WO2013186924A1 - ハイブリッド車両用駆動装置 - Google Patents

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WO2013186924A1
WO2013186924A1 PCT/JP2012/065393 JP2012065393W WO2013186924A1 WO 2013186924 A1 WO2013186924 A1 WO 2013186924A1 JP 2012065393 W JP2012065393 W JP 2012065393W WO 2013186924 A1 WO2013186924 A1 WO 2013186924A1
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rotating machine
speed
planetary gear
ecu
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PCT/JP2012/065393
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English (en)
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北畑 剛
松原 亨
田端 淳
達也 今村
健太 熊崎
康博 日浅
塩入 広行
寛之 柴田
Original Assignee
トヨタ自動車株式会社
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    • F16H3/52Gearings having only two central gears, connected by orbital gears with single orbital gears or pairs of rigidly-connected orbital gears comprising orbital spur gears
    • F16H3/54Gearings having only two central gears, connected by orbital gears with single orbital gears or pairs of rigidly-connected orbital gears comprising orbital spur gears one of the central gears being internally toothed and the other externally toothed
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    • Y10S903/903Prime movers comprising electrical and internal combustion motors having energy storing means, e.g. battery, capacitor
    • Y10S903/93Conjoint control of different elements

Definitions

  • the present invention relates to a hybrid vehicle drive device.
  • Patent Document 1 discloses a transmission mechanism that shifts the rotation of an internal combustion engine and transmits it to a power distribution mechanism, a first transmission shaft that transmits power from the internal combustion engine to the transmission mechanism, and power output from the transmission mechanism.
  • the technology of the drive device of the hybrid vehicle provided with the 2nd transmission shaft which transmits to a power distribution mechanism is disclosed.
  • An object of the present invention is to provide a hybrid vehicle drive device that can stop an engine at an appropriate rotation angle.
  • the hybrid vehicle drive device of the present invention includes an engine, a rotating machine, and a transmission that connects and disconnects the engine and the rotating machine, and when the engine is stopped while traveling using the engine as a power source, The engine is stopped by the rotating machine in a state in which the shift stage of the transmission unit is fixed, and the transmission unit is neutralized after the engine is stopped.
  • the engine is stopped by the rotating machine in a state where the correspondence relationship between the rotating angle of the engine and the rotating angle of the rotating machine has been learned.
  • the torque of the rotating machine is controlled so that the time until the engine stops is the same regardless of the gear position of the transmission unit.
  • the engine and the rotating machine are connected via a differential mechanism, and the engine does not have a differential rotation speed larger than a predetermined value.
  • the engine can be stopped, it is preferable that the engine is stopped by the rotating machine in a state in which the shift stage of the transmission unit is fixed.
  • the hybrid vehicle drive device has an effect that the engine can be stopped at an appropriate rotation angle.
  • FIG. 1 is a flowchart showing the operation of the hybrid vehicle drive device according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a skeleton diagram of the vehicle according to the embodiment.
  • FIG. 3 is an input / output relationship diagram of the vehicle according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an operation engagement table of the hybrid vehicle drive device according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a collinear diagram related to the single motor EV mode.
  • FIG. 6 is a collinear diagram related to the both-motor EV mode.
  • FIG. 7 is a collinear diagram related to the HV low mode.
  • FIG. 8 is a collinear diagram related to the HV high mode.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a map relating to mode selection according to the embodiment.
  • FIG. 1 is a flowchart showing the operation of the hybrid vehicle drive device according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a skeleton diagram of the vehicle according to the embodiment.
  • FIG. 3 is an input / output relationship
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an implementation range of engine speed reduction control.
  • FIG. 11 is a time chart according to the operation of the hybrid vehicle drive device of the embodiment.
  • FIG. 12 is a skeleton diagram of a vehicle according to a modified example of the embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an operation engagement table of a hybrid vehicle drive device according to a modification of the embodiment.
  • FIG. 1 is a flowchart showing the operation of the hybrid vehicle drive device according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a skeleton diagram of the vehicle according to the embodiment
  • FIG. 3 is an input / output relationship diagram of the vehicle according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an operation engagement table of the hybrid vehicle drive device according to the embodiment.
  • the vehicle 100 is a hybrid (HV) vehicle having an engine 1, a first rotating machine MG1, and a second rotating machine MG2 as power sources, as shown in FIG.
  • Vehicle 100 may be a plug-in hybrid (PHV) vehicle that can be charged by an external power source.
  • the vehicle 100 includes an engine 1, a first planetary gear mechanism 10, a second planetary gear mechanism 20, a first rotating machine MG1, a second rotating machine MG2, a clutch CL1, a brake BK1, and an HV_ECU 50.
  • the MG_ECU 60 and the engine_ECU 70 are included.
  • the hybrid vehicle drive device 1-1 includes the engine 1, the first planetary gear mechanism 10, the second planetary gear mechanism 20, the clutch CL1, and the brake BK1.
  • the hybrid vehicle drive device 1-1 may further include control devices such as the ECUs 50, 60, and 70.
  • the hybrid vehicle drive device 1-1 can be applied to an FF (front engine front wheel drive) vehicle, an RR (rear engine rear wheel drive) vehicle, or the like.
  • the hybrid vehicle drive device 1-1 is mounted on the vehicle 100 such that the axial direction is the vehicle width direction, for example.
  • the transmission unit includes the first planetary gear mechanism 10, the clutch CL1, and the brake BK1. Further, a differential unit is configured including the second planetary gear mechanism 20. Further, a switching device for shifting the speed of the first planetary gear mechanism 10 is configured including the clutch CL1 and the brake BK1.
  • Engine 1 which is an engine converts the combustion energy of the fuel into a rotary motion of the output shaft and outputs it.
  • the output shaft of the engine 1 is connected to the input shaft 2.
  • the input shaft 2 is an input shaft of the power transmission device.
  • the power transmission device includes a first rotating machine MG1, a second rotating machine MG2, a clutch CL1, a brake BK1, a differential device 30 and the like.
  • the input shaft 2 is arranged coaxially with the output shaft of the engine 1 and on an extension line of the output shaft.
  • the input shaft 2 is connected to the first carrier 14 of the first planetary gear mechanism 10.
  • the first planetary gear mechanism 10 of the present embodiment is mounted on the vehicle 100 as a first differential mechanism that is connected to the engine 1 and transmits the rotation of the engine 1.
  • the first planetary gear mechanism 10 is an input-side differential mechanism that is disposed closer to the engine 1 than the second planetary gear mechanism 20.
  • the first planetary gear mechanism 10 can change the rotation of the engine 1 and output it.
  • the first planetary gear mechanism 10 is a single pinion type and includes a first sun gear 11, a first pinion gear 12, a first ring gear 13, and a first carrier 14.
  • the first ring gear 13 is coaxial with the first sun gear 11 and is disposed on the radially outer side of the first sun gear 11.
  • the first pinion gear 12 is disposed between the first sun gear 11 and the first ring gear 13 and meshes with the first sun gear 11 and the first ring gear 13, respectively.
  • the first pinion gear 12 is rotatably supported by the first carrier 14.
  • the first carrier 14 is connected to the input shaft 2 and rotates integrally with the input shaft 2. Therefore, the first pinion gear 12 can rotate (revolve) together with the input shaft 2 around the central axis of the input shaft 2 and is supported by the first carrier 14 and rotated around the central axis of the first pinion gear 12 ( Rotation) is possible.
  • the clutch CL1 is a clutch device capable of connecting the first sun gear 11 and the first carrier 14.
  • the clutch CL1 can be, for example, a friction engagement clutch, but is not limited thereto, and a clutch device such as a meshing clutch may be used as the clutch CL1.
  • the clutch CL1 is controlled by hydraulic pressure to engage or disengage.
  • the fully engaged clutch CL1 can connect the first sun gear 11 and the first carrier 14 and rotate the first sun gear 11 and the first carrier 14 together.
  • the fully engaged clutch CL ⁇ b> 1 regulates the differential of the first planetary gear mechanism 10.
  • the opened clutch CL1 disconnects the first sun gear 11 and the first carrier 14 and allows relative rotation between the first sun gear 11 and the first carrier 14. That is, the opened clutch CL1 allows the first planetary gear mechanism 10 to be differential.
  • the clutch CL1 can be controlled to a half-engaged state.
  • the half-engaged clutch CL1 allows the first planetary gear mechanism 10 to be differentially operated.
  • the brake BK1 is a brake device that can regulate the rotation of the first sun gear 11.
  • the brake BK1 has an engagement element connected to the first sun gear 11, and an engagement element connected to the vehicle body side, for example, a case of the power transmission device.
  • the brake BK1 may be a friction engagement type clutch device similar to the clutch CL1, but is not limited thereto, and a clutch device such as a meshing type clutch may be used as the brake BK1.
  • the brake BK1 is engaged or released by being controlled by, for example, hydraulic pressure.
  • the fully engaged brake BK1 connects the first sun gear 11 and the vehicle body side and can regulate the rotation of the first sun gear 11.
  • the released brake BK1 separates the first sun gear 11 from the vehicle body side and allows the first sun gear 11 to rotate.
  • the brake BK1 can be controlled to be in a half-engaged state.
  • the half-engaged brake BK1 allows the first sun gear 11 to rotate.
  • the second planetary gear mechanism 20 of the present embodiment is mounted on the vehicle 100 as a second differential mechanism that connects the first planetary gear mechanism 10 and the drive wheels 32.
  • the second planetary gear mechanism 20 is an output-side differential mechanism that is disposed closer to the drive wheel 32 than the first planetary gear mechanism 10.
  • the second planetary gear mechanism 20 is a single pinion type and includes a second sun gear 21, a second pinion gear 22, a second ring gear 23, and a second carrier 24.
  • the second planetary gear mechanism 20 is disposed coaxially with the first planetary gear mechanism 10 and faces the engine 1 with the first planetary gear mechanism 10 interposed therebetween.
  • the second ring gear 23 is coaxial with the second sun gear 21 and is disposed on the radially outer side of the second sun gear 21.
  • the second pinion gear 22 is disposed between the second sun gear 21 and the second ring gear 23 and meshes with the second sun gear 21 and the second ring gear 23, respectively.
  • the second pinion gear 22 is rotatably supported by the second carrier 24.
  • the second carrier 24 is connected to the first ring gear 13 and rotates integrally with the first ring gear 13.
  • the second pinion gear 22 can rotate (revolve) around the central axis of the input shaft 2 together with the second carrier 24, and is supported by the second carrier 24 to rotate (rotate) around the central axis of the second pinion gear 22. It is possible.
  • the first ring gear 13 is an output element of the first planetary gear mechanism 10, and can output the rotation input from the engine 1 to the first planetary gear mechanism 10 to the second carrier 24.
  • the second carrier 24 corresponds to the first rotating element connected to the output element of the first planetary gear mechanism 10.
  • the second sun gear 21 is connected to the rotary shaft 33 of the first rotary machine MG1.
  • the rotating shaft 33 of the first rotating machine MG1 is disposed coaxially with the input shaft 2 and rotates integrally with the second sun gear 21.
  • the second sun gear 21 corresponds to the second rotating element connected to the first rotating machine MG1.
  • a counter drive gear 25 is connected to the second ring gear 23.
  • the counter drive gear 25 is an output gear that rotates integrally with the second ring gear 23.
  • the second ring gear 23 corresponds to the third rotating element connected to the second rotating machine MG ⁇ b> 2 and the drive wheel 32.
  • the second ring gear 23 is an output element that can output the rotation input from the first rotating machine MG ⁇ b> 1 or the first planetary gear mechanism 10 to the drive wheels 32.
  • the counter drive gear 25 is meshed with the counter driven gear 26.
  • the counter driven gear 26 is connected to a drive pinion gear 28 via a counter shaft 27.
  • the counter driven gear 26 and the drive pinion gear 28 rotate integrally.
  • the counter driven gear 26 is engaged with a reduction gear 35.
  • the reduction gear 35 is connected to the rotation shaft 34 of the second rotary machine MG2. That is, the rotation of the second rotating machine MG2 is transmitted to the counter driven gear 26 via the reduction gear 35.
  • the reduction gear 35 has a smaller diameter than that of the counter driven gear 26, and reduces the rotation of the second rotary machine MG ⁇ b> 2 and transmits it to the counter driven gear 26.
  • the drive pinion gear 28 meshes with the diff ring gear 29 of the differential device 30.
  • the differential device 30 is connected to drive wheels 32 via left and right drive shafts 31.
  • the second ring gear 23 is connected to the drive wheel 32 via a counter drive gear 25, a counter driven gear 26, a drive pinion gear 28, a differential device 30 and a drive shaft 31.
  • the second rotating machine MG2 is connected to a power transmission path between the second ring gear 23 and the drive wheels 32, and can transmit power to the second ring gear 23 and the drive wheels 32, respectively. .
  • the first rotating machine MG1 and the second rotating machine MG2 each have a function as a motor (electric motor) and a function as a generator.
  • the first rotary machine MG1 and the second rotary machine MG2 are connected to a battery via an inverter.
  • the first rotating machine MG1 and the second rotating machine MG2 can convert the electric power supplied from the battery into mechanical power and output it, and are driven by the input power to convert the mechanical power into electric power. Can be converted.
  • the electric power generated by the rotating machines MG1 and MG2 can be stored in the battery.
  • an AC synchronous motor generator can be used as the first rotating machine MG1 and the second rotating machine MG2, for example.
  • a rotating machine MG1 is arranged.
  • the hybrid vehicle drive device 1-1 of the present embodiment is a multi-shaft type in which the input shaft 2 and the rotation shaft 34 of the second rotary machine MG2 are arranged on different axes.
  • the vehicle 100 includes an HV_ECU 50, an MG_ECU 60, and an engine_ECU 70.
  • Each ECU 50, 60, 70 is an electronic control unit having a computer.
  • the HV_ECU 50 has a function of integrally controlling the entire vehicle 100.
  • MG_ECU 60 and engine_ECU 70 are electrically connected to HV_ECU 50.
  • MG_ECU 60 can control the first rotary machine MG1 and the second rotary machine MG2. For example, the MG_ECU 60 adjusts the current value supplied to the first rotating machine MG1, controls the output torque of the first rotating machine MG1, and adjusts the current value supplied to the second rotating machine MG2. The output torque of the second rotary machine MG2 can be controlled.
  • Engine_ECU 70 can control engine 1.
  • the engine_ECU 70 can, for example, control the opening of the electronic throttle valve of the engine 1, perform ignition control of the engine 1 by outputting an ignition signal, and perform fuel injection control on the engine 1.
  • the engine_ECU 70 can control the output torque of the engine 1 by electronic throttle valve opening control, injection control, ignition control, and the like.
  • the HV_ECU 50 is connected to a vehicle speed sensor, an accelerator opening sensor, an MG1 rotational speed sensor, an MG2 rotational speed sensor, an output shaft rotational speed sensor, a battery sensor, and the like. With these sensors, the HV_ECU 50 obtains the vehicle speed, the accelerator opening, the rotational speed of the first rotary machine MG1, the rotational speed of the second rotary machine MG2, the rotational speed of the output shaft of the power transmission device, the battery state SOC, and the like. Can do.
  • the HV_ECU 50 can calculate the required driving force, required power, required torque, and the like for the vehicle 100 based on the acquired information.
  • the HV_ECU 50 also describes the output torque of the first rotating machine MG1 (hereinafter also referred to as “MG1 torque”) and the output torque of the second rotating machine MG2 (hereinafter referred to as “MG2 torque”) based on the calculated request value.
  • MG1 torque the output torque of the second rotating machine MG2
  • engine torque the output torque of the engine 1
  • the HV_ECU 50 outputs the MG1 torque command value and the MG2 torque command value to the MG_ECU 60. Further, the HV_ECU 50 outputs an engine torque command value to the engine_ECU 70.
  • the HV_ECU 50 controls the clutch CL1 and the brake BK1 based on a travel mode described later.
  • the HV_ECU 50 outputs a command value (PbCL1) of the supply hydraulic pressure for the clutch CL1 and a command value (PbBK1) of the supply hydraulic pressure for the brake BK1.
  • a hydraulic control device (not shown) controls the hydraulic pressure supplied to the clutch CL1 and the brake BK1 according to the command values PbCL1, PbBK1.
  • the vehicle 100 can selectively execute hybrid (HV) traveling or EV traveling.
  • HV travel is a travel mode in which the vehicle 100 travels using the engine 1 as a power source.
  • the second rotary machine MG2 may be used as a power source.
  • EV traveling is a traveling mode in which traveling is performed using at least one of the first rotating machine MG1 and the second rotating machine MG2 as a power source. In EV traveling, it is possible to travel with the engine 1 stopped.
  • the hybrid vehicle drive device 1-1 includes, as an EV travel mode, a single motor EV mode (single drive EV mode) that causes the vehicle 100 to travel using the second rotary machine MG2 as a single power source, Both motor EV modes (both drive EV modes) for running the vehicle 100 using the rotating machine MG1 and the second rotating machine MG2 as power sources are provided.
  • FIG. 5 is a collinear diagram related to the single motor EV mode.
  • reference numerals S1, C1, and R1 indicate the first sun gear 11, the first carrier 14, and the first ring gear 13, respectively.
  • Reference numerals S2, C2, and R2 indicate the second sun gear 21 and the second carrier 24, respectively.
  • the 2nd ring gear 23 is shown.
  • the clutch CL1 and the brake BK1 are released.
  • the brake BK1 is opened, the first sun gear 11 is allowed to rotate, and when the clutch CL1 is opened, the first planetary gear mechanism 10 can be differentially operated.
  • the HV_ECU 50 causes the second rotary machine MG2 to output a positive torque via the MG_ECU 60 to cause the vehicle 100 to generate a driving force in the forward direction.
  • the second ring gear 23 rotates forward in conjunction with the rotation of the drive wheel 32.
  • the normal rotation is the rotation direction of the second ring gear 23 when the vehicle 100 moves forward.
  • the HV_ECU 50 operates the first rotary machine MG1 as a generator to reduce drag loss.
  • the HV_ECU 50 generates a power by applying a slight torque to the first rotating machine MG1, and sets the rotation speed of the first rotating machine MG1 to zero. Thereby, the drag loss of the first rotary machine MG1 can be reduced. Further, even when the MG1 torque is set to 0, the MG1 torque may not be applied if the MG1 rotation speed can be maintained at 0 using the cogging torque. Alternatively, the MG1 rotation speed may be set to 0 by the d-axis lock of the first rotating machine MG1.
  • the first ring gear 13 rotates along with the second carrier 24 and rotates forward.
  • the neutral state of the first planetary gear mechanism 10 is a state in which no power is transmitted between the first ring gear 13 and the first carrier 14, that is, the engine 1 and the second planetary gear mechanism 20 are disconnected. In this state, power transmission is interrupted.
  • the first planetary gear mechanism 10 is connected to connect the engine 1 and the second planetary gear mechanism 20 when at least one of the transmission clutch CL1 and the transmission brake BK1 is engaged.
  • the battery When running in the single motor EV mode, the battery may be fully charged and regenerative energy may not be obtained. In this case, it is conceivable to use an engine brake together.
  • the clutch CL ⁇ b> 1 or the brake BK ⁇ b> 1 By engaging the clutch CL ⁇ b> 1 or the brake BK ⁇ b> 1, the engine 1 can be connected to the drive wheel 32 and the engine brake can be applied to the drive wheel 32.
  • the clutch CL1 or the brake BK1 when the clutch CL1 or the brake BK1 is engaged in the single motor EV mode, the engine 1 is brought into a rotating state, and the engine speed is increased by the first rotating machine MG1 to be in an engine braking state. be able to.
  • FIG. 6 is a collinear diagram related to the both-motor EV mode.
  • the clutch CL1 When the clutch CL1 is engaged, the differential of the first planetary gear mechanism 10 is restricted, and when the brake BK1 is engaged, the rotation of the first sun gear 11 is restricted. Accordingly, the rotation of all the rotating elements of the first planetary gear mechanism 10 is stopped. By restricting the rotation of the first ring gear 13 that is the output element, the second carrier 24 connected thereto is locked to zero rotation.
  • the HV_ECU 50 causes the first rotating machine MG1 and the second rotating machine MG2 to output driving driving torque, respectively. Since the rotation of the second carrier 24 is restricted, the second carrier 24 can take a reaction force against the torque of the first rotating machine MG ⁇ b> 1 and output the torque of the first rotating machine MG ⁇ b> 1 from the second ring gear 23.
  • the first rotating machine MG1 can output a positive torque from the second ring gear 23 by outputting a negative torque and rotating negatively when moving forward. On the other hand, at the time of reverse travel, the first rotary machine MG1 can output negative torque from the second ring gear 23 by outputting positive torque and rotating forward.
  • FIG. 7 is a collinear diagram related to the HV driving mode in the low state (hereinafter also referred to as “HV low mode”), and FIG. 8 is also referred to as the HV driving mode in the high state (hereinafter referred to as “HV high mode”).
  • HV low mode the HV driving mode in the low state
  • HV high mode the HV driving mode in the high state
  • the HV_ECU 50 engages the clutch CL1 and releases the brake BK1.
  • the clutch CL1 is engaged, the differential of the first planetary gear mechanism 10 is restricted, and the rotating elements 11, 13, and 14 rotate integrally. Accordingly, the rotation of the engine 1 is not accelerated or decelerated and is transmitted from the first ring gear 13 to the second carrier 24 at a constant speed.
  • the HV_ECU 50 releases the clutch CL1 and engages the brake BK1.
  • the engagement of the brake BK1 restricts the rotation of the first sun gear 11. Therefore, the first planetary gear mechanism 10 enters an overdrive (OD) state in which the rotation of the engine 1 input to the first carrier 14 is increased and output from the first ring gear 13.
  • the first planetary gear mechanism 10 can increase the rotation speed of the engine 1 and output it.
  • the gear ratio of the first planetary gear mechanism 10 during overdrive can be set to 0.7, for example.
  • the switching device including the clutch CL1 and the brake BK1 switches between a state in which the differential of the first planetary gear mechanism 10 is regulated and a state in which the differential of the first planetary gear mechanism 10 is allowed to switch.
  • the gear mechanism 10 is shifted.
  • the hybrid vehicle drive device 1-1 can be switched between the HV high mode and the HV low mode by the transmission unit including the first planetary gear mechanism 10, the clutch CL1, and the brake BK1, and improves the transmission efficiency of the vehicle 100. be able to.
  • a second planetary gear mechanism 20 as a differential unit is connected in series with the subsequent stage of the transmission unit. Since the first planetary gear mechanism 10 is overdriven, there is an advantage that the first rotating machine MG1 does not have to be greatly increased in torque.
  • the HV_ECU 50 selects the HV high mode at a high vehicle speed, and selects the HV low mode at a medium to low vehicle speed.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a map relating to mode selection according to the present embodiment.
  • the horizontal axis represents the vehicle speed
  • the vertical axis represents the required driving force.
  • the low load region where the vehicle speed is low and the required driving force is small is the motor travel region.
  • EV travel is selected.
  • the single motor EV mode is selected when the load is low, and the dual drive EV mode is selected when the load is high.
  • the region where the vehicle speed and load are higher than the motor travel region is the engine travel region.
  • the engine travel area is further divided into a direct connection (low) area and an OD (high) area.
  • the direct connection region is an engine traveling region where the HV low mode is selected.
  • the OD region is an engine traveling region where the HV high mode is selected.
  • the OD region is a high vehicle speed region, and the direct connection region is a medium to low vehicle speed region.
  • the direct connection area is set on the higher load side than the OD area. The fuel consumption can be improved by overdriving the transmission at high vehicle speed and low load.
  • the number of mechanical points becomes two, and the fuel consumption can be improved.
  • the mechanical point is a highly efficient operating point in which all the power input to the planetary gear mechanisms 10 and 20 is transmitted to the counter drive gear 25 by mechanical transmission without passing through an electrical path.
  • the first planetary gear mechanism 10 can increase the rotation of the engine 1 and output it from the first ring gear 13. Therefore, the hybrid vehicle drive device 1-1 is further provided on the high gear side with respect to the mechanical point when the engine 1 is directly connected to the second carrier 24 without the first planetary gear mechanism 10. Has one mechanical point. That is, the hybrid vehicle drive device 1-1 has two mechanical points on the high gear side. Therefore, the hybrid vehicle drive device 1-1 can realize a hybrid system that can improve fuel efficiency by improving transmission efficiency during high-speed traveling.
  • the hybrid vehicle drive device 1-1 can regulate the rotation of the input element of the second planetary gear mechanism 20 by engaging the clutch CL1 and the brake BK1 of the transmission unit, and is based on the dual motor EV mode. It is possible to run. For this reason, it is not necessary to provide a separate clutch or the like in order to realize the both-motor EV mode, and the configuration is simplified.
  • the reduction ratio of the second rotary machine MG2 can be increased. Further, a compact arrangement can be realized by the FF or RR layout.
  • reverse drive In the case of reverse travel, during engine travel, the first rotary machine MG1 generates power as a generator, the second rotary machine MG2 powers as a motor, travels negatively, outputs negative torque, and travels. When the state of charge of the battery is sufficient, the second rotary machine MG2 may independently rotate in the single drive EV mode to run on the motor. It is also possible to drive backward with the second carrier 24 fixed and in the double drive EV mode.
  • the HV_ECU 50 can execute coordinated shift control that simultaneously shifts the first planetary gear mechanism 10 and the second planetary gear mechanism 20.
  • the HV_ECU 50 increases one gear ratio of the first planetary gear mechanism 10 and the second planetary gear mechanism 20 and decreases the other gear ratio.
  • HV_ECU 50 changes the gear ratio of second planetary gear mechanism 20 to the high gear side in synchronization with the mode switching when switching from the HV high mode to the HV low mode.
  • the discontinuous change of the gear ratio in the whole from the engine 1 of the vehicle 100 to the drive wheel 32 can be suppressed or reduced, and the degree of the change of the gear ratio can be reduced.
  • the HV_ECU 50 shifts the first planetary gear mechanism 10 and the second planetary gear mechanism 20 in a coordinated manner so as to continuously change the gear ratio of the entire vehicle 100 to the low side.
  • the HV_ECU 50 when switching from the HV low mode to the HV high mode, changes the gear ratio of the second planetary gear mechanism 20 to the low gear side in synchronization with the mode switching. Thereby, the discontinuous change of the gear ratio in the entire vehicle 100 can be suppressed or reduced, and the degree of change of the gear ratio can be reduced.
  • the HV_ECU 50 shifts the first planetary gear mechanism 10 and the second planetary gear mechanism 20 in a coordinated manner so as to continuously change the gear ratio of the entire vehicle 100 to the high side.
  • the adjustment of the gear ratio of the second planetary gear mechanism 20 is performed, for example, by controlling the rotational speed of the first rotating machine MG1.
  • the HV_ECU 50 controls the first rotary machine MG1 so as to change the speed ratio between the input shaft 2 and the counter drive gear 25 steplessly.
  • the entire transmission including the planetary gear mechanisms 10, 20, the first rotating machine MG1, the clutch CL1, and the brake BK1, that is, the transmission including the differential unit and the transmission unit operates as an electric continuously variable transmission. Since the gear ratio range of the transmission including the differential unit and the transmission unit is wide, the gear ratio from the differential unit to the drive wheels 32 can be made relatively large. Further, power circulation during high vehicle speed traveling in the HV traveling mode is reduced.
  • the hybrid vehicle drive device 1-1 uses the first rotating machine MG1 to fix the engine 1 while the gear position of the transmission unit is fixed when the engine 1 is stopped while the engine 1 is running as a power source. And after the engine 1 is stopped, the transmission unit is made neutral. At this time, the engine stop position control described below can be performed with the gear stage fixed. The engine stop position control is facilitated by stopping the engine 1 in a state where there is no speed change with the gear stage fixed.
  • the first rotating machine MG1 In order to stop the engine 1 by the first rotating machine MG1, for example, the first rotating machine MG1 generates a torque in a direction opposite to the rotation direction of the engine 1 after the fuel supply to the engine 1 is stopped, This includes generating torque in the rotational direction of the engine 1 by the first rotating machine MG1. Further, stopping the engine 1 by the first rotating machine MG1 includes changing the engine speed and the rotation angle of the engine 1 until the engine 1 stops by the torque of the first rotating machine MG1.
  • Securing the shift stage of the transmission unit includes maintaining the current shift stage and not performing a shift.
  • fixing the shift stage of the transmission unit includes fixing the shift stage of the transmission unit to a predetermined shift stage. In this case, if the current shift speed is not the predetermined shift speed, the shift to the predetermined shift speed is included, and thereafter the predetermined shift speed is maintained.
  • the hybrid vehicle drive device 1-1 can execute engine stop position control for controlling the stop position of the engine 1 when the engine 1 is stopped during HV traveling or the like.
  • the stop position of the engine 1 is controlled by the first rotating machine MG1 in a state in which the speed stage of the transmission unit is fixed so that the engine 1 is stopped at a predetermined crank angle.
  • the predetermined crank angle is set, for example, as a crank angle that can minimize a shock that occurs when the engine 1 is restarted next time.
  • the predetermined crank angle is a crank angle at which a reaction force due to air in the cylinder is minimized when the engine 1 starts rotating at the time of restart.
  • the predetermined crank angle is, for example, a crank angle at which the piston stops during expansion during the expansion stroke, or a crank angle at which the piston stops during compression during the compression stroke.
  • the engine speed reduction control is a control that promotes the reduction of the engine speed when the engine 1 is stopped during HV traveling or the like. Specifically, a decrease in engine speed is promoted by outputting torque (negative torque) in a direction that restricts engine rotation by the first rotating machine MG1. Due to the engine speed reduction control, the engine speed when the engine is stopped decreases quickly after passing through the rotational speed range of the resonance point of the engine 1. Thereby, the shock at the time of an engine stop is suppressed.
  • the first rotating machine MG1 functions as a generator by generating negative torque and rotating positively. Therefore, in the engine speed reduction control, the rotational energy of the engine 1 can be recovered as electric energy and charged to the battery.
  • the hybrid vehicle drive device 1-1 of the present embodiment performs engine stop position control when the magnitude of the differential rotation speed of the second planetary gear mechanism 20 is equal to or less than a predetermined value.
  • “when the magnitude of the differential rotational speed of the second planetary gear mechanism 20 is equal to or smaller than a predetermined value” means, for example, the second planetary gear until the rotation of the engine 1 is stopped by engine stop position control.
  • the predetermined value for the magnitude of the differential rotation speed of the second planetary gear mechanism 20 is determined based on, for example, the maximum allowable value for the magnitude of the differential rotation speed of the second planetary gear mechanism 20.
  • the predetermined value is determined from the viewpoint of loss generated in the second planetary gear mechanism 20 and durability of the second planetary gear mechanism 20, for example.
  • FIG. 10 is a diagram showing an implementation range of engine speed reduction control.
  • the horizontal axis indicates the vehicle speed
  • the vertical axis indicates the engine speed.
  • the HV_ECU 50 executes engine speed reduction control and engine stop position control, respectively.
  • the HV_ECU 50 controls the rotation angle of the engine 1 so that the first rotation machine MG1 reduces the engine rotation speed, and when the engine 1 stops, the first rotation machine MG1 sets the crank angle of the engine 1 to a predetermined crank angle. To do.
  • the HV_ECU 50 ends the engine speed reduction control when the engine speed decreases to the predetermined speed NE1.
  • the predetermined vehicle speed V1 of the present embodiment is determined as a vehicle speed at which the differential rotation speed of the second planetary gear mechanism 20 becomes a predetermined upper limit value.
  • the predetermined rotational speed NE1 is the difference rotational speed of the second planetary gear mechanism 20 when the rotational speed of the first rotating machine MG1 is changed in conjunction with the engine rotational speed by engine rotational speed reduction control or engine stop position control. This is the engine speed at which the magnitude becomes a predetermined value.
  • HV_ECU 50 releases the clutch CL1 and the brake BK1 and sets the transmission unit to neutral in the region of the engine speed lower than the predetermined speed NE1.
  • the transmission of the engine 1 and the first rotary machine MG1 or the second rotary machine MG2 is interrupted by setting the transmission unit to neutral. Therefore, if the speed change portion is neutral, there is no need to change the rotational speed of the first rotating machine MG1 in conjunction with a decrease in the engine rotational speed, and the differential rotational speed of the planetary gear mechanisms 10 and 20 may become excessive. It is suppressed.
  • FIG. 11 is a time chart relating to the operation of the hybrid vehicle drive device 1-1 of the present embodiment.
  • step S10 the HV_ECU 50 determines whether or not an engine stop determination has been made.
  • the HV_ECU 50 determines whether or not a condition for stopping the engine 1 is established during traveling in the HV mode using the engine 1 as a power source. For example, based on the map shown in FIG. 9, when the operating point has shifted from the engine travel area to the motor travel area, an engine stop determination is made. In FIG. 11, the engine stop determination is made at time t1 when the accelerator opening is decreased to ⁇ 1, and an affirmative determination is made in step S10.
  • the HV_ECU 50 executes a fuel cut that stops the fuel supply to the engine 1.
  • the MG1 torque after time t1 is changed from the reaction torque against the engine torque so far to a torque that decreases the engine speed.
  • the HV_ECU 50 causes the first rotating machine MG1 to output a negative torque and promotes a decrease in the engine speed.
  • step S10 if it is determined that the engine stop determination is made (step S10-Y), the process proceeds to step S20, and if not (step S10-N), the process proceeds to step S110.
  • step S20 the HV_ECU 50 determines whether or not the positional relationship has been learned (origin has been adjusted).
  • This positional relationship is a positional relationship between the crank angle of the engine 1 and the rotation angle of the first rotary machine MG1.
  • the engine 1 and the first rotating machine MG1 are connected via a transmission unit. For this reason, when the transmission unit is set to neutral or the transmission unit is shifted, a shift occurs in the correspondence relationship between the crank angle of the engine 1 and the rotation angle of the first rotary machine MG1. In this case, it is necessary to relearn the positional relationship.
  • the hybrid vehicle drive device 1-1 has a sensor for detecting the crank angle of the engine 1 and a sensor for detecting the rotation angle of the first rotating machine MG1 (for example, an MG1 rotation speed sensor).
  • the HV_ECU 50 can learn the positional relationship based on the detection results of these sensors. In this learning control, for example, the phase difference between the origin of the crank angle and the origin of the rotation angle of the first rotary machine MG1 is learned.
  • the learning of the positional relationship is appropriately executed when the positional relationship has not been learned. For example, the positional relationship is learned when one of the shift stages is formed from neutral in the transmission unit or when a shift is executed.
  • step S20 if it is determined that the positional relationship has been learned (step S20-Y), the process proceeds to step S40, and if not (step S20-N), the process proceeds to step S30.
  • step S30 the HV_ECU 50 performs learning while fixing the gear position.
  • the HV_ECU 50 learns the relationship between the crank angle of the engine 1 and the rotation angle of the first rotary machine MG1 in a state where the shift of the transmission unit is prohibited and the shift stage of the transmission unit is fixed. For example, when it is determined that the engine is stopped during a shift, a gear position is once formed and the angular relationship is learned. That is, the relationship between the crank angle of the engine 1 and the rotation angle of the first rotary machine MG1 is learned in a state where the gear position of the transmission unit is fixed to the gear position in the HV low mode or the gear position in the HV high mode.
  • step S30 the process proceeds to step S40.
  • step S40 the HV_ECU 50 prohibits shifting.
  • the HV_ECU 50 prohibits shifting of the transmission unit so that the correspondence relationship between the crank angle and the rotation angle of the first rotating machine MG1 does not change from the learned one.
  • step S50 the HV_ECU 50 determines whether or not the vehicle speed is higher than a predetermined vehicle speed V1. As a result of the determination, if it is determined that the vehicle speed is greater than the predetermined vehicle speed V1 (step S50-Y), the process proceeds to step S60, and if not (step S50-N), the process proceeds to step S80.
  • step S60 the HV_ECU 50 executes the engine speed reduction control and does not execute the engine stop position control.
  • the HV_ECU 50 executes the engine speed reduction control and promotes the engine speed reduction by the first rotating machine MG1.
  • the process proceeds to step S70.
  • step S70 the HV_ECU 50 executes neutral control.
  • the HV_ECU 50 releases the clutch CL1 and the brake BK1, and sets the transmission unit to neutral.
  • the process proceeds to step S100.
  • step S80 the engine speed reduction control and the engine stop position control are executed by the HV_ECU 50, respectively.
  • the HV_ECU 50 promotes a decrease in the engine speed through the engine speed reduction control.
  • the engine speed reduction control is started at time t1.
  • the HV_ECU 50 controls the stop position of the engine 1 by the first rotating machine MG1 so that the engine 1 stops at a predetermined crank angle when the rotation of the engine 1 stops.
  • the engine stop position control is started, for example, when the engine speed becomes a predetermined speed or less.
  • the engine stop position control is started at time t3.
  • the HV_ECU 50 makes the engine rotation speed decrease rate in the engine stop position control smaller than the engine rotation speed decrease rate in the engine rotation speed decrease control. For example, the HV_ECU 50 reduces the decrease rate of the engine speed by setting the MG1 torque in the engine stop position control to a positive torque.
  • the HV_ECU 50 controls the rotation angle of the engine 1 with the MG1 torque so as to stop the engine 1 at a predetermined crank angle.
  • the engine stop position control ends when the engine 1 stops at a predetermined crank angle.
  • the HV_ECU 50 sets the MG1 torque to 0 when the engine stop position control ends. In FIG. 11, the engine stop position control ends at time t4. When the engine stop position control ends, the process proceeds to step S90.
  • step S90 the HV_ECU 50 executes neutral control.
  • the HV_ECU 50 releases the clutch CL1 and the brake BK1, and sets the transmission unit to neutral. In other words, the transmission unit is neutral after the engine 1 is stopped.
  • the hydraulic pressure supplied to the brake BK1 that has been engaged until time t4 decreases, the brake BK1 is released, and both the clutch CL1 and the brake BK1 are released by time t5.
  • the process proceeds to step S100.
  • step S100 the HV_ECU 50 executes control for setting the rotation speed of the first rotating machine MG1 to zero.
  • Neutral control is executed in step S70 or step S90, and the rotational speed of the first rotating machine MG1 can be changed regardless of the engine rotational speed.
  • the HV_ECU 50 changes the rotation speed of the first rotary machine MG1 to 0 rotation.
  • the rotation of the first rotating machine MG1 can be stopped by causing the first rotating machine MG1 that is rotating negatively to output a positive torque.
  • the first rotating machine MG1 may idle and the rotation of the first rotating machine MG1 may be stopped by friction.
  • the rotation speed of the first rotating machine MG1 changes to 0 from time t5 to time t6.
  • step S100 completes a series of controls related to engine stop, and the transition to the motor travel mode is completed.
  • HV_ECU 50 outputs MG2 torque and causes vehicle 100 to travel by motor.
  • step S110 If a negative determination is made in step S10 and the process proceeds to step S110, the engine running is continued by the HV_ECU 50 in step S110.
  • the HV_ECU 50 continues the operation of the engine 1 and causes the vehicle 100 to travel in the HV low mode or the HV high mode.
  • step S110 is executed, the control flow ends.
  • the hybrid vehicle drive device 1-1 of the present embodiment sets the transmission unit to neutral after completion of the engine stop position control by the first rotating machine MG1. Thereby, the engine 1 can be stopped at an appropriate rotation angle. Therefore, the restartability of the engine 1 can be improved and the shock during engine restart can be reduced.
  • the hybrid vehicle drive device 1-1 stops the engine 1 by the first rotating machine MG1 in a state where the correspondence relationship between the crank angle of the engine 1 and the rotating angle of the first rotating machine MG1 has been learned.
  • engine stop position control is preferably executed. Thereby, the stop position control of the crank angle can be performed with high accuracy.
  • the gear position is once formed in the gear shifting portion, and the engine stop position control is executed after learning the angular relationship. Therefore, the engine 1 can be stopped at a desired crank angle.
  • the hybrid vehicle drive device 1-1 does not execute the engine stop position control when the engine stop determination is made at a vehicle speed higher than the predetermined vehicle speed V1. Thereby, it can suppress that the pinion relative rotational speed (differential rotational speed) of the 2nd planetary gear mechanism 20 becomes excessive. Further, when engine stop determination is made at a vehicle speed equal to or lower than the predetermined vehicle speed V1, the engine 1 is stopped by the first rotating machine MG1 with the gear position of the transmission unit fixed. As a result, the engine 1 can be stopped while suppressing the pinion relative rotational speed (differential rotational speed) of the second planetary gear mechanism 20 from becoming excessive. When the engine 1 is stopped, the engine stop position control is preferably executed by the first rotating machine MG1.
  • the engine speed reduction control is executed until the engine speed decreases to the predetermined speed NE1. Therefore, the engine speed is reduced by quickly passing through the resonance speed range, thereby reducing vibration when the engine is stopped.
  • the transmission unit is set to neutral, and the MG1 rotation speed is set to zero. Thereby, the efficiency fall by the friction etc. of the 1st rotary machine MG1 is suppressed.
  • the MG1 torque may be changed according to the gear position of the transmission unit.
  • the MG1 torque is determined so that the time from when the engine stop is determined until the rotation of the engine 1 stops is the same time regardless of the gear position.
  • the MG1 torque may be determined such that the rate of decrease in engine speed is constant regardless of the gear position.
  • the engine 1 when the engine 1 is a supercharged engine, the engine 1 may be shifted to engine speed reduction control or engine stop position control after the supercharging pressure is reduced. Thereby, since the compression reaction force of an engine can be reduced, the vibration at the time of an engine stop is reduced.
  • FIG. 12 is a skeleton diagram of a vehicle according to a modification of the embodiment
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an operation engagement table of a hybrid vehicle drive device according to the modification of the embodiment.
  • the hybrid vehicle drive device 1-2 of the present modification differs from the hybrid vehicle drive device 1-1 of the above embodiment in that the second planetary gear mechanism 20 functions as a transmission unit.
  • the first carrier 14 of the first planetary gear mechanism 10 is connected to the engine 1 and the first ring gear 13 is connected to the second planetary gear mechanism 20 in the same manner as in the above embodiment.
  • the second carrier 24 is connected.
  • the first sun gear 11 of the first planetary gear mechanism 10 is connected to the rotating shaft 33 of the first rotating machine MG1. Therefore, the first planetary gear mechanism 10 can function as a power split mechanism that splits the output torque of the engine 1 into the first rotary machine MG1 side and the output side.
  • the first planetary gear mechanism 10 functions as a differential unit that can change the rotational speed ratio between the engine 1 (first carrier 14) and the first ring gear 13 steplessly together with the first rotating machine MG1. can do.
  • the counter drive gear 25 is connected to the second ring gear 23 of the second planetary gear mechanism 20.
  • a brake BK ⁇ b> 1 is connected to the second sun gear 21.
  • the brake BK1 is a brake device that can regulate the rotation of the second sun gear 21.
  • the brake BK1 of this modification can have the same configuration as the brake BK1 of the above embodiment.
  • the clutch CL1 according to this modification is a clutch device capable of connecting the second sun gear 21 and the second carrier 24.
  • the clutch CL1 of this modification can have the same configuration as the clutch CL1 of the above embodiment.
  • the switching device including the clutch CL1 and the brake BK1 switches the state of restricting the differential of the second planetary gear mechanism 20 and the state of allowing the differential of the second planetary gear mechanism 20 to switch the second planetary gear mechanism 20. Change speed. That is, the second planetary gear mechanism 20 of the present modification functions as a transmission unit.
  • the hybrid vehicle drive device 1-2 of this modification is different from the hybrid vehicle drive device 1-1 (see FIG. 4) of the above embodiment and does not have the dual motor EV mode. .
  • the engagement / release states of the clutch CL1 and the brake BK1 in the other modes are the same as those in the above embodiment.
  • the hybrid vehicle drive device 1-2 when the brake BK1 and the clutch CL1 are released and the speed change unit is neutral, the power transmission path between the first ring gear 13 and the drive wheels 32 is cut off. The In this case, power transmission between the engine 1 and the first rotary machine MG1 is also interrupted. In the single motor EV mode, by releasing the brake BK1 and the clutch CL1, the second rotary machine MG2, the drive wheel 32, and the engine 1 can be disconnected, and the second rotary machine MG2 can be used as a power source.
  • the brake BK1 or the clutch CL1 when the brake BK1 or the clutch CL1 is engaged, the power transmission path between the first ring gear 13 and the drive wheels 32 is connected.
  • the brake BK1 when the brake BK1 is engaged and the clutch CL1 is released (HV high mode), the rotation of the second sun gear 21 is restricted.
  • the first ring gear 13 is connected to the drive wheels 32 through the second carrier 24, the second pinion gear 22, and the second ring gear 23 so that power can be transmitted. Therefore, the first rotary machine MG1 and the engine 1 are connected so that power can be transmitted.
  • the first rotating machine MG1 functions as a reaction force receiver of the engine 1 and can output engine torque from the first ring gear 13 to the drive wheels 32.
  • the brake BK1 As the brake BK1 is engaged, the engine speed input to the second carrier 24 is increased and output from the second ring gear 23.
  • the differential of the second planetary gear mechanism 20 is restricted.
  • the first ring gear 13 is connected to the drive wheels 32 through the second carrier 24, the second pinion gear 22, and the second ring gear 23 so that power can be transmitted. Therefore, the first rotary machine MG1 and the engine 1 are connected so that power can be transmitted.
  • the first rotating machine MG1 functions as a reaction force receiver of the engine 1 and can output engine torque from the first ring gear 13 to the drive wheels 32. Since the clutch CL1 is engaged, the engine rotation input to the second carrier 24 is output from the second ring gear 23 without being accelerated or decelerated.
  • the hybrid vehicle drive device 1-2 is subjected to engine speed reduction control and engine stop position control in the same manner as the hybrid vehicle drive device 1-1 of the above embodiment.
  • the HV_ECU 50 of this modification can execute the same control (see FIG. 1) as the HV_ECU 50 of the above embodiment. If the positional relationship has not been learned (S20-N), the engine speed is fixed and the learning is executed (S30), and then the engine stop position control is executed (S80). Further, the engine stop position control is performed when the magnitude of the differential rotation speed of the first planetary gear mechanism 10 is equal to or smaller than a predetermined value (S50-N).
  • an engine, a first transmission unit, and a differential unit are used, and an electric continuously variable transmission unit is formed by the first rotating machine (electric motor) and the second rotating machine (electric motor).
  • a power transmission device (a hybrid vehicle drive device) is disclosed in which a first transmission unit is set to neutral after completion of engine stop position control by a rotating machine. According to this power transmission device, it is possible to reduce the shock at the time of restart by improving the accuracy of the stop position control.

Abstract

 ハイブリッド車両用駆動装置は、機関と、回転機と、機関と回転機とを断接する変速部とを備え、機関を動力源として走行中に機関を停止するとき(S10-Y)に、変速部の変速段を固定した状態(S40)で回転機によって機関を停止(S80)し、機関の停止後に変速部を中立とする(S90)。ハイブリッド車両用駆動装置は、機関の回転角度と回転機の回転角度との対応関係を学習済みの状態で回転機によって機関を停止することが好ましい。

Description

ハイブリッド車両用駆動装置
 本発明は、ハイブリッド車両用駆動装置に関する。
 従来、機関の回転を変速して伝達する変速機を備えたハイブリッド車両が公知である。例えば、特許文献1には、内燃機関の回転を変速して動力分配機構へ伝達する変速機構と、内燃機関からの動力を変速機構に伝達する第1伝達軸と、変速機構から出力された動力を動力分配機構へ伝達する第2伝達軸とを備えているハイブリッド車の駆動装置の技術が開示されている。
特開2009-190694号公報
 変速機を備えたハイブリッド車両において機関を適切に停止することについて、従来十分な検討がなされていない。例えば、機関を適切な回転角度で停止することにより、機関の再始動時の始動性を向上できることや、再始動時のショックを抑制できることが好ましい。
 本発明の目的は、機関を適切な回転角度で停止することができるハイブリッド車両用駆動装置を提供することである。
 本発明のハイブリッド車両用駆動装置は、機関と、回転機と、前記機関と前記回転機とを断接する変速部とを備え、前記機関を動力源として走行中に前記機関を停止するときに、前記変速部の変速段を固定した状態で前記回転機によって前記機関を停止し、前記機関の停止後に前記変速部を中立とすることを特徴とする。
 上記ハイブリッド車両用駆動装置において、前記機関の回転角度と前記回転機の回転角度との対応関係を学習済みの状態で前記回転機によって前記機関を停止することが好ましい。
 上記ハイブリッド車両用駆動装置において、前記変速部の変速段によらず前記機関が停止するまでの時間を同一とするように前記回転機のトルクを制御することが好ましい。
 上記ハイブリッド車両用駆動装置において、前記機関と前記回転機とが差動機構を介して接続されており、前記差動機構の差回転数の大きさを所定値よりも大とすることなく前記機関を停止可能な場合に、前記変速部の変速段を固定した状態で前記回転機によって前記機関を停止することが好ましい。
 本発明に係るハイブリッド車両用駆動装置は、機関を適切な回転角度で停止することができるという効果を奏する。
図1は、実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置の動作を示すフローチャートである。 図2は、実施形態に係る車両のスケルトン図である。 図3は、実施形態に係る車両の入出力関係図である。 図4は、実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置の作動係合表を示す図である。 図5は、単独モータEVモードに係る共線図である。 図6は、両モータEVモードに係る共線図である。 図7は、HVローモードに係る共線図である。 図8は、HVハイモードに係る共線図である。 図9は、実施形態のモード選択に係るマップを示す図である。 図10は、エンジン回転数低下制御の実施範囲を示す図である。 図11は、実施形態のハイブリッド車両用駆動装置の動作に係るタイムチャートである。 図12は、実施形態の変形例に係る車両のスケルトン図である。 図13は、実施形態の変形例に係るハイブリッド車両用駆動装置の作動係合表を示す図である。
 以下に、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。
[実施形態]
 図1から図11を参照して、実施形態について説明する。本実施形態は、ハイブリッド車両用駆動装置に関する。図1は、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置の動作を示すフローチャート、図2は、実施形態に係る車両のスケルトン図、図3は、実施形態に係る車両の入出力関係図、図4は、実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置の作動係合表を示す図である。
 本実施形態に係る車両100は、図2に示すように、動力源としてエンジン1、第一回転機MG1および第二回転機MG2を有するハイブリッド(HV)車両である。車両100は、外部電源により充電可能なプラグインハイブリッド(PHV)車両であってもよい。図2および図3に示すように、車両100は、エンジン1、第一遊星歯車機構10、第二遊星歯車機構20、第一回転機MG1、第二回転機MG2、クラッチCL1、ブレーキBK1、HV_ECU50、MG_ECU60およびエンジン_ECU70を含んで構成されている。
 また、本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置1-1は、エンジン1、第一遊星歯車機構10、第二遊星歯車機構20、クラッチCL1およびブレーキBK1を含んで構成されている。ハイブリッド車両用駆動装置1-1は、更に、各ECU50,60,70等の制御装置を含んで構成されてもよい。ハイブリッド車両用駆動装置1-1は、FF(前置きエンジン前輪駆動)車両あるいはRR(後置きエンジン後輪駆動)車両等に適用可能である。ハイブリッド車両用駆動装置1-1は、例えば、軸方向が車幅方向となるように車両100に搭載される。
 本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置1-1では、第一遊星歯車機構10、クラッチCL1およびブレーキBK1を含んで変速部が構成されている。また、第二遊星歯車機構20を含んで差動部が構成されている。また、クラッチCL1およびブレーキBK1を含んで第一遊星歯車機構10を変速させる切替装置が構成されている。
 機関であるエンジン1は、燃料の燃焼エネルギーを出力軸の回転運動に変換して出力する。エンジン1の出力軸は、入力軸2と接続されている。入力軸2は、動力伝達装置の入力軸である。動力伝達装置は、第一回転機MG1、第二回転機MG2、クラッチCL1、ブレーキBK1、差動装置30等を含んで構成されている。入力軸2は、エンジン1の出力軸と同軸上かつ出力軸の延長線上に配置されている。入力軸2は、第一遊星歯車機構10の第一キャリア14と接続されている。
 本実施形態の第一遊星歯車機構10は、エンジン1と接続され、エンジン1の回転を伝達する第一差動機構として車両100に搭載されている。第一遊星歯車機構10は、第二遊星歯車機構20よりもエンジン1側に配置された入力側差動機構である。第一遊星歯車機構10は、エンジン1の回転を変速して出力可能である。第一遊星歯車機構10は、シングルピニオン式であり、第一サンギア11、第一ピニオンギア12、第一リングギア13および第一キャリア14を有する。
 第一リングギア13は、第一サンギア11と同軸上であってかつ第一サンギア11の径方向外側に配置されている。第一ピニオンギア12は、第一サンギア11と第一リングギア13との間に配置されており、第一サンギア11および第一リングギア13とそれぞれ噛み合っている。第一ピニオンギア12は、第一キャリア14によって回転自在に支持されている。第一キャリア14は、入力軸2と連結されており、入力軸2と一体回転する。従って、第一ピニオンギア12は、入力軸2と共に入力軸2の中心軸線周りに回転(公転)可能であり、かつ第一キャリア14によって支持されて第一ピニオンギア12の中心軸線周りに回転(自転)可能である。
 クラッチCL1は、第一サンギア11と第一キャリア14とを連結可能なクラッチ装置である。クラッチCL1は、例えば、摩擦係合式のクラッチとすることができるが、これに限らず、噛合い式のクラッチ等のクラッチ装置がクラッチCL1として用いられてもよい。クラッチCL1は、例えば、油圧によって制御されて係合あるいは開放する。完全係合状態のクラッチCL1は、第一サンギア11と第一キャリア14とを連結し、第一サンギア11と第一キャリア14とを一体回転させることができる。完全係合状態のクラッチCL1は、第一遊星歯車機構10の差動を規制する。一方、開放状態のクラッチCL1は、第一サンギア11と第一キャリア14とを切り離し、第一サンギア11と第一キャリア14との相対回転を許容する。つまり、開放状態のクラッチCL1は、第一遊星歯車機構10の差動を許容する。なお、クラッチCL1は、半係合状態に制御可能である。半係合状態のクラッチCL1は、第一遊星歯車機構10の差動を許容する。
 ブレーキBK1は、第一サンギア11の回転を規制することができるブレーキ装置である。ブレーキBK1は、第一サンギア11に接続された係合要素と、車体側、例えば動力伝達装置のケースと接続された係合要素とを有する。ブレーキBK1は、クラッチCL1と同様の摩擦係合式のクラッチ装置とすることができるが、これに限らず、噛合い式のクラッチ等のクラッチ装置がブレーキBK1として用いられてもよい。ブレーキBK1は、例えば、油圧によって制御されて係合あるいは開放する。完全係合状態のブレーキBK1は、第一サンギア11と車体側とを連結し、第一サンギア11の回転を規制することができる。一方、開放状態のブレーキBK1は、第一サンギア11と車体側とを切り離し、第一サンギア11の回転を許容する。なお、ブレーキBK1は、半係合状態に制御可能である。半係合状態のブレーキBK1は、第一サンギア11の回転を許容する。
 本実施形態の第二遊星歯車機構20は、第一遊星歯車機構10と駆動輪32とを接続する第二差動機構として車両100に搭載されている。第二遊星歯車機構20は、第一遊星歯車機構10よりも駆動輪32側に配置された出力側差動機構である。第二遊星歯車機構20は、シングルピニオン式であり、第二サンギア21、第二ピニオンギア22、第二リングギア23および第二キャリア24を有する。第二遊星歯車機構20は、第一遊星歯車機構10と同軸上に配置され、第一遊星歯車機構10を挟んでエンジン1と互いに対向している。
 第二リングギア23は、第二サンギア21と同軸上であってかつ第二サンギア21の径方向外側に配置されている。第二ピニオンギア22は、第二サンギア21と第二リングギア23との間に配置されており、第二サンギア21および第二リングギア23とそれぞれ噛み合っている。第二ピニオンギア22は、第二キャリア24によって回転自在に支持されている。第二キャリア24は、第一リングギア13と接続されており、第一リングギア13と一体回転する。第二ピニオンギア22は、第二キャリア24と共に入力軸2の中心軸線周りに回転(公転)可能であり、かつ第二キャリア24によって支持されて第二ピニオンギア22の中心軸線周りに回転(自転)可能である。第一リングギア13は、第一遊星歯車機構10の出力要素であり、エンジン1から第一遊星歯車機構10に入力された回転を第二キャリア24に出力することができる。第二キャリア24は、第一遊星歯車機構10の出力要素に接続された第一回転要素に対応している。
 第二サンギア21には第一回転機MG1の回転軸33が接続されている。第一回転機MG1の回転軸33は、入力軸2と同軸上に配置されており、第二サンギア21と一体回転する。第二サンギア21は、第一回転機MG1に接続された第二回転要素に対応している。第二リングギア23には、カウンタドライブギア25が接続されている。カウンタドライブギア25は、第二リングギア23と一体回転する出力ギアである。第二リングギア23は、第二回転機MG2および駆動輪32に接続された第三回転要素に対応している。第二リングギア23は、第一回転機MG1あるいは第一遊星歯車機構10から入力された回転を駆動輪32に出力することができる出力要素である。
 カウンタドライブギア25は、カウンタドリブンギア26と噛み合っている。カウンタドリブンギア26は、カウンタシャフト27を介してドライブピニオンギア28と接続されている。カウンタドリブンギア26とドライブピニオンギア28とは一体回転する。また、カウンタドリブンギア26には、リダクションギア35が噛み合っている。リダクションギア35は、第二回転機MG2の回転軸34に接続されている。つまり、第二回転機MG2の回転は、リダクションギア35を介してカウンタドリブンギア26に伝達される。リダクションギア35は、カウンタドリブンギア26よりも小径であり、第二回転機MG2の回転を減速してカウンタドリブンギア26に伝達する。
 ドライブピニオンギア28は、差動装置30のデフリングギア29と噛み合っている。差動装置30は、左右の駆動軸31を介して駆動輪32と接続されている。第二リングギア23は、カウンタドライブギア25、カウンタドリブンギア26、ドライブピニオンギア28、差動装置30および駆動軸31を介して駆動輪32と接続されている。また、第二回転機MG2は、第二リングギア23と駆動輪32との動力伝達経路に対して接続されており、第二リングギア23および駆動輪32に対してそれぞれ動力を伝達可能である。
 第一回転機MG1および第二回転機MG2は、それぞれモータ(電動機)としての機能と、発電機としての機能とを備えている。第一回転機MG1および第二回転機MG2は、インバータを介してバッテリと接続されている。第一回転機MG1および第二回転機MG2は、バッテリから供給される電力を機械的な動力に変換して出力することができると共に、入力される動力によって駆動されて機械的な動力を電力に変換することができる。回転機MG1,MG2によって発電された電力は、バッテリに蓄電可能である。第一回転機MG1および第二回転機MG2としては、例えば、交流同期型のモータジェネレータを用いることができる。
 本実施形態の車両100では、エンジン1と同軸上に、エンジン1から近い側から順に、ブレーキBK1、クラッチCL1、第一遊星歯車機構10、カウンタドライブギア25、第二遊星歯車機構20および第一回転機MG1が配置されている。また、本実施形態のハイブリッド車両用駆動装置1-1は、入力軸2と、第二回転機MG2の回転軸34とが異なる軸上に配置された複軸式とされている。
 図3に示すように、車両100は、HV_ECU50、MG_ECU60およびエンジン_ECU70を有する。各ECU50,60,70は、コンピュータを有する電子制御ユニットである。HV_ECU50は、車両100全体を統合制御する機能を有している。MG_ECU60およびエンジン_ECU70は、HV_ECU50と電気的に接続されている。
 MG_ECU60は、第一回転機MG1および第二回転機MG2を制御することができる。MG_ECU60は、例えば、第一回転機MG1に対して供給する電流値を調節し、第一回転機MG1の出力トルクを制御すること、および第二回転機MG2に対して供給する電流値を調節し、第二回転機MG2の出力トルクを制御することができる。
 エンジン_ECU70は、エンジン1を制御することができる。エンジン_ECU70は、例えば、エンジン1の電子スロットル弁の開度を制御すること、点火信号を出力してエンジン1の点火制御を行うこと、エンジン1に対する燃料の噴射制御等を行うことができる。エンジン_ECU70は、電子スロットル弁の開度制御、噴射制御、点火制御等によりエンジン1の出力トルクを制御することができる。
 HV_ECU50には、車速センサ、アクセル開度センサ、MG1回転数センサ、MG2回転数センサ、出力軸回転数センサ、バッテリセンサ等が接続されている。これらのセンサにより、HV_ECU50は、車速、アクセル開度、第一回転機MG1の回転数、第二回転機MG2の回転数、動力伝達装置の出力軸の回転数、バッテリ状態SOC等を取得することができる。
 HV_ECU50は、取得する情報に基づいて、車両100に対する要求駆動力や要求パワー、要求トルク等を算出することができる。HV_ECU50は、算出した要求値に基づいて、第一回転機MG1の出力トルク(以下、「MG1トルク」とも記載する。)、第二回転機MG2の出力トルク(以下、「MG2トルク」とも記載する。)およびエンジン1の出力トルク(以下、「エンジントルク」とも記載する。)を決定する。HV_ECU50は、MG1トルクの指令値およびMG2トルクの指令値をMG_ECU60に対して出力する。また、HV_ECU50は、エンジントルクの指令値をエンジン_ECU70に対して出力する。
 HV_ECU50は、後述する走行モード等に基づいて、クラッチCL1およびブレーキBK1をそれぞれ制御する。HV_ECU50は、クラッチCL1に対する供給油圧の指令値(PbCL1)およびブレーキBK1に対する供給油圧の指令値(PbBK1)をそれぞれ出力する。図示しない油圧制御装置は、各指令値PbCL1,PbBK1に応じてクラッチCL1およびブレーキBK1に対する供給油圧を制御する。
 車両100では、ハイブリッド(HV)走行あるいはEV走行を選択的に実行可能である。HV走行とは、エンジン1を動力源として車両100を走行させる走行モードである。HV走行では、エンジン1に加えて、更に第二回転機MG2を動力源としてもよい。
 EV走行は、第一回転機MG1あるいは第二回転機MG2の少なくともいずれか一方を動力源として走行する走行モードである。EV走行では、エンジン1を停止して走行することが可能である。本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置1-1は、EV走行モードとして、第二回転機MG2を単独の動力源として車両100を走行させる単独モータEVモード(単独駆動EVモード)と、第一回転機MG1および第二回転機MG2を動力源として車両100を走行させる両モータEVモード(両駆動EVモード)を有する。
 図4の係合表において、クラッチCL1の欄およびブレーキBK1の欄の丸印は、係合を示し、空欄は開放を示す。また、三角印は、クラッチCL1あるいはブレーキBK1のいずれかを係合し、他方を開放することを示す。単独モータEVモードは、例えば、クラッチCL1およびブレーキBK1を共に開放して実行される。図5は、単独モータEVモードに係る共線図である。共線図において、符号S1,C1,R1は、それぞれ第一サンギア11、第一キャリア14、第一リングギア13を示し、符号S2,C2,R2は、それぞれ第二サンギア21、第二キャリア24、第二リングギア23を示す。
 単独モータEVモードでは、クラッチCL1およびブレーキBK1が開放している。ブレーキBK1が開放していることで、第一サンギア11の回転が許容され、クラッチCL1が開放していることで、第一遊星歯車機構10は差動可能である。HV_ECU50は、MG_ECU60を介して第二回転機MG2に正トルクを出力させて車両100に前進方向の駆動力を発生させる。第二リングギア23は、駆動輪32の回転と連動して正回転する。ここで、正回転とは、車両100の前進時の第二リングギア23の回転方向とする。HV_ECU50は、第一回転機MG1をジェネレータとして作動させて引き摺り損失を低減させる。具体的には、HV_ECU50は、第一回転機MG1にわずかなトルクをかけて発電させ、第一回転機MG1の回転数を0回転とする。これにより、第一回転機MG1の引き摺り損失を低減することができる。また、MG1トルクを0としてもコギングトルクを利用してMG1回転数を0に維持できるときは、MG1トルクを加えないようにしてもよい。あるいは、第一回転機MG1のd軸ロックによってMG1回転数を0としてもよい。
 第一リングギア13は、第二キャリア24に連れ回り正回転する。第一遊星歯車機構10では、クラッチCL1およびブレーキBK1が開放されたニュートラルの状態であるため、エンジン1は連れ回されず、第一キャリア14は回転を停止する。よって回生量を大きく取ることが可能である。第一サンギア11は空転して負回転する。なお、第一遊星歯車機構10のニュートラル(中立)状態は、第一リングギア13と第一キャリア14との間で動力が伝達されない状態、すなわちエンジン1と第二遊星歯車機構20とが切り離され、動力の伝達が遮断された状態である。第一遊星歯車機構10は、変速部クラッチCL1あるいは変速部ブレーキBK1の少なくともいずれか一方が係合していると、エンジン1と第二遊星歯車機構20とを接続する接続状態となる。
 単独モータEVモードでの走行時に、バッテリの充電状態がフルとなり、回生エネルギーが取れない場合が発生し得る。この場合、エンジンブレーキを併用することが考えられる。クラッチCL1あるいはブレーキBK1を係合することで、エンジン1を駆動輪32と接続し、エンジンブレーキを駆動輪32に作用させることができる。図4に三角印で示すように、単独モータEVモードでクラッチCL1あるいはブレーキBK1を係合すると、エンジン1を連れ回し状態とし、第一回転機MG1でエンジン回転数を上げてエンジンブレーキ状態とすることができる。
 両モータEVモードでは、HV_ECU50は、クラッチCL1およびブレーキBK1を係合する。図6は、両モータEVモードに係る共線図である。クラッチCL1が係合することで、第一遊星歯車機構10の差動は規制され、ブレーキBK1が係合することで、第一サンギア11の回転が規制される。従って、第一遊星歯車機構10の全回転要素の回転が停止する。出力要素である第一リングギア13の回転が規制されることで、これと接続された第二キャリア24が0回転にロックされる。
 HV_ECU50は、第一回転機MG1および第二回転機MG2にそれぞれ走行駆動用のトルクを出力させる。第二キャリア24は、回転が規制されていることで、第一回転機MG1のトルクに対して反力を取り、第一回転機MG1のトルクを第二リングギア23から出力させることができる。第一回転機MG1は、前進時に負トルクを出力して負回転することで、第二リングギア23から正のトルクを出力させることができる。一方、後進時には、第一回転機MG1は、正トルクを出力して正回転することで、第二リングギア23から負のトルクを出力させることができる。
 HV走行では、差動部としての第二遊星歯車機構20は差動状態を基本とし、変速部の第一遊星歯車機構10は、ロー/ハイの切り替えがなされる。図7は、ロー状態のHV走行モード(以下、「HVローモード」とも記載する。)に係る共線図、図8は、ハイ状態のHV走行モード(以下、「HVハイモード」とも記載する。)に係る共線図である。
 HVローモードでは、HV_ECU50は、クラッチCL1を係合し、ブレーキBK1を開放する。クラッチCL1が係合することにより、第一遊星歯車機構10は差動が規制され、各回転要素11,13,14が一体回転する。従って、エンジン1の回転は増速も減速もされず、等速で第一リングギア13から第二キャリア24に伝達される。
 一方、HVハイモードでは、HV_ECU50は、クラッチCL1を開放し、ブレーキBK1を係合する。ブレーキBK1が係合することにより、第一サンギア11の回転が規制される。よって、第一遊星歯車機構10は、第一キャリア14に入力されたエンジン1の回転が増速されて第一リングギア13から出力されるオーバドライブ(OD)状態となる。このように、第一遊星歯車機構10は、エンジン1の回転を増速して出力することができる。オーバドライブ時の第一遊星歯車機構10の変速比は、例えば、0.7とすることができる。
 このように、クラッチCL1およびブレーキBK1からなる切替装置は、第一遊星歯車機構10の差動を規制する状態と、第一遊星歯車機構10の差動を許容する状態とを切り替えて第一遊星歯車機構10を変速させる。ハイブリッド車両用駆動装置1-1は、第一遊星歯車機構10、クラッチCL1およびブレーキBK1を含む変速部によってHVハイモードとHVローモードとの切り替えが可能であり、車両100の伝達効率を向上させることができる。また、変速部の後段には、直列に差動部としての第二遊星歯車機構20が接続されている。第一遊星歯車機構10がオーバドライブであるため、第一回転機MG1を大きく高トルク化しなくてもよいという利点がある。
 HV_ECU50は、例えば、高車速ではHVハイモードを選択し、中低車速ではHVローモードを選択する。図9は、本実施形態のモード選択に係るマップを示す図である。図9において、横軸は車速、縦軸は要求駆動力を示す。図9に示すように、低車速かつ要求駆動力が小さい低負荷の領域は、モータ走行域である。モータ走行域では、EV走行が選択される。モータ走行域では、例えば、低負荷時は単独モータEVモードが選択され、高負荷時は両駆動EVモードが選択される。
 モータ走行域よりも高車速や高負荷の領域は、エンジン走行域である。エンジン走行域は、更に、直結(ロー)領域とOD(ハイ)領域に分割されている。直結領域は、HVローモードが選択されるエンジン走行域である。OD領域は、HVハイモードが選択されるエンジン走行域である。OD領域は、高車速の領域であり、直結領域は、中低車速の領域である。直結領域は、OD領域よりも高負荷側に設定されている。高車速かつ低負荷時に変速部をオーバドライブとすることで、燃費の向上を図ることができる。
 本実施形態では、HVハイモードとHVローモードとの切り替えによりエンジン1の回転を変速して出力することで、メカニカルポイントが2つとなり、燃費を向上させることができる。なお、メカニカルポイントは、遊星歯車機構10,20に入力される動力が電気パスを介さずに機械的な伝達によって全てカウンタドライブギア25に伝達される高効率な動作点である。
 本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置1-1は、第一遊星歯車機構10がエンジン1の回転を増速して第一リングギア13から出力することができる。従って、ハイブリッド車両用駆動装置1-1は、第一遊星歯車機構10を備えずに第二キャリア24に対して直接エンジン1が接続されている場合のメカニカルポイントに対して、更にハイギア側にもう一つのメカニカルポイントを有する。つまり、ハイブリッド車両用駆動装置1-1は、ハイギア側に2つのメカニカルポイントを有する。よって、ハイブリッド車両用駆動装置1-1は、高速走行時の伝達効率向上による燃費の向上を図ることができるハイブリッドシステムを実現できる。
 また、ハイブリッド車両用駆動装置1-1は、変速部のクラッチCL1およびブレーキBK1を係合することで、第二遊星歯車機構20の入力要素の回転を規制することができ、両モータEVモードによる走行を可能とできる。このため、両モータEVモードを実現するために別途クラッチ等を設ける必要がなく、構成が簡素化される。本実施形態のレイアウトでは、第二回転機MG2の減速比を大きく取ることができる。また、FFあるいはRRレイアウトによりコンパクトな配置を実現できる。
(後進走行)
 後進走行をする場合、エンジン走行中は、第一回転機MG1がジェネレータとして発電を行い、第二回転機MG2がモータとして力行し、負回転して負トルクを出力して走行する。バッテリの充電状態が十分であるときは、単独駆動EVモードで第二回転機MG2が単独で逆回転してモータ走行するようにしてもよい。また、第二キャリア24を固定して両駆動EVモードで後進走行することも可能である。
(協調変速制御)
 HV_ECU50は、HVハイモードとHVローモードとの切り替えを行う場合、第一遊星歯車機構10と第二遊星歯車機構20とを同時に変速させる協調変速制御を実行することができる。HV_ECU50は、協調変速制御において、第一遊星歯車機構10および第二遊星歯車機構20の一方の変速比を増加させ、他方の変速比を減少させる。
 HV_ECU50は、HVハイモードからHVローモードに切り替える場合、モードの切り替えと同期して第二遊星歯車機構20の変速比をハイギア側に変化させる。これにより、車両100のエンジン1から駆動輪32までの全体での変速比の不連続な変化を抑制または低減し、変速比の変化の度合いを低減することができる。エンジン1から駆動輪32までの変速比の変化が抑制されることで、変速に伴うエンジン回転数の調節量を低減させ、あるいはエンジン回転数の調節を不要とすることができる。HV_ECU50は、例えば、車両100全体での変速比をロー側に連続的に変化させるように、第一遊星歯車機構10および第二遊星歯車機構20を協調して変速させる。
 一方、HV_ECU50は、HVローモードからHVハイモードに切り替える場合、モードの切り替えと同期して第二遊星歯車機構20の変速比をローギア側に変化させる。これにより、車両100全体での変速比の不連続な変化を抑制または低減し、変速比の変化の度合いを低減することができる。HV_ECU50は、例えば、車両100全体での変速比をハイ側に連続的に変化させるように、第一遊星歯車機構10および第二遊星歯車機構20を協調して変速させる。
 第二遊星歯車機構20の変速比の調節は、例えば、第一回転機MG1の回転数の制御によって行われる。HV_ECU50は、例えば、入力軸2とカウンタドライブギア25との間の変速比を無段階に変化させるように第一回転機MG1を制御する。これにより、遊星歯車機構10,20、第一回転機MG1、クラッチCL1およびブレーキBK1を含む全体、すなわち差動部と変速部を含む変速装置が電気的無段変速機として作動する。差動部と変速部を含む変速装置の変速比幅がワイドであるため、差動部から駆動輪32までの変速比を比較的大きく取れる。また、HV走行モードの高車速走行時の動力循環が低減される。
(エンジン始動制御)
 単独モータEVモードからエンジン1を始動する場合、クラッチCL1あるいはブレーキBK1を係合し、第一回転機MG1によってエンジン回転数を上昇させて点火を行う。このときに、クラッチCL1あるいはブレーキBK1を係合する前に、第一回転機MG1の回転数制御によって、第二キャリア24(第一リングギア13)の回転数を0回転とするようにしてもよい。また、MG1トルクによってエンジン回転数を上昇させるときに、走行駆動力を低下させる方向の反力トルクが発生する。HV_ECU50は、この反力トルクをキャンセルする反力キャンセルトルクを第二回転機MG2に追加で出力させるようにしてもよい。なお、エンジン1が直噴エンジンなど自立的に始動可能なものである場合、自立的にエンジン1を始動させてもよく、エンジン1の自立始動をMG1トルクによってアシストするようにしてもよい。
(エンジン停止制御)
 本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置1-1は、エンジン1を動力源として走行中にエンジン1を停止するときに、変速部の変速段を固定した状態で第一回転機MG1によってエンジン1を停止し、エンジン1の停止後に変速部を中立とする。このときに、変速段を固定した状態で以下に説明するエンジン停止位置制御を行うことができる。変速段を固定して変速がない状態でエンジン1を停止することで、エンジン停止位置制御が容易になる。
 なお、第一回転機MG1によってエンジン1を停止することには、例えば、エンジン1に対する燃料供給を停止した後にエンジン1の回転方向と反対方向のトルクを第一回転機MG1によって発生させることや、エンジン1の回転方向のトルクを第一回転機MG1によって発生させることが含まれる。また、第一回転機MG1によってエンジン1を停止することには、エンジン1が停止するまでのエンジン回転数やエンジン1の回転角度を第一回転機MG1のトルクによって変化させることが含まれる。
 変速部の変速段を固定することには、現在の変速段を維持して変速を行わないことが含まれる。また、変速部の変速段を固定することには、変速部の変速段を予め定められた所定の変速段に固定することが含まれる。この場合、現在の変速段が所定の変速段でなければ、所定の変速段に変速し、その後は所定の変速段を維持することが含まれる。
(エンジン停止位置制御)
 本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置1-1は、HV走行中等にエンジン1を停止するときに、エンジン1の停止位置を制御するエンジン停止位置制御を実行することができる。エンジン停止位置制御は、エンジン1を予め定められた所定のクランク角度で停止させるように、変速部の変速段を固定した状態で第一回転機MG1によってエンジン1の停止位置を制御するものである。所定のクランク角度は、例えば、次回エンジン1を再始動するときに発生するショックを最小とすることができるクランク角度として設定される。例えば、所定のクランク角度は、再始動時にエンジン1が回転を始める時の筒内の空気による反力が最小となるクランク角度である。回転に対する反力が小さいことで、エンジン回転数の上昇が速くなる。その結果、再始動時に、エンジン回転数がエンジン1の共振点の回転数域を素早く抜けて上昇することで、始動に伴うショックが抑制される。所定のクランク角度は、一例として、膨張行程の膨張途中でピストンが停止するクランク角度や、圧縮行程の圧縮途中でピストンが停止するクランク角度とされる。
(エンジン回転数低下制御)
 また、ハイブリッド車両用駆動装置1-1は、エンジン回転数低下制御を実行することができる。エンジン回転数低下制御は、HV走行中等にエンジン1を停止するときにエンジン回転数の低下を促進する制御である。具体的には、第一回転機MG1によってエンジン回転を規制する方向のトルク(負トルク)を出力させることにより、エンジン回転数の低下を促進する。エンジン回転数低下制御により、エンジン停止時のエンジン回転数は、エンジン1の共振点の回転数域を素早く抜けて低下する。これにより、エンジン停止時のショックが抑制される。また、エンジン回転数低下制御では、第一回転機MG1は負トルクを発生して正回転することで、発電機として機能する。従って、エンジン回転数低下制御では、エンジン1の回転エネルギーを電気エネルギーとして回収し、バッテリに充電することができる。
 ここで、エンジン停止位置制御を実行する場合、エンジン回転数が低いほど、また車速が高いほど第二遊星歯車機構20の差回転数が大きくなる。差回転数は、ここでは、第二ピニオンギア22の回転数である。大きな差回転数は、効率の低下等につながるため、好ましくない。本実施形態のハイブリッド車両用駆動装置1-1は、第二遊星歯車機構20の差回転数の大きさが所定値以下となる場合に、エンジン停止位置制御を実行する。ここで、「第二遊星歯車機構20の差回転数の大きさが所定値以下となる場合」とは、例えば、エンジン停止位置制御によってエンジン1の回転を停止させるまでの間の第二遊星歯車機構20の差回転数の大きさが所定値を超えないと予測される場合である。第二遊星歯車機構20の差回転数の大きさが所定値を超える場合にはエンジン停止位置制御を実行しないことで、第二遊星歯車機構20の差回転数の大きさが過大となることを抑制することができる。
 第二遊星歯車機構20の差回転数の大きさに対する所定値は、例えば、第二遊星歯車機構20の差回転数の大きさにおける許容される最大値に基づいて定められている。上記所定値は、例えば、第二遊星歯車機構20で発生する損失や第二遊星歯車機構20の耐久性の観点から定められるものである。
 図10は、エンジン回転数低下制御の実施範囲を示す図である。図10において横軸は車速、縦軸はエンジン回転数を示す。図10に示すように、車速が所定車速V1以下である場合、エンジン回転数が0となるまでエンジン回転数低下制御を行ったとしても、第二遊星歯車機構20の差回転数の大きさが所定値よりも大とならない。従って、車速が所定車速V1以下である場合、HV_ECU50は、エンジン回転数低下制御およびエンジン停止位置制御をそれぞれ実行する。HV_ECU50は、第一回転機MG1によってエンジン回転数を低下させ、かつエンジン1が停止するときには第一回転機MG1によってエンジン1のクランク角度を所定のクランク角度とするようにエンジン1の回転角度を制御する。
 一方、車速が所定車速V1を超える場合、エンジン停止位置制御は実行されない。HV_ECU50は、エンジン回転数が所定回転数NE1まで低下すると、エンジン回転数低下制御を終了する。本実施形態の所定車速V1は、第二遊星歯車機構20の差回転数が予め定められた上限値となる車速として定められている。車速が所定車速V1よりも大きい場合に、エンジン1が停止するまで第一回転機MG1の回転数をエンジン回転数と連動して変化させると、第二遊星歯車機構20の差回転数の大きさが所定値を超えてしまう。所定回転数NE1は、エンジン回転数低下制御やエンジン停止位置制御によって第一回転機MG1の回転数をエンジン回転数と連動して変化させた場合に、第二遊星歯車機構20の差回転数の大きさが所定値となるエンジン回転数である。
 HV_ECU50は、所定回転数NE1を下回るエンジン回転数の領域では、クラッチCL1およびブレーキBK1を開放し、変速部をニュートラルとする。変速部がニュートラルとされることで、エンジン1と第一回転機MG1や第二回転機MG2との動力伝達が遮断される。従って、変速部がニュートラルであると、エンジン回転数の低下に連動して第一回転機MG1の回転数を変化させる必要が無く、遊星歯車機構10,20の差回転数が過大となることが抑制される。
 図1および図11を参照して、本実施形態のハイブリッド車両用駆動装置1-1の動作について説明する。図1に示す制御フローは、車両100の走行中に実行され、例えば、所定の間隔で繰り返し実行される。図11は、本実施形態のハイブリッド車両用駆動装置1-1の動作に係るタイムチャートである。
 ステップS10では、HV_ECU50により、エンジン停止判断がなされているか否かが判定される。HV_ECU50は、エンジン1を動力源とするHVモードの走行中にエンジン1を停止させる条件が成立したか否かを判定する。例えば、図9に示すマップに基づいて、動作点がエンジン走行域からモータ走行域に移行した場合、エンジン停止判断がなされる。図11では、アクセル開度が低下してθ1となった時刻t1にエンジン停止判断がなされてステップS10で肯定判定がなされる。エンジン停止判断がなされると、HV_ECU50は、エンジン1に対する燃料供給を停止するフューエルカットを実行する。時刻t1以降のMG1トルクは、それまでのエンジントルクに対する反力トルクから、エンジン回転数を低下させるトルクに変更される。HV_ECU50は、第一回転機MG1に負トルクを出力させて、エンジン回転数の低下を促進する。
 ステップS10の判定の結果、エンジン停止判断がなされていると判定された場合(ステップS10-Y)にはステップS20に進み、そうでない場合(ステップS10-N)にはステップS110に進む。
 ステップS20では、HV_ECU50により、位置関係が学習済み(原点合わせ済み)であるか否かが判定される。この位置関係は、エンジン1のクランク角度と第一回転機MG1の回転角度との位置関係である。本実施形態のハイブリッド車両用駆動装置1-1では、エンジン1と第一回転機MG1とが変速部を介して接続されている。このため、変速部がニュートラルとされたり、変速部の変速がなされたりすると、エンジン1のクランク角度と第一回転機MG1の回転角度との対応関係にずれが生じる。この場合、上記位置関係の再学習が必要である。
 ハイブリッド車両用駆動装置1-1は、エンジン1のクランク角度を検出するセンサ、および第一回転機MG1の回転角度を検出するセンサ(例えば、MG1回転数センサ)をそれぞれ有している。HV_ECU50は、これらのセンサの検出結果に基づいて、上記位置関係を学習することができる。この学習制御では、たとえば、クランク角度の原点と第一回転機MG1の回転角度の原点との位相差が学習される。上記位置関係の学習は、上記位置関係が学習済みでない場合に適宜実行される。例えば、変速部においてニュートラルからいずれかの変速段が形成されたときや、変速が実行されたときに上記位置関係の学習がなされる。
 ステップS20の判定の結果、位置関係が学習済みであると判定された場合(ステップS20-Y)にはステップS40に進み、そうでない場合(ステップS20-N)にはステップS30に進む。
 ステップS30では、HV_ECU50により、変速段を固定して学習が実施される。HV_ECU50は、変速部の変速を禁止し、変速部の変速段を固定した状態で、エンジン1のクランク角度と第一回転機MG1の回転角度との関係を学習する。例えば、変速中にエンジン停止判断がなされた場合、一旦変速段を形成し、角度関係を学習する。つまり、変速部の変速段をHVローモードの変速段あるいはHVハイモードの変速段に固定した状態で、エンジン1のクランク角度と第一回転機MG1の回転角度との関係が学習される。学習が行われることにより、第一回転機MG1の回転角度とクランク角度とが関連付けられ、第一回転機MG1の回転制御によって、エンジン1を所望のクランク角度で停止させるエンジン停止位置制御が実行可能となる。ステップS30の学習が完了すると、ステップS40に進む。
 ステップS40では、HV_ECU50により、変速が禁止される。HV_ECU50は、クランク角度と第一回転機MG1の回転角度との対応関係が学習済みのものから変化しないように、変速部の変速を禁止する。
 次に、ステップS50では、HV_ECU50により、車速が所定車速V1よりも大であるか否かが判定される。その判定の結果、車速が所定車速V1よりも大であると判定された場合(ステップS50-Y)にはステップS60に進み、そうでない場合(ステップS50-N)にはステップS80に進む。
 ステップS60では、HV_ECU50により、エンジン回転数低下制御が実行され、エンジン停止位置制御は実行されない。HV_ECU50は、エンジン回転数低下制御を実行して第一回転機MG1によってエンジン回転数の低下を促進させる。エンジン回転数が所定回転数NE1まで低下すると、ステップS70に進む。
 ステップS70では、HV_ECU50により、ニュートラル制御が実行される。HV_ECU50は、クラッチCL1およびブレーキBK1を開放し、変速部をニュートラルとする。変速部がニュートラルとなると、ステップS100に進む。
 ステップS80では、HV_ECU50により、エンジン回転数低下制御およびエンジン停止位置制御がそれぞれ実行される。HV_ECU50は、エンジン回転数低下制御により、エンジン回転数の低下を促進させる。図11では、時刻t1にエンジン回転数低下制御が開始される。HV_ECU50は、エンジン1の回転が停止するときに、所定のクランク角度でエンジン1が停止するように、第一回転機MG1によってエンジン1の停止位置を制御する。エンジン停止位置制御は、例えば、エンジン回転数が所定の回転数以下となると開始される。図11では、時刻t3にエンジン停止位置制御が開始される。
 HV_ECU50は、エンジン停止位置制御におけるエンジン回転数の低下率を、エンジン回転数低下制御におけるエンジン回転数の低下率よりも小さくする。HV_ECU50は、例えば、エンジン停止位置制御におけるMG1トルクを正トルクとすることで、エンジン回転数の低下率を低減する。HV_ECU50は、エンジン1を所定のクランク角度で停止させるように、MG1トルクによってエンジン1の回転角度を制御する。エンジン停止位置制御は、エンジン1が所定のクランク角度で停止すると終了する。HV_ECU50は、エンジン停止位置制御が終了すると、MG1トルクを0とする。図11では、時刻t4にエンジン停止位置制御が終了する。エンジン停止位置制御が終了すると、ステップS90に進む。
 ステップS90では、HV_ECU50により、ニュートラル制御が実行される。HV_ECU50は、クラッチCL1およびブレーキBK1を開放し、変速部をニュートラルとする。つまり、エンジン1の停止後に変速部が中立とされる。図11では、時刻t4にそれまで係合していたブレーキBK1に対する供給油圧が低下し、ブレーキBK1が開放されて、時刻t5までにクラッチCL1およびブレーキBK1が共に開放状態となる。変速部がニュートラルとなると、ステップS100に進む。
 ステップS100では、HV_ECU50により、第一回転機MG1の回転数を0回転とする制御が実行される。ステップS70あるいはステップS90でニュートラル制御が実行されており、第一回転機MG1の回転数は、エンジン回転数にかかわらず変化させることが可能となっている。HV_ECU50は、第一回転機MG1の回転数を0回転まで変化させる。例えば、負回転している第一回転機MG1に正トルクを出力させることで、第一回転機MG1の回転を停止させることができる。あるいは、正トルクを出力させることに代えて、第一回転機MG1を空転させ、摩擦によって第一回転機MG1の回転を停止させるようにしてもよい。図11では、時刻t5から時刻t6にかけて第一回転機MG1の回転数が0に変化する。ステップS100が実行されると、本制御フローは終了する。
 ステップS100の実行により、エンジン停止に係る一連の制御が完了し、モータ走行モードへの移行が完了する。HV_ECU50は、モータ走行モードでアクセル開度が増加すると、MG2トルクを出力させて車両100をモータ走行させる。
 ステップS10で否定判定がなされてステップS110に進むと、ステップS110では、HV_ECU50により、エンジン走行が継続される。HV_ECU50は、エンジン1の運転を継続し、HVローモードあるいはHVハイモードで車両100を走行させる。ステップS110が実行されると、本制御フローは終了する。
 以上説明したように、本実施形態のハイブリッド車両用駆動装置1-1は、エンジン1を停止する際に、第一回転機MG1によるエンジン停止位置制御の完了後に変速部をニュートラルとする。これにより、エンジン1を適切な回転角度で停止することができる。よって、エンジン1の再始動性の向上や、エンジン再始動時のショックの低減が実現される。
 また、ハイブリッド車両用駆動装置1-1は、エンジン1のクランク角度と第一回転機MG1の回転角度との対応関係が学習済みの状態で第一回転機MG1によってエンジン1を停止する。エンジン1を停止させるときに、好ましくは、エンジン停止位置制御を実行する。これにより、高い精度でクランク角度の停止位置制御を行うことができる。
 また、変速中にエンジン停止判断がなされた場合、変速部において一旦変速段を形成して角度関係を学習後にエンジン停止位置制御を実行する。よって、所望のクランク角度でエンジン1を停止させることができる。
 また、ハイブリッド車両用駆動装置1-1は、所定車速V1よりも高車速でエンジン停止判断がなされた場合、エンジン停止位置制御を実行しない。これにより、第二遊星歯車機構20のピニオン相対回転数(差回転数)が過大となることを抑制することができる。また、所定車速V1以下の車速でエンジン停止判断がなされた場合、変速部の変速段を固定した状態で第一回転機MG1によってエンジン1を停止する。これにより、第二遊星歯車機構20のピニオン相対回転数(差回転数)が過大となることを抑制しつつエンジン1を停止させることができる。エンジン1を停止させるときに、第一回転機MG1によってエンジン停止位置制御を実行することが好ましい。
 また、エンジン回転数低下制御は、エンジン回転数が所定回転数NE1に低下するまで実行される。よって、エンジン回転数が共振点の回転数域を素早く抜けて低下することで、エンジン停止時の振動が低減する。
 また、エンジン回転数低下制御やエンジン停止位置制御の完了後に変速部がニュートラルとされ、MG1回転数が0回転とされる。これにより、第一回転機MG1の摩擦等による効率低下が抑制される。
 なお、エンジン回転数低下制御やエンジン停止位置制御において、変速部の変速段に応じて、MG1トルクが変更されてもよい。例えば、エンジン停止の判断がなされてからエンジン1の回転が停止するまでの時間が変速段によらずに同じ時間となるように、MG1トルクが定められる。一例として、エンジン回転数の低下率が変速段によらず一定となるように、MG1トルクが定められてもよい。機関の停止時間を一定にすることで、ドライバへの違和感を低減することができる。
 また、エンジン1が過給機関である場合、過給圧の低下後にエンジン回転数低下制御やエンジン停止位置制御に移行するようにしてもよい。これにより、機関の圧縮反力を低減できるので、エンジン停止時の振動が低減される。
[実施形態の変形例]
 実施形態の変形例について説明する。図12は、実施形態の変形例に係る車両のスケルトン図、図13は、実施形態の変形例に係るハイブリッド車両用駆動装置の作動係合表を示す図である。本変形例のハイブリッド車両用駆動装置1-2において、上記実施形態のハイブリッド車両用駆動装置1-1と異なる点は、第二遊星歯車機構20が変速部として機能する点である。
 図12に示すように、上記実施形態と同様にして、第一遊星歯車機構10の第一キャリア14は、エンジン1と接続されており、かつ第一リングギア13は、第二遊星歯車機構20の第二キャリア24と接続されている。第一遊星歯車機構10の第一サンギア11には、第一回転機MG1の回転軸33が接続されている。従って、第一遊星歯車機構10は、エンジン1の出力トルクを第一回転機MG1側と出力側とに分割する動力分割機構として機能することができる。また、第一遊星歯車機構10は、第一回転機MG1と共に、エンジン1(第一キャリア14)と第一リングギア13との回転数比を無段階に変化させることができる差動部として機能することができる。
 上記実施形態と同様にして、第二遊星歯車機構20の第二リングギア23には、カウンタドライブギア25が接続されている。第二サンギア21には、ブレーキBK1が接続されている。ブレーキBK1は、第二サンギア21の回転を規制することができるブレーキ装置である。本変形例のブレーキBK1は、上記実施形態のブレーキBK1と同様の構成のものとすることができる。
 本変形例に係るクラッチCL1は、第二サンギア21と第二キャリア24とを連結可能なクラッチ装置である。本変形例のクラッチCL1は、上記実施形態のクラッチCL1と同様の構成のものとすることができる。クラッチCL1およびブレーキBK1からなる切替装置は、第二遊星歯車機構20の差動を規制する状態と、第二遊星歯車機構20の差動を許容する状態とを切り替えて第二遊星歯車機構20を変速させる。つまり、本変形例の第二遊星歯車機構20は、変速部として機能する。
 図13に示すように、本変形例のハイブリッド車両用駆動装置1-2は、上記実施形態のハイブリッド車両用駆動装置1-1(図4参照)とは異なり、両モータEVモードを備えていない。その他の各モードのクラッチCL1およびブレーキBK1の係合/開放の状態は、上記実施形態におけるものと同様である。
 本変形例に係るハイブリッド車両用駆動装置1-2では、ブレーキBK1およびクラッチCL1が開放して変速部がニュートラルであると、第一リングギア13と駆動輪32との動力の伝達経路が遮断される。この場合、エンジン1と第一回転機MG1との動力伝達も遮断される。単独モータEVモードでは、ブレーキBK1およびクラッチCL1を開放することにより、第二回転機MG2および駆動輪32とエンジン1とを切り離して第二回転機MG2を動力源として走行することができる。
 一方、ブレーキBK1あるいはクラッチCL1が係合していると、第一リングギア13と駆動輪32との動力の伝達経路が接続される。例えば、ブレーキBK1が係合され、かつクラッチCL1が開放されている場合(HVハイモード)、第二サンギア21の回転が規制される。これにより、第一リングギア13は、第二キャリア24、第二ピニオンギア22、第二リングギア23を介して駆動輪32と動力を伝達可能に接続される。従って、第一回転機MG1とエンジン1とが動力伝達可能に接続される。第一回転機MG1は、エンジン1の反力受けとして機能し、エンジントルクを第一リングギア13から駆動輪32に出力させることができる。ブレーキBK1が係合していることで、第二キャリア24に入力されるエンジン回転は、増速されて第二リングギア23から出力される。
 ブレーキBK1が開放され、かつクラッチCL1が係合されている場合(HVローモード)、第二遊星歯車機構20の差動が規制される。これにより、第一リングギア13は、第二キャリア24、第二ピニオンギア22、第二リングギア23を介して駆動輪32と動力を伝達可能に接続される。従って、第一回転機MG1とエンジン1とが動力伝達可能に接続される。第一回転機MG1は、エンジン1の反力受けとして機能し、エンジントルクを第一リングギア13から駆動輪32に出力させることができる。クラッチCL1が係合していることで、第二キャリア24に入力されるエンジン回転は、増速も減速もされずに第二リングギア23から出力される。
 本変形例に係るハイブリッド車両用駆動装置1-2は、上記実施形態のハイブリッド車両用駆動装置1-1と同様に、エンジン回転数低下制御やエンジン停止位置制御がなされる。ここで、変速部である第二遊星歯車機構20がニュートラルとされたり、変速部の変速がなされたりすると、エンジン1のクランク角度と第一回転機MG1の回転角度との対応関係にずれが生じる。本変形例のHV_ECU50は、上記実施形態のHV_ECU50と同様の制御(図1参照)を実行することができる。位置関係が学習済みでなければ(S20-N)、変速段を固定して学習を実行(S30)してからエンジン停止位置制御を実行する(S80)。また、第一遊星歯車機構10の差回転数の大きさが所定値以下となる場合(S50-N)にエンジン停止位置制御がなされる。
 上記の実施形態および変形例には、「機関と、第1変速部と、差動部からなり、第1回転機(電動機)および第2回転機(電動機)により電気的無段変速部を形成する動力伝達装置において、回転機により機関停止位置制御完了後に第1変速部をニュートラルとする」動力伝達装置(ハイブリッド車両用駆動装置)が開示されている。この動力伝達装置によれば、停止位置制御の精度を向上することにより、再始動時のショックを低減することが可能となる。
 上記の実施形態および変形例に開示された内容は、適宜組み合わせて実行されることができる。
 1-1,1-2 ハイブリッド車両用駆動装置
 1 エンジン
 10 第一遊星歯車機構
 20 第二遊星歯車機構
 100 車両
 MG1 第一回転機
 MG2 第二回転機

Claims (4)

  1.  機関と、
     回転機と、
     前記機関と前記回転機とを断接する変速部と
     を備え、
     前記機関を動力源として走行中に前記機関を停止するときに、前記変速部の変速段を固定した状態で前記回転機によって前記機関を停止し、前記機関の停止後に前記変速部を中立とする
     ことを特徴とするハイブリッド車両用駆動装置。
  2.  前記機関の回転角度と前記回転機の回転角度との対応関係を学習済みの状態で前記回転機によって前記機関を停止する
     請求項1に記載のハイブリッド車両用駆動装置。
  3.  前記変速部の変速段によらず前記機関が停止するまでの時間を同一とするように前記回転機のトルクを制御する
     請求項1または2に記載のハイブリッド車両用駆動装置。
  4.  前記機関と前記回転機とが差動機構を介して接続されており、
     前記差動機構の差回転数の大きさを所定値よりも大とすることなく前記機関を停止可能な場合に、前記変速部の変速段を固定した状態で前記回転機によって前記機関を停止する
     請求項1に記載のハイブリッド車両用駆動装置。
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