KR101631779B1 - 차량용 구동 장치 - Google Patents

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Abstract

제 1 원동기 (MG1) 와, 제 2 원동기 (MG2) 와, 제 1 원동기가 접속된 제 1 회전 요소 (11) 와, 제 2 원동기가 접속된 제 2 회전 요소 (13) 와, 구동륜이 접속된 제 3 회전 요소 (14) 를 갖는 차동 기구 (10) 를 구비하고, 차동 기구의 공선도에 있어서, 제 1 회전 요소와 제 2 회전 요소는 제 3 회전 요소를 사이에 두고 서로 상이한 측에 있고, 제 1 원동기 및 제 2 원동기 중 일방의 원동기가 출력할 수 있는 제어량의 범위에는 목표 제어량으로서 선택할 수 없는 영역이 정해져 있다.

Description

차량용 구동 장치{DRIVE APPARATUS FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 구동 장치에 관한 것이다.
종래, 복수의 원동기를 갖는 차량이 공지되어 있다. 예를 들어, 특허문헌 1 에는, 2 개의 전기 기계를 갖고, 전기 자동차 운전 상태에서 작동하는 하이브리드차의 범위의 최대화의 기술이 개시되어 있다. 특허문헌 1 에는, 2 개의 전기 기계에 견인 토크를 발생시켜 주행하는 기술이 개시되어 있다.
미국 특허출원공개 제2008/0125928호 명세서
차동 기구에 접속된 2 개의 원동기를 동력원으로 하여 주행할 때에, 각각의 원동기의 동작의 자유도가 높은 경우의 제어 방법에 대해, 종래 충분한 검토가 이루어지지 않았다. 예를 들어, 2 개의 원동기의 출력 분담이나 동작점의 선택의 자유도가 높은 경우의 효율을 향상시킬 수 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 목적은, 차동 기구에 접속된 2 개의 원동기를 동력원으로 하여 주행할 때의 효율을 향상시킬 수 있는 차량용 구동 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 차량용 구동 장치는, 제 1 원동기와, 제 2 원동기와, 상기 제 1 원동기가 접속된 제 1 회전 요소와, 상기 제 2 원동기가 접속된 제 2 회전 요소와, 구동륜이 접속된 제 3 회전 요소를 갖는 차동 기구를 구비하고, 상기 차동 기구의 공선도에 있어서, 상기 제 1 회전 요소와 상기 제 2 회전 요소는 상기 제 3 회전 요소를 사이에 두고 서로 상이한 측에 있고, 상기 제 1 원동기 및 상기 제 2 원동기 중 일방의 원동기가 출력할 수 있는 제어량의 범위에는, 목표 제어량으로서 선택할 수 없는 영역이 정해져 있는 것을 특징으로 한다.
상기 차량용 구동 장치에 있어서, 상기 목표 제어량으로서 선택할 수 없는 영역은 복수 정해져 있고, 또한 서로 불연속적인 것이 바람직하다.
상기 차량용 구동 장치에 있어서, 상기 일방의 원동기의 목표 제어량으로서 선택할 수 있는 제어량은, 상기 일방의 원동기가 출력할 수 있는 제어량의 범위에 이산적으로 복수 점 정해져 있는 것이 바람직하다.
상기 차량용 구동 장치에 있어서, 차량에 대한 요구 출력을 실현하도록 상기 타방의 원동기의 목표 제어량을 결정하는 것이 바람직하다.
상기 차량용 구동 장치에 있어서, 상기 제 1 원동기와 상기 제 2 원동기 중 어느 원동기의 제어량을 변화시키는 동안, 다른 일방의 원동기의 제어량의 변화를 금지하는 것이 바람직하다.
상기 차량용 구동 장치에 있어서, 차량에 대한 요구 출력에 기초하여, 상기 타방의 원동기의 제어량보다 상기 일방의 원동기의 제어량을 먼저 목표 제어량으로 변화시키는 것이 바람직하다.
상기 차량용 구동 장치에 있어서, 차량에 대해 가속 요구가 이루어진 경우, 상기 제 1 원동기 및 상기 제 2 원동기 중 이너셔가 작은 쪽의 원동기의 제어량을 우선적으로 변화시키는 것이 바람직하다.
상기 차량용 구동 장치에 있어서, 상기 제 1 원동기 및 상기 제 2 원동기는, 각각 회전 전기 (電機) 이고, 차량에 대해 감속 요구가 이루어진 경우, 상기 제 1 원동기 및 상기 제 2 원동기 중 이너셔가 큰 쪽의 원동기의 제어량을 우선적으로 변화시키는 것이 바람직하다.
상기 차량용 구동 장치에 있어서, 상기 제 1 원동기 및 상기 제 2 원동기는, 각각 회전 전기이고, 차량에 대해 감속 요구가 이루어진 경우, 고차속이면, 상기 제 1 원동기 및 상기 제 2 원동기 중 이너셔가 큰 쪽의 원동기의 제어량을 우선적으로 변화시키고, 저차속이면, 상기 제 1 원동기 및 상기 제 2 원동기 중 이너셔가 작은 쪽의 원동기의 제어량을 우선적으로 변화시키는 것이 바람직하다.
상기 차량용 구동 장치에 있어서, 상기 일방의 원동기의 복수의 제어량 중, 목표 제어량으로서 선택할 수 없는 영역이 정해져 있는 제어량은, 토크 또는 회전수중 적어도 어느 일방인 것이 바람직하다.
본 발명에 관련된 차량용 구동 장치는, 제 1 원동기와, 제 2 원동기와, 제 1 원동기가 접속된 제 1 회전 요소와, 제 2 원동기가 접속된 제 2 회전 요소와, 구동륜이 접속된 제 3 회전 요소를 갖는 차동 기구를 구비한다. 차동 기구의 공선도에 있어서, 제 1 회전 요소와 제 2 회전 요소는 제 3 회전 요소를 사이에 두고 서로 상이한 측에 있다. 제 1 원동기 및 제 2 원동기 중 일방의 원동기가 출력할 수 있는 제어량의 범위에는, 목표 제어량으로서 선택할 수 없는 영역이 정해져 있다. 본 발명에 관련된 차량용 구동 장치에 의하면, 차동 기구에 접속된 2 개의 원동기를 동력원으로 하여 주행할 때의 효율을 향상시킬 수 있다는 효과를 발휘한다.
도 1 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 차량용 구동 장치의 동작을 나타내는 플로우 차트이다.
도 2 는, 실시형태에 관련된 차량의 개략 구성도이다.
도 3 은, 유성 기어 기구의 구성 및 각 회전 전기와의 접속의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4 는, 유성 기어 기구의 공선도이다.
도 5 는, 실시형태의 차량용 구동 장치에 있어서의 각 회전 요소의 동작 이미지를 나타내는 도면이다.
도 6 은, 제 2 회전 전기의 동작점의 선택 방법을 설명하는 도면이다.
도 7 은, 제 1 회전 전기의 동작점의 선택 방법을 설명하는 도면이다.
도 8 은, 회전수 차의 임계치를 설명하는 도면이다.
이하에, 본 발명의 실시형태에 관련된 차량용 구동 장치에 대해 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시형태에 의해 이 발명이 한정되는 것은 아니다. 또, 하기의 실시형태에 있어서의 구성 요소에는, 당업자가 용이하게 상정할 수 있는 것 또는 실질적으로 동일한 것이 포함된다.
[실시형태]
도 1 내지 도 7 을 참조하여, 실시형태에 대해 설명한다. 본 실시형태는, 차량용 구동 장치에 관한 것이다. 도 1 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 차량용 구동 장치 (1-1) 의 동작을 나타내는 플로우 차트이고, 도 2 는, 실시형태에 관련된 차량 (100) 의 개략 구성도이다.
도 2 에 나타내는 차량 (100) 은, 제 1 회전 전기 (MG1), 제 2 회전 전기 (MG2), 유성 기어 기구 (10), 출력 기어 (20), 차동 장치 (30), 구동축 (31), 구동륜 (32) 및 ECU (50) 를 포함하여 구성되어 있다. 차량 (100) 은, 예를 들어, 제 1 회전 전기 (MG1) 및 제 2 회전 전기 (MG2) 를 동력원으로 하여 주행할 수 있는 전기 자동차 (EV) 이다. 또한, 차량 (100) 은, 동력원으로서 추가로 엔진을 구비한 하이브리드 차량이어도 된다.
본 실시형태에 관련된 차량용 구동 장치 (1-1) 는, 제 1 회전 전기 (MG1), 제 2 회전 전기 (MG2) 및 유성 기어 기구 (10) 를 포함하여 구성되어 있다. 또한, 차량용 구동 장치 (1-1) 는, 추가로 ECU (50) 를 포함하여 구성되어도 된다.
제 1 회전 전기 (MG1) 및 제 2 회전 전기 (MG2) 는, 각각 모터 (전동기) 로서의 기능과 발전기로서의 기능을 구비하고 있다. 제 1 회전 전기 (MG1) 및 제 2 회전 전기 (MG2) 는 인버터를 통하여 배터리와 접속되어 있다. 제 1 회전 전기 (MG1) 및 제 2 회전 전기 (MG2) 는, 배터리로부터 공급되는 전력을 기계적인 동력으로 변환하여 출력할 수 있음과 함께, 입력되는 동력에 의해 구동되어 기계적인 동력을 전력으로 변환할 수 있다. 회전 전기 (MG1, MG2) 에 의해 발전된 전력은 배터리에 축전할 수 있다. 제 1 회전 전기 (MG1) 및 제 2 회전 전기 (MG2) 로는, 예를 들어, 교류 동기형의 모터 제너레이터를 사용할 수 있다.
본 실시형태에서는, 제 1 회전 전기 (MG1) 가 제 1 원동기에 대응하고 있고, 제 2 회전 전기 (MG2) 가 제 2 원동기에 대응하고 있다. 또한, 이것에 한정되지 않고, 제 1 회전 전기 (MG1) 대신에 다른 공지된 원동기, 예를 들어 엔진이 배치되어 있어도 된다. 또, 제 2 회전 전기 (MG2) 대신에 다른 공지된 원동기, 예를 들어 엔진이 배치되어 있어도 된다. 제 1 원동기 및 제 2 원동기는, 에너지를 회전 운동으로 변환하여 출력할 수 있는 임의의 원동기로 할 수 있다. 또한, 엔진은, 스타터 등의 시동 장치를 구비하거나, 또는 자립 기동할 수 있는 것인 것이 바람직하다.
유성 기어 기구 (10) 는, 차동 기구에 대응하고 있다. 도 3 은, 유성 기어 기구 (10) 의 구성 및 각 회전 전기 (MG1, MG2) 와의 접속의 일례를 나타내는 도면이다. 유성 기어 기구 (10) 는, 싱글 피니언식으로서, 선 기어 (11), 피니언 기어 (12), 링 기어 (13), 및 캐리어 (14) 를 갖는다. 링 기어 (13) 는, 선 기어 (11) 와 동축 상이고 또한 선 기어 (11) 의 직경 방향 외측에 배치되어 있다. 피니언 기어 (12) 는, 선 기어 (11) 와 링 기어 (13) 사이에 배치되어 있고, 선 기어 (11) 및 링 기어 (13) 와 각각 서로 맞물려 있다. 피니언 기어 (12) 는, 캐리어 (14) 에 의해 자유롭게 회전할 수 있도록 지지되어 있다. 캐리어 (14) 는, 선 기어 (11) 와 동축 상에 자유롭게 회전할 수 있도록 지지되어 있다.
본 실시형태에 있어서, 유성 기어 기구 (10) 는, 선 기어 (11), 캐리어 (14), 링 기어 (13) 의 3 개의 회전 요소를 갖는다. 선 기어 (11) 는 제 1 회전 전기 (MG1) 와 접속되어 있고, 제 1 회전 전기 (MG1) 의 로터와 일체 회전한다. 링 기어 (13) 는, 제 2 회전 전기 (MG2) 와 접속되어 있고, 제 2 회전 전기 (MG2) 의 로터와 일체 회전한다. 캐리어 (14) 는, 출력 기어 (20) 와 접속되어 있고, 출력 기어 (20) 와 일체 회전한다. 본 실시형태에서는, 선 기어 (11) 가 제 1 회전 요소에 대응하고, 링 기어 (13) 가 제 2 회전 요소에 대응하고, 캐리어 (14) 가 제 3 회전 요소에 대응하고 있다.
도 2 로 돌아와, 출력 기어 (20) 는, 차동 장치 (30) 의 디퍼렌셜 링 기어 (30a) 와 서로 맞물려 있다. 차동 장치 (30) 는, 좌우의 구동축 (31) 을 통하여 구동륜 (32) 과 접속되어 있다. 요컨대, 캐리어 (14) 는, 출력 기어 (20), 차동 장치 (30) 및 구동축 (31) 을 통하여 구동륜 (32) 과 접속되어 있다.
차량 (100) 에는, ECU (50) 가 탑재되어 있다. ECU (50) 는, 컴퓨터를 갖는 전자 제어 유닛이다. ECU (50) 는, 차량 (100) 의 각 부를 제어하는 제어 장치로서의 기능을 갖고 있다. ECU (50) 는, 제 1 회전 전기 (MG1) 및 제 2 회전 전기 (MG2) 와 접속되어 있고, 제 1 회전 전기 (MG1) 및 제 2 회전 전기 (MG2) 를 제어할 수 있다. 또한, 차량 (100) 에 엔진이 탑재되어 있는 경우, ECU (50) 는 엔진을 제어할 수도 있다.
도 4 는, 유성 기어 기구 (10) 의 공선도이다. 공선도에 있어서, 좌측의 축은 선 기어 (11) 및 제 1 회전 전기 (MG1) 의 회전수를 나타내고, 중앙의 축은 캐리어 (14) 및 출력 기어 (20) 의 회전수를 나타내고, 우측의 축은 링 기어 (13) 및 제 2 회전 전기 (MG2) 의 회전수를 나타낸다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 공선도에 있어서, 선 기어 (11) 와 링 기어 (13) 사이에 캐리어 (14), 즉 제 3 회전 요소가 위치한다. 바꾸어 말하면, 공선도에 있어서, 출력축으로서의 캐리어 (14) 를 사이에 두고, 제 1 회전 전기 (MG1) 및 선 기어 (11) 와 제 2 회전 전기 (MG2) 및 링 기어 (13) 는 서로 상이한 측에 위치하고 있다.
이와 같은 공선도 상의 배치에 의해, 차량용 구동 장치 (1-1) 는, 동일한 차속에 대해 제 1 회전 전기 (MG1) 의 회전수 및 제 2 회전 전기 (MG2) 의 회전수를 변화시킬 수 있는 회전수 선택식으로 되어 있다. 차량 요구의 캐리어 (14) 의 회전수에 대해, 제 1 회전 전기 (MG1) 의 회전수 (이하, 간단히「MG1 회전수」라고도 기재한다) 와 제 2 회전 전기 (MG2) 의 회전수 (이하, 간단히 「MG2 회전수」라고도 기재한다) 는 서로 관련을 가지면서 선택할 수 있다.
한편, 제 1 회전 전기 (MG1) 의 토크 (이하, 간단히 「MG1 토크」라고도 기재한다) 와 제 2 회전 전기 (MG2) 의 토크 (이하, 간단히 「MG2 토크」라고도 기재한다) 의 비는 일의적으로 결정된다. MG1 토크와 MG2 토크의 토크비는, 유성 기어 기구 (10) 의 기어비에 의해 결정된다. 구체적으로는, 선 기어 (11) 와 캐리어 (14) 의 기어비를 1 로 하고, 캐리어 (14) 와 링 기어 (13) 의 기어비를 ρ 로 한 경우에, 선 기어 (11) 의 토크 분담률은 하기 식 (1) 로 나타내고, 링 기어 (13) 의 토크 분담률은 하기 식 (2) 로 나타낸다.
ρ/(1 ＋ ρ) … (1)
1/(1 ＋ ρ) … (2)
요컨대, 차량 (100) 에 대한 요구 토크 등의 요구치에 기초하여, 상기 분담률에 의해 제 1 회전 전기 (MG1) 가 출력해야 할 MG1 토크 및 제 2 회전 전기 (MG2) 가 출력해야 할 MG2 토크가 각각 결정된다. 예를 들어, 캐리어 (14) 로부터 출력하는 토크의 요구치를 Tout 로 했을 때에, MG1 토크 (Tmg1) 는 하기 식 (3) 으로 결정되고, MG2 토크 (Tmg2) 는 하기 식 (4) 로 결정된다.
Tmg1 ＝ Tout × ρ/(1 ＋ ρ) … (3)
Tmg2 ＝ Tout × 1/(1 ＋ ρ) … (4)
여기서, MG1 회전수 및 MG2 회전수를 선택할 수 있는 기어 트레인에 있어서, 어떻게 2 개의 회전 전기 (MG1, MG2) 의 동작을 제어할지에 대해, 종래 충분한 검토가 이루어지지 않았다. 예를 들어, MG1 회전수 및 MG2 회전수를 동시에 움직인 경우, 제어가 복잡화될 우려가 있다. 또, 손실을 저감시킬 수 있도록 각 회전 전기 (MG1, MG2) 를 제어할 수 있는 것이 바람직하다.
본 실시형태의 차량용 구동 장치 (1-1) 는, 2 개의 회전 전기 (MG1, MG2) 중 일방은 미리 설정된 몇 개의 후보점에서 선택한 동작점에서 동작시키고, 상세한 차속, 구동력은 타방의 회전 전기에 의해 설정한다. 즉, 일방의 회전 전기는, 스텝 동작시키고, 타방의 회전 전기는 리니어하게 동작시킨다.
도 5 는, 본 실시형태의 차량용 구동 장치 (1-1) 에 있어서의 각 회전 요소의 동작 이미지를 나타내는 도면이다. 본 실시형태에서는, 제 2 회전 전기 (MG2) 가 스텝 동작하는 회전 전기이고, 제 1 회전 전기 (MG1) 가 상세한 차속, 구동력을 실현하는 회전 전기로 되어 있다. 본 실시형태에서는, 제 2 회전 전기 (MG2) 의 이너셔는, 제 1 회전 전기 (MG1) 의 이너셔보다 크다. 요컨대, 본 실시형태에서는, 상대적으로 이너셔가 무거운 제 2 회전 전기 (MG2) 가 스텝 동작하는 회전 전기로 되고, 상대적으로 이너셔가 가벼운 제 1 회전 전기 (MG1) 가 리니어 동작하는 회전 전기로 된다. 제 1 회전 전기 (MG1) 의 목표 제어량, 즉 제 1 회전 전기 (MG1) 의 회전수 및 토크의 목표치는, 차량 (100) 에 대한 요구 출력을 실현할 수 있는 값으로 결정된다. 제 1 회전 전기 (MG1) 의 목표 제어량은, 제 1 회전 전기 (MG1) 가 출력할 수 있는 제어량의 범위에서 임의로 결정하는 것이 허용된다.
도 5 에 나타내는 바와 같이, 제 2 회전 전기 (MG2) 의 회전수에는, 선택할 수 있는 제어량의 점으로서 복수의 후보점 (삼각표시, 사각표시, 별표시) 이 미리 정해져 있다. 이들 후보점은, 제 2 회전 전기 (MG2) 가 출력할 수 있는 회전수의 범위에 정해진 것으로, 서로 불연속적이고, 이산적이다.
예를 들어, 인접하는 후보점끼리의 간격은, 제 2 회전 전기 (MG2) 에 있어서 회전수를 연속적으로 변화시키는 경우의 최소 스텝 폭보다 크다. 제 2 회전 전기 (MG2) 의 목표 회전수는, 후보점의 회전수에서 선택된다. 후보점 이외의 영역, 예를 들어, 각 후보점 사이의 회전수는, 제 2 회전 전기 (MG2) 의 목표 회전수로서 선택할 수 없다. 요컨대, 제 2 회전 전기 (MG2) 가 출력할 수 있는 회전수의 범위에는, 목표 회전수로서 선택할 수 없는 영역이 정해져 있다. 또, 목표 회전수로서 선택할 수 없는 영역은, 후보점을 사이에 두고 불연속적으로 정해져 있고, 또한 복수의 선택할 수 없는 영역이 정해져 있다.
제 2 회전 전기 (MG2) 의 토크에 대해서도 동일하다. 본 실시형태에서는, 제 2 회전 전기 (MG2) 의 목표 동작점은, 후술하는 후보 동작점 (X1, X2, X3) (도 6 참조) 에서 선택된다. 따라서, 제 2 회전 전기 (MG2) 가 출력할 수 있는 토크의 범위에는, 목표 토크로서 선택할 수 없는 영역이 정해져 있다.
또한, 제 2 회전 전기 (MG2) 의 회전수 또는 토크 중 어느 것에 대해서는 목표 제어량으로서 선택할 수 없는 영역을 정하지 않도록 해도 된다. 또, 제 2 회전 전기 (MG2) 대신에, 제 1 회전 전기 (MG1) 의 제어량에 대해, 출력할 수 있는 제어량의 범위에 목표 제어량으로서 선택할 수 없는 영역이 정해져도 된다.
제 2 회전 전기 (MG2) 의 목표 회전수가 이산적으로 배치된 후보점에서 선택됨으로써, 제 2 회전 전기 (MG2) 는, 출력 회전수를 유단으로 변화시키는 유단 변속기로서 기능할 수 있다.
한편, 제 1 회전 전기 (MG1) 의 목표 회전수는, 임의의 회전수로 할 수 있다. 즉, 제 1 회전 전기 (MG1) 는, 출력 회전수를 무단으로 변화시키는 무단 변속기 (CVT) 로서 기능할 수 있다. 본 실시형태에서는, 제 1 회전 전기 (MG1) 의 목표 회전수를 변화시킬 때의 목표 회전수의 최소 변화량은, 제 2 회전 전기 (MG2) 의 목표 회전수를 변화시킬 때의 목표 회전수의 최소 변화량보다 작다.
차량용 구동 장치 (1-1) 는, 차량 (100) 에 대한 요구 출력에 기초하여 동작점을 변화시킬 때에, 제 1 회전 전기 (MG1) 의 동작점보다 제 2 회전 전기 (MG2) 의 동작점을 먼저 목표 동작점으로 이동시킨다. 요컨대, 제 1 회전 전기 (MG1) 의 제어량보다 제 2 회전 전기 (MG2) 의 제어량을 먼저 목표 제어량으로 변화시킨다.
도 6 은, 제 2 회전 전기 (MG2) 의 동작점의 선택 방법을 설명하는 도면이고, 도 7 은, 제 1 회전 전기 (MG1) 의 동작점의 선택 방법을 설명하는 도면이다. 도 6 및 도 7 에 있어서, 가로축은 회전수, 세로축은 토크를 나타낸다. 또한, 정회전의 방향은, 차량 (100) 의 전진시에 있어서의 캐리어 (14) 및 출력 기어 (20) 의 회전 방향이다.
도 6 에 있어서, 파선 (P11, P12, P13, P14, P15, P16) 은, 등파워선을 나타낸다. 또, 도 7 에 있어서, 파선 (P21, P22, P23, P24, P25, P26, P27, P28) 은, 등파워선을 나타낸다. 각 등파워선은, 파워가 동등한 동작점끼리를 접속하는 것이다. 또, 도 6 의 실선 (101) 및 도 7의 실선 (102) 은, 각각 최적 동작선을 나타낸다. 제 2 회전 전기 (MG2) 의 최적 동작선 (이하, 간단히 「MG2 최적 동작선」으로 기재한다) (101) 은, 고효율로 제 2 회전 전기 (MG2) 를 동작시킬 수 있는 동작점끼리를 접속하는 것이다. MG2 최적 동작선 (101) 은, 예를 들어, 각 등파워선 (P11, P12, P13, P14, P15, P16) 상에서 가장 제 2 회전 전기 (MG2) 의 효율이 높은 동작점을 접속하는 것이다.
MG2 최적 동작선 (101) 상의 점 (X1, X2, X3) 은, 미리 정해진 후보 동작점이다. 제 2 회전 전기 (MG2) 의 목표 동작점은, 후보 동작점 (X1, X2, X3) 중에서 선택된다. 바꾸어 말하면, 후보 동작점 (X1, X2, X3) 이외의 동작점을 목표 동작점으로 하는 것은 금지되어 있다. 또한, 과도 상태 등에 있어서 후보 동작점 (X1, X2, X3) 이외의 동작점에서 동작하는 것은 허용되어도 된다.
제 1 회전 전기 (MG1) 의 최적 동작선 (이하, 간단히 「MG1 최적 동작선」이라고 기재한다) (102) 은, 고효율로 제 1 회전 전기 (MG1) 를 동작시킬 수 있는 동작점끼리를 접속하는 것이다. MG1 최적 동작선 (102) 은, 예를 들어, 각 등파워선 (P21, P22, P23, P24, P25, P26, P27, P28) 상에서 가장 제 1 회전 전기 (MG1) 의 효율이 높은 동작점을 접속하는 것이다.
ECU (50) 는, 예를 들어, 이하에 설명하는 바와 같이 제 2 회전 전기 (MG2) 의 목표 동작점을 결정한다. ECU (50) 는, 예를 들어, 액셀 개도와 차속에 기초하여 차량 (100) 에 대한 요구 파워를 산출한다. 캐리어 (14) 로부터 출력하는 토크의 요구치 (Tout) 는, 요구 파워, 차륜 회전 속도 및 캐리어 (14) 에서 구동륜 (32) 까지의 감속비에 기초하여 산출할 수 있다. ECU (50) 는, 토크의 요구치 (Tout) 로부터 상기 식 (4) 에 기초하여 MG2 토크 (Tmg2) 를 결정한다.
ECU (50) 는, 결정한 MG2 토크 (Tmg2) 에 기초하여 후보 동작점 (X1, X2, X3) 중에서 목표 동작점을 선택한다. ECU (50) 는, 예를 들어, 결정한 MG2 토크 (Tmg2) 와의 토크 차가 최소이고, 또한 현재의 MG2 회전수와의 회전수 차가 작은 후보 동작점을 목표 동작점으로서 선택할 수 있다. 또는, ECU (50) 는, 후보 동작점 (X1, X2, X3) 중, 현재의 MG2 회전수와의 회전수 차가 최소인 것을 목표 동작점으로서 선택할 수 있다. 또는, ECU (50) 는, 결정한 MG2 토크 (Tmg2) 와 소정 회전수에 대응하는 등파워선과의 파워차가 최소인 후보 동작점을 목표 동작점으로서 선택할 수 있다. 소정 회전수는, 예를 들어, 현재의 MG2 회전수, 캐리어 (14) 의 회전수, 캐리어 (14) 의 회전수에 대해 미리 정해진 MG2 회전수 등으로 할 수 있다.
또, ECU (50) 는, 후보 동작점 (X1, X2, X3) 중, 결정한 MG2 토크 (Tmg2) 와의 토크차가 작은 것 중에서 현재의 MG2 회전수와의 회전수 차가 최소인 것을 목표 동작점으로서 선택할 수 있다.
현재의 MG2 회전수와의 회전수 차가 작은 후보 동작점을 목표 동작점으로서 선택한 경우, 제 2 회전 전기 (MG2) 의 동작점을 움직일 때의 이너셔 손실을 저감시킬 수 있다. 또, 현재의 MG2 회전수와의 회전수 차가 작은 후보 동작점을 목표 동작점으로서 선택함으로써, 차량 (100) 에 대한 요구가 다소 변동했다고 하더라도, 현재의 동작점이 목표 동작점으로서 다시 선택되는 경우가 많아진다. 그 결과로서, 제 2 회전 전기 (MG2) 의 동작점의 변동의 정도가 저감되어, 이너셔 손실이 저감된다.
ECU (50) 는, 결정한 제 2 회전 전기 (MG2) 의 목표 동작점에 기초하여, 제 2 회전 전기 (MG2) 를 제어한다. ECU (50) 는, 제 2 회전 전기 (MG2) 의 동작점이 목표 동작점까지 이동하면, 제 2 회전 전기 (MG2) 를 그 목표 동작점에서 정상적으로 동작시킨다.
한편, ECU (50) 는, 제 2 회전 전기 (MG2) 의 목표 동작점 또는 실동작점과, 차량 (100) 에 대한 요구에 기초하여 제 1 회전 전기 (MG1) 의 동작점을 결정한다. 예를 들어, ECU (50) 는, 토크의 요구치 (Tout) 에 기초하여, 상기 식 (3) 에 의해 제 1 회전 전기 (MG1) 의 목표의 MG1 토크 (Tmg1) 를 산출한다. 또, 차속과 MG2 회전수에 기초하여 MG1 회전수가 결정된다. ECU (50) 는, 결정된 MG1 회전수와 제 1 회전 전기 (MG1) 가 목표로 하는 MG1 토크 (Tmg1) 로 결정되는 동작점을 가목표 동작점으로 한다.
ECU (50) 는, 예를 들어, 가목표 동작점을 그대로 제 1 회전 전기 (MG1) 의 목표 동작점으로 할 수 있다. 또는, MG1 최적 동작선 (102) 상에서 가목표 동작점의 근방의 점이 제 1 회전 전기 (MG1) 의 목표 동작점으로 되어도 된다.
또, ECU (50) 는, 토크의 요구치 (Tout) 를 실현할 수 있는 MG1 최적 동작선 (102) 상의 동작점을 제 1 회전 전기 (MG1) 의 목표 동작점으로 해도 된다. 그 외, 차량 요구 출력을 실현할 수 있도록 다른 방법으로 제 1 회전 전기 (MG1) 의 목표 동작점을 결정할 수 있다.
도 7 에는, 도 6 의 후보 동작점 (X1, X2, X3) 에 대응하는 제 1 회전 전기 (MG1) 의 목표 동작점 (Y1, Y2, Y3) 의 일례가 나타내어져 있다. 예를 들어, 후보 동작점 (X1) 을 제 2 회전 전기 (MG2) 의 목표 동작점으로 한 경우, 제 1 회전 전기 (MG1) 의 목표 동작점은, Y1 로 나타내는 동작점으로 된다.
여기서, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 제 1 회전 전기 (MG1) 의 추장 동작 영역 (R1) 이 설정되어 있다. 추장 동작 영역 (R1) 은, MG1 최적 동작선 (102) 의 근방의 영역으로서 정해져 있다. 또한, 도 7 에서는 추장 동작 영역 (R1) 이 사각형의 영역으로 되어 있지만, 이 형상에는 한정되지 않는다. 추장 동작 영역 (R1) 은, 예를 들어, 제 1 회전 전기 (MG1) 의 효율이 소정치 이상인 동작점의 집합으로서 정해져도 된다.
ECU (50) 는, 예를 들어, 결정된 제 1 회전 전기 (MG1) 의 목표 동작점이 추장 동작 영역 (R1) 내의 동작점이 아닌 경우, 제 2 회전 전기 (MG2) 의 목표 동작점을 다시 선택하도록 해도 된다. 예를 들어, 결정된 제 1 회전 전기 (MG1) 의 목표 동작점이 추장 동작 영역 (R1) 에 대해 저회전측으로 벗어나 있는 경우, 제 1 회전 전기 (MG1) 의 목표 회전수를 보다 고회전으로 할 수 있도록, 제 2 회전 전기 (MG2) 의 목표 동작점이 재선택된다. 예를 들어, 후보 동작점 (X1, X2, X3) 중, 그 때까지의 제 2 회전 전기 (MG2) 의 목표 동작점보다 저회전측의 후보 동작점이 새로운 목표 동작점으로서 선택된다.
이러한 피드백 제어에 의해, 2 개의 회전 전기 (MG1, MG2) 의 종합적인 효율을 향상시킬 수 있다.
다음으로, 도 1 을 참조하여 본 실시형태의 제어에 대해 설명한다. 도 1 에 나타내는 제어 플로우는, 차량 (100) 의 정차 중이나 주행 중에 실행되는 것으로서, 예를 들어 소정의 간격으로 반복하여 실행된다.
먼저, 단계 S1 에서는, ECU (50) 에 의해, 차량 요구 출력에 변화가 있는지 여부가 판정된다. 단계 S1 에서는, 회전 전기 (MG1, MG2) 의 동작점을 변화시키는 차량 요구 출력의 변화가 발생했는지 여부가 판정된다. ECU (50) 는, 예를 들어, 차량 (100) 에 대한 요구 파워나 요구 구동력, 요구 토크 등의 변화에 기초하여 단계 S1 의 판정을 실시한다. 예를 들어, 차량 (100) 에 대한 요구 출력의 변동량이 소정치 이상인 경우에 단계 S1 에서 긍정 판정을 실시하도록 해도 된다. 단계 S1 의 판정의 결과, 차량 요구 출력에 변화가 있는 것으로 판정된 경우 (단계 S1-Y) 에는 단계 S2 로 진행되고, 그렇지 않은 경우 (단계 S1-N) 에는 본 제어 플로우는 종료한다.
단계 S2 에서는, ECU (50) 에 의해, 단계 S1 의 차량 요구 출력의 변화가 출력 UP 요구인지 여부가 판정된다. 단계 S2 에서는, 가속 요구가 이루어졌는지 여부가 판정된다. ECU (50) 는, 차량 요구 출력의 변화가 차량 (100) 을 가속시키는 측으로의 변화인 경우에, 단계 S2 에서 긍정 판정을 실시할 수 있다. 단계 S2 의 판정의 결과, 출력 UP 요구가 이루어진 것으로 판정된 경우 (단계 S2-Y) 에는 단계 S3 으로 진행되고, 그렇지 않은 경우 (단계 S2-N) 에는 단계 S7 로 진행된다.
단계 S3 에서는, ECU (50) 에 의해, 이너셔가 작은 회전 전기에 의해 대응할 수 있는 출력인지 여부가 판정된다. ECU (50) 는, 이너셔가 작은 회전 전기, 본 실시형태에서는 제 1 회전 전기 (MG1) 의 제어에 의해 차량 요구 출력을 실현할 수 있는지 여부를 판정한다. 보다 구체적으로는, ECU (50) 는, 제 2 회전 전기 (MG2) 의 동작점을 현재의 동작점으로 유지한 채로 제 1 회전 전기 (MG1) 의 동작점을 변화시킴으로써 차량 요구 출력, 예를 들어 요구 파워를 실현할 수 있는지 여부를 판정한다.
ECU (50) 는, 예를 들어, 차량 요구 출력을 실현할 수 있는 제 1 회전 전기 (MG1) 의 동작점이, 허용 동작 영역 내에 존재하는지 여부를 판정한다. 허용 동작 영역은, 예를 들어, 출력할 수 있는 최대 토크나 최대 회전수의 범위 내의 동작점의 영역이어도 되고, 효율 등의 관점에서 미리 정해진 최대 토크나 최대 회전수의 범위 내의 동작점의 영역이어도 된다. 허용 동작 영역에 의해 단계 S3 의 판정을 실시하는 경우, 차량 요구 출력을 실현할 수 있는 제 1 회전 전기 (MG1) 의 동작점이 허용 동작 영역 내에 있는 경우에 긍정 판정이 이루어지고, 허용 동작 영역 외에 있는 경우에 부정 판정이 이루어진다.
단계 S3 의 판정의 결과, 이너셔가 작은 회전 전기에 의해 대응할 수 있는 출력인 것으로 판정된 경우 (단계 S3-Y) 에는 단계 S4 로 진행되고, 그렇지 않은 경우 (단계 S3-N) 에는 단계 S8 로 진행된다.
단계 S4 에서는, ECU (50) 에 의해, 이너셔가 작은 회전 전기, 즉 제 1 회전 전기 (MG1) 의 동작점이 이동된다. ECU (50) 는, 차량 요구 출력을 실현하도록 제 1 회전 전기 (MG1) 의 동작점을 목표 동작점으로 이동시킨다. 단계 S4 가 실행되면, 단계 S5 로 진행된다.
단계 S5 에서는, ECU (50) 에 의해, 목표 동작점에 도달했는지 여부가 판정된다. ECU (50) 는, 제 1 회전 전기 (MG1) 의 동작점이, 차량 요구 출력을 실현할 수 있는 목표 동작점에 도달했는지 여부를 판정한다. 그 판정의 결과, 목표 동작점에 도달한 것으로 판정된 경우 (단계 S5-Y) 에는 단계 S6 으로 진행되고, 그렇지 않은 경우 (단계 S5-N) 에는 단계 S4 로 이행된다.
단계 S7 에서는, ECU (50) 에 의해, 차속이 임계치 이상인지 여부가 판정된다. 본 실시형태에서는, 감속 요구가 이루어진 (단계 S2-N) 경우, 차속에 기초하여 제 1 회전 전기 (MG1) 또는 제 2 회전 전기 (MG2) 중 어느 동작점을 우선적으로 움직일지가 결정된다. ECU (50) 는, 회생 (감속) 요구에 대해, 차속역이 높은 상태에서는 이너셔가 무거운 회전 전기, 본 실시형태에서는 제 2 회전 전기 (MG2) 에 의한 회생 발전을 우선한다. 이로써, 제 2 회전 전기 (MG2) 의 회전수를 저하시킬 수 있다. MG2 회전수를 저하시킴으로써, 고회전으로 제 2 회전 전기 (MG2) 를 계속 동작시키는 것에 의한 손실이 억제된다.
한편, ECU (50) 는, 회생 요구에 대해, 차속역이 낮은 상태에서는, 이너셔가 가벼운 회전 전기, 본 실시형태에서는, 제 1 회전 전기 (MG1) 에 의한 회생 발전을 우선한다. 이로써, 제 1 회전 전기 (MG1) 의 회전수를 저하시킬 수 있다. MG1 회전수를 저하시킴으로써, 재가속 요구가 있는 경우에는 이너셔가 가벼운 제 1 회전 전기 (MG1) 에 의해 고응답으로 가속을 실현할 수 있다. 또, 제 1 회전 전기 (MG1) 에 의한 회생 발전이 우선되고, 제 2 회전 전기 (MG2) 의 회전수의 변동이 억제됨으로써, 회전 유지의 파워에 의해 전체적으로 손실 저감을 노릴 수 있다. 본 실시형태의 차량용 구동 장치 (1-1) 에 의하면, 회생량 향상과 재가속시의 응답성 향상을 양립시킬 수 있다.
단계 S7 의 판정의 결과, 차속이 임계치 이상인 것으로 판정된 경우 (단계 S7-Y) 에는 단계 S8 로 진행되고, 그렇지 않은 경우 (단계 S7-N) 에는 단계 S10 으로 진행된다.
단계 S8 에서는, ECU (50) 에 의해, 이너셔가 큰 회전 전기, 즉 제 2 회전 전기 (MG2) 의 동작점이 이동된다. ECU (50) 는, 차량 요구 출력에 기초하여 제 2 회전 전기 (MG2) 의 목표 동작점을 결정한다. 예를 들어, 단계 S3 에서 부정 판정이 이루어져 단계 S8 로 진행된 경우, 도 6 을 참조하여 설명한 방법에 의해 제 2 회전 전기 (MG2) 의 동작점을 결정할 수 있다.
한편, 단계 S7 에서 단계 S8 로 진행된 경우, 차량 요구 출력은 감속 요구이고, 제 2 회전 전기 (MG2) 에는 부 (負) 토크가 요구된다. 도 6 에는, MG2 토크가 정 (正) 토크인 경우의 MG2 최적 동작선 (101) 및 후보 동작점 (X1, X2, X3) 이 나타내어져 있는데, MG2 토크가 부토크인 경우에 대해서도 동일하게 최적 동작선 및 후보 동작점이 정해져 있다. 따라서, ECU (50) 는, 부토크에 대한 최적 동작선 및 후보 동작점에 기초하여 회생시의 제 2 회전 전기 (MG2) 의 목표 동작점을 결정할 수 있다. ECU (50) 는, 결정한 목표 동작점으로 제 2 회전 전기 (MG2) 의 동작점을 이동시킨다. 단계 S8 이 실행되면, 단계 S9 로 진행된다.
단계 S9 에서는, ECU (50) 에 의해, 목표 동작점에 도달했는지 여부가 판정된다. ECU (50) 는, 제 2 회전 전기 (MG2) 의 동작점이 목표 동작점에 도달했는지 여부를 판정한다. 그 판정의 결과, 목표 동작점에 도달한 것으로 판정된 경우 (단계 S9-Y) 에는 단계 S6 으로 진행되고, 그렇지 않은 경우 (단계 S9-N) 에는 단계 S8 로 이행된다.
단계 S10 에서는, ECU (50) 에 의해, 이너셔가 작은 회전 전기, 즉 제 1 회전 전기 (MG1) 의 동작점이 이동된다. ECU (50) 는, 차량 요구 출력에 기초하여 제 1 회전 전기 (MG1) 의 목표 동작점을 결정한다. 또한, 도 7 에는, MG1 토크가 정토크인 경우의 MG1 최적 동작선 (102) 및 추장 동작 영역 (R1) 이 나타내어져 있는데, MG1 토크가 부토크인 경우에 대해서도 동일하게 최적 동작선 및 추장 동작 영역이 정해져 있다. 따라서, ECU (50) 는, 부토크에 대한 최적 동작선 및 추장 동작 영역에 기초하여 회생시의 제 1 회전 전기 (MG1) 의 목표 동작점을 결정할 수 있다. ECU (50) 는, 그 목표 동작점으로 제 1 회전 전기 (MG1) 의 동작점을 이동시킨다. 단계 S10 이 실행되면, 단계 S11 로 진행된다.
단계 S11 에서는, ECU (50) 에 의해, 목표 동작점에 도달했는지 여부가 판정된다. ECU (50) 는, 제 1 회전 전기 (MG1) 의 동작점이 차량 요구 출력에 기초하는 목표 동작점에 도달했는지 여부를 판정한다. 그 판정의 결과, 목표 동작점에 도달한 것으로 판정된 경우 (단계 S11-Y) 에는 단계 S6 으로 진행되고, 그렇지 않은 경우 (단계 S11-N) 에는 단계 S10 으로 이행된다.
단계 S6 에서는, ECU (50) 는, 2 MG 에서의 복합 최고 효율점으로 각각의 회전 전기로 이동시킨다. ECU (50) 는, 제 1 회전 전기 (MG1) 의 손실 및 제 2 회전 전기 (MG2) 의 손실의 합계가 최소가 되고, 2 MG 에 의한 최고 효율이 되는 동작점에서 제 1 회전 전기 (MG1) 및 제 2 회전 전기 (MG2) 를 동작시킨다.
예를 들어, 단계 S5 에서 단계 S6 으로 진행된 경우, 이하에 설명하는 피드백 제어에 의해, 2 MG 에 의한 최고 효율이 되는 동작점으로의 실동작점의 이동이 가능하다.
ECU (50) 는, 단계 S5 에서 도달한 제 1 회전 전기 (MG1) 의 목표 동작점이 추장 동작 영역 (R1) 외의 동작점인 경우, 제 2 회전 전기 (MG2) 의 동작점을 이동시킨다. 구체적으로는, 후보 동작점 (X1, X2, X3) 중에서, 제 2 회전 전기 (MG2) 의 현재의 동작점과는 상이한 동작점을 제 2 회전 전기 (MG2) 의 목표 동작점으로서 다시 선택한다. 이 목표 동작점의 재선택은, 재선택 후의 제 2 회전 전기 (MG2) 의 목표 동작점에 기초하여 결정되는 제 1 회전 전기 (MG1) 의 목표 동작점을 추장 동작 영역 (R1) 내의 동작점으로 할 수 있도록 이루어지는 것이 바람직하다. 제 2 회전 전기 (MG2) 의 동작점이, 재선택된 동작점으로 이동하면, 제 1 회전 전기 (MG1) 의 목표 동작점이 재결정된다. 제 1 회전 전기 (MG1) 및 제 2 회전 전기 (MG2) 의 종합 효율이 최적이 될 때까지, 제 2 회전 전기 (MG2) 의 목표 동작점의 재선택 및 제 1 회전 전기 (MG1) 의 목표 동작점의 재결정이 반복하여 실시될 수 있다.
단계 S9 나 단계 S11 에서 단계 S6 으로 진행된 경우에도, 동일하게 하여 제 1 회전 전기 (MG1) 및 제 2 회전 전기 (MG2) 의 동작점을 복합 최고 효율점으로 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 제 1 회전 전기 (MG1) 의 현재의 동작점에서의 효율과, 제 2 회전 전기 (MG2) 의 현재의 동작점에서의 효율로부터, 2 개의 회전 전기의 복합 효율을 구할 수 있다. 이 효율을 차량 요구 출력에 대해 최고 효율로 할 수 있도록, 제 1 회전 전기 (MG1) 및 제 2 회전 전기 (MG2) 의 목표 동작점을 다시 결정할 수 있다. 단계 S6 이 실행되면, 본 제어 플로우는 종료한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 차량용 구동 장치 (1-1) 에 의하면, 일방의 회전 전기가 출력할 수 있는 제어량의 범위에는, 목표 제어량으로서 선택할 수 없는 영역이 정해져 있다. 이로써, 당해 일방의 회전 전기의 목표 제어량을 단계적으로 변화시킴으로써, 당해 회전 전기의 제어량을 변동시키는 정도를 타방의 회전 전기의 제어량을 변동시키는 정도보다 저감시킬 수 있다. 여기서, 제어량을 변동시키는 정도란, 예를 들어, 제어량을 변동시키는 빈도나 제어량을 변동시키고 있는 시간의 비율, 제어량의 변동의 크기의 적분치 등으로 할 수 있다. 일방의 회전 전기의 제어량을 변동시키는 정도가 저감됨으로써, 당해 회전 전기의 효율이 향상되고, 전비 (電費) 의 향상을 실현할 수 있다.
예를 들어, 이너셔가 큰 회전 전기를 스텝 동작시킴으로써, 이너셔가 큰 회전 전기의 제어량을 변동시키는 정도를 이너셔가 작은 회전 전기의 제어량을 변동시키는 정도보다 저감시킬 수 있다. 이너셔가 큰 회전 전기의 제어량의 변동이 억제됨으로써, 회전 변동에 수반되는 이너셔 손실의 억제 효과를 높이는 것을 기대할 수 있다.
또, 스텝 동작시키는 회전 전기의 동작점은, 차량 (100) 에 대한 요구 변화가 일정 이상인 경우에 변화시키도록 함으로써, 응답성, 예를 들어 초기 응답성을 향상시킬 수 있다. 즉, 차량 (100) 에 대한 요구 변화가 일정 미만인 경우에 이너셔가 작은 회전 전기를 동작시키도록 하면, 요구 변화에 대한 응답성을 향상시킬 수 있다.
또, 일방의 회전 전기를 스텝 동작으로 하고, 타방의 회전 전기에 의해 상세한 차속을 제어함으로써, 회전수의 제어 정밀도가 향상된다. 예를 들어, 2 개의 회전 전기 (MG1, MG2) 의 회전수를 각각 연속적으로 변화시키는 경우보다 회전수의 제어 정밀도가 향상된다.
또, 본 실시형태의 차량용 구동 장치 (1-1) 는, 제 1 회전 전기 (MG1) 와 제 2 회전 전기 (MG2) 중 어느 동작점을 이동시키는 동안, 다른 일방의 회전 전기의 동작점은 이동시키지 않는다. 요컨대, 일방의 회전 전기의 제어량을 변화시키는 동안, 다른 일방의 회전 전기의 제어량의 변화가 금지된다.
한 번에 1 개의 회전 전기밖에 움직이지 않음으로써, 손실을 저감시킬 수 있다. 또, 회전수 센서가 참값을 나타내지 않게 된 경우 등의 페일 대책으로 할 수 있다. 예를 들어, 제 1 회전 전기 (MG1) 의 회전수 센서가 참값을 나타내지 않게 된 경우에, 제 1 회전 전기 (MG1) 의 회전수와 제 2 회전 전기 (MG2) 의 회전수를 동시에 변화시키면, 제 1 회전 전기 (MG1) 의 실제의 회전수를 알 수 없다. 이에 반하여, 2 개의 회전 전기 (MG1, MG2) 중 일방의 회전수만을 움직이도록 하면, 유성 기어 기구 (10) 의 다른 회전 요소의 회전수로부터 제 1 회전 전기 (MG1) 의 회전수를 산출할 수 있다.
또, 본 실시형태의 차량용 구동 장치 (1-1) 는, 가속 요구에 대해, 이너셔가 가벼운 쪽의 회전 전기의 동작점을 우선적으로 움직임으로써 대응한다. 바꾸어 말하면, 차량용 구동 장치 (1-1) 는, 가속 요구가 이루어진 경우, 이너셔가 작은 쪽의 회전 전기의 제어량을 우선적으로 변화시킨다. 이너셔가 가벼운 제 1 회전 전기 (MG1) 에 의해 차량 요구 출력의 증가분을 출력할 수 있는 경우, 제 1 회전 전기 (MG1) 의 제어에 의해 차량 요구 출력을 실현한다. 차량 요구 출력을 실현하여 정상 주행으로 이행한 후에, 효율 등을 고려하여 제 1 회전 전기 (MG1) 와 제 2 회전 전기 (MG2) 로 출력을 분담시킨다. 요컨대, 차량 출력이 변화하는 과도 상태에서는 이너셔가 가벼운 회전 전기에 의해 차량 요구 출력을 양호한 응답으로 실현하고, 정상 상태가 되면, 2 개의 회전 전기 (MG1, MG2) 의 동작점을 고효율의 동작점으로 이동시킨다. 이로써, 가속 응답성의 향상이나, 이너셔 손실의 저감이 이루어진다.
본 실시형태에서는, 감속 요구가 이루어진 경우에 차속에 기초하여 2 개의 회전 전기 (MG1, MG2) 중 어느 동작점을 우선적으로 이동시킬지가 결정되었지만, 차속에 관계없이, 감속 요구에 대해 이너셔가 큰 제 2 회전 전기 (MG2) 의 동작점을 우선적으로 이동시키도록 해도 된다.
또한, 유성 기어 기구 (10) 는, 더블 피니언식이어도 된다. 이 경우, 선 기어 및 캐리어에 회전 전기 (MG1, MG2) 가 각각 접속되고, 링 기어가 출력으로 된다. 공선도에서는, 선 기어와 캐리어가 양단에 위치하고, 그 사이에 링 기어가 위치한다.
본 실시형태에서는, 2 개의 회전 전기 (MG1, MG2) 가 1 개의 유성 기어 기구 (10) 에 접속되어 있는데, 회전 전기 (MG1, MG2) 가 접속되는 차동 기구는, 이것에는 한정되지 않는다. 예를 들어, 차동 기구는, 복수의 유성 기어 기구를 조합한 복합 플래니터리나 라비니오식 플래니터리 (예를 들어, 4 개 또는 5 개의 회전 요소를 갖는다) 여도 된다.
요컨대, 차량용 구동 장치 (1-1) 는, 2 개의 원동기와 3 개 이상의 회전 요소를 갖는 차동 기구를 포함하여 구성되고, 복수의 회전 요소 중 상이한 임의의 2 개의 회전 요소에 1 개씩 원동기가 결합되고, 그 밖의 회전 요소의 1 개에 타이어로의 출력이 결합된 구동 장치이다. 또한, 차량용 구동 장치 (1-1) 는, 차동 기구의 회전 요소의 회전을 규제하는 브레이크 요소를 갖지 않아, 모든 회전 요소가 프리하게 움직일 수 있다. 차동 기구는, 임의의 2 개의 회전 요소의 회전이 결정되면, 나머지 회전 요소의 회전수가 각각 결정된다. 또, 2 개의 원동기가 접속된 회전 요소는, 공선도 상에 있어서, 출력에 대해 서로 상이한 측에 위치하고 있다.
또한, 2 개의 원동기가 결합된 회전 요소와 타이어에 대한 출력이 결합된 회전 요소를 제외한 다른 회전 요소, 즉 제 4 회전 요소에는, 또 다른 원동기가 접속되어도 된다. 이 경우, 차량용 구동 장치 (1-1) 는, 제 4 회전 요소에 결합된 원동기를 끌면서 주행해도 된다. 공선도 상에 있어서, 제 4 회전 요소는, 예를 들어, 선 기어 (11) (제 1 회전 요소) 와 캐리어 (14) (제 3 회전 요소) 사이나, 캐리어 (14) 와 링 기어 (13) (제 2 회전 요소) 사이에 위치하는 것이어도 된다.
본 실시형태에서는, 제 2 회전 전기 (MG2) 의 이너셔가 제 1 회전 전기 (MG1) 의 이너셔보다 크지만, 이것에는 한정되지 않는다.
[실시형태의 제 1 변형예]
실시형태의 제 1 변형예에 대해 설명한다. 제 1 회전 전기 (MG1) 의 동작점 또는 제 2 회전 전기 (MG2) 의 동작점의 이동에 의해, MG1 회전수와 MG2 회전수의 회전수 차가 확대되는 경우가 있다. MG1 회전수와 MG2 회전수의 회전수 차가 확대되면, 유성 기어 기구 (10) 의 회전수 차에 의한 손실이 커진다. 본 변형예에서는, 차량용 구동 장치 (1-1) 는, MG1 회전수와 MG2 회전수의 회전수 차가 일정 이상이 되는 것을 금지한다.
도 8 은, MG1 회전수와 MG2 회전수의 회전수 차의 임계치를 설명하는 도면이다. 도 8 에는, MG2 회전수가 MG1 회전수보다 고회전인 경우가 나타내어져 있다. 회전수 차 (ΔN) 는, MG1 회전수와 MG2 회전수의 회전수 차의 절대치이다. ECU (50) 는, 회전수 차 (ΔN) 가 미리 정해진 임계치 이상이 되는 것을 금지한다. 예를 들어, 상기 실시형태의 단계 S3 에서 차량 요구 출력을 실현할 수 있는 제 1 회전 전기 (MG1) 의 목표 동작점을 결정한 경우에, 그 목표 동작점의 MG1 회전수와 현재의 MG2 회전수의 회전수 차 (ΔN) 가 임계치 이상이 되는 경우, 그 목표 동작점에서의 제 1 회전 전기 (MG1) 의 동작을 금지할 수 있다. 이 경우, ECU (50) 는, 제 1 회전 전기 (MG1) 의 제어에서는 출력 UP 요구에 대응할 수 없는 것으로 하여 단계 S3 에서 부정 판정을 실시한다. 이로써, 유성 기어 기구 (10) 의 회전수 차에 의한 손실 확대가 억제된다.
또, 제 1 회전 전기 (MG1) 의 동작점 또는 제 2 회전 전기 (MG2) 의 동작점의 이동에 의해, MG1 토크와 MG2 토크의 토크차가 확대되는 경우가 있다. 또, 제 1 회전 전기 (MG1) 의 동작점 또는 제 2 회전 전기 (MG2) 의 동작점의 이동에 의해, 제 1 회전 전기 (MG1) 에 대한 공급 전류와 제 2 회전 전기 (MG2) 에 대한 공급 전류의 차가 확대되는 경우나, 제 1 회전 전기 (MG1) 의 소비 에너지 (예를 들어, 전력량) 와 제 2 회전 전기 (MG2) 의 소비 에너지의 차가 확대되는 경우가 있다. 이러한 회전 전기 (MG1, MG2) 간의 부하율의 차가 확대되면, 고부하의 회전 전기의 발열량이 커진다.
ECU (50) 는, 회전 전기 (MG1, MG2) 간의 부하율의 차가 임계치 이상이 되는 것을 금지한다. 예를 들어, 상기 실시형태의 단계 S3 에서 차량 요구 출력을 실현할 수 있는 제 1 회전 전기 (MG1) 의 목표 동작점을 결정한 경우에, 그 목표 동작점의 제 1 회전 전기 (MG1) 의 부하율과 현재의 제 2 회전 전기 (MG2) 의 부하율의 차가 임계치 이상이 되는 경우, 그 목표 동작점에서의 제 1 회전 전기 (MG1) 의 동작을 금지할 수 있다. 이 경우, ECU (50) 는, 제 1 회전 전기 (MG1) 의 제어에서는 출력 UP 요구에 대응할 수 없는 것으로 하여 단계 S3 에서 부정 판정을 실시한다. 이로써, 회전 전기 (MG1, MG2) 간의 부하율이 평균화되어 발열이 억제된다.
[실시형태의 제 2 변형예]
실시형태의 제 2 변형예에 대해 설명한다. 상기 실시형태에서는, 제 2 회전 전기 (MG2) 의 목표 동작점으로서 선택할 수 있는 동작점은, 후보 동작점 (X1, X2, X3) 으로서 이산적으로 정해진 복수의 점이었다. 요컨대, 제 2 회전 전기 (MG2) 의 목표 제어량으로서 선택할 수 있는 제어량 (회전수, 토크) 은, 복수의 점으로서 정해져 있었다. 여기서, 제 2 회전 전기 (MG2) 의 목표 제어량은, 일정한 제어량의 범위에서 선택할 수 있게 되어도 된다.
예를 들어, 제 2 회전 전기 (MG2) 의 목표 회전수는, 현재의 MG2 회전수를 포함하는 소정의 범위, 예를 들어 현재의 MG2 회전수 ± 200 rpm 의 범위에서 선택할 수 있게 되어도 된다. 또는, 제 2 회전 전기 (MG2) 의 목표 회전수는, 미리 정해진 MG2 회전수의 영역, 예를 들어, 500 rpm 내지 600 rpm 의 범위에서 선택할 수 있게 되어도 된다. MG2 토크에 대해서도 동일하다.
[실시형태의 제 3 변형예]
제 2 회전 전기 (MG2) 의 후보 동작점 (X1, X2, X3) 은, 학습 등에 기초하여 적절히 갱신되어도 된다. 예를 들어, 과거의 요구 출력의 변화 패턴에 기초하여, 제 1 회전 전기 (MG1) 및 제 2 회전 전기 (MG2) 의 동작점의 이동에 의한 이너셔 손실을 저감시킬 수 있도록, 후보 동작점 (X1, X2, X3) 이 적절히 갱신되도록 해도 된다.
상기의 실시형태 및 변형예에 개시된 내용은, 적절히 조합하여 실행될 수 있다.
1-1 : 차량용 구동 장치
10 : 유성 기어 기구
11 : 선 기어
13 : 링 기어
14 : 캐리어
20 : 출력 기어
32 : 구동륜
50 : ECU
100 : 차량
101 : MG2 최적 동작선
102 : MG1 최적 동작선
MG1 : 제 1 회전 전기
MG2 : 제 2 회전 전기
R1 : 추장 동작 영역
X1, X2, X3 : 후보 동작점

Claims (10)

  1. 차량용 구동 장치로서,
    제 1 원동기와,
    제 2 원동기와,
    차동 기구 (10) 와,
    전자 제어 유닛 (50) 을 구비하고,
    상기 차동 기구 (10) 는 제 1 회전 요소와 제 2 회전 요소와 제 3 회전 요소를 갖고,
    상기 제 1 회전 요소는 상기 제 1 원동기에 접속되고,
    상기 제 2 회전 요소는 상기 제 2 원동기에 접속되며,
    상기 제 3 회전 요소는 구동륜에 접속되고,
    상기 제 1 회전 요소와 상기 제 2 회전 요소는, 상기 차동 기구 (10) 의 공선도에 있어서 상기 제 3 회전 요소를 사이에 두고 서로 상이한 측에 있도록 구성되며,
    상기 전자 제어 유닛 (50) 은, 상기 제 1 원동기 또는 상기 제 2 원동기가 출력할 수 있는 제어량의 범위에 목표 제어량으로서 선택할 수 없는 영역을 설정하도록 구성되고,
    상기 전자 제어 유닛 (50) 은, 상기 제 1 원동기와 상기 제 2 원동기 중 일방의 원동기의 제어량을 변화시키는 동안, 타방의 원동기의 제어량의 변화를 금지하도록 구성되고,
    상기 전자 제어 유닛 (50) 은, 상기 차량에 대해 가속 요구가 이루어진 때에, 상기 제 1 원동기 및 상기 제 2 원동기 중 이너셔가 작은 원동기의 제어량을 우선적으로 변화시키도록 구성되는, 차량용 구동 장치.
  2. 차량용 구동 장치로서,
    제 1 회전 전기와,
    제 2 회전 전기와,
    차동 기구 (10) 와,
    전자 제어 유닛 (50) 을 구비하고,
    상기 차동 기구 (10) 는 제 1 회전 요소와 제 2 회전 요소와 제 3 회전 요소를 갖고,
    상기 제 1 회전 요소는 상기 제 1 회전 전기에 접속되고,
    상기 제 2 회전 요소는 상기 제 2 회전 전기에 접속되며,
    상기 제 3 회전 요소는 구동륜에 접속되고,
    상기 제 1 회전 요소와 상기 제 2 회전 요소는, 상기 차동 기구 (10) 의 공선도에 있어서 상기 제 3 회전 요소를 사이에 두고 서로 상이한 측에 있도록 구성되며,
    상기 전자 제어 유닛 (50) 은, 상기 제 1 회전 전기 또는 상기 제 2 회전 전기가 출력할 수 있는 제어량의 범위에 목표 제어량으로서 선택할 수 없는 영역을 설정하도록 구성되고,
    상기 전자 제어 유닛 (50) 은, 상기 제 1 회전 전기 및 상기 제 2 회전 전기 중 일방의 회전 전기의 제어량을 변화시키는 동안, 타방의 회전 전기의 제어량의 변화를 금지하도록 구성되며,
    상기 전자 제어 유닛 (50) 은, 상기 차량에 대해 감속 요구가 이루어진 때에, 상기 제 1 회전 전기 및 상기 제 2 회전 전기 중 이너셔가 큰 쪽의 회전 전기의 제어량을 우선적으로 변화시키도록 구성되는, 차량용 구동 장치.
  3. 차량용 구동 장치로서,
    제 1 회전 전기와,
    제 2 회전 전기와,
    차동 기구 (10) 와,
    전자 제어 유닛 (50) 을 구비하고,
    상기 차동 기구 (10) 는 제 1 회전 요소와 제 2 회전 요소와 제 3 회전 요소를 갖고,
    상기 제 1 회전 요소는 상기 제 1 회전 전기에 접속되고,
    상기 제 2 회전 요소는 상기 제 2 회전 전기에 접속되며,
    상기 제 3 회전 요소는 구동륜에 접속되고,
    상기 제 1 회전 요소와 상기 제 2 회전 요소는, 상기 차동 기구 (10) 의 공선도에 있어서 상기 제 3 회전 요소를 사이에 두고 서로 상이한 측에 있도록 구성되며,
    상기 전자 제어 유닛 (50) 은, 상기 제 1 회전 전기 또는 상기 제 2 회전 전기가 출력할 수 있는 제어량의 범위에 목표 제어량으로서 선택할 수 없는 영역을 설정하도록 구성되고,
    상기 전자 제어 유닛 (50) 은, 상기 제 1 회전 전기 및 상기 제 2 회전 전기 중 일방의 회전 전기의 제어량을 변화시키는 동안, 타방의 회전 전기의 제어량의 변화를 금지하도록 구성되며,
    상기 전자 제어 유닛 (50) 은, 상기 차량에 대해 감속 요구가 이루어진 경우, 고차속이면, 상기 제 1 회전 전기 및 상기 제 2 회전 전기 중 이너셔가 큰 쪽의 회전 전기의 제어량을 우선적으로 변화시키고, 상기 고차속보다 낮은 저차속이면, 상기 제 1 회전 전기 및 상기 제 2 회전 전기 중 이너셔가 작은 쪽의 회전 전기의 제어량을 우선적으로 변화시키도록 구성되는, 차량용 구동 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 회전 요소와 상기 제 3 회전 요소는 회전이 전달되도록 연결되고, 상기 제 2 회전 요소와 상기 제 3 회전 요소는 회전이 전달되도록 연결되는 것에 의해, 상기 제 1 회전 요소와 상기 제 2 회전 요소는, 상기 차동 기구 (10) 의 공선도에 있어서 상기 제 3 회전 요소를 사이에 두고 서로 상이한 측에 있도록 구성되는, 차량용 구동 장치.
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