CN110341458A - 混合动力车辆的驱动装置 - Google Patents

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CN110341458A
CN110341458A CN201910257403.7A CN201910257403A CN110341458A CN 110341458 A CN110341458 A CN 110341458A CN 201910257403 A CN201910257403 A CN 201910257403A CN 110341458 A CN110341458 A CN 110341458A
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笠原崇宏
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Honda R&D Co Ltd
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Honda R&D Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种混合动力车辆的驱动装置(100)，其具有：内燃机(1)、变速机构(70)、电动发电机(3)、转矩限制器(60)，其夹装在从内燃机(1)向车轴(57)传递动力的动力传递路径(71、72)中的电动发电机(3)与变速机构(70)之间以及控制部(4)，其对变速机构(70)进行控制，以使从高速挡向低速挡切换时，将第1摩擦接合机构(30)分离并将第2摩擦接合机构(40)接合。控制部(4)对变速机构(70)进行控制，以使当检测到转矩限制器(60)的滑动时，从高速挡向低速挡切换时的第2摩擦接合机构(40)的接合力比未检测到滑动时大。

Description

混合动力车辆的驱动装置
技术领域
本发明涉及一种混合动力车辆的驱动装置。
背景技术
以往已知的装置为，具有作为行驶驱动源的发动机和电动发电机以及配置于将发动机的动力传递至车轴的路径上的变速机构，利用经由变速机构输出的动力和电动发电机的动力使车辆行驶的装置。这样的装置例如在专利文献1中有记载。在专利文献1中记载的装置中，变速机构具有一对摩擦接合机构，通过将一个摩擦接合机构接合且将另一个摩擦接合机构分离，或将一个摩擦接合机构分离且将另一个摩擦接合机构接合，来将变速机构切换成高速挡或低速挡。
然而，在这种装置中，例如在变速机构和电动发电机之间设置转矩限制器的情况，当转矩限制器产生滑动时，变速机构可能难以良好地进行切换。
现有技术文献
专利文献1：专利第5391959号公报(JP5391959B)。
发明内容
本发明一技术方案的混合动力车辆的驱动装置，其具有：内燃机、变速机构，其配置于将内燃机的动力传递至车轴的动力传递路径，且具有能够接合与分离的第1摩擦接合机构和能够接合与分离的第2摩擦接合机构，根据第1摩擦接合机构和第2摩擦接合机构的接合动作，切换为低速挡或高速挡、电动发电机，其连接在动力传递路径中的变速机构与车轴之间、转矩限制器，其夹装于动力传递路径中的电动发电机与变速机构之间、控制部，其对变速机构进行控制，以使在从高速挡向低速挡切换时，将处于接合状态的第1摩擦接合机构分离并将处于分离状态的第2摩擦接合机构接合。该混合动力车辆的驱动装置还具有滑动检测部，其检测转矩限制器的滑动，控制部对变速机构进行控制，以使当由滑动检测部检测到转矩限制器的滑动时，从高速挡向低速挡切换时的第2摩擦接合机构的接合力比未检测到滑动时大。
附图说明
本发明的目的、特征以及优点，通过与附图相关的以下实施方式的说明进一步阐明。
图1是概略性地表示本发明一实施方式的混合动力车辆的驱动装置的整体结构的框架图。
图2是总结性地表示构成本发明一实施方式的混合动力车辆的驱动装置的主要部分的连接状态的图。
图3是表示能够由本发明一实施方式的混合动力车辆的驱动装置实现的行驶模式的例子的图。
图4是表示图1的驱动装置在EV模式下的转矩传递流程的框架图。
图5是表示图1的驱动装置在W电动机模式下的转矩传递流程的框架。
图6是表示图1的驱动装置在串联模式下的转矩传递流程的框架图。
图7是表示图1的驱动装置在HV低模式下的转矩传递流程的框架图。
图8是表示图1的驱动装置在HV高模式下的转矩传递流程的框架图。
图9是表示从HV高模式向HV低模式切换行驶模式时的齿圈转速变化的图。
图10是表示从HV高模式向HV低模式切换行驶模式时的第2行星齿轮机构的列线图的一例的图。
图11是表示在图4的控制器实施的处理的一例的流程图。
图12A是表示转矩限制器产生了滑动时的第2行星齿轮机构的列线图的一例的图。
图12B是表示转矩限制器产生了滑动时的第2行星齿轮机构的列线图的另一例的图。
图13是表示本发明一实施方式的混合动力车辆的驱动装置的动作的一例的时序图。
具体实施方式
以下，参照图1～图13对本发明的实施方式进行说明。本发明一实施方式的驱动装置适用于具有发动机和电动发电机作为行驶驱动源的混合动力车辆。图1是概略性地表示本实施方式的混合动力车辆的驱动装置100的整体结构的图。
如图1所示，驱动装置100具有发动机(ENG)1、第1和第2电动发电机(MG1、MG2)2、3、动力分配用第1行星齿轮机构10以及变速用第2行星齿轮机构20。驱动装置100装载于车辆的前部，驱动装置100的动力传递至前轮101。因此，车辆构成为前轮驱动式车辆(所谓的FF车辆)。
发动机1是将通过节气门阀供给的吸入空气和从喷射器喷射出的燃料以适当的比例混合，并利用火花塞等点火而使它们燃烧，由此产生旋转动力的内燃机(例如汽油发动机)。另外，还可以使用柴油发动机等各种发动机来代替汽油发动机。控制器(ECU)4对节气门阀的开度、从喷射器喷射出的燃料的喷射量(喷射时期、喷射时间)以及点火时期等进行控制。发动机1的输出轴1a以轴线CL1为中心延伸。
第1和第2电动发电机2、3分别具有以轴线CL1为中心的大致圆筒形状的转子和配置于转子的周围的大致圆筒形状的定子，并能够作为电动机和发电机发挥功能。即，第1和第2电动发电机2、3的转子由通过电力控制单元(PCU)5从蓄电池6向定子的线圈供给的电力驱动。此时，第1和第2电动发电机2、3作为电动机发挥功能。
另一方面，当第1和第2电动发电机2、3的转子的旋转轴2a、3a由外力驱动时，第1和第2电动发电机2、3进行发电，电力通过电力控制单元5蓄存于蓄电池6中。此时，第1和第2电动发电机2、3作为发电机发挥功能。另外，在一般行驶时，例如定速行驶时、加速行驶时等，第1电动发电机2主要作为发电机发挥功能，第2电动发电机3主要作为电动机发挥功能。电力控制单元5包含逆变器而构成，通过根据来自控制器4的指令控制逆变器，来控制第1电动发电机2和第2电动发电机3各自的输出转矩或再生转矩。
第1电动发电机2和第2电动发电机3在同轴上沿轴向相互分离地配置。第1电动发电机2和第2电动发电机3例如收纳在同一个壳体7内，第1电动发电机2与第2电动发电机3之间的空间SP由壳体7包围起来。另外，第1电动发电机2和第2电动发电机3还可以收纳在彼此不同的壳体内。
在第1电动发电机2和第2电动发电机3之间的空间SP中配置有第1行星齿轮机构10和第2行星齿轮机构20。更详细而言，在第1电动发电机2侧配置第1行星齿轮机构10、在第2电动发电机3侧配置第2行星齿轮机构20。
第1行星齿轮机构10具有：分别以轴线CL1为中心旋转的第1太阳轮11和配置于第1太阳轮11的周围的第1齿圈12、在第1太阳轮11和第1齿圈12之间与这些齿轮11、12啮合地配置的沿圆周方向的多个第1小齿轮(行星齿轮)13、将第1小齿轮13支承成能够自转且能够以轴线CL1为中心公转的第1行星架14。
第2行星齿轮机构20也与第1行星齿轮机构10相同，具有：分别以轴线CL1为中心旋转的第2太阳轮21和配置于第2太阳轮21周围的第2齿圈22、在第2太阳轮21和第2齿圈22之间与这些齿轮21、22啮合地配置的沿圆周方向的多个第2小齿轮(行星齿轮)23、将第2行星齿轮23支承成能够自转且能够以轴线CL1为中心公转的第2行星架24。
发动机1的输出轴1a与第1行星架14连结，发动机1的动力经由第1行星架14输入到第1行星齿轮机构10。另外，在使发动机1启动时，来自第1电动发电机2的动力经由第1行星齿轮机构10输入到发动机1。第1行星架14与设置在壳体7的周壁的内周面的单向离合器15连结。单向离合器15允许第1行星架14向正向旋转，即允许与发动机1相同方向的旋转，禁止向相反方向的旋转。通过设置单向离合器15，能够防止相反方向的转矩经由第1行星架14作用于发动机1，即，能够防止发动机1反转。
第1太阳轮11与第1电动发电机2的转子的旋转轴2a连结，第1太阳轮11与第1电动发电机2(转子)一体旋转。第1齿圈12与第2行星架24连结，第1齿圈12与第2行星架24一体旋转。采用这样的结构，第1行星齿轮机构10能够将经由行星架14输入的动力经由第1太阳轮11输出到第1电动发电机2，并经由第1齿圈12输出到车轴57侧的第2行星架24。即，能够将来自发动机1的动力向第1电动发电机2和第2行星齿轮机构20分配并输出。
在第2齿圈22的径向外侧设置有以轴线CL1为中心的大致圆筒形状的外鼓25。第2齿圈22与外鼓25连结，两者一体旋转。在外鼓25的径向外侧设置有制动机构30。制动机构30例如作为湿式多片式制动器构成，具有在径向延伸的轴向多个板(摩擦构件)31、与板31在轴向交替配置并在径向延伸的轴向多个(省略了对于多个的图示)盘(摩擦构件)32。即，作为多个摩擦接合元件具有板31和盘32。
多个板31的外径侧端部以板31不能在圆周方向上旋转且能够在轴向上移动的方式接合于壳体7的周壁的内周面。多个盘32的内径侧端部以盘32不能相对于外鼓25在圆周方向上相对旋转且能够在轴向上移动的方式接合于外鼓25的外周面，与外鼓25一体旋转。在壳体7的周壁的内周面，在制动机构30的轴向侧方，面向外鼓25的外周面上设置有检测外鼓25(第2齿圈22)的转速的非接触式的转速传感器35。
制动机构30具有：弹簧(未图示)，其使板31和盘32相互分离，赋予使盘32从板31分离那样的作用力、活塞(未图示)，其对抗弹簧的作用力，赋予使板31和盘32相互接合那样的按压力。活塞由通过液压控制装置8供给的油的压力驱动。在液压力没有作用于活塞的状态下，板31和盘32相互分离，制动机构30解除(断开)，允许第2齿圈22的旋转。另一方面，当液压力作用于活塞时，板31和盘32接合，制动机构30工作(连接)。在该状态下，第2齿圈22的旋转被阻止。
在外鼓25的径向内侧，与外鼓25相向设置有以轴线CL1为中心的大致圆筒形状的内鼓26。第2太阳轮21与沿轴线CL1延伸的第2行星齿轮机构20的输出轴27连结，并与内鼓26连结，第2太阳轮21、输出轴27以及内鼓26一体旋转。在外鼓25和内鼓26之间设置有离合机构40。
离合机构40例如作为湿式多片式离合器构成，具有：在径向延伸的轴向多个板(摩擦构件)41、与板41在轴向交替配置并在径向延伸的轴向多个(省略了对于多个的图示)盘(摩擦构件)42。即，作为多个摩擦接合元件具有板41和盘42。多个板41的外径侧端部以板41不能相对于外鼓25在圆周方向上相对旋转且能够在轴向上移动的方式接合于外鼓25的内周面，与外鼓25一体旋转。多个盘42的内径侧端部以盘42不能相对于内鼓26在圆周方向上相对旋转且能够在轴向上移动的方式接合于内鼓26的外周面，与内鼓26一体旋转。
离合机构40具有：弹簧(未图示)，其使板41和盘42相互分离，赋予使盘42从板41分离那样的作用力、活塞(未图示)，其对抗弹簧的作用力，赋予使板41和盘42相互接合那样的按压力。活塞由通过液压控制装置8供给的油的压力驱动。
在液压力没有作用于活塞的状态下，板41和盘42相互分离，离合机构40解除(断开)，第2太阳轮21能够进行相对于第2齿圈22的相对旋转。此时，当由于制动机构30的连接而第2齿圈22的旋转被阻止时，输出轴27相对于第2行星架24的旋转增速。该状态相当于挡位切换到高速挡(高)的状态。
另一方面，当液压力作用于活塞时，板41和盘42接合进而离合机构40工作(连接)，第2太阳轮21和第2齿圈22结合为一体。此时，当由于制动机构30的断开而允许第2齿圈22的旋转时，输出轴27与第2行星架24成为一体并以与第2行星架24以相同的速度旋转。该状态相当于挡位切换到低速挡(低)的状态。
制动机构30的板31与盘32的接合力以及离合机构40的板41与盘42的接合力、即，在摩擦接合元件之间传递的离合器转矩(转矩容量)能够通过调整经由液压控制装置8供给的液压的大小来调整。由此，还能够使制动机构30和离合机构40处于半离合状态。
第2行星齿轮机构20、制动机构30、离合机构40构成变速机构70，该变速机构70将第2行星架24的旋转变为低、高的两挡位，并将变速后的旋转从输出轴27输出。另外，经由变速机构70从第1行星齿轮机构10至单向离合器50的上游的输出轴27的转矩的传递路径构成第1动力传递路径71。
输出轴27经由单向离合器50与以轴线CL1为中心的输出齿轮51连结。单向离合器50允许输出齿轮51相对于输出轴27向正向的旋转，即允许与车辆的前进方向相对应的相对旋转，禁止与后退方向相对应的相对旋转。换言之，在与车辆前进方向相对应的输出轴27的旋转速度比输出齿轮51的旋转速度快时，单向离合器50锁定，输出轴27和输出齿轮51一体旋转。另一方面，在与车辆前进方向相对应的输出齿轮51的旋转速度比输出轴27的旋转速度快时，单向离合器50分离(解锁)，输出齿轮51不产生转矩的导入地相对于输出轴27自由旋转。
在输出齿轮51上连结有第2电动发电机3的转子的旋转轴3a，输出齿轮51和第2电动发电机3(旋转轴3a)一体旋转。在输出轴27和旋转轴3a之间夹装有单向离合器50，因此允许旋转轴3a相对于输出轴27向正向的相对旋转。即，在第2电动发电机3的旋转速度比输出轴27的旋转速度快时，第2电动发电机3能够无输出轴27(第2行星齿轮机构20)的转矩导入地有效地旋转。单向离合器50配置于旋转轴3a的径向内侧。因此，能够抑制驱动装置100的轴向长度，还能够实现驱动装置100的小型化。
还有，在本实施方式中，在单向离合器50与第2电动发电机3之间夹装转矩限制器60。转矩限制器60为允许规定转矩以下的转矩传递，并限制超过规定转矩的转矩传递的设备，例如使用摩擦接合式的设备。更具体地，转矩限制器60具有与单向离合器50的输出侧的旋转轴50a连接的输入侧接合构件61和与第2电动发电机3的旋转轴3a连接的输出侧接合构件62。当接合构件61、62之间的传递转矩超过规定转矩时，在接合构件61、62之间产生滑动，由此能够将传递转矩抑制在规定转矩以下。
在第2电动发电机3的转子的径向内侧配置有机械式油泵(MOP)65。机械式油泵65与发动机1的输出轴1a连结，由发动机1驱动。在发动机1停止时，当需要油的供给时，通过利用来自蓄电池6的电力驱动电动式油泵(EOP)66来供给必要的油。
在输出齿轮51上啮合有能够以与轴线CL1平行延伸的副轴52为中心旋转的大直径齿轮53，经由大直径齿轮53向副轴52传递转矩。传递到副轴52的转矩经由小直径齿轮54传递到差动装置55的齿圈56，进而经由差动装置55传递到左右的车轴57。由此，驱动前轮101，车辆行驶。另外，转矩限制器60、旋转轴3a、输出齿轮51、大直径齿轮53、小直径齿轮54以及差动装置55等构成直至单向离合器50的下游的车轴57的第2动力传递路径72。
液压控制装置8包括利用电信号工作的电磁阀、电磁比例阀等控制阀8a。控制阀8a根据来自控制器4的指令而工作，控制压力油向制动机构30和离合机构40的流动。更具体地，控制压力油向面对制动机构30的活塞的油室和面向离合机构40的活塞的油室的流动。由此，能够切换制动机构30和离合机构40的连接/断开。另外，由液压控制装置8的其他的控制阀来控制压力油向其他部位的流动。
控制器(ECU)4包含具有CPU、ROM、RAM、其他周边电路等的运算处理装置，具有发动机控制用ECU4a、变速机构控制用ECU4b以及电动发电机控制用ECU4c。另外，还可以与各ECU4a～4c对应地设置多个控制器4，而不是单个控制器4具有多个ECU4a～4c。
来自检测发动机1的转速的转速传感器34、检测鼓25(第2齿圈22)的转速的转速传感器35、检测车速的车速传感器36、检测对应加速踏板的操作量的加速器开度的加速器开度传感器37、检测第1电动发电机2的转速的转速传感器38以及检测第2电动发电机3的转速的转速传感器39等的信号被输入到控制器4。
控制器4具有模式指令部，其基于这些输入信号，按照表示由预先决定的车速和加速器开度等而规定的车辆的驱动力的特性的驱动力图自动决定行驶模式，并指令所决定的行驶模式。进而控制器4向节气门阀开度调整用执行器、燃料喷射用喷射器、电力控制单元5、液压控制装置8(控制阀8a)等输出控制信号，控制发动机1、第1和第2电动发电机2、3以及制动机构30和离合机构40的动作，以使车辆根据模式指令部做出的行驶模式指令进行行驶。
图2是总结性地表示构成驱动装置100的主要部分的连接状态的图。如图2所示，在发动机1上连接有动力分配用第1行星齿轮机构10。第1行星齿轮机构10与第1电动发电机2和变速用第2行星齿轮机构20连接。第2行星齿轮机构20借助单向离合器50和转矩限制器60与第2电动发电机3连接，前轮101作为驱动轮与第2电动发电机3连接。
图3是以表格的形式表示能够利用本发明一实施方式的驱动装置100实现的若干行驶模式的例子和与各行驶模式相对应的制动机构(BR)30、离合机构(CL)40、单向离合器(OWY)50以及发动机(ENG)1的运行状态的图。
图3中作为代表性的行驶模式，列举了EV模式、W电动机模式、串联模式以及HV模式。HV模式分为低模式(HV低模式)和高模式(HV高模式)。图中，分别使用○标志表示制动机构30的连接(接合)、离合机构40的连接(接合)、单向离合器50的锁定以及发动机1的运行，分别使用×标志表示制动机构30的断开(分离)、离合机构40的断开(分离)、单向离合器50的解锁(分离)以及发动机1的停止。图4～图8是表示在这些各模式下的转矩传递的流程的框架图。此外，在图4～图8中为了方便起见省略了转矩限制器60的图示。
EV模式是仅利用第2电动发电机3的动力来行驶的模式。如图3所示，在EV模式下，根据来自控制器4的指令，制动机构30和离合机构40都断开，发动机1停止。
如图4所示，在EV模式下，从第2电动发电机3输出的转矩经由输出齿轮51、大直径齿轮53、小直径齿轮54以及差动装置55传递到车轴57。此时，输出轴27由于单向离合器50的作用而保持着停止的状态，并在不产生由第2电动发电机3的上游侧(第2行星齿轮机构侧)的旋转元件所致的转矩的导入(旋转阻力)的情况下，能够使车辆有效地行驶。
W电动机模式是利用第1电动发电机2和第2电动发电机3的动力来行驶的模式。如图3所示，在W电动机模式下，根据来自控制器4的指令，制动机构30断开，离合机构40连接，发动机1停止。
如图5所示，在W电动机模式下，由于单向离合器50的作用，第1行星架14的旋转被阻止，从第1电动发电机2输出的转矩经由第1太阳轮11、第1行星齿轮13、第1齿圈12、第2行星架24(与第2太阳轮21和第2齿圈22一体旋转的第2行星架24)传递到输出轴27。传递到输出轴27的转矩经由锁定状态的单向离合器50传递到输出齿轮51，与从第2电动发电机3输出的转矩一起传递到车轴57。这样，在W电动机模式下，来自第1电动发电机2和第2电动发电机3的转矩作用于车轴57，因此，能够相对于EV模式使行驶驱动力增大。在W电动机模式下，不用第1电动发电机2进行发电，因此，W电动机模式能够在蓄电池6的荷电率(也称SOC)在规定值以上时实现。
串联模式是一边利用在发动机1产生的动力驱动第1电动发电机2进行发电，一边利用第2电动发电机3的动力来行驶的模式。如图3所示，在串联模式下，根据来自控制器4的指令，制动机构30和离合机构40均连接，发动机1运行。
如图6所示，在串联模式下，从第1齿圈12到输出轴27的旋转被阻止，因此从发动机1输出的动力全部经由第1行星齿轮13、第1太阳轮11输入到第1电动发电机2的旋转轴2a。由此，第1电动发电机2被驱动而发电，使用所发出的电力驱动第2电动发电机3，能够使车辆行驶。即，构成将在第1电动发电机2产生的电能向第2电动发电机3供给的电路径，由此，进行由第2电动发电机3驱动的行驶。在串联模式下，与EV模式相同，由于单向离合器50的作用能够防止转矩的导入。
HV模式是利用在发动机1产生的动力和第2电动发电机3的动力来行驶的模式。其中，HV低模式是与从低速开始的全开加速行驶相对应的模式，HV高模式是与EV行驶后的常用驾驶相对应的模式。如图3所示，在HV低模式下，根据来自控制器4的指令，制动机构30断开且离合机构40连接，发动机1工作。在HV高模式下，根据来自控制器4的指令，制动机构30连接且离合机构40断开，发动机1工作。
如图7所示，在HV低模式下，从发动机1输出的转矩的一部分经由第1太阳轮11传递到第1电动发电机2。由此，在第1电动发电机2发电并蓄电于蓄电池6中，进而从蓄电池6向第2电动发电机3供给驱动电力。
在HV低模式中，从发动机1输出的转矩的剩余部分经由第1齿圈12、第2行星架24(与第2太阳轮21和第2齿圈22一体旋转的第2行星架24)传递到输出轴27。此时输出轴27的转速与第2行星架24的转速相等。传递到输出轴27的转矩经由锁定状态的单向离合器50传递到输出齿轮51，与从第2电动发电机3输出的转矩一起传递到车轴57。由此，既能通过由第1电动发电机2的发电，保持充分的蓄电池剩余容量，又能利用来自发动机1和第2电动发电机3的转矩使车辆在高转矩下行驶。
如图8所示，在HV高模式下，与HV低模式相同，例如从发动机1输出的转矩的一部分经由第1太阳轮11传递到第1电动发电机2。从发动机1输出的转矩的剩余部分经由第1齿圈12、第2行星架24和第2太阳轮21传递到输出轴27。此时，输出轴27的转速比第2行星架24的转速大。
传递到输出轴27的转矩经由锁定状态的单向离合器50传递到输出齿轮51，与从第2电动发电机3输出的转矩一起传递到车轴57。由此，既能保持充分的蓄电池剩余容量，又能利用来自发动机1和第2电动发电机3的转矩，使车辆以比HV低模式低但比EV模式高的转矩行驶。在HV高模式下，由于输出轴27的旋转通过第2行星齿轮机构20增速，因此能够相对于HV低模式抑制发动机转速而行驶。
图9是表示从HV高模式向HV低模式切换行驶模式时的第2齿圈22的转速(齿圈转速Nr)的变化的图，图10是表示此时第2行星齿轮机构20的列线图(速度线图)的一例的图。另外，图10的实线的特性f1为在HV低模式时的目标值的特性，虚线的特性f2为实测值的特性。如图9、10所示，齿圈转速Nr在HV高模式的初期时刻时为0。由于随着时间经过制动机构30逐渐分离，齿圈转速Nr逐渐上升。当齿圈转速Nr达到目标转速Nra时，离合机构40接合，行驶模式切换为HV低模式。
此时，为了不产生由离合器接合所带来的导入感，下一挡离合器(离合机构40)在将前一挡离合器(制动机构30)控制为半离合状态，齿圈转速Nr达到目标转速Nra之后接合。因此，如图9所示，齿圈转速Nr一旦超过目标转速Nra(图10的特性f2)，之后会成为目标转速Nra(图10的特性f1)。此时，虽然离合机构40在齿圈转速Nr超过目标转速Nra的时间点接合，但在该情况下，由发动机1的惯性等势能等产生的转矩加上发动机转矩作用于车轴57。其结果是，车轴57的驱动力瞬间增加，乘员会感到不协调感。为了防止这样的驱动力的增加，在将离合机构40接合的瞬间，降低(退火)离合器接合力或降低发动机驱动力。将这样的对离合器接合力的控制称为从HV高模式向HV低模式切换行驶模式时的常用控制。
然而，在本实施方式中，将转矩限制器60设置在变速机构70与第2电动发电机3之间，但例如会有由于越过台阶时来自车轴57的反作用力的影响、从EV模式向HV模式切换时由单向离合器50的锁定带来的冲击的影响等各种原因而在转矩限制器60产生滑动。因此，在从HV高模式向HV低模式切换时，齿圈转速Nr超过了目标转速Nra时，若该Nr＞Nra的事象通过包含波动的上述常用控制产生，则也能通过转矩限制器60的滑动而产生。
无视这一点，在齿圈转速Nr超过了目标转速Nra的情况下，当始终通过常用控制一边降低离合器接合力，一边进行离合器的切换时，发动机1转速急剧上升，如图9的虚线所示，齿圈转速Nr有可能会大幅地上升。为了防止产生这样的问题，在本实施方式中如下构成驱动装置100。
图11是表示按照预先存储的程序，在从HV高模式向HV低模式切换时由控制器4的CPU实施的处理、特别是与离合机构40的接合动作有关的处理的一例的流程图。该流程图所示的处理，例如在HV高模式行驶中，根据来自车速传感器36和加速器开度传感器37的信号，模式指令部指示向HV低模式切换时开始，直至切换到HV低模式为止以规定周期反复进行。另外，在从HV高模式向HV低模式切换时，制动机构30如上所述逐渐降低接合力。
首先，在S1(S：处理步骤)，输入来自检测发动机1的转速(发动机转速Ne)的转速传感器34、检测齿圈转速Nr的转速传感器35、检测第1电动发电机2的转速(第1电动发电机转速Nm1)的转速传感器38、检测第2电动发电机3的转速(第2电动发电机转速Nm2)的转速传感器39的信号。
接下来，在S2，判定由转速传感器35检测到的齿圈转速Nr是否达到了目标转速Nra。目标转速Nra例如与由转速传感器39检测到的第2电动发电机转速Nm2相当。当S2为肯定(S2：是)时进入S3，为否定(S2：否)时结束处理。
在S3，根据来自转速传感器34、35、38、39的信号判定转矩限制器60是否产生了滑动。具体地，首先根据发动机转速Ne和第1电动发电机转速Nm1计算出第2行星架24的转速(行星架转速Nc)。接下来，使用行星架转速Nc、齿圈转速Nr、第2太阳轮21的齿数与第2齿圈22的齿数之比λ(＝第2太阳轮齿数/第2齿圈齿数)通过下式(I)计算出假设转矩限制器60未滑动时的第2太阳轮21的转速(太阳轮转速Ns)。
Ns＝(Nc-Nr)/λ+Nc…(I)
接下来，判定从计算得出的太阳轮转速Ns减去第2电动发电机转速Nm2得到的差值ΔN(＝Ns-Nm2)是否比预先决定的规定值ΔN1大。该判定是用于检测转矩限制器60的滑动的判定，规定值ΔN1被设定为0以上的值(例如0)。进而，计算出差值ΔN对于时间的变化率α(＝ΔN/dt)，并判定变化率α是否比预先决定的规定值α1大。该判定也是用于检测转矩限制器60的滑动的判定，规定值α1例如被设定为比0大的值。并且，在ΔN＞ΔN1且α＞α1时，判定为转矩限制器60产生了滑动。当S3为肯定(S3：是)时进入S5，为否定(S3：否)时进入S4。
在S4，向控制阀8a输出控制信号，如上所述在使制动机构30处于半离合状态的前提下，将离合机构40接合。此时，在将离合机构40接合的瞬间降低离合器接合力。即，通过常用控制将离合机构40接合。
另一方面，在S5，判定齿圈转速Nr是否比行星架转速Nc大。图12A、图12B分别是表示在转矩限制器60产生滑动时，即Ns＞Nm2时第2行星齿轮机构20的列线图的一例的图。在图12A中示出Nr＞Nc的特性f3，在图12B中示出Nr＜Nc的特性f4。另外，特性f3、f4为实测值的特性，特性f1为目标值的特性。当S5为肯定(S5：是)时(图12A的状态)进入S6，否定(S5：否)时进入S4。
在S6，向控制阀8a输出控制信号，相对于常用控制使离合机构40的接合力增加。例如，在S4的常用控制下的接合力为第1接合力时，在S6使接合力增加至比第1接合力大的第2接合力(参照图13)。换言之，在S6实施相对于常用控制时使接合力增大(例如增大的大小相当于规定值)的接合力增大控制，当转矩限制器60的滑动消除时，结束接合力增大控制。由此，能够牢固抓住下一挡离合器，防止发动机1转速急剧上升。即，在Nr＞Nc的情况下，当通过常用控制将离合机构40接合时，对于发动机1的负载较小，有可能发动机1转速急剧上升。于此相对，通过增加离合器接合力(离合器连结力)能够防止发动机1转速急剧上升，由此能够抑制齿圈转速Nr的增加。
当使离合器接合力增加时，由发动机1的惯性等势能产生的转矩被加上，驱动力瞬间增加。但是，由于转矩限制器60产生了滑动，因此通过转矩限制器60的滑动量的增加来吸收该驱动力的增加。因此能够抑制对于车轴57的驱动力的增加。随着离合器接合力的增加，太阳轮转速Ns与第2电动发电机转速Nm2的差值ΔN迅速减少，能够提前消除转矩限制器60的滑动。当差值ΔN变为规定值ΔN1以下，转矩限制器60的滑动消除时，停止离合器接合力的增加，进入到常用控制(S4)。
虽然省略图示，但在从HV高模式向HV低模式切换时，不论有无转矩限制器60的滑动，控制器4都向电力控制单元5输出控制信号，将第2电动发电机3的驱动力降低。例如，当齿圈转速Nr达到目标转速Nra时，或者齿圈转速Nr超过行星架转速Nc时，将第2电动发电机3的驱动力降低。由此，得到车辆的顺畅行驶动作。即，在向HV低模式切换时，齿圈转速Nr超过目标转速Nra之后，离合机构40接合，因此，在发动机1的惯性等的影响下，有可能会增加对于车轴57的驱动力。因此，通过降低第2电动发电机3的驱动力，能够抑制对于车轴57的驱动力的瞬间增加，能够使行驶动作稳定。这种情况下的第2电动发电机3的驱动力的降低量是根据由转速传感器34、35、38、39获取的各元件的旋转变动决定的。
图13是表示从HV高模式向HV低模式切换行驶模式时的、相当于离合机构40的接合力的离合器转矩(CL转矩)、第2电动发电机3的转矩(MG2转矩)、太阳轮转速Ns与第2电动发电机转速Nm2的差值ΔN、差值ΔN对于时间的变化率α(＝ΔN/dt)、齿圈转速Nr是否比行星架转速Nc大的判定结果以及齿圈转速Nr是否比第2电动发电机转速Nm2小的判定结果分别随着时间经过的变化的时序图。
如图13所示，在齿圈转速Nr为第2电动发电机转速Nm2以上的状态(Nr＜Nm2为否定的状态)下，在时间点t1，当差值ΔN超过规定值ΔN1且变化率α超过规定值α1时，判定为转矩限制器60产生了滑动(S3)。之后，当齿圈转速Nr超过行星架转速Nc时(Nr＞Nc为肯定)，CL转矩增加(S6)。由此，能够防止发动机1转速急剧上升。此时，由于MG2转矩减少，因此能够抑制对于车轴57的驱动力的增加。
随着CL转矩的增加，差值ΔN逐渐减小。在时间点t2，当差值ΔN为规定值ΔN1以下时，返回到CL转矩增加前的状态。以后，通过常用控制进行向HV低模式的切换。即，在消除了转矩限制器60的滑动后实施常用控制。另外，在图13中，在时间点t2，MG2转矩逐渐上升，在CL转矩恢复后，MG2转矩返回到原来的值。由此，在转矩限制器60从工作状态(滑动的状态)复位时，驱动力相加到车轴57上，进而能够防止产生给乘员带来的变速不协调感。
采用本实施方式能够起到如下的作用效果。
(1)混合动力车辆的驱动装置100具有：作为内燃机发动机1；变速机构70，其配置于将发动机的动力传递至车轴57的动力传递路径71、72，且具有能够接合与分离的制动机构30和能够接合与分离的离合机构40，根据制动机构30和离合机构40的结合动作向HV低模式或HV高模式切换；第2电动发电机3，其连接在动力传递路径71、72中的变速机构70与车轴57之间；转矩限制器60，其夹装在动力传递路径71、72中的第2电动发电机3与变速机构70之间；以及控制器4，其对变速机构70进行控制，以使在从HV高模式向HV低模式切换时，将处于接合状态的制动机构30分离并将处于分离状态的离合机构40接合(图1)。该驱动装置100还具有转速传感器34、35、38、39(图1)。控制器4对变速机构70进行控制，以使当根据来自转速传感器34、35、38、39的信号检测到转矩限制器60的滑动时，从HV高模式向HV低模式切换时的离合机构40的接合力相对于未检测到滑动时(常用控制时)大(图11)。
由此，在从HV高模式向HV低模式切换时，能够防止在转矩限制器60产生了滑动的情况下的发动机1转速急剧上升和与此相伴的第2齿圈22的过旋转，能够进行变速机构70的良好切换。
(2)变速机构70具有第2行星齿轮机构20，其具有与变速机构70的输出轴27连接的第2太阳轮21、被输入来自发动机1的动力的第2行星架24以及第2齿圈22(图1)。制动机构30对第2齿圈22的旋转进行制动或非制动，离合机构40将第2太阳轮21和第2齿圈22结合成一体或分离(图1)。驱动装置100具有检测第2齿圈22的转速Nr的转速传感器35、检测第2行星架24的转速Nc的转速传感器34、38(图1)。控制器4在从HV高模式向HV低模式切换时，在根据来自转速传感器34、35、38、39的信号检测到转矩限制器60的滑动时，对变速机构70进行控制，以使当由转速传感器35检测到的齿圈转速Nr比由转速传感器34、38检测到的行星架转速Nc大时，齿圈转速Nr超过目标转速Nra且继续增加时的离合机构40的接合力比齿圈转速Nr在行星架转速Nc以下时(常用控制时)大。因此，通过在Nr＞Nc发动机1转速急剧上升的程度较大时增加离合器接合力，能够有效地防止转矩限制器60产生滑动时的发动机1转速急剧上升。
(3)控制器4在从第2太阳轮21的转速Ns减去第2电动发电机3的转速Nm2得到的转速的差值ΔN比规定值ΔN1大且差值ΔN的变化率α(＝ΔN/dt)比规定值α1大时，判定为转矩限制器60产生了滑动。由此，能够精准地检测出转矩限制器60的滑动。
(4)驱动装置100还具有：第1行星齿轮机构10，其作为配置于发动机1与变速机构70之间的动力传递路径71上的动力分配机构、第1电动发电机2，其输入通过第1行星齿轮机构10而被分配的动力(图1)。这样，通过将驱动装置100作为2电动机的***来构成，既能确保蓄电池6的SOC，又能容易地得到车辆所必要的行驶驱动力。
上述实施方式能够变形为各种形态。以下对变形例进行说明。在上述实施例中，在从太阳轮转速Ns减去第2电动发电机转速Nm2得到的差值ΔN比规定值ΔN1(第1规定值)大且差值ΔN的变化率α比规定值α1(第2规定值)大时，控制器4检测到转矩限制器60产生了滑动，但滑动检测部的构成不不局限于此。还可以仅将差值ΔN比规定值ΔN1大作为条件来检测转矩限制器60的滑动。还可以不使用来自转速传感器34、35、38、39的信号而由其他传感器直接检测转矩限制器60的滑动。
在上述实施例中，从高速挡向低速挡切换时，即从HV高模式向HV低模式切换时，作为控制部的控制器4对变速机构70进行控制，以使将处于接合状态的制动机构分离，并将处于分离状态的离合机构接合。即，设置为将制动机构30作为第1摩擦接合机构，将离合机构40作为第2摩擦接合机构，但第1摩擦接合机构和第2摩擦接合机构的构成并不局限于此，因此变速机构的构成也并不局限于以上所述。在上述实施方式中，由转速传感器35检测第2齿圈22的转速Nr，但齿圈转速检测部的构成并不局限于此。在上述实施例中，根据来自转速传感器34、38的信号检测第2行星架24的转速Nc，但行星架转速检测部的构成并不局限于此。
既能将上述实施方式和变形例的1个或者多个任意组合，又能将各变形例彼此组合。
采用本发明，即使在夹装于电动发电机与变速机构之间的转矩限制器产生了滑动的情况下，也能够进行变速机构的良好的切换。
以上，就本发明的优选实施方式进行了说明，本领域技术人员应理解为能够不脱离后述权利要求书的公开范围地进行各种修改和变更。

Claims (8)

1.一种混合动力车辆的驱动装置，具有：
内燃机(1)；
变速机构(70)，其配置于将所述内燃机(1)的动力传递至车轴(57)的动力传递路径(71、72)，且具有能够接合与分离的第1摩擦接合机构(30)和能够接合与分离的第2摩擦接合机构(40)，根据所述第1摩擦接合机构(30)和所述第2摩擦接合机构(40)的接合动作，切换为低速挡或高速挡；
电动发电机(3)，其连接在所述动力传递路径(71、72)中的所述变速机构(70)与所述车轴(57)之间；
转矩限制器(60)，其夹装在所述动力传递路径(71、72)中的所述电动发电机(3)与所述变速机构(70)之间；以及
控制部(4)，其对所述变速机构(70)进行控制，以使在从高速挡向低速挡切换时，将处于接合状态的所述第1摩擦接合机构(30)分离，并将处于分离状态的所述第2摩擦接合机构(40)接合，
其特征在于，该混合动力车辆的驱动装置还具有：
滑动检测部(4、34、35、38、39)，其检测所述转矩限制器(60)的滑动，
当由所述滑动检测部(4、34、35、38、39)检测到所述转矩限制器(60)的滑动时，所述控制部(4)对所述变速机构(70)进行控制，以使从高速挡向低速挡切换时的所述第2摩擦接合机构(40)的接合力比未检测到滑动时大。
2.根据权利要求1所述的混合动力车辆的驱动装置，其特征在于，
所述变速机构(70)具有：
行星齿轮机构(20)，其具有与所述变速机构(70)的输出轴(27)连接的太阳轮(21)、被输入来自所述内燃机(1)的动力的行星架(24)以及齿圈(22)，
所述第1摩擦接合机构(30)为对所述齿圈(22)的旋转进行制动或非制动的制动机构(30)，另一方面，所述第2摩擦接合机构(40)为将所述太阳轮(21)和所述齿圈(22)结合成一体或分离的离合机构(40)，
该混合动力车辆的驱动装置还具有：
齿圈转速检测部(35)，其检测所述齿圈(22)的转速；以及
行星架转速检测部(34、38)，其检测所述行星架(24)的转速，
在从高速挡向低速挡切换时由所述滑动检测部(4、34、35、38、39)检测到所述转矩限制器(60)的滑动时，所述控制部(4)对所述变速机构(70)进行控制，以使当由所述齿圈转速检测部(35)检测到的所述齿圈(22)的转速比由所述行星架转速检测部(34、38)检测到的所述行星架(24)的转速大时，由所述齿圈转速检测部(35)检测到的所述齿圈(22)的转速超过目标转速(Nra)且继续增加时的所述第2摩擦接合机构(40)的接合力比所述齿圈(22)的转速为所述行星架(24)的转速以下时大。
3.根据权利要求2所述的混合动力车辆的驱动装置，其特征在于，
所述滑动检测部(4、34、35、38、39)在从所述太阳轮(21)的转速减去所述电动发电机(3)的转速得到的转速差比规定转速差(ΔN1)大时，检测到所述转矩限制器(60)产生了滑动。
4.根据权利要求3所述的混合动力车辆的驱动装置，其特征在于，
所述滑动检测部(4、34、35、38、39)在从所述太阳轮(21)的转速减去所述电动发电机(3)的转速得到的转速差比所述规定转速差(ΔN1)大且该转速差的变化率比规定变化率(α1)大时，检测到所述转矩限制器(60)产生了滑动。
5.根据权利要求1～4的任一项所述的混合动力车辆的驱动装置，其特征在于，
所述电动发电机(3)为第2电动发电机(3)，
该混合动力车辆的驱动装置还具有：
动力分配机构(10)，其配置于所述内燃机(1)与所述变速机构(70)之间的所述动力传递路径(71)；以及
第1电动发电机(2)，其被输入经由所述动力分配机构(71)所分配的动力。
6.根据权利要求1～5的任一项所述的混合动力车辆的驱动装置，其特征在于，
所述控制部(4)对所述变速机构(70)进行控制，以使
在由所述滑动检测部(4、34、35、38、39)未检测到所述转矩限制器(60)的滑动时，从高速挡向低速挡切换时的所述第2摩擦接合机构(40)的接合力成为第1接合力，
当由所述滑动检测部(4、34、35、38、39)检测到所述转矩限制器(60)的滑动时，从高速挡向低速挡切换时的所述第2摩擦接合机构(40)的接合力成为比所述第1接合力大的第2接合力，之后，当由所述滑动检测部(4、34、35、38、39)未检测到所述转矩限制器(60)的滑动时，所述第2摩擦接合机构(40)的接合力成为所述第1接合力。
7.根据权利要求1～6的任一项所述的混合动力车辆的驱动装置，其特征在于，
所述控制部(4)还对所述电动发电机(3)进行控制，以使从高速挡向低速挡切换时，所述电动发电机(3)的驱动力降低。
8.一种混合动力车辆的驱动方法，其特征在于，
所述混合动力车辆具有：
内燃机(1)；
变速机构(70)，其配置于将所述内燃机(1)的动力传递至车轴(57)的动力传递路径(71、72)，且具有能够接合与分离的第1摩擦接合机构(30)和能够接合与分离的第2摩擦接合机构(40)，根据所述第1摩擦接合机构(30)和所述第2摩擦接合机构(40)的接合动作，切换为低速挡或高速挡；
电动发电机(3)，其连接在所述动力传递路径(71、72)中的所述变速机构(70)与所述车轴(57)之间；以及
转矩限制器(60)，其夹装在所述动力传递路径(71、72)中的所述电动发电机(3)与所述变速机构(70)之间，
所述驱动方法，包括以下步骤：
检测所述转矩限制器(60)的滑动；
对所述变速机构(70)进行控制，以使在从高速挡向低速挡切换时，将处于接合状态的所述第1摩擦接合机构(30)分离，并将处于分离状态的所述第2摩擦接合机构(40)接合，
对所述变速机构(70)进行控制包括，在检测到所述转矩限制器(60)的滑动时，对所述变速机构(70)进行控制，以使从高速挡向低速挡切换时的所述第2摩擦接合机构(40)的接合力比未检测到滑动时大。
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