WO2021251430A1 - 車両用駆動装置 - Google Patents
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- B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
- B60K6/48—Parallel type
- B60K2006/4825—Electric machine connected or connectable to gearbox input shaft
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
- B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
- B60K6/50—Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
- B60K6/54—Transmission for changing ratio
- B60K2006/542—Transmission for changing ratio with overdrive ratio
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2220/00—Electrical machine types; Structures or applications thereof
- B60L2220/40—Electrical machine applications
- B60L2220/42—Electrical machine applications with use of more than one motor
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
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- B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
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- B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
- B60L2240/421—Speed
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W2520/00—Input parameters relating to overall vehicle dynamics
- B60W2520/10—Longitudinal speed
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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- Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
Definitions
- the present invention relates to a vehicle drive device having a plurality of operation modes.
- Patent Document 1 An example of such a vehicle drive device is disclosed in Patent Document 1 below.
- background technology explanation of "background technology” and “problems to be solved by the invention”
- Patent Document 1 the member names and reference numerals in Patent Document 1 are quoted in parentheses.
- the rotary electric machine (5) outputs the reaction force torque with respect to the output torque of the internal combustion engine (1), and the vehicle is driven by the combined torque of the internal combustion engine (1) and the rotary electric machine (5).
- the operation mode includes a power split mode in which the vehicle is driven and a parallel hybrid mode in which the vehicle is driven by the output torques of both the internal combustion engine (1) and the rotary electric machine (5).
- the required driving force which is the driving force required for the vehicle
- the required driving force is determined according to the traveling speed of the vehicle.
- the operation mode can be switched to either a power split mode or a parallel hybrid mode (see FIGS. 14 and 15 of Patent Document 1).
- the driving force corresponding to the required driving force is quickly output. It is desired to realize a drive device for vehicles that can be used.
- the characteristic configuration of the vehicle drive device is Input members that are driven and connected to the internal combustion engine of the vehicle, The output member that is driven and connected to the wheel, A rotary electric machine equipped with a rotor and A differential gear for distribution that includes a first rotating element, a second rotating element, and a third rotating element, the first rotating element being drive-connected to the input member, and the third rotation element being drive-coupled to the rotor.
- Mechanism and A first engaging device that disconnects and connects the power transmission between the input member and the first rotating element, A second engaging device for connecting and disconnecting power transmission between two selected from the three rotating elements of the first rotating element, the second rotating element, and the third rotating element.
- the rotary electric machine, the internal combustion engine, the first engaging device, and the control device for controlling the second engaging device are provided.
- the operation mode includes a first mode and a second mode.
- the differential gear mechanism for distribution is configured such that the order of the rotational speeds of the first rotating element, the second rotating element, and the third rotating element is in the order described.
- the first mode the first engaging device is in the engaged state and the second engaging device is in the released state, and the driving force of the rotary electric machine and the internal combustion engine are set via the differential gear mechanism for distribution.
- the second rotating element outputs the output member to the output member.
- the first engaging device is in the released state and the second engaging device is in the engaged state.
- the control device is It is determined whether or not the predicted required driving force, which is the predicted driving force required for the vehicle, is larger than the specified first threshold value set within the range of the driving force that can be output in the second mode. death, When it is determined that the predicted required driving force is larger than the first threshold value, or when the actual required driving force, which is the driving force currently required for the vehicle, is larger than the first threshold value, the operation is performed.
- the mode is set to the first mode, and the rotary electric machine and the internal combustion engine are controlled so that the actual required driving force is output.
- the operation mode is set to the second mode and the actual required driving force is set to the second mode. The point is to control the rotary electric machine so that the required driving force is output.
- the future required driving force becomes larger than the first threshold value. Predict whether or not.
- the operation mode is switched to the first mode, and the rotary electric machine and the internal combustion engine are driven. In this way, when it is determined that the predicted required driving force is larger than the first threshold value, the internal combustion engine is put into an operating state before the actual required driving force becomes larger than the first threshold value.
- the operation mode is already in the first mode and the internal combustion engine is in the operating state. Therefore, it is possible to omit the process of switching the operation mode to the first mode and the process of starting the internal combustion engine after the actual required driving force becomes larger than the first threshold value. Therefore, when switching from the state in which the internal combustion engine is stopped to the operation mode in which the required driving force is output by using the driving force of the internal combustion engine, the driving force corresponding to the required driving force is quickly output. can.
- the torque of the internal combustion engine is amplified by using the torque of the rotary electric machine as a reaction force and transmitted from the second rotating element to the output member, so that the vehicle can be driven. Therefore, even when the actual required driving force is large, the actual required driving force can be appropriately output by the rotary electric machine and the internal combustion engine.
- Skeleton diagram of the vehicle drive device A control block diagram of a vehicle drive device according to an embodiment. The figure which shows the state of the engaging device in each operation mode of the vehicle drive device which concerns on embodiment. Speed diagram of the differential gear mechanism for distribution and the transmission in the fourth mode according to the embodiment. Speed diagram of the differential gear mechanism for distribution and the transmission in the first mode and the third mode according to the embodiment. A flowchart showing an example of control processing by the control device according to the embodiment. A time chart showing an example of conventional control processing when the vehicle starts from a stopped state. A time chart showing an example of control processing by the control device according to the embodiment when the vehicle starts from a stopped state.
- the vehicle drive device 100 includes a first drive unit 100A for driving a pair of first wheels W1 and a second drive unit 100B for driving a pair of second wheels W2. , Is equipped.
- the first wheel W1 is the front wheel of the vehicle
- the second wheel W2 is the rear wheel of the vehicle.
- the first drive unit 100A includes an input member I that is driven and connected to the internal combustion engine EG of the vehicle, a first output member O1 that is driven and connected to the first wheel W1, a first stator St1 and a first rotor Ro1. It also includes a first rotary electric machine MG1, a differential gear mechanism SP for distribution, a first engagement device CL1, and a second engagement device CL2. In the present embodiment, the first drive unit 100A further includes a transmission TM and a first output differential gear mechanism DF1.
- driving connection refers to a state in which two rotating elements are connected so as to be able to transmit a driving force, and a state in which the two rotating elements are connected so as to rotate integrally, or the said. It includes a state in which two rotating elements are mutably connected so that a driving force can be transmitted via one or more transmission members.
- Such transmission members include various members that transmit rotation at the same speed or at different speeds, such as a shaft, a gear mechanism, a belt, and a chain.
- the transmission member may include an engaging device that selectively transmits rotation and driving force, for example, a friction engaging device, a meshing type engaging device, and the like.
- drive connection when the term "drive connection” is used for each rotating element of the planetary gear mechanism, it means that a plurality of rotating elements in the planetary gear mechanism are connected to each other without interposing other rotating elements.
- the input member I, the differential gear mechanism SP for distribution, the first engaging device CL1, and the second engaging device CL2 are arranged on the first axis X1 as their rotation axis. ..
- the first rotary electric machine MG1 is arranged on the second axis X2 as the center of rotation thereof.
- the transmission TM is arranged on the third axis X3 as its rotation axis center.
- the first output member O1 and the first output differential gear mechanism DF1 are arranged on the fourth axis X4 as their rotation axis.
- the second drive unit 100B includes a second rotary electric machine MG2 provided with a second stator St2 and a second rotor Ro2, a second output member O2 driven and connected to the second wheel W2, and a counter gear mechanism. It includes a CG and a second output differential gear mechanism DF2.
- the second rotary electric machine MG2 is arranged on the fifth axis X5 as its rotation axis.
- the counter gear mechanism CG is arranged on the sixth axis X6 as its rotation axis center.
- the second output member O2 and the second output differential gear mechanism DF2 are arranged on the seventh axis X7 as their rotation axis.
- the axes X1 to X7 are arranged in parallel with each other.
- the direction parallel to the axes X1 to X7 will be referred to as the "axial direction L" of the vehicle drive device 100.
- the side on which the input member I is arranged with respect to the internal combustion engine EG is referred to as "axial first side L1”
- the opposite side is referred to as "axial second side L2”.
- the direction orthogonal to each of the above axes X1 to X7 is defined as the "diameter direction R" with respect to each axis.
- the input member I is an input shaft 1 extending along the axial direction L.
- the input shaft 1 is driven and connected to the output shaft Eo of the internal combustion engine EG via a damper device DP that attenuates fluctuations in the transmitted torque.
- the internal combustion engine EG is a prime mover (gasoline engine, diesel engine, etc.) that is driven by the combustion of fuel to extract power.
- the internal combustion engine EG functions as a driving force source for the first wheel W1.
- the first rotary electric machine MG1 functions as a driving force source for the first wheel W1.
- the first rotary electric machine MG1 has a function as a motor (motor) that receives power supply and generates power, and a function as a generator (generator) that receives power supply and generates power. ..
- the first rotary electric machine MG1 is electrically connected to a power storage device BT (see FIG. 2) such as a battery or a capacitor. Then, the first rotary electric machine MG1 is driven by the electric power stored in the power storage device BT to generate a driving force. Further, the first rotary electric machine MG1 generates electricity by the driving force of the internal combustion engine EG or the driving force transmitted from the side of the first output member O1 to charge the power storage device BT.
- the first stator St1 of the first rotary electric machine MG1 is fixed to a non-rotating member (for example, a case accommodating the first rotary electric machine MG1 and the like).
- the first rotor Ro1 of the first rotary electric machine MG1 is rotatably supported with respect to the first stator St1.
- the first rotor Ro1 is arranged inside the radial direction R with respect to the first stator St1.
- the differential gear mechanism SP for distribution includes a first rotating element E1, a second rotating element E2, and a third rotating element E3.
- the first rotating element E1 is driven and connected to the input member I.
- the third rotating element E3 is driven and connected to the first rotor Ro1.
- the distribution differential gear mechanism SP is a planetary gear mechanism including a first sun gear S1, a first carrier C1, and a first ring gear R1.
- the distribution differential gear mechanism SP has a first carrier C1 that supports the first pinion gear P1, a first sun gear S1 that meshes with the first pinion gear P1, and a radial R with respect to the first sun gear S1.
- It is a single pinion type planetary gear mechanism including a first ring gear R1 arranged on the outside and meshing with the first pinion gear P1.
- the order of the rotational speeds of the rotating elements of the differential gear mechanism SP for distribution is the order of the first rotating element E1, the second rotating element E2, and the third rotating element E3. Therefore, in the present embodiment, the first rotating element E1 is the first sun gear S1. The second rotating element E2 is the first carrier C1. Further, the third rotating element E3 is the first ring gear R1.
- the "order of rotation speed” is the order of rotation speed in the rotation state of each rotation element.
- the rotational speed of each rotating element changes depending on the rotational state of the planetary gear mechanism, but the order of the high and low rotational speeds of each rotating element is constant because it is determined by the structure of the planetary gear mechanism.
- the order of rotation speeds of each rotating element is the same as the order of arrangement in the speed diagram of each rotating element (see FIGS. 4, 5 and the like).
- the “arrangement order of each rotating element in the speed diagram” is the order in which the axes corresponding to each rotating element in the speed diagram are arranged along the direction orthogonal to the axis.
- the arrangement direction of the axes corresponding to each rotating element in the speed diagram differs depending on how the velocity diagram is drawn, but the arrangement order is constant because it is determined by the structure of the planetary gear mechanism.
- the first drive unit 100A is drive-connected to the first gear G1 that rotates integrally with the first rotor Ro1 of the first rotary electric machine MG1 and the first gear G1. It is equipped with a second gear G2.
- the first gear G1 and the second gear G2 are drive-connected via the idler gear IG.
- the idler gear IG meshes with each of the first gear G1 and the second gear G2.
- the first gear G1 is arranged on the second axis X2.
- the first gear G1 is connected to the first rotor Ro1 so as to rotate integrally with the first rotor shaft RS1 extending along the axial direction L.
- the second gear G2 is arranged on the first axis X1. Then, the second gear G2 is outside the radial direction R with respect to the first ring gear R1 of the distribution differential gear mechanism SP, and is the distribution differential gear mechanism SP in the radial direction along the radial direction R. They are placed in overlapping positions.
- "overlapping in a specific direction” means that the virtual straight line is 2 when the virtual straight line parallel to the line-of-sight direction is moved in each direction orthogonal to the virtual straight line. It means that there is at least a part of the area where both of the two elements intersect.
- the second gear G2 is connected so as to rotate integrally with the first ring gear R1.
- a cylindrical gear forming member 2 having a first axis X1 as an axis is provided.
- a second gear G2 is formed on the outer peripheral surface of the gear forming member 2, and a first ring gear R1 is formed on the inner peripheral surface of the gear forming member 2.
- the transmission TM is provided with a third engagement device CL3.
- the transmission TM shifts the rotation transmitted from the distribution differential gear mechanism SP at a gear ratio corresponding to the shift stage formed by the third engagement device CL3 and transmits the rotation to the first output member O1.
- the transmission TM transmits the rotation transmitted from the distribution differential gear mechanism SP to the first output member O1 as it is. do.
- the third engaging device CL3 has a first gear (low speed) ST1 having a relatively large gear ratio and a second gear (high speed) having a smaller gear ratio than the first gear ST1. Form one with ST2.
- the transmission TM includes a third gear G3, a fourth gear G4, a fifth gear G5, a sixth gear G6, and a shift output gear 3.
- the third gear G3 and the fourth gear G4 are arranged on the first axis X1.
- the fifth gear G5, the sixth gear G6, and the shift output gear 3 are arranged on the third axis X3.
- the third gear G3 is connected so as to rotate integrally with the first carrier C1 of the differential gear mechanism SP for distribution.
- the third gear G3 is arranged on the first side L1 in the axial direction with respect to the differential gear mechanism SP for distribution.
- the first rotary electric machine MG1 is arranged at a position overlapping both the third gear G3 and the distribution differential gear mechanism SP in the radial direction along the radial direction R.
- the fourth gear G4 is connected so as to rotate integrally with the first ring gear R1 of the differential gear mechanism SP for distribution.
- the fourth gear G4 is arranged at a position outside the radial direction R with respect to the first ring gear R1 and overlapping the distribution differential gear mechanism SP in the radial direction along the radial direction R.
- the transmission TM and the distribution differential gear mechanism SP are arranged so as to overlap each other in the radial direction along the radial direction R.
- the fourth gear G4 and the sixth gear G6 among the constituent members of the transmission TM overlap with the distribution differential gear mechanism SP in the radial direction.
- the third engaging device CL3 also overlaps with the distribution differential gear mechanism SP in the radial direction.
- the fourth gear G4 also functions as the second gear G2.
- the second gear G2 and the fourth gear G4 are formed on the outer peripheral surface of the gear forming member 2 as one gear.
- the fifth gear G5 meshes with the third gear G3.
- the sixth gear G6 meshes with the fourth gear G4.
- the sixth gear G6 meshes with the fourth gear G4 at a position different from that of the first gear G1 in the circumferential direction of the fourth gear G4 (second gear G2).
- the shift output gear 3 is configured to be rotatable relative to the fifth gear G5 and the sixth gear G6.
- the number of teeth of the 3rd gear G3 and the number of teeth of the 4th gear G4 are different. That is, the outer diameter of the third gear G3 and the outer diameter of the fourth gear G4 are different. Then, as described above, the third gear G3 and the fourth gear G4 are arranged coaxially, and the fifth gear G5 meshing with the third gear G3 and the sixth gear G6 meshing with the fourth gear G4 are arranged. It is arranged coaxially. Therefore, when the outer diameter of the third gear G3 is smaller than the outer diameter of the fourth gear G4, the outer diameter of the fifth gear G5 is larger than the outer diameter of the sixth gear G6.
- the outer diameter of the third gear G3 is larger than the outer diameter of the fourth gear G4
- the outer diameter of the fifth gear G5 is smaller than the outer diameter of the sixth gear G6. Therefore, the ratio of the number of teeth of the fifth gear G5 to the third gear G3 is different from the ratio of the number of teeth of the sixth gear G6 to the fourth gear G4.
- the outer diameter of the third gear G3 is smaller than the outer diameter of the fourth gear G4, and the number of teeth of the third gear G3 is smaller than the number of teeth of the fourth gear G4.
- the outer diameter of the fifth gear G5 is larger than the outer diameter of the sixth gear G6, and the number of teeth of the fifth gear G5 is larger than the number of teeth of the sixth gear G6. Therefore, the ratio of the number of teeth of the fifth gear G5 to the third gear G3 is larger than the ratio of the number of teeth of the sixth gear G6 to the fourth gear G4.
- the third engagement device CL3 is configured to connect any of the fifth gear G5 and the sixth gear G6 to the shift output gear 3.
- the ratio of the number of teeth of the fifth gear G5 to the third gear G3 is larger than the ratio of the number of teeth of the sixth gear G6 to the fourth gear G4. Therefore, when the third engagement device CL3 connects the fifth gear G5 to the shift output gear 3, the first gear (low speed) ST1 having a gear ratio larger than that of the second gear ST2 is formed. ..
- the third engaging device CL3 connects the sixth gear G6 to the shift output gear 3, the second shift stage (high speed stage) ST2 having a gear ratio smaller than that of the first shift stage ST1 is formed. ..
- the third engaging device CL3 is configured to be switchable to a neutral state in which neither the first shift stage ST1 nor the second shift stage ST2 is formed.
- the transmission TM does not transmit the rotation transmitted from the distribution differential gear mechanism SP to the first output member O1, that is, the internal combustion engine EG and the first rotating electric machine MG1. None of the driving forces is transmitted to the first wheel W1.
- the third engaging device CL3 is a meshing type engaging device (dog clutch) configured to be able to switch between an engaged state and an released state by an actuator such as a solenoid, a motor, and a hydraulic cylinder.
- the first output differential gear mechanism DF1 is configured to distribute the rotation of the first output member O1 to the pair of first wheels W1.
- the first output member O1 is the first differential input gear 4 that meshes with the speed change output gear 3.
- the first output differential gear mechanism DF1 is a bevel gear type differential gear mechanism.
- the first output differential gear mechanism DF1 includes a hollow first differential case, a first pinion shaft supported to rotate integrally with the first differential case, and the first pinion shaft. It includes a pair of first pinion gears rotatably supported by one pinion shaft and a pair of first side gears that mesh with the pair of first pinion gears and function as distribution output elements.
- the first differential case houses a first pinion shaft, a pair of first pinion gears, and a pair of first side gears.
- the first differential input gear 4 as the first output member O1 is connected to the first differential case so as to project outward in the radial direction R of the first differential case. ..
- a first drive shaft DS1 driven and connected to the first wheel W1 is integrally rotatably connected to each of the pair of first side gears.
- the first output differential gear mechanism DF1 distributes the rotation of the first output member O1 (first differential input gear 4) to the pair of first wheels W1 via the pair of first drive shafts DS1. ..
- the first engaging device CL1 is an engaging device that connects and disconnects the power transmission between the input member I and the first rotating element E1 of the differential gear mechanism SP for distribution.
- the first engaging device CL1 is configured to connect and disconnect the power transmission between the input member I and the first sun gear S1.
- the first engaging device CL1 is a friction engaging device including a pair of friction members, and the state of engagement between the pair of friction members is controlled by hydraulic pressure. As a result, the transmission torque capacity of the first engaging device CL1 can be controlled by putting the first engaging device CL1 in a sliding engaging state.
- the "slip engagement state” is an engagement state in which there is a difference in rotational speed (slip) between the pair of friction members of the friction engagement device.
- the second engaging device CL2 is a power between two selected from the three rotating elements of the first rotating element E1, the second rotating element E2, and the third rotating element E3 in the differential gear mechanism SP for distribution. It is an engaging device that connects and disconnects transmissions.
- the second engaging device CL2 is configured to connect and disconnect the power transmission between the first carrier C1 as the second rotating element E2 and the first ring gear R1 as the third rotating element E3. ing.
- the second engaging device CL2 is arranged between the first engaging device CL1 in the axial direction L and the distribution differential gear mechanism SP.
- the second engaging device CL2 is a meshing type engaging device (dog clutch) configured to be able to switch between an engaged state and an released state by an actuator such as a solenoid, a motor, and a hydraulic cylinder.
- the second rotary electric machine MG2 functions as a driving force source for the second wheel W2.
- the second rotary electric machine MG2 has a function as a motor (motor) that receives power supply and generates power, and a function as a generator (generator) that receives power supply and generates power. ..
- the second rotary electric machine MG2 is electrically connected to the above-mentioned power storage device BT. Then, the second rotary electric machine MG2 is driven by the electric power stored in the power storage device BT to generate a driving force. Further, during regeneration, the second rotary electric machine MG2 generates electricity by the driving force transmitted from the side of the second output member O2 to charge the power storage device BT.
- the second stator St2 of the second rotary electric machine MG2 is fixed to a non-rotating member (for example, a case accommodating the second rotary electric machine MG2 or the like).
- the second rotor Ro2 of the second rotary electric machine MG2 is rotatably supported with respect to the second stator St2.
- the second rotor Ro2 is arranged inside the radial direction R with respect to the second stator St2.
- the second drive unit 100B includes a rotor gear 5 that rotates integrally with the second rotor Ro2.
- the rotor gear 5 is arranged on the fifth axis X5.
- the rotor gear 5 is connected to the second rotor Ro2 so as to rotate integrally with the second rotor shaft RS2 extending along the axial direction L.
- the counter gear mechanism CG includes a counter input gear 61, a counter output gear 62, and a counter shaft 63 connected so that these gears 61 and 62 rotate integrally.
- the counter input gear 61 is an input element of the counter gear mechanism CG.
- the counter input gear 61 meshes with the rotor gear 5.
- the counter output gear 62 is an output element of the counter gear mechanism CG.
- the counter output gear 62 is arranged on the second side L2 in the axial direction with respect to the counter input gear 61. Further, in the present embodiment, the counter output gear 62 is formed to have a smaller diameter than the counter input gear 61.
- the second output differential gear mechanism DF2 is configured to distribute the rotation of the second output member O2 to the pair of second wheels W2.
- the second output member O2 is the second differential input gear 7 that meshes with the counter output gear 62 of the counter gear mechanism CG.
- the second output differential gear mechanism DF2 is a bevel gear type differential gear mechanism.
- the second output differential gear mechanism DF2 includes a hollow second differential case, a second pinion shaft supported to rotate integrally with the second differential case, and the second pinion shaft. It includes a pair of second pinion gears rotatably supported by the two pinion shafts and a pair of second side gears that mesh with the pair of second pinion gears and function as distribution output elements.
- the second differential case houses a second pinion shaft, a pair of second pinion gears, and a pair of second side gears.
- the second differential input gear 7 as the second output member O2 is connected to the second differential case so as to project outward in the radial direction R of the second differential case. ..
- a second drive shaft DS2 which is driven and connected to the second wheel W2, is integrally rotatably connected to each of the pair of second side gears.
- the second output differential gear mechanism DF2 distributes the rotation of the second output member O2 (second differential input gear 7) to the pair of second wheels W2 via the pair of second drive shafts DS2. ..
- the vehicle drive device 100 is a control device 10 that controls a first rotary electric machine MG1, a second rotary electric machine MG2, an internal combustion engine EG, a first engagement device CL1, and a second engagement device CL2. It is equipped with.
- the control device 10 includes a main control unit 11, an internal combustion engine control unit 12 that controls the internal combustion engine EG, a first rotary electric machine control unit 13 that controls the first rotary electric machine MG1, and a second rotary electric machine.
- the second rotary electric machine control unit 14 that controls MG2 and the engagement control unit 15 that controls the engagement state of the first engagement device CL1, the second engagement device CL2, and the third engagement device CL3. I have.
- the main control unit 11 controls the device in charge of each control unit for each of the internal combustion engine control unit 12, the first rotary electric machine control unit 13, the second rotary electric machine control unit 14, and the engagement control unit 15. Output a command.
- the internal combustion engine control unit 12 controls the internal combustion engine EG so that the internal combustion engine EG outputs the target torque commanded by the main control unit 11 or becomes the target rotation speed commanded by the main control unit 11. do.
- the first rotary electric machine control unit 13 is such that the first rotary electric machine MG1 outputs the target torque commanded by the main control unit 11 or becomes the target rotation speed commanded by the main control unit 11.
- One rotation electric machine MG1 is controlled.
- the second rotary electric machine control unit 14 is so that the second rotary electric machine MG2 outputs the target torque commanded by the main control unit 11 or becomes the target rotation speed commanded by the main control unit 11. It controls the two-turn electric machine MG2.
- the engagement control unit 15 is set so that each of the first engagement device CL1, the second engagement device CL2, and the third engagement device CL3 is in the engagement state commanded by the main control unit 11. 1 Controls an actuator (not shown) for operating the engagement device CL1, the second engagement device CL2, and the third engagement device CL3.
- the main control unit 11 is configured to be able to acquire information from sensors provided in each part of the vehicle in order to acquire information of each part of the vehicle on which the vehicle drive device 100 is mounted.
- the main control unit 11 is configured to be able to acquire information from the SOC sensor Se1, the vehicle speed sensor Se2, the accelerator operation amount sensor Se3, the brake operation amount sensor Se4, and the shift position sensor Se5.
- the SOC sensor Se1 is a sensor for detecting the state of the power storage device BT electrically connected to the first rotary electric machine MG1 and the second rotary electric machine MG2.
- the SOC sensor Se1 is composed of, for example, a voltage sensor, a current sensor, or the like.
- the main control unit 11 calculates the charge amount (SOC: State of Charge) of the power storage device BT based on the information such as the voltage value and the current value output from the SOC sensor Se1.
- the vehicle speed sensor Se2 is a sensor for detecting the traveling speed of the vehicle on which the vehicle drive device 100 is mounted.
- the vehicle speed sensor Se2 is a sensor for detecting the rotational speed of the first output member O1.
- the main control unit 11 calculates the rotational speed (angular velocity) of the first output member O1 based on the information of the rotational speed output from the vehicle speed sensor Se2. Since the rotation speed of the first output member O1 is proportional to the vehicle speed, the main control unit 11 calculates the vehicle speed based on the detection signal of the vehicle speed sensor Se2.
- the accelerator operation amount sensor Se3 is a sensor for detecting the operation amount by the driver of the accelerator pedal provided in the vehicle on which the vehicle drive device 100 is mounted.
- the main control unit 11 calculates the amount of operation of the accelerator pedal by the driver based on the detection signal of the accelerator operation amount sensor Se3.
- the brake operation amount sensor Se4 is a sensor for detecting the operation amount by the driver of the brake pedal provided in the vehicle on which the vehicle drive device 100 is mounted.
- the main control unit 11 calculates the operation amount of the brake pedal by the driver based on the detection signal of the brake operation amount sensor Se4.
- the shift position sensor Se5 is a sensor for detecting the selected position (shift position) of the shift lever operated by the driver of the vehicle on which the vehicle drive device 100 is mounted.
- the main control unit 11 calculates the shift position based on the detection signal of the shift position sensor Se5.
- the shift lever is configured to be able to select a parking range (P range), a reverse traveling range (R range), a neutral range (N range), a forward traveling range (D range), and the like.
- the main control unit 11 selects a plurality of operation modes in the vehicle drive device 100, which will be described later, based on the information from the sensors Se1 to Se5.
- the main control unit 11 engages each of the first engagement device CL1, the second engagement device CL2, and the third engagement device CL3 via the engagement control unit 15 according to the selected operation mode. By controlling the state, the operation mode is switched to the selected operation mode. Further, the main control unit 11 via the internal combustion engine control unit 12, the first rotary electric machine control unit 13, and the second rotary electric machine control unit 14, the internal combustion engine EG, the first rotary electric machine MG1, and the second rotary electric machine MG2. By cooperatively controlling the operating state of the engine, it is possible to drive an appropriate vehicle according to the selected operating mode.
- the vehicle drive device 100 has an electric torque converter mode (hereinafter referred to as “eTC mode”), a first EV mode, and a second EV mode as operation modes. It has a first HV mode, a second HV mode, and a charging mode.
- eTC mode electric torque converter mode
- HV mode first EV mode
- second HV mode second HV mode
- charging mode charging mode
- FIG. 3 shows the states of the first engaging device CL1, the second engaging device CL2, and the third engaging device CL3 in each operation mode of the vehicle drive device 100 of the present embodiment.
- “ ⁇ ” indicates that the target engaging device is in the engaged state
- “x” indicates the target engaging device. Indicates that is in the released state.
- “Lo” indicates that the third engaging device CL3 forms the first shift stage (low speed stage) ST1
- “Hi” indicates the third.
- the engagement device CL3 indicates that the second shift stage (high speed stage) ST2 is formed
- “N” indicates that the third engagement device CL3 is in the neutral state.
- the eTC mode is a mode in which the driving force of the first rotary electric machine MG1 and the driving force of the internal combustion engine EG are combined and output from the second rotating element E2 to the first output member O1 via the differential gear mechanism SP for distribution. ..
- This mode is a so-called electric torque converter mode because the torque of the internal combustion engine EG can be amplified and transmitted to the first output member O1.
- the first engaging device CL1 is in the engaged state
- the second engaging device CL2 is in the released state
- the third engaging device CL3 is in the first shift stage (low speed stage).
- ST1 is formed. That is, in the eTC mode, the first engaging device CL1 is in the engaged state and the second engaging device CL2 is in the released state. Further, in the eTC mode of the present embodiment, the third engaging device CL3 is in the engaged state.
- the eTC mode corresponds to the "first mode".
- the distribution differential gear mechanism SP combines the torque of the first rotary electric machine MG1 and the torque of the internal combustion engine EG to generate a torque larger than the torque of the internal combustion engine EG from the first carrier C1. Output. Then, the rotation of the first carrier C1 is changed in the transmission TM at a gear ratio corresponding to the first shift stage ST1 and transmitted to the shift output gear 3 (see FIG. 4).
- the first engaging device CL1 In the first EV mode, the first engaging device CL1 is in the released state, the second engaging device CL2 is in the engaged state, and the third engaging device CL3 is in the state of forming the first shift stage (low speed stage) ST1. Be controlled.
- the second EV mode the first engaging device CL1 is in the released state, the second engaging device CL2 is in the engaged state, and the third engaging device CL3 is in the state of forming the second shift stage (high speed stage) ST2. Is controlled. That is, in the first EV mode and the second EV mode, the first engaging device CL1 is in the released state, and both the second engaging device CL2 and the third engaging device CL3 are in the engaged state.
- the power transmission between the internal combustion engine EG and the first wheel W1 is cut off, and the power between the first rotary electric machine MG1 and the first wheel W1 is cut off. It is in a state where transmission is performed.
- the first EV mode and the second EV mode correspond to the "second mode".
- the internal combustion engine EG is separated from the distribution differential gear mechanism SP by releasing the first engaging device CL1, and the second engaging device CL2 is in the engaged state.
- the three rotating elements E1 to E3 of the differential gear mechanism SP for distribution are in a state of being integrally rotated with each other.
- the rotation of the first rotary electric machine MG1 transmitted from the first gear G1 to the second gear G2 is directly transmitted to the third gear G3 and the fourth gear G4 of the transmission TM.
- the rotation transmitted to the transmission TM is the shift ratio of the first shift stage ST1 in the first EV mode and the shift ratio of the second shift stage ST2 in the second EV mode according to the state of the third engagement device CL3.
- the gear is changed and transmitted to the shift output gear 3 (see FIG. 5).
- both the first engaging device CL1 and the second engaging device CL2 are controlled to be in an engaged state, and the third engaging device CL3 is controlled to be in a state in which the first shift stage (low speed stage) ST1 is formed. Will be done.
- both the first engaging device CL1 and the second engaging device CL2 are in an engaged state, and the third engaging device CL3 is in a state of forming the second speed change stage (high speed stage) ST2.
- the first HV mode and the second HV mode correspond to the "third mode".
- the internal combustion engine EG is connected to the distribution differential gear mechanism SP by bringing the first engaging device CL1 into the engaged state, and the second engaging device CL2 is engaged.
- the three rotating elements E1 to E3 of the differential gear mechanism SP for distribution are in a state of being integrally rotated with each other.
- the rotation of the internal combustion engine EG transmitted via the input member I and the rotation of the first rotary electric machine MG1 transmitted from the first gear G1 to the second gear G2 are directly transferred to the transmission. It is transmitted to the third gear G3 and the fourth gear G4 of the TM.
- the rotation transmitted to the transmission TM is the gear ratio of the first shift stage ST1 in the first HV mode and the gear ratio of the second shift stage ST2 in the second HV mode according to the state of the third engagement device CL3.
- the gear is changed and transmitted to the shift output gear 3 (see FIG. 5).
- both the first engaging device CL1 and the second engaging device CL2 are controlled to be in the engaged state, and the third engaging device CL3 is controlled to be in the neutral state. That is, in the charging mode, both the first engaging device CL1 and the second engaging device CL2 are in the engaged state, and the third engaging device CL3 is in the released state. Therefore, in the charging mode, power is transmitted between the internal combustion engine EG and the first rotary electric machine MG1, and both the internal combustion engine EG and the first rotary electric machine MG1 and the first wheel W1 are used. The power transmission is cut off, and the first rotary electric machine MG1 generates electricity by the driving force transmitted from the internal combustion engine EG.
- the vehicle In the charging mode, the vehicle may be stopped, or the second rotary electric machine MG2 is driven by the electric power generated by the first rotary electric machine MG1 or the electric power stored in the power storage device BT to drive the second rotary electric machine MG2.
- the vehicle may be driven by transmitting the driving force of the above to the second wheel W2.
- Such a mode in which the vehicle is driven by the driving force of the second rotary electric machine MG2 while being set to the charging mode is called a so-called series hybrid mode.
- FIG. 4 shows a speed diagram of the differential gear mechanism SP for distribution and the transmission TM in the eTC mode of the present embodiment.
- the vertical axis corresponds to the rotation speed of each rotating element of the differential gear mechanism SP for distribution and the transmission TM.
- Each of the plurality of vertical lines arranged in parallel corresponds to each rotating element of the differential gear mechanism SP for distribution and the transmission TM.
- the reference numerals shown above the plurality of vertical lines are the reference numerals of the corresponding rotating elements.
- the code shown below the plurality of vertical lines is the code of the element driven and connected to the rotating element corresponding to the code shown above. The method of describing such a speed diagram is the same in FIG.
- the internal combustion engine EG outputs a positive torque while rotating positively, and the first rotary electric machine MG1 outputs a positive torque while rotating negatively to generate electricity.
- a torque larger than the torque of the internal combustion engine EG is transmitted to the first carrier C1 of the distribution differential gear mechanism SP.
- the rotation of the first carrier C1 rotated by this torque is transmitted to the third gear G3 of the transmission TM.
- the rotation decelerated at the gear ratio corresponding to the first gear ST1 is transmitted to the shift output gear 3.
- FIG. 5 shows a speed diagram of the differential gear mechanism SP for distribution and the transmission TM in the first EV mode and the second EV mode, and the first HV mode and the second HV mode of the present embodiment.
- the distribution differential gear is brought into the engaged state by the second engaging device CL2.
- the three rotating elements E1 to E3 of the mechanism SP are in a state of being integrally rotated with each other.
- the torque of the first rotary electric machine MG1 is transmitted to the three rotating elements E1 to E3 of the distribution differential gear mechanism SP that rotate integrally in this way, and the torque of the first rotary electric machine MG1 is transmitted to the first HV mode and the second HV.
- the torques of both the internal combustion engine EG and the first rotary electric machine MG1 are transmitted.
- the rotation output from the first carrier C1 which is the second rotation element E2 is the third gear G3 of the transmission TM. Is transmitted to.
- the rotation output from the first ring gear R1 which is the third rotation element E3 is transmitted to the fourth gear G4 of the transmission TM.
- the rotation decelerated at the gear ratio corresponding to the first shift stage ST1 is transmitted to the shift output gear 3 between the third gear G3 and the fifth gear G5. .
- the rotation decelerated at the gear ratio corresponding to the second gear ST2 is transmitted to the shift output gear 3 between the fourth gear G4 and the sixth gear G6. ..
- FIG. 6 is a flowchart showing an example of control processing by the control device 10. It is assumed that the control process shown in FIG. 6 is started from the state where the internal combustion engine EG is stopped.
- the control device 10 determines whether or not the actual required driving force Ta is larger than the first threshold value TH1 (step # 1).
- the actual required driving force Ta is the driving force currently required for the vehicle, more specifically, the driving force currently required to be transmitted to the pair of the first wheel W1 and the pair of the second wheels W2.
- the first threshold value TH1 is a threshold value set within the range of the driving force that can be output in the second mode (here, the first EV mode and the second EV mode).
- the first threshold value TH1 for example, the maximum driving force that can be output by both the first rotary electric machine MG1 and the second rotary electric machine MG2 in the first EV mode or the second EV mode can be set.
- the first EV mode or the second EV mode is selected according to the vehicle speed V which is the traveling speed of the vehicle and the actual required driving force Ta, and the first rotary electric machine in the first EV mode or the second EV mode according to the vehicle speed V.
- the maximum driving force that the MG1 and the second rotary electric machine MG2 can output also changes. Therefore, the first threshold value TH1 is set to a value that changes according to the vehicle speed V. That is, the first threshold value TH1 is set so as to become a lower value as the vehicle speed V increases. For example, the higher value of the maximum driving force in the first EV mode and the maximum driving force in the second EV mode at each vehicle speed V can be set as the first threshold value TH1.
- the main control unit 11 calculates the actual required driving force Ta based on the information from the accelerator operation amount sensor Se3 and the brake operation amount sensor Se4, and the actual required driving force Ta is higher than the first threshold value TH1. Judge whether it is large or not.
- the control device 10 determines that the actual required driving force Ta is larger than the first threshold value TH1 (step # 1: Yes)
- the control device 10 starts the internal combustion engine EG (step # 2).
- the engagement control unit 15 puts the first engaging device CL1 in an engaged state, and the torque transmitted to the internal combustion engine EG via the first engaging device CL1 is transferred to the first rotary electric machine.
- the first rotary electric machine control unit 13 drives the first rotary electric machine MG1 so that the MG 1 outputs (if the torque is already output, the torque is added to the output). In this way, the internal combustion engine EG is started by utilizing the driving force of the first rotary electric machine MG1.
- step # 1 when the control device 10 determines that the actual required driving force Ta is equal to or less than the first threshold value TH1 (step # 1: No), the control device 10 is requested to the vehicle based on at least one of the set state and the running state of the vehicle. It is determined whether or not the predicted demand driving force Tf, which is the driving force predicted to be, is larger than the first threshold value TH1 (step # 3).
- the setting state of the vehicle includes a normal output setting that outputs a normal driving force and a high output setting that outputs a driving force higher than the normal output setting. Then, the control device 10 determines that the predicted demand driving force Tf is larger than the first threshold value TH1 when the setting state of the vehicle is the high output setting.
- switching between the normal output setting and the high output setting can be realized, for example, by the driver operating the shift lever. In this case, the main control unit 11 can determine the setting state of the vehicle based on the information from the shift position sensor Se5. Alternatively, switching between the normal output setting and the high output setting can also be realized by the driver operating the mode changeover switch or the like.
- the high output setting includes, for example, a sports driving mode, a traction mode, and the like
- the normal output setting includes, for example, a fuel consumption priority mode, a comfort mode, and the like.
- the traveling road gradient which is the gradient of the portion located in front of the traveling direction on the road where the vehicle is currently traveling and the case where the vehicle is being towed.
- the traction weight which is the weight of the object to be towed
- the wheel slip amount which is the amount of slip of the wheel with respect to the ground.
- the driving road slope can be expressed by an angle or a ratio, with the uphill slope being positive and the downhill slope being negative.
- the gradient threshold value is a positive value, for example, a value of the driving road gradient such that the actual required driving force Ta required to maintain the vehicle speed V becomes a value corresponding to the above-mentioned first threshold value TH1.
- the road gradient can be calculated based on road information in the navigation system mounted on the vehicle, images taken by the camera mounted on the vehicle, measurement results by the acceleration sensor mounted on the vehicle, and the like.
- the towing weight can be expressed by the weight of the towing object when the vehicle is towing the towing object.
- the traction threshold is set to, for example, a traction weight value such that the actual required driving force Ta for causing the vehicle to perform the required acceleration is a value corresponding to the above-mentioned first threshold TH1.
- a traction weight can be calculated based on information from the vehicle speed sensor Se2 and the accelerator operation amount sensor Se3. Further, for example, the traction weight can be expressed simply by the presence or absence of a traction object.
- the traction weight is larger than the traction threshold when there is a traction object, and it may be determined that the traction weight is smaller than the traction threshold when there is no traction object.
- the presence or absence of such a towing object can be determined from a signal or the like indicating connection or disconnection of the towing device.
- the wheel slip amount can be expressed by the difference between the rotation speed of the first wheel W1 according to the vehicle speed V and the actual rotation speed of the first wheel W1.
- the amount of wheel slip tends to increase when driving on rough roads such as slippery road surfaces and severely uneven road surfaces, and in order to properly control the vehicle while driving on such road surfaces. It is expected that the actual required driving force Ta may increase. Therefore, the wheel slip amount is set to, for example, a value of the wheel slip amount such that the actual required driving force Ta required for appropriately traveling on a rough road becomes a value corresponding to the first threshold value TH1.
- Such a wheel slip amount can be calculated based on information from a vehicle speed sensor Se2 that detects the rotational speed of the first output member O1 and the first wheel W1 and an acceleration sensor (not shown) that detects the acceleration of the vehicle. Is.
- step # 3: Yes When the control device 10 determines that the predicted required driving force Tf is larger than the first threshold value TH1 (step # 3: Yes), the control device 10 starts the internal combustion engine EG (step # 2). On the other hand, when the control device 10 determines that the prediction request driving force Tf is equal to or less than the first threshold value TH1 (step # 3: No), the operation mode is set to the first EV mode or the second EV mode (step # 4). That is, when the current operation mode is the first EV mode or the second EV mode, that mode is maintained.
- the engagement control unit 15 puts the first engagement device CL1 in the released state, the second engagement device CL2 in the engagement state, and puts the third engagement device CL3 in the first shift stage ST1 or the second.
- the control device 10 controls the first rotary electric machine MG1 so that the actual required driving force Ta is output.
- the second rotary electric machine MG2 may be driven or may be stopped.
- the control device 10 determines whether or not the vehicle speed V is less than the second threshold value TH2 (step # 5).
- the second threshold value TH2 is set to a vehicle speed V at which the rotation speed of the internal combustion engine EG becomes the idle rotation speed when both the first engagement device CL1 and the second engagement device CL2 are in the engaged state. It is set to correspond.
- the internal combustion engine is set to the first HV mode or the second HV mode. In the case of a vehicle speed V such that the EG stalls, those modes can be prevented from being selected.
- the operation mode is set to the eTC mode (step # 6).
- the engagement control unit 15 puts the first engagement device CL1 in the engaged state, the second engagement device CL2 in the released state, and forms the third engagement device CL3 in the first shift stage ST1. Make it a state.
- the control device 10 controls the first rotary electric machine MG1 and the internal combustion engine EG so that the actual required driving force Ta is output.
- the eTC mode is a mode in which a large driving force can be obtained at a low vehicle speed V as compared with the first HV mode and the second HV mode.
- the second rotary electric machine MG2 may be driven or may be stopped.
- the operation mode is set to the first HV mode or the second HV mode (step # 7).
- the engagement control unit 15 puts both the first engagement device CL1 and the second engagement device CL2 in an engaged state, and sets the third engagement device CL3 to the first shift stage ST1 or the second shift stage. It is assumed that ST2 is formed. Further, the control device 10 controls the first rotary electric machine MG1 and the internal combustion engine EG so that the actual required driving force Ta is output.
- the second engaging device CL2 In the first HV mode or the second HV mode, the second engaging device CL2 is engaged, and the three rotating elements E1 to E3 rotate integrally with each other via the distribution differential gear mechanism SP. Since the driving force of the one-turn electric machine MG1 and the internal combustion engine EG is transmitted to the first output member O1, it is easier to increase the energy efficiency than in the eTC mode. Therefore, when the vehicle speed V is relatively high, it is possible to quickly output the required driving force while increasing the energy efficiency of the vehicle driving device 100. In the first HV mode or the second HV mode, the second rotary electric machine MG2 may be driven or may be stopped.
- FIGS. 7 and 8 are time charts when a vehicle stopped in the first EV mode starts in the eTC mode.
- FIG. 7 is a time chart showing an example of the conventional control process
- FIG. 8 shows a determination that the predicted demand driving force Tf is larger than the first threshold value TH1 in the control process by the control device 10 according to the present embodiment. It is a time chart which shows an example of control in a case.
- Ns", “Nc”, and “Nr” are the rotational speeds Neg and the first of the internal combustion engine EG (output shaft Eo) converted into the rotational speeds of the first sun gear S1, respectively.
- the first engaging device CL1 is in the released state
- the second engaging device CL2 is in the engaged state
- the third engaging device CL3 is in the first shift stage (until time t11).
- the control for starting the internal combustion engine EG is executed from time t11 in order to switch the operation mode from the first EV mode to the eTC mode. ..
- the third engaging device CL3 is set to the neutral state, and the rotation speed Nr of the first ring gear R1 is increased by the driving force of the first rotary electric machine MG1 as the driver operates the accelerator pedal.
- the first engaging device CL1 is put into the engaged state, and the internal combustion engine EG is started by the driving force of the first rotary electric machine MG1.
- the first engaging device CL1 After starting the internal combustion engine EG, in order to keep the vehicle stopped even when the third engaging device CL3 is engaged (the state where the first speed change stage ST1 is formed), the first engaging device CL1 is set at time 13. In the released state, the first rotary electric machine MG1 is controlled to reduce the rotation speed Nr of the first ring gear R1 so as to approach zero (first transition mode).
- the second engaging device CL2 is released and the three rotating elements E1 to E3 of the differential gear mechanism SP for distribution are brought into a relative rotatable state, and then the first rotating electric machine MG1 is controlled.
- the rotation speed Nr of the first ring gear R1 is further reduced (second transition mode).
- the rotation speed Ns of the first sun gear S1 is changed to the rotation speed Ns of the internal combustion engine EG while the rotation speed Nc of the first carrier C1 is maintained at zero because the vehicle is stopped and the third engagement device CL3 is in the engaged state. It can approach the speed Neg.
- the first engagement device CL1 is brought into the engagement state, so that the operation mode is set to the eTC mode. do.
- the vehicle speed V is gradually increased by controlling the first rotary electric machine MG1 to increase the rotation speed Nr of the first ring gear R1.
- the rotation speed Neg of the internal combustion engine EG (rotational speed Ns of the first sun gear S1) is kept constant while the vehicle speed V is increased in the eTC mode.
- the second engaging device CL2 is set to the engaged state and the operation mode is switched to the first HV mode.
- the mode transition is performed via the first transition mode and the second transition mode from the time when a large driving force is required at time t11 until the operation mode is switched to the eTC mode at time t15.
- the control device 10 when it is determined that the predicted demand driving force Tf is larger than the first threshold value TH1, it is actually large at time t21 as shown in FIG. Before the driving force is required, the execution of the same control as the control executed during the period from time t11 to t15 in the conventional control process is completed. That is, the eTC mode is set before the actual required driving force Ta becomes large. Therefore, after a large driving force is actually requested at time t21, the driving force corresponding to the required driving force can be promptly output to the first output member O1 by the eTC mode.
- an example is a configuration including an eTC mode, an EV mode (first EV mode and second EV mode), an HV mode (first HV mode and second HV mode), and a charging mode as operation modes.
- the operation mode is not limited to such a configuration, and at least an eTC mode and an EV mode may be provided. Therefore, the configuration may not include the HV mode, the charging mode, or both the HV mode and the charging mode.
- the configuration in which the vehicle drive device 100 includes the first drive unit 100A and the second drive unit 100B has been described as an example.
- the configuration is not limited to such a configuration, and the vehicle drive device 100 may be configured to include the first drive unit 100A and not the second drive unit 100B.
- the first drive unit 100A may include the second rotary electric machine MG2.
- the second rotary electric machine MG2 is driven and connected so that the driving force can be transmitted to any of the rotating elements on the first wheel W1 side of the transmission TM in the first drive unit 100A.
- the vehicle drive device 100 may be configured not to include the second rotary electric machine MG2.
- the first drive unit 100A has been described as an example of a configuration in which the first EV mode and the second EV mode having different gear ratios by the transmission TM are provided as the EV mode. There may be one mode with only one gear ratio.
- the first drive unit 100A has been described as an example of a configuration in which the first HV mode and the second HV mode having different gear ratios by the transmission TM are provided as the HV mode. There may be one mode with only one gear ratio.
- the transmission TM third engaging device CL3 is configured to realize one shift stage and a neutral state (a state in which power transmission is cut off).
- the distribution differential gear mechanism SP is a single pinion type planetary gear mechanism
- the present invention is not limited to such a configuration.
- the distribution differential gear mechanism SP may be configured by a double pinion type planetary gear mechanism.
- the distribution differential gear mechanism SP may be configured by another differential gear device such as a configuration in which a plurality of bevel gears are combined.
- the first engaging device CL1 is a friction engaging device
- each of the second engaging device CL2 and the third engaging device CL3 is a meshing type engaging device.
- the first engaging device CL1 may be a meshing type engaging device.
- at least one of the second engaging device CL2 and the third engaging device CL3 may be a friction engaging device.
- the vehicle drive device (100) is The input member (I) that is driven and connected to the internal combustion engine (EG) of the vehicle, The output member (O1) that is driven and connected to the wheel (W1), A rotary electric machine (MG1) equipped with a rotor (Ro1) and A first rotating element (E1), a second rotating element (E2), and a third rotating element (E3) are provided, and the first rotating element (E1) is driven and connected to the input member (I), and the third A distribution differential gear mechanism (SP) in which a rotating element (E3) is driven and connected to the rotor (Ro1), and A first engaging device (CL1) that connects and disconnects power transmission between the input member (I) and the first rotating element (E1), and The second mechanism for connecting and disconnecting the power transmission between two selected from the three rotating elements of the first rotating element (E1), the second rotating element (E2), and the third rotating element (E3).
- MG1 rotary electric machine
- MG1 equipped with a rotor (Ro1)
- the Combined device (CL2) and The rotary electric machine (MG1), the internal combustion engine (EG), the first engaging device (CL1), and the control device (10) for controlling the second engaging device (CL2) are provided.
- the distribution differential gear mechanism (SP) the order of the rotational speeds of the first rotating element (E1), the second rotating element (E2), and the third rotating element (E3) is as described.
- the operation mode includes a first mode and a second mode. In the first mode, the first engaging device (CL1) is in an engaged state, the second engaging device (CL2) is in an released state, and the rotation is performed via the distribution differential gear mechanism (SP).
- the driving force of the electric machine (MG1) and the driving force of the internal combustion engine (EG) are combined and output from the second rotating element (E2) to the output member (O1).
- the first engaging device (CL1) is in the released state and the second engaging device (CL2) is in the engaged state.
- the control device (10) is The predicted required driving force (Tf), which is the predicted driving force required for the vehicle, is greater than the specified first threshold value (TH1) set within the range of the driving force that can be output in the second mode. Judge whether it is big or not, When it is determined that the predicted required driving force (Tf) is larger than the first threshold value (TH1), or the actual required driving force (Ta) which is the driving force currently required for the vehicle is the first threshold value.
- the rotary electric machine (MG1) and the internal combustion engine (EG) are controlled so that the actual required driving force (Ta) is output with the operation mode as the first mode.
- the operation mode As the second mode, the rotary electric machine (MG1) is controlled so that the actual required driving force (Ta) is output.
- the operation mode is switched to the first mode, and the rotary electric machine (MG1) and The internal combustion engine (EG) is driven.
- the internal combustion engine (EG) is put into operation.
- the operation mode is already in the first mode and the internal combustion engine (EG) is in the operating state. .. Therefore, it is possible to omit the process of switching the operation mode to the first mode and the process of starting the internal combustion engine (EG) after the actual required driving force (Ta) becomes larger than the first threshold value (TH1). .. Therefore, it corresponds to the required driving force when switching from the state in which the internal combustion engine (EG) is stopped to the operation mode in which the required driving force is output by using the driving force of the internal combustion engine (EG). The driving force can be output quickly.
- the torque of the internal combustion engine (EG) is amplified by using the torque of the rotary electric machine (MG1) as a reaction force and transmitted from the second rotating element (E2) to the output member (O1). And the vehicle can be driven. Therefore, even when the actual required driving force (Ta) is large, the actual required driving force (Ta) can be appropriately output by the rotary electric machine (MG1) and the internal combustion engine (EG).
- the setting state of the vehicle includes a normal output setting that outputs a normal driving force and a high output setting that outputs a driving force higher than the normal output setting. It is preferable that the control device (10) determines that the predicted required driving force (Tf) is larger than the first threshold value (TH1) when the setting state of the vehicle is the high output setting. ..
- the vehicle can set the normal output setting and the high output setting, if the setting state of the vehicle is the high output setting, the required driving force tends to be high. Therefore, according to this configuration, when the setting state of the vehicle is a high output setting, it corresponds to the required driving force by determining that the predicted required driving force (Tf) is larger than the first threshold value (TH1). It is possible to increase the possibility that the driving force can be output quickly.
- the control device (10) determines that the predicted required driving force (Tf) is larger than the first threshold value (TH1).
- the required driving force tends to be high in each of the cases where the road slope is large, the towing weight is large, and the wheel slip amount is large. Therefore, according to this configuration, it corresponds to the required driving force by determining that the predicted required driving force (Tf) is larger than the first threshold value (TH1) on condition that at least one of these cases is satisfied. It is possible to increase the possibility that the driving force to be output can be output promptly.
- a third mode is further provided as the operation mode.
- both the first engaging device (CL1) and the second engaging device (CL2) are engaged.
- the control device (10) is When it is determined that the predicted required driving force (Tf) is larger than the first threshold value (TH1), or when the actual required driving force (Ta) is larger than the first threshold value (TH1).
- the speed (V) of the vehicle is equal to or higher than the specified second threshold value (TH2)
- the operation mode is changed to the first mode and the third mode is set, and the actual required driving force (Ta) is output.
- the rotary electric machine (MG1) and the internal combustion engine (EG) are controlled so as to be operated.
- the second threshold value (TH2) is such that the rotational speed of the internal combustion engine (EG) is idle when both the first engaging device (CL1) and the second engaging device (CL2) are in the engaged state. It is preferable that it corresponds to the speed (V) of the vehicle, which is the rotation speed.
- the second engaging device (CL2) is engaged, and the driving force of the internal combustion engine (EG) and the rotary electric machine (MG1) is passed through the differential gear mechanism (SP) for distribution in the differential state. Since it is transmitted to the output member (O1) without any problem, when the speed (V) of the vehicle is relatively high, it is easy to increase the energy efficiency as compared with the first mode.
- the operation mode is switched to the third mode. Therefore, when the speed (V) of the vehicle is relatively high, it is possible to increase the possibility that the driving force corresponding to the required driving force can be quickly output while increasing the energy efficiency of the vehicle driving device (100).
- the technology according to the present disclosure can be used for a vehicle drive device having a plurality of operation modes.
- Vehicle drive device 10 Control device I: Input member O1: First output member (output member) SP: Differential gear mechanism for distribution E1: 1st rotating element E2: 2nd rotating element E3: 3rd rotating element CL1: 1st engaging device CL2: 2nd engaging device MG1: 1st rotating electric machine (rotating electric machine) Ro1: First rotor (rotor) EG: Internal combustion engine W1: First wheel (wheel)
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Abstract
制御装置(10)は、車両に要求されると予測される駆動力である予測要求駆動力(Tf)が、第2モードにおいて出力可能な駆動力の範囲内で設定された第1閾値(TH1)よりも大きいと判定した場合、又は、実要求駆動力(Ta)が第1閾値(TH1)よりも大きい場合には、動作モードを、第1係合装置(CL1)を係合状態、第2係合装置(CL2)を解放状態とする第1モードとし、実要求駆動力(Ta)が出力されるように回転電機(MG1)及び内燃機関(EG)を制御し、それ以外の場合には、動作モードを、第1係合装置(CL1)を解放状態、第2係合装置(CL2)を係合状態とする第2モードとし、実要求駆動力(Ta)が出力されるように回転電機(MG1)を制御する。
Description
本発明は、複数の動作モードを備えた車両用駆動装置に関する。
このような車両用駆動装置の一例が、下記の特許文献1に開示されている。以下、この背景技術の説明(「背景技術」及び「発明が解決しようとする課題」の説明)では、特許文献1における部材名及び符号を括弧内に引用する。
特許文献1の車両用駆動装置は、内燃機関(1)の出力トルクに対する反力トルクを回転電機(5)が出力し、内燃機関(1)と回転電機(5)との合成トルクによって車両を走行させるパワースプリットモードと、内燃機関(1)及び回転電機(5)の双方の出力トルクによって車両を走行させるパラレルハイブリッドモードと、を動作モードとして備えている。
特許文献1の車両用駆動装置では、運転者によってアクセルペダルが大きく踏み込まれる等して、車両に要求される駆動力である要求駆動力が比較的大きい場合には、車両の走行速度に応じて、パワースプリットモード及びパラレルハイブリッドモードのいずれかに動作モードが切り替えられる(特許文献1の図14及び図15参照)。
しかし、内燃機関が停止している状態から、パワースプリットモード及びパラレルハイブリッドモードのいずれかに動作モードを切り替える場合、内燃機関を始動させる必要がある。そのため、比較的大きい要求駆動力が実際に要求された後に、上記のような動作モードの切り替えを行うと、実際に出力される駆動力が要求駆動力に到達するまでに時間を要する。その結果、要求駆動力が要求されてから、当該要求駆動力に相当する駆動力が出力されるまでに遅れが生じていた。
そこで、内燃機関が停止している状態から、内燃機関の駆動力を利用して要求駆動力を出力する動作モードへの切り替えを実行する場合に、要求駆動力に相当する駆動力を速やかに出力できる車両用駆動装置の実現が望まれる。
上記に鑑みた、車両用駆動装置の特徴構成は、
車両が備える内燃機関に駆動連結される入力部材と、
車輪に駆動連結される出力部材と、
ロータを備えた回転電機と、
第1回転要素、第2回転要素、及び第3回転要素を備え、前記第1回転要素が前記入力部材に駆動連結され、前記第3回転要素が前記ロータに駆動連結された分配用差動歯車機構と、
前記入力部材と前記第1回転要素との間の動力伝達を断接する第1係合装置と、
前記第1回転要素、前記第2回転要素、及び前記第3回転要素の3つの回転要素のうちから選択される2つの間の動力伝達を断接する第2係合装置と、
前記回転電機、前記内燃機関、前記第1係合装置、及び前記第2係合装置を制御する制御装置と、を備え、
動作モードとして、第1モードと、第2モードと、を備え、
前記分配用差動歯車機構は、前記第1回転要素、前記第2回転要素、及び前記第3回転要素の回転速度の順が記載の順となるように構成され、
前記第1モードでは、前記第1係合装置が係合状態、前記第2係合装置が解放状態とされ、前記分配用差動歯車機構を介して前記回転電機の駆動力と前記内燃機関の駆動力とを合わせて前記第2回転要素から前記出力部材に出力し、
前記第2モードでは、前記第1係合装置が解放状態、前記第2係合装置が係合状態とされ、
前記制御装置は、
前記車両に要求されると予測される駆動力である予測要求駆動力が、前記第2モードにおいて出力可能な駆動力の範囲内で設定された規定の第1閾値よりも大きいか否かを判定し、
前記予測要求駆動力が前記第1閾値よりも大きいと判定した場合、又は、前記車両に現在要求されている駆動力である実要求駆動力が前記第1閾値よりも大きい場合には、前記動作モードを前記第1モードとして、前記実要求駆動力が出力されるように前記回転電機及び前記内燃機関を制御し、
前記実要求駆動力が前記第1閾値以下である場合であって、前記予測要求駆動力が前記第1閾値以下であると判定した場合には、前記動作モードを前記第2モードとして、前記実要求駆動力が出力されるように前記回転電機を制御する点にある。
車両が備える内燃機関に駆動連結される入力部材と、
車輪に駆動連結される出力部材と、
ロータを備えた回転電機と、
第1回転要素、第2回転要素、及び第3回転要素を備え、前記第1回転要素が前記入力部材に駆動連結され、前記第3回転要素が前記ロータに駆動連結された分配用差動歯車機構と、
前記入力部材と前記第1回転要素との間の動力伝達を断接する第1係合装置と、
前記第1回転要素、前記第2回転要素、及び前記第3回転要素の3つの回転要素のうちから選択される2つの間の動力伝達を断接する第2係合装置と、
前記回転電機、前記内燃機関、前記第1係合装置、及び前記第2係合装置を制御する制御装置と、を備え、
動作モードとして、第1モードと、第2モードと、を備え、
前記分配用差動歯車機構は、前記第1回転要素、前記第2回転要素、及び前記第3回転要素の回転速度の順が記載の順となるように構成され、
前記第1モードでは、前記第1係合装置が係合状態、前記第2係合装置が解放状態とされ、前記分配用差動歯車機構を介して前記回転電機の駆動力と前記内燃機関の駆動力とを合わせて前記第2回転要素から前記出力部材に出力し、
前記第2モードでは、前記第1係合装置が解放状態、前記第2係合装置が係合状態とされ、
前記制御装置は、
前記車両に要求されると予測される駆動力である予測要求駆動力が、前記第2モードにおいて出力可能な駆動力の範囲内で設定された規定の第1閾値よりも大きいか否かを判定し、
前記予測要求駆動力が前記第1閾値よりも大きいと判定した場合、又は、前記車両に現在要求されている駆動力である実要求駆動力が前記第1閾値よりも大きい場合には、前記動作モードを前記第1モードとして、前記実要求駆動力が出力されるように前記回転電機及び前記内燃機関を制御し、
前記実要求駆動力が前記第1閾値以下である場合であって、前記予測要求駆動力が前記第1閾値以下であると判定した場合には、前記動作モードを前記第2モードとして、前記実要求駆動力が出力されるように前記回転電機を制御する点にある。
この特徴構成によれば、現在の要求駆動力(実要求駆動力)が第1閾値以下である場合であっても、将来の要求駆動力(予測要求駆動力)が第1閾値よりも大きくなるか否かを予測する。そして、将来の要求駆動力(予測要求駆動力)が第1閾値よりも大きくなると予測した場合には、動作モードが第1モードに切り替えられて、回転電機及び内燃機関が駆動される。このように、予測要求駆動力が第1閾値よりも大きいと判定した場合には、実要求駆動力が第1閾値よりも大きくなる前の段階で、内燃機関が動作状態とされる。これにより、実要求駆動力が第1閾値よりも大きくなった場合に、既に動作モードが第1モードとなっていると共に、内燃機関が動作状態となっている。そのため、実要求駆動力が第1閾値よりも大きくなった後に、動作モードを第1モードに切り替える処理と、内燃機関を始動させる処理とを省略することができる。したがって、内燃機関が停止している状態から、内燃機関の駆動力を利用して要求駆動力を出力する動作モードへの切り替えを実行する場合に、要求駆動力に相当する駆動力を速やかに出力できる。
また、本特徴構成によれば、第1モードでは、回転電機のトルクを反力として内燃機関のトルクを増幅して第2回転要素から出力部材に伝達し、車両を走行させることができる。したがって、実要求駆動力が大きい場合であっても、回転電機及び内燃機関により、適切に実要求駆動力を出力することができる。
また、本特徴構成によれば、第1モードでは、回転電機のトルクを反力として内燃機関のトルクを増幅して第2回転要素から出力部材に伝達し、車両を走行させることができる。したがって、実要求駆動力が大きい場合であっても、回転電機及び内燃機関により、適切に実要求駆動力を出力することができる。
以下では、実施形態に係る車両用駆動装置100について、図面を参照して説明する。
図1に示すように、本実施形態では、車両用駆動装置100は、一対の第1車輪W1を駆動する第1駆動ユニット100Aと、一対の第2車輪W2を駆動する第2駆動ユニット100Bと、を備えている。本実施形態では、第1車輪W1は車両の前輪であり、第2車輪W2は車両の後輪である。
図1に示すように、本実施形態では、車両用駆動装置100は、一対の第1車輪W1を駆動する第1駆動ユニット100Aと、一対の第2車輪W2を駆動する第2駆動ユニット100Bと、を備えている。本実施形態では、第1車輪W1は車両の前輪であり、第2車輪W2は車両の後輪である。
第1駆動ユニット100Aは、車両が備える内燃機関EGに駆動連結される入力部材Iと、第1車輪W1に駆動連結される第1出力部材O1と、第1ステータSt1及び第1ロータRo1を備えた第1回転電機MG1と、分配用差動歯車機構SPと、第1係合装置CL1と、第2係合装置CL2と、を備えている。本実施形態では、第1駆動ユニット100Aは、変速機TMと、第1出力用差動歯車機構DF1と、を更に備えている。
ここで、本願において「駆動連結」とは、2つの回転要素が駆動力を伝達可能に連結された状態を指し、当該2つの回転要素が一体的に回転するように連結された状態、或いは当該2つの回転要素が1つ又は2つ以上の伝動部材を介して駆動力を伝達可能に連結された状態を含む。このような伝動部材としては、回転を同速で又は変速して伝達する各種の部材、例えば、軸、歯車機構、ベルト、チェーン等が含まれる。なお、伝動部材として、回転及び駆動力を選択的に伝達する係合装置、例えば、摩擦係合装置、噛み合い式係合装置等が含まれていても良い。ただし、遊星歯車機構の各回転要素について「駆動連結」という場合には、遊星歯車機構における複数の回転要素が、互いに他の回転要素を介することなく連結されている状態を指すものとする。
本実施形態では、入力部材I、分配用差動歯車機構SP、第1係合装置CL1、及び第2係合装置CL2は、それらの回転軸心としての第1軸X1上に配置されている。そして、第1回転電機MG1は、その回転軸心としての第2軸X2上に配置されている。更に、変速機TMは、その回転軸心としての第3軸X3上に配置されている。また、第1出力部材O1及び第1出力用差動歯車機構DF1は、それらの回転軸心としての第4軸X4上に配置されている。
本実施形態では、第2駆動ユニット100Bは、第2ステータSt2及び第2ロータRo2を備えた第2回転電機MG2と、第2車輪W2に駆動連結される第2出力部材O2と、カウンタギヤ機構CGと、第2出力用差動歯車機構DF2と、を備えている。
本実施形態では、第2回転電機MG2は、その回転軸心としての第5軸X5上に配置されている。そして、カウンタギヤ機構CGは、その回転軸心としての第6軸X6上に配置されている。また、第2出力部材O2及び第2出力用差動歯車機構DF2は、それらの回転軸心としての第7軸X7上に配置されている。
本例では、上記の軸X1~X7は、互いに平行に配置されている。以下の説明では、上記の軸X1~X7に平行な方向を、車両用駆動装置100の「軸方向L」とする。そして、軸方向Lにおいて、内燃機関EGに対して入力部材Iが配置される側を「軸方向第1側L1」とし、その反対側を「軸方向第2側L2」とする。また、上記の軸X1~X7のそれぞれに直交する方向を、各軸を基準とした「径方向R」とする。なお、どの軸を基準とするかを区別する必要がない場合や、どの軸を基準とするかが明らかである場合には、単に「径方向R」と記す場合がある。
本実施形態では、入力部材Iは、軸方向Lに沿って延在する入力軸1である。入力軸1は、伝達されるトルクの変動を減衰するダンパ装置DPを介して、内燃機関EGの出力軸Eoに駆動連結されている。内燃機関EGは、燃料の燃焼により駆動されて動力を取り出す原動機(ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等)である。本実施形態では、内燃機関EGは、第1車輪W1の駆動力源として機能する。
第1回転電機MG1は、第1車輪W1の駆動力源として機能する。第1回転電機MG1は、電力の供給を受けて動力を発生するモータ(電動機)としての機能と、動力の供給を受けて電力を発生するジェネレータ(発電機)としての機能とを有している。具体的には、第1回転電機MG1は、バッテリやキャパシタ等の蓄電装置BT(図2参照)と電気的に接続されている。そして、第1回転電機MG1は、蓄電装置BTに蓄えられた電力により力行して駆動力を発生する。また、第1回転電機MG1は、内燃機関EGの駆動力、又は第1出力部材O1の側から伝達される駆動力により発電を行って蓄電装置BTを充電する。
第1回転電機MG1の第1ステータSt1は、非回転部材(例えば、第1回転電機MG1等を収容するケース)に固定されている。第1回転電機MG1の第1ロータRo1は、第1ステータSt1に対して回転自在に支持されている。本実施形態では、第1ロータRo1は、第1ステータSt1に対して径方向Rの内側に配置されている。
分配用差動歯車機構SPは、第1回転要素E1と、第2回転要素E2と、第3回転要素E3と、を備えている。第1回転要素E1は、入力部材Iに駆動連結されている。第3回転要素E3は、第1ロータRo1に駆動連結されている。
本実施形態では、分配用差動歯車機構SPは、第1サンギヤS1と第1キャリヤC1と第1リングギヤR1とを備えた遊星歯車機構である。本例では、分配用差動歯車機構SPは、第1ピニオンギヤP1を支持する第1キャリヤC1と、第1ピニオンギヤP1に噛み合う第1サンギヤS1と、当該第1サンギヤS1に対して径方向Rの外側に配置されて第1ピニオンギヤP1に噛み合う第1リングギヤR1と、を備えたシングルピニオン型の遊星歯車機構である。
分配用差動歯車機構SPの回転要素の回転速度の順は、第1回転要素E1、第2回転要素E2、第3回転要素E3の順となっている。したがって、本実施形態では、第1回転要素E1は、第1サンギヤS1である。そして、第2回転要素E2は、第1キャリヤC1である。また、第3回転要素E3は、第1リングギヤR1である。
ここで、「回転速度の順」とは、各回転要素の回転状態における回転速度の順番のことである。各回転要素の回転速度は、遊星歯車機構の回転状態によって変化するが、各回転要素の回転速度の高低の並び順は、遊星歯車機構の構造によって定まるものであるため一定となる。なお、各回転要素の回転速度の順は、各回転要素の速度線図(図4,5等参照)における配置順に等しい。ここで、「各回転要素の速度線図における配置順」とは、速度線図における各回転要素に対応する軸が、当該軸に直交する方向に沿って配置される順番のことである。速度線図における各回転要素に対応する軸の配置方向は、速度線図の描き方によって異なるが、その配置順は遊星歯車機構の構造によって定まるものであるため一定となる。
図1に示すように、本実施形態では、第1駆動ユニット100Aは、第1回転電機MG1の第1ロータRo1と一体的に回転する第1ギヤG1と、第1ギヤG1と駆動連結された第2ギヤG2と、を備えている。図示の例では、第1ギヤG1と第2ギヤG2とが、アイドラギヤIGを介して駆動連結されている。アイドラギヤIGは、第1ギヤG1及び第2ギヤG2のそれぞれに噛み合っている。
本実施形態では、第1ギヤG1は、第2軸X2上に配置されている。そして、第1ギヤG1は、軸方向Lに沿って延在する第1ロータ軸RS1を介して、第1ロータRo1と一体的に回転するように連結されている。
本実施形態では、第2ギヤG2は、第1軸X1上に配置されている。そして、第2ギヤG2は、分配用差動歯車機構SPの第1リングギヤR1に対して、径方向Rの外側であって、径方向Rに沿う径方向視で分配用差動歯車機構SPと重複する位置に配置されている。ここで、2つの要素の配置に関して、「特定方向視で重複する」とは、その視線方向に平行な仮想直線を当該仮想直線と直交する各方向に移動させた場合に、当該仮想直線が2つの要素の双方に交わる領域が少なくとも一部に存在することを指す。
また、本実施形態では、第2ギヤG2は、第1リングギヤR1と一体的に回転するように連結されている。本例では、第1軸X1を軸心とする筒状のギヤ形成部材2が設けられている。そして、ギヤ形成部材2の外周面に第2ギヤG2が形成され、ギヤ形成部材2の内周面に第1リングギヤR1が形成されている。
変速機TMは、第3係合装置CL3を備えている。変速機TMは、分配用差動歯車機構SPから伝達された回転を、第3係合装置CL3によって形成された変速段に応じた変速比で変速して第1出力部材O1に伝達する。なお、変速機TMは、第3係合装置CL3によって形成された変速段に応じた変速比が1の場合、分配用差動歯車機構SPから伝達された回転をそのまま第1出力部材O1に伝達する。本実施形態では、第3係合装置CL3は、比較的変速比が大きい第1変速段(低速段)ST1と、当該第1変速段ST1よりも変速比が小さい第2変速段(高速段)ST2とのいずれかを形成する。
本実施形態では、変速機TMは、第3ギヤG3と、第4ギヤG4と、第5ギヤG5と、第6ギヤG6と、変速出力ギヤ3と、を備えている。本実施形態では、第3ギヤG3及び第4ギヤG4は、第1軸X1上に配置されている。そして、第5ギヤG5、第6ギヤG6、及び変速出力ギヤ3は、第3軸X3上に配置されている。
第3ギヤG3は、分配用差動歯車機構SPの第1キャリヤC1と一体的に回転するように連結されている。本実施形態では、第3ギヤG3は、分配用差動歯車機構SPに対して軸方向第1側L1に配置されている。また、本実施形態では、径方向Rに沿う径方向視で、第1回転電機MG1が第3ギヤG3と分配用差動歯車機構SPとの双方と重複する位置に配置されている。
第4ギヤG4は、分配用差動歯車機構SPの第1リングギヤR1と一体的に回転するように連結されている。本実施形態では、第4ギヤG4は、第1リングギヤR1に対して、径方向Rの外側であって、径方向Rに沿う径方向視で分配用差動歯車機構SPと重複する位置に配置されている。つまり、本実施形態では、変速機TMと分配用差動歯車機構SPとが、径方向Rに沿う径方向視で互いに重複するように配置されている。図示の例では、変速機TMの構成部材のうちの第4ギヤG4及び第6ギヤG6が、径方向視で分配用差動歯車機構SPと重複している。また、第3係合装置CL3も、径方向視で分配用差動歯車機構SPと重複している。また、本例では、第4ギヤG4は、第2ギヤG2としても機能する。換言すれば、第2ギヤG2と第4ギヤG4とが、1つのギヤとしてギヤ形成部材2の外周面に形成されている。これにより、第2ギヤG2と第4ギヤG4とが独立して設けられた構成と比較して、車両用駆動装置100(第1駆動ユニット100A)の製造コストを低減することができる。
第5ギヤG5は、第3ギヤG3に噛み合っている。第6ギヤG6は、第4ギヤG4に噛み合っている。本実施形態では、第6ギヤG6は、第4ギヤG4(第2ギヤG2)の周方向における第1ギヤG1とは異なる位置で、第4ギヤG4に噛み合っている。変速出力ギヤ3は、第5ギヤG5及び第6ギヤG6に対して相対的に回転可能に構成されている。
第3ギヤG3の歯数と第4ギヤG4の歯数とが異なっている。つまり、第3ギヤG3の外径と第4ギヤG4の外径とが異なっている。そして、上述したように、第3ギヤG3と第4ギヤG4とが同軸上に配置されていると共に、第3ギヤG3に噛み合う第5ギヤG5と第4ギヤG4に噛み合う第6ギヤG6とが同軸上に配置されている。そのため、第3ギヤG3の外径が第4ギヤG4の外径よりも小さい場合には、第5ギヤG5の外径が第6ギヤG6の外径よりも大きい。一方、第3ギヤG3の外径が第4ギヤG4の外径よりも大きい場合には、第5ギヤG5の外径が第6ギヤG6の外径よりも小さい。したがって、第3ギヤG3に対する第5ギヤG5の歯数比と、第4ギヤG4に対する第6ギヤG6の歯数比とが異なっている。本実施形態では、第3ギヤG3の外径が第4ギヤG4の外径よりも小さく、第3ギヤG3の歯数は第4ギヤG4の歯数よりも少ない。そのため、本実施形態では、第5ギヤG5の外径が第6ギヤG6の外径よりも大きく、第5ギヤG5の歯数は第6ギヤG6の歯数よりも多い。したがって、第3ギヤG3に対する第5ギヤG5の歯数比は、第4ギヤG4に対する第6ギヤG6の歯数比よりも大きい。
本実施形態では、第3係合装置CL3は、第5ギヤG5及び第6ギヤG6のいずれかを、変速出力ギヤ3に連結するように構成されている。上述したように、本実施形態では、第3ギヤG3に対する第5ギヤG5の歯数比は、第4ギヤG4に対する第6ギヤG6の歯数比よりも大きい。そのため、第3係合装置CL3が第5ギヤG5を変速出力ギヤ3に連結させた場合には、第2変速段ST2よりも変速比が大きい第1変速段(低速段)ST1が形成される。一方、第3係合装置CL3が第6ギヤG6を変速出力ギヤ3に連結させた場合には、第1変速段ST1よりも変速比が小さい第2変速段(高速段)ST2が形成される。
更に、本実施形態では、第3係合装置CL3は、第1変速段ST1及び第2変速段ST2のいずれも形成しないニュートラル状態に切り替え可能に構成されている。第3係合装置CL3がニュートラル状態の場合、変速機TMが分配用差動歯車機構SPから伝達された回転を第1出力部材O1に伝達しない状態、つまり、内燃機関EG及び第1回転電機MG1のいずれの駆動力も第1車輪W1に伝達されない状態となる。
第3係合装置CL3が第1変速段ST1及び第2変速段ST2のいずれかを形成した状態が、第3係合装置CL3の係合状態に相当する。一方、第3係合装置CL3のニュートラル状態が、第3係合装置CL3の解放状態に相当する。本例では、第3係合装置CL3は、ソレノイド、電動機、油圧シリンダ等のアクチュエータによって係合状態と解放状態とを切り替え可能に構成された噛み合い式係合装置(ドグクラッチ)である。
第1出力用差動歯車機構DF1は、第1出力部材O1の回転を一対の第1車輪W1に分配するように構成されている。本実施形態では、第1出力部材O1は、変速出力ギヤ3に噛み合う第1差動入力ギヤ4である。
本実施形態では、第1出力用差動歯車機構DF1は、傘歯車型の差動歯車機構である。具体的には、第1出力用差動歯車機構DF1は、中空の第1差動ケースと、当該第1差動ケースと一体的に回転するように支持された第1ピニオンシャフトと、当該第1ピニオンシャフトに対して回転可能に支持された一対の第1ピニオンギヤと、当該一対の第1ピニオンギヤに噛み合って分配出力要素として機能する一対の第1サイドギヤと、を備えている。第1差動ケースには、第1ピニオンシャフト、一対の第1ピニオンギヤ、及び一対の第1サイドギヤが収容されている。本実施形態では、第1差動ケースには、第1出力部材O1としての第1差動入力ギヤ4が、当該第1差動ケースの径方向Rの外側に突出するように連結されている。そして、一対の第1サイドギヤのそれぞれには、第1車輪W1に駆動連結された第1ドライブシャフトDS1が一体的に回転可能に連結されている。こうして、第1出力用差動歯車機構DF1は、一対の第1ドライブシャフトDS1を介して、第1出力部材O1(第1差動入力ギヤ4)の回転を一対の第1車輪W1に分配する。
第1係合装置CL1は、入力部材Iと分配用差動歯車機構SPの第1回転要素E1との間の動力伝達を断接する係合装置である。本実施形態では、第1係合装置CL1は、入力部材Iと第1サンギヤS1との間の動力伝達を断接するように構成されている。本例では、第1係合装置CL1は、一対の摩擦部材を備え、当該一対の摩擦部材同士の係合の状態が油圧によって制御される摩擦係合装置である。これにより、第1係合装置CL1を滑り係合状態として、第1係合装置CL1の伝達トルク容量を制御することができる。したがって、第1回転電機MG1の駆動力を利用して内燃機関EGを始動する場合に、第1回転電機MG1から内燃機関EGに伝達されるトルクを制御することができるため、第1回転電機MG1を一旦停止する必要がない。ここで、「滑り係合状態」とは、摩擦係合装置の一対の摩擦部材間に回転速度差(滑り)がある係合状態である。
第2係合装置CL2は、分配用差動歯車機構SPにおける第1回転要素E1、第2回転要素E2、及び第3回転要素E3の3つの回転要素のうちから選択される2つの間の動力伝達を断接する係合装置である。本実施形態では、第2係合装置CL2は、第2回転要素E2としての第1キャリヤC1と、第3回転要素E3としての第1リングギヤR1との間の動力伝達を断接するように構成されている。そして、第2係合装置CL2は、軸方向Lにおける第1係合装置CL1と分配用差動歯車機構SPとの間に配置されている。本例では、第2係合装置CL2は、ソレノイド、電動機、油圧シリンダ等のアクチュエータによって係合状態と解放状態とを切り替え可能に構成された噛み合い式係合装置(ドグクラッチ)である。
図1に示すように、第2回転電機MG2は、第2車輪W2の駆動力源として機能する。第2回転電機MG2は、電力の供給を受けて動力を発生するモータ(電動機)としての機能と、動力の供給を受けて電力を発生するジェネレータ(発電機)としての機能とを有している。具体的には、第2回転電機MG2は、上記の蓄電装置BTと電気的に接続されている。そして、第2回転電機MG2は、蓄電装置BTに蓄えられた電力により力行して駆動力を発生する。また、第2回転電機MG2は、回生中には、第2出力部材O2の側から伝達される駆動力により発電を行って蓄電装置BTを充電する。
第2回転電機MG2の第2ステータSt2は、非回転部材(例えば、第2回転電機MG2等を収容するケース)に固定されている。第2回転電機MG2の第2ロータRo2は、第2ステータSt2に対して回転自在に支持されている。本実施形態では、第2ロータRo2は、第2ステータSt2に対して径方向Rの内側に配置されている。
本実施形態では、第2駆動ユニット100Bは、第2ロータRo2と一体的に回転するロータギヤ5を備えている。ロータギヤ5は、第5軸X5上に配置されている。そして、ロータギヤ5は、軸方向Lに沿って延在する第2ロータ軸RS2を介して、第2ロータRo2と一体的に回転するように連結されている。
カウンタギヤ機構CGは、カウンタ入力ギヤ61と、カウンタ出力ギヤ62と、これらのギヤ61,62が一体的に回転するように連結するカウンタ軸63と、を備えている。
カウンタ入力ギヤ61は、カウンタギヤ機構CGの入力要素である。カウンタ入力ギヤ61は、ロータギヤ5に噛み合っている。
カウンタ出力ギヤ62は、カウンタギヤ機構CGの出力要素である。本実施形態では、カウンタ出力ギヤ62は、カウンタ入力ギヤ61よりも軸方向第2側L2に配置されている。また、本実施形態では、カウンタ出力ギヤ62は、カウンタ入力ギヤ61よりも小径に形成されている。
第2出力用差動歯車機構DF2は、第2出力部材O2の回転を一対の第2車輪W2に分配するように構成されている。本実施形態では、第2出力部材O2は、カウンタギヤ機構CGのカウンタ出力ギヤ62に噛み合う第2差動入力ギヤ7である。
本実施形態では、第2出力用差動歯車機構DF2は、傘歯車型の差動歯車機構である。具体的には、第2出力用差動歯車機構DF2は、中空の第2差動ケースと、当該第2差動ケースと一体的に回転するように支持された第2ピニオンシャフトと、当該第2ピニオンシャフトに対して回転可能に支持された一対の第2ピニオンギヤと、当該一対の第2ピニオンギヤに噛み合って分配出力要素として機能する一対の第2サイドギヤと、を備えている。第2差動ケースには、第2ピニオンシャフト、一対の第2ピニオンギヤ、及び一対の第2サイドギヤが収容されている。本実施形態では、第2差動ケースには、第2出力部材O2としての第2差動入力ギヤ7が、当該第2差動ケースの径方向Rの外側に突出するように連結されている。そして、一対の第2サイドギヤのそれぞれには、第2車輪W2に駆動連結された第2ドライブシャフトDS2が一体的に回転可能に連結されている。こうして、第2出力用差動歯車機構DF2は、一対の第2ドライブシャフトDS2を介して、第2出力部材O2(第2差動入力ギヤ7)の回転を一対の第2車輪W2に分配する。
図2に示すように、車両用駆動装置100は、第1回転電機MG1、第2回転電機MG2、内燃機関EG、第1係合装置CL1、及び第2係合装置CL2を制御する制御装置10を備えている。本実施形態では、制御装置10は、主制御部11と、内燃機関EGを制御する内燃機関制御部12と、第1回転電機MG1を制御する第1回転電機制御部13と、第2回転電機MG2を制御する第2回転電機制御部14と、第1係合装置CL1、第2係合装置CL2、及び第3係合装置CL3の係合の状態を制御する係合制御部15と、を備えている。
主制御部11は、内燃機関制御部12、第1回転電機制御部13、第2回転電機制御部14、及び係合制御部15のそれぞれに対して、各制御部が担当する装置を制御する指令を出力する。内燃機関制御部12は、内燃機関EGが、主制御部11から指令された目標トルクを出力するように、或いは、主制御部11から指令された目標回転速度となるように内燃機関EGを制御する。第1回転電機制御部13は、第1回転電機MG1が、主制御部11から指令された目標トルクを出力するように、或いは、主制御部11から指令された目標回転速度となるように第1回転電機MG1を制御する。第2回転電機制御部14は、第2回転電機MG2が、主制御部11から指令された目標トルクを出力するように、或いは、主制御部11から指令された目標回転速度となるように第2回転電機MG2を制御する。係合制御部15は、第1係合装置CL1、第2係合装置CL2、及び第3係合装置CL3のそれぞれが、主制御部11から指令された係合の状態となるように、第1係合装置CL1、第2係合装置CL2、及び第3係合装置CL3を動作させるためのアクチュエータ(図示を省略)を制御する。
また、主制御部11は、車両用駆動装置100が搭載される車両の各部の情報を取得するために、当該車両の各部に設けられたセンサからの情報を取得可能に構成されている。本実施形態では、主制御部11は、SOCセンサSe1、車速センサSe2、アクセル操作量センサSe3、ブレーキ操作量センサSe4、及びシフト位置センサSe5からの情報を取得可能に構成されている。
SOCセンサSe1は、第1回転電機MG1及び第2回転電機MG2と電気的に接続された、蓄電装置BTの状態を検出するためのセンサである。SOCセンサSe1は、例えば、電圧センサや電流センサ等により構成されている。主制御部11は、SOCセンサSe1から出力される電圧値や電流値等の情報に基づいて、蓄電装置BTの充電量(SOC:State of Charge)を算出する。
車速センサSe2は、車両用駆動装置100が搭載される車両の走行速度を検出するためのセンサである。本実施形態では、車速センサSe2は、第1出力部材O1の回転速度を検出するためのセンサである。主制御部11は、車速センサSe2から出力される上記回転速度の情報に基づいて、第1出力部材O1の回転速度(角速度)を算出する。第1出力部材O1の回転速度は車速に比例するため、主制御部11は、車速センサSe2の検出信号に基づいて車速を算出する。
アクセル操作量センサSe3は、車両用駆動装置100が搭載される車両に設けられたアクセルペダルの運転者による操作量を検出するためのセンサである。主制御部11は、アクセル操作量センサSe3の検出信号に基づいて、運転者によるアクセルペダルの操作量を算出する。
ブレーキ操作量センサSe4は、車両用駆動装置100が搭載される車両に設けられたブレーキペダルの運転者による操作量を検出するためのセンサである。主制御部11は、ブレーキ操作量センサSe4の検出信号に基づいて、運転者によるブレーキペダルの操作量を算出する。
シフト位置センサSe5は、車両用駆動装置100が搭載される車両の運転者により操作されるシフトレバーの選択位置(シフト位置)を検出するためのセンサである。主制御部11は、シフト位置センサSe5の検出信号に基づいてシフト位置を算出する。シフトレバーは、パーキングレンジ(Pレンジ)、後進走行レンジ(Rレンジ)、ニュートラルレンジ(Nレンジ)、前進走行レンジ(Dレンジ)等を選択可能に構成されている。
主制御部11は、上記のセンサSe1~Se5からの情報に基づいて、後述する車両用駆動装置100における複数の動作モードの選択を行う。主制御部11は、係合制御部15を介して、第1係合装置CL1、第2係合装置CL2、及び第3係合装置CL3のそれぞれを、選択した動作モードに応じた係合の状態に制御することにより、当該選択した動作モードへの切り替えを行う。更に、主制御部11は、内燃機関制御部12、第1回転電機制御部13、及び第2回転電機制御部14を介して、内燃機関EG、第1回転電機MG1、及び第2回転電機MG2の動作状態を協調制御することにより、選択した動作モードに応じた適切な車両の走行を可能とする。
図3に示すように、本実施形態では、車両用駆動装置100は、動作モードとして、電気式トルクコンバータモード(以下、「eTCモード」と記す)と、第1EVモードと、第2EVモードと、第1HVモードと、第2HVモードと、充電モードと、を備えている。
図3に、本実施形態の車両用駆動装置100の各動作モードにおける、第1係合装置CL1、第2係合装置CL2、及び第3係合装置CL3の状態を示す。なお、図3の第1係合装置CL1及び第2係合装置CL2の欄において、「〇」は対象の係合装置が係合状態であることを示し、「×」は対象の係合装置が解放状態であることを示している。また、図3の第3係合装置CL3の欄において、「Lo」は第3係合装置CL3が第1変速段(低速段)ST1を形成していることを示し、「Hi」は第3係合装置CL3が第2変速段(高速段)ST2を形成していることを示し、「N」は第3係合装置CL3がニュートラル状態となっていることを示している。
eTCモードは、分配用差動歯車機構SPを介して第1回転電機MG1の駆動力と内燃機関EGの駆動力とを合わせて第2回転要素E2から第1出力部材O1に出力するモードである。このモードは、内燃機関EGのトルクを増幅して第1出力部材O1に伝達することができるため、所謂、電気式トルクコンバータモードと称される。
図3に示すように、eTCモードでは、第1係合装置CL1が係合状態であり、第2係合装置CL2が解放状態であり、第3係合装置CL3が第1変速段(低速段)ST1を形成した状態となるように制御される。つまり、eTCモードでは、第1係合装置CL1が係合状態、第2係合装置CL2が解放状態とされる。また、本実施形態のeTCモードでは、第3係合装置CL3が係合状態とされる。eTCモードは、「第1モード」に相当する。
本実施形態のeTCモードでは、分配用差動歯車機構SPが、第1回転電機MG1のトルクと内燃機関EGのトルクとを合わせて、内燃機関EGのトルクよりも大きいトルクを第1キャリヤC1から出力する。そして、第1キャリヤC1の回転が、変速機TMにおいて第1変速段ST1に応じた変速比で変速されて変速出力ギヤ3に伝達される(図4参照)。
第1EVモードでは、第1係合装置CL1が解放状態、第2係合装置CL2が係合状態、第3係合装置CL3が第1変速段(低速段)ST1を形成した状態となるように制御される。一方、第2EVモードでは、第1係合装置CL1が解放状態、第2係合装置CL2が係合状態、第3係合装置CL3が第2変速段(高速段)ST2を形成した状態となるように制御される。つまり、第1EVモード及び第2EVモードでは、第1係合装置CL1が解放状態、第2係合装置CL2及び第3係合装置CL3の双方が係合状態とされる。そのため、第1EVモード及び第2EVモードでは、内燃機関EGと第1車輪W1との間での動力伝達が遮断された状態、かつ、第1回転電機MG1と第1車輪W1との間での動力伝達が行われる状態となる。第1EVモード及び第2EVモードは、「第2モード」に相当する。
第1EVモード及び第2EVモードでは、第1係合装置CL1が解放状態とされることによって内燃機関EGが分配用差動歯車機構SPから分離されると共に、第2係合装置CL2が係合状態とされることによって分配用差動歯車機構SPの3つの回転要素E1~E3が互いに一体的に回転する状態となる。その結果、本実施形態では、第1ギヤG1から第2ギヤG2に伝達された第1回転電機MG1の回転は、そのまま変速機TMの第3ギヤG3及び第4ギヤG4に伝達される。そして、変速機TMに伝達された回転は、第3係合装置CL3の状態に応じて、第1EVモードでは第1変速段ST1の変速比、第2EVモードでは第2変速段ST2の変速比で変速されて変速出力ギヤ3に伝達される(図5参照)。
第1HVモードでは、第1係合装置CL1及び第2係合装置CL2の双方が係合状態、第3係合装置CL3が第1変速段(低速段)ST1を形成した状態となるように制御される。一方、第2HVモードでは、第1係合装置CL1及び第2係合装置CL2の双方が係合状態、第3係合装置CL3が第2変速段(高速段)ST2を形成した状態となるように制御される。つまり、第1HVモード及び第2HVモードでは、第1係合装置CL1、第2係合装置CL2、及び第3係合装置CL3の全てが係合状態とされる。そのため、第1HVモード及び第2HVモードでは、内燃機関EG及び第1回転電機MG1の双方と第1車輪W1との間での動力伝達が行われる状態となる。第1HVモード及び第2HVモードは、「第3モード」に相当する。
第1HVモード及び第2HVモードでは、第1係合装置CL1が係合状態とされることによって内燃機関EGが分配用差動歯車機構SPに連結されると共に、第2係合装置CL2が係合状態とされることによって分配用差動歯車機構SPの3つの回転要素E1~E3が互いに一体的に回転する状態となる。その結果、本実施形態では、入力部材Iを介して伝達される内燃機関EGの回転、及び、第1ギヤG1から第2ギヤG2に伝達された第1回転電機MG1の回転は、そのまま変速機TMの第3ギヤG3及び第4ギヤG4に伝達される。そして、変速機TMに伝達された回転は、第3係合装置CL3の状態に応じて、第1HVモードでは第1変速段ST1の変速比、第2HVモードでは第2変速段ST2の変速比で変速されて変速出力ギヤ3に伝達される(図5参照)。
充電モードでは、第1係合装置CL1及び第2係合装置CL2の双方が係合状態、第3係合装置CL3がニュートラル状態となるように制御される。つまり、充電モードでは、第1係合装置CL1及び第2係合装置CL2の双方が係合状態、第3係合装置CL3が解放状態とされる。そのため、充電モードでは、内燃機関EGと第1回転電機MG1との間での動力伝達が行われる状態、かつ、内燃機関EG及び第1回転電機MG1の双方と第1車輪W1との間での動力伝達が遮断された状態であって、内燃機関EGから伝達される駆動力により第1回転電機MG1が発電を行う状態となる。
なお、充電モードでは、車両を停車させていても良いし、第1回転電機MG1が発電した電力や蓄電装置BTに蓄えられた電力により第2回転電機MG2を力行させ、当該第2回転電機MG2の駆動力を第2車輪W2に伝達することで車両を走行させても良い。このように充電モードとしつつ第2回転電機MG2の駆動力によって車両を走行させるモードは、所謂、シリーズハイブリッドモードと称される。
図4に、本実施形態のeTCモードにおける分配用差動歯車機構SP及び変速機TMの速度線図を示す。図4の速度線図において、縦軸は、分配用差動歯車機構SP及び変速機TMの各回転要素の回転速度に対応している。そして、並列配置された複数本の縦線のそれぞれは、分配用差動歯車機構SP及び変速機TMの各回転要素に対応している。また、図4の速度線図において、複数本の縦線の上方に示された符号は、対応する回転要素の符号である。そして、複数本の縦線の下方に示された符号は、上方に示された符号に対応する回転要素に駆動連結された要素の符号である。このような速度線図の記載方法は、図5においても同様である。
図4に示すように、本実施形態のeTCモードでは、内燃機関EGが正回転しつつ正トルクを出力し、第1回転電機MG1が負回転しつつ正トルクを出力して発電する。これにより、内燃機関EGのトルクよりも大きいトルクが分配用差動歯車機構SPの第1キャリヤC1に伝達される。このトルクによって回転する第1キャリヤC1の回転が、変速機TMの第3ギヤG3に伝達される。そして、第3ギヤG3と第5ギヤG5との間で、第1変速段ST1に応じた変速比で減速された回転が、変速出力ギヤ3に伝達される。
図5に、本実施形態の第1EVモード及び第2EVモード、並びに、第1HVモード及び第2HVモードにおける、分配用差動歯車機構SP及び変速機TMの速度線図を示す。
図5に示すように、本実施形態の第1EVモード及び第2EVモード、並びに、第1HVモード及び第2HVモードでは、第2係合装置CL2が係合状態とされることによって分配用差動歯車機構SPの3つの回転要素E1~E3が互いに一体的に回転する状態となる。このように一体回転する分配用差動歯車機構SPの3つの回転要素E1~E3に対して、第1EVモード及び第2EVモードでは第1回転電機MG1のトルクが伝達され、第1HVモード及び第2HVモードでは内燃機関EG及び第1回転電機MG1の双方のトルクが伝達される。これらのトルクによって回転する分配用差動歯車機構SPの3つの回転要素E1~E3のうち、第2回転要素E2である第1キャリヤC1から出力された回転が、変速機TMの第3ギヤG3に伝達される。一方、第3回転要素E3である第1リングギヤR1から出力された回転が、変速機TMの第4ギヤG4に伝達される。そして、第1EVモード及び第1HVモードでは、第3ギヤG3と第5ギヤG5との間で、第1変速段ST1に応じた変速比で減速された回転が、変速出力ギヤ3に伝達される。一方、第2EVモード及び第2HVモードでは、第4ギヤG4と第6ギヤG6との間で、第2変速段ST2に応じた変速比で減速された回転が、変速出力ギヤ3に伝達される。
以下では、制御装置10による制御処理について説明する。図6は、制御装置10による制御処理の一例を示すフローチャートである。なお、図6に示す制御処理は、内燃機関EGが停止した状態から開始されているものとする。
図6に示すように、制御装置10は、実要求駆動力Taが第1閾値TH1よりも大きいか否かを判断する(ステップ#1)。実要求駆動力Taは、車両に現在要求されている駆動力、より詳しくは一対の第1車輪W1及び一対の第2車輪W2に伝達することが現在要求されている駆動力である。第1閾値TH1は、第2モード(ここでは、第1EVモード及び第2EVモード)において出力可能な駆動力の範囲内で設定された閾値である。第1閾値TH1としては、例えば、第1EVモード又は第2EVモードにおいて第1回転電機MG1及び第2回転電機MG2の双方により出力可能な最大の駆動力を設定することができる。ここで、車両の走行速度である車速V、及び実要求駆動力Taに応じて第1EVモードか第2EVモードかが選択され、車速Vに応じて第1EVモード又は第2EVモードにおいて第1回転電機MG1及び第2回転電機MG2が出力可能な最大の駆動力も変化する。したがって、第1閾値TH1は、車速Vに応じて変化する値に設定される。つまり、第1閾値TH1は、車速Vが高くなるに従って低い値となるように設定される。例えば、各車速Vにおける第1EVモードでの最大の駆動力と第2EVモードでの最大の駆動力とのいずれか高い方の値を、第1閾値TH1とすることができる。本実施形態では、主制御部11が、アクセル操作量センサSe3及びブレーキ操作量センサSe4からの情報に基づいて実要求駆動力Taを算出し、当該実要求駆動力Taが第1閾値TH1よりも大きいか否かを判断する。
制御装置10は、実要求駆動力Taが第1閾値TH1よりも大きいと判断した場合(ステップ#1:Yes)、内燃機関EGを始動させる(ステップ#2)。本実施形態では、係合制御部15が第1係合装置CL1を係合状態とすると共に、それによって第1係合装置CL1を介して内燃機関EGに伝達されるトルクを、第1回転電機MG1が出力する(既にトルクを出している場合には当該トルクに上乗せして出力する)ように、第1回転電機制御部13が第1回転電機MG1を駆動させる。こうして、第1回転電機MG1の駆動力を利用して内燃機関EGを始動させる。
一方、制御装置10は、実要求駆動力Taが第1閾値TH1以下であると判断した場合(ステップ#1:No)、車両の設定状態及び走行状態の少なくとも一方に基づいて、車両に要求されると予測される駆動力である予測要求駆動力Tfが、第1閾値TH1よりも大きいか否かを判定する(ステップ#3)。
本実施形態では、車両の設定状態は、通常の駆動力を出力する通常出力設定と、当該通常出力設定よりも高い駆動力を出力する高出力設定と、を含む。そして、制御装置10は、車両の設定状態が高出力設定である場合には、予測要求駆動力Tfが第1閾値TH1よりも大きいと判定する。なお、通常出力設定と高出力設定との切り替えは、例えば、運転者がシフトレバーを操作することによって実現可能である。この場合、主制御部11が、シフト位置センサSe5からの情報に基づいて、車両の設定状態を判定可能である。或いは、通常出力設定と高出力設定との切り替えは、運転者がモード切替スイッチを操作すること等によっても実現可能である。なお、高出力設定としては、例えば、スポーツ走行モードや牽引モード等が含まれ、通常出力設定としては、例えば、燃費優先モードや快適モード等が含まれる。
また、本実施形態では、車両の走行状態を示す情報として、車両が現在走行している道路における進行方向の前方に位置する部分の勾配である走行道路勾配と、車両が牽引中である場合における牽引対象の重量である牽引重量と、車輪の地面に対するスリップ量である車輪スリップ量と、を含む。そして、走行道路勾配が規定の勾配閾値よりも大きい場合、牽引重量が規定の牽引閾値よりも大きい場合、及び車輪スリップ量が規定のスリップ閾値よりも大きい場合の少なくとも1つを満たすことを条件として、制御装置10は、予測要求駆動力Tfが第1閾値TH1よりも大きいと判定する。
ここで、走行道路勾配は、上り勾配を正、下り勾配を負として、角度や割合で表すことができる。上り勾配が大きい場合には車速Vを維持するために必要な実要求駆動力Taが大きくなると予想される。したがって、勾配閾値は、正の値であって、例えば、車速Vを維持するために必要な実要求駆動力Taが上記の第1閾値TH1に相当する値となるような走行道路勾配の値に設定される。なお、走行道路勾配は、車両に搭載されたナビゲーションシステムにおける道路情報、車両に搭載されたカメラによる撮影画像、車両に搭載された加速度センサによる計測結果等に基づいて算出可能である。
また、牽引重量は、車両が牽引対象物を牽引中である場合の当該牽引対象物の重量で表すことができる。牽引重量が大きい場合には車両を加速させるための実要求駆動力Taが大きくなると予想される。したがって、牽引閾値は、例えば、車両に必要な加速を行わせるための実要求駆動力Taが上記の第1閾値TH1に相当する値となるような牽引重量の値に設定される。このような牽引重量は、車速センサSe2及びアクセル操作量センサSe3からの情報等に基づいて算出可能である。また、例えば、牽引重量を、単に牽引対象物の有無のみで表すこともできる。この場合、牽引対象物が有る場合には牽引重量が牽引閾値よりも大きいと判定し、牽引対象物が無い場合には牽引重量が牽引閾値よりも小さいと判定しても良い。このような牽引対象物の有無は、牽引装置の接続又は非接続を示す信号等から判定することができる。
また、車輪スリップ量は、車速Vに応じた第1車輪W1の回転速度と実際の第1車輪W1の回転速度との差で表すことができる。一般的に、滑り易い路面や凹凸が激しい路面などの悪路を走行中である場合に車輪スリップ量が大きくなる傾向があり、このような路面を走行中には、車両を適切に制御するために実要求駆動力Taが大きくなる場合があると予想される。したがって、車輪スリップ量は、例えば、悪路を適切に走行するために必要な実要求駆動力Taが上記第1閾値TH1に相当する値となるような車輪スリップ量の値に設定される。このような車輪スリップ量は、第1出力部材O1や第1車輪W1の回転速度を検出する車速センサSe2及び車両の加速度を検出する加速度センサ(図示を省略)からの情報等に基づいて算出可能である。
制御装置10は、予測要求駆動力Tfが第1閾値TH1よりも大きいと判定した場合(ステップ#3:Yes)、内燃機関EGを始動させる(ステップ#2)。一方、制御装置10は、予測要求駆動力Tfが第1閾値TH1以下であると判定した場合(ステップ#3:No)、動作モードを第1EVモード又は第2EVモードとする(ステップ#4)。つまり、現状の動作モードが第1EVモード又は第2EVモードである場合には、そのモードを維持する。本実施形態では、係合制御部15が、第1係合装置CL1を解放状態とし、第2係合装置CL2を係合状態とし、第3係合装置CL3を第1変速段ST1又は第2変速段ST2を形成した状態とする。更に、制御装置10は、実要求駆動力Taが出力されるように第1回転電機MG1を制御する。なお、第1EVモード又は第2EVモードにおいて、第2回転電機MG2は、駆動していても良いし、停止していても良い。
制御装置10は、ステップ#2にて内燃機関EGを始動させた後、車速Vが第2閾値TH2未満であるか否かを判断する(ステップ#5)。本実施形態では、第2閾値TH2は、第1係合装置CL1及び第2係合装置CL2の双方が係合状態である場合に、内燃機関EGの回転速度がアイドル回転速度となる車速Vに対応するように設定されている。第2閾値TH2をこのように設定し、車速Vが第2閾値TH2未満である場合に第1HVモード及び第2HVモードを選択しないようにすることで、第1HVモード又は第2HVモードにすると内燃機関EGがストールするような車速Vの場合に、それらのモードを選択しないようにすることができる。
制御装置10は、車速Vが第2閾値TH2未満であると判断した場合(ステップ#5:Yes)、動作モードをeTCモードとする(ステップ#6)。本実施形態では、係合制御部15が、第1係合装置CL1を係合状態とし、第2係合装置CL2を解放状態とし、第3係合装置CL3を第1変速段ST1を形成した状態とする。更に、制御装置10は、実要求駆動力Taが出力されるように第1回転電機MG1及び内燃機関EGを制御する。eTCモードは、第1HVモード及び第2HVモードに比べて、低い車速Vにおいて大きな駆動力を得ることができるモードである。したがって、第1HVモード及び第2HVモードでは内燃機関EGがストールするような低い車速Vにおいても、適切に必要な駆動力を迅速に出力できる状態とすることができる。なお、eTCモードにおいて、第2回転電機MG2は、駆動していても良いし、停止していても良い。
一方、制御装置10は、車速Vが第2閾値TH2以上であると判断した場合(ステップ#5:No)、動作モードを第1HVモード又は第2HVモードとする(ステップ#7)。本実施形態では、係合制御部15が、第1係合装置CL1及び第2係合装置CL2の双方を係合状態とし、第3係合装置CL3を第1変速段ST1又は第2変速段ST2を形成した状態とする。更に、制御装置10は、実要求駆動力Taが出力されるように第1回転電機MG1及び内燃機関EGを制御する。第1HVモード又は第2HVモードでは、第2係合装置CL2が係合状態とされ、3つの回転要素E1~E3が互いに一体的に回転する状態の分配用差動歯車機構SPを介して、第1回転電機MG1及び内燃機関EGの駆動力が第1出力部材O1に伝達されるため、eTCモードよりもエネルギ効率を高め易い。したがって、車速Vが比較的高い場合に、車両用駆動装置100のエネルギ効率を高めつつ、必要な駆動力を迅速に出力できる状態とすることができる。なお、第1HVモード又は第2HVモードにおいて、第2回転電機MG2は、駆動していても良いし、停止していても良い。
図7及び図8は、第1EVモードで停車している車両が、eTCモードで発進する場合におけるタイムチャートである。図7は、従来の制御処理の一例を示すタイムチャートであり、図8は、本実施形態に係る制御装置10による制御処理において、予測要求駆動力Tfが第1閾値TH1よりも大きいと判定した場合における制御の一例を示すタイムチャートである。ここで、図7及び図8において、「Ns」、「Nc」、「Nr」は、それぞれ、第1サンギヤS1の回転速度に換算した内燃機関EG(出力軸Eo)の回転速度Neg、第1キャリヤC1の回転速度に換算した第1出力部材O1の回転速度(車速V)、第1リングギヤR1の回転速度に換算した第1回転電機MG1(第1ロータRo1)の回転速度Nmg1を表している。
図7に示すように、従来の制御処理では、時刻t11まで、第1係合装置CL1が解放状態、第2係合装置CL2が係合状態、第3係合装置CL3が第1変速段(低速段)ST1を形成した状態であり、動作モードが第1EVモードとなっている。そして、車両が停車した状態(V=0)となっている。
その後、運転者によってアクセルペダルが操作されて、大きな駆動力が要求されたことに伴い、動作モードを第1EVモードからeTCモードに切り替えるために、内燃機関EGを始動する制御を時刻t11から実行する。本例では、時刻t11に、第3係合装置CL3をニュートラル状態とし、運転者によるアクセルペダルの操作に伴い、第1回転電機MG1の駆動力により第1リングギヤR1の回転速度Nrを上昇させる。そして、時刻t12から、第1係合装置CL1を係合状態とすることで、第1回転電機MG1の駆動力によって内燃機関EGを始動する。
内燃機関EGの始動後、第3係合装置CL3を係合状態(第1変速段ST1を形成した状態)としても車両の停車を維持するために、時刻13に、第1係合装置CL1を解放状態とし、第1回転電機MG1を制御して第1リングギヤR1の回転速度Nrを零に近付けるように減少させる(第1遷移モード)。
そして、時刻14に、第2係合装置CL2を解放状態として分配用差動歯車機構SPの3つの回転要素E1~E3が相対回転可能な状態とした後、第1回転電機MG1を制御して第1リングギヤR1の回転速度Nrを更に減少させる(第2遷移モード)。これにより、停車中かつ第3係合装置CL3を係合状態であるために第1キャリヤC1の回転速度Ncが零に維持されたまま、第1サンギヤS1の回転速度Nsを内燃機関EGの回転速度Negに近付けることができる。
続いて、時刻t15に、第1サンギヤS1の回転速度Nsが内燃機関EGの回転速度Negに近付いた状態で、第1係合装置CL1を係合状態とすることで、動作モードをeTCモードとする。その後、第1回転電機MG1を制御して第1リングギヤR1の回転速度Nrを上昇させることにより、車速Vを次第に上昇させる。なお、図示の例では、eTCモードで車速Vを上昇させている間、内燃機関EGの回転速度Neg(第1サンギヤS1の回転速度Ns)は一定に維持されている。そして、時刻t16に回転速度Nc,Nr,Nsが一致すると、第2係合装置CL2を係合状態として、動作モードを第1HVモードに切り替える。
このように、従来の制御処理では、時刻t11に大きな駆動力が要求されてから、時刻t15に動作モードがeTCモードに切り替わるまで、第1遷移モードと第2遷移モードとを介してモード移行を行う必要がある。そのため、大きな駆動力が要求されてからeTCモードで第1出力部材O1に駆動力を出力できるようになるまでに多くの時間を要する。
これに対して、本実施形態に係る制御装置10による制御処理では、予測要求駆動力Tfが第1閾値TH1よりも大きいと判定した場合に、図8に示すように、時刻t21に実際に大きな駆動力が要求される前に、従来の制御処理における時刻t11~t15の期間に実行される制御と同様の制御の実行が完了している。つまり、実要求駆動力Taが大きくなる前に、eTCモードとなっている。そのため、時刻t21に実際に大きな駆動力が要求された後、eTCモードによって速やかに当該要求駆動力に相当する駆動力を第1出力部材O1に出力することができる。
〔その他の実施形態〕
(1)上記の実施形態では、動作モードとして、eTCモード、EVモード(第1EVモード及び第2EVモード)、HVモード(第1HVモード及び第2HVモード)、及び充電モードを備えた構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、動作モードとして、少なくともeTCモードとEVモードとを備えていれば良い。したがって、HVモードを備えず、或いは、充電モードを備えず、或いはHVモード及び充電モードの双方を備えていない構成としても良い。
(1)上記の実施形態では、動作モードとして、eTCモード、EVモード(第1EVモード及び第2EVモード)、HVモード(第1HVモード及び第2HVモード)、及び充電モードを備えた構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、動作モードとして、少なくともeTCモードとEVモードとを備えていれば良い。したがって、HVモードを備えず、或いは、充電モードを備えず、或いはHVモード及び充電モードの双方を備えていない構成としても良い。
(2)上記の実施形態では、車両用駆動装置100が第1駆動ユニット100Aと第2駆動ユニット100Bとを備えた構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、車両用駆動装置100が第1駆動ユニット100Aを備え、第2駆動ユニット100Bを備えていない構成としても良い。また、第1駆動ユニット100Aが第2回転電機MG2を備えていても良い。この場合、第1駆動ユニット100Aにおける変速機TMよりも第1車輪W1側のいずれかの回転要素に駆動力を伝達できるように第2回転電機MG2が駆動連結されていると良い。或いは、車両用駆動装置100が第2回転電機MG2を備えていない構成としても良い。
(3)上記の実施形態では、第1駆動ユニット100Aが、EVモードとして、変速機TMによる変速比が異なる第1EVモードと第2EVモードとを備えた構成を例として説明したが、EVモードが1つの変速比のみの1つのモードであっても良い。同様に、上記の実施形態では、第1駆動ユニット100Aが、HVモードとして、変速機TMによる変速比が異なる第1HVモードと第2HVモードとを備えた構成を例として説明したが、HVモードが1つの変速比のみの1つのモードであっても良い。EVモード及びHVモードの双方が1つのモードのみである場合、変速機TM(第3係合装置CL3)は1つの変速段とニュートラル状態(動力伝達を遮断する状態)とを実現する構成とされる。
(4)上記の実施形態では、分配用差動歯車機構SPがシングルピニオン型の遊星歯車機構である場合を例として説明したが、そのような構成には限定されるない。例えば、分配用差動歯車機構SPがダブルピニオン型の遊星歯車機構により構成されても良い。或いは、分配用差動歯車機構SPが、複数の傘歯車を組み合わせた構成等のような他の差動歯車装置により構成されていても良い。
(5)上記の実施形態では、第1係合装置CL1が摩擦係合装置であり、第2係合装置CL2及び第3係合装置CL3のそれぞれが噛み合い式係合装置である構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、例えば、第1係合装置CL1が噛み合い式係合装置であっても良い。また、第2係合装置CL2及び第3係合装置CL3の少なくとも一方が摩擦係合装置であっても良い。
(6)なお、上述した各実施形態で開示された構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示された構成と組み合わせて適用することも可能である。その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で単なる例示に過ぎない。したがって、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内で、適宜、種々の改変を行うことが可能である。
〔上記実施形態の概要〕
以下では、上記において説明した車両用駆動装置(100)の概要について説明する。
以下では、上記において説明した車両用駆動装置(100)の概要について説明する。
車両用駆動装置(100)は、
車両が備える内燃機関(EG)に駆動連結される入力部材(I)と、
車輪(W1)に駆動連結される出力部材(O1)と、
ロータ(Ro1)を備えた回転電機(MG1)と、
第1回転要素(E1)、第2回転要素(E2)、及び第3回転要素(E3)を備え、前記第1回転要素(E1)が前記入力部材(I)に駆動連結され、前記第3回転要素(E3)が前記ロータ(Ro1)に駆動連結された分配用差動歯車機構(SP)と、
前記入力部材(I)と前記第1回転要素(E1)との間の動力伝達を断接する第1係合装置(CL1)と、
前記第1回転要素(E1)、前記第2回転要素(E2)、及び前記第3回転要素(E3)の3つの回転要素のうちから選択される2つの間の動力伝達を断接する第2係合装置(CL2)と、
前記回転電機(MG1)、前記内燃機関(EG)、前記第1係合装置(CL1)、及び前記第2係合装置(CL2)を制御する制御装置(10)と、を備え、
前記分配用差動歯車機構(SP)は、前記第1回転要素(E1)、前記第2回転要素(E2)、及び前記第3回転要素(E3)の回転速度の順が記載の順となるように構成され、
動作モードとして、第1モードと、第2モードと、を備え、
前記第1モードでは、前記第1係合装置(CL1)が係合状態、前記第2係合装置(CL2)が解放状態とされ、前記分配用差動歯車機構(SP)を介して前記回転電機(MG1)の駆動力と前記内燃機関(EG)の駆動力とを合わせて前記第2回転要素(E2)から前記出力部材(O1)に出力し、
前記第2モードでは、前記第1係合装置(CL1)が解放状態、前記第2係合装置(CL2)が係合状態とされ、
前記制御装置(10)は、
前記車両に要求されると予測される駆動力である予測要求駆動力(Tf)が、前記第2モードにおいて出力可能な駆動力の範囲内で設定された規定の第1閾値(TH1)よりも大きいか否かを判定し、
前記予測要求駆動力(Tf)が前記第1閾値(TH1)よりも大きいと判定した場合、又は、前記車両に現在要求されている駆動力である実要求駆動力(Ta)が前記第1閾値(TH1)よりも大きい場合には、前記動作モードを前記第1モードとして、前記実要求駆動力(Ta)が出力されるように前記回転電機(MG1)及び前記内燃機関(EG)を制御し、
前記実要求駆動力(Ta)が前記第1閾値(TH1)以下である場合であって、前記予測要求駆動力(Tf)が前記第1閾値(TH1)以下であると判定した場合には、前記動作モードを前記第2モードとして、前記実要求駆動力(Ta)が出力されるように前記回転電機(MG1)を制御する。
車両が備える内燃機関(EG)に駆動連結される入力部材(I)と、
車輪(W1)に駆動連結される出力部材(O1)と、
ロータ(Ro1)を備えた回転電機(MG1)と、
第1回転要素(E1)、第2回転要素(E2)、及び第3回転要素(E3)を備え、前記第1回転要素(E1)が前記入力部材(I)に駆動連結され、前記第3回転要素(E3)が前記ロータ(Ro1)に駆動連結された分配用差動歯車機構(SP)と、
前記入力部材(I)と前記第1回転要素(E1)との間の動力伝達を断接する第1係合装置(CL1)と、
前記第1回転要素(E1)、前記第2回転要素(E2)、及び前記第3回転要素(E3)の3つの回転要素のうちから選択される2つの間の動力伝達を断接する第2係合装置(CL2)と、
前記回転電機(MG1)、前記内燃機関(EG)、前記第1係合装置(CL1)、及び前記第2係合装置(CL2)を制御する制御装置(10)と、を備え、
前記分配用差動歯車機構(SP)は、前記第1回転要素(E1)、前記第2回転要素(E2)、及び前記第3回転要素(E3)の回転速度の順が記載の順となるように構成され、
動作モードとして、第1モードと、第2モードと、を備え、
前記第1モードでは、前記第1係合装置(CL1)が係合状態、前記第2係合装置(CL2)が解放状態とされ、前記分配用差動歯車機構(SP)を介して前記回転電機(MG1)の駆動力と前記内燃機関(EG)の駆動力とを合わせて前記第2回転要素(E2)から前記出力部材(O1)に出力し、
前記第2モードでは、前記第1係合装置(CL1)が解放状態、前記第2係合装置(CL2)が係合状態とされ、
前記制御装置(10)は、
前記車両に要求されると予測される駆動力である予測要求駆動力(Tf)が、前記第2モードにおいて出力可能な駆動力の範囲内で設定された規定の第1閾値(TH1)よりも大きいか否かを判定し、
前記予測要求駆動力(Tf)が前記第1閾値(TH1)よりも大きいと判定した場合、又は、前記車両に現在要求されている駆動力である実要求駆動力(Ta)が前記第1閾値(TH1)よりも大きい場合には、前記動作モードを前記第1モードとして、前記実要求駆動力(Ta)が出力されるように前記回転電機(MG1)及び前記内燃機関(EG)を制御し、
前記実要求駆動力(Ta)が前記第1閾値(TH1)以下である場合であって、前記予測要求駆動力(Tf)が前記第1閾値(TH1)以下であると判定した場合には、前記動作モードを前記第2モードとして、前記実要求駆動力(Ta)が出力されるように前記回転電機(MG1)を制御する。
この構成によれば、現在の要求駆動力(実要求駆動力(Ta))が第1閾値(TH1)以下である場合であっても、将来の要求駆動力(予測要求駆動力(Tf))が第1閾値(TH1)よりも大きくなるか否かを予測する。そして、将来の要求駆動力(予測要求駆動力(Tf))が第1閾値(TH1)よりも大きくなると予測した場合には、動作モードが第1モードに切り替えられて、回転電機(MG1)及び内燃機関(EG)が駆動される。このように、予測要求駆動力(Tf)が第1閾値(TH1)よりも大きいと判定した場合には、実要求駆動力(Ta)が第1閾値(TH1)よりも大きくなる前の段階で、内燃機関(EG)が動作状態とされる。これにより、実要求駆動力(Ta)が第1閾値(TH1)よりも大きくなった場合に、既に動作モードが第1モードとなっていると共に、内燃機関(EG)が動作状態となっている。そのため、実要求駆動力(Ta)が第1閾値(TH1)よりも大きくなった後に、動作モードを第1モードに切り替える処理と、内燃機関(EG)を始動させる処理とを省略することができる。したがって、内燃機関(EG)が停止している状態から、内燃機関(EG)の駆動力を利用して要求駆動力を出力する動作モードへの切り替えを実行する場合に、要求駆動力に相当する駆動力を速やかに出力できる。
また、本構成によれば、第1モードでは、回転電機(MG1)のトルクを反力として内燃機関(EG)のトルクを増幅して第2回転要素(E2)から出力部材(O1)に伝達し、車両を走行させることができる。したがって、実要求駆動力(Ta)が大きい場合であっても、回転電機(MG1)及び内燃機関(EG)により、適切に実要求駆動力(Ta)を出力することができる。
また、本構成によれば、第1モードでは、回転電機(MG1)のトルクを反力として内燃機関(EG)のトルクを増幅して第2回転要素(E2)から出力部材(O1)に伝達し、車両を走行させることができる。したがって、実要求駆動力(Ta)が大きい場合であっても、回転電機(MG1)及び内燃機関(EG)により、適切に実要求駆動力(Ta)を出力することができる。
ここで、前記車両の設定状態として、通常の駆動力を出力する通常出力設定と、当該通常出力設定よりも高い駆動力を出力する高出力設定と、を含み、
前記制御装置(10)は、前記車両の前記設定状態が前記高出力設定である場合には、前記予測要求駆動力(Tf)が前記第1閾値(TH1)よりも大きいと判定すると好適である。
前記制御装置(10)は、前記車両の前記設定状態が前記高出力設定である場合には、前記予測要求駆動力(Tf)が前記第1閾値(TH1)よりも大きいと判定すると好適である。
車両が通常出力設定と高出力設定とを設定可能である場合において、車両の設定状態が高出力設定である場合、要求駆動力が高くなり易い。そのため、本構成によれば、車両の設定状態が高出力設定である場合に、予測要求駆動力(Tf)が第1閾値(TH1)よりも大きいと判定することで、要求駆動力に相当する駆動力を速やかに出力できる可能性を高めることができる。
また、前記車両が現在走行している道路における進行方向の前方に位置する部分の勾配である走行道路勾配が規定の勾配閾値よりも大きい場合、前記車両が牽引中である場合における牽引対象の重量である牽引重量が規定の牽引閾値よりも大きい場合、及び前記車輪(W1)の地面に対するスリップ量である車輪スリップ量が規定のスリップ閾値よりも大きい場合の少なくとも1つを満たすことを条件として、前記制御装置(10)は、前記予測要求駆動力(Tf)が前記第1閾値(TH1)よりも大きいと判定すると好適である。
走行道路勾配が大きい場合、牽引重量が大きい場合、及び車輪スリップ量が大きい場合のそれぞれにおいては、要求駆動力が高くなり易い。そのため、本構成によれば、それらの場合の少なくとも1つを満たすことを条件として、予測要求駆動力(Tf)が第1閾値(TH1)よりも大きいと判定することで、要求駆動力に相当する駆動力を速やかに出力できる可能性を高めることができる。
また、前記動作モードとして第3モードを更に備え、
前記第3モードでは、前記第1係合装置(CL1)及び前記第2係合装置(CL2)の双方が係合状態とされ、
前記制御装置(10)は、
前記予測要求駆動力(Tf)が前記第1閾値(TH1)よりも大きいと判定した場合、又は、前記実要求駆動力(Ta)が前記第1閾値(TH1)よりも大きい場合において、
前記車両の速度(V)が規定の第2閾値(TH2)以上である場合には、前記動作モードを前記第1モードに代えて前記第3モードとして、前記実要求駆動力(Ta)が出力されるように前記回転電機(MG1)及び前記内燃機関(EG)を制御し、
前記第2閾値(TH2)は、前記第1係合装置(CL1)及び前記第2係合装置(CL2)の双方が係合状態である場合に、前記内燃機関(EG)の回転速度がアイドル回転速度となる前記車両の速度(V)に対応していると好適である。
前記第3モードでは、前記第1係合装置(CL1)及び前記第2係合装置(CL2)の双方が係合状態とされ、
前記制御装置(10)は、
前記予測要求駆動力(Tf)が前記第1閾値(TH1)よりも大きいと判定した場合、又は、前記実要求駆動力(Ta)が前記第1閾値(TH1)よりも大きい場合において、
前記車両の速度(V)が規定の第2閾値(TH2)以上である場合には、前記動作モードを前記第1モードに代えて前記第3モードとして、前記実要求駆動力(Ta)が出力されるように前記回転電機(MG1)及び前記内燃機関(EG)を制御し、
前記第2閾値(TH2)は、前記第1係合装置(CL1)及び前記第2係合装置(CL2)の双方が係合状態である場合に、前記内燃機関(EG)の回転速度がアイドル回転速度となる前記車両の速度(V)に対応していると好適である。
第3モードでは、第2係合装置(CL2)が係合状態とされ、内燃機関(EG)及び回転電機(MG1)の駆動力が差動状態の分配用差動歯車機構(SP)を介することなく出力部材(O1)に伝達されるため、車両の速度(V)が比較的大きい場合には、第1モードよりもエネルギ効率を高め易い。本構成によれば、予測要求駆動力(Tf)が第1閾値(TH1)よりも大きいと判定した場合、又は、実要求駆動力(Ta)が第1閾値(TH1)よりも大きい場合において、車両の速度(V)が比較的大きい場合に、動作モードが第3モードに切り替えられる。したがって、車両の速度(V)が比較的大きい場合に、車両用駆動装置(100)のエネルギ効率を高めつつ、要求駆動力に相当する駆動力を速やかに出力できる可能性を高めることができる。
本開示に係る技術は、複数の動作モードを備えた車両用駆動装置に利用することができる。
100 :車両用駆動装置
10 :制御装置
I :入力部材
O1 :第1出力部材(出力部材)
SP :分配用差動歯車機構
E1 :第1回転要素
E2 :第2回転要素
E3 :第3回転要素
CL1 :第1係合装置
CL2 :第2係合装置
MG1 :第1回転電機(回転電機)
Ro1 :第1ロータ(ロータ)
EG :内燃機関
W1 :第1車輪(車輪)
10 :制御装置
I :入力部材
O1 :第1出力部材(出力部材)
SP :分配用差動歯車機構
E1 :第1回転要素
E2 :第2回転要素
E3 :第3回転要素
CL1 :第1係合装置
CL2 :第2係合装置
MG1 :第1回転電機(回転電機)
Ro1 :第1ロータ(ロータ)
EG :内燃機関
W1 :第1車輪(車輪)
Claims (4)
- 車両が備える内燃機関に駆動連結される入力部材と、
車輪に駆動連結される出力部材と、
ロータを備えた回転電機と、
第1回転要素、第2回転要素、及び第3回転要素を備え、前記第1回転要素が前記入力部材に駆動連結され、前記第3回転要素が前記ロータに駆動連結された分配用差動歯車機構と、
前記入力部材と前記第1回転要素との間の動力伝達を断接する第1係合装置と、
前記第1回転要素、前記第2回転要素、及び前記第3回転要素の3つの回転要素のうちから選択される2つの間の動力伝達を断接する第2係合装置と、
前記回転電機、前記内燃機関、前記第1係合装置、及び前記第2係合装置を制御する制御装置と、を備え、
前記分配用差動歯車機構は、前記第1回転要素、前記第2回転要素、及び前記第3回転要素の回転速度の順が記載の順となるように構成され、
動作モードとして、第1モードと、第2モードと、を備え、
前記第1モードでは、前記第1係合装置が係合状態、前記第2係合装置が解放状態とされ、前記分配用差動歯車機構を介して前記回転電機の駆動力と前記内燃機関の駆動力とを合わせて前記第2回転要素から前記出力部材に出力し、
前記第2モードでは、前記第1係合装置が解放状態、前記第2係合装置が係合状態とされ、
前記制御装置は、
前記車両に要求されると予測される駆動力である予測要求駆動力が、前記第2モードにおいて出力可能な駆動力の範囲内で設定された規定の第1閾値よりも大きいか否かを判定し、
前記予測要求駆動力が前記第1閾値よりも大きいと判定した場合、又は、前記車両に現在要求されている駆動力である実要求駆動力が前記第1閾値よりも大きい場合には、前記動作モードを前記第1モードとして、前記実要求駆動力が出力されるように前記回転電機及び前記内燃機関を制御し、
前記実要求駆動力が前記第1閾値以下である場合であって、前記予測要求駆動力が前記第1閾値以下であると判定した場合には、前記動作モードを前記第2モードとして、前記実要求駆動力が出力されるように前記回転電機を制御する、車両用駆動装置。 - 前記車両の設定状態として、通常の駆動力を出力する通常出力設定と、当該通常出力設定よりも高い駆動力を出力する高出力設定と、を含み、
前記制御装置は、前記車両の前記設定状態が前記高出力設定である場合には、前記予測要求駆動力が前記第1閾値よりも大きいと判定する、請求項1に記載の車両用駆動装置。 - 前記車両が現在走行している道路における進行方向の前方に位置する部分の勾配である走行道路勾配が規定の勾配閾値よりも大きい場合、前記車両が牽引中である場合における牽引対象の重量である牽引重量が規定の牽引閾値よりも大きい場合、及び前記車輪の地面に対するスリップ量である車輪スリップ量が規定のスリップ閾値よりも大きい場合の少なくとも1つを満たすことを条件として、前記制御装置は、前記予測要求駆動力が前記第1閾値よりも大きいと判定する、請求項1又は2に記載の車両用駆動装置。
- 前記動作モードとして第3モードを更に備え、
前記第3モードでは、前記第1係合装置及び前記第2係合装置の双方が係合状態とされ、
前記制御装置は、
前記予測要求駆動力が前記第1閾値よりも大きいと判定した場合、又は、前記実要求駆動力が前記第1閾値よりも大きい場合において、
前記車両の速度が規定の第2閾値以上である場合には、前記動作モードを前記第1モードに代えて前記第3モードとして、前記実要求駆動力が出力されるように前記回転電機及び前記内燃機関を制御し、
前記第2閾値は、前記第1係合装置及び前記第2係合装置の双方が係合状態である場合に、前記内燃機関の回転速度がアイドル回転速度となる前記車両の速度に対応している、請求項1から3のいずれか一項に記載の車両用駆動装置。
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