WO2014041698A1 - ハイブリッド車両の動力伝達装置及びハイブリッドシステム - Google Patents

ハイブリッド車両の動力伝達装置及びハイブリッドシステム Download PDF

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WO2014041698A1
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transmission
differential
rotation
rotating machine
speed
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PCT/JP2012/073723
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康博 日浅
田端 淳
松原 亨
達也 今村
北畑 剛
健太 熊▲崎▼
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トヨタ自動車株式会社
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    • B60W30/18Propelling the vehicle
    • B60W30/184Preventing damage resulting from overload or excessive wear of the driveline
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    • F16H2200/2007Transmissions using gears with orbital motion characterised by the number of sets of orbital gears with two sets of orbital gears
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    • F16H2200/2035Transmissions using gears with orbital motion characterised by the engaging friction means not of the freewheel type, e.g. friction clutches or brakes with two engaging means
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    • Y10S903/917Specific drive or transmission adapted for hev with transmission for changing gear ratio

Definitions

  • the present invention relates to a power transmission device and a hybrid system for a hybrid vehicle using an engine and a rotating machine as a power source.
  • One engaging portion of the clutch is connected to the rotation shaft of the engine and the carrier of the first planetary gear mechanism, and the other engaging portion is connected to the ring gear of the first planetary gear mechanism.
  • the carrier and the sun gear are respectively connected to the sun gear and the ring gear of the second planetary gear mechanism.
  • the sun gear of the first planetary gear mechanism and the ring gear of the second planetary gear mechanism are connected to the carrier of the power distribution mechanism.
  • the first brake is capable of stopping the rotation of the ring gear of the first planetary gear mechanism and the other engaging portion of the clutch.
  • the second brake is capable of stopping the rotation of the carrier of the second planetary gear mechanism.
  • the underdrive mode (UD mode) at the middle load and the high load is set by engaging the clutch and releasing each brake, and at the light load by releasing the clutch and the second brake and engaging the first brake.
  • the overdrive mode (OD mode) is set, and the reverse mode is set by releasing the clutch and the first brake and engaging the second brake.
  • this hybrid system does not suggest running as an electric vehicle (EV) using the two rotating machines as a power source. Therefore, this hybrid system is not suitable for using the engine and the two rotating machines as power sources. Therefore, it is desirable to construct a hybrid system capable of EV traveling with such two rotating machines with a planetary gear mechanism or the like. However, depending on the configuration, the differential rotation of the pinion part of the planetary gear mechanism at high vehicle speeds may occur. There is a risk of becoming larger.
  • an object of the present invention is to provide a power transmission device and a hybrid system for a hybrid vehicle that improves the disadvantages of the conventional example and suppresses the excessive differential rotation of the pinion portion.
  • a power transmission device for a hybrid vehicle includes a planetary mechanism having a plurality of variable speed rotation elements capable of differential rotation, and one of the variable speed rotation elements is an engine rotation.
  • a transmission having a shaft connected thereto, a differential rotation element connected to one of the variable speed rotation elements in the transmission, a differential rotation element connected to the rotation shaft of the first rotating machine,
  • a differential device having a plurality of differential rotation elements capable of differential rotation, including a differential rotation element connected to a rotating shaft and a drive wheel of a two-rotor machine, and power transmission between the input and output of the transmission cannot be performed
  • a speed change control device capable of controlling the speed change device to a neutral state or a state where power can be transmitted between the input and output, and the speed change device or the speed change device when the single motor EV travels only with the power of the second rotating machine.
  • Pinion differential rotation of the differential It is characterized in that it comprises a control device for controlling the first rotating machine to a value below the.
  • a power transmission device for a hybrid vehicle includes a differential rotating element connected to the rotating shaft of the engine and a differential rotating element connected to the rotating shaft of the first rotating machine.
  • a differential gear having a plurality of differential rotary elements capable of differential rotation, a variable speed rotary element connected to one of the differential rotary elements in the differential gear, and a second rotating machine
  • a transmission having a plurality of transmission rotation elements capable of differential rotation, and a neutral state in which power cannot be transmitted between the input and output of the transmission or the input / output
  • a transmission control device capable of controlling the transmission device so that power can be transmitted between them, and a pinion of the transmission device or the differential device when the single motor EV travels only with the power of the second rotating machine
  • the differential rotation is less than the predetermined value It is characterized by and a control unit for controlling the first rotating machine.
  • a hybrid system includes an engine, a first rotating machine, a second rotating machine, and a planetary mechanism having a plurality of variable speed rotating elements capable of differential rotation, A transmission in which the rotation shaft side of the engine is connected to one of the transmission rotation elements, a differential rotation element connected to one of the transmission rotation elements in the transmission, and the first rotation A plurality of differential rotating elements capable of differential rotation, including a differential rotating element connected to a rotating shaft of the machine and a differential rotating element connected to a rotating shaft and a drive wheel of the second rotating machine.
  • a differential device capable of controlling the transmission to a neutral state where power cannot be transmitted between the input and output of the transmission, or a state where power can be transmitted between the input and output, and power of the second rotating machine Only when running alone motor EV It is characterized by and a control unit for controlling the first rotating machine to the pinion differential rotation of the transmission or the differential device is below a predetermined value.
  • control device increases the absolute value of the rotational speed of the first rotating machine when the transmission is in a neutral state.
  • control device executes control of the first rotating machine when the vehicle speed exceeds a predetermined vehicle speed during traveling of the single motor EV.
  • control device controls the transmission control device so that the transmission device can transmit power when the vehicle speed is further higher than the predetermined vehicle speed.
  • the control device is configured to move the first rotating machine. It is desirable to reduce the absolute value of the number of revolutions.
  • control device controls the first rotating machine after switching to the single motor EV traveling when the vehicle speed exceeds the predetermined vehicle speed during the both motor EV traveling.
  • the power transmission device and the hybrid system for a hybrid vehicle according to the present invention control the first rotating machine when the single motor EV is running.
  • this power transmission device or the like for example, by increasing the absolute value of the rotation speed of the first rotating machine, it is possible to suppress an increase in the pinion differential rotation (pinion gear differential rotation speed) of the transmission.
  • an increase in the pinion differential rotation (pinion gear differential rotation speed) of the differential device can be suppressed by reducing the absolute value of the rotation speed of the first rotating machine. Therefore, according to this power transmission device and the like, it is possible to suppress a decrease in durability of the transmission and the differential.
  • FIG. 1 is a skeleton diagram showing a configuration of a power transmission device and a hybrid system for a hybrid vehicle according to the present invention.
  • FIG. 2 is an input / output relationship diagram of the embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an operation engagement table of the power transmission device and the hybrid system of the hybrid vehicle according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a collinear diagram related to the single motor EV mode.
  • FIG. 5 is a collinear diagram related to the both-motor EV mode.
  • FIG. 6 is a collinear diagram related to the HV high mode.
  • FIG. 7 is a collinear diagram related to the HV low mode.
  • FIG. 8 is a diagram showing a theoretical transmission efficiency line.
  • FIG. 1 is a skeleton diagram showing a configuration of a power transmission device and a hybrid system for a hybrid vehicle according to the present invention.
  • FIG. 2 is an input / output relationship diagram of the embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an operation
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the EV traveling area and the HV traveling area.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a control mode of the MG1 rotation speed in the embodiment.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating an operation during traveling of the single motor EV in the embodiment.
  • FIG. 12 is a time chart for explaining the operation during traveling of the single motor EV in the embodiment.
  • FIG. 13 is a skeleton diagram illustrating the configuration of the power transmission device and the hybrid system of the hybrid vehicle of the first modification.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an operation engagement table of the hybrid vehicle power transmission device and the hybrid system according to the first modification.
  • FIG. 15 is a diagram for explaining an example of a control form of the MG1 rotation speed in the second modification.
  • FIG. 16 is a flowchart for explaining an operation during EV traveling in the second modification.
  • FIG. 17 is a time chart for explaining an operation during EV traveling in the second modification.
  • reference numeral 100 in FIG. 1 indicates a hybrid vehicle on which the hybrid system 1-1 is mounted.
  • the hybrid system 1-1 includes an engine ENG, a first rotating machine MG1, and a second rotating machine MG2 as power sources.
  • the engine ENG is an engine such as an internal combustion engine or an external combustion engine that outputs mechanical power (engine torque) from an engine rotation shaft (crankshaft) 11.
  • the operation of the engine ENG is controlled by an electronic control device (hereinafter referred to as “engine ECU”) 91 as an engine control device shown in FIG.
  • engine ECU 91 controls the output torque of the engine ENG (hereinafter referred to as “engine torque”) by performing, for example, opening control of an electronic throttle valve, ignition control by output of an ignition signal, fuel injection control, and the like. To do.
  • the first rotating machine MG1 and the second rotating machine MG2 are motor generators (motor generators) having a function as a motor (motor) at the time of power running drive and a function as a generator (generator) at the time of regenerative drive. is there.
  • the operations of the first and second rotating machines MG1 and MG2 are controlled by an electronic control unit (hereinafter referred to as “MG ECU”) 92 as a rotating machine control device shown in FIG.
  • the first and second rotating machines MG1, MG2 are connected to a secondary battery (not shown) via an inverter (not shown), and are connected to respective rotating shafts (MG1 rotating shaft 12, MG2 rotating shaft 13).
  • the input mechanical energy (rotational torque) can be converted into electrical energy and stored in the secondary battery.
  • first and second rotating machines MG1 and MG2 use mechanical energy supplied from the secondary battery or electric energy generated by the other rotating machine (second and first rotating machines MG2 and MG1) as mechanical energy.
  • (Rotational torque) can be converted and output as mechanical power (output torque) from the respective rotary shafts (MG1 rotary shaft 12 and MG2 rotary shaft 13).
  • the MGECU 92 adjusts the current value supplied to the first rotating machine MG1 and the second rotating machine MG2 to output torque (hereinafter referred to as “MG1 torque”) of the first rotating machine MG1 and the second rotation.
  • the output torque of the machine MG2 (hereinafter referred to as “MG2 torque”) is controlled.
  • the change in the rotation speed in the positive rotation direction of the first rotating machine MG1 and the second rotation machine MG2 is referred to as an increase in the rotation speed
  • the change in the rotation speed in the negative rotation direction is referred to as a decrease in the rotation speed.
  • the hybrid system 1-1 is provided with a power transmission device capable of transmitting power between the respective power sources and transmitting power between the respective power sources and the drive wheels W. ing.
  • the power transmission device includes a transmission 20 and a differential device 30 connected in series.
  • the illustrated hybrid system 1-1 is a multi-shaft type in which the engine rotation shaft 11 and the MG1 rotation shaft 12 are arranged concentrically, and the MG2 rotation shaft 13 is arranged in parallel with a space therebetween. It is.
  • the transmission 20 is disposed on the engine ENG side
  • the differential device 30 is disposed on the first rotating machine MG1 side.
  • the transmission 20 can shift the rotation input from the engine ENG and transmit it to the differential device 30 side, or can shift the rotation input from the differential device 30 and transmit it to the engine ENG.
  • the transmission 20 is connected to an engine ENG and includes a first power transmission element that performs power transmission with the engine ENG.
  • the first power transmission element is a rotating shaft (first rotating shaft) connected to the engine rotating shaft 11 side or a variable speed rotating element described later.
  • the transmission 20 also has a second power transmission element that outputs the input power when the first power transmission element is the power input side.
  • the second power transmission element is connected to the differential device 30 and is responsible for power transmission with the differential device 30. Therefore, the second power transmission element of the illustrated transmission 20 is a rotation shaft (second rotation shaft) connected to the differential device 30 or a transmission rotation element described later.
  • the first power transmission element and the second power transmission element respectively constitute input / output elements of the transmission 20.
  • the transmission 20 illustrated here includes a planetary mechanism composed of a plurality of rotation elements capable of differential rotation (hereinafter referred to as “transmission rotation elements”).
  • transmission rotation elements a single pinion type planetary gear mechanism, a double pinion type planetary gear mechanism, a Ravigneaux type planetary gear mechanism, or the like is applicable.
  • the illustrated transmission device 20 is a differential device including a single pinion type planetary gear mechanism, and includes a sun gear S1, a ring gear R1, a plurality of pinion gears P1, and a carrier C1 as transmission rotation elements.
  • one of sun gear S 1, ring gear R 1, and carrier C 1 is connected to engine ENG, and the remaining one is connected to differential device 30.
  • the engine ENG is connected to the carrier C1.
  • the carrier C1 is coupled to the engine rotation shaft 11 via a rotation shaft (first rotation shaft) 21 so that the carrier C1 can rotate integrally with the engine rotation shaft 11. Therefore, in this illustration, the carrier C1 or the rotating shaft 21 is the first power transmission element.
  • the differential device 30 is coupled to the ring gear R1.
  • the ring gear R1 is the above-described second power transmission element, and can rotate integrally with one of the differential rotation elements of the differential device 30 (here, a carrier C2 as described later). Connect to.
  • the hybrid system 1-1 is provided with a speed change control device 40 that changes the speed ratio or speed of the speed change device 20.
  • the transmission 20 illustrated here has two shift stages, high and low, and the shift control apparatus 40 switches between the high speed side and the low speed side and switches to the neutral state. Therefore, the transmission control device 40 can control the transmission 20 to a neutral state where power cannot be transmitted between input and output of torque in the transmission 20, or to a state where power can be transmitted between the input and output.
  • the shift control device 40 includes two engagement devices that adjust the rotation state and stop state of a predetermined shift rotation element in the transmission 20.
  • a clutch CL1 and a brake BK1 are provided as an engagement device.
  • the clutch CL1 and the brake BK1 are controlled by the HVECU 90, which will be described later, in the engagement operation or the release operation.
  • the clutch CL1 is a clutch device that connects or releases the sun gear S1 and the carrier C1.
  • the clutch CL1 may be configured as, for example, a friction engagement type so-called friction clutch device or a meshing type clutch device.
  • the clutch CL1 performs an engagement operation or a release operation by hydraulic drive or electric drive, and includes a first engagement member that rotates together with the sun gear S1, and a second engagement that rotates together with the carrier C1. And a joint member.
  • the clutch CL1 exemplified here is operated by a supply hydraulic pressure adjusted by a hydraulic pressure adjusting device (not shown).
  • the clutch CL1 connects the sun gear S1 and the carrier C1 by controlling the first engagement member and the second engagement member to be engaged.
  • the clutch CL1 in the half-engaged state allows relative rotation of the sun gear S1 and the carrier C1 within a range where the first engagement member and the second engagement member are slid and are not rotated together.
  • the fully engaged clutch CL1 integrates the sun gear S1 and the carrier C1, and disables relative rotation therebetween. Therefore, the clutch CL1 can be inhibited from differential operation of the planetary gear mechanism in the transmission 20 by controlling the clutch CL1 to the fully engaged state.
  • the clutch CL1 controls the first engagement member and the second engagement member to be in a released state, thereby disconnecting the connection between the sun gear S1 and the carrier C1 and allowing the relative rotation thereof. Therefore, the clutch CL1 can allow the differential rotation of each variable speed rotation element in the transmission 20 by controlling to the released state.
  • the brake BK1 is a brake device that restricts the rotation of the sun gear S1.
  • the brake BK1 may be configured as a friction engagement type or a meshing type as in the clutch CL1.
  • the brake BK1 is engaged or disengaged by hydraulic drive or electric drive.
  • the brake BK1 is connected to the first engagement member that rotates integrally with the sun gear S1 and the vehicle body (for example, a case of a power transmission device). And a fixed second engaging member.
  • the brake BK1 exemplified here is operated by a supply hydraulic pressure adjusted by a hydraulic pressure adjusting device (not shown).
  • the brake BK1 controls the rotation of the sun gear S1 by connecting the sun gear S1 to the vehicle body side by controlling the first engagement member and the second engagement member to be engaged.
  • the brake BK1 in the semi-engaged state regulates within a range in which the rotation of the sun gear S1 is not stopped while sliding the first engagement member with respect to the second engagement member.
  • the fully engaged brake BK1 prohibits the rotation of the sun gear S1.
  • the brake BK1 controls the first engagement member and the second engagement member to be in a released state, thereby disconnecting the connection between the sun gear S1 and the vehicle body and allowing the sun gear S1 to rotate.
  • the transmission 20 is in a neutral state when both the clutch CL1 and the brake BK1 are in a released state.
  • the neutral state is a state in which power cannot be transmitted between the first rotating shaft 21 and the second rotating shaft (that is, between the carrier C1 and the ring gear R1) between the input and output of the transmission 20 in this example. Say that. In this neutral state, the engine ENG and the differential device 30 are disconnected, and power transmission therebetween is cut off.
  • the power transmission between the carrier C1 and the ring gear R1 (between the engine ENG and the differential device 30) is achieved by engaging one of the clutch CL1 and the brake BK1. Can be connected. Therefore, when one of the clutch CL1 and the brake BK1 is engaged, power transmission between the engine ENG and the drive wheels W becomes possible, so that traveling using the power of the engine ENG is performed. And engine brakes can be generated.
  • the transmission 20 performs differential rotation with the sun gear S1 fixed (rotation stopped) by releasing the clutch CL1 and engaging the brake BK1. At this time, the transmission 20 increases the rotation speed of the engine ENG input to the carrier C1 and outputs it from the ring gear R1. That is, the transmission 20 is in an overdrive (OD) state in which the gear ratio is smaller than 1 by releasing the clutch CL1 and engaging the brake BK1.
  • OD overdrive
  • the transmission device 20 is in a state of prohibiting differential rotation in which all the transmission rotation elements rotate together by engaging the clutch CL1 and releasing the brake BK1, and between input and output. (Between the carrier C1 and the ring gear R1) is directly connected. At this time, the transmission 20 has a gear ratio of 1, and outputs the rotation of the engine ENG input to the carrier C1 from the ring gear R1 at a constant speed without increasing or decreasing the speed.
  • a high speed gear stage (high speed stage) is configured by disengaging the clutch CL1 and engaging the brake BK1, and a low speed gear shifting is achieved by engaging the clutch CL1 and releasing the brake BK1.
  • a stage (low speed stage) is formed.
  • the gear ratio of the transmission 20 is 1 or less, it is not always necessary to increase the torque of the first rotating machine MG1.
  • the differential device 30 has a plurality of rotating elements capable of differential rotation (hereinafter, referred to as “differential rotating elements”), and includes a planetary mechanism including the respective differential rotating elements.
  • a single pinion type planetary gear mechanism a double pinion type planetary gear mechanism, a Ravigneaux type planetary gear mechanism, or the like is applicable.
  • the illustrated differential device 30 includes a single pinion type planetary gear mechanism, and includes a sun gear S2, a ring gear R2, a plurality of pinion gears P2, and a carrier C2 as differential rotation elements.
  • one of the sun gear S2, the ring gear R2, and the carrier C2 is connected to the engine ENG via the transmission 20, and the remaining one is connected to the first rotating machine MG1. The last one is connected to the second rotating machine MG2 and the drive wheel W.
  • the ring gear R1 of the transmission 20 is connected to the carrier C2
  • the first rotating machine MG1 is connected to the sun gear S2
  • the second rotating machine MG2 and the drive wheels W are connected to the ring gear R2.
  • the carrier C ⁇ b> 2 is a differential rotation element connected to the ring gear R ⁇ b> 1 so as to rotate integrally with the ring gear R ⁇ b> 1 of the transmission 20, and constitutes a power transmission element with the transmission 20.
  • the sun gear S2 is a differential rotation element that is coupled so as to rotate integrally with the MG1 rotation shaft 12, and constitutes a power transmission element with the first rotating machine MG1.
  • the ring gear R2 is a differential rotating element connected to the second rotating machine MG2 and the driving wheel W via the following gear group and the like, and a power transmission element between the second rotating machine MG2 and the driving wheel W Is made.
  • the counter drive gear 51 that is concentrically arranged and can rotate integrally is connected to the ring gear R2 of the differential device 30.
  • the counter drive gear 51 is in mesh with a counter driven gear 52 having a rotating shaft arranged in parallel.
  • the counter driven gear 52 is in mesh with a reduction gear 53 having a rotating shaft arranged so as to be shifted in parallel.
  • the reduction gear 53 is fixed on the axis of the MG2 rotation shaft 13. Therefore, power is transmitted between the counter driven gear 52 and the second rotating machine MG2 via the reduction gear 53.
  • the reduction gear 53 has a smaller diameter than the counter driven gear 52, and reduces the rotation of the second rotating machine MG ⁇ b> 2 and transmits it to the counter driven gear 52.
  • the counter driven gear 52 is fixed on the axis of the counter shaft 54.
  • this exemplary hybrid vehicle 100 is assumed to be an FF (Front engine Front drive) vehicle, an RR (Rear engine Rear drive) vehicle, an FF vehicle, or an RR vehicle-based four-wheel drive vehicle.
  • a drive pinion gear 55 is fixed on the counter shaft 54.
  • the counter driven gear 52 and the drive pinion gear 55 can rotate together via the counter shaft 54.
  • the drive pinion gear 55 is in mesh with the diff ring gear 57 of the differential device 56.
  • the differential device 56 is coupled to the drive wheels W via left and right drive shafts 58.
  • the hybrid system 1-1 can be made compact by disposing the drive pinion gear 55 and the differential ring gear 57 (that is, the differential device 56) between the second rotating machine MG2 and the reduction gear 53. it can.
  • the overall gear ratio (in other words, the system gear ratio of the hybrid system 1-1) is determined from the gear ratio of the transmission device 20 and the gear ratio of the differential device 30.
  • the system gear ratio is a ratio between input and output in one power transmission device including the transmission device 20 and the differential device 30, and is a ratio of the input side rotational speed to the output side rotational speed of the power transmission device.
  • Ratio reduction ratio
  • the ratio of the rotational speed of the carrier C1 of the transmission 20 to the rotational speed of the ring gear R2 of the differential device 30 is the system speed ratio. Therefore, in this power transmission device, the width of the gear ratio becomes wider than that of the differential device 30 alone constituting the function as a transmission.
  • an integrated ECU (hereinafter referred to as "HVECU") 90 that controls the engine ECU 91 and the MGECU 92 and performs integrated control of the system is provided. These constitute the control device of this system.
  • the HVECU 90 is connected to various sensors such as a vehicle speed sensor, an accelerator opening sensor, an MG1 rotational speed sensor, an MG2 rotational speed sensor, an output shaft rotational speed sensor, and a battery sensor.
  • the HVECU 90 uses the various sensors to determine the vehicle speed, the accelerator opening, the rotational speed of the first rotating machine MG1 (MG1 rotational speed), the rotational speed of the second rotating machine MG2 (MG2 rotational speed), the output shaft of the power transmission device ( For example, the rotational speed of the ring gear R2 of the differential device 30), the SOC (State of Charge) of the secondary battery, and the like are acquired.
  • the HVECU 90 calculates a required driving force, a required power, a required torque, and the like for the hybrid vehicle 100 based on the acquired information. For example, the HVECU 90 calculates the required engine torque, the required MG1 torque, and the required MG2 torque based on the calculated required vehicle driving force. The HVECU 90 transmits the requested engine torque to the engine ECU 91 to be output to the engine ENG, and transmits the requested MG1 torque and the requested MG2 torque to the MGECU 92 to be output to the first rotating machine MG1 and the second rotating machine MG2.
  • the HVECU 90 controls the clutch CL1 and the brake BK1 based on a travel mode described later. At that time, the HVECU 90 outputs the command value (PbCL1) of the supply hydraulic pressure to the clutch CL1 and the command value (PbBK1) of the supply hydraulic pressure to the brake BK1 to the hydraulic pressure adjusting device.
  • the hydraulic pressure adjusting device controls the supply hydraulic pressure according to the command values PbCL1, PbBK1, and engages or disengages the clutch CL1 and the brake BK1.
  • an electric vehicle (EV) traveling mode and a hybrid (HV) traveling mode are set, and the hybrid vehicle 100 can travel in any one of the traveling modes.
  • the EV traveling mode is a traveling mode in which at least one of the first and second rotating machines MG1, MG2 is transmitted to the drive wheels W.
  • the HV traveling mode is a traveling mode in which traveling that transmits only the power of the engine ENG to the driving wheels W and traveling that transmits the power of the second rotating machine MG2 to the driving wheels W in addition to the power of the engine ENG. That is.
  • FIG. 3 shows an operation engagement table of the hybrid system 1-1 for each travel mode.
  • the circle represents the engaged state
  • the blank represents the released state.
  • the triangle mark indicates that the brake BK1 is disengaged when the clutch CL1 is engaged, and the brake BK1 is engaged when the clutch CL1 is disengaged.
  • “G” indicates that the operating state as a generator is mainly used
  • “M” indicates the operating state as a motor. Represents becoming the main.
  • the EV travel mode is divided into a single motor EV mode that uses only the second rotating machine MG2 as a power source and a dual motor EV mode that uses both the first and second rotating machines MG1 and MG2 as power sources.
  • the single motor EV mode is selected during low load operation, and the dual motor EV mode is selected when higher load operation is required.
  • the HVECU 90 In the single motor EV mode, when the secondary battery can be charged based on the SOC, the HVECU 90 does not necessarily require power consumption by the engine brake, and thus releases both the clutch CL1 and the brake BK1. As a result, the planetary gear mechanism of the transmission 20 is in a neutral state, and each shift rotation element can perform differential rotation. In this case, the HVECU 90 causes the hybrid vehicle 100 to generate a vehicle driving force in the forward direction by causing the MGECU 92 to output a positive MG2 torque corresponding to the required vehicle driving force to the second rotating machine MG2 in the positive rotation. The forward rotation is the rotation direction of the MG2 rotation shaft 13 and the ring gear R2 of the differential device 30 during forward movement.
  • FIG. 4 shows an alignment chart at the time of forward movement.
  • the ring gear R2 rotates forward in conjunction with the rotation of the counter driven gear 52, so that the first rotating machine MG1 is accompanied by the differential rotation of the differential device 30. May cause drag loss.
  • the HVECU 90 operates the first rotary machine MG1 as a generator to reduce drag loss. Specifically, the HVECU 90 reduces the drag loss of the first rotating machine MG1 by applying a slight torque to the first rotating machine MG1 to generate electric power and performing feedback control of the MG1 rotation speed to 0 rotation.
  • the first rotating machine MG1 when the first rotating machine MG1 can be maintained at 0 rotation without applying torque to the first rotating machine MG1, reduction in drag loss of the first rotating machine MG1 without applying torque to the first rotating machine MG1. Should be achieved. Further, in order to reduce drag loss of the first rotating machine MG1, the first rotating machine MG1 may be set to zero rotation by using the cogging torque or the d-axis lock of the first rotating machine MG1.
  • the d-axis lock refers to controlling the first rotating machine MG1 to zero rotation by supplying a current that generates a magnetic field for fixing the rotor from the inverter to the first rotating machine MG1.
  • the ring gear R1 of the transmission 20 together with the carrier C2 also rotates forward.
  • the sun gear S1 is idled in a negative rotation
  • the carrier C1 is stopped, and the engine ENG is rotated at 0 rotation. No. Therefore, at the time of this forward movement, the regeneration amount of the first rotating machine MG1 can be increased. Further, at the time of the forward movement, traveling with the engine ENG stopped is possible. Further, during this forward movement, drag loss due to rotation of the engine ENG during EV traveling does not occur, so that fuel consumption (electricity cost) can be improved.
  • both the clutch CL1 and the brake BK1 are released, and the second rotating machine MG2 outputs a negative MG2 torque corresponding to the required vehicle driving force in a negative rotation.
  • the driving force in the reverse direction is generated in the hybrid vehicle 100.
  • the HVECU 90 reduces the drag loss of the first rotating machine MG1 in the same manner as when moving forward.
  • the engine brake is also used in the above driving state in order to discharge the secondary battery. That's fine. Therefore, in this case, as shown in FIG. 3, by engaging only one of the clutch CL1 and the brake BK1, the engine ENG is brought into a rotating state and the engine brake is generated. At that time, the HVECU 90 increases the engine speed under the control of the first rotating machine MG1.
  • the HVECU 90 causes the first rotating machine MG1 and the second rotating machine MG2 to output MG1 torque and MG2 torque corresponding to the required vehicle driving force.
  • MG1 torque can be output from the ring gear R2.
  • the first rotating machine MG1 to output negative MG1 torque by negative rotation
  • negative rotation torque can be output from the ring gear R2.
  • the first rotating machine MG1 and the second rotating machine MG2 are engaged by engaging the clutch CL1 and the brake BK1 together and fixing the carrier C1 of the transmission 20. You may make it drive
  • HV driving mode In the HV traveling mode, the vehicle travels by transmitting only the engine torque or the engine torque and the MG2 torque to the drive shaft 58 while taking a reaction force with the first rotating machine MG1.
  • the engine torque transmitted to the drive shaft 58 at this time is so-called engine direct torque, and is mechanically transmitted from the engine ENG to the drive shaft 58 without passing through an electrical path.
  • the HV traveling mode includes a traveling mode in which the transmission 20 is switched to a high speed (hereinafter referred to as “HV high mode”) and a traveling mode in which the transmission 20 is switched to a low speed (hereinafter referred to as “HV low mode”). Mode ”)).
  • the HV high mode capable of reducing the power circulation is selected when traveling at a high vehicle speed
  • the HV low mode is selected when traveling at a medium / low vehicle speed lower than this.
  • FIG. 6 shows an alignment chart in the HV high mode.
  • FIG. 7 shows an alignment chart in the HV low mode.
  • the differential device 30 is basically in a state where differential rotation can be performed, and the state of the shift stage of the transmission 20 is controlled by controlling the state (engaged state or released state) of the clutch CL1 and the brake BK1. Switching takes place.
  • the HVECU 90 switches the transmission device 20 to a high speed stage by releasing the clutch CL1 and engaging the brake BK1, and controls the engine ENG to output at an increased speed.
  • the HVECU 90 switches the transmission 20 to the low speed stage by engaging the clutch CL1 and releasing the brake BK1, and performs control so that the rotation of the engine ENG is output at a constant speed. .
  • HV mode is used when going backwards.
  • the first rotary machine MG1 is operated as a generator and the second rotary machine MG2 is operated as an electric motor, and the second rotary machine MG2 is rotated in the opposite direction to that at the time of forward travel.
  • the HVECU 90 executes coordinated shift control for simultaneously shifting the transmission 20 and the differential 30 when switching between the HV high mode and the HV low mode.
  • the transmission ratio of either the transmission 20 or the differential 30 is increased and the other transmission ratio is decreased.
  • the HVECU 90 when switching from the HV high mode to the HV low mode, the HVECU 90 is synchronized with the shift to the low speed stage of the transmission 20 so that the system speed ratio in the switching process is kept constant.
  • the gear ratio is changed to the high gear side.
  • the HVECU 90 when switching from the HV low mode to the HV high mode, the HVECU 90 is synchronized with the shift to the high speed stage of the transmission 20 so that the system speed ratio in the switching process is kept constant.
  • the gear ratio of 30 is changed to the low gear side.
  • the HVECU 90 continuously changes the system speed ratio to the low gear side by, for example, speed ratio control of the differential device 30 after switching to the HV low mode.
  • the HVECU 90 continuously changes the system speed ratio to the high gear side by, for example, speed ratio control of the differential device 30.
  • the gear ratio control of the differential device 30 is performed by controlling the number of rotations of the first rotating machine MG1 and the second rotating machine MG2, for example.
  • the transmission 20, the differential 30, the first rotating machine MG1, the clutch CL1, and the brake BK1 constitute a transmission system in the entire system. For this reason, these configurations can be operated as an electric continuously variable transmission in which the system speed ratio is continuously changed by electrically controlling the rotation of the first rotating machine MG1.
  • FIG. 8 is a diagram showing a theoretical transmission efficiency line in the HV traveling mode, and shows a theoretical transmission efficiency line when switching between the HV high mode and the HV low mode.
  • the horizontal axis represents the system transmission ratio
  • the vertical axis represents the theoretical transmission efficiency in the HV traveling mode.
  • the theoretical transmission efficiency line is used. For example, if the speed ratio is the same, a high efficiency travel mode of the HV high mode and the HV low mode is selected.
  • the theoretical transmission efficiency is 1.0 when the power input to the power transmission device is all mechanically transmitted to the counter drive gear 51 without passing through an electrical path.
  • the theoretical transmission efficiency in the HV low mode is 1.0 when the system speed ratio is the speed ratio ⁇ 1.
  • This gear ratio ⁇ 1 is a system gear ratio ( ⁇ 1 ⁇ 1) on the overdrive side.
  • the theoretical transmission efficiency of the HV high mode is 1.0 when the system speed ratio is ⁇ 2.
  • the speed ratio ⁇ 2 is a speed ratio ( ⁇ 2 ⁇ 1) on the higher gear side than the speed ratio ⁇ 1.
  • the system speed ratio is the speed ratio ⁇ 1 or the speed ratio ⁇ 2
  • the electric path due to the reaction force of the first rotating machine MG1 becomes 0, and the counter drive gear 51 is transmitted from the engine ENG only by mechanical power transmission.
  • Power can be transmitted to
  • the speed ratio ⁇ 1 is also referred to as “first mechanical transmission speed ratio ⁇ 1”.
  • the speed ratio ⁇ 2 is also referred to as “second mechanical transmission speed ratio ⁇ 2”.
  • the theoretical transmission efficiency of the HV traveling mode decreases as the system speed ratio becomes a value on the low gear side with respect to the first mechanical transmission speed ratio ⁇ 1.
  • the theoretical transmission efficiency decreases as the system transmission ratio becomes a value on the high gear side with respect to the second mechanical transmission transmission ratio ⁇ 2.
  • the theoretical transmission efficiency is curved to the low efficiency side in the region of the gear ratio between the first machine transmission gear ratio ⁇ 1 and the second machine transmission gear ratio ⁇ 2.
  • the power transmission device of the hybrid system 1-1 has two mechanical points (first mechanical transmission speed ratio ⁇ 1 and second mechanical transmission speed ratio ⁇ 2) on the higher gear side than the system speed ratio of 1.
  • this power transmission device by including the transmission 20, the clutch CL1, and the brake BK1, a mechanical point (first mechanical transmission gear ratio ⁇ 1) when the engine ENG is directly connected to the carrier C2 of the differential device 30 is provided. ), Another mechanical point (second mechanical transmission gear ratio ⁇ 2) can be generated on the high gear side. Therefore, in the hybrid system 1-1, in the HV traveling mode, the transmission efficiency when operating in the high gear can be improved, and the fuel efficiency during traveling at a high vehicle speed can be improved.
  • FIG. 9 shows an example of a correspondence relationship between the vehicle speed, the requested vehicle driving force, and the travel mode.
  • EV traveling is performed mainly when the vehicle speed is low and the required vehicle driving force is low.
  • the EV traveling region is narrowed to a lower load as the vehicle speed increases.
  • the transmission 20 is controlled to an overdrive state (high speed) by disengaging the clutch CL1 and engaging the brake BK1, thereby improving fuel efficiency in HV driving.
  • the clutch CL1 is engaged and the brake BK1 is released.
  • the transmission 20 is controlled to be in a directly connected state (low speed stage) and is caused to travel HV. Even when the vehicle speed is high and the required vehicle driving force is low, the transmission 20 is controlled to be in a directly connected state as the vehicle speed decreases.
  • the HVECU 90 starts the stopped engine ENG when switching from the EV travel mode to the HV travel mode. For example, the HVECU 90 requests the engine ECU 91 to start the engine ENG when it is determined that switching from the EV travel mode to the HV travel mode is necessary due to an increase in the required vehicle driving force or an increase in the vehicle speed.
  • the engine after completion of engine start corresponding to the HV traveling mode is determined.
  • the target gear stage (target gear ratio) of the transmission 20 is determined.
  • a high speed stage (overdrive state) by releasing the clutch CL1 and engaging the brake BK1 is required as the target speed stage (target speed ratio) of the transmission 20 after completion of engine start. (Arrows a and b in FIG. 9).
  • a low speed stage (directly connected state) by engagement of the clutch CL1 and release of the brake BK1 is required as a target speed stage (target speed ratio) of the transmission 20 after completion of engine start. (Arrows c and d in FIG. 9).
  • the transmission 20 When the current EV travel is in the single motor EV mode (no engine brake is required), the transmission 20 is currently in the neutral state, and thus shifts to the target gear position (target gear ratio) corresponding to the HV travel mode after switching. Further, when the current EV travel is the single motor EV mode when the engine brake is used together, the transmission 20 is currently in the high speed or low speed stage, so that it depends on the current gear position and the HV travel mode after switching. If the target gear stage (target gear ratio) is different, the gear is shifted to the target gear stage (target gear ratio).
  • the transmission 20 is in a state in which the clutch CL1 and the brake BK1 are both engaged, and therefore the target gear stage (target gear ratio) corresponding to the HV traveling mode after switching. ).
  • the traveling mode when the required vehicle driving force exceeds a predetermined magnitude during traveling in the EV traveling mode, the traveling mode is set so that the driving force is not insufficient with respect to the required vehicle driving force.
  • the traveling mode is switched to the both-motor EV mode or the HV travel mode.
  • the predetermined size is different between when switching to the both-motor EV mode and when switching to the HV traveling mode.
  • the pinion differential rotation referred to here is the differential rotation speed of the pinion gear P1 (hereinafter referred to as “pinion gear differential rotation speed”), and is the rotation speed of the pinion gear P1 during rotation and the rotation speed of the carrier C1. It is a difference. Then, if the transmission 20 continues to operate in a state where the pinion gear differential rotation speed exceeds a certain boundary rotation speed, there is a possibility that durability will be reduced.
  • Rotation control of the transmission 20 is executed by control of the first rotating machine MG1.
  • the number of rotations of the first rotating machine MG1 is controlled.
  • the first rotating machine MG1 of this example performs the rotation number maintaining control at 0 rotation when the transmission 20 is running the single motor EV in the neutral state.
  • the rotational speed (MG1 rotational speed) of the sun gear S2 of the differential gear 30 is set. What is necessary is just to make it increase from 0 rotation to a normal rotation direction.
  • the control of the first rotating machine MG1 is performed so that the pinion gear differential rotation speed of the transmission 20 is maintained at the boundary rotation speed or less. Therefore, the control of the first rotating machine MG1 may be performed before the pinion gear differential rotation speed exceeds the boundary rotation speed. However, the control of the first rotating machine MG1 may cause an increase in power consumption. Therefore, in this example, a predetermined rotational speed for determining whether or not the control of the first rotating machine MG1 is necessary is set.
  • the predetermined number of revolutions takes into account the durability and power consumption of the transmission 20, and even if the power consumption is increased, the pinion gear differential rotation when it is necessary to suppress a decrease in the durability of the transmission 20 It is desirable to set it to a number.
  • the predetermined rotational speed may be set to the boundary rotational speed described above, or may be set to a pinion gear differential rotational speed that is lower than the boundary rotational speed by a margin.
  • the margin is determined in consideration of, for example, detection error of the pinion gear differential rotation speed, calculation error, and the like.
  • the pinion gear differential rotation speed of the transmission 20 is determined by the HVECU 90 based on the detection signals of the respective sensors, for example, if sensors for detecting the rotation angle of the pinion gear P1 and the rotation angle of the carrier C1 are prepared. It can be calculated. For this reason, when each of such sensors is provided, the pinion gear differential rotation speed of the transmission 20 calculated from the respective detection signals is compared with a predetermined rotation speed to control the first rotating machine MG1. What is necessary is to determine whether or not the execution of the rotation control of the apparatus 20 is necessary. However, the addition of such a sensor results in an increase in cost.
  • the first rotating machine MG1 is based on the vehicle speed V having a unique correspondence with the pinion gear differential rotation speed of the transmission 20 (for example, the pinion gear differential rotation speed increases as the vehicle speed V increases).
  • the control of the first rotating machine MG1 may be performed before the vehicle speed V exceeds a predetermined vehicle speed (vehicle speed when the pinion gear differential rotation speed of the transmission 20 is the boundary rotation speed) Vx, In order to suppress the increase, it may be performed after the vehicle speed V exceeds a predetermined vehicle speed V1. In this illustration, the latter will be described as an example.
  • the predetermined vehicle speed V1 is a vehicle speed corresponding to the above-mentioned predetermined rotation speed related to the pinion gear differential rotation speed, and may be set to the predetermined vehicle speed Vx, or set to a vehicle speed lower than the predetermined vehicle speed Vx by a margin. Also good.
  • the allowance is the same as the allowance related to the above-described pinion gear differential rotation speed, and is determined in consideration of, for example, a detection error or calculation error of the vehicle speed V.
  • the rotational speed control of the MG1 rotational speed is executed according to a predetermined map.
  • the map shown in FIG. 10 is when the vehicle is moving forward in the single motor EV mode, and the vehicle speed V increases beyond the predetermined vehicle speed V1, and the MG1 rotation speed gradually decreases from 0 rotation with a predetermined proportional coefficient. It was what I was allowed to do.
  • the rotational speed to be decreased to the rotational speed of the ring gear R1 and the carrier C2 at V1 in other words, the pinion gear differential rotational speed of the transmission 20 is at least the target rotational speed (the pinion gear differential rotational speed when the vehicle speed V is the predetermined vehicle speed V1). ) May be set to a rotational speed that is reduced to.
  • the set value of the MG1 rotation speed is such that even if the vehicle speed V slightly exceeds the predetermined vehicle speed V1, the pinion gear differential rotation speed at this time exceeds the allowable range of the durability reduction of the transmission 20. It can be used in some cases. In this case, for example, the predetermined vehicle speed V1 is set to the predetermined vehicle speed Vx.
  • the pinion gear differential rotation speed increases with the increase in the vehicle speed V, and the possibility of a decrease in durability increases. Therefore, in this example, when the transmission 20 is running the single motor EV in the neutral state and the vehicle speed V exceeds the predetermined vehicle speed V1, the control of the first rotating machine MG1 may be executed. .
  • the pinion differential rotation referred to here is the differential rotation speed of the pinion gear P2 (pinion gear differential rotation speed), and is the difference between the rotation speed of the pinion gear P2 during rotation and the rotation speed of the carrier C2.
  • the vehicle speed V further increases from the predetermined vehicle speed V1
  • the pinion gear differential rotation speed of the differential device 30 continues to operate in a state where it exceeds a certain boundary rotation speed, The durability of the moving device 30 may be reduced. Therefore, in the hybrid system 1-1, it is desirable to perform control so that the pinion gear P2 does not rotate too much.
  • the HVECU 90 holds the pinion gear differential rotation speed of the differential device 30 at a predetermined value (boundary rotation speed in the differential device 30) or less in order to suppress a decrease in durability of the differential device 30.
  • the rotation control of the differential device 30 is executed by controlling the transmission device 20 to a direct connection state or an overdrive state.
  • the HVECU 90 controls the transmission 20 to be in a directly connected state or an overdrive state.
  • the predetermined rotational speed may be set to the boundary rotational speed of the pinion gear differential rotational speed in the differential device 30 described above, or set to a pinion gear differential rotational speed that is lower than the boundary rotational speed by a margin. Also good.
  • the margin is determined in consideration of, for example, detection error of the pinion gear differential rotation speed, calculation error, and the like.
  • the illustrated HVECU 90 determines whether or not it is necessary to execute the rotation control of the differential device 30 based on the vehicle speed V.
  • the HVECU 90 controls the transmission 20 to be in a direct connection state or an overdrive state, thereby causing the pinion gear differential rotation speed of the differential device 30 to be a predetermined rotation. It is controlled so that it is kept below a few.
  • the predetermined vehicle speed V2 is a vehicle speed corresponding to the predetermined rotation speed related to the pinion gear differential rotation speed of the differential device 30, and may be set to a vehicle speed when the pinion gear differential rotation speed is the boundary rotation speed. However, the vehicle speed may be set lower than the margin.
  • the margin is determined in consideration of, for example, detection error of vehicle speed V and calculation error. In this example, as shown in FIG. 10, when the vehicle speed V exceeds a predetermined vehicle speed V2, the MG1 rotational speed that has been reduced so far is increased and held at a predetermined negative rotational speed.
  • the hybrid vehicle 100 illustrated in the time chart of FIG. 12 is accelerating in the forward direction in the single motor EV mode.
  • the second rotating machine MG2 outputs positive MG2 torque in the forward rotation.
  • the control hydraulic pressure of the clutch CL1 (CL1 hydraulic pressure) and the control hydraulic pressure of the brake BK1 (BK1 hydraulic pressure) are set to 0, and both the clutch CL1 and the brake BK1 are released.
  • the transmission 20 is controlled to the neutral state.
  • the rotation speed maintenance control is performed to maintain the MG1 rotation speed at 0 rotation during the acceleration traveling. In this example, the rotation speed maintaining control is performed while the MG1 torque is kept at zero.
  • the HVECU 90 determines whether or not the vehicle is traveling in the single motor EV mode (step ST1). The HVECU 90 proceeds to the next calculation process when the single motor EV is running. On the other hand, if the HVECU 90 is not traveling on the single motor EV, the HVECU 90 continues to travel in the current travel mode (HV travel mode or both motor EV mode) (step ST8), and returns to step ST1.
  • the current travel mode HV travel mode or both motor EV mode
  • the HVECU 90 determines whether or not the transmission 20 is in the neutral state when the single motor EV is running (step ST2). This determination is made based on, for example, 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. In step ST2, when both the CL1 hydraulic pressure and the BK1 hydraulic pressure are 0, it is determined that the transmission 20 is in the neutral state.
  • the HVECU 90 If the transmission 20 is not in the neutral state, the HVECU 90 has a low possibility of the pinion gear differential rotation speed of the transmission 20 being excessive, so this calculation process is temporarily terminated and the process returns to step ST1.
  • the HVECU 90 determines whether the vehicle speed V exceeds the predetermined vehicle speed V1 because the pinion gear differential rotation speed of the transmission 20 may be excessive. (Step ST3).
  • the HVECU 90 generates a negative MG1 torque in the first rotating machine MG1 along with the decrease in the MG1 rotational speed, and the positive MG2 torque of the second rotating machine MG2 in accordance with the increase in the negative MG1 torque. (FIG. 12).
  • the hybrid system 1-1 fluctuations in the drive torque of the drive wheels W due to the control of the first rotating machine MG1 can be suppressed.
  • the torque transmission capacity of the clutch CL1 or the brake BK1 remains (including a half-engaged state) or the influence of the inertia is large in the clutch CL1 or the brake BK1
  • the MG1 torque is the direct drive torque. Communicate to the side.
  • the negative MG1 torque is increased, there is a possibility that the drive torque of the drive wheel W is reduced. Therefore, when there is a possibility that the drive torque may be reduced due to such factors, the positive MG2 torque is increased in order to suppress the decrease in the drive torque.
  • the HVECU 90 continues the rotation speed maintaining control at 0 rotation of the first rotating machine MG1 being executed (step ST5), and returns to step ST1.
  • the HVECU 90 determines whether or not the vehicle speed V exceeds the predetermined vehicle speed V2 (> V1) (step ST6).
  • the HVECU 90 When the vehicle speed V is equal to or lower than the predetermined vehicle speed V2, the HVECU 90 returns to step ST4 and continues the increase control of the absolute value of the MG1 rotation speed.
  • the HVECU 90 engages one of the clutch CL1 and the brake BK1, and controls the transmission 20 to be in a directly connected state or an overdrive state (step ST7). ), The process returns to step ST1.
  • the HVECU 90 engages one of the clutch CL1 and the brake BK1, and increases the negative MG1 rotational speed (FIG. 10).
  • the time chart of FIG. 12 illustrates the case where the vehicle travels at a constant speed before the vehicle speed V reaches the predetermined vehicle speed V2. Therefore, in this time chart, the MG1 torque, the MG2 torque, the MG1 rotation speed, and the MG2 rotation speed are held at the magnitudes at the time when the target vehicle speed for constant speed traveling is reached.
  • both-motor EV traveling traveling in the both-motor EV mode with the transmission 20 controlled to the neutral state
  • the transmission 20 when a clutch (not shown) is provided between the engine rotation shaft 11 and the first power transmission element of the transmission 20 (the carrier C1 in the illustrated configuration), the transmission 20 is traveling during both motors EV traveling. Is controlled to the neutral state, the power transmission between the engine rotation shaft 11 and the first power transmission element of the transmission 20 is interrupted by the clutch, so that no drag loss occurs in the engine ENG.
  • the transmission 20 in the configuration of the hybrid system 1-1 or a configuration similar to this (with the clutch), the transmission 20 may be controlled to be in the neutral state while both the motors EV are traveling. Therefore, when the transmission 20 is controlled to be in the neutral state even while the two motors EV are running, the pinion gear differential rotation speed of the transmission 20 increases as the vehicle speed V increases, and the durability of the transmission 20 decreases. There is a possibility that.
  • the HVECU 90 indicates that the pinion gear differential rotation speed of the transmission 20 is the predetermined rotation speed when the vehicle speed V exceeds the predetermined vehicle speed V1.
  • the rotational speed control of the first rotating machine MG1 may be executed. Also in this case, since the transmission 20 is controlled so as to keep the pinion gear differential rotation speed at the predetermined rotation speed or less, it is possible to suppress a decrease in durability. In this case, in order to suppress the drive torque drop (decrease) in the drive wheels W, it is desirable to execute the rotational speed control of the first rotating machine MG1 after switching to the single motor EV mode.
  • the hybrid system 1-1 can suppress a decrease in durability of the transmission 20 and the differential 30 even when the transmission 20 is running on both motors EV in the neutral state.
  • the hybrid system 1-2 includes an engine ENG as a power source, a first rotating machine MG1, and a second rotating machine MG2, and further includes a transmission 20, a differential device 30, and a shift.
  • a power transmission device having a control device 40 is provided.
  • Each power source is the same as that of the hybrid system 1-1.
  • the power transmission device has the following structural differences with respect to the power transmission device of the hybrid system 1-1.
  • the power transmission device of the hybrid system 1-2 is different in the arrangement of the transmission device 20 and the differential device 30 connected in series, their connection form, and the like.
  • the transmission 20 includes a planetary mechanism (specifically, a single pinion type planetary gear mechanism) composed of a plurality of variable speed rotation elements capable of differential rotation. Also in this example, the sun gear S1 is connected to the brake BK1 of the transmission control device 40. Also in this example, the clutch CL1 of the speed change control device 40 is interposed between the sun gear S1 and the carrier C1.
  • a planetary mechanism specifically, a single pinion type planetary gear mechanism
  • the sun gear S1 is connected to the brake BK1 of the transmission control device 40.
  • the clutch CL1 of the speed change control device 40 is interposed between the sun gear S1 and the carrier C1.
  • the carrier C1 is connected to the differential device 30 and is responsible for power transmission with the differential device 30. Further, in this hybrid system 1-2, since the engine ENG is connected to the differential device 30, the carrier C1 functions as a first power transmission element that bears power transmission with the engine ENG.
  • the ring gear R1 of the transmission 20 serves as an output of the power transmission device including the transmission 20 and the differential device 30, and the second rotating machine MG2 and the drive wheels are connected via the counter drive gear 51 and the like. Connected to W. The ring gear R1 rotates integrally with the counter drive gear 51. Therefore, the ring gear R1 functions as a second power transmission element in the illustrated transmission 20.
  • the differential device 30 includes a planetary mechanism (specifically, a single pinion type planetary gear mechanism) composed of a plurality of differential rotating elements capable of differential operation. Also in this example, the sun gear S2 is connected to the MG1 rotation shaft 12.
  • the carrier C2 is connected to the engine ENG via the clutch 61.
  • the clutch 61 is a clutch device that is engaged when the engine torque is transmitted to the differential device 30 and is released when the torque is transmitted from the differential device 30 to the engine ENG. That is, when transmitting the engine torque to the differential device 30, the clutch 61 can rotate the carrier C2 and the engine rotating shaft 11 together, and transmit the torque from the differential device 30 to the engine ENG. Then, power transmission between the carrier C2 and the engine rotating shaft 11 cannot be performed.
  • the clutch 61 may be controlled by the HVECU 90 or the engine ECU 91, or may be a one-way clutch that performs the operation. By releasing the clutch 61, the rotation speed of the carrier C1 of the transmission 20 can be controlled by controlling the MG1 rotation speed.
  • the ring gear R2 is connected to the carrier C1 of the transmission 20, and the ring gear R2 and the carrier C1 can be rotated together.
  • FIG. 14 shows an operation engagement table of the hybrid system 1-2.
  • the circles and the like are the same as those in FIG.
  • both the clutch CL1 and the brake BK1 may be released, and the vehicle may be driven only by the power of the second rotating machine MG2, or both the clutch CL1 and the brake BK1 are engaged.
  • the vehicle may be driven by the power of both the first rotating machine MG ⁇ b> 1 and the second rotating machine MG ⁇ b> 2.
  • the hybrid system 1-2 uses the HV high mode and the HV low mode in accordance with the vehicle speed. Therefore, since the hybrid system 1-2 also has two mechanical points, in this HV traveling mode, the transmission efficiency when operating in high gear can be improved, and the fuel efficiency during traveling at high vehicle speeds can be improved. Can be improved.
  • the clutch CL1 In the HV high mode, the clutch CL1 is disengaged and the brake BK1 is engaged, so that the transmission 20 is switched to the high speed stage, and the engine ENG is controlled to increase in speed and output.
  • the clutch CL1 In the HV low mode, the clutch CL1 is engaged and the brake BK1 is released, so that the transmission 20 is switched to the low speed stage and the rotation of the engine ENG is output at a constant speed.
  • the hybrid system 1-2 when the mode is switched between the HV high mode and the HV low mode, the coordinated shift control is performed in which the transmission 20 and the differential 30 are simultaneously shifted. Therefore, the hybrid system 1-2 can be operated as an electric continuously variable transmission in which the system speed ratio is continuously changed by electrically controlling the rotation of the first rotating machine MG1.
  • the first rotating machine MG1 is operated as a generator and the second rotating machine MG2 is operated as an electric motor, and the second rotating machine MG2 is rotated in the direction opposite to that during forward travel.
  • the pinion gear differential rotation speed of the differential device 30 increases as the vehicle speed V increases while the single motor EV travels. Further, during the traveling of both motors EV, the differential device 30 transmits the rotation of the first rotating machine MG1 to the sun gear S2 and the rotation of the drive wheels W to the ring gear R2, so that the vehicle speed V The pinion gear differential rotation speed increases as the speed increases. For this reason, in the hybrid system 1-1, when the vehicle speed V exceeds the predetermined vehicle speed Vy, there is a risk that durability of the differential device 30 may be reduced due to an excessive pinion gear differential rotation speed.
  • the predetermined vehicle speed Vy is a vehicle speed when the pinion gear differential rotation speed of the differential device 30 is the boundary rotation speed.
  • the rotation of the differential device 30 is suppressed in order to suppress a decrease in durability of the differential device 30.
  • Let me control. Specifically, by suppressing a decrease in the rotational speed of the carrier C2 of the differential device 30 ( the rotational speed of the ring gear R1 of the transmission 20), an increase in the pinion gear differential rotational speed of the differential device 30 is suppressed. Then, control is performed so that the pinion gear differential rotation speed is maintained below the boundary rotation speed.
  • the control in this modification is performed after the control to suppress the increase in the pinion gear differential rotation speed of the transmission 20 in the embodiment, and then to control the transmission 20 to the direct connection state or the overdrive state (the pinion gear of the differential device 30 by this control).
  • the control can be executed instead of the control for suppressing the increase in the differential rotational speed. Further, the control in this modification can be executed even when the control for suppressing the increase in the pinion gear differential rotation speed of the transmission 20 in the embodiment is not executed.
  • the control of the rotation of the differential device 30 is executed by the control of the first rotating machine MG1.
  • the rotational speed of the first rotating machine MG1 is controlled.
  • the control of the first rotating machine MG1 is performed so that the pinion gear differential rotation speed of the differential device 30 is maintained at or below the boundary rotation speed. Therefore, the control of the first rotating machine MG1 may be performed before the pinion gear differential rotation speed exceeds the boundary rotation speed.
  • a predetermined rotational speed for determining whether or not the control of the first rotating machine MG1 is necessary is set.
  • the predetermined rotational speed is desirably set to the pinion gear differential rotational speed when it is necessary to suppress a decrease in durability of the differential device 30 even when the power consumption is increased.
  • the predetermined rotational speed may be set to the boundary rotational speed described above, or may be set to a pinion gear differential rotational speed that is lower than the boundary rotational speed by a margin.
  • the margin is determined in consideration of, for example, detection error of the pinion gear differential rotation speed, calculation error, and the like.
  • the HVECU 90 is based on the detection signals of the respective sensors. It can be calculated by Therefore, when each of such sensors is provided, the control of the first rotating machine MG1 is performed by comparing the pinion gear differential rotation speed of the differential device 30 calculated from each detection signal with a predetermined rotation speed ( It may be determined whether or not the execution of the rotation control of the differential device 30 is necessary. However, the addition of such a sensor results in an increase in cost.
  • this exemplary HVECU 90 determines whether it is necessary to execute the control of the first rotating machine MG1 based on the vehicle speed V having a unique correspondence with the pinion gear differential rotation speed of the differential device 30. That is, the control of the first rotating machine MG1 may be performed before the vehicle speed V exceeds the predetermined vehicle speed Vy, and is performed after the vehicle speed V exceeds the predetermined vehicle speed Va in order to suppress an increase in power consumption. Also good. In this illustration, the latter will be described as an example.
  • the predetermined vehicle speed Va is set to the same vehicle speed (> V1) as the predetermined vehicle speed V2 shown in the embodiment.
  • the rotational speed control of the MG1 rotational speed is executed according to a predetermined map.
  • the map shown in FIG. 15 is for forward travel.
  • the vehicle speed V exceeds the predetermined vehicle speed Va, and the negative rotation MG1 rotational speed is gradually increased toward zero rotation by a predetermined proportional coefficient. It is a thing.
  • the negative rotation MG1 rotation speed is gradually increased, but the negative rotation MG1 rotation speed may be increased so as to immediately become zero rotation.
  • the MG1 rotation speed after exceeding the predetermined vehicle speed Va may be set to a rotation speed that suppresses at least an increase in the pinion gear differential rotation speed of the differential device 30. Even if the vehicle speed V slightly exceeds the predetermined vehicle speed Va, the setting value of the MG1 rotational speed is such that the pinion gear differential rotational speed at that time keeps the decrease in durability of the differential device 30 within an allowable range. You can use it if you can.
  • the MG1 rotation speed at a vehicle speed higher than the predetermined vehicle speed Va is a rotation that reduces the pinion gear differential rotation speed of the differential device 30 to at least the target rotation speed (pinion gear differential rotation speed when the vehicle speed V is the predetermined vehicle speed Va). It may be set to a number.
  • the set value of the MG1 rotational speed is such that even if the vehicle speed V slightly exceeds the predetermined vehicle speed V1, the pinion gear differential rotational speed at that time exceeds the allowable range of the durability reduction of the differential device 30. It can be used in some cases. In this case, for example, the predetermined vehicle speed Va is set to the predetermined vehicle speed Vy.
  • the HVECU 90 is configured to reduce the absolute value of the MG1 rotational speed while maintaining the engine rotational speed at 0, before starting the control of the first rotating machine MG1 or simultaneously with the start of the control.
  • at least one of the clutch CL1 and the brake BK1 is controlled to a released state or a semi-engaged state.
  • the hybrid vehicle 100 illustrated in the time chart of FIG. 17 moves forward in the both-motor EV mode by the first rotating machine MG1 (operating with negative rotation and negative torque) and the second rotating machine MG21 (operating with positive rotation and positive torque). Accelerating in the direction. Further, in this exemplary hybrid vehicle 100, since both motors EV travel is performed, both the control hydraulic pressure (CL1 hydraulic pressure) of the clutch CL1 and the control hydraulic pressure (BK1 hydraulic pressure) of the brake BK1 are generated, and the clutch CL1 and the brake The engine speed is controlled to 0 by bringing the BK1 into the engaged state.
  • the HVECU 90 determines whether or not EV traveling is in progress (step ST11). The HVECU 90 proceeds to the next calculation process during EV traveling. On the other hand, unless EV traveling is in progress, HVECU 90 continues traveling in the current HV traveling mode (step ST17), and returns to step ST11.
  • the HVECU 90 determines whether or not the vehicle speed V exceeds the predetermined vehicle speed Va when the vehicle is traveling in EV (step ST12). When the vehicle speed V exceeds the predetermined vehicle speed Va, the HVECU 90 proceeds to the next calculation process. On the other hand, if the vehicle speed V does not exceed the predetermined vehicle speed Va, the HVECU 90 continues to travel in the current travel mode (step ST18) and returns to step ST11. In step ST18, if the single motor EV is running, control is performed to engage one of the clutch CL1 and the brake BK1 according to a predetermined shift pattern. Further, when both the motors EV are traveling, the engagement states of the clutch CL1 and the brake BK1 are maintained.
  • the HVECU 90 determines whether or not the motors EV are running (step ST13).
  • the HVECU 90 switches the traveling mode to the single motor EV mode when both motors EV are traveling (step ST14).
  • the negative MG1 torque is controlled to 0 while the MG1 rotation speed is maintained at the negative rotation.
  • the HVECU 90 increases the positive MG2 torque by an amount corresponding to the decrease in the MG1 torque.
  • the HVECU 90 prepares for rotation speed maintenance control (0 rotation maintenance control) at 0 rotation of the engine ENG when it is already determined in step ST13 that it is already in the single motor EV mode or after switching to the single motor EV mode in step ST14. Is performed (step ST15). Specifically, as described above, at least one of the clutch CL1 and the brake BK1 is controlled to the released state or the semi-engaged state. In the time chart of FIG. 17, both are controlled to the released state. Yes.
  • the HVECU 90 generates a positive MG1 torque in the first rotating machine MG1 as the MG1 rotation speed increases.
  • the torque transmission capacity of the clutch CL1 or the brake BK1 remains (including a half-engaged state) or the influence of the inertia is large in the clutch CL1 or the brake BK1
  • As a direct torque it is transmitted to the drive wheel W side, and there is a possibility that the drive wheel W may decrease in the drive wheel W. Therefore, in order to suppress the decrease in the drive torque, the positive MG2 torque is increased in the HVECU 90 (FIG. 17).
  • the transmission 20 may have three or more stages, and is a continuously variable transmission. It may be.
  • the transmission 20 may have a plurality of shift stages configured by, for example, a combination of a plurality of planetary gear mechanisms and an engagement device (brake or clutch).
  • a stepped automatic transmission may be used.
  • the transmission 20 may be, for example, a belt type or a ball planetary type. Regardless of which form of transmission 20 is applied, its input / output shafts are respectively a first power transmission element and a second power transmission element.
  • the hybrid vehicles 100 and 101 that perform charging by regenerative operation using the power of the engine ENG and the like are illustrated, but the embodiments and the first and second modifications have been described.
  • the technology may be applied to a plug-in hybrid vehicle that can be charged by an external power source.

Abstract

 差動回転可能な複数の変速回転要素を有する遊星機構を備え、その内のキャリア(C1)にエンジン回転軸(11)側が接続された変速装置(20)と、変速装置(20)のリングギヤ(R1)とMG1回転軸(12)とMG2回転軸(13)及び駆動輪(W)とに個別に接続された複数の差動回転要素を有する差動装置(30)と、変速装置(20)の入出力間で動力伝達できないニュートラル状態又は当該入出力間で動力伝達可能な状態へと変速装置(20)を制御可能な変速制御装置(40)と、第2回転機(MG2)の動力のみで単独モータEV走行をしているときに変速装置(20)又は差動装置(30)のピニオン差回転を所定値以下とするよう第1回転機(MG1)を制御するHVECU(90)と、を備えること。

Description

ハイブリッド車両の動力伝達装置及びハイブリッドシステム
 本発明は、機関と回転機を動力源として用いるハイブリッド車両の動力伝達装置及びハイブリッドシステムに関する。
 従来、この種のハイブリッドシステムとしては、機関と2つの回転機と動力分配機構(遊星歯車機構)とを備えたものが知られている。このハイブリッドシステムにおいては、動力分配機構の夫々の回転要素に、機関の回転軸と第1回転機の回転軸と第2回転機の回転軸及び駆動輪とが接続される。下記の特許文献1には、その機関の回転軸と動力分配機構の回転要素との間に、一対の第1及び第2の遊星歯車機構からなる差動装置とクラッチと2つのブレーキとを介在させたハイブリッドシステムが開示されている。その差動装置は、機関の回転を変速させる変速装置として用いられている。クラッチは、一方の係合部が機関の回転軸と第1遊星歯車機構のキャリアとに接続され、他方の係合部が第1遊星歯車機構のリングギヤに接続されている。その第1遊星歯車機構においては、キャリアとサンギヤとが夫々に第2遊星歯車機構のサンギヤとリングギヤとに接続されている。その第1遊星歯車機構のサンギヤと第2遊星歯車機構のリングギヤは、動力分配機構のキャリアに接続されている。第1ブレーキは、第1遊星歯車機構のリングギヤとクラッチの他方の係合部の回転を停止させることができるものである。第2ブレーキは、第2遊星歯車機構のキャリアの回転を停止させることができるものである。このハイブリッドシステムでは、クラッチの係合及び各ブレーキの解放によって中負荷と高負荷時のアンダードライブモード(UDモード)となり、クラッチ及び第2ブレーキの解放及び第1ブレーキの係合によって軽負荷時のオーバードライブモード(ODモード)となり、クラッチ及び第1ブレーキの解放及び第2ブレーキの係合によって後退モードとなる。
特開2009-190694号公報
 ところで、従来のハイブリッドシステムにおいては、機関と第2回転機とを動力源として利用するが、第1回転機の出力を駆動輪に伝達していない。つまり、このハイブリッドシステムは、その2つの回転機を動力源とする電気自動車(EV)としての走行を示唆するものではない。これ故、このハイブリッドシステムは、機関と2つの回転機とを夫々に動力源として用いる為に適した構成となっていない。従って、その様な2つの回転機でのEV走行が可能なハイブリッドシステムを遊星歯車機構等で構築することが望ましいのだが、その構成如何では、高車速において遊星歯車機構のピニオン部分の差回転が大きくなってしまう虞がある。
 そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、ピニオン部分の差回転が過大になることを抑えたハイブリッド車両の動力伝達装置及びハイブリッドシステムを提供することを、その目的とする。
 上記目的を達成する為、本発明に係るハイブリッド車両の動力伝達装置は、差動回転可能な複数の変速回転要素を有する遊星機構を備え、該各変速回転要素の内の1つに機関の回転軸側が接続された変速装置と、前記変速装置における各変速回転要素の内の1つに接続された差動回転要素と、第1回転機の回転軸に接続された差動回転要素と、第2回転機の回転軸及び駆動輪に接続された差動回転要素と、を含む差動回転可能な複数の差動回転要素を有する差動装置と、前記変速装置の入出力間で動力伝達できないニュートラル状態又は当該入出力間で動力伝達可能な状態へと前記変速装置を制御可能な変速制御装置と、前記第2回転機の動力のみで単独モータEV走行をしているときに前記変速装置又は前記差動装置のピニオン差回転を所定値以下とするよう前記第1回転機を制御する制御装置と、を備えることを特徴としている。
 また、上記目的を達成する為、本発明に係るハイブリッド車両の動力伝達装置は、機関の回転軸に接続された差動回転要素と、第1回転機の回転軸に接続された差動回転要素と、を含む差動回転可能な複数の差動回転要素を有する差動装置と、前記差動装置における各差動回転要素の内の1つに接続された変速回転要素と、第2回転機の回転軸及び駆動輪が接続された変速回転要素と、を含む差動回転可能な複数の変速回転要素を有する変速装置と、前記変速装置の入出力間で動力伝達できないニュートラル状態又は当該入出力間で動力伝達可能な状態へと前記変速装置を制御可能な変速制御装置と、前記第2回転機の動力のみで単独モータEV走行をしているときに前記変速装置又は前記差動装置のピニオン差回転を所定値以下とするよう前記第1回転機を制御する制御装置と、を備えることを特徴としている。
 また、上記目的を達成する為、本発明に係るハイブリッドシステムは、機関と、第1回転機と、第2回転機と、差動回転可能な複数の変速回転要素を有する遊星機構を備え、該各変速回転要素の内の1つに前記機関の回転軸側が接続された変速装置と、前記変速装置における各変速回転要素の内の1つに接続された差動回転要素と、前記第1回転機の回転軸に接続された差動回転要素と、前記第2回転機の回転軸及び駆動輪に接続された差動回転要素と、を含む差動回転可能な複数の差動回転要素を有する差動装置と、前記変速装置の入出力間で動力伝達できないニュートラル状態又は当該入出力間で動力伝達可能な状態へと前記変速装置を制御可能な変速制御装置と、前記第2回転機の動力のみで単独モータEV走行をしているときに前記変速装置又は前記差動装置のピニオン差回転を所定値以下とするよう前記第1回転機を制御する制御装置と、を備えることを特徴としている。
 ここで、前記制御装置は、前記変速装置がニュートラル状態のときに前記第1回転機の回転数の絶対値を増加させることが望ましい。
 また、前記制御装置は、その第1回転機の制御を前記単独モータEV走行中に車速が所定車速を超えたときに実行することが望ましい。
 また、前記制御装置は、車速が前記所定車速よりも更に高くなった場合、前記変速装置が動力伝達可能な状態となるように前記変速制御装置を制御することが望ましい。
 一方、前記制御装置は、前記単独モータEV走行中又は前記第1回転機の動力及び前記第2回転機の動力による両モータEV走行中に車速が所定車速を超えたときに前記第1回転機の回転数の絶対値を減少させることが望ましい。
 また、前記制御装置は、前記両モータEV走行中に車速が前記所定車速を超えた場合、前記単独モータEV走行に切り替えてから前記第1回転機の制御を実行することが望ましい。
 本発明に係るハイブリッド車両の動力伝達装置及びハイブリッドシステムは、単独モータEV走行をしているときに第1回転機を制御する。この動力伝達装置等においては、例えば、その第1回転機の回転数の絶対値を増加させることで、変速装置のピニオン差回転(ピニオンギヤ差回転数)の増加を抑えることができる。また、この動力伝達装置等においては、例えば、その第1回転機の回転数の絶対値を減少させることで、差動装置のピニオン差回転(ピニオンギヤ差回転数)の増加を抑えることができる。従って、この動力伝達装置等に依れば、変速装置や差動装置の耐久性の低下を抑制することができる。
図1は、本発明に係るハイブリッド車両の動力伝達装置及びハイブリッドシステムの構成を示すスケルトン図である。 図2は、実施例の入出力関係図である。 図3は、実施例のハイブリッド車両の動力伝達装置及びハイブリッドシステムの作動係合表を示す図である。 図4は、単独モータEVモードに係る共線図である。 図5は、両モータEVモードに係る共線図である。 図6は、HVハイ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、理論伝達効率線を示す図である。 図9は、EV走行領域とHV走行領域とを説明する図である。 図10は、実施例におけるMG1回転数の制御形態の一例を説明する図である。 図11は、実施例における単独モータEV走行中の動作を説明するフローチャートである。 図12は、実施例における単独モータEV走行中の動作を説明するタイムチャートである。 図13は、変形例1のハイブリッド車両の動力伝達装置及びハイブリッドシステムの構成を示すスケルトン図である。 図14は、変形例1のハイブリッド車両の動力伝達装置及びハイブリッドシステムの作動係合表を示す図である。 図15は、変形例2におけるMG1回転数の制御形態の一例を説明する図である。 図16は、変形例2におけるEV走行中の動作を説明するフローチャートである。 図17は、変形例2におけるEV走行中の動作を説明するタイムチャートである。
 以下に、本発明に係るハイブリッド車両の動力伝達装置及びハイブリッドシステムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
[実施例]
 本発明に係るハイブリッド車両の動力伝達装置及びハイブリッドシステムの実施例を図1から図17に基づいて説明する。
 図1の符号1-1は、本実施例のハイブリッドシステムを示す。また、図1の符号100は、このハイブリッドシステム1-1が搭載されたハイブリッド車両を示す。
 ハイブリッドシステム1-1は、エンジンENGと第1回転機MG1と第2回転機MG2とを動力源として備える。
 エンジンENGは、エンジン回転軸(クランクシャフト)11から機械的な動力(エンジントルク)を出力する内燃機関や外燃機関等の機関である。このエンジンENGは、その動作が図2に示す機関制御装置としての電子制御装置(以下、「エンジンECU」と云う。)91によって制御される。そのエンジンECU91は、例えば、電子スロットル弁の開度制御、点火信号の出力による点火制御、燃料の噴射制御等を行って、エンジンENGの出力トルク(以下、「エンジントルク」と云う。)を制御する。
 第1回転機MG1と第2回転機MG2は、力行駆動時の電動機(モータ)としての機能と、回生駆動時の発電機(ジェネレータ)としての機能と、を有する電動発電機(モータジェネレータ)である。これら第1及び第2の回転機MG1,MG2は、その動作が図2に示す回転機制御装置としての電子制御装置(以下、「MGECU」と云う。)92によって制御される。第1及び第2の回転機MG1,MG2は、インバータ(図示略)を介して二次電池(図示略)に接続されており、夫々の回転軸(MG1回転軸12、MG2回転軸13)に入力された機械エネルギ(回転トルク)を電気エネルギに変換して、二次電池に蓄電させることができる。また、第1及び第2の回転機MG1,MG2は、二次電池から供給された電気エネルギ又は他方の回転機(第2及び第1の回転機MG2,MG1)が生成した電気エネルギを機械エネルギ(回転トルク)に変換し、夫々の回転軸(MG1回転軸12、MG2回転軸13)から機械的な動力(出力トルク)として出力することができる。MGECU92は、例えば、第1回転機MG1や第2回転機MG2に対して供給する電流値を調整し、第1回転機MG1の出力トルク(以下、「MG1トルク」と云う。)や第2回転機MG2の出力トルク(以下、「MG2トルク」と云う。)を制御する。尚、ここでは、第1回転機MG1や第2回転機MG2の正回転方向への回転数の変化を回転数の増加と云い、負回転方向への回転数の変化を回転数の低下と云う。
 更に、このハイブリッドシステム1-1には、その各動力源の相互間における動力伝達、そして、夫々の動力源と駆動輪Wとの間で動力伝達を行うことが可能な動力伝達装置が設けられている。その動力伝達装置は、直列接続された変速装置20と差動装置30とを備える。この例示のハイブリッドシステム1-1は、エンジン回転軸11とMG1回転軸12とを同心に配置し、且つ、これらに対して間隔を空けて平行にMG2回転軸13を配置した複軸式のものである。このハイブリッドシステム1-1は、エンジンENG側に変速装置20が配置され、第1回転機MG1側に差動装置30が配置されている。
 変速装置20は、エンジンENGから入力された回転を変速して差動装置30側に伝える又は差動装置30から入力された回転を変速してエンジンENGに伝えることができる。この変速装置20は、エンジンENGが接続され、このエンジンENGとの間の動力伝達を担う第1動力伝達要素を有する。その第1動力伝達要素とは、エンジン回転軸11側に接続される回転軸(第1回転軸)又は後述する変速回転要素のことである。また、この変速装置20は、その第1動力伝達要素を動力の入力側とした場合に、その入力された動力を出力させる第2動力伝達要素を有する。このハイブリッドシステム1-1では、その第2動力伝達要素が差動装置30に接続され、この差動装置30との間の動力伝達を担う。故に、この例示の変速装置20の第2動力伝達要素は、差動装置30に接続される回転軸(第2回転軸)又は後述する変速回転要素のことである。その第1動力伝達要素と第2動力伝達要素は、夫々に変速装置20の入出力要素を成すものである。
 ここで例示する変速装置20は、差動回転が可能な複数の回転要素(以下、「変速回転要素」と云う。)からなる遊星機構を備える。その遊星機構としては、シングルピニオン型の遊星歯車機構、ダブルピニオン型の遊星歯車機構、ラビニヨ型の遊星歯車機構等を適用可能である。この例示の変速装置20は、シングルピニオン型の遊星歯車機構を1つ備えた差動装置であり、その変速回転要素としてのサンギヤS1とリングギヤR1と複数のピニオンギヤP1とキャリアC1とを有する。この変速装置20においては、そのサンギヤS1とリングギヤR1とキャリアC1の内の1つがエンジンENGに接続され、その残りの内の1つが差動装置30に接続される。この例示では、エンジンENGをキャリアC1に連結する。そのキャリアC1は、エンジン回転軸11と一体になって回転できるように当該エンジン回転軸11に対して回転軸(第1回転軸)21を介して連結されている。従って、この例示では、そのキャリアC1又は回転軸21が第1動力伝達要素となる。また、この例示では、リングギヤR1に差動装置30を連結する。そのリングギヤR1は、上述した第2動力伝達要素であり、差動装置30の各差動回転要素の内の1つ(ここでは後述するようにキャリアC2)に対して一体になって回転できるように接続する。
 ハイブリッドシステム1-1には、この変速装置20の変速比又は変速段を変更する変速制御装置40が設けられている。ここで例示する変速装置20は、高低2段の変速段を有するものであり、その変速制御装置40によって高速側と低速側の変速段の切り替えやニュートラル状態への切り替えが行われる。従って、その変速制御装置40は、変速装置20におけるトルクの入出力間で動力伝達できないニュートラル状態又は当該入出力間で動力伝達可能な状態へと変速装置20を制御できるものである。具体的に、この変速制御装置40は、変速装置20における所定の変速回転要素の回転状態や停止状態を調整する2つの係合装置を備える。この例示では、クラッチCL1とブレーキBK1とが係合装置として設けられている。そのクラッチCL1とブレーキBK1は、その係合動作又は解放動作が後述するHVECU90によって制御される。
 クラッチCL1は、サンギヤS1とキャリアC1とを連結又は解放させるクラッチ装置である。このクラッチCL1は、例えば、摩擦係合式の所謂摩擦クラッチ装置又は噛み合い式のクラッチ装置として構成すればよい。このクラッチCL1は、油圧駆動又は電動によって係合動作又は解放動作を行うものであり、サンギヤS1と一体になって回転する第1係合部材と、キャリアC1と一体になって回転する第2係合部材と、を有する。ここで例示するクラッチCL1は、油圧調整装置(図示略)が調整した供給油圧によって動作する。
 このクラッチCL1は、第1係合部材と第2係合部材とを係合状態に制御することで、サンギヤS1とキャリアC1とを連結させる。半係合状態のクラッチCL1は、第1係合部材と第2係合部材とを滑らせながら、これらを一体回転させない範囲内でサンギヤS1とキャリアC1の相対回転を許容する。完全係合状態のクラッチCL1は、サンギヤS1とキャリアC1とを一体化させ、この相互間の相対回転を不能にする。従って、このクラッチCL1は、完全係合状態に制御することで、変速装置20における遊星歯車機構の差動動作を禁止することができる。一方、このクラッチCL1は、第1係合部材と第2係合部材とを解放状態に制御することで、サンギヤS1とキャリアC1との連結を切り離し、これらの相対回転を許容する。従って、このクラッチCL1は、解放状態に制御することで、変速装置20における各変速回転要素の差動回転を許容することができる。
 ブレーキBK1は、サンギヤS1の回転を規制するブレーキ装置である。このブレーキBK1は、クラッチCL1と同じように、摩擦係合式のもの又は噛み合い式のものとして構成すればよい。このブレーキBK1は、油圧駆動又は電動によって係合動作又は解放動作を行うものであり、サンギヤS1と一体になって回転する第1係合部材と、車体側(例えば動力伝達装置のケース等)に固定した第2係合部材と、を有する。ここで例示するブレーキBK1は、油圧調整装置(図示略)が調整した供給油圧によって動作する。
 このブレーキBK1は、第1係合部材と第2係合部材とを係合状態に制御することで、サンギヤS1を車体側に連結して、サンギヤS1の回転を規制する。半係合状態のブレーキBK1は、第1係合部材を第2係合部材に対して滑らせながら、サンギヤS1の回転を停止させない範囲内で規制する。完全係合状態のブレーキBK1は、サンギヤS1の回転を禁止する。一方、このブレーキBK1は、第1係合部材と第2係合部材とを解放状態に制御することで、サンギヤS1と車体側との連結を切り離し、サンギヤS1の回転を許容する。
 変速装置20は、そのクラッチCL1とブレーキBK1とが共に解放状態にあるときにニュートラル状態となる。そのニュートラル状態とは、この例示における変速装置20の入出力間である第1回転軸21と第2回転軸との間(つまりキャリアC1とリングギヤR1との間)で動力伝達を行えない状態のことを云う。このニュートラル状態では、エンジンENGと差動装置30とが切断され、この間の動力伝達が遮断された状態になる。
 一方、この変速装置20においては、クラッチCL1とブレーキBK1の内の何れか一方を係合させることで、キャリアC1とリングギヤR1との間(エンジンENGと差動装置30との間)の動力伝達が可能な接続状態になる。従って、クラッチCL1とブレーキBK1の内の一方を係合させた際には、エンジンENGと駆動輪Wとの間での動力伝達が可能になるので、エンジンENGの動力を用いた走行を行うことができ、また、エンジンブレーキを発生させることができる。
 例えば、この変速装置20は、クラッチCL1を解放させると共にブレーキBK1を係合させることで、サンギヤS1が固定(回転停止)された状態での差動回転を行うものとなる。その際、この変速装置20は、キャリアC1に入力されたエンジンENGの回転を増速させてリングギヤR1から出力する。つまり、この変速装置20は、クラッチCL1の解放とブレーキBK1の係合とによって、変速比が1よりも小さいオーバドライブ(OD)状態となる。
 これに対して、この変速装置20は、クラッチCL1を係合させると共にブレーキBK1を解放させることで、全ての変速回転要素が一体になって回転する差動回転の禁止状態になり、入出力間(キャリアC1とリングギヤR1との間)が直結状態となる。その際、この変速装置20は、変速比が1となり、キャリアC1に入力されたエンジンENGの回転を増速も減速もさせることなく、等速でリングギヤR1から出力する。
 この様に、この変速装置20においては、クラッチCL1の解放とブレーキBK1の係合によって高速側の変速段(高速段)が構成され、クラッチCL1の係合とブレーキBK1の解放によって低速側の変速段(低速段)が構成されることになる。このハイブリッドシステム1-1では、変速装置20の変速比が1以下なので、必ずしも第1回転機MG1の高トルク化を図る必要がない。
 差動装置30は、差動回転が可能な複数の回転要素(以下、「差動回転要素」と云う。)を有するものであり、その夫々の差動回転要素からなる遊星機構を備える。その遊星機構としては、シングルピニオン型の遊星歯車機構、ダブルピニオン型の遊星歯車機構、ラビニヨ型の遊星歯車機構等を適用可能である。この例示の差動装置30は、シングルピニオン型の遊星歯車機構を1つ備えており、その差動回転要素としてのサンギヤS2とリングギヤR2と複数のピニオンギヤP2とキャリアC2とを有する。この差動装置30においては、そのサンギヤS2とリングギヤR2とキャリアC2の内の1つが変速装置20を介してエンジンENGに接続され、その残りの内の1つが第1回転機MG1に接続され、最後の1つが第2回転機MG2と駆動輪Wとに接続される。この例示では、変速装置20のリングギヤR1をキャリアC2に連結し、第1回転機MG1をサンギヤS2に連結し、第2回転機MG2と駆動輪WをリングギヤR2に連結する。ここで、キャリアC2は、変速装置20のリングギヤR1と一体になって回転できるよう当該リングギヤR1に対して連結された差動回転要素であり、変速装置20との間の動力伝達要素を成す。また、サンギヤS2は、MG1回転軸12に対して一体になって回転できるように連結された差動回転要素であり、第1回転機MG1との間の動力伝達要素を成す。また、リングギヤR2は、下記の歯車群等を介して第2回転機MG2や駆動輪Wに連結された差動回転要素であり、第2回転機MG2や駆動輪Wとの間の動力伝達要素を成す。
 この差動装置30のリングギヤR2には、同心に配置された一体回転可能なカウンタドライブギヤ51が接続されている。そのカウンタドライブギヤ51は、平行にずらして配置された回転軸を有するカウンタドリブンギヤ52と噛み合い状態にある。カウンタドリブンギヤ52は、平行にずらして配置された回転軸を有するリダクションギヤ53と噛み合い状態にある。そのリダクションギヤ53は、MG2回転軸13の軸上に固定されている。従って、カウンタドリブンギヤ52と第2回転機MG2との間においては、そのリダクションギヤ53を介して動力伝達が行われる。例えば、リダクションギヤ53は、カウンタドリブンギヤ52よりも小径であり、第2回転機MG2の回転を減速してカウンタドリブンギヤ52に伝達する。
 また、カウンタドリブンギヤ52は、カウンタシャフト54の軸上に固定されている。ここで、この例示のハイブリッド車両100は、FF(Front engine Front drive)車、RR(Rear engine Rear drive)車又はFF車若しくはRR車ベースの四輪駆動車と仮定する。これが為、そのカウンタシャフト54の軸上には、ドライブピニオンギヤ55が固定されている。カウンタドリブンギヤ52とドライブピニオンギヤ55は、カウンタシャフト54を介して一体になって回転することができる。そのドライブピニオンギヤ55は、差動装置56のデフリングギヤ57と噛み合い状態にある。差動装置56は、左右の駆動軸58を介して駆動輪Wに連結されている。例えば、このハイブリッドシステム1-1は、そのドライブピニオンギヤ55とデフリングギヤ57(つまり差動装置56)を第2回転機MG2とリダクションギヤ53との間に配置することで、コンパクト化を図ることができる。
 このハイブリッドシステム1-1の動力伝達装置においては、変速装置20の変速比と差動装置30の変速比とから全体の変速比(言うなればハイブリッドシステム1-1のシステム変速比)が決まる。このシステム変速比とは、変速装置20と差動装置30とからなる1つの動力伝達装置においての入出力間の比のことであり、この動力伝達装置の出力側回転数に対する入力側回転数の比(減速比)を表したものである。この例示では、差動装置30のリングギヤR2の回転数に対する変速装置20のキャリアC1の回転数の比がシステム変速比となる。従って、この動力伝達装置では、差動装置30だけで変速機としての機能を構成するよりも変速比の幅が広くなる。
 このハイブリッドシステム1-1においては、図2に示すように、エンジンECU91とMGECU92とを統括制御すると共にシステムの統合制御を行う統合ECU(以下、「HVECU」と云う。)90が設けられており、これらによって本システムの制御装置が構成される。
 HVECU90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、バッテリセンサ等の各種センサが接続されている。このHVECU90は、その各種センサによって、車速、アクセル開度、第1回転機MG1の回転数(MG1回転数)、第2回転機MG2の回転数(MG2回転数)、動力伝達装置の出力軸(例えば差動装置30のリングギヤR2の回転軸)の回転数、二次電池のSOC(State of Charge)等を取得する。
 HVECU90は、取得した情報に基づいて、ハイブリッド車両100に対する要求駆動力、要求パワー、要求トルク等を算出する。このHVECU90は、例えば、算出した要求車両駆動力に基づいて、要求エンジントルク、要求MG1トルク及び要求MG2トルクを算出する。HVECU90は、その要求エンジントルクをエンジンECU91に送信してエンジンENGに出力させると共に、要求MG1トルク及び要求MG2トルクをMGECU92に送信して第1回転機MG1及び第2回転機MG2に出力させる。
 また、このHVECU90は、後述する走行モード等に基づいてクラッチCL1とブレーキBK1の制御を行う。その際、HVECU90は、クラッチCL1に対する供給油圧の指令値(PbCL1)とブレーキBK1に対する供給油圧の指令値(PbBK1)を油圧調整装置に出力する。油圧調整装置は、各指令値PbCL1,PbBK1に応じた供給油圧の制御を行い、クラッチCL1とブレーキBK1を係合動作又は解放動作させる。
 このハイブリッドシステム1-1においては、電気自動車(EV)走行モードとハイブリッド(HV)走行モードとが設定されており、その何れかの走行モードでハイブリッド車両100を走行させることができる。
 EV走行モードとは、第1及び第2の回転機MG1,MG2の内の少なくとも1つの動力を駆動輪Wに伝える走行モードのことである。HV走行モードとは、エンジンENGの動力のみを駆動輪Wに伝える走行と、エンジンENGの動力に加えて第2回転機MG2の動力も駆動輪Wに伝える走行と、を行うことができる走行モードのことである。
 図3には、その走行モード毎のハイブリッドシステム1-1の作動係合表を示している。その作動係合表のクラッチCL1の欄とブレーキBK1の欄において、丸印は係合状態を表し、空欄は解放状態を表している。また、三角印は、クラッチCL1が係合状態であればブレーキBK1が解放状態となり、クラッチCL1が解放状態であればブレーキBK1が係合状態となることを表している。この作動係合表の第1回転機MG1の欄と第2回転機MG2の欄において、「G」は発電機としての作動状態が主となることを表し、「M」は電動機としての作動状態が主となることを表している。
[EV走行モード]
 EV走行モードは、第2回転機MG2のみを動力源とする単独モータEVモードと、第1及び第2の回転機MG1,MG2の双方を動力源とする両モータEVモードと、に分けられる。このハイブリッドシステム1-1においては、例えば、低負荷運転時に単独モータEVモードが選択され、これよりも高負荷運転が要求されると両モータEVモードが選択される。
[単独モータEVモード]
 単独モータEVモードにおいて、SOCに基づき二次電池が充電可能な場合、HVECU90は、必ずしもエンジンブレーキによる電力消費を必要としないので、クラッチCL1とブレーキBK1を共に解放させる。これにより、変速装置20は、その遊星歯車機構がニュートラル状態となり、各変速回転要素が差動回転を行うことができる状態になる。この場合、HVECU90は、MGECU92に対して第2回転機MG2に正回転で要求車両駆動力に応じた正のMG2トルクを出力させることで、ハイブリッド車両100に前進方向の車両駆動力を発生させる。正回転とは、前進時におけるMG2回転軸13や差動装置30のリングギヤR2の回転方向のことである。図4には、この前進時の共線図を示している。
 ここで、この単独モータEVモード(エンジンブレーキ不要)での前進時には、カウンタドリブンギヤ52の回転に連動してリングギヤR2が正回転するので、差動装置30の差動回転に伴い第1回転機MG1で引き摺り損失を発生させる可能性がある。これが為、HVECU90は、第1回転機MG1を発電機として作動させることで、引き摺り損失の低減を図る。具体的に、HVECU90は、第1回転機MG1に僅かなトルクを掛けて発電させ、このMG1回転数を0回転にフィードバック制御することで、第1回転機MG1の引き摺り損失を低減させる。また、第1回転機MG1にトルクを掛けずとも当該第1回転機MG1を0回転に維持できるときは、第1回転機MG1にトルクを加えずに当該第1回転機MG1の引き摺り損失の低減を図ればよい。また、第1回転機MG1の引き摺り損失を低減する為には、この第1回転機MG1のコギングトルク又はd軸ロックを利用して、第1回転機MG1を0回転にしてもよい。d軸ロックとは、回転子を固定するような磁界を発生させる電流をインバータから第1回転機MG1に供給することで、この第1回転機MG1を0回転に制御することを云う。
 また、この前進時には、キャリアC2と共に変速装置20のリングギヤR1も正回転する。その際、変速装置20は、クラッチCL1とブレーキBK1とを解放させたニュートラル状態になっているので、サンギヤS1が負回転で空転すると共にキャリアC1が停止し、エンジンENGを0回転のまま連れ回さない。従って、この前進時には、第1回転機MG1の回生量を大きく取ることができる。また、この前進時には、エンジンENGを停止させた状態での走行が可能になる。また、この前進時には、EV走行中のエンジンENGの回転に伴う引き摺り損失が発生しないので、燃費(電費)を向上させることができる。
 尚、後進時には、二次電池の充電が可能であれば、クラッチCL1とブレーキBK1を共に解放させ、第2回転機MG2に負回転で要求車両駆動力に応じた負のMG2トルクを出力させることで、ハイブリッド車両100に後進方向の駆動力を発生させる。その際にも、HVECU90は、前進時と同じようにして、第1回転機MG1の引き摺り損失を低減させる。
 一方、この単独モータEVモードにおいて、SOCが所定値よりも大きく二次電池の充電が禁止される場合には、その二次電池を放電させるべく、上記の駆動時の状態でエンジンブレーキを併用すればよい。これが為、この場合には、図3に示すように、クラッチCL1とブレーキBK1の内の何れか一方だけを係合させることで、エンジンENGを連れ回し状態とし、エンジンブレーキを発生させる。その際、HVECU90は、第1回転機MG1の制御によりエンジン回転数を上昇させる。
[両モータEVモード]
 両モータEVモードにおいて、HVECU90は、クラッチCL1とブレーキBK1を共に係合させる。これにより、変速装置20においては、クラッチCL1の係合に伴い遊星歯車機構の差動回転が禁止され、且つ、ブレーキBK1の係合に伴いサンギヤS1の回転が禁止されるので、遊星歯車機構の全ての変速回転要素が停止する。これが為、エンジンENGは、その回転数が0なる。また、リングギヤR1が停止しているので、差動装置30においては、そのリングギヤR1に接続されているキャリアC2も停止し、このキャリアC2が0回転にロックされる。図5には、このときの共線図を示している。
 HVECU90は、第1回転機MG1と第2回転機MG2とに要求車両駆動力に応じたMG1トルクとMG2トルクとを出力させる。ここで、このときのキャリアC2は、その回転が禁止されているので、MG1トルクに対する反力を取ることができる。従って、差動装置30においては、MG1トルクをリングギヤR2から出力させることができる。前進時には、第1回転機MG1に負回転で負のMG1トルクを出力させることで、リングギヤR2から正回転のトルクを出力させることができる。一方、後進時には、第1回転機MG1に正回転で正のMG1トルクを出力させることで、リングギヤR2から負回転のトルクを出力させることができる。
 尚、後進時には、二次電池の充電が可能であれば、クラッチCL1とブレーキBK1を共に係合させ、変速装置20のキャリアC1を固定することによって、第1回転機MG1と第2回転機MG2の双方の動力で走行させてもよい。
[HV走行モード]
 HV走行モードにおいては、第1回転機MG1で反力を取りながらエンジントルクのみ又はエンジントルクとMG2トルクとを駆動軸58に伝えて走行する。その際に駆動軸58に伝達されるエンジントルクは、所謂エンジン直達トルクと云われるものであり、電気パスを介することなくエンジンENGから駆動軸58に機械的に伝達される。このHV走行モードは、変速装置20が高速段に切り替えられた走行モード(以下、「HVハイモード」と云う。)と、変速装置20が低速段に切り替えられた走行モード(以下、「HVローモード」と云う。)と、に分けられる。この例示のハイブリッドシステム1-1においては、高車速走行時に動力循環の低減が可能なHVハイモードを選択させ、これよりも低い中低車速で走行しているときにHVローモードを選択させる。図6には、HVハイモードにおける共線図を示している。また、図7には、HVローモードにおける共線図を示している。このHV走行モードでは、基本的に差動装置30が差動回転を行える状態にあり、クラッチCL1とブレーキBK1の状態(係合状態又は解放状態)を制御することで変速装置20の変速段の切り替えが行われる。
 HVハイモードにおいて、HVECU90は、クラッチCL1を解放させると共にブレーキBK1を係合させることで、変速装置20を高速段に切り替え、エンジンENGの回転が増速して出力されるように制御する。一方、HVローモードにおいて、HVECU90は、クラッチCL1を係合させると共にブレーキBK1を解放させることで、変速装置20を低速段に切り替え、エンジンENGの回転が等速のまま出力されるように制御する。
 後進時には、HVローモードを使う。この後進時には、第1回転機MG1を発電機、第2回転機MG2を電動機として動作させ、この第2回転機MG2を前進時とは逆向きに回転させる。
 HVECU90は、そのHVハイモードとHVローモードの切り替えを行う際に、変速装置20と差動装置30とを同時に変速させる協調変速制御を実行する。その協調変速制御においては、変速装置20と差動装置30の内の何れか一方の変速比を増加させ、他方の変速比を減少させる。
 具体的に、HVECU90は、HVハイモードからHVローモードに切り替える場合、切り替え過程におけるシステム変速比が一定に保たれるように、変速装置20の低速段への変速に同期させて差動装置30の変速比をハイギヤ側に変化させる。これに対して、HVECU90は、HVローモードからHVハイモードに切り替える場合、切り替え過程におけるシステム変速比が一定に保たれるように、変速装置20の高速段への変速に同期させて差動装置30の変速比をローギヤ側に変化させる。この様に、このハイブリッドシステム1-1においては、システム変速比の不連続な変化が抑制又は低減されるので、変速に伴うエンジン回転数の調節量が減少され、又は変速に伴うエンジン回転数の調節が不要になる。
 HVECU90は、HVローモードへの切り替え後、例えば差動装置30の変速比制御によってシステム変速比をローギヤ側へと連続的に変化させる。一方、HVECU90は、HVハイモードへの切り替え後、例えば差動装置30の変速比制御によってシステム変速比をハイギヤ側へと連続的に変化させる。その差動装置30の変速比制御は、例えば、第1回転機MG1や第2回転機MG2の回転数の制御によって行う。このハイブリッドシステム1-1においては、変速装置20と差動装置30と第1回転機MG1とクラッチCL1とブレーキBK1とでシステム全体における変速システムが構成される。これが為、これらの構成は、第1回転機MG1の回転を電気的に制御することで、システム変速比が連続的に変化させられる電気的無段変速機として動作させることができる。
 図8は、HV走行モードの理論伝達効率線を示す図であって、HVハイモードとHVローモードとを切り替える際の理論伝達効率線を示す。本図では、横軸にシステム変速比、縦軸にHV走行モードの理論伝達効率を示す。HV走行モードにおいては、その理論伝達効率線を用い、例えば同一変速比であればHVハイモードとHVローモードの内の高効率の走行モードが選択される。
 理論伝達効率は、その動力伝達装置に入力される動力が電気パスを介さずに機械的な伝達で全てカウンタドライブギヤ51に伝達される場合に最大効率1.0となる。HVローモードの理論伝達効率は、システム変速比が変速比γ1で最大効率1.0となる。この変速比γ1は、オーバドライブ側のシステム変速比(γ1<1)である。また、HVハイモードの理論伝達効率は、システム変速比が変速比γ2で最大効率1.0となる。この変速比γ2は、変速比γ1よりもハイギヤ側の変速比(γ2<γ1)である。システム変速比が変速比γ1又は変速比γ2のときには、第1回転機MG1(サンギヤS2)の回転数が0になる。これが為、システム変速比が変速比γ1又は変速比γ2のときには、第1回転機MG1が反力を受けることによる電気パスは0となり、機械的な動力の伝達のみによってエンジンENGからカウンタドライブギヤ51に動力を伝達することができる。以下、その変速比γ1のことを「第1機械伝達変速比γ1」とも云う。また、変速比γ2のことを「第2機械伝達変速比γ2」とも云う。
 図8から明らかなように、このHV走行モードの理論伝達効率は、システム変速比が第1機械伝達変速比γ1よりもローギヤ側の値となるに従い低下する。また、この理論伝達効率は、システム変速比が第2機械伝達変速比γ2よりもハイギヤ側の値となるに従い低下する。また、この理論伝達効率は、第1機械伝達変速比γ1と第2機械伝達変速比γ2との間の変速比の領域において低効率側に湾曲している。
 この様に、このハイブリッドシステム1-1の動力伝達装置は、システム変速比が1よりもハイギヤ側に2つのメカニカルポイント(第1機械伝達変速比γ1と第2機械伝達変速比γ2)を有する。そして、この動力伝達装置では、変速装置20とクラッチCL1とブレーキBK1とを有することで、エンジンENGが差動装置30のキャリアC2に直接連結される場合のメカニカルポイント(第1機械伝達変速比γ1)よりもハイギヤ側に別のメカニカルポイント(第2機械伝達変速比γ2)を発生させることができる。従って、このハイブリッドシステム1-1では、HV走行モードにおいて、ハイギヤで動作しているときの伝達効率を向上させることができ、高車速走行時の燃費を向上させることができる。
 ここで、図9には、車速と要求車両駆動力と走行モードとの対応関係の一例を示している。このハイブリッドシステム1-1では、その図9に示すように、主に低車速で且つ要求車両駆動力が低負荷のときにEV走行を行う。但し、第1回転機MG1や第2回転機MG2の出力特性に応じて、車速が高くなるほど、より負荷の低いところまでEV走行の領域が狭まる。その替わり、高車速で且つ要求車両駆動力が低負荷のときには、クラッチCL1の解放とブレーキBK1の係合によって変速装置20をオーバドライブ状態(高速段)に制御して、HV走行で燃費を向上させる。残りの領域(つまり、車速に拘わらず要求車両駆動力が中負荷及び高負荷のとき、中車速で且つ要求車両駆動力が低負荷のとき)では、クラッチCL1の係合とブレーキBK1の解放によって変速装置20を直結状態(低速段)に制御してHV走行させる。尚、高車速で且つ要求車両駆動力が低負荷であっても、車速が低下するほど変速装置20を直結状態に制御している。
 HVECU90は、EV走行モードからHV走行モードへと切り替えるときに、停止中のエンジンENGを始動させる。例えば、HVECU90は、要求車両駆動力の増加や車速の上昇等に伴ってEV走行モードからHV走行モードへの切り替えが必要と判断した場合、エンジンECU91に対してエンジンENGの始動要求を行う。
 そして、このハイブリッドシステム1-1では、車速や要求車両駆動力に基づいて切り替え後のHV走行モード(HVハイモード又はHVローモード)を決めると、そのHV走行モードに応じたエンジン始動完了後の変速装置20の目標変速段(目標変速比)が決まる。HVハイモードへの切り替えの場合には、エンジン始動完了後の変速装置20の目標変速段(目標変速比)としてクラッチCL1の解放とブレーキBK1の係合による高速段(オーバードライブ状態)が要求される(図9の矢印a、b)。また、HVローモードへの切り替えの場合には、エンジン始動完了後の変速装置20の目標変速段(目標変速比)としてクラッチCL1の係合とブレーキBK1の解放による低速段(直結状態)が要求される(図9の矢印c、d)。
 現在のEV走行が単独モータEVモード(エンジンブレーキ不要)の場合、変速装置20は、現状でニュートラル状態なので、切り替え後のHV走行モードに応じた目標変速段(目標変速比)へと変速させる。また、現在のEV走行がエンジンブレーキ併用時の単独モータEVモードの場合、変速装置20は、現状で高速段又は低速段になっているので、現在の変速段と切り替え後のHV走行モードに応じた目標変速段(目標変速比)とが異なる場合、その目標変速段(目標変速比)へと変速させる。また、現在のEV走行が両モータEVモードの場合、変速装置20は、クラッチCL1とブレーキBK1が共に係合している状態なので、切り替え後のHV走行モードに応じた目標変速段(目標変速比)へと変速させる。
 ところで、このハイブリッドシステム1-1においては、EV走行モードでの走行中に要求車両駆動力が所定の大きさを超えた場合、その要求車両駆動力に対して駆動力が不足しないように走行モードを切り替える。例えば今現在の走行モードが単独モータEVモードの場合には、要求車両駆動力が所定の大きさを超えた際に両モータEVモード又はHV走行モードに切り替える。尚、その所定の大きさは、両モータEVモードへの切り替えのときとHV走行モードへの切り替えのときとで異なる。
 ここで、その単独モータEVモードでの走行(以下、「単独モータEV走行」と云う。)の最中には、第2回転機MG2や駆動輪Wの回転が差動装置30に伝わり、この差動装置30を差動動作させる。これが為、単独モータEV走行中には、変速装置20がニュートラル状態に制御されていると、要求車両駆動力の増加に伴う車速の上昇と共に変速装置20のリングギヤR1の回転数(=差動装置30のキャリアC2の回転数)が増加し、これに伴い変速装置20のピニオン差回転が増えていく。ここで云うピニオン差回転とは、ピニオンギヤP1の差回転数(以下、「ピニオンギヤ差回転数」と云う。)のことであって、ピニオンギヤP1の自転時の回転数とキャリアC1の回転数との差のことである。そして、変速装置20は、そのピニオンギヤ差回転数が或る境界回転数を超えた状態で動作し続けると、耐久性の低下を引き起こす可能性がある。
 そこで、本実施例のHVECU90には、単独モータEV走行を行っている場合、変速装置20の耐久性の低下を抑えるべく、この変速装置20の回転を制御させる。具体的には、変速装置20のリングギヤR1の回転数(=差動装置30のキャリアC2の回転数)の増加を抑えることで、変速装置20のピニオンギヤ差回転数の増加を抑え、これにより、そのピニオンギヤ差回転数が所定値(上記の境界回転数)以下で保持されるように制御を行う。
 この変速装置20の回転の制御は、第1回転機MG1の制御によって実行する。HVECU90には、変速装置20のリングギヤR1の回転数(=差動装置30のキャリアC2の回転数)の増加を抑制させることで、変速装置20のピニオンギヤ差回転数の増加が抑制されるように、第1回転機MG1の回転数を制御する。
 ここで、この例示の第1回転機MG1は、前述した様に、変速装置20がニュートラル状態で単独モータEV走行を行っているときに、0回転での回転数維持制御を行っている。そして、差動装置30においては、前進時であれば、キャリアC2がリングギヤR2と同じ正回転で回っており、後進時であれば、キャリアC2がリングギヤR2と同じ負回転で回っている。従って、前進時には、変速装置20のリングギヤR1の回転数(=差動装置30のキャリアC2の回転数)の増加を抑える為に、差動装置30のサンギヤS2の回転数(MG1回転数)を0回転から負回転方向へと低下させればよい。また、後進時には、変速装置20のリングギヤR1の回転数(=差動装置30のキャリアC2の回転数)の増加を抑える為に、差動装置30のサンギヤS2の回転数(MG1回転数)を0回転から正回転方向へと増加させればよい。つまり、このハイブリッドシステム1-1においては、第1回転機MG1の0回転での回転数維持制御を行いつつ単独モータEV走行を行っているときに、変速装置20のリングギヤR1の回転数(=差動装置30のキャリアC2の回転数)の増加を抑えるべく、MG1回転数の絶対値を0回転から増加させるよう第1回転機MG1の制御を行う。これにより、このハイブリッドシステム1-1においては、少なくとも変速装置20のピニオンギヤ差回転数の増加を抑制することができる。
 その第1回転機MG1の制御は、変速装置20のピニオンギヤ差回転数が上記の境界回転数以下で保持されるように実施する。これが為、この第1回転機MG1の制御は、そのピニオンギヤ差回転数が境界回転数を超えるまでに実施してもよい。但し、その第1回転機MG1の制御は、電力消費量の増加を引き起こす虞がある。従って、この例示では、この第1回転機MG1の制御の実行要否を判断する為の所定回転数を設定する。その所定回転数は、変速装置20の耐久性と電力消費量とを考慮に入れて、電力消費量を増加させてでも変速装置20の耐久性の低下を抑えることが必要なときのピニオンギヤ差回転数に設定することが望ましい。例えば、この所定回転数は、上記の境界回転数に設定してもよく、この境界回転数に対して余裕代分だけ低いピニオンギヤ差回転数に設定してもよい。その余裕代とは、例えばピニオンギヤ差回転数の検出誤差や演算誤差等を考慮して決められる。
 ここで、変速装置20のピニオンギヤ差回転数は、例えばピニオンギヤP1の自転の回転角とキャリアC1の回転角を検出するセンサが用意されていれば、その夫々のセンサの検出信号に基づいてHVECU90で算出できる。これが為、その様な各センサを設けた場合には、その夫々の検出信号から算出した変速装置20のピニオンギヤ差回転数を所定回転数と比較することで、第1回転機MG1の制御(変速装置20の回転制御)の実行の要否を判断すればよい。しかしながら、その様なセンサの追加は、原価の増加を招く。従って、この例示のHVECU90には、変速装置20のピニオンギヤ差回転数と一意の対応関係を有する車速V(例えば車速Vの上昇と共にピニオンギヤ差回転数が増加する)に基づいて、第1回転機MG1の制御の実行の要否を判断させる。つまり、その第1回転機MG1の制御は、車速Vが所定車速(変速装置20のピニオンギヤ差回転数が境界回転数のときの車速)Vxを超えるまでに実施してもよく、電力消費量の増加を抑えるべく、車速Vが所定車速V1を超えてから実施してもよい。この例示では、後者を例に挙げて説明する。その所定車速V1は、ピニオンギヤ差回転数に関する上記の所定回転数に対応する車速であり、所定車速Vxに設定してもよく、この所定車速Vxに対して余裕代分だけ低い車速に設定してもよい。その余裕代は、上述したピニオンギヤ差回転数に関する余裕代と同様のものであり、例えば車速Vの検出誤差や演算誤差等を考慮して決められる。
 例えば、このMG1回転数の回転数制御は、所定のマップに合わせて実行する。図10に示すマップは、単独モータEVモードで前進しているときのものであり、所定車速V1を超えて車速Vが上昇すると共に、MG1回転数を0回転から所定の比例係数で徐々に低下させていったものである。
 その所定車速V1を超えてからのMG1回転数は、少なくとも変速装置20のリングギヤR1の回転数(=差動装置30のキャリアC2の回転数)の増加を抑える回転数、換言するならば少なくとも変速装置20のピニオンギヤ差回転数の増加を抑える回転数に設定すればよい。このMG1回転数の設定値は、喩え車速Vが所定車速V1を僅かに超えたとしても、そのときのピニオンギヤ差回転数が変速装置20の耐久性の低下を許容範囲内に止めておくことができる大きさである場合に利用すればよい。
 また、この所定車速V1よりも高車速でのMG1回転数は、変速装置20のリングギヤR1の回転数(=差動装置30のキャリアC2の回転数)を少なくとも目標回転数(車速Vが所定車速V1のときのリングギヤR1及びキャリアC2の回転数)まで低下させる回転数、換言するならば変速装置20のピニオンギヤ差回転数を少なくとも目標回転数(車速Vが所定車速V1のときのピニオンギヤ差回転数)まで低下させる回転数に設定してもよい。このMG1回転数の設定値は、車速Vが所定車速V1を僅かに超えただけでも、このときのピニオンギヤ差回転数が変速装置20の耐久性の低下の許容範囲を超えてしまう大きさである場合に利用すればよい。この場合とは、例えば所定車速V1が上記の所定車速Vxに設定されている場合のことを云う。
 また、上述した様に、変速装置20は、ニュートラル状態のときに、ピニオンギヤ差回転数が車速Vの上昇と共に増加して、耐久性の低下の可能性が高くなる。従って、この例示では、変速装置20がニュートラル状態で単独モータEV走行を行っており、且つ、車速Vが所定車速V1を超えた場合に、上記の第1回転機MG1の制御を実行すればよい。
 このハイブリッドシステム1-1においては、第2回転機MG2や駆動輪Wの回転が差動装置30のリングギヤR2にも伝わるので、車速Vの上昇に合わせて差動装置30のピニオン差回転が増加していく。ここで云うピニオン差回転とは、ピニオンギヤP2の差回転数(ピニオンギヤ差回転数)のことであって、ピニオンギヤP2の自転時の回転数とキャリアC2の回転数との差のことである。そして、このハイブリッドシステム1-1では、所定車速V1よりも更に車速Vが上昇していき、差動装置30のピニオンギヤ差回転数が或る境界回転数を超えた状態で動作し続けると、差動装置30の耐久性が低下してしまう可能性がある。これが為、このハイブリッドシステム1-1においては、そのピニオンギヤP2が回り過ぎないような制御を行うことが望ましい。
 具体的に、HVECU90には、差動装置30の耐久性の低下を抑えるべく、この差動装置30のピニオンギヤ差回転数が所定値(上記の差動装置30における境界回転数)以下で保持されるように差動装置30の回転を制御させる。この差動装置30の回転の制御は、変速装置20を直結状態又はオーバドライブ状態に制御することで実行する。HVECU90には、差動装置30のピニオンギヤ差回転数が所定回転数を超えたときに、変速装置20を直結状態又はオーバドライブ状態に制御させる。例えば、その所定回転数は、上記の差動装置30におけるピニオンギヤ差回転数の境界回転数に設定してもよく、この境界回転数に対して余裕代分だけ低いピニオンギヤ差回転数に設定してもよい。その余裕代とは、例えばピニオンギヤ差回転数の検出誤差や演算誤差等を考慮して決められる。
 ここで、変速装置20のピニオンギヤ差回転数の増加を抑えるときと同じように、ピニオンギヤP2の自転の回転角とキャリアC2の回転角を検出するセンサを設けた場合には、その夫々のセンサの検出信号から各々の回転角を検出し、この夫々の回転角に基づき把握した差動装置30のピニオンギヤ差回転数と所定回転数とを比較することで、差動装置30の回転制御の実行の要否を判断すればよい。但し、この差動装置30の場合においても、センサ追加による原価の増加を抑えるべく、この例示のHVECU90には、車速Vに基づいて差動装置30の回転制御の実行の要否を判断させる。つまり、HVECU90には、車速Vが所定車速V2(>V1)を超えた際に、変速装置20を直結状態又はオーバドライブ状態に制御させることで、差動装置30のピニオンギヤ差回転数が所定回転数以下で保持されるように制御させる。その所定車速V2は、差動装置30のピニオンギヤ差回転数に関する上記の所定回転数に対応する車速であり、そのピニオンギヤ差回転数が境界回転数のときの車速に設定してもよく、この車速に対して余裕代分だけ低い車速に設定してもよい。その余裕代は、例えば車速Vの検出誤差や演算誤差等を考慮して決められる。この例示においては、図10に示す様に、車速Vが所定車速V2を超えたときに、これまで低下させてきたMG1回転数を増加させ、所定の負回転の回転数に保持させる。
 以下、EV走行における演算処理動作について、図11のフローチャートと図12のタイムチャートに基づき説明する。
 図12のタイムチャートに例示したハイブリッド車両100は、単独モータEVモードで前進方向に加速走行している。その際、第2回転機MG2は、正回転で正のMG2トルクを出力している。また、この例示のハイブリッド車両100においては、クラッチCL1の制御油圧(CL1油圧)とブレーキBK1の制御油圧(BK1油圧)とを0にして、クラッチCL1とブレーキBK1とを共に解放状態にすることで、変速装置20をニュートラル状態に制御している。また、この例示のハイブリッド車両100においては、その加速走行中に、MG1回転数を0回転で維持させる回転数維持制御を行っている。尚、この例示では、MG1トルクを0にしたままで、その回転数維持制御を実施している。
 HVECU90は、単独モータEVモードでの走行中であるのか否かを判定する(ステップST1)。HVECU90は、単独モータEV走行中の場合、次の演算処理に進む。一方、HVECU90は、単独モータEV走行中でなければ、今現在の走行モード(HV走行モード又は両モータEVモード)での走行を継続させ(ステップST8)、ステップST1に戻る。
 HVECU90は、単独モータEV走行中の場合、変速装置20がニュートラル状態になっているのか否かを判定する(ステップST2)。この判定は、例えば、クラッチCL1に対する供給油圧の指令値(PbCL1)とブレーキBK1に対する供給油圧の指令値(PbBK1)とに基づいて行う。このステップST2では、CL1油圧とBK1油圧とが共に0になっているときに、変速装置20がニュートラル状態になっているとの判定を行う。
 このHVECU90は、変速装置20がニュートラル状態になっていなければ、変速装置20のピニオンギヤ差回転数が過大になる可能性が低いので、この演算処理を一旦終了させて、ステップST1に戻る。
 一方、HVECU90は、変速装置20がニュートラル状態になっている場合、変速装置20のピニオンギヤ差回転数が過大になる可能性があるので、車速Vが所定車速V1を超えたのか否かを判定する(ステップST3)。
 HVECU90は、車速Vが所定車速V1を超えた場合、第1回転機MG1のMG1回転数の絶対値を増加させる(ステップST4)。この例示の第1回転機MG1は0回転での回転数維持制御を行いつつ前進しているので、ここでは、MG1回転数を0回転から負回転方向に低下させる。これにより、ハイブリッド車両100においては、差動装置30のキャリアC2の回転数(=変速装置20のリングギヤR1の回転数)の増加が抑制されるので、加速走行を続けたまま変速装置20のピニオンギヤ差回転数の増加が抑えられる。ここでは、そのピニオンギヤ差回転数が上述した所定回転数以下に抑えられる。従って、このハイブリッド車両100においては、車速Vの上昇に伴う変速装置20の耐久性の低下を抑制することができる。
 ここで、その際、HVECU90は、そのMG1回転数の低下と共に第1回転機MG1に負のMG1トルクを発生させ、この負のMG1トルクの増加に合わせて第2回転機MG2の正のMG2トルクを減少させる(図12)。これにより、ハイブリッドシステム1-1においては、その第1回転機MG1の制御に起因する駆動輪Wの駆動トルクの変動を抑えることができる。一方、そのMG1トルクは、クラッチCL1やブレーキBK1のトルク伝達容量が残っていたり(半係合状態を含む)、クラッチCL1やブレーキBK1においてイナーシャの影響が大きかったりした場合、直達トルクとして駆動輪W側に伝わる。この例示では、負のMG1トルクを増加させているので、その駆動輪Wにおいて駆動トルクの低下を引き起こす可能性がある。従って、かかる要因により駆動トルクの低下が起きる虞がある場合には、駆動トルクの低下を抑えるべく、正のMG2トルクを増加させる。
 これに対して、HVECU90は、車速Vが所定車速V1以下の場合、実行中の第1回転機MG1の0回転での回転数維持制御を継続させて(ステップST5)、ステップST1に戻る。
 MG1回転数の絶対値を増加させた場合、HVECU90は、車速Vが所定車速V2(>V1)を超えたのか否かを判定する(ステップST6)。
 HVECU90は、車速Vが所定車速V2以下の場合、ステップST4に戻って、MG1回転数の絶対値の増加制御を継続させる。そして、このHVECU90は、車速Vが所定車速V2を超えた場合、クラッチCL1とブレーキBK1の内の何れか一方を係合させ、変速装置20を直結状態又はオーバドライブ状態に制御させて(ステップST7)、ステップST1に戻る。これにより、このハイブリッド車両100においては、差動装置30のピニオンギヤ差回転数が上述した所定回転数以下に抑えられるので、車速Vの上昇に伴う差動装置30の耐久性の低下を抑制することができる。その際、HVECU90は、そのクラッチCL1とブレーキBK1の内の何れか一方の係合を行うと共に、負のMG1回転数を増加させる(図10)。
 この様に、このハイブリッド車両100においては、変速装置20と差動装置30の夫々のピニオンギヤ差回転数の増加を抑え、この夫々のピニオンギヤ差回転数を各々の所定回転数以下に保持できるので、この変速装置20と差動装置30の耐久性の低下を抑制することができる。
 尚、図12のタイムチャートは、車速Vが所定車速V2に達する前に定速走行となった場合を例示している。従って、このタイムチャートでは、MG1トルクとMG2トルクとMG1回転数とMG2回転数とを定速走行の目標車速になった時点の大きさで保持している。
 ここで、このハイブリッドシステム1-1の構成においては、両モータEVモードで変速装置20をニュートラル状態に制御すると、停止中のエンジンENGのエンジン回転軸11を回転させることになるので、このエンジンENGで引き摺り損失を発生させてしまう。これが為、本実施例では、両モータEVモードにおいて変速装置20をニュートラル状態に制御しないものとして説明した。しかしながら、このハイブリッドシステム1-1においても、例えばエンジンENGの引き摺り損失が無視できるほど小さければ、変速装置20をニュートラル状態に制御した状態で両モータEVモードでの走行(以下、「両モータEV走行」と云う。)を実施させることが可能である。また、例えば、エンジン回転軸11と変速装置20の第1動力伝達要素(この例示の構成ではキャリアC1)との間にクラッチ(図示略)を設けたときには、両モータEV走行中に変速装置20をニュートラル状態に制御しても、そのクラッチでエンジン回転軸11と変速装置20の第1動力伝達要素との間の動力伝達が断たれることによって、エンジンENGで引き摺り損失を発生させない。この様に、このハイブリッドシステム1-1の構成又はこれに類似する構成(そのクラッチ付き)においては、両モータEV走行中に変速装置20をニュートラル状態に制御することもあり得る。従って、両モータEV走行中においても、変速装置20がニュートラル状態に制御されていた場合、車速Vの上昇に伴い変速装置20のピニオンギヤ差回転数が増加して、変速装置20の耐久性が低下してしまう可能性がある。
 このことから、HVECU90には、変速装置20がニュートラル状態の両モータEV走行している場合にも、車速Vが所定車速V1を超えた際に又は変速装置20のピニオンギヤ差回転数が所定回転数を超えた際に、第1回転機MG1の回転数制御を実行させてもよい。この場合にも、変速装置20においては、そのピニオンギヤ差回転数を上述した所定回転数以下で保持するように制御されるので、耐久性の低下を抑えることができる。尚、この場合には、駆動輪Wにおける駆動トルクの抜け(低下)を抑える為に、単独モータEVモードに切り替えてから第1回転機MG1の回転数制御を実行することが望ましい。
 また、この場合においても、車速Vが所定車速V2を超えたときは、クラッチCL1とブレーキBK1の内の何れか一方を係合させ、変速装置20を直結状態又はオーバドライブ状態に制御させることで、差動装置30のピニオンギヤ差回転数も所定回転数以下で保持されることになる。従って、このハイブリッドシステム1-1は、変速装置20がニュートラル状態の両モータEV走行している場合でも、変速装置20と差動装置30の耐久性の低下を抑制することができる。
[変形例1]
 以上示した実施例の技術は、以下の図13に示すハイブリッドシステム1-2においても適用可能であり、その実施例と同様にして変速装置20のピニオンギヤ差回転数や差動装置30のピニオンギヤ差回転数の増加を抑えることができ、この実施例と同等の効果を得ることができる。その図13の符号101は、このハイブリッドシステム1-2が搭載されたハイブリッド車両を示す。
 ハイブリッドシステム1-2は、ハイブリッドシステム1-1と同じように、動力源としてのエンジンENGと第1回転機MG1と第2回転機MG2とを備え、更に変速装置20と差動装置30と変速制御装置40とを有する動力伝達装置を備える。各動力源は、ハイブリッドシステム1-1と同じものである。一方、動力伝達装置は、ハイブリッドシステム1-1の動力伝達装置に対して以下のような構成上の違いを有するものである。
 ハイブリッドシステム1-2の動力伝達装置は、直列接続された変速装置20と差動装置30の配置、これらの接続形態などが異なる。
 変速装置20は、差動回転が可能な複数の変速回転要素からなる遊星機構(具体的にはシングルピニオン型の遊星歯車機構)を備える。この例示でも、サンギヤS1は、変速制御装置40のブレーキBK1に接続されている。また、この例示においても、サンギヤS1とキャリアC1との間には、変速制御装置40のクラッチCL1を介在させている。
 但し、このハイブリッドシステム1-2においては、キャリアC1が差動装置30に接続され、この差動装置30との間の動力伝達を担うことになる。また、このハイブリッドシステム1-2では、エンジンENGが差動装置30に接続されるので、そのキャリアC1がエンジンENGとの間の動力伝達を担う第1動力伝達要素として機能する。また、このハイブリッドシステム1-2では、変速装置20のリングギヤR1が変速装置20及び差動装置30からなる動力伝達装置の出力となり、カウンタドライブギヤ51等を介して第2回転機MG2と駆動輪Wとに接続される。そのリングギヤR1は、カウンタドライブギヤ51と一体になって回転する。従って、このリングギヤR1は、この例示の変速装置20における第2動力伝達要素として機能する。
 差動装置30は、差動動作が可能な複数の差動回転要素からなる遊星機構(具体的にはシングルピニオン型の遊星歯車機構)を備える。この例示でも、サンギヤS2は、MG1回転軸12に接続されている。
 但し、このハイブリッドシステム1-2においては、キャリアC2がクラッチ61を介してエンジンENGに接続される。そのクラッチ61は、エンジントルクを差動装置30に伝える際に係合され、差動装置30からトルクをエンジンENGに伝えようとすると解放されるクラッチ装置である。つまり、このクラッチ61は、エンジントルクを差動装置30に伝える際に、キャリアC2とエンジン回転軸11とを一体になって回転させることができ、差動装置30からトルクをエンジンENGに伝えようとすると、キャリアC2とエンジン回転軸11との間の動力伝達ができなくなるものである。このクラッチ61は、その動作がHVECU90やエンジンECU91によって制御されるものでもよく、その動作を行うワンウェイクラッチであってもよい。このクラッチ61は、解放させることで、MG1回転数の制御によって変速装置20のキャリアC1の回転数を制御することができる。
 また、このハイブリッドシステム1-2においては、リングギヤR2が変速装置20のキャリアC1に接続され、このリングギヤR2とキャリアC1とを一体になって回転させることができる。
 図14には、このハイブリッドシステム1-2の作動係合表を示している。丸印等は、前述した図3のものと同じである。
[単独モータEVモード]
 二次電池が充電可能な場合には、クラッチCL1とブレーキBK1を共に解放させ、変速装置20をニュートラル状態に制御する。この単独モータEVモード(エンジンブレーキ不要)においては、ハイブリッドシステム1-1と同じように、エンジンブレーキを実施させずに回生電力を得ることができるので、燃費(電費)が向上する。一方、二次電池の充電が禁止される場合には、クラッチCL1とブレーキBK1の内の何れか一方だけを係合させることで、エンジンENGを連れ回し状態とし、エンジンブレーキを発生させる。この場合にも、HVECU90は、ハイブリッドシステム1-1と同じように、第1回転機MG1の制御によりエンジン回転数を上昇させる。
 後進時には、二次電池の充電が可能であれば、クラッチCL1とブレーキBK1を共に解放させ、第2回転機MG2の動力だけで走行させてもよく、クラッチCL1とブレーキBK1を共に係合させ、変速装置20のキャリアC1を固定することによって、第1回転機MG1と第2回転機MG2の双方の動力で走行させてもよい。
[両モータEVモード]
 両モータEVモードにおいては、ハイブリッドシステム1-1に対して次の点が異なる。HVECU90は、両モータEVモードにおいてエンジンブレーキを併用するのであれば、クラッチCL1とブレーキBK1の内の何れか一方のみを係合させ、変速装置20を直結状態又はオーバドライブ状態に制御する。
[HV走行モード]
 このハイブリッドシステム1-2は、ハイブリッドシステム1-1と同じように、HVハイモードとHVローモードを車速に応じて使い分けている。従って、このハイブリッドシステム1-2においてもメカニカルポイントが2つになるので、このHV走行モードにおいては、ハイギヤで動作しているときの伝達効率を向上させることができ、高車速走行時の燃費を向上させることができる。
 HVハイモードにおいては、クラッチCL1を解放させると共にブレーキBK1を係合させることで、変速装置20を高速段に切り替え、エンジンENGの回転が増速して出力されるように制御する。一方、HVローモードにおいては、クラッチCL1を係合させると共にブレーキBK1を解放させることで、変速装置20を低速段に切り替え、エンジンENGの回転が等速のまま出力されるように制御する。このハイブリッドシステム1-2においても、HVハイモードとHVローモードとの間で切り替える際には、変速装置20と差動装置30とを同時に変速させる協調変速制御を実行する。従って、このハイブリッドシステム1-2は、第1回転機MG1の回転を電気的に制御することで、システム変速比が連続的に変化させられる電気的無段変速機として動作させることができる。
 後進時には、HVローモードで第1回転機MG1を発電機、第2回転機MG2を電動機として動作させ、この第2回転機MG2を前進時とは逆向きに回転させる。
[変形例2]
 実施例で示したハイブリッドシステム1-1においては、前述した様に、単独モータEV走行の最中に、車速Vの上昇と共に差動装置30のピニオンギヤ差回転数が増加する。また、両モータEV走行の最中においても、差動装置30は、第1回転機MG1の回転がサンギヤS2に伝達されたり、駆動輪Wの回転がリングギヤR2に伝達されたりするので、車速Vの上昇に合わせてピニオンギヤ差回転数が増加する。これが為、このハイブリッドシステム1-1においては、車速Vが所定車速Vyを超えると、過大なピニオンギヤ差回転数によって差動装置30の耐久性を低下させる虞がある。その所定車速Vyは、差動装置30のピニオンギヤ差回転数が境界回転数のときの車速である。
 そこで、本変形例のHVECU90には、EV走行(単独モータEV走行又は両モータEV走行)を行っている場合、差動装置30の耐久性の低下を抑えるべく、この差動装置30の回転を制御させる。具体的には、差動装置30のキャリアC2の回転数(=変速装置20のリングギヤR1の回転数)の低下を抑えることで、差動装置30のピニオンギヤ差回転数の増加を抑え、これにより、そのピニオンギヤ差回転数が境界回転数以下で保持されるように制御を行う。その本変形例における制御は、実施例における変速装置20のピニオンギヤ差回転数の増加を抑える制御の後に、変速装置20の直結状態又はオーバドライブ状態への制御(当該制御による差動装置30のピニオンギヤ差回転数の増加を抑える制御)に替えて実行することができる。また、この本変形例における制御は、その実施例における変速装置20のピニオンギヤ差回転数の増加を抑える制御が実行されない場合であっても実行可能である。
 その差動装置30の回転の制御は、第1回転機MG1の制御によって実行する。HVECU90には、差動装置30のキャリアC2の回転数(=変速装置20のリングギヤR1の回転数)の低下を抑制させることで、差動装置30のピニオンギヤ差回転数の増加が抑制されるように、第1回転機MG1の回転数を制御する。
 例えば、実施例における変速装置20のピニオンギヤ差回転数の増加を抑える制御が前進時に実行された場合、第1回転機MG1(差動装置30のサンギヤS2)は、単独モータEV走行の最中に負回転で動作している。これが為、HVECU90には、MG1回転数の絶対値を減少(MG1回転数を増加)させることで、差動装置30のキャリアC2の回転数(=変速装置20のリングギヤR1の回転数)の低下を抑制させ、これにより差動装置30のピニオンギヤ差回転数の増加を抑制させる。一方、実施例における変速装置20のピニオンギヤ差回転数の増加を抑える制御が後進時に実行された場合、第1回転機MG1(差動装置30のサンギヤS2)は、単独モータEV走行の最中に正回転で回っている。これが為、HVECU90には、MG1回転数の絶対値を減少(MG1回転数を低下)させることで、差動装置30のキャリアC2の回転数(=変速装置20のリングギヤR1の回転数)の低下を抑制させ、これにより差動装置30のピニオンギヤ差回転数の増加を抑制させる。
 HVECU90には、両モータEV走行の最中であれば、MG1トルクを0まで減少させ、両モータEVモードから単独モータEVモードへと走行モードを切り替えさせる。この走行モードの切り替えは、後述するエンジンENGの0回転での回転数維持制御を実施した際の駆動輪Wにおける駆動トルクの抜け(低下)を抑える為に実行する。そして、このHVECU90には、単独モータEV走行の最中にMG1回転数の絶対値を上記の如く低下させることで、差動装置30のキャリアC2の回転数(=変速装置20のリングギヤR1の回転数)の低下を抑制させ、これにより差動装置30のピニオンギヤ差回転数の増加を抑制させる。
 その第1回転機MG1の制御は、差動装置30のピニオンギヤ差回転数が境界回転数以下で保持されるように実施する。これが為、この第1回転機MG1の制御は、そのピニオンギヤ差回転数が境界回転数を超えるまでに実施してもよい。但し、この例示では、電力消費量の増加を抑えるべく、この第1回転機MG1の制御の実行要否を判断する為の所定回転数を設定する。その所定回転数は、電力消費量を増加させてでも差動装置30の耐久性の低下を抑えることが必要なときのピニオンギヤ差回転数に設定することが望ましい。例えば、この所定回転数は、上記の境界回転数に設定してもよく、この境界回転数に対して余裕代分だけ低いピニオンギヤ差回転数に設定してもよい。その余裕代とは、例えばピニオンギヤ差回転数の検出誤差や演算誤差等を考慮して決められる。
 ここで、差動装置30のピニオンギヤ差回転数は、例えばピニオンギヤP2の自転の回転角とキャリアC2の回転角を検出するセンサが用意されていれば、その夫々のセンサの検出信号に基づいてHVECU90で算出できる。これが為、その様な各センサを設けた場合には、その夫々の検出信号から算出した差動装置30のピニオンギヤ差回転数を所定回転数と比較することで、第1回転機MG1の制御(差動装置30の回転制御)の実行の要否を判断すればよい。しかしながら、その様なセンサの追加は、原価の増加を招く。従って、この例示のHVECU90には、差動装置30のピニオンギヤ差回転数と一意の対応関係を有する車速Vに基づいて、第1回転機MG1の制御の実行の要否を判断させる。つまり、その第1回転機MG1の制御は、車速Vが所定車速Vyを超えるまでに実施してもよく、電力消費量の増加を抑えるべく、車速Vが所定車速Vaを超えてから実施してもよい。この例示では、後者を例に挙げて説明する。その所定車速Vaは、実施例で示した所定車速V2と同じ車速(>V1)に設定している。
 例えば、このMG1回転数の回転数制御は、所定のマップに合わせて実行する。図15に示すマップは、前進時のものであり、所定車速Vaを超えて車速Vが増加すると共に、負回転のMG1回転数を所定の比例係数で0回転に向けて徐々に増加させていったものである。ここでは負回転のMG1回転数を徐々に増加させているが、その負回転のMG1回転数は、直ぐに0回転となるように増加させてもよい。
 その所定車速Vaを超えてからのMG1回転数は、少なくとも差動装置30のピニオンギヤ差回転数の増加を抑える回転数に設定すればよい。このMG1回転数の設定値は、喩え車速Vが所定車速Vaを僅かに超えたとしても、そのときのピニオンギヤ差回転数が差動装置30の耐久性の低下を許容範囲内に止めておくことのできるものである場合に利用すればよい。
 また、この所定車速Vaよりも高車速でのMG1回転数は、差動装置30のピニオンギヤ差回転数を少なくとも目標回転数(車速Vが所定車速Vaのときのピニオンギヤ差回転数)まで低下させる回転数に設定してもよい。このMG1回転数の設定値は、車速Vが所定車速V1を僅かに超えただけでも、そのときのピニオンギヤ差回転数が差動装置30の耐久性の低下の許容範囲を超えてしまうものである場合に利用すればよい。この場合とは、例えば所定車速Vaが上記の所定車速Vyに設定されている場合のことを云う。
 このハイブリッドシステム1-1においては、その第1回転機MG1の制御に伴いエンジンENGが連れ回される可能性がある。これが為、HVECU90には、エンジン回転数を0回転に保持したままでMG1回転数の絶対値を減少させるべく、その第1回転機MG1の制御を開始する前に又は当該制御の開始と同時に、単独モータEVモードにおいてクラッチCL1とブレーキBK1の内の少なくとも一方を解放状態又は半係合状態へと制御させる。
 以下、本変形例における演算処理動作について、図16のフローチャートと図17のタイムチャートに基づき説明する。
 図17のタイムチャートに例示したハイブリッド車両100は、第1回転機MG1(負回転及び負トルクで動作)と第2回転機MG21(正回転及び正トルクで動作)とによる両モータEVモードで前進方向に加速走行している。また、この例示のハイブリッド車両100においては、両モータEV走行を行っているので、クラッチCL1の制御油圧(CL1油圧)とブレーキBK1の制御油圧(BK1油圧)とを共に発生させ、クラッチCL1とブレーキBK1とを共に係合状態にすることで、エンジン回転数を0回転に制御している。
 HVECU90は、EV走行中であるのか否かを判定する(ステップST11)。HVECU90は、EV走行中の場合、次の演算処理に進む。一方、HVECU90は、EV走行中でなければ、今現在のHV走行モードでの走行を継続させ(ステップST17)、ステップST11に戻る。
 HVECU90は、EV走行中の場合、車速Vが所定車速Vaを超えたのか否かを判定する(ステップST12)。HVECU90は、車速Vが所定車速Vaを超えている場合、次の演算処理に進む。一方、HVECU90は、車速Vが所定車速Vaを超えていなければ、今現在の走行モードでの走行を継続させ(ステップST18)、ステップST11に戻る。このステップST18においては、単独モータEV走行中であれば、所定の変速パターンに従ってクラッチCL1とブレーキBK1の内の何れか一方を係合状態とする制御が実施される。また、両モータEV走行中の場合には、クラッチCL1とブレーキBK1の夫々の係合状態が維持される。
 HVECU90は、車速Vが所定車速Vaを超えている場合、両モータEV走行中であるのか否かを判定する(ステップST13)。
 HVECU90は、両モータEV走行中の場合、走行モードを単独モータEVモードに切り替える(ステップST14)。図17のタイムチャートでは、MG1回転数を負回転に保持したまま負のMG1トルクを0に制御している。その際、HVECU90は、そのMG1トルクの減少分だけ正のMG2トルクを増加させている。これにより、このハイブリッド車両100においては、このMG1トルクの制御に起因する駆動輪Wの駆動トルクの変動を抑えることができる。
 HVECU90は、ステップST13で既に単独モータEVモードであると判定された場合又はステップST14で単独モータEVモードに切り替えた後、エンジンENGの0回転での回転数維持制御(0回転維持制御)の準備を行う(ステップST15)。具体的には、上述した様に、クラッチCL1とブレーキBK1の内の少なくとも一方を解放状態又は半係合状態へと制御させる、図17のタイムチャートでは、その双方を解放状態へと制御している。
 HVECU90は、その0回転維持制御の準備を終えたら、第1回転機MG1のMG1回転数の絶対値を減少させる(ステップST16)。この例示の第1回転機MG1は負回転で動作しているので、ここでは、MG1回転数を負回転から0回転へと低下させる。これにより、ハイブリッド車両100においては、差動装置30のキャリアC2の回転数(=変速装置20のリングギヤR1の回転数)の低下が抑制され、差動装置30のピニオンギヤ差回転数が上述した所定回転数以下に抑えられるので、差動装置30の耐久性の低下を抑制することができる。また、このハイブリッド車両100においては、エンジンENGが0回転で保持されているので、エンジンENGの引き摺り損失による燃費悪化を抑えることもできる。尚、ここでは、その差動装置30のキャリアC2の回転数(=変速装置20のリングギヤR1の回転数)を増加させることによって、差動装置30のピニオンギヤ差回転数の増加を抑えている。
 ここで、その際、HVECU90は、そのMG1回転数の増加と共に第1回転機MG1に正のMG1トルクを発生させる。実施例でも説明した様に、そのMG1トルクは、クラッチCL1やブレーキBK1のトルク伝達容量が残っていたり(半係合状態を含む)、クラッチCL1やブレーキBK1においてイナーシャの影響が大きかったりした場合、直達トルクとして駆動輪W側に伝わり、その駆動輪Wにおいて駆動トルクの低下を引き起こす可能性がある。従って、その駆動トルクの低下を抑えるべく、HVECU90には、正のMG2トルクを増加させる(図17)。
 この様に、このハイブリッド車両100においては、差動装置30のピニオンギヤ差回転数の増加を抑え、このピニオンギヤ差回転数を所定回転数以下に保持できるので、この差動装置30の耐久性の低下を抑制することができる。
 ところで、前述した実施例及び変形例1,2においては2段の変速装置20を例示したが、その変速装置20は、3段以上の変速段を有するものであってもよく、無段変速機であってもよい。有段変速機の場合、変速装置20は、例えば、複数の遊星歯車機構の組み合わせと係合装置(ブレーキやクラッチ)により複数の変速段が構成されるものであってもよく、所謂一般的な有段の自動変速機であってもよい。無段変速機の場合、変速装置20は、例えば、ベルト式のものでもよく、ボールプラネタリ式のものでもよい。変速装置20は、何れの形態のものが適用されようとも、その入出力軸が夫々に第1動力伝達要素と第2動力伝達要素になる。
 また、前述した実施例及び変形例1,2においてはエンジンENGの動力等を利用した回生運転で充電を行うハイブリッド車両100,101を例示したが、その実施例及び変形例1,2で説明した技術は、外部電源による充電が可能なプラグインハイブリッド車両に適用してもよい。
 1-1,1-2 ハイブリッドシステム
 11 エンジン回転軸
 12 MG1回転軸
 13 MG2回転軸
 20 変速装置
 21 回転軸
 30 差動装置
 40 変速制御装置
 100,101 ハイブリッド車両
 90 HVECU(統合ECU)
 91 エンジンECU
 92 MGECU
 BK1 ブレーキ
 CL1 クラッチ
 C1,C2 キャリア
 ENG エンジン(機関)
 MG1 第1回転機
 MG2 第2回転機
 P1、P2 ピニオンギヤ
 R1,R2 リングギヤ
 S1,S2 サンギヤ
 W 駆動輪

Claims (10)

  1.  差動回転可能な複数の変速回転要素を有する遊星機構を備え、該各変速回転要素の内の1つに機関の回転軸側が接続された変速装置と、
     前記変速装置における各変速回転要素の内の1つに接続された差動回転要素と、第1回転機の回転軸に接続された差動回転要素と、第2回転機の回転軸及び駆動輪に接続された差動回転要素と、を含む差動回転可能な複数の差動回転要素を有する差動装置と、
     前記変速装置の入出力間で動力伝達できないニュートラル状態又は当該入出力間で動力伝達可能な状態へと前記変速装置を制御可能な変速制御装置と、
     前記第2回転機の動力のみで単独モータEV走行をしているときに前記変速装置又は前記差動装置のピニオン差回転を所定値以下とするよう前記第1回転機を制御する制御装置と、
     を備えることを特徴としたハイブリッド車両の動力伝達装置。
  2.  前記制御装置は、前記変速装置がニュートラル状態のときに前記第1回転機の回転数の絶対値を増加させる請求項1記載のハイブリッド車両の動力伝達装置。
  3.  前記制御装置は、前記第1回転機の制御を前記単独モータEV走行中に車速が所定車速を超えたときに実行する請求項1又は2に記載のハイブリッド車両の動力伝達装置。
  4.  前記制御装置は、車速が前記所定車速よりも更に高くなった場合、前記変速装置が動力伝達可能な状態となるように前記変速制御装置を制御する請求項3記載のハイブリッド車両の動力伝達装置。
  5.  前記制御装置は、前記単独モータEV走行中又は前記第1回転機の動力及び前記第2回転機の動力による両モータEV走行中に車速が所定車速を超えたときに前記第1回転機の回転数の絶対値を減少させる請求項1記載のハイブリッド車両の動力伝達装置。
  6.  前記制御装置は、前記両モータEV走行中に車速が前記所定車速を超えた場合、前記単独モータEV走行に切り替えてから前記第1回転機の制御を実行する請求項5記載のハイブリッド車両の動力伝達装置。
  7.  機関の回転軸に接続された差動回転要素と、第1回転機の回転軸に接続された差動回転要素と、を含む差動回転可能な複数の差動回転要素を有する差動装置と、
     前記差動装置における各差動回転要素の内の1つに接続された変速回転要素と、第2回転機の回転軸及び駆動輪が接続された変速回転要素と、を含む差動回転可能な複数の変速回転要素を有する変速装置と、
     前記変速装置の入出力間で動力伝達できないニュートラル状態又は当該入出力間で動力伝達可能な状態へと前記変速装置を制御可能な変速制御装置と、
     前記第2回転機の動力のみで単独モータEV走行をしているときに前記変速装置又は前記差動装置のピニオン差回転を所定値以下とするよう前記第1回転機を制御する制御装置と、
     を備えることを特徴としたハイブリッド車両の動力伝達装置。
  8.  機関と、
     第1回転機と、
     第2回転機と、
     差動回転可能な複数の変速回転要素を有する遊星機構を備え、該各変速回転要素の内の1つに前記機関の回転軸側が接続された変速装置と、
     前記変速装置における各変速回転要素の内の1つに接続された差動回転要素と、前記第1回転機の回転軸に接続された差動回転要素と、前記第2回転機の回転軸及び駆動輪に接続された差動回転要素と、を含む差動回転可能な複数の差動回転要素を有する差動装置と、
     前記変速装置の入出力間で動力伝達できないニュートラル状態又は当該入出力間で動力伝達可能な状態へと前記変速装置を制御可能な変速制御装置と、
     前記第2回転機の動力のみで単独モータEV走行をしているときに前記変速装置又は前記差動装置のピニオン差回転を所定値以下とするよう前記第1回転機を制御する制御装置と、
     を備えることを特徴としたハイブリッドシステム。
  9.  前記制御装置は、前記変速装置がニュートラル状態のときに前記第1回転機の回転数の絶対値を増加させる請求項8記載のハイブリッドシステム。
  10.  前記制御装置は、前記単独モータEV走行中又は前記第1回転機の動力及び前記第2回転機の動力による両モータEV走行中に車速が所定車速を超えたときに前記第1回転機の回転数の絶対値を減少させる請求項8記載のハイブリッドシステム。
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