の車両用駆動装置において、ある一定の目標エンジン出力の下でエンジン動作点が変化させられる場合の、電気経路と機械経路とのそれぞれにおいて伝達される動力の割合(伝達比率)を説明するための概念図である。 図1の車両用駆動装置において、トルクコンバータ単体の伝達効率すなわち機械経路の伝達効率とトルクコンバータの速度比との関係を示した図である。 図1の車両用駆動装置において、合成伝達効率ηCVTとトルクコンバータの速度比との関係を示した図である。 図5と同じ座標系において、ある一定のタービン回転速度の下で、エンジン最少燃料消費率線上の動作点を目標エンジン動作点としたときの第1電動機トルク及びポンプトルクを表した図である。 図3の電子制御装置の制御作動の要部、すなわち、無段変速機の無段変速動作を利用してエンジン動作点を決定する制御作動を説明するための実施例1のフローチャートである。 図9と同じ座標系において、速度比が1付近とロックアップ時とで、エンジン動作点を比較する図である。 図11の各伝達経路における伝達効率を図8と同じ座標系に示した図である。 図11,12で示した実施例における各伝達経路の効率をまとめた図表である。 図11と同じ座標系において、速度比が中程度とロックアップ時とで、エンジン動作点を比較する図である。 図14の各伝達経路における伝達効率を図12と同じ座標系に示した図である。 図14,15で示した実施例における各伝達経路の効率をまとめた図表である。 図11−16で示した実施例を反映させるように、予め求められて記憶されたロックアップ領域マップの一例である。 図3の電子制御装置の制御作動の要部、すなわち、第1電動機トルクを調節することでエンジン動作点を制御する際に車両の更なる燃費向上を図る制御作動を説明するための実施例1のフローチャートである。 図9と同じ座標系において、動力循環状態が生じたときの第1電動機トルクおよびポンプトルクを表した図である。 図11と同じ座標系において、速度比別のポンプトルクを表した図である。 動力循環状態を回避すべき走行状態が予め定められて記憶されたロックアップ領域マップの一例を示す図である。 図3の電子制御装置の制御作動の要部、すなわち、第1電動機トルクを調節することでエンジン動作点を制御する際に車両の更なる燃費向上を図る制御作動を説明するための実施例2のフローチャートである。 図1のものとは別の車両用駆動装置の構成を説明する骨子図であって、自動変速機を備えない車両用駆動装置の構成を説明する骨子図である。 図10のフローチャートとは別のフローチャートを説明する為に、図10のSA3から置き換えられるステップを示した図である。 図24で説明されるフローチャートにおいて、図10のSA7,SA8から置き換えられるステップを示した図である。
本発明において、好適には、燃費とは単位燃料消費量当たりの走行距離等であり、燃費の向上とはその単位燃料消費量当たりの走行距離が長くなることであり、或いは、車両全体としての燃料消費率(=燃料消費量/駆動輪出力)が小さくなることである。逆に、燃費の低下とはその単位燃料消費量当たりの走行距離が短くなることであり、或いは、車両全体としての燃料消費率が大きくなることである。
また、好適には、前記エンジンの動作点とは、そのエンジンの回転速度及び出力トルクなどで示されるそのエンジンの動作状態を示す動作点である。言い換えれば、そのエンジンの回転速度を示す軸とそのエンジンの出力トルクを示す軸との2次元座標内における1点で示されるエンジンの動作状態である。
また、好適には、前記流体伝動装置は、前記入力側回転要素であるポンプ翼車と前記出力側回転要素であるタービン翼車とステータ翼車とを備えたトルクコンバータである。
また、好適には、前記車両用駆動装置は、前記第1電動機及び前記第2電動機の各々と電力授受可能に接続された蓄電装置を備えており、その第1電動機が発電した電力からその蓄電装置に充電される電力を差し引いた残部をその第2電動機に供給してその第2電動機を駆動する。
また、好適には、前記第1電動機のトルクを調節することとは、前記電気経路において伝達される動力(電力)を調節すること、言い換えれば、前記電気経路又は前記機械経路の動力伝達比率を調節することである。すなわち、その電気経路において伝達される動力を調節することで前記エンジンの動作点を制御する。
また、好適には、前記電気経路は、前記第1電動機が発電した電力の全部又は一部が前記第2電動機に供給されることにより動力伝達が電気的になされる動力伝達経路である。
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施例の車両用駆動装置10の構成を説明する骨子図である。図1において、車両用駆動装置10は、FR(フロントエンジン・リヤドライブ)方式の車両に好適に採用されるものであり、内燃機関から構成されるエンジン12と、そのエンジン12のクランク軸14に連結されたトルクコンバータ(流体伝動装置)16と、そのトルクコンバータ16と駆動輪58との間に配設されてトルクコンバータ16の出力側に連結された自動変速機18と、エンジン12とトルクコンバータ16との間に配設されてクランク軸14に連結された第1電動機MG1と、トルクコンバータ16と自動変速機18との間に配設されて自動変速機18の入力軸20に連結された第2電動機MG2とを備えている。なお、トルクコンバータ16、自動変速機18、第1電動機MG1、および第2電動機MG2等はそれらの共通の軸心に対して対称的に構成されており、図1においてはその軸心の下半分が省略して図示されている。
トルクコンバータ16は、エンジン12からの動力が入力される入力側回転要素であるポンプ翼車16pと、駆動輪58へ動力を出力する出力側回転要素であるタービン翼車16tと、ステータ翼車16sと、一方向クラッチF1とを備えた流体伝動装置である。そのポンプ翼車16pすなわちポンプインペラは、エンジン12のクランク軸14と第1電動機MG1とに連結されており、そのエンジン12により回転駆動されることによってトルクコンバータ16内の作動油の流動による流体流を発生させる。タービン翼車16tすなわちタービンランナは、自動変速機18の入力軸20に連結されており、上記ポンプ翼車16pからの流体流を受けて回転させられる。ステータ翼車16sは、上記ポンプ翼車16pからタービン翼車16tへの流体流中に配設され、一方向クラッチF1によってクランク軸14の正回転方向(エンジン12作動時のクランク軸14の回転方向)に回転可能且つ負回転方向に回転不能に支持されている。上記自動変速機18の入力軸20は、トルクコンバータ16の出力軸すなわちタービン軸としても機能するものである。図1から判るように本実施例では、エンジン12と第1電動機MG1とポンプ翼車16pとは直列に連結されているので、ポンプ翼車16pの回転速度Np(以下、ポンプ回転速度Npという)は第1電動機MG1の回転速度NMG1(以下、第1電動機回転速度NMG1という)およびエンジン回転速度Neと同じである。また、タービン翼車16tと第2電動機MG2と自動変速機18の入力軸20とは直列に連結されているので、タービン翼車16tの回転速度Nt(以下、タービン回転速度Ntという)は第2電動機MG2の回転速度NMG2(以下、第2電動機回転速度NMG2という)および入力軸20の回転速度NATINと同じである。
また、トルクコンバータ16は、上記ポンプ翼車16pとタービン翼車16tとの間を直結可能なロックアップクラッチL/Cを備えている。このロックアップクラッチL/Cは、完全係合状態、スリップ状態、および解放状態のいずれか1の状態に制御される。ロックアップクラッチL/Cが解放状態とされた場合には、上記のようにクランク軸14と入力軸20との間のトルク伝達がトルクコンバータ16内の作動油を介して行われる。そして、ロックアップクラッチL/Cが完全係合状態とされた場合には、エンジン12のクランク軸14と自動変速機18の入力軸20とが相互に一体的に連結されて、それらクランク軸14と入力軸20との間のトルク伝達がトルクコンバータ16内の作動油を介さずに直接的に行われる。
第1電動機MG1は、エンジン12のクランク軸14に例えば脈動を吸収するダンパ等を介して直列に連結されており、トルクコンバータ16のポンプ翼車16pに直接連結されている。また、第2電動機MG2は、自動変速機18等を介して間接的に駆動輪58に連結されている。第1電動機MG1および第2電動機MG2は、駆動トルクを発生させる電動モータとしての機能と回生トルクを発生させる発電機としての機能とが選択的に得られるように構成された回転機であって、例えば交流同期型のモータジェネレータにより構成される。また、バッテリである蓄電装置36と電動機MG1,MG2を制御するためのインバータ38とが車両用駆動装置10に設けられており(図3参照)、その蓄電装置36と第1電動機MG1と第2電動機MG2とは相互に電力授受可能に接続されている。上記第1電動機MG1および第2電動機MG2はそれぞれ、その駆動によってクランク軸14および入力軸20に正回転方向の駆動トルクを付与することができ、また、その発電(回生)によってクランク軸14および入力軸20に負回転方向の負荷トルクすなわち制動トルクを付与すると共に、車両に設けられた蓄電装置36をインバータ38を介して充電することができる。なお、上記クランク軸14および入力軸20の正回転方向とは、エンジン12の駆動時におけるクランク軸14の回転方向であり、上記負回転方向とはその正回転方向とは逆向きの回転方向である。
自動変速機18は、トルクコンバータ16のタービン翼車16tと駆動輪58との間に介装されており、トルクコンバータ16および第2電動機MG2の出力を変速して出力軸22から出力する変速装置である。この自動変速機18は、非回転部材としてのトランスミッションケース24内に収容された第1変速部26および第2変速部28を備えている。上記第1変速部26は、ダブルピニオン型の第1遊星歯車装置30を主体として構成される。そして、上記第2変速部28は、シングルピニオン型の第2遊星歯車装置32及びダブルピニオン型の第3遊星歯車装置34を主体として構成される。
第1遊星歯車装置30、第2遊星歯車装置32、及び第3遊星歯車装置34を構成する各々3つの回転要素(サンギヤS1,S2,S3、キャリヤCA1,CA2、およびリングギヤR1,R2)は、直接的に或いは油圧式摩擦係合装置(クラッチC1,C2,C3,C4、およびブレーキB1,B2)を介して間接的(或いは選択的)に、一部が互いに連結されたり、入力軸20、出力軸22、或いはトランスミッションケース24に連結されている。
なお、上記クラッチC1〜C4およびブレーキB1、B2は、油圧シリンダと、その油圧シリンダに供給される油圧に応じて摩擦係合される多板式のクラッチあるいはブレーキとを、備える油圧式摩擦係合装置である。
この自動変速機18においては、各油圧式摩擦係合装置(クラッチC1〜C4、ブレーキB1、B2)が図2に示す所定の作動表に従ってそれぞれ係合または解放されることにより、自動変速機18の変速比γAT(=入力軸20の回転速度NATIN/出力軸22の回転速度Nout)がそれぞれ異なる前進8段および後進2段の変速段が成立するようになっている。図2において、「○」は係合状態を、空欄は解放状態をそれぞれ示している。
また、上記自動変速機18の自動変速制御は、車速軸と要求出力トルク軸(或いはアクセル開度軸等)との二次元座標内において設定された複数本の変速線から構成される予め記憶されたアップシフト線およびダウンシフト線を有する公知の関係(変速線図、変速マップ)に従って実行される。具体的には、上記変速線図から、車速V[km/h]および要求出力トルクTOUT[N・m]に基づいて、自動変速機18の変速すべき変速段が決定され、その決定された変速段(ギヤ段)が成立するように前記図2に示す作動表に従って自動変速機18の各油圧式摩擦係合装置(クラッチC1〜C4、ブレーキB1、B2)がそれぞれ係合または解放させられる。この油圧式摩擦係合装置の係合または解放により、自動変速機18の変速比γATがそれぞれ異なる前進8段および後進2段の変速段が成立させられる。
以上のように構成された車両用駆動装置10においては、車両の走行状態に応じて、エンジン12の動力により車両を走行させるエンジン走行と第2電動機MG2の動力により車両を走行させるモータ走行とが切り換えられて作動させられるようになっている。上記エンジン走行とモータ走行との切り換えは、車両の走行状態が前記変速線図と同様の二次元座標内において設定されたエンジン走行領域およびモータ走行領域のどちらに属するかに基づいて行われる。
なお、車両用駆動装置10では、たとえば、車両の走行状態がモータ走行領域に属していても蓄電装置36の充電残量SOC(state of charge)が所定値以下である場合にはエンジン走行が行われる、また、車両の急発進時や急加速時などにはエンジン12および第2電動機MG2の両方の出力が用いられて車両が走行させられる等の制御が適宜行われる。
図3は、車両用駆動装置10を制御するための電子制御装置40に各センサ等から入力される入力信号を説明するための図であり、その電子制御装置40に備えられた制御機能の要部を説明するための機能ブロック線図である。図3において、電子制御装置40は、車両用駆動装置10の制御装置として機能を有するものであって、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がRAMの一時記憶機能を利用しつつROMに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより、エンジン12の出力制御、自動変速機18の変速制御、および電動機MG1、MG2の出力制御などを実行する。
電子制御装置40には、車両に設けられた図3に示す各センサにより検出された各種入力信号が供給される。上記入力信号には、例えば、MG1レゾルバである第1電動機回転速度センサ42により検出される第1電動機回転速度NMG1を表す信号、MG2レゾルバである第2電動機回転速度センサ43により検出される第2電動機回転速度NMG2を表す信号、エンジン回転速度センサ44により検出されるクランク軸14の回転速度であるエンジン回転速度Neを表す信号、車速センサ46により検出される出力軸22の回転速度Nout(以下、出力軸回転速度Noutという)に対応する車速Vを表す信号、アクセル開度センサ48により検出されるアクセルペダル50の操作量であるアクセル開度Accを表す信号、タービン回転速度センサ52により検出されるタービン回転速度Ntを表す信号、フットブレーキスイッチ54により検出されるブレーキペダル56の踏込みの有無を表す信号、油温センサ57により検出される自動変速機18やロックアップクラッチL/Cの作動油の温度THOIL(以下、作動油温THOILという)を表す信号などがある。
そして、電子制御装置40からは、車両に設けられた各装置に各種出力信号が供給される。上記出力信号には、たとえば、エンジン12の出力制御のために点火装置や電子スロットル弁等に供給される信号、第1電動機MG1の出力制御のためにその第1電動機MG1に供給される信号、第2電動機MG2の出力制御のためにその第2電動機MG2に供給される信号、自動変速機18の変速制御のために油圧制御回路内のソレノイドバルブ等に供給される信号などがある。
図4は、第1電動機MG1および第2電動機MG2が作動されない状態においてエンジン12の動作点がどのように定まるかを説明するための図である。図4に示すように、トルクコンバータ16の速度比e(=Nt/Np)に応じてポンプ翼車(入力側回転要素)16pに生じる入力側負荷トルクTpであるポンプトルクTpは、ある一定のタービン回転速度Ntの下では、例えば破線L01で示すようなエンジン回転速度Neとの関係になる。その破線L01で示すポンプトルクTpとエンジン回転速度Ne(=Np)との関係は、上記速度比eの関数であるトルクコンバータ16の容量係数τを用いて表せば、「Tp=τ×Ne」という式が成立する関係である。従って、図4に示すように、エンジン回転速度Neが高いほどトルクコンバータ16の速度比eが小さくなり、ポンプトルクTpはエンジン回転速度Neが高いほど大きくなる。一方で、エンジン12の出力トルクTe(以下、エンジントルクTeという)は、エンジン12の電子スロットル弁のある一定のスロットル弁開度θTHの下では、エンジン回転速度Neとの関係が例えば実線L02で示すようになり、その実線L02は前記破線L01と交差する。そして、破線L01と実線L02との交点P01がエンジントルクTeとポンプトルクTpとが釣り合う点を示しており、その交点P01がエンジン12の動作点になる。すなわち、エンジン12の動作点はタービン回転速度Ntとスロットル弁開度θTHとに基づいて成り行きで決まるということである。これに対し、本実施例では、第1電動機MG1の出力制御を行うことにより、エンジン12の動作点をタービン回転速度Ntに拘束されることなく任意に変化させることが可能である。このことを図5を用いて説明することができる。
図5は、第1電動機MG1を制御することによりエンジン12の動作点が任意に変化させられることを説明するための図である。図5では図4と共通の符号は相互に同じものを示しており、図4と同じタービン回転速度Ntを前提としている。図5の実線L03は、必要エンジンパワーPe*すなわちエンジン出力Pe(単位は例えばkW)の目標値である目標エンジン出力Pe*をある一定値としエンジン出力Peがその目標エンジン出力Pe*に収束するように制御されたときのエンジン回転速度NeとエンジントルクTeとの関係を示す等パワー曲線である。図5にはエンジン12の動作点がその等パワー曲線(実線L03)上で任意に設定される例が示されている。図5において、ポンプトルクTpとエンジン回転速度Neとの関係が破線L01で示され且つエンジン出力Peが実線L03で示す目標エンジン出力Pe*にされる場合には、第1電動機MG1の出力トルクTMG1(以下、第1電動機トルクTMG1という)が発生させられないとすればエンジン12の動作点は点P02になり、第1電動機MG1を発電動作させ第1電動機トルクTMG1を負回転方向にTG03だけ発生させればエンジン12の動作点は点P03になり、更に第1電動機トルクTMG1の絶対値を引き上げて第1電動機トルクTMG1を負回転方向にTG04だけ発生させればエンジン12の動作点は点P04になる。要するに、本実施例の車両用駆動装置10では、エンジントルクTeと第1電動機トルクTMG1との和がポンプトルクTpと釣り合うように、すなわち「Tp=Te+TMG1(図5のTMG1は負の値)」という関係が成立するように、第1電動機トルクTMG1が調節されることで、エンジン12の動作点をタービン回転速度Ntに拘束されることなく任意に変化させることが可能である。このように第1電動機MG1を発電動作させる場合には、その第1電動機MG1によって発電された電力は蓄電装置36に充電されてもよいが、基本的には第2電動機MG2に供給されて第2電動機MG2が駆動される。すなわち、車両用駆動装置10は、エンジン12と駆動輪58との間において、第1電動機MG1と第2電動機MG2との間での電力授受により電気的に動力(単位は例えばkW)が伝達される電気経路と、トルクコンバータ16を介して機械的に動力が伝達される機械経路という互いに並列である2つの動力伝達経路を備えている。そして、上述したように第1電動機トルクTMG1の調節によりエンジン12の動作点をタービン回転速度Ntに拘束されることなく連続的に変更できるので、第1電動機MG1と第2電動機MG2とトルクコンバータ16とは全体として、実質的に変速比(=Ne/Nt)を無段階に変化させる無段変速動作を行うことができ、無段変速機60を構成していると言える。
図6は、ある一定の目標エンジン出力Pe*の下でエンジン12の動作点が変化させられる場合の、前記電気経路と前記機械経路とのそれぞれにおいて伝達される動力の割合(伝達比率)を説明するための概念図である。図6において、電気伝達とは、エンジン12からの動力が電気的に伝達されることであるので上記電気経路における動力伝達を意味しており、流体伝達とは、エンジン12からの動力がトルクコンバータ16内の流体により伝達されることであるので上記機械経路における動力伝達を意味している。前述の図5において、エンジン回転速度Neが低くなるほどすなわちトルクコンバータ16の速度比eが大きくなるほど第1電動機トルクTMG1が負回転方向に絶対値として大きくなるように第1電動機MG1の出力制御がなされるので、図6に示すように、速度比eが1に向けて大きくなるほど、前記電気伝達による動力の伝達比率RTOPELが大きくなる一方で前記流体伝達による動力の伝達比率RTOPMCが小さくなり、具体的には、速度比eが1に近付くほど前記電気伝達による動力の伝達比率RTOPELは100%に近付くことになる。この速度比eに対する上記伝達比率RTOPEL,RTOPMCの変化傾向は目標エンジン出力Pe*またはタービン回転速度Ntに拘らず同じである。
次に、第1電動機MG1と第2電動機MG2とトルクコンバータ16とから構成された無段変速機60における動力伝達効率(=出力された動力/入力された動力;明細書全体を通して単に伝達効率ともいう)について説明する。先ず、トルクコンバータ16単体の伝達効率ηMCすなわち前記機械経路の伝達効率ηMCについて図7を用いて説明する。図7のように、速度比eが小さい側のトルクコンバータ領域では、トルクコンバータ16の伝達効率ηMCは所定の速度比eにて極大値をとり、速度比eが零では伝達効率ηMCも零となる。そして、速度比eが大きい側のカップリング領域では、上記伝達効率ηMCは速度比eが大きくなるほど高くなり、トルクコンバータ領域およびカップリング領域の全体で見れば、伝達効率ηMCは速度比eが1に近いところで最も高くなる。このトルクコンバータ16の伝達効率ηMCに前記電気経路の伝達効率ηELと図6に示した伝達比率RTOPEL,RTOPMCとを加味すれば、前記電気経路と前記機械経路とにおいてエンジン12からの動力が伝達されるときの合成伝達効率ηCVTすなわち無段変速機60全体の伝達効率ηCVTを求めることができる。
図8は、その合成伝達効率ηCVTとトルクコンバータ16の速度比eとの関係を示した図である。図8において前記機械経路(流体伝達)の伝達効率ηMCを示す一点鎖線は図7のものと同じである。図8に実線で示すように、前記電気経路(電気伝達)の伝達効率ηELは上記機械経路(流体伝達)の伝達効率ηMCと比較して、トルクコンバータ16の速度比eが変化しても殆ど変化しない。そして、エンジン12からの動力が速度比eに応じて図6に示すような伝達比率RTOPEL,RTOPMCで前記機械経路と前記電気経路との各々にて伝達される場合には、合成伝達効率ηCVTは、速度比eに対して破線で示すように変化する。図8における点P02,P03,P04はそれぞれ図5の点P02,P03,P04を図8の座標系に表したものであり、図8によれば、3つの点P02,P03,P04のうち合成伝達効率ηCVTは、点P04が示す速度比eにて最高になる。なお、図8において、点P02が示す速度比eよりも低い速度比eの範囲では、破線で示す合成伝達効率ηCVTは機械経路の伝達効率ηMCを下回って著しく低下するが、それは、第1電動機MG1と第2電動機MG2との間の電気的な動力伝達状態が、第1電動機MG1が電力を消費すると共に第2電動機MG2が発電する動力循環状態、言い換えれば第2電動機MG2から第1電動機MG1へ動力が電気的に伝達される動力循環状態となるからである。
上述したように、車両用駆動装置10では、第1電動機トルクTMG1の調節によりエンジン12の動作点をタービン回転速度Ntに拘束されることなく連続的に変更できるので、本実施例では、この機能すなわち無段変速機60の無段変速機能を利用して、効率良くエンジン12を作動させ、更には、エンジン12を含む車両用駆動装置10全体で効率の良い運転がなされる制御が実行される。その制御機能の要部について、以下に説明する。
図3に戻り、その図3に示すように電子制御装置40は、動作モード判断部としての動作モード判断手段68と、エンジン動作点制御部としてのエンジン動作点制御手段70とを備えている。
動作モード判断手段68は、所定のシステム最適動作モードが選択されているか否かを判断する。例えば、運転者がシステム最適動作モードを選択する際にオンに切り替えられる動作モードスイッチがオンである場合には、動作モード判断手段68はシステム最適動作モードが選択されていると判断する。そのシステム最適動作モードとは、エンジン12だけを効率良く作動させるのではなく、エンジン12と無段変速機60との全体で効率向上を図る動作モードであり、例えば燃費向上を極めて優先させたい場合に選択される。そのシステム最適動作モードは、上記動作モードスイッチの切換ではなく、例えばアクセル開度Accが殆ど変動しないような場合に自動的に選択されても差し支えない。
エンジン動作点制御手段70は、前記エンジン走行中において、第1電動機トルクTMG1を調節することでエンジン12の動作点を制御するエンジン動作点制御を実行する。その第1電動機トルクTMG1を調節する際、詳細には前述した図5に示すように、エンジントルクTeと第1電動機トルクTMG1との和が、トルクコンバータ16の入力側負荷トルクであるポンプトルクTpと釣り合うように、第1電動機トルクTMG1を調節する。エンジン動作点制御手段70は、前記エンジン動作点制御では基本的に第1電動機MG1を発電作動させるので、前記動力循環状態を除き第1電動機トルクTMG1は負の値である。前記エンジン動作点制御について具体的に説明すれば、エンジン動作点制御手段70は、先ず、図9に示すような予め定められたエンジン最少燃料消費率線LFL上で目標エンジン出力Pe*が達成されるエンジン12の動作点P05を目標エンジン動作点として逐次決定する。ここで、図9は、ある一定のタービン回転速度Ntの下で図5と同じ座標系において、エンジン最少燃料消費率線LFL上の動作点を目標エンジン動作点としたときの第1電動機トルクTMG1およびポンプトルクTpを表した図であり、図9における破線L01および実線L03は図5のものと同じである。また、前記エンジン最少燃料消費率線LFLは、エンジン12の燃料消費率が最小となるように予め実験的に定められたエンジン回転速度NeとエンジントルクTeとの関係を表すエンジン12の動作曲線であり、言い換えれば、エンジン12の燃費向上に最適な動作点である燃費最適点の連なりである。また、目標エンジン出力(必要エンジンパワー)Pe*は、運転者が車両に対して要求する出力であり、運転者の出力要求に対応できるように予め実験的に定められた関係からアクセル開度Accと車速Vとに基づいてエンジン動作点制御手段70により逐次決定されるものであり、例えばその目標エンジン出力Pe*はアクセル開度Accが大きいほど大きく決定される。更に、蓄電装置36の充電残量SOCが所定の下限値以下に低下した場合には蓄電装置36へ充電すべき充電要求がなされ、目標エンジン出力Pe*は、その充電要求に基づく電力(要求充電電力)が前記アクセル開度Accと車速Vとに基づく算出値に加算されるのが好ましい。
エンジン動作点制御手段70は、上述のようにエンジン最少燃料消費率線LFL上に目標エンジン動作点(点P05)を定めると、図9に示すように、その点P05が示すエンジン回転速度Neに基づいてポンプトルクTpを算出し、そのポンプトルクTpと点P05が示すエンジントルクTeとに基づいて第1電動機トルクTMG1を算出する。そして、点P05が示すエンジン回転速度Neとタービン回転速度Ntとからトルクコンバータ16の速度比eを算出する。
エンジン動作点制御手段70は、前記エンジン最少燃料消費率線LFL上の目標エンジン動作点(点P05)に基づくポンプトルクTpと第1電動機トルクTMG1とを算出すると、前記機械経路に伝達される機械経路出力および前記電気経路に伝達される電気経路出力から前記機械経路の伝達比率RTOPMCおよび前記電気経路の伝達比率RTOPELがそれぞれ求まるので、前述した図8に示すように、予め実験的に求められ設定された速度比eと前記機械経路の伝達効率ηMCとの関係、および、予め実験的に求められ設定された速度比eと前記電気経路の伝達効率ηELとの関係から、速度比eと上記伝達比率RTOPEL,RTOPMCとに基づいて合成伝達効率ηCVTを算出できる。すなわち、エンジン動作点制御手段70は合成伝達効率ηCVTを逐次算出する。
そして、その合成伝達効率ηCVTの算出と共に、エンジン動作点制御手段70は、エンジン回転速度NeおよびエンジントルクTeで示されるエンジン12の動作点とエンジン効率ηENGとの予め実験的に求められ定められた関係(エンジン効率マップ)から、前記エンジン最少燃料消費率線LFL上の目標エンジン動作点(点P05)が示すエンジン回転速度NeとエンジントルクTeとに基づいてエンジン効率ηENGを逐次算出する。更に、エンジン動作点制御手段70は、その算出した合成伝達効率ηCVTとエンジン効率ηENGとの積として得られる合成効率ηTOTALすなわち総合効率ηTOTALを逐次算出する。エンジン効率ηENGとは、エンジン12への供給燃料が完全に燃焼した場合の低位発熱量のうち仕事に変換される熱量の割合である。
ここで、エンジン動作点制御手段70は、前記エンジン動作点制御では、動作モード判断手段68の判断に応じて、その制御内容を切り替える。具体的に、エンジン動作点制御手段70は、動作モード判断手段68によってシステム最適動作モードが選択されていると判断された場合には、合成伝達効率ηCVTとエンジン効率ηENGとの積である総合効率ηTOTALが大きくなる側にエンジン12の動作点をずらす。
例えばエンジン動作点制御手段70は、上記のように総合効率ηTOTALが大きくなる側に目標エンジン動作点をずらす場合には、目標エンジン出力Pe*を示す等パワー曲線(例えば図9の実線L03)上で目標エンジン動作点を徐々にずらしつつ、その目標エンジン動作点をずらす毎にその目標エンジン動作点に基づき第1電動機トルクTMG1更には総合効率ηTOTALを逐次算出する。そして、その総合効率ηTOTALが極大(好ましくは、最大)となった目標エンジン動作点を最終的な目標エンジン動作点として決定する。
一方、エンジン動作点制御手段70は、動作モード判断手段68によってシステム最適動作モードが選択されていないと判断された場合には、上述したように総合効率ηTOTALが大きくなる側に目標エンジン動作点をエンジン最少燃料消費率線LFL上からずらすということはせず、エンジン最少燃料消費率線LFL上の目標エンジン動作点(図9の点P05)を最終的な目標エンジン動作点として決定する。
エンジン動作点制御手段70は、動作モード判断手段68によってシステム最適動作モードが選択されていると判断された場合にもシステム最適動作モードが選択されていないと判断された場合にも、前記最終的な目標エンジン動作点を決定すると、その最終的な目標エンジン動作点が示すエンジン回転速度NeとエンジントルクTeとをそれぞれ、目標値である目標エンジン回転速度Ne*と目標エンジントルクTe*として逐次設定し、それと共に、その最終的な目標エンジン動作点に対応する第1電動機トルクTMG1と第1電動機回転速度NMG1(=エンジン回転速度Ne)とをそれぞれ、目標値である目標第1電動機トルクTMG1*と目標第1電動機回転速度NMG1*として逐次設定する。そして、エンジン動作点制御手段70は、実際のエンジントルクTeが目標エンジントルクTe*に一致するように例えば追従するように、スロットル弁開度θTHを調節してエンジン12の出力制御を行い、それと共に、実際の第1電動機トルクTMG1が目標第1電動機トルクTMG1*に一致する(追従する)ように且つ実際の第1電動機回転速度NMG1が目標第1電動機回転速度NMG1*に一致する(追従する)ように、第1電動機MG1を制御する。以上のようにして、エンジン動作点制御手段70は前記エンジン動作点制御を実行する。
なお、実際の第1電動機回転速度NMG1が目標第1電動機回転速度NMG1*に一致するようにすることは、実際のエンジン回転速度Neが目標エンジン回転速度Ne*に一致するようにすることである。
また、エンジン動作点制御手段70は、前記エンジン動作点制御では、第2電動機MG2の出力トルクTMG2(以下、第2電動機トルクTMG2という)を駆動輪58に伝達する。その際、エンジン動作点制御手段70は、基本的には、第1電動機MG1が発電した電力をそのまま第2電動機MG2に供給して第2電動機MG2を駆動するが、前記充電要求がなされた場合には、その充電要求により蓄電装置36に充電される要求充電電力分だけ目標エンジン出力Pe*を大きく算出し、第1電動機MG1が発電した電力から蓄電装置36に充電される電力を差し引いた残部を第2電動機MG2に供給して第2電動機MG2を駆動する。このように前記エンジン動作点制御では、第1電動機MG1が発電した電力の全部または一部が第2電動機MG2で消費されるので、第2電動機トルクTMG2は第1電動機トルクTMG1に応じたトルクであり、第2電動機MG2での消費電力が抑えられれば第1電動機トルクTMG1が間接的に抑えられる関係にある。従って、前記エンジン動作点制御では、第1電動機トルクTMG1を調節することとは、前記電気経路において伝達される動力を調節することであり、第2電動機トルクTMG2を調節することであるとも言える。
図10は、電子制御装置40の制御作動の要部、すなわち、無段変速機60の無段変速動作を利用してエンジン12の動作点を決定する制御作動を説明するためのフローチャートであり、例えば数msec乃至数十msec程度の極めて短いサイクルタイムで繰り返し実行される。この図10に示す制御作動は、単独で或いは他の制御作動と並列的に実行される。なお、ステップ(以下、「ステップ」を省略する)SA1〜SA3およびSA5〜SA11はエンジン動作点制御手段70に対応しており、SA4は動作モード判断手段68に対応する。
先ず、SA1においては、目標エンジン出力(必要エンジンパワー)Pe*が、予め定められた関係からアクセル開度Accと車速Vとに基づいて算出される。この目標エンジン出力Pe*は、蓄電装置36へ充電される場合にはその充電電力分だけ大きく算出されても良いし、また、蓄電装置36から放電される場合にはその放電電力分だけ小さく算出されても良い。更にSA1では、図9に示すような前記エンジン最少燃料消費率線LFL上で上記算出された目標エンジン出力Pe*が達成されるエンジン12の動作点(例えば図9の点P05)が目標エンジン動作点として決定される。SA1の次はSA2に移る。
SA2においては、図9に例示したようにして、SA1で決定された目標エンジン動作点(例えば点P05)に基づいて第1電動機トルクTMG1が算出され決定される。すなわち、その目標エンジン動作点に対応した前記電気経路に伝達される電気経路出力(単位は例えばkW)が、第1電動機トルクTMG1と第1電動機回転速度NMG1(=エンジン回転速度Ne)とに基づいて算出される。そして、その目標エンジン動作点に対応した前記機械経路に伝達される機械経路出力(単位は例えばkW)が、ポンプトルクTpとポンプ回転速度Np(=エンジン回転速度Ne)とに基づいて算出される。SA2の次はSA3に移る。
SA3においては、前記SA1で決定された目標エンジン動作点に基づく合成伝達効率ηCVTが、図8に示すような前記機械経路の伝達効率ηMC及び前記電気経路の伝達効率ηELの各々と速度比eとの関係から、タービン回転速度センサ52により検出されるタービン回転速度Ntと上記目標エンジン動作点が示すエンジン回転速度Neと前記SA2で算出された前記電気経路出力及び前記機械経路出力とに基づいて算出される。それと共に、前記SA1で決定された目標エンジン動作点に基づくエンジン効率ηENGが算出される。そして、その合成伝達効率ηCVTとそのエンジン効率ηENGとの積が総合効率(合成効率)ηTOTALとして算出される。SA3の次はSA4に移る。
SA4においては、前記システム最適動作モードが選択されているか否かが判断される。このSA4の判断が肯定された場合、すなわち、前記システム最適動作モードが選択されている場合には、SA5に移る。一方、このSA4の判断が否定された場合には、SA11に移る。
SA5においては、目標エンジン動作点が示すエンジン回転速度Neが所定の変化量ΔNeだけ増加されて新たな目標エンジン動作点が決定される。この目標エンジン動作点の段階的な変更は、前記SA1算出された目標エンジン出力Pe*が変化しないように行われる。従って、目標エンジン動作点が示すエンジン回転速度Neの変更と共に、目標エンジン動作点が示すエンジントルクTeも変更される。なお、SA5における変更前の目標エンジン動作点を前回の目標エンジン動作点と呼び、変更後の目標エンジン動作点を今回の目標エンジン動作点と呼ぶ。SA5の次はSA6に移る。
SA6においては、前記SA2と同様にして、今回の目標エンジン動作点に基づいて第1電動機トルクTMG1が算出され、その今回の目標エンジン動作点に対応する前記電気経路出力および前記機械経路出力が算出される。SA6の次はSA7に移る。
SA7においては、前記SA3と同様にして、今回の目標エンジン動作点に基づく合成伝達効率ηCVTが算出されると共に、その今回の目標エンジン動作点に基づくエンジン効率ηENGが算出される。そして、その合成伝達効率ηCVTとそのエンジン効率ηENGとの積が総合効率(合成効率)ηTOTAL(今回合成効率という)として算出される。なお、前回の目標エンジン動作点に基づく総合効率(合成効率)ηTOTALである前回合成効率は、SA8での判断のために予め記憶されている。SA7の次はSA8に移る。
SA8においては、前回合成効率の方が今回合成効率よりも大きいか否かが判断される。このSA8の判断が肯定された場合、すなわち、前回合成効率の方が今回合成効率よりも大きい場合には、SA9に移る。一方、このSA8の判断が否定された場合には、SA5に移る。
SA9においては、目標エンジン動作点が、前回の目標エンジン動作点に戻される。すなわち、前記SA5で決定された今回の目標エンジン動作点が示すエンジン回転速度Neが前記所定の変化量ΔNeだけ減少されて新たな目標エンジン動作点が決定される。このとき、SA5と同様に、目標エンジン出力Pe*が変化しないように、目標エンジン動作点が示すエンジントルクTeも変更される、すなわち前回のものに戻される。SA9の次はSA10に移る。
SA10においては、前記SA2と同様にして、前記SA9にて新たに決定された目標エンジン動作点に基づいて第1電動機トルクTMG1が算出され、そのSA9にて新たに決定された目標エンジン動作点に対応する前記電気経路出力および前記機械経路出力が算出される。SA10の次はSA11に移る。
SA11においては、実際のエンジン回転速度NeおよびエンジントルクTeが示すエンジン12の実際の動作点が、最終的に決定された目標エンジン動作点に一致するように例えば追従するように、エンジン12及び第1電動機MG1の出力制御が行われる。そして、第2電動機トルクTMG2が駆動輪58に伝達される。このとき、第1電動機MG1が発電した電力はそのまま第2電動機MG2に供給されて第2電動機MG2が駆動されるが、蓄電装置36に充電される場合には、その第1電動機MG1が発電した電力から蓄電装置36に充電される電力を差し引いた残部が第2電動機MG2に供給されて第2電動機MG2が駆動される。
本実施例では次のような効果(A1)乃至(A4)がある。(A1)本実施例によれば、第1電動機MG1と第2電動機MG2とトルクコンバータ16とが全体として無段変速機60を構成しており、エンジン動作点制御手段70は、前記エンジン走行中において、第1電動機トルクTMG1を調節することでエンジン12の動作点を制御する前記エンジン動作点制御を実行する。そして、そのエンジン動作点制御では、第2電動機トルクTMG2を駆動輪58に伝達する。従って、第1電動機トルクTMG1(基本的に回生トルク)を調節することにより無段変速機60の無段変速動作を行うことができ、その無段変速機60の無段変速動作により、エンジン12の動作点をタービン回転速度Ntに拘束されずに制御することが可能であるので、例えばエンジン12を燃費向上に最適な動作点(燃費最適点)で駆動することが可能であり、車両の燃費向上を図ることが可能である。
(A2)また、本実施例によれば、エンジン動作点制御手段70は、図5に示すように、エンジントルクTeと第1電動機トルクTMG1との和が、トルクコンバータ16の入力側負荷トルクであるポンプトルクTpと釣り合うように、第1電動機トルクTMG1を調節する。従って、トルクコンバータ16の特性に基づいて容易に第1電動機トルクTMG1を調節することができる。
(A3)また、本実施例によれば、エンジン動作点制御手段70は、動作モード判断手段68によってシステム最適動作モードが選択されていると判断された場合には、合成伝達効率ηCVTとエンジン効率ηENGとの積である総合効率ηTOTALが大きくなる側にエンジン12の動作点をずらす。従って、そのエンジン12の動作点が上記総合効率ηTOTALに応じて変更されない場合と比較して、車両用駆動装置10全体として効率アップが図られ、車両の燃費を向上させることが可能である。
(A4)また、本実施例によれば、エンジン動作点制御手段70は、動作モード判断手段68によってシステム最適動作モードが選択されていないと判断された場合には、エンジン12の動作点がエンジン最少燃料消費率線LFLに沿うように且つ目標エンジン出力Pe*が達成されるようにエンジン12の動作点を制御する。従って、前記無段変速機60の無段変速動作により、エンジン12の燃料消費率上昇を抑えることが可能である。
ところで、本実施例のトルクコンバータ16は、ロックアップクラッチL/Cを備えており、前記機械経路においては、トルクコンバータ16内の流体を介することなくエンジン12の動力をクランク軸14から入力軸20へ直接的に伝達することが可能である。従って、機械経路における伝達効率は、ロックアップクラッチL/Cを完全係合状態とすることにより、トルクコンバータ16の流体を介した場合の伝達効率よりも向上させられる。反面、ロックアップクラッチL/Cを完全係合状態とすると、エンジン回転速度Neが車速Vに一意的に拘束されて、エンジン動作点を燃費最適点で駆動できず、エンジン効率ηENGが低下する可能性が有る。その為、ロックアップクラッチL/Cを完全係合状態とすることが、必ずしも車両の燃費向上には繋がらない。以下において、車両の燃料消費率が最適になるようにロックアップクラッチL/Cを制御することについて検討する。尚、前述した機械経路の伝達効率ηMCは、前記機械経路においてトルクコンバータ16における流体のみを介したときの伝達効率を表すものであり、ロックアップクラッチL/Cを完全係合状態としたときの機械経路における伝達効率としてのロックアップ時伝達効率ηLUと明確に区別する。
先ず、比較する伝達経路として、前記電気経路を介した動力伝達と前記機械経路においてトルクコンバータ16における流体のみを介した動力伝達(すなわち流体伝達)とを併用してエンジン12の動力を駆動輪58側へ伝達する第1の伝達経路としての併用伝達経路と、 前記機械経路においてロックアップクラッチL/Cを完全係合状態としたときの動力伝達にてエンジン12の動力を駆動輪58側へ伝達する第2の伝達経路としてのロックアップ伝達経路とを定める。
図11は、図9と同じ座標系において、速度比eが1付近(例えばe=0.95)とロックアップ時とにおける各々のポンプトルクTpを表した図であり、等パワー曲線上で設定できるエンジン動作点を比較する図である。図11において、線分の長い破線L01は、速度比eが0.95のときのポンプトルクTpであり、線分の短い破線L02は、ロックアップ時(すなわちロックアップクラッチL/Cの完全係合時)のときのポンプトルクTpである。目標エンジン出力Pe*が実線L03(等パワー曲線L03)であるとき、流体伝達のみの場合のエンジン動作点P01(○印)は、ロックアップ伝達経路を用いた場合には、ロックアップによりエンジン動作点P03(□印)まで移動させられる。このロックアップ時は、実質的に速度比eが1となるものであり、併用伝達経路を用いた場合でも、ロックアップ時と同じエンジン動作点となる、エンジン動作点P02(●印)までしか移動させられないことになる。つまり、併用伝達経路およびロックアップ伝達経路の何れを用いた場合でも、エンジン動作点をエンジン最少燃料消費率線LFL上に移動させることはできない。これは、元の速度比eが1に近いため、エンジン回転速度Neをより低回転速度にし難いからである。その為、併用伝達経路およびロックアップ伝達経路の何れを用いた場合でも、移動させた後のエンジン動作点が同じになるときには、エンジン効率ηENGが同じとなることから、併用伝達経路における伝達効率すなわち合成伝達効率ηCVTと、ロックアップ伝達経路における伝達効率すなわちロックアップ時伝達効率ηLUとのうちで、伝達効率が良い方の伝達経路を選択すれば良いことになる。尚、併用伝達経路を用いた場合のエンジン動作点がロックアップ時と同じエンジン動作点となる場合には、併用伝達経路においては実質的に電気経路のみを介した動力伝達とされている。
図12は、図11の各伝達経路における伝達効率を図8と同じ座標系に示した図である。図12において、各点P01−P03は、図11における各エンジン動作点P01−P03にそれぞれ対応している。このように、伝達効率としては、ロックアップ伝達経路におけるロックアップ時伝達効率ηLUが一番高いことがわかる。図13は、図11,12で示した実施例(速度比eが1に近い実施例)における各伝達経路の効率をまとめた図表である。図13において、併用伝達経路およびロックアップ伝達経路の何れを用いた場合でも、エンジン動作点が同じになるときには、伝達効率がより高いロックアップ伝達経路を選択した方が最も燃費が良くなる。また、速度比eが1付近になるのは、アクセル開度Accが低開度となる低負荷時、或いは高車速時である。よって、このようなときには、ロックアップクラッチL/Cを完全係合状態とするようなロックアップ領域マップを予め求めて記憶しておいても良い。
図14は、図11と同じ座標系において、速度比eが中程度(例えばe=0.7)とロックアップ時とにおける各々のポンプトルクTpを表した図であり、等パワー曲線上で設定できるエンジン動作点を比較する図である。図14において、線分の長い破線L01は、速度比eが0.7のときのポンプトルクTpであり、線分の短い破線L02は、ロックアップ時(すなわちロックアップクラッチL/Cの完全係合時)のときのポンプトルクTpである。目標エンジン出力Pe*が実線L03(等パワー曲線L03)であるとき、流体伝達のみの場合のエンジン動作点P01(○印)は、ロックアップ伝達経路を用いた場合には、ロックアップによりエンジン動作点P03(□印)まで移動させられる。また、併用伝達経路を用いた場合には、エンジン動作点はエンジン最少燃料消費率線LFL上のエンジン動作点P02(●印)に移動させられる。その為、エンジン効率ηENGとしては、併用伝達経路を用いた場合が一番高くなる。
図15は、図14の各伝達経路における伝達効率を図12と同じ座標系に示した図である。図15において、各点P01−P03は、図14における各エンジン動作点P01−P03にそれぞれ対応している。このように、伝達効率としては、ロックアップ伝達経路におけるロックアップ時伝達効率ηLUが一番高いことがわかる。図16は、図14,15で示した実施例(速度比eが中程度の実施例)における各伝達経路の効率をまとめた図表である。図16において、ロックアップ伝達経路を用いた場合には、そのときの車速Vと要求量とによってロックアップ時にエンジン動作点がエンジン最少燃料消費率線LFLからどれくらい離間するかが決まる。すなわち、ロックアップ伝達経路を用いた場合には、目標エンジン出力Pe*によってエンジン効率ηENGが変動する。また、併用伝達経路を用いた場合には、無段変速機60の無段変速作用によりエンジン動作点を任意に移動させて、エンジン効率ηENGを向上できるが、合成伝達効率ηCVTは変動する。その為、併用伝達経路を用いたときとロックアップ伝達経路を用いたときとで、エンジン動作点が異なる場合には、各々のエンジン動作点におけるエンジン効率ηENGと各々の伝達効率との積で表される総合効率が良い方の伝達経路を選択すれば良いことになる。つまり、併用伝達経路を用いたときの総合効率ηTOTALとロックアップ伝達経路を用いたときのロックアップ時総合効率ηLUTOTAL(=ηLU×ηENG)とのうちで、総合効率が良い方の伝達経路を選択すれば良いことになる。また、図11,12で示した実施例と同様に、ロックアップクラッチL/Cを完全係合状態とするようなロックアップ領域マップを予め求めて記憶しておいても良い。
図17は、前記図11−16で示した実施例を反映させるように、すなわち車両の燃料消費率が最適になるように、効率が良い方の伝達経路を選択するための予め求められて記憶された前記ロックアップ領域マップの一例である。図17において、ロックアップ領域マップは、車速軸と要求出力トルク軸(或いはアクセル開度軸等)との二次元座標内において設定されたロックアップクラッチL/Cの作動を判断するための各領域を有している。図17中において、「クラッチA,B」と示された領域は、ロックアップ伝達経路を用いるために、ロックアップクラッチL/Cを完全係合状態とするための領域である。また、「流体+電気」と示された領域は、併用伝達経路を用いるために、ロックアップクラッチL/Cを解放状態とするための領域である。この図17では、例えば前記図11−13で示した実施例のように、低負荷、高車速域は「クラッチA」の領域とされている。また、例えば前記図14−16で示した実施例において、ロックアップクラッチL/Cが完全係合状態とされたときにエンジン動作点がエンジン最少燃料消費率線LFL上やその近傍に移動させられるようなときには、エンジン効率ηENGが併用伝達経路を用いた場合と同等となるので、ロックアップ伝達経路を選択する。この図17では、「クラッチB」の領域がそれに相当する。また、ロックアップクラッチL/Cをスリップ状態とすれば、完全係合状態とすることと比較して、ロックアップ時伝達効率ηLUは低下するが、エンジン動作点をずらしてエンジン効率ηENGを向上できる領域が拡がる。また、振動騒音に対しても低減効果が見込める。そこで、ロックアップクラッチL/Cを完全係合状態とするための領域では、スリップ制御を実行しても良い。また、図17の「スリップ」に示すように、スリップ状態とするための領域を「クラッチB」の領域に隣接して設定しても良い。
このように、ロックアップクラッチL/Cの作動は、上記図17に示すようなロックアップ領域マップに従って制御すれば良い。但し、車両状態によっては、ロックアップクラッチL/Cの作動を制限した方が良い場合がある。そこで、本実施例では、ロックアップクラッチL/Cの作動に制限がある場合には、上記ロックアップ領域マップに従って制御することに優先して、ロックアップクラッチL/Cを作動させる。具体的には、自動変速機18やロックアップクラッチL/Cの作動油が比較的高油温である場合には、その作動油を冷却するためにロックアップクラッチL/Cを完全係合状態とすることが望ましい。一方で、作動油が比較的低油温である場合には、その作動油が流通する機器(例えば自動変速機18など)の暖機を促進するためにロックアップクラッチL/Cを解放状態とすることが望ましい。また、作動油が比較的低油温である場合には、ロックアップクラッチL/Cをスリップ作動させるときの制御性が悪化してドライバビリティが悪化する可能性があることから、ロックアップクラッチL/Cのスリップ状態を禁止することが望ましい。そこで、本実施例では、作動油温THOILが比較的高い場合は、ロックアップクラッチL/Cを係合作動させることを優先する一方で、作動油温THOILが比較的低い場合は、ロックアップクラッチL/Cを解放作動させることを優先するか、或いはロックアップクラッチL/Cのスリップ作動のみを禁止することを優先する。
より具体的には、図3に戻り、電子制御装置40は、更に、ロックアップ制限域判定部としてのロックアップ制限域判定手段72と、ロックアップ制御部としてのロックアップ制御手段74とを備えている。
ロックアップ制限域判定手段72は、ロックアップクラッチL/Cの作動が制限状態であるか否かを判定する。例えば、ロックアップ制限域判定手段72は、作動油温THOILが所定高油温よりも高いか否かに基づいて、ロックアップクラッチL/Cの作動が制限状態であるか否かを判定する。また、ロックアップ制限域判定手段72は、作動油温THOILが所定低油温よりも低いか否かに基づいて、ロックアップクラッチL/Cの作動が制限状態であるか否かを判定する。上記所定高油温は、作動油温THOILが燃費向上よりも作動油の冷却を優先する必要がある程高くなっていることを判断するための予め求められて記憶された高油温判定値である。また、上記所定低油温は、作動油温THOILが燃費向上よりも自動変速機18の暖機を促進する必要がある程低くなっていることを判断するための予め求められて記憶された低油温判定値である。また、上記所定低油温は、作動油温THOILがロックアップクラッチL/Cのスリップ作動時の制御性を悪化させる程低くなっていることを判断するための予め求められて記憶された低油温判定値である。
ロックアップ制御手段74は、ロックアップ制限域判定手段72によりロックアップクラッチL/Cの作動が制限状態でないと判定された場合には、例えば図17に示すようなロックアップ領域マップから実際の車速Vおよびアクセル開度Accに基づいて、ロックアップクラッチL/Cの作動を判断し、その判断した作動となるようにロックアップクラッチL/Cを制御する。一方で、ロックアップ制御手段74は、ロックアップ制限域判定手段72によりロックアップクラッチL/Cの作動が制限状態であると判定された場合には、例えば上記ロックアップ領域マップに従ってロックアップクラッチL/Cを制御することに優先して、ロックアップクラッチL/Cの作動を制御する。例えば、ロックアップ制御手段74は、ロックアップ制限域判定手段72により作動油温THOILが所定高油温よりも高いと判定された場合には、ロックアップクラッチL/Cを完全係合状態とする。一方で、ロックアップ制御手段74は、ロックアップ制限域判定手段72により作動油温THOILが所定低油温よりも低いと判定された場合には、ロックアップクラッチL/Cを解放状態とするか、或いはロックアップクラッチL/Cをスリップ状態としない。
図18は、電子制御装置40の制御作動の要部、すなわち、第1電動機トルクTMG1を調節することでエンジン動作点を制御する際に車両の更なる燃費向上を図る制御作動を説明するためのフローチャートであり、例えば数msec乃至数十msec程度の極めて短いサイクルタイムで繰り返し実行される。この図18に示す制御作動は、単独で或いは他の制御作動と並列的に実行される。なお、ステップ(以下、「ステップ」を省略する)SB1はロックアップ制限域判定手段72に対応しており、SB2〜SB4はロックアップ制御手段74に対応する。
先ず、SB1においては、例えば作動油温THOILに基づいてロックアップクラッチL/Cの作動が制限状態であるか否かが判定される。このSB1の判断が否定された場合、すなわちロックアップクラッチL/Cの作動が制限状態でない場合には、SB2に移る。一方、このSB1の判断が肯定された場合、すなわちロックアップクラッチL/Cの作動が制限状態である場合には、SB4に移る。
SB2においては、例えば図17に示すようなロックアップ領域マップから実際の車速Vおよびアクセル開度Accに基づいて、ロックアップクラッチL/Cの作動(すなわち完全係合状態、スリップ状態、および解放状態のいずれか1の状態)が判断される。
SB3においては、上記SB2で判断された作動となるようにロックアップクラッチL/Cが制御される。例えば、この制御では、ロックアップクラッチL/Cを完全係合状態(或いはスリップ状態)とせずに、併用伝達経路を用いることでエンジン動作点を燃費最適点にした方がトータルの燃費で有利なときは、ロックアップクラッチL/Cが解放状態とされる。また、ロックアップ伝達経路を用いることでエンジン動作点を移動させて、多少エンジン効率ηENGが低下しても伝達効率を向上させた方がトータルの燃費で有利なときは、ロックアップクラッチL/Cが完全係合状態(或いはスリップ状態)とされる。
SB4においては、燃費向上に関係なく、ロックアップクラッチL/Cの作動が強制的に制御される。例えば、作動油温THOILが所定高油温よりも高い場合には、ロックアップクラッチL/Cを完全係合状態とすることが優先され、作動油が冷却される。一方で、作動油温THOILが所定低油温よりも低い場合には、ロックアップクラッチL/Cが解放状態とされるか、或いはロックアップクラッチL/Cのスリップ状態のみが禁止され、自動変速機18の暖機が促進されると共に、ロックアップクラッチL/Cの制御性の悪化によるドライバビリティの悪化が回避される。
上述のように、本実施例によれば、併用伝達経路(電気経路+流体伝達のみの機械経路)における伝達効率(合成伝達効率ηCVT)と、ロックアップ伝達経路における伝達効率(ロックアップ時伝達効率ηLU)とのうちで、伝達効率が良い方の伝達経路が選択されるので、第1電動機トルクTMG1を調節することでエンジン動作点を制御することができるときに、車両の更なる燃費向上を図ることができる。
また、本実施例によれば、併用伝達経路を用いたときとロックアップ伝達経路を用いたときとで、エンジン動作点が異なる場合には、併用伝達経路における総合効率ηTOTALとロックアップ伝達経路におけるロックアップ時総合効率ηLUTOTALとのうちで、総合効率が良い方の伝達経路が選択されるので、第1電動機トルクTMG1を調節することでエンジン動作点を制御することができるときに、車両の更なる燃費向上を適切に図ることができる。
また、本実施例によれば、ロックアップクラッチL/Cの作動に制限がある場合には、伝達効率(或いは総合効率)が良い方の伝達経路を選択することに優先して、ロックアップクラッチL/Cを作動させるので、ロックアップクラッチL/Cの作動が確実に制限される。
また、本実施例によれば、作動油温THOILが比較的高い場合は、ロックアップクラッチL/Cを係合作動させることを優先する一方で、作動油温THOILが比較的低い場合は、ロックアップクラッチL/Cを解放作動させることを優先するか、或いはロックアップクラッチL/Cのスリップ作動のみを禁止することを優先するので、作動油温THOILが比較的高い場合はロックアップクラッチL/Cが係合作動させられて作動油が冷却される一方で、作動油温THOILが比較的低い場合はロックアップクラッチL/Cが解放作動させられるか、或いはロックアップクラッチL/Cのスリップ作動のみが禁止されて、作動油が流通する機器の暖機が促進されると共に、ロックアップクラッチL/C自体の制御性の悪化によるドライバビリティの悪化が回避される。
次に、本発明の他の実施例について説明する。なお、以下の実施例の説明において、実施例相互に重複する部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
前述の実施例において、併用伝達経路における動力伝達にて、第1電動機MG1が電力を消費すると共に第2電動機MG2が発電する動力循環状態が生じると、合成伝達効率ηCVTが著しく低下することを示した(図8参照)。そこで、本実施例では、併用伝達経路における動力伝達にて、動力循環状態を生じさせるときには、ロックアップクラッチL/Cを完全係合状態乃至スリップ状態とすることで、その動力循環状態を低減乃至回避する。但し、ロックアップ伝達経路を用いることで、伝達効率は向上するものの、エンジン動作点はエンジン最少燃料消費率線LFLから離間し易くなり、エンジン効率ηENGは低下し易くなる。従って、動力循環状態が生じる場合に必ずしもロックアップクラッチL/Cを完全係合状態乃至スリップ状態とするのではなく、動力循環状態を低減乃至回避する走行状態を適切に見極める必要がある。以下において、動力循環状態を低減乃至回避する走行状態について検討する。
図19は、ある一定のタービン回転速度Ntの下で図9と同じ座標系において、エンジン最少燃料消費率線LFL上の動作点を目標エンジン動作点とした場合に動力循環状態が生じたときの第1電動機トルクTMG1およびポンプトルクTpを表した図である。図19において、エンジン最少燃料消費率線LFL上で目標エンジン出力Pe*が達成されるエンジン動作点P05におけるエンジントルクTeに力行状態での第1電動機トルクTMG1(>0)を加えた合計トルクがポンプトルクTpとなり、動力循環状態が生じている。このように、ポンプトルクTpがエンジン動作点P05におけるエンジントルクTeよりも大きい場合は、動力循環状態となる。尚、前記図9に示すように、ポンプトルクTpがエンジン動作点P05におけるエンジントルクTeよりも小さい場合は、エンジン動作点P05におけるエンジントルクTeに発電状態での第1電動機トルクTMG1(<0)を加えた合計トルクがポンプトルクTpとなり、第1電動機MG1が発電すると共に第2電動機MG2が電力を消費する動力分流状態となる。このように、ポンプトルクTpの値によって、動力分流状態が生じるのか或いは動力循環状態が生じるのかが区分される。
図20は、図11と同じ座標系において、速度比e別のポンプトルクTpを表した図である。図20において、エンジン最少燃料消費率線LFL上で目標エンジン出力Pe*が達成されるエンジン動作点を目標エンジン動作点に定める場合、エンジン最少燃料消費率線LFLよりもポンプトルクTpが高トルク側にあると、動力循環状態が生じることがわかる。つまり、速度比eが小さい程、動力循環状態に成り易いことがわかる。従って、速度比eが小さいときには、ロックアップクラッチL/Cを完全係合状態乃至スリップ状態として、電気経路を介した動力伝達を低減乃至回避すれば良い。更に、ロックアップクラッチL/Cを完全係合状態乃至スリップ状態としたときのエンジン効率ηENGの低下分を加味して、ロックアップクラッチL/Cを完全係合状態乃至スリップ状態とすれば良い。
図21は、ロックアップクラッチL/Cを完全係合状態乃至スリップ状態とする際の上述した考え方を反映させるように、ロックアップクラッチを完全係合状態乃至スリップ状態とすることによってエンジン動作点が移動させられたことに伴うエンジン効率ηENGの悪化およびロックアップクラッチを完全係合状態乃至スリップ状態とすることによる伝達効率の向上に基づいて、動力循環状態を回避すべき走行状態が予め定められて記憶された関係(ロックアップ領域マップB)の一例を示す図である。図21において、ロックアップ領域マップBは、車速軸と要求出力トルク軸(或いはアクセル開度軸等)との二次元座標内において設定されたロックアップクラッチL/Cの完全係合乃至スリップ係合を判断するための領域を有している。図21中において、「ロックアップオン」と示された領域は、ロックアップクラッチL/Cを完全係合状態乃至スリップ状態とするための領域である。この図21のロックアップ領域マップBでは、速度比eが比較的小さいときにロックアップクラッチL/Cが完全係合状態乃至スリップ状態とされるように、「ロックアップオン」領域が設定されている。
より具体的には、図3に戻り、ロックアップ制限域判定手段72は、例えば併用伝達経路を用いているときの車両走行中において、図21に示すようなロックアップ領域マップBから実際の走行状態としての車速Vおよびアクセル開度Accに基づいて、ロックアップクラッチL/Cを完全係合状態乃至スリップ状態とすべき走行状態にあるか否かを判定する。尚、併用伝達経路を用いているときの車両走行中において、ロックアップクラッチL/Cを完全係合状態乃至スリップ状態とすべき走行状態にあるか否かを判定することは、ロックアップクラッチL/Cの作動が制限状態であるか否かを判定することであるとも言える。
ロックアップ制御手段74は、ロックアップ制限域判定手段72によりロックアップクラッチL/Cを完全係合状態乃至スリップ状態とすべき走行状態にあると判定された場合には、ロックアップクラッチL/Cを完全係合状態乃至スリップ状態とする。
図22は、電子制御装置40の制御作動の要部、すなわち、第1電動機トルクTMG1を調節することでエンジン動作点を制御する際に車両の更なる燃費向上を図る制御作動を説明するためのフローチャートであり、例えば数msec乃至数十msec程度の極めて短いサイクルタイムで繰り返し実行される。この図22に示す制御作動は、単独で或いは他の制御作動と並列的に実行される。なお、ステップ(以下、「ステップ」を省略する)SC1はロックアップ制限域判定手段72に対応しており、SC2はロックアップ制御手段74に対応する。
先ず、SC1においては、例えば併用伝達経路を用いているときの車両走行中において、図21に示すようなロックアップ領域マップBから実際の車速Vおよびアクセル開度Accに基づいて、ロックアップクラッチL/Cを完全係合状態乃至スリップ状態とすべき走行状態(すなわち所定ロックアップ領域)にあるか否かが判定される。このSC1の判断が否定された場合、すなわち所定ロックアップ領域にない場合には、本ルーチンが終了させられる。一方、このSC1の判断が肯定された場合、すなわち所定ロックアップ領域にある場合には、SC2に移る。また、SC2においては、ロックアップクラッチL/Cが完全係合状態乃至スリップ状態とされる。
上述のように、本実施例によれば、併用伝達経路における動力伝達にて動力循環状態を生じさせるときには、ロックアップクラッチL/Cを係合乃至スリップ作動させてその動力循環状態を低減乃至回避するので、動力循環状態が生じることにより電気経路を介したときの電気損失が大幅に増加して併用伝達経路における合成伝達効率ηCVTが大幅に低下することに対して、その動力循環状態の発生機会を減らすようにロックアップクラッチL/Cが係合乃至スリップ作動させられることで、伝達効率の低下が抑えられ、車両の燃費悪化を抑制することができる。
また、本実施例によれば、ロックアップクラッチL/Cの係合乃至スリップ作動によってエンジン動作点が移動させられたことに伴うエンジン効率ηENGの悪化及びロックアップクラッチL/Cの係合乃至スリップ作動による伝達効率の向上に基づいて予め定められた動力循環状態を回避すべき走行状態に、実際の走行状態があるときにロックアップクラッチL/Cを係合乃至スリップ作動させるので、動力循環状態の発生に伴う電気損失の増加が抑制されるようにロックアップクラッチL/Cが適切に係合乃至スリップ作動させられて、車両の燃費悪化を適切に抑制することができる。
以上、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、別の態様でも実施され得る。
例えば、前述の実施例1,2において、自動変速機18は有段変速機であるが、変速比γATを連続的に変化させることが可能な無段変速機(CVT)であってもよい。
また、前述の実施例1,2において、車両用駆動装置10には、自動変速制御が実施される自動変速機18が備えられていたが、例えば、図23に示す車両用駆動装置310のように自動変速機18が無い構成も考え得る。
また、前述の実施例1において、前記エンジン動作点制御では、第1電動機MG1は回生作動させられ第1電動機トルクTMG1は負回転方向に発生させられるが、第1電動機MG1が電力を消費すると共に第2電動機MG2が発電する動力循環状態が許容される場合すなわち第1電動機トルクTMG1が正回転方向に発生させられる場合があっても差し支えない。
また、前述の実施例1,2において、図1に示すように第2電動機MG2は自動変速機18の入力軸20に連結されているので、第2電動機MG2は自動変速機18を介して駆動輪58に間接的に連結されていることになるが、その入力軸20ではなく出力軸22に連結されていても差し支えない。そのように第2電動機MG2が出力軸22に連結されているとすれば、第2電動機MG2と駆動輪58とは動力伝達が遮断されることなく一対一の関係で回転するので、第2電動機MG2は駆動輪58に直接連結されていると言える。また、第2電動機MG2は駆動輪58に組み込まれるホイールインモータであっても差し支えない。その場合には、左右の駆動輪58を合わせて合計2機の第2電動機MG2が設けられていることになる。
また、前述の実施例1,2において、図1に示すように第2電動機MG2は、エンジン12が間接的に連結された後輪である駆動輪58に連結されているが、エンジン12および第1電動機MG1は図1の通り上記後輪に連結されている一方で、第2電動機MG2は上記後輪にではなく前輪に直接又は間接的に連結されていても差し支えない。そのように第2電動機MG2が前輪に連結されておればその前輪も駆動輪に含まれる。要するに、エンジン12からの動力で駆動される駆動輪と第2電動機MG2からの動力で駆動される駆動輪とは、別個の車輪であっても差し支えないということである。
また、前述の実施例1,2で説明した前記エンジン動作点制御すなわち無段変速機60の無段変速動作において、第1電動機トルクTMG1が調節されるが、その第1電動機トルクTMG1は、直接調節されてもよいし、第2電動機トルクTMG2の調節すなわち第2電動機MG2の出力の調節により、結果的に言い換えれば間接的に調節されてもよい。
また、前述の実施例1,2において、前記電気経路では、第1電動機MG1と第2電動機MG2との間での電力授受により動力伝達が電気的になされるが、例えば、第1電動機MG1が発電した電力が蓄電装置36を経由せずに第2電動機MG2に直接供給されてもよいし、第1電動機MG1が発電した電力が蓄電装置36に一旦充電されその蓄電装置36から第2電動機MG2に供給される等して、その第1電動機MG1が発電した電力が第2電動機MG2に間接的に供給されても差し支えない。前記動力循環時でも同様である。
また、前述の実施例1,2において、前記エンジン動作点制御では、前記電気経路において、第1電動機MG1と第2電動機MG2との間での電力授受により動力伝達が電気的になされるが、例えば、第2電動機MG2は、蓄電装置36からの電力供給を受けて、或いは、その蓄電装置36からの電力供給と共に第1電動機MG1が発電した電力の供給を受けて、駆動されても差し支えない。なお、前記動力循環時に第1電動機MG1が力行する場合における第1電動機MG1への電力供給に関しても同様である。
また、前述の実施例1,2において、図1に示すように、第1電動機MG1はトルクコンバータ16のポンプ翼車16pに直接連結されているが、変速機、クラッチ、または電動ベルト等を介してポンプ翼車16pに間接的に連結されていても差し支えない。
また、前述の実施例1,2において、車両用駆動装置10は蓄電装置36を備えているが、その蓄電装置36は無くても差し支えない。
また、前述の実施例1において、図10のフローチャートでは、SA3の次にSA4に移るが、それら両ステップの実行順序は何れが先でもよく、例えば、そのフローチャートは、SA2の次にSA4に移り、SA4の判断が肯定された場合にSA3に移り、そして、SA3の次にSA5に移るものであっても差し支えない。
また、前述の実施例1において、図10のフローチャートのSA5では、目標エンジン動作点が示すエンジン回転速度Neが所定の変化量ΔNeだけ増加されて新たな目標エンジン動作点が決定されるが、そのエンジン回転速度Neが所定の変化量ΔNeだけ減少されて新たな目標エンジン動作点が決定されても差し支えない。そのようにした場合には、図10のSA9では、そのSA5で決定された今回の目標エンジン動作点が示すエンジン回転速度Neが前記所定の変化量ΔNeだけ増加されて新たな目標エンジン動作点が決定される。
また、前述の実施例1の図10に示すフローチャートにおいて、SA3からSA10までのステップを備えず、SA2の次にSA11が実行されるフローチャートも考え得る。
また、前述の実施例1,2において、例えば、図9,19に点P05として示すように、目標エンジン動作点はエンジン最少燃料消費率線LFL上に設定されるが、エンジン最少燃料消費率線LFLから外れて設定されることも考え得る。
また、前述の実施例1,2において、車両は前記モータ走行を行うことが可能であるが、車両走行は常に前記エンジン走行でなされても差し支えない。
また、前述の実施例1,2において、車両を後進させる場合には、自動変速機18を図2に示すRev1またはRev2に変速し自動変速機18の入力軸20を正回転方向に回転させるが、自動変速機18を図2に示す1st〜8thの何れかに変速し第2電動機MG2を負回転方向に駆動することで車両を後進させても差し支えない。
また、前述の実施例1,2において、車両用駆動装置10には流体伝動装置としてトルクコンバータ16が設けられているが、トルクコンバータ16に替えて、フルードカップリングが設けられていても差し支えない。
また、前述の実施例1,2において、車両用駆動装置10,310は、FR(フロントエンジン・リヤドライブ)方式の車両に用いられるものに限らず、その他の駆動方式の車両に用いられるものであってもよい。
また、前述の実施例1,2において、無段変速機60の無段変速動作では、図6に示すように前記電気経路及び前記機械経路の伝達比率RTOPEL,RTOPMCは段階的には変更されないが、図8に示すように一点鎖線と実線との交点が示す速度比を境として、低速度比域では前記電気経路の伝達効率ηELの方が前記機械経路の伝達効率ηMCよりも高い一方で、高速度比域では前記機械経路の伝達効率ηMCの方が前記電気経路の伝達効率ηELよりも高いので、例えば、上記低速度比域では前記電気経路のみで動力伝達を行い、上記高速度比域では前記機械経路のみで動力伝達を行うようにしても差し支えない。
また、前述の実施例1において、エンジン動作点制御手段70は、動作モード判断手段68によってシステム最適動作モードが選択されていると判断された場合には、総合効率ηTOTALが大きくなる側にエンジン12の動作点をずらすが、その総合効率ηTOTALに替えて、前記電気経路と前記機械経路とにおいてエンジン12からの動力が伝達されるときの動力伝達損失LSSCVTとエンジン12の損失LSSENG(以下、エンジン損失LSSENGという)とを合計した合計損失LSSTOTALに基づいて、エンジン12の動作点をずらすものであっても差し支えない。具体的には、その合計損失LSSTOTALが小さくなる側に、エンジン12の動作点をずらすものであっても差し支えないということである。そのようにしたとすれば、エンジン12の動作点が上記合計損失LSSTOTALに応じて変更されない場合と比較して、車両用駆動装置10全体として効率アップすなわちその合計損失LSSTOTALの低減が図られ、車両の燃費を向上させることが可能である。上記動力伝達損失LSSCVTは、無段変速機60に入力される動力すなわちエンジン出力Peと前記合成伝達効率ηCVTとに基づいて算出でき、上記エンジン損失LSSENGは、エンジン12への供給燃料が完全に燃焼した場合の単位時間当たりの低位発熱量である完全燃焼時エンジン出力PeCMPと前記エンジン効率ηENGとに基づいて算出できる。
上記のようにエンジン12の動作点が、合計損失LSSTOTALが小さくなる側にずらされるのであれば、図10のフローチャートにおいて、SA3は図24のSD3に置き換えられ、SA7とSA8とは図25のSD7とSD8とにそれぞれ置き換えられる。そのSD3、SD7、及びSD8はエンジン動作点制御手段70に対応する。
その図10のSA3、SA7、SA8をSD3、SD7、SD8にそれぞれ置き換えたフローチャートを具体的に説明すれば、そのフローチャートでは、図10のSA2の次は図24のSD3に移り、そのSD3の次は図10のSA4に移る。そのSD3においては、前記SA3と同様にして、合成伝達効率ηCVTとエンジン効率ηENGとが算出される。更に、エンジン12における燃料消費量が時間経過に従って逐次検出されており、前記完全燃焼時エンジン出力PeCMPが単位時間当たりの上記燃料消費量に基づいて算出される。その完全燃焼時エンジン出力PeCMPとその単位時間当たりの燃料消費量との関係は、例えば予め実験的に求められている。そして、前記合計損失LSSTOTALが、その算出された合成伝達効率ηCVTとエンジン効率ηENGと完全燃焼時エンジン出力PeCMPとに基づいて算出される。
また、図10のSA6の次は図25のSD7に移る。そのSD7においては、前記SD3と同様にして、今回の目標エンジン動作点に基づく合計損失LSSTOTAL(今回合計損失という)が算出される。なお、前回の目標エンジン動作点に基づく合計損失LSSTOTALである前回合計損失は、図25のSD8での判断のために予め記憶されている。SD7の次はSD8に移る。
SD8においては、前回合計損失の方が今回合計損失よりも小さいか否かが判断される。このSD8の判断が肯定された場合、すなわち、前回合計損失の方が今回合計損失よりも小さい場合には、図10のSA9に移る。一方、このSD8の判断が否定された場合には、図10のSA5に移る。図10におけるフローチャートにおいてSA3、SA7、SA8をSD3、SD7、SD8にそれぞれ置き換えたことにより、以上の点が異なるが、その他の点においては図10のフローチャートと同じである。
また、前述の実施例1,2において、図17に示すようなロックアップ領域マップや図21に示すようなロックアップ領域マップBからロックアップクラッチL/Cの作動を判断したが、併用伝達経路を用いたときの総合効率ηTOTALとロックアップ伝達経路を用いたときのロックアップ時総合効率ηLUTOTALとを逐次算出し、燃費向上に有利な方を選択するようにしても良い。
また、前述の実施例1,2において、併用伝達経路とロックアップ伝達経路とを比較する際、エンジン最少燃料消費率線LFL上で目標エンジン出力Pe*が達成されるように目標エンジン動作点を定める場合であったが、システム最適動作モードが選択されているときに目標エンジン動作点を定める場合であっても良い。
また、前述の実施例2において、動力循環状態を示すパラメータとして速度比eを例示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、動力循環状態を示すパラメータとして動力循環率(=電気経路を介して伝達される動力/エンジンパワー)を定義し、その動力循環率の値がロックアップクラッチL/Cを係合乃至スリップ作動させる必要がある程の動力循環状態となっていると判断できるための予め求められて記憶された所定動力循環率より大きい場合に、ロックアップクラッチL/Cを係合乃至スリップ作動させても良い。
また前述した複数の実施例はそれぞれ、例えば優先順位を設けるなどして、相互に組み合わせて実施することができる。
なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、その他一々例示はしないが、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々変更、改良を加えた態様で実施することができる。
10:車両用駆動装置
12:エンジン
16:トルクコンバータ(流体伝動装置)
16p:ポンプ翼車(入力側回転要素)
16t:タービン翼車(出力側回転要素)
40:電子制御装置(制御装置)
58:駆動輪
L/C:ロックアップクラッチ
MG1:第1電動機
MG2:第2電動機
【0004】
両の更なる燃費向上を適切に図ることができる。
[0009]
また、第3の発明は、前記第1の発明又は第2の発明に記載の車両用駆動装置の制御装置において、前記第1の伝達経路における動力伝達効率は、前記電気経路を介したときの伝達効率と前記機械経路において前記流体伝動装置における流体のみを介したときの伝達効率とに基づいて求められるものである。このようにすれば、第1の伝達経路における動力伝達効率が適切に求められる。
[0010]
また、第4の発明は、前記第1の発明乃至第3の発明の何れか1つに記載の車両用駆動装置の制御装置において、前記第1の伝達経路における動力伝達にて、前記第1電動機が電力を消費すると共に前記第2電動機が発電する動力循環状態を生じさせるときには、前記ロックアップクラッチを係合乃至スリップ作動させてその動力循環状態を低減乃至回避することにある。このようにすれば、動力循環状態が生じることにより前記電気経路を介したときの電気損失が大幅に増加して第1の伝達経路における動力伝達効率が大幅に低下することに対して、その動力循環状態の発生機会を減らすようにロックアップクラッチが係合乃至スリップ作動させられることで、動力伝達効率の低下が抑えられ、車両の燃費悪化を抑制することができる。
[0011]
また、第5の発明は、前記第4の発明に記載の車両用駆動装置の制御装置において、前記ロックアップクラッチの係合乃至スリップ作動によって前記エンジンの動作点が移動させられたことに伴うエンジン効率の悪化及び前記ロックアップクラッチの係合乃至スリップ作動による動力伝達効率の向上に基づいて予め定められた動力循環状態を回避すべき走行状態に、実際の走行状態があるときに前記ロックアップクラッチを係合乃至スリップ作動させることにある。このようにすれば、動力循環状態の発生に伴う電気損失の増加が抑制されるようにロックアップクラッチが適切に係合乃至スリップ作動させられて、車両の燃費悪化を適切に抑制することができる。
[0012]
また、第6の発明は、前記第1の発明乃至第5の発明の何れか1つに記載の車両用駆動装置の制御装置において、前記ロックアップクラッチの作動に
【0005】
制限がある場合には、動力伝達効率が良い方の伝達経路を選択することに優先して、前記ロックアップクラッチを作動させることにある。このようにすれば、前記ロックアップクラッチの作動が確実に制限される。
[0013]
また、第7の発明は、前記第6の発明に記載の車両用駆動装置の制御装置において、前記ロックアップクラッチの作動油の温度が比較的高い場合は、前記ロックアップクラッチを係合作動させることを優先する一方で、前記ロックアップクラッチの作動油の温度が比較的低い場合は、前記ロックアップクラッチを解放作動させることを優先するか、或いはそのロックアップクラッチのスリップ作動のみを禁止することを優先することにある。このようにすれば、作動油の温度が比較的高い場合は前記ロックアップクラッチが係合作動させられて作動油が冷却される一方で、作動油の温度が比較的低い場合は前記ロックアップクラッチが解放作動させられるか、或いはロックアップクラッチのスリップ作動のみが禁止されて、作動油が流通する機器の暖機が促進されると共に、ロックアップクラッチ自体の制御性の悪化によるドライバビリティの悪化が回避される。
[0014]
また、第8の発明は、前記第1の発明乃至第7の発明の何れか1つに記載の車両用駆動装置の制御装置において、前記第1の伝達経路においては、前記エンジンの動作点におけるエンジン効率とその第1の伝達経路における動力伝達効率との積で表される総合効率が大きくなる側に、そのエンジンの動作点をずらすことにある。このようにすれば、エンジンの動作点が総合効率に応じて変更されない場合と比較して、車両用駆動装置全体として効率アップが図られ、車両の燃費を向上させることが可能である。
[0015]
また、第9の発明は、前記第1の発明乃至第8の発明の何れか1つに記載の車両用駆動装置の制御装置において、エンジントルクと前記第1電動機のトルクとの和が、前記流体伝動装置の速度比に応じて前記入力側回転要素に生じる入力側負荷トルクと釣り合うように、前記第1電動機のトルクを調節するものであり、目標エンジン動作点が示すエンジン回転速度に基づいて前記入力側負荷トルクを求め、その入力側負荷トルクとその目標エンジン動作点が示すエンジントルクとに基づいて前記第1電動機のトルクを決定することにある。このようにすれば、その流体伝動装置の特性に基づいて容易に第1電動機のトルクを調節することができる。
また、第10の発明は、前記第1の発明乃至第9の発明の何れか1つに記載の車両用駆動装置の制御装置において、前記第2の伝達経路における動力伝達効率は、前記ロックアップクラッチの損失に基づいて求められるものである。

Claims (9)

  1. エンジンからの動力が入力される入力側回転要素と駆動輪へ動力を出力する出力側回転要素との間を直結可能なロックアップクラッチを有する流体伝動装置と、前記入力側回転要素に直接又は間接的に連結された第1電動機と、駆動輪に直接又は間接的に連結された第2電動機とを備えた車両用駆動装置の制御装置であって、
    前記第1電動機と前記第2電動機との間での電力授受により動力伝達が電気的になされる電気経路と、動力伝達が前記流体伝動装置を介して機械的になされる機械経路とを有し、前記第1電動機のトルクを調節することで前記エンジンの動作点を制御することが可能であり、
    前記電気経路を介した動力伝達と前記機械経路において前記流体伝動装置における流体のみを介した動力伝達とを併用して前記エンジンの動力を前記駆動輪側へ伝達する第1の伝達経路における動力伝達効率と、
    前記機械経路において前記流体伝動装置のロックアップクラッチを係合乃至スリップ作動させたときの動力伝達にて前記エンジンの動力を前記駆動輪側へ伝達する第2の伝達経路における動力伝達効率とのうちで、
    動力伝達効率が良い方の伝達経路を選択することを特徴とする車両用駆動装置の制御装置。
  2. 前記第1の伝達経路を用いたときと前記第2の伝達経路を用いたときとで、前記エンジンの動作点が異なる場合には、各々の前記エンジンの動作点におけるエンジン効率と前記動力伝達効率との積で表される総合効率が良い方の伝達経路を選択することを特徴とする請求項1に記載の車両用駆動装置の制御装置。
  3. 前記第1の伝達経路における動力伝達効率は、前記電気経路を介したときの伝達効率と前記機械経路において前記流体伝動装置における流体のみを介したときの伝達効率とに基づいて算出されるものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の車両用駆動装置の制御装置。
  4. 前記第1の伝達経路における動力伝達にて、前記第1電動機が電力を消費すると共に前記第2電動機が発電する動力循環状態を生じさせるときには、前記ロックアップクラッチを係合乃至スリップ作動させて該動力循環状態を低減乃至回避することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の車両用駆動装置の制御装置。
  5. 前記ロックアップクラッチの係合乃至スリップ作動によって前記エンジンの動作点が移動させられたことに伴うエンジン効率の悪化及び前記ロックアップクラッチの係合乃至スリップ作動による動力伝達効率の向上に基づいて予め定められた動力循環状態を回避すべき走行状態に、実際の走行状態があるときに前記ロックアップクラッチを係合乃至スリップ作動させることを特徴とする請求項4に記載の車両用駆動装置の制御装置。
  6. 前記ロックアップクラッチの作動に制限がある場合には、動力伝達効率が良い方の伝達経路を選択することに優先して、前記ロックアップクラッチを作動させることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の車両用駆動装置の制御装置。
  7. 前記ロックアップクラッチの作動油の温度が比較的高い場合は、前記ロックアップクラッチを係合作動させることを優先する一方で、
    前記ロックアップクラッチの作動油の温度が比較的低い場合は、前記ロックアップクラッチを解放作動させることを優先するか、或いは該ロックアップクラッチのスリップ作動のみを禁止することを優先することを特徴とする請求項6に記載の車両用駆動装置の制御装置。
  8. 前記第1の伝達経路においては、前記エンジンの動作点におけるエンジン効率と該第1の伝達経路における動力伝達効率との積で表される総合効率が大きくなる側に、該エンジンの動作点をずらすことを特徴とする請求項1乃至7の何れか1項に記載の車両用駆動装置の制御装置。
  9. エンジントルクと前記第1電動機のトルクとの和が、前記流体伝動装置の速度比に応じて前記入力側回転要素に生じる入力側負荷トルクと釣り合うように、前記第1電動機のトルクを調節することを特徴とする請求項1乃至8の何れか1項に記載の車両用駆動装置の制御装置。
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