DE112012007191B4

DE112012007191B4 - Kraftübertragungseinrichtung

Info

Publication number: DE112012007191B4
Application number: DE112012007191.3T
Authority: DE
Inventors: Takeshi Kitahata; Koichi Okuda; Atsushi Tabata; Tooru Matsubara; Kenta Kumazaki; Yasuhiro Hiasa; Tatsuya Imamura; Masafumi Yamamoto; Keita Imai; Keisuke Oomuro
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-11-30
Filing date: 2012-11-30
Publication date: 2021-09-23
Anticipated expiration: 2032-12-01
Also published as: US20150314769A1; CN104822978A; JPWO2014083699A1; DE112012007191T5; CN104822978B; US10023171B2; JP6115572B2; WO2014083699A1

Abstract

Kraftübertragungseinrichtung (1-1; 1-2) miteinem Verbrennungsmotor (1),einer Rotationsmaschine (22) undeiner Ölpumpe (20), die mit einer Welle (1a) des Verbrennungsmotors (1) und einer Welle (22a) der Rotationsmaschine (22) jeweils durch eine Einweg-Kupplung (F1, F2) verbunden ist, wobeidie Kraftübertragungseinrichtung (1-1; 1-2) derart konfiguriert ist, dass sie der Rotationsmaschine (22) erlaubt, sich zum Zeitpunkt des Anlaufens des Verbrennungsmotors (1) mit einer Drehzahl zu drehen, die höher als die Drehzahl ist, die einer Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) entspricht, und geringer als die Drehzahl ist, die einer Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors (1) entspricht, wobeidie Drehzahl der Rotationsmaschine (22), wenn sich die Rotationsmaschine (22) zum Zeitpunkt des Anlaufens des Verbrennungsmotors (1) drehen darf, höher ist als die Drehzahl, die der Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) in einem Resonanzerzeugungsbereich entspricht, und wobeiein Betrieb der Rotationsmaschine (22) gestartet wird, wenn das Anlaufen des Verbrennungsmotors (1) benötigt wird.

Description

Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftübertragungseinrichtung.
Hintergrund
Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, eine Ölpumpe mittels einer Antriebsmaschine, wie etwa eines Verbrennungsmotors und eines Elektromotors, anzutreiben. Zum Beispiel offenbart die JP 2001-146955 A die Technologie einer Ölpumpenantriebsvorrichtung, die mit einem ersten Kraftübertragungsmechanismus, der eine Ausgangswelle eines elektrischen Motors mit einer Antriebswelle der Ölpumpe verbindet, und einem zweiten Kraftübertragungsmechanismus, der eine Ausgangswelle des Verbrennungsmotors mit der Antriebswelle der Ölpumpe verbindet, versehen ist, wobei eine erste Einweg-Kupplung nur eine Kraftübertragung von dem elektrischen Motor zu der Ölpumpe, die im ersten Kraftübertragungsmechanismus angeordnet ist, erlaubt und wobei eine zweite Einweg-Kupplung nur eine Kraftübertragung von dem Verbrennungsmotor zu der Ölpumpe, die in dem zweiten Kraftübertragungsmechanismus angeordnet ist, erlaubt.
Die JP 2006-316666 A offenbart eine Kraftübertragungseinrichtung mit einem Verbrennungsmotor, einer Rotationsmaschine und einer Ölpumpe, die mit einer Welle des Verbrennungsmotors und einer Welle der Rotationsmaschine jeweils durch eine Einweg-Kupplung verbunden ist. Dabei ist die Kraftübertragungseinrichtung so konfiguriert, dass sie der Rotationsmaschine erlaubt, sich zum Zeitpunkt des Anlaufens des Verbrennungsmotors mit einer Drehzahl zu drehen, die höher als die Drehzahl ist, die einer Drehzahl des Verbrennungsmotors entspricht, und geringer als die Drehzahl ist, die einer Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors entspricht.
Die US 2009/0227417 A1 offenbart eine Steuerung, welche eingerichtet ist, wahlweise einen Wechsel zwischen einem Verbrennungsmotorfahrmodus und einen Elektromotorfahrmodus durchzuführen. Dabei wird die Elektromotordrehzahl beim Wechsel zu dem Verbrennungsmotorfahrmodus schnell erhöht, um Resonanzen des Verbrennungsmotors zu vermeiden.
Zusammenfassung
Technisches Problem
Es könnte hierin jedoch eine Drehzahl der Ölpumpe durch Resonanz und dergleichen des Verbrennungsmotors zum Zeitpunkt des Anlaufens des Verbrennungsmotors fluktuieren. Es ist somit wünschenswert, eine Fluktuation in der Drehzahl der Ölpumpe zum Zeitpunkt des Anlaufens des Verbrennungsmotors zu verhindern. Vorzugsweise soll der Energieverbrauch des Elektromotors, der die Ölpumpe antreibt, unterbunden werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine derartige Kraftübertragungseinrichtung bereitzustellen, welche die Fluktuation in der Drehzahl der Ölpumpe zum Zeitpunkt des Anlaufens des Verbrennungsmotors verhindern kann.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine derartige Kraftübertragungseinrichtung bereitzustellen, welche sowohl erreicht, dass die Fluktuation in der Drehzahl der Ölpumpe zum Zeitpunkt des Anlaufens des Verbrennungsmotors unterbunden wird, als auch, dass der Energieverbrauch des Elektromotors, der die Ölpumpe antreibt, unterbunden wird.
Lösung des Problems
Diese Aufgaben werden mit einem Gegenstand mit allen Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Eine Kraftübertragungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung enthält: einen Verbrennungsmotor; eine Rotationsmaschine; und eine Ölpumpe, die mit einer Welle des Verbrennungsmotors und einer Welle der Rotationsmaschine durch eine Einweg-Kupplung verbunden ist. Die Kraftübertragungseinrichtung ist derart konfiguriert, dass sie der Rotationsmaschine erlaubt, sich zum Zeitpunkt des Anlaufens des Verbrennungsmotors mit einer Drehzahl zu drehen, die höher als die Drehzahl ist, die einer Drehzahl des Verbrennungsmotors entspricht, und geringer als die Drehzahl ist, die einer Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors entspricht. Die Drehzahl der Rotationsmaschine, wenn sich die Rotationsmaschine zum Zeitpunkt des Anlaufens des Verbrennungsmotors drehen darf, ist höher, als die Drehzahl, die der Drehzahl des Verbrennungsmotors in einem Resonanzerzeugungsbereich entspricht. Ein Betrieb der Rotationsmaschine wird gestartet, wenn das Anlaufen des Verbrennungsmotors benötigt wird.
In der oben beschriebenen Erfindung ist die Kraftübertragungseinrichtung vorzugsweise derart konfiguriert, dass sie der Rotationsmaschine erlaubt, sich zum Zeitpunkt des Anlaufens des Verbrennungsmotors für eine vorbestimmte Dauer, beginnend vom Zeitpunkt des Anlaufens des Verbrennungsmotors, zu drehen.
In der oben beschriebenen Erfindung ist die Drehzahl der Rotationsmaschine, wenn sich die Rotationsmaschine zum Zeitpunkt des Anlaufens des Verbrennungsmotors drehen darf, vorzugsweise höher, wenn der Verbrennungsmotor kalt ist, als wenn der Verbrennungsmotor warm ist.
In der oben beschriebenen Erfindung ist die Drehzahl der Rotationsmaschine, wenn sich die Rotationsmaschine zum Zeitpunkt des Anlaufens des Verbrennungsmotors drehen darf, vorzugsweise geringer als die Drehzahl, die der Drehzahl des Verbrennungsmotors entspricht, wenn die Zündung des Verbrennungsmotors gestartet wird.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Die Kraftübertragungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung wird mit dem Verbrennungsmotor, der Rotationsmaschine, und der Ölpumpe, die mit einer Welle des Verbrennungsmotors und einer Welle der Rotationsmaschine durch die Einweg-Kupplung verbunden ist, ausgestattet und erlaubt der Rotationsmaschine, sich mit der Drehzahl zu drehen, die höher als die Drehzahl ist, die einer Drehzahl des Verbrennungsmotors entspricht, und geringer als die Drehzahl ist, die der Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors entspricht. Die Kraftübertragungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung hat eine Wirkung, dass sie die Fluktuation in der Drehzahl der Ölpumpe zum Zeitpunkt des Anlaufens des Verbrennungsmotors unterbindet.
Figurenliste

1 ist ein Ablaufdiagramm, das die Arbeitsweise einer Kraftübertragungseinrichtung nach einer ersten Ausführungsform darstellt;
2 ist eine Skelettdarstellung eines Fahrzeugs nach der ersten Ausführungsform;
3 ist ein Input-Output-Verhältnis-Diagramm des Fahrzeugs nach der ersten Ausführungsform;
4 ist eine Ansicht, die eine Einkuppel-Tabelle einer Übertragungseinheit nach der ersten Ausführungsform zeigt;
5 ist ein Kutzbachplan eines Planetengetriebemechanismus nach der ersten Ausführungsform;
6 ist ein Zeitdiagramm bezüglich der Pumpensteuerung der ersten Ausführungsform;
7 ist eine Veranschaulichungsdarstellung einer Methode, eine Elektromotorsolldrehzahl der ersten Ausführungsform zu berechnen;
8 ist eine Skelettdarstellung eines Fahrzeugs nach einer zweiten Ausführungsform;
9 ist eine Ansicht, die eine Einkuppel-Tabelle einer Übertragungseinheit nach der zweiten Ausführungsform zeigt;
10 ist ein Kutzbachplan bezüglich eines Ein-Elektromotor EV-Modus;
11 ist ein Kutzbachplan bezüglich eines Zwei-Elektromotor EV-Modus;
12 ist ein Kutzbachplan bezüglich eines HV-Niedrigmodus;
13 ist ein Kutzbachplan bezüglich eines HV-Hochmodus; und
14 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm bezüglich einer Ölpumpe eines Referenzbeispiels.

Beschreibung der Ausführungsformen
Eine Kraftübertragungseinrichtung gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen im Detail beschrieben.
[Erste Ausführungsform]
Eine erste Ausführungsform wird mit Bezug auf die 1 bis 7 beschreiben. Diese Ausführungsform betrifft eine Kraftübertragungseinrichtung. 1 ist ein Ablaufdiagramm, das die Arbeitsweise einer Kraftübertragungseinrichtung nach der ersten Ausführungsform darstellt, 2 ist eine Skelettdarstellung eines Fahrzeugs nach der ersten Ausführungsform, 3 ist ein Input-Output-Verhältnis-Diagramm des Fahrzeugs nach der ersten Ausführungsform und 4 ist eine Ansicht, die eine Einkuppel-Tabelle einer Übertragungseinheit nach der ersten Ausführungsform zeigt.
Wie in 2 dargestellt ist, ist ein Fahrzeug 100 nach der Ausführungsform ein Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor 1, einer ersten Rotationsmaschine MG1 und einer zweiten Rotationsmaschine MG2 als Energiequellen. Das Fahrzeug 100 kann auch ein Plug-In Hybridfahrzeug sein, das mittels einer externen Energiequelle geladen werden kann. Wie in den 2 und 3 gezeigt wird, enthält das Fahrzeug 100 den Verbrennungsmotor 1, einen Planetengetriebemechanismus 10, die erste Rotationsmaschine MG1, die zweite Rotationsmaschine MG2, eine Ölpumpe 20, einen Pumpenantriebselektromotor 22, eine erste Einweg-Kupplung F1, eine zweite Einweg-Kupplung F2, eine Übertragungseinheit 30, eine HV-Steuerung 50, eine MG-Steuerung 51 und eine Verbrennungsmotor-Steuerung 52.
Eine Kraftübertragungseinrichtung 1-1 nach dieser Ausführungsform enthält den Verbrennungsmotor 1, den Pumpenantriebselektromotor 22, die Ölpumpe 20, die erste Einweg-Kupplung F1 und die zweite Einweg-Kupplung F2. Die Kraftübertragungseinrichtung 1-1 kann weiterhin die HV-Steuerung 50, die Übertragungseinheit 30 und dergleichen enthalten. Die Kraftübertragungseinrichtung 1-1 ist für ein Fahrzeug mit Frontmotor und Frontantrieb (FF), ein Fahrzeug mit Heckantrieb und Heckmotor (RR) oder dergleichen geeignet. Die Kraftübertragungseinrichtung 1-1 ist beispielsweise an das Fahrzeug 100 derart befestigt, dass deren Axialrichtung einer Fahrzeugbreitenrichtung entspricht.
Der Motor 1, der ein Verbrennungsmotor ist, wandelt Kraftstoffverbrennungsenergie in eine Rotationsbewegung einer Welle 1a als Output um. Die Welle 1a des Verbrennungsmotors 1 ist mit einer Eingangswelle 2 durch einen Dämpfer 1b verbunden. Die Eingangswelle 2 ist die Eingangswelle der Kraftübertragungseinrichtung 1-1. Die Eingangswelle 2 ist koaxial zur Welle 1a des Verbrennungsmotors 1 entlang seiner Verlängerung angeordnet. Die Eingangswelle 2 ist mit einem ersten Träger 14 des Planetengetriebemechanismus 10 verbunden.
Der Planetengetriebemechanismus 10, der eine Differentialeinheit ist, kann als Kraftaufteilmechanismus zum Aufteilen der Kraft des Verbrennungsmotors 1 dienen. Der Planetengetriebemechanismus 10 der Ausführungsform, der ein Einzel-Planetenrad-Typ ist, enthält ein erstes Sonnenrad 11, ein erstes Planetenrad 12, ein erstes Hohlrad 13 und den ersten Träger 14.
Das erste Hohlrad 13 ist koaxial zum ersten Sonnenrad 11 an einer in einer Radialrichtung äußeren Seite des ersten Sonnenrads 11 angeordnet. Das erste Planetenrad 12 ist zwischen dem ersten Sonnenrad 11 und dem ersten Hohlrad 13 angeordnet, damit es mit dem ersten Sonnenrad 11 und dem ersten Hohlrad 13 in Eingriff steht. Das erste Planetenrad 12 ist mittels des ersten Trägers 14 drehbar gelagert. Der erste Träger 14 ist an der Eingangswelle 2 befestigt und rotiert integral mit der Eingangswelle 2. Daher kann das erste Planetenrad 12 um eine Mittelachse der Eingangswelle 2 zusammen mit der Eingangswelle 2 rotieren (abwalzen) und sich um eine Mittelachse des ersten Planetenrads 12 drehen (abwälzen), während es mittels des ersten Trägers 14 gelagert wird.
Der Pumpenantriebselektromotor 22 ist eine Rotationsmaschine, die separat von der ersten und zweiten Rotationsmaschine MG1 und MG2 vorgesehen ist. Die Ölpumpe 20 ist eine Pumpe, die mittels des Verbrennungsmotors 1 oder des Pumpenantriebselektromotors 22 zur Ölabfuhr rotierend angetrieben wird. Das Öl, das mittels der Ölpumpe 20 abgeführt wird, wird jeder Einheit der Kraftübertragungseinrichtung 1-1 wie etwa den Kupplungen Ct1 und Ct2 und den Bremsen Br1 und Br2 der Übertragungseinheit 30 zugeführt. Die Kraftübertragungseinrichtung 1-1 enthält eine hydraulische Steuerungsvorrichtung 25. Die hydraulische Steuerungsvorrichtung 25 stellt den Hydraulikdruck des Öls ein, der von der Ölpumpe 20 übertragen wird, um es den Kupplungen Ct1 und Ct2 und den Bremsen Br1 und Br2 der Übertragungseinheit 30 zuzuführen.
Die Ölpumpe 20 ist mit der Welle 1a des Verbrennungsmotors 1 und einer Welle 22a des Pumpenantriebselektromotors 22 jeweils durch die Einweg-Kupplungen F1 und F2 verbunden. Eine Welle 20a der Ölpumpe 20 enthält ein erstes Zahnrad 18 und ein zweites Zahnrad 19. Das erste Zahnrad 18 steht mit einem ersten Antriebsrad 17 in Eingriff. Das erste Antriebsrad 17 ist mit dem ersten Träger 14 durch die erste Einweg-Kupplung F1 verbunden. Das heißt, die Welle 20a der Ölpumpe 20 ist mit der Welle 1a des Verbrennungsmotors 1 durch das erste Zahnrad 18, das erste Antriebsrad 17, die erste Einweg-Kupplung F1, den ersten Träger 14, die Eingangswelle 2 und den Dämpfer 1b verbunden.
Die erste Einweg-Kupplung F1 ist die Einweg-Kupplung, die auskuppelt ist, wenn eine Drehzahl des ersten Antriebsrads 17 höher als die des ersten Trägers 14 ist. Das heißt, die erste Einweg-Kupplung F1 ist eingekuppelt, wenn der erste Träger 14 das erste Antriebsrad 17 in einer Rotationsrichtung des Verbrennungsmotors 1 rotierend antreibt, um die Kraft des Verbrennungsmotors 1 zu der Welle 20a der Ölpumpe 20 zu übertragen.
Das zweite Zahnrad 19 steht mit einem zweiten Antriebsrad 21 in Eingriff. Das zweite Antriebsrad 21 ist mit der Welle 22a des Pumpenantriebselektromotors 22 durch die zweite Einweg-Kupplung F2 verbunden. Das heißt, die Welle 20a der Ölpumpe 20 ist mit der Welle 22a des Pumpenantriebselektromotors 22 durch das zweite Zahnrad 19, das zweite Antriebsrad 21 und die zweite Einweg-Kupplung F2 verbunden. Die zweite Einweg-Kupplung F2 ist die Einweg-Kupplung, die ausgekuppelt ist, wenn eine Drehzahl des zweiten Antriebsrads 21 höher als die des Pumpenantriebselektromotors 22 ist. Das heißt, die zweite Einweg-Kupplung F2 ist eingekuppelt, wenn der Pumpenantriebselektromotor 22 das zweite Antriebsrad 21 rotierend antreibt, um die Kraft des Pumpenantriebselektromotors 22 zu der Welle 20a der Ölpumpe 20 zu übertragen.
Die Ölpumpe 20 wird mittels des Verbrennungsmotors 1 oder des Pumpenantriebselektromotors 22 nach einem Verhältnis zwischen einer Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 (Verbrennungsmotordrehzahl) Ne, einer Drehzahl der Ölpumpe 20 (Pumpendrehzahl) Np und einer Drehzahl des Pumpenantriebselektromotors 22 (Elektromotordrehzahl) Nm rotierend angetrieben. Die Ölpumpe 20 wird zum Beispiel mittels des Pumpenantriebselektromotors 22 rotierend angetrieben, wenn die Elektromotordrehzahl Nm höher als die Drehzahl ist, die der Verbrennungsmotordrehzahl Ne entspricht. Hierin ist die Drehzahl, die der Verbrennungsmotordrehzahl Ne entspricht, die Drehzahl, die mittels einer Getriebeübersetzung zwischen dem ersten Antriebsrad 17 und dem ersten Zahnrad 18 und einer Getriebeübersetzung zwischen dem zweiten Antriebsrad 21 und dem zweiten Zahnrad 19 bestimmt wird. Die Drehzahl des Pumpenantriebselektromotors 22, die der Verbrennungsmotordrehzahl Ne entspricht, ist die Elektromotordrehzahl Nm, die der Verbrennungsmotordrehzahl Ne entspricht, wenn die Ölpumpe 20 mit derselben Pumpendrehzahl Np rotierend angetrieben wird. In der Kraftübertragungseinrichtung 1-1 dieser Ausführungsform ist es möglich, das Öl jeder Einheit mittels rotierenden Antreibens der Ölpumpe 20 bereitzustellen, indem der Pumpenantriebselektromotor auch in einem Fahrzustand, in dem der Betrieb des Verbrennungsmotors 1 angehalten wird, rotiert wird.
Demgegenüber wird die erste Einweg-Kupplung F1 eingekuppelt und die zweite Einweg-Kupplung F2 ausgekuppelt, wenn die Elektromotordrehzahl Nm geringer als die Drehzahl ist, die der Verbrennungsmotordrehzahl Ne entspricht. Dementsprechend wird die Ölpumpe 20 mittels des Verbrennungsmotors 1 (ersten Trägers 14) rotierend angetrieben.
Das erste Sonnenrad 11 ist mit einer Welle 15 der ersten Rotationsmaschine MG1 verbunden und rotiert integral mit einem Rotor der ersten Rotationsmaschine MG1. Das erste Hohlrad 13 ist mit einer Welle 16 der zweiten Rotationsmaschine MG2 verbunden und rotiert integral mit einem Rotor der zweiten Rotationsmaschine MG2. Ein Ausgangszahnrad 23 ist mit der Welle 16 verbunden. Das Ausgangszahnrad 23 steht mit einem Zwischenzahnrad 24 in Eingriff. Ein Eingangszahnrad 31 der Übertragungseinheit 30 steht mit dem Zwischenzahnrad 24 in Eingriff.
Die Übertragungseinheit 30 enthält das Eingangszahnrad 31, eine Welle 32, einen ersten Differentialmechanismus 30A, einen zweiten Differentialmechanismus 30B, die erste Kupplung Ct1, die zweite Kupplung Ct2, die erste Bremse Br1, die zweite Bremse Br2, eine Einweg-Kupplung F3 und ein Ausgangszahnrad 42. Die Übertragungseinheit 30 ist eine automatische Übertragungseinheit (4AT) mit vier Fahrgeschwind igkeitsgetriebestufen.
Der erste Differentialmechanismus 30A und der zweite Differentialmechanismus 30B sind koaxial zu der Welle 32 angeordnet, damit sie einander in einer Axialrichtung durch das Ausgangszahnrad 42 hindurch gegenüberstehen. Der erste Differentialmechanismus 30A und der zweite Differentialmechanismus 30B sind Einzel-Planetenrad-artige Planetengetriebemechanismen. Der erste Differentialmechanismus 30A enthält ein Sonnenrad 33, ein Planetenrad 34, ein Hohlrad 35 und einen Träger 36. Der zweite Differentialmechanismus 30B enthält ein Sonnenrad 38, ein Planetenrad 39, ein Hohlrad 40 und einen Träger 41. Das Sonnenrad 33 des ersten Differentialmechanismus 30A ist mit dem Eingangszahnrad 31 durch die erste Kupplung Ct1 verbunden, der Träger 36 ist mit dem Ausgangszahnrad 42 verbunden und das Hohlrad 35 ist mit der Welle 32 verbunden.
Der Träger 41 des zweiten Differentialmechanismus 30B ist mit der Welle 32 verbunden und das Hohlrad 40 ist mit dem Ausgangszahnrad 42 verbunden. Die Welle 32 ist mit dem Eingangszahnrad 31 durch die zweite Kupplung Ct2 verbunden. Die erste Bremse Br1 ist eine Bremsvorrichtung, die die Rotation des Sonnenrads 38 des zweiten Differentialmechanismus 30B regelt. Die zweite Bremse Br2 ist eine Bremsvorrichtung, die die Rotation der Welle 32 regelt. Die Einweg-Kupplung F3 ist die Einweg-Kupplung, die die Rotation in eine positive Drehrichtung der Welle 32 erlaubt und die die Rotation in eine negative Drehrichtung derselben regelt. Indessen soll die positive Drehrichtung die Drehrichtung des Ausgangszahnrads 42 bedeuten, wenn das Fahrzeug 100 vorwärts fährt.
Das Ausgangszahnrad 42 der Übertragungseinheit 30 steht mit einem Zwischenzahnrad 43 in Eingriff. Das Zwischenzahnrad 43 steht mit einem Differentialhohlrad 45 einer Differentialvorrichtung 44 in Eingriff. Die Differentialvorrichtung 44 ist mit Antriebsrädern 47 durch rechte und linke Antriebswellen 46 verbunden.
Wie in 4 dargestellt ist, ist die erste Kupplung Ct1 in einer ersten Geschwindigkeitsgetriebestufe (erste) eingekuppelt. Da die erste Kupplung Ct1 eingekuppelt ist, ist das Eingangszahnrad 31 mit dem Sonnenrad 33 des ersten Differentialmechanismus 30A verbunden. Die Einweg-Kupplung F3 ist eingekuppelt und das Hohlrad 35 und der Träger 41 dienen als ein Reaktionskraftempfänger. Eingangsdrehmoment von dem Verbrennungsmotor 1 zu dem Eingangszahnrad 31 wird von dem Sonnenrad 33 zu dem Ausgangszahnrad 42 durch den Träger 36 übertragen. Indessen kann die zweite Bremse Br2 in der ersten Geschwindigkeitsgetriebestufe eingekuppelt sein.
Die erste Kupplung Ct1 und die erste Bremse Br1 sind in einer zweiten Geschwindigkeitsgetriebestufe (zweite) eingekuppelt. Da die erste Bremse Br1 eingekuppelt ist, wird die Rotation des Sonnenrads 38 des zweiten Differentialmechanismus 30B geregelt. Das Sonnenrad 38 dient als Reaktionskraftempfänger, um das Eingangsdrehmoment von dem Eingangszahnrad 31 über das Sonnenrad 33 des ersten Differentialmechanismus 30A zu dem Ausgangszahnrad 42 zu übertragen.
Die erste Kupplung Ct1 und die zweite Kupplung Ct2 sind in einer dritten Geschwindigkeitsgetriebestufe (dritte) eingekuppelt. Das Sonnenrad 33 des ersten Differentialmechanismus 30A wird an dem Hohlrad 35 befestigt und die Differentialbewegung des ersten Differentialmechanismus 30A wird geregelt. Die Eingangsrotation des Eingangszahnrads 31 wird von dem Ausgangszahnrads 42 ohne Geschwindigkeitsänderung ausgegeben.
Die zweite Kupplung Ct2 und die erste Bremse Br1 sind in einer vierten Geschwindigkeitsgetriebestufe (vierte) eingekuppelt. Wenn die erste Bremse Br1 eingekuppelt ist, wird die Rotation des Sonnenrads 38 des zweiten Differentialmechanismus 30B geregelt. Das Sonnenrad 38 dient als Reaktionskraftempfänger, um Eingangsdrehmoment von dem Eingangszahnrad 31 über den Träger 41 des zweiten Differentialmechanismus 30B von dem Hohlrad 40 zu dem Ausgangszahnrad 42 zu übertragen. Eine Drehzahl des Hohlrads 40 wird höher als die des Trägers 41 und die Eingangsrotation von dem Eingangszahnrad 31 auf den Träger 41 wird beschleunigt, um von dem Hohlrad 40 zum Ausgangszahnrad 42 ausgegeben zu werden.
In einem Rückwärtsgangzustand (Rev) sind die erste Kupplung Ct1 und die zweite Bremse Br2 eingekuppelt. In dem Rückwärtsgangzustand gibt die zweite Rotationsmaschine MG2 negatives Drehmoment aus, damit sie sich im negativen Sinne dreht, wobei sie dadurch dem Fahrzeug 100 erlaubt, sich rückwärts zu bewegen. In Neutralstellung (N) sind alle Kupplungen Ct1 und Ct2 und Bremsen Br1 und Br2 ausgekuppelt.
Jede der ersten und zweiten Rotationsmaschinen MG1 und MG2 haben eine Funktion als Motor (Elektromotor) und eine Funktion als Stromgenerator. Die erste und zweite Rotationsmaschine MG1 und MG2 sind mit einer Batterie durch einen Wechselrichter verbunden. Die erste und zweite Rotationsmaschine MG1 und MG2 können elektrische Leistung, die von den Batterien bereitgestellt wird, in mechanische Ausgangsleistung umwandeln und können durch Eingangsleistung angetrieben werden, damit sie mechanische Leistung in elektrische Leistung umwandeln. Die elektrische Leistung, die von den Rotationsmaschinen MG1 und MG2 erzeugt wird, kann in der Batterie gespeichert werden. Ein Wechselstromsynchronmotorgenerator kann zum Beispiel als erste und zweite Rotationsmaschinen MG1 und MG2 verwendet werden.
Wie in 3 dargestellt ist, enthält das Fahrzeug 100 das HV-Steuergerät 50, das MG-Steuergerät 51 und das Verbrennungsmotor-Steuergerät 52. Die Steuergeräte 50, 51 und 52 sind elektronische Steuereinheiten, die einen Computer haben. Das HV-Steuergerät 50 hat eine Funktion, ein gesamtes Fahrzeug 100 ganzheitlich zu steuern. Das MG-Steuergerät 51 und das Verbrennungsmotor-Steuergerät 52 sind elektrisch mit dem HV-Steuergerät 50 verbunden.
Das MG-Steuergerät 51 kann die erste und die zweite Rotationsmaschine MG1 und MG2 steuern. Das MG-Steuergerät 51 kann zum Beispiel einen aktuellen Wert einstellen, der der ersten Rotationsmaschine MG1 und einem Krafterzeugungsbetrag der ersten Rotationsmaschine MG1 bereitgestellt wird, wobei damit das Ausgangsdrehmoment der ersten Rotationsmaschine MG1 gesteuert wird, und es kann einen aktuellen Wert einstellen, der der zweiten Rotationsmaschine MG2 und einem Krafterzeugungsbetrag der zweiten Rotationsmaschine MG2 bereitgestellt wird, wobei damit das Ausgangsdrehmoment der zweiten Rotationsmaschine MG2 gesteuert wird.
Die Verbrennungsmotor-Steuerung 52 kann den Verbrennungsmotor 1 steuern. Die Verbrennungsmotor-Steuerung 52 kann zum Beispiel einen Öffnungsgrad eines elektronischen Drosselventils des Verbrennungsmotors 1, die Zündung des Verbrennungsmotors 1 durch Ausgabe eines Zündsignals und die Kraftstoffeinspritzung zum Verbrennungsmotor 1 steuern. Die Verbrennungsmotor-Steuerung 52 kann das Ausgangsdrehmoment des Verbrennungsmotors 1 durch Steuerung des Öffnungsgrads des elektronischen Drosselventils, Steuerung des Einspritzens, Steuerung der Zündung und dergleichen steuern.
Ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, ein Beschleunigeröffnungsgradsensor, ein Verbrennungsmotordrehzahlsensor, ein MG1-Drehzahlsensor, ein MG2-Drehzahlsensor, ein Ausgangswellendrehzahlsensor und dergleichen sind mit der HV-Steuerung 50 verbunden. Die HV-Steuerung 50 kann eine Fahrzeuggeschwindigkeit, einen Beschleunigeröffnungsgrad, die Verbrennungsmotordrehzahl Ne, eine Drehzahl der ersten Rotationsmaschine MG1 (nachfolgend auch einfach mit „MG1-Drehzahl“ bezeichnet), eine Drehzahl der zweiten Rotationsmaschine MG2 (nachfolgend auch einfach mit „MG2-Drehzahl“ bezeichnet), eine Ausgangswellendrehzahl der Kraftübertragungseinrichtung 1-1 und dergleichen durch Signaleingang von den Sensoren enthalten. Zusätzlich zu den Signalen wird ein Signal, das den Batteriestand SOC angibt, ein Signal, das die Öl-Temperatur angibt, und dergleichen in die HV-Steuerung 50 eingegeben. Indessen ist die Öl-Temperatur die Temperatur des Öls, das durch die Ölpumpe 20 bereitgestellt wird.
Die HV-Steuerung 50 kann die benötigte Antriebskraft, benötigte Leistung, benötigtes Drehmoment und dergleichen des Fahrzeugs 100 basierend auf den erhaltenen Informationen berechnen. Die HV-Steuerung 50 bestimmt das Ausgangsdrehmoment der ersten Rotationsmaschine MG1 (nachfolgend auch mit „MG1-Drehmoment“ bezeichnet), das Ausgangsdrehmoment der zweiten Rotationsmaschine MG2 (nachfolgend auch mit „MG2-Drehmoment“ bezeichnet) und das Ausgangsdrehmoment des Verbrennungsmotors 1 (nachfolgend auch mit „Verbrennungsmotor-Drehmoment“ bezeichnet) basierend auf den berechneten benötigten Werten. Die HV-Steuerung 50 gibt einen Befehlswert des MG1-Drehmoments und einen Befehlswert des MG2-Drehmoments zu der MG-Steuerung 51 aus. Die HV-Steuerung 50 gibt einen Befehlswert des Verbrennungsmotor-Drehmoments zu der Verbrennungsmotor-Steuerung 52 aus. Die HV-Steuerung 50 gibt einen Befehlswert der Drehzahl des Pumpenantriebselektromotors 22 zu einem Steuerkreis des Pumpenantriebselektromotors 22 aus. Demnach wird der Pumpenantriebselektromotor 22 derart geregelt, dass er sich mit einer Zieldrehzahl dreht.
Das Fahrzeug 100 kann selektiv hybrides Fahren (HV) oder elektrisches Fahren (EV) ausführen. Das HV-Fahren ist ein Fahrmodus, in dem das Fahrzeug 100 fährt, indem es den Verbrennungsmotor 1 als Energiequelle verwendet. Im HV-Fahren kann die zweite Rotationsmaschine MG2 als Energiequelle zusätzlich zum Verbrennungsmotor 1 verwendet werden.
5 ist ein Kutzbachplan des Planetengetriebemechanismus 10 nach der ersten Ausführungsform. 5 zeigt den Kutzbachplan zum Zeitpunkt des HV-Fahrens. In dem Kutzbachplan sind Drehzahlen des ersten Sonnenrads 11, des ersten Trägers 14 und des ersten Hohlrads 13 jeweils entlang der Achsen S1, C1 und R1 gezeichnet. Das Eingangsdrehmoment von dem Verbrennungsmotor 1 zu dem ersten Träger 14 wird auf das erste Sonnenrad 11 und das erste Hohlrad 13 aufgeteilt. Die erste Rotationsmaschine MG1 gibt das MG1-Drehmoment aus, um als Reaktionskraftempfänger des Verbrennungsmotor-Drehmoments zu dienen und kann das Verbrennungsmotor-Drehmoment von dem ersten Hohlrad 13 ausgeben. Zu dieser Zeit kann die erste Rotationsmaschine MG1 elektrische Leistung erzeugen und einen Teil des Verbrennungsmotor-Drehmoments als elektrische Energie rückgewinnen. Die HV-Steuerung 50 kann die MG1-Drehzahl steuern, um eine Getriebeübersetzung des Planetengetriebemechanismus 10 an eine beliebige Getriebeübersetzung anzupassen. Die HV-Steuerung 50 kann dem Planetengetriebemechanismus 10 und der Übertragungseinheit 30 erlauben, als ein elektrisches, stufenloses Getriebe mittels zusammenwirkender Steuerung derselben zu dienen. Zum Zeitpunkt des HV-Fahrens kann die zweite Rotationsmaschine MG2 eine Regeneration ausführen.
Das EV-Fahren ist ein Fahrmodus, in dem unter Verwendung der zweiten Rotationsmaschine MG2 als Energiequelle gefahren wird. Im EV-Fahren ist es möglich, mit angehaltenem Verbrennungsmotor 1 zu fahren. Im EV-Fahren wird der Verbrennungsmotor 1 nicht angetrieben und der erste Träger 14 hört auf zu rotieren. Das erste Sonnenrad 11 und die erste Rotationsmaschine MG1 rotieren im negativen Sinne.
Die Ölpumpe 20 wird mittels der Rotation des Verbrennungsmotors 1 rotierend angetrieben, um das Öl zum Zeitpunkt des HV-Fahrens jeder Einheit bereitzustellen. Im Gegensatz dazu wird die Ölpumpe 20 rotierend von dem Pumpenantriebselektromotor 22 angetrieben, um das Öl zum Zeitpunkt des EV-Fahrens, in dem der Verbrennungsmotor 1 anhält, jeder Einheit bereitzustellen. Die HV-Steuerung 50 steuert den Pumpenantriebselektromotor 22, damit er die Ölpumpe 20 im EV-Fahrmodus rotierend antreibt.
[Anlaufen des Verbrennungsmotors]
Im Fahrzeug 100 dieser Ausführungsform ist es möglich, den Verbrennungsmotor 1 anlaufen zu lassen, indem zum Beispiel die Verbrennungsmotordrehzahl Ne durch das MG1-Drehmoment erhöht wird. Wenn die Verbrennungsmotordrehzahl Ne zunimmt, werden Kraftstoffzuführung und Zündung des Verbrennungsmotors 1 durchgeführt und ein Anlaufen des Verbrennungsmotors 1 wird vollendet. Der Verbrennungsmotor 1 kann auch durch Anlassen mittels eines Starters anlaufen.
Hierin könnte der Hydraulikdruck fluktuieren, wenn der Verbrennungsmotor 1 anläuft, beispielsweise wenn er vom EV-Fahrmodus zum HV-Fahrmodus umschaltet oder wenn das Fahrzeug anfängt sich zu bewegen. Es gibt einen Resonanzerzeugungsbereich der Verbrennungsmotordrehzahl. Der Resonanzerzeugungsbereich ist ein Drehzahlbereich, in dem Resonanz im Verbrennungsmotor 1 auftritt, wobei der Bereich einem jeden Verbrennungsmotor innewohnt. Wenn die Verbrennungsmotordrehzahl Ne in dem Resonanzerzeugungsbereich ist, wenn der Verbrennungsmotor 1 anläuft, könnte die Verbrennungsmotordrehzahl Ne auf und ab fluktuieren. Wenn die Verbrennungsmotordrehzahl Ne fluktuiert, während der Verbrennungsmotor 1 die Ölpumpe 20 rotierend antreibt, gibt es die Möglichkeit, dass die Drehzahl der Ölpumpe 20 fluktuiert und Hydraulikdruckpulsation auftritt, die die Steuerung der Kupplungen Ct1 und Ct2 und der Bremsen Br1 und Br2 (negativ) beeinflusst.
Die Kraftübertragungseinrichtung 1-1 dieser Ausführungsform dreht den Pumpenantriebselektromotor 22 bei der Drehzahl, die höher als die Drehzahl ist, die der Verbrennungsmotordrehzahl Ne entspricht, und die geringer als die Drehzahl ist, die einer Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors 1 entspricht, wenn der Verbrennungsmotor 1 anläuft. In anderen Worten dreht die Kraftübertragungseinrichtung 1-1 den Pumpenantriebselektromotor 22 bei einer Drehzahl, die geringer als die Drehzahl ist, die der Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors 1 entspricht, damit die Ölpumpe 20 durch den Pumpenantriebselektromotor 22 angetrieben wird, wenn der Verbrennungsmotor 1 anläuft. Demnach wird ein Effekt erwartet, dass die Fluktuation in der Pumpendrehzahl Np und die Fluktuation im Versorgungshydraulikdruck der Ölpumpe 20 verhindert werden. Daher kann die Kraftübertragungseinrichtung 1-1 nach dieser Ausführungsform die Steuerbarkeit der Übertragungseinheit 30 verbessern, wenn der Verbrennungsmotor anläuft. Es wird zum Beispiel das Auftreten eines Gangschaltungsstoßes durch die Fluktuation im Hydraulikdruck verhindert und das Fahrverhalten verbessert.
Die Steuerung der Ölpumpe 20 dieser Ausführungsform wird mit Bezug auf 1, 6 und 7 beschrieben. 6 ist ein Zeitdiagramm bezüglich der Pumpensteuerung der ersten Ausführungsform. In 6 zeigt (a) die Verbrennungsmotordrehzahl Ne, (b) das MG1-Drehmoment, (c) die MG1-Drehzahl, (d) das MG2-Drehmoment, (e) die Elektromotordrehzahl Nm und (f) den Hydraulikdruck, der von der Ölpumpe 20 bereitgestellt wird. Ein Steuerungsablauf, dargestellt in 1, wird zum Beispiel wiederholt in einem vorbestimmten Intervall ausgeführt.
Zuerst bestimmt die HV-Steuerung 50 bei Schritt S10, ob der Verbrennungsmotor anläuft. In 6 wird bestimmt, dass das Anlaufen des Verbrennungsmotors zum Zeitpunkt t1 benötigt wird, und die Verbrennungsmotoranlaufsteuerung und die Steuerung der Ölpumpe 20 werden gestartet. Es wird nach der Zeit t1 bei Schritt S10 bejaht. Als ein Ergebnis der Bestimmung bei Schritt S10, wenn bestimmt wird, dass der Verbrennungsmotor anläuft (Schritt S10-Y), geht der Vorgang zu Schritt S20, andererseits (Schritt S10-N) wird dieser Steuerungsablauf beendet.
Bei Schritt S20 bestimmt die HV-Steuerung 50, ob der Elektromotor angetrieben wird. Bei Schritt S20 wird bestimmt, ob der Pumpenantriebselektromotor 22 rotierend angetrieben wird. Wenn das bei Schritt S20 verneint wird, ist die Ölpumpe 20 nicht in einem rotierend angetriebenen Zustand oder ist in einem durch das Eingangsdrehmoment des Verbrennungsmotors 1 rotierend angetriebenen Zustand. Als Ergebnis der Bestimmung bei Schritt S20, wenn bestimmt wird, dass der Elektromotor angetrieben wird (Schritt S20-Y), geht der Vorgang zu Schritt S30 und andererseits (Schritt S20-N) geht der Vorgang zu Schritt S40. In 6 wird der Pumpenantriebselektromotor 22 zum Zeitpunkt t1, zu dem bestimmt wird, dass das Anlaufen des Verbrennungsmotors benötigt wird, nicht betrieben, so dass das bei Schritt S20 verneint wird.
Bei Schritt S30 bestimmt die HV-Steuerung 50, ob die Pumpendrehzahl Np höher als ein Grenzwert N1 ist. Bei Schritt S30 wird bestimmt, ob der Pumpenantriebselektromotor 22 die Ölpumpe 20 dreht. Der Grenzwert N1 kann zum Beispiel derart eingestellt werden, dass die Pumpendrehzahl Np höher als die Pumpendrehzahl Np ist, die der Drehzahl im Resonanzerzeugungsbereich des Verbrennungsmotors 1 entspricht. Hierin ist die Pumpendrehzahl Np, die der Verbrennungsmotordrehzahl Ne entspricht, die Pumpendrehzahl Np, die gemäß der Getriebeübersetzung zwischen dem ersten Antriebsrad 17 und dem ersten Zahnrad 18 bestimmt wird. Das heißt, die Pumpendrehzahl Np, die der Verbrennungsmotordrehzahl Ne entspricht, ist die Pumpendrehzahl Np, wenn die Ölpumpe 20 mittels des Verbrennungsmotors 1 bei einer bestimmten Verbrennungsmotordrehzahl Ne angetrieben wird.
Indessen kann der Grenzwert N1 zum Beispiel durch eine vorbestimmte Drehzahl auf die Pumpendrehzahl Np eingestellt werden, die einer aktuellen Verbrennungsmotordrehzahl Ne entspricht, oder auf die Pumpendrehzahl Np eingestellt werden, die der Drehzahl entspricht, die höher als die aktuelle Verbrennungsmotordrehzahl Ne ist. Das heißt, der Grenzwert N1 kann auf die Drehzahl eingestellt werden, mit der bestimmt werden kann, dass der Pumpenantriebselektromotor 22 die Ölpumpe 20 rotierend antreibt. Als Ergebnis der Bestimmung bei Schritt S30, wenn bestimmt wird, dass die Pumpendrehzahl Np höher als der Grenzwert N1 ist (Schritt S30-Y), wird dieser Steuerungsablauf beendet; andererseits (Schritt S30-N) geht der Vorgang zu Schritt S40.
Bei Schritt S40 führt die HV-Steuerung 50 eine Steuerung der Pumpendrehzahl Np mittels des Pumpenantriebselektromotors 22 aus. Die HV-Steuerung 50 steuert die Elektromotordrehzahl Nm derart, dass die Pumpendrehzahl Np auf eine vorbestimmte Drehzahl N2 eingestellt wird. Ein Zielwert der Elektromotordrehzahl Nm (Elektromotorsolldrehzahl Nmt) zu diesem Zeitpunkt ist die Drehzahl, die geringer als die Drehzahl ist, die der Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors 1 entspricht.
7 ist eine Veranschaulichungsdarstellung einer Methode, die Elektromotorsolldrehzahl Nmt der ersten Ausführungsform zu berechnen. In 7 ist die Pumpendrehzahl Np entlang einer vertikalen Achse gezeichnet. Bezugszeichen Npb stellt einen Bereich der Pumpendrehzahl dar, der dem Resonanzerzeugungsbereich des Verbrennungsmotors 1 entspricht (nachfolgend als „Resonanzdrehzahlbereich“ bezeichnet). Die geringste Drehzahl Npb1 des Resonanzdrehzahlbereichs Npb ist die Pumpendrehzahl Np, die der geringsten Drehzahl des Resonanzerzeugungsbereichs des Verbrennungsmotors 1 entspricht. Die höchste Drehzahl Npb2 des Resonanzdrehzahlbereichs Npb ist die Pumpendrehzahl Np, die der höchsten Drehzahl des Resonanzerzeugungsbereichs des Verbrennungsmotors 1 entspricht.
Die vorbestimmte Drehzahl N2, die ein Zielwert der Pumpendrehzahl Np zum Zeitpunkt des Anlaufens des Verbrennungsmotors ist, ist höher als die höchste Drehzahl Npb2 des Resonanzdrehzahlbereichs Npb. Die vorbestimmte Drehzahl N2 ist geringer als eine Pumpenleerlaufdrehzahl N3. Die Pumpenleerlaufdrehzahl N3 ist die Pumpendrehzahl Np, wenn die Ölpumpe 20 mittels des Verbrennungsmotors 1 rotierend angetrieben wird, wenn der Verbrennungsmotor 1 im Leerlauf läuft, das heißt, die Pumpendrehzahl Np, die der Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors 1 entspricht. Indessen kann die Pumpenleerlaufdrehzahl N3 die Drehzahl sein, die der Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors 1 während einer Abkühlzeit entspricht, oder die Drehzahl sein, die der Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors 1 während einer Aufheizzeit entspricht. Das heißt, die Pumpenleerlaufdrehzahl N3 kann ein Wert sein, der gemäß einer Kühlwassertemperatur und dergleichen des Verbrennungsmotors 1 variiert.
Die Elektromotorsolldrehzahl Nmt ist ein Wert, der die Ölpumpe 20 mit der vorbestimmten Drehzahl N2 drehen kann. Das heißt, dass die Elektromotorsolldrehzahl Nmt höher als die Drehzahl ist, die der Drehzahl des Resonanzerzeugungsbereichs des Verbrennungsmotors 1 entspricht, und geringer als die Drehzahl ist, die der Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors 1 entspricht. Die vorbestimmte Drehzahl N2 kann zum Beispiel auf die Drehzahl eingestellt werden, die der Hälfte der Pumpenleerlaufdrehzahl N3 entspricht. Alternativ kann die vorbestimmte Drehzahl N2 zum Beispiel auf die Drehzahl eingestellt werden, die der Verbrennungsmotordrehzahl Ne entspricht, bei der die Zündung des Verbrennungsmotors 1 zum Zeitpunkt des Anlaufens des Verbrennungsmotors gestartet wird. Es ist möglich, übermäßigen Energieverbrauch durch Schalten von einem Elektromotor-getriebenen Zustand in einen Verbrennungsmotor-getriebenen Zustand zu vermeiden, wenn die Pumpendrehzahl Np geringer als die Pumpenleerlaufdrehzahl N3 ist.
In 6 wird der Betrieb des Pumpenantriebselektromotors 22 gestartet und die Elektromotordrehzahl Nm fängt zum Zeitpunkt t1 an, sich zu erhöhen. Die Elektromotordrehzahl Nm erhöht sich bis zur Elektromotorsolldrehzahl Nmt zum Zeitpunkt t2 und die Elektromotordrehzahl Nm wird danach bei der Elektromotorsolldrehzahl Nmt gehalten. Die HV-Steuerung 50 weist die MG-Steuerung 51 und die Verbrennungsmotor-Steuerung 52 an, den Verbrennungsmotor zum Zeitpunkt t2 anlaufen zu lassen. Die MG-Steuerung 51 erlaubt der ersten Rotationsmaschine MG1, ein positives Drehmoment auszugeben, um die MG1-Drehzahl zu erhöhen. Dementsprechend erhöht sich die Verbrennungsmotordrehzahl Ne. Die Verbrennungsmotordrehzahl Ne oszilliert auf und ab in dem Resonanzerzeugungsbereich (bzgl. Pfeil Y1). Die Ölpumpe 20 wird zu dieser Zeit jedoch rotierend durch den Pumpenantriebselektromotor 22 angetrieben und die Elektromotordrehzahl Nm ist höher als die Drehzahl, die der Verbrennungsmotordrehzahl Ne entspricht. Daher wird selbst dann, wenn die Resonanz in dem Verbrennungsmotor 1 auftritt, die Fluktuation in der Pumpendrehzahl Np verhindert. Deshalb bleibt der Hydraulikdruck durch die Ölpumpe 20, wie durch Pfeil Y2 angedeutet, stabil.
Wenn der Pumpenantriebselektromotor 22 die Steuerung der Pumpendrehzahl Np bei Schritt S40 ausführt, wird dieser Steuerungsablauf beendet.
Wenn sich die Verbrennungsmotordrehzahl Ne zum Zeitpunkt des Anlaufens des Verbrennungsmotors erhöht, schaltet eine Antriebsquelle der Ölpumpe 20 von dem Pumpenantriebselektromotor 22 zu dem Verbrennungsmotor 1. Wenn die Verbrennungsmotordrehzahl Ne höher als die Drehzahl wird, die der vorbestimmten Drehzahl N2 entspricht, wird die erste Einweg-Kupplung F1 eingekuppelt und die zweite Einweg-Kupplung F2 ausgekuppelt. Demnach wird die Ölpumpe 20 von einem Zustand, in dem sie rotierend mittels des Drehmoments angetrieben wird, das von dem Pumpenantriebselektromotor 22 (Elektromotor-getriebener Zustand) übertragen wird, in einen Zustand, in dem sie rotierend mittels des Drehmoments angetrieben wird, das von dem Verbrennungsmotor 1 (Verbrennungsmotor-getriebener Zustand) übertragen wird, geschalten. Nach dem Schalten der Ölpumpe 2 von dem Elektromotor-getriebenen Zustand in den Verbrennungsmotor-getriebenen Zustand wird der Pumpenantriebselektromotor 22 angehalten.
Die HV-Steuerung 50 bestimmt, die Rotation des Pumpenantriebselektromotors 22 zum Zeitpunkt t3 anzuhalten. Die HV-Steuerung 50 bestimmt, den Pumpenantriebselektromotor zum Beispiel basierend auf der Verbrennungsmotordrehzahl Ne anzuhalten. Zum Zeitpunkt t3 kommt die Verbrennungsmotordrehzahl Ne aus dem Resonanzerzeugungsbereich heraus und ist höher als die Drehzahl in dem Resonanzerzeugungsbereich. Eine Verbrennungsmotordrehzahl Ne1 ist zum Zeitpunkt t3 höher als die Verbrennungsmotordrehzahl Ne, die der Elektromotorsolldrehzahl Nmt entspricht, und die vorbestimmte Drehzahl N2 der Ölpumpe 20. Daher schaltet die Ölpumpe 20 vor dem Zeitpunkt t3 in den Verbrennungsmotor-getriebenen Zustand, in dem sie durch das Eingangsdrehmoment von dem Verbrennungsmotor 1 rotierend angetrieben wird. Der Pumpenantriebselektromotor 22 hört mittels eines Stoppbefehls der HV-Steuerung 50 auf, sich zu drehen.
In dieser Ausführungsform ist die Verbrennungsmotordrehzahl (nachfolgend auch als „Enddrehzahl“ bezeichnet) Ne1, wenn die Rotation des Pumpenantriebselektromotors 22 angehalten wird (Zeitpunkt t3), geringer als die Verbrennungsmotordrehzahl Ne, bei der die Zündung des Verbrennungsmotors 1 gestartet wird. Das heißt, die Elektromotorsolldrehzahl Nmt dieser Ausführungsform wird geringer eingestellt, als die Drehzahl, die der Verbrennungsmotordrehzahl Ne entspricht, bei der die Zündung des Verbrennungsmotors 1 gestartet wird. Dementsprechend wird die Elektromotordrehzahl Nm, wenn der Pumpenantriebselektromotor 22 zum Zeitpunkt des Anlaufens des Verbrennungsmotors 1 gedreht wird, geringer als die Drehzahl, die der Verbrennungsmotordrehzahl Ne, bei der die Zündung des Verbrennungsmotors 1 gestartet wird, entspricht. Daher wird der Energieverbrauch des Pumpenantriebselektromotors 22 verringert.
In dieser Ausführungsform beginnt ein Steuerungsbereich zum Zeitpunkt t2, zu dem die Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 beginnt, zuzunehmen, und endet zum Zeitpunkt t3. Der Steuerungsbereich ist ein Zeitraum, in dem die Elektromotordrehzahl Nm auf die Elektromotorsolldrehzahl Nmt eingestellt wird. In dieser Ausführungsform endet der Steuerungsbereich, wenn sich die Verbrennungsmotordrehzahl Ne auf die Enddrehzahl Ne1 erhöht. Die Enddrehzahl Ne1 ist zum Beispiel die Verbrennungsmotordrehzahl Ne, die der vorbestimmten Drehzahl N2 der Ölpumpe 20 entspricht, und die Verbrennungsmotordrehzahl Ne, die der Elektromotorsolldrehzahl Nmt des Pumpenantriebselektromotors 22 entspricht.
Die HV-Steuerung 50 dreht den Pumpenantriebselektromotor 22 für eine vorbestimmte Zeitdauer von einem Beginn des Anlaufens des Verbrennungsmotors 1, wenn der Verbrennungsmotor 1 anläuft. In dieser Ausführungsform ist ein Zeitraum vom Beginn des Betriebs des Pumpenantriebselektromotors 22 zumindest bis zum Schalten in den Verbrennungsmotor-getriebenen Zustand der vorbestimmte Zeitraum, das heißt, ein „Zeitraum, in dem der Pumpenantriebselektromotor 22 zum Zeitpunkt des Anlaufens des Verbrennungsmotors bei der Drehzahl gedreht wird, die höher als die Drehzahl ist, die der Verbrennungsmotordrehzahl Ne entspricht, und geringer als die Drehzahl ist, die der Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors 1 entspricht“. Indessen kann der vorbestimmte Zeitraum beginnen, wenn die Drehzahl Ne des angehaltenen Verbrennungsmotors anfängt, sich zu erhöhen (Zeitpunkt t2 in 6). In anderen Worten kann das „Anlaufen des Verbrennungsmotors 1“ zu dem Zeitpunkt gestartet werden, bei dem bestimmt wird, dass das Anlaufen des Verbrennungsmotors erforderlich ist, oder zu dem Zeitpunkt, bei dem die Verbrennungsmotordrehzahl anfängt, sich zu erhöhen.
Indessen ist der vorbestimmte Zeitraum nicht auf den Bereich begrenzt, der auf der Verbrennungsmotordrehzahl Ne basiert. Zum Beispiel kann ein Zeitraum vom Beginn des Anlaufens des Verbrennungsmotors bis zum Verstreichen der vorbestimmten Zeit zum vorbestimmten Zeitraum gemacht werden. Die vorbestimmte Zeit kann zum Beispiel ein fester Zeitraum von näherungsweise einer Sekunde sein oder kann basierend auf der Kühlwassertemperatur und dergleichen zum Zeitpunkt des Anlaufens des Verbrennungsmotors variabel gemacht werden. Wenn die Kühlwassertemperatur gering ist, ist die vorbestimmte Zeit vorzugsweise länger, als wenn die Kühlwassertemperatur hoch ist.
Die HV-Steuerung 50 startet die Zündung des Verbrennungsmotors 1 zum Zeitpunkt t4, um das Anlaufen des Verbrennungsmotors abzuschließen. Wenn das Anlaufen des Verbrennungsmotors abgeschlossen ist, schaltet die HV-Steuerung 50 den Fahrmodus von dem EV-Fahren auf das HV-Fahren. Die HV-Steuerung 50 erlaubt dem Fahrzeug 100, mittels des MG2-Drehmoments zu fahren, während der Verbrennungsmotor 1 anläuft. Wenn die Verbrennungsmotordrehzahl Ne durch das MG1-Drehmoment erhöht wird, wird negatives Drehmoment, das einer Reaktionskraft entspricht, von dem ersten Hohlrad 13 ausgegeben. Die HV-Steuerung 50 erlaubt der zweiten Rotationsmaschine MG2, Drehmoment auszugeben, um das Reaktionsdrehmoment aufzuheben. Wenn das Anlaufen des Verbrennungsmotors abgeschlossen ist, ändert die HV-Steuerung 50 das MG1 Drehmoment von dem positiven Drehmoment zu dem negativen Drehmoment und erlaubt der ersten Rotationsmaschine MG1 als Reaktionskraftempfänger des Verbrennungsmotordrehmoments zu dienen. Dementsprechend schaltet das Fahrzeug 100 von dem EV-Fahrmodus, in dem die zweite Rotationsmaschine MG2 als Energiequelle genutzt wird, in den HV-Fahrmodus, in dem dieses mittels Verwendens des Verbrennungsmotors 1 und der zweiten Rotationsmaschine MG2 als Energiequellen fährt.
Gemäß der Kraftübertragungseinrichtung 1-1 dieser Ausführungsform wird Hydraulikdruckabfall und dergleichen beim Schalten von dem Elektromotor-getriebenen Zustand in den Verbrennungsmotor-getriebenen Zustand verhindert. Wenn zum Beispiel die vorbestimmte Drehzahl N2 höher als die Pumpenleerlaufdrehzahl N3 eingestellt wird, wenn der Pumpenantriebselektromotor 22 beim Schalten von dem Elektromotor-getriebenen Zustand in den Verbrennungsmotor-getriebenen Zustand angehalten wird, könnte die Pumpendrehzahl Np verringert werden, um den Hydraulikdruckabfall zu verursachen. Bei dieser Ausführungsform ist dagegen die vorbestimmte Drehzahl N2 in der Kraftübertragungseinrichtung 1-1 geringer als die Pumpenleerlaufdrehzahl N3. Daher schaltet sie, wenn die Verbrennungsmotordrehzahl Ne sich zum Zeitpunkt des Anlaufens des Verbrennungsmotors erhöht, automatisch und reibungslos von dem Elektromotor-getriebenen Zustand in den Verbrennungsmotor-getriebenen Zustand, wobei der Hydraulikdruckabfall verhindert wird.
Wie oben beschrieben kann die Kraftübertragungseinrichtung 1-1 dieser Ausführungsform die Fluktuation in der Drehzahl der Ölpumpe 20 zum Zeitpunkt des Anlaufens des Verbrennungsmotors verhindern. Da die Elektromotorsolldrehzahl Nmt geringer als die Drehzahl ist, die der Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors 1 entspricht, kann der Energieverbrauch des Pumpenantriebselektromotors 22 unterbunden werden.
Da die Fluktuation in der Drehzahl der Ölpumpe 20 verhindert wird, verbessert sich die Steuerbarkeit der Gangschaltungssteuerung der Übertragungseinheit 30. In dem Fahrzeug 100, das mittels des Drehmoments der zweiten Rotationsmaschine MG2 fahren kann, könnte es sein, dass Gänge der Übertragungseinheit 30 während des Anlaufens des Verbrennungsmotors geschalten werden. Die Kraftübertragungseinrichtung 1-1 nach dieser Ausführungsform kann die Steuerbarkeit der Übertragungseinheit 30 verbessern, wenn die Gänge während des Anlaufens des Verbrennungsmotors geschalten werden.
Indessen kann der Verbrennungsmotor 1 der Verbrennungsmotor sein, der selbständig starten kann. Zum Beispiel ist es möglich, wenn der Verbrennungsmotor 1 ein Direkteinspritzungsverbrennungsmotor ist, der fähig ist, den Kraftstoff direkt in einen Zylinder einzuspritzen, die Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 durch die Verbrennungsenergie des Kraftstoffs zu erhöhen, um das Anlaufen abzuschließen.
[Zweite Ausführungsform]
Eine zweite Ausführungsform wird mit Bezug auf 8 bis 13 beschrieben. In der zweiten Ausführungsform wird einer Komponente, die eine Funktion hat, die ähnlich wie in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform beschrieben wird, dasselbe Bezugszeichen zugewiesen und eine überlappende Beschreibung wird weggelassen oder vereinfacht. Eine Kraftübertragungeinrichtung 1-2 nach der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der Kraftübertragungseinrichtung 1-1 der oben beschriebenen ersten Ausführungsform in einer Antriebsstrangkonfiguration. 8 ist eine Skelettdarstellung eines Fahrzeugs nach der zweiten Ausführungsform und 9 ist eine Ansicht, die eine Einkuppel-Tabelle einer Übertragungseinheit nach der zweiten Ausführungsform zeigt.
Ein Fahrzeug 100 nach dieser Ausführungsform ist ein Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor 1, einer ersten Rotationsmaschine MG1 und einer zweiten Rotationsmaschine MG2 als Energiequellen. Das Fahrzeug 100 kann auch ein Plug-In Hybridfahrzeug sein, das mittels einer externen Energiequelle geladen werden kann. Das Fahrzeug 100 enthält den Verbrennungsmotor 1, einen ersten Planetengetriebemechanismus 60, einen zweiten Planetengetriebemechanismus 70, die erste Rotationsmaschine MG1, die zweite Rotationsmaschine MG2, eine Kupplung CL1 und eine Bremse BK1. Das Fahrzeug 100 enthält auch Steuerungen 50, 51 und 52, wie in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform (siehe 3).
In dem Fahrzeug 100 nach dieser Ausführungsform enthält eine Übertragungseinheit den ersten Planetengetriebemechanismus 60 und eine Differentialeinheit enthält den zweiten Planetengetriebemechanismus 70. Die Kraftübertragungseinrichtung 1-2 nach dieser Ausführungsform enthält den Verbrennungsmotor 1, einen Pumpenantriebselektromotor 22, eine Ölpumpe 20, eine erste Einweg-Kupplung F1 und eine zweite Einweg-Kupplung F2.
Eine Welle des Verbrennungsmotors 1 wird mit der Eingangswelle 2 verbunden. Die Eingangswelle 2 wird mit einem ersten Träger 64 des ersten Planetengetriebemechanismus 60 verbunden. Der erste Planetengetriebemechanismus 60, der wie der Planetengetriebemechanismus 10 der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ein Einzel-Planetenrad-Typ ist, enthält ein erstes Sonnenrad 61, ein erstes Planetenrad 62, ein erstes Hohlrad 63 und den ersten Träger 64.
Die Kupplung CL1 ist eine Kupplungsvorrichtung, die fähig ist, das erste Sonnenrad 61 mit dem ersten Träger 64 zu verbinden. Die Kupplung CL1 kann zum Beispiel eine reibschlüssige Kupplung sein, die Kupplung ist jedoch nicht darauf begrenzt und eine Kupplungsvorrichtung wie eine ineinandergreifende Kupplung kann auch als Kupplung CL1 verwendet werden. Die Kupplung CL1 wird zum Beispiel mittels Hyraulikdruck angetrieben, um sie ein- oder auszukuppeln. Die Kupplung CL1 kann in einem vollständig eingekuppelten Zustand das erste Sonnenrad 61 an den ersten Träger 64 koppeln, damit das erste Sonnenrad 61 mit dem ersten Träger 64 integral rotiert. Die Kupplung CL1 regelt in dem vollständig eingekuppelten Zustand eine Differentialbewegung des ersten Planetengetriebemechanismus 60. Im Gegensatz dazu trennt die Kupplung CL1 in einem ausgekuppelten Zustand das erste Sonnenrad 61 von dem ersten Träger 64, um eine Relativbewegung zwischen dem ersten Sonnenrad 61 und dem ersten Träger 64 zu erlauben. Das heißt, die Kupplung CL1 erlaubt in dem ausgekuppelten Zustand die Differentialbewegung des ersten Planetengetriebemechanismus 60. Indessen kann die Kupplung CL1 gesteuert werden, dass sie in einem teileingekuppelten Zustand ist.
Die Bremse BK1 ist eine Bremsvorrichtung, die die Rotation des ersten Sonnenrads 61 steuern kann. Die Bremse BK1 enthält ein Kuppelelement, das mit dem ersten Sonnenrad 61 verbunden ist, und ein Kuppelelement, das mit einem Fahrzeugkörper, zum Beispiel einem Gehäuse der Kraftübertragungseinrichtung 1-2, verbunden ist. Die Bremse BK1 kann eine reibschlüssige Kupplungsvorrichtung wie die Kupplung CL1 sein, die Bremse ist jedoch nicht darauf begrenzt und eine Kupplungsvorrichtung wie eine ineinandergreifende Kupplung kann auch als Bremse BK1 verwendet werden. Die Bremse BK1 wird mittels Hydraulikdruck angetrieben, damit sie zum Beispiel ein- oder ausgekuppelt wird. Die Bremse BK1 kann in einem vollständig eingekuppelten Zustand das erste Sonnenrad 61 an den Fahrzeugkörper koppeln, um die Rotation des ersten Sonnenrads 61 zu regeln. Im Gegensatz dazu kann die Bremse BK1 in einem ausgekuppelten Zustand das erste Sonnenrad 61 von dem Fahrzeugkörper trennen, um die Rotation des ersten Sonnenrads 61 zu erlauben. Indessen kann die Bremse BK1 gesteuert werden, dass sie in einem teileingekuppelten Zustand ist.
Der zweite Planetengetriebemechanismus 70, der wie der erste Planetengetriebemechanismus 60 ein Einzel-Planetenrad-Typ ist, enthält ein zweites Sonnenrad 71, ein zweites Planetenrad 72, ein zweites Hohlrad 73 und einen zweiten Träger 74. Der zweite Planetengetriebemechanismus 70 ist koaxial zu dem ersten Planentengetriebemechanismus 60 angeordnet, damit er dem Verbrennungsmotor 1 jenseits des ersten Planentengetriebemechanismus 60 gegenüberliegt. Der zweite Träger 74 ist ein erstes rotierendes Element, das mit dem ersten Hohlrad 63, das ein Ausgangselement des ersten Planetengetriebemechanismus 60 ist, verbunden ist.
Eine Welle 65 der ersten Rotationsmaschine MG1 ist mit dem zweiten Sonnenrad 71 verbunden. Die Welle 65 der ersten Rotationsmaschine MG1 ist koaxial zu der Eingangswelle 2 angeordnet und dreht sich integral mit dem zweiten Sonnenrad 71. Das zweite Sonnenrad 71 ist ein zweites rotierendes Element, das mit der ersten Rotationsmaschine MG1 verbunden ist. Ein Vorgelegeantriebsrad 75 ist mit dem zweiten Hohlrad 73 verbunden. Das Vorgelegeantriebsrad 75 ist ein Ausgangszahnrad, das sich integral mit dem zweiten Hohlrad 73 dreht. Das zweite Hohlrad 73 entspricht einem dritten rotierenden Element, das mit der zweiten Rotationsmaschine MG2 und einem Antriebsrad 82 verbunden ist. Das zweite Hohlrad 73 ist ein Ausgangselement, das fähig ist, eine Eingangsrotation von der ersten Rotationsmaschine MG1 oder dem ersten Planetengetriebemechanismus 60 zu dem Antriebsrad 82 auszugeben.
Das Vorgelegeantriebsrad 75 steht mit einem angetriebenen Vorgelegerad 76 in Eingriff. Das angetriebene Vorgelegerad 76 ist mit einem Antriebszahnrad 78 durch eine Vorgelegewelle 77 verbunden. Das angetriebene Vorgelegerad 76 und das Antriebszahnrad 78 drehen sich integral miteinander. Ein Untersetzungsrad 67 steht mit dem angetriebenen Vorgelegerad 76 in Eingriff. Das Untersetzungsrad 67 ist mit einer Welle 66 der zweiten Rotationsmaschine MG2 verbunden. Das heißt, Rotation der zweiten Rotationsmaschine MG2 wird zu dem angetriebenen Vorgelegerad 76 durch das Untersetzungsrad 67 übertragen. Das Untersetzungsrad 67, das einen kleineren Durchmesser als das angetriebene Vorgelegerad 76 hat, verlangsamt die Rotation der zweiten Rotationsmaschine MG2 zum Übertragen auf das angetriebene Vorgelegerad 76.
Das Antriebszahnrad 78 steht mit einem Differentialhohlrad 79 einer Differentialvorrichtung 80 in Eingriff. Die Differentialvorrichtung 80 ist mit den Antriebsrädern 82 durch rechte und linke Antriebswellen 81 verbunden. Das zweite Hohlrad 73 ist mit dem Antriebsrad 82 durch das Vorgelegeantriebsrad 75, das angetriebene Vorgelegerad 76, das Antriebszahnrad 78, die Differentialvorrichtung 80 und die Antriebswelle 81 verbunden. Die zweite Rotationsmaschine MG2 ist mit einem Kraftübertragungsweg zwischen dem zweiten Hohlrad 73 und dem Antriebsrad 82 verbunden und kann Kraft zu dem zweiten Hohlrad 73 und dem Antriebsrad 82 übertragen.
Die HV-Steuerung 50 steuert die Kupplung CL1 und die Bremse BK1 basierend auf einem Fahrmodus und dergleichen, was später beschrieben wird. Die HV-Steuerung 50 gibt der Kupplung CL1 einen Befehlswert des bereitgestellten Hydraulikdrucks (Schließhydraulikdruck) aus und der Bremse BK1 einen Befehlswert des bereitgestellten Hydraulikdrucks (Schließhydraulikdruck) aus. Eine Hydrauliksteuerungsvorrichtung 25 steuert den bereitgestellten Hydraulikdruck zur Kupplung CL1 und zur Bremse BK1 gemäß dem jeweiligen Befehlswert.
Wie in 9 dargestellt ist, hat das Fahrzeug 100 einen Ein-Elektromotor (Einzelantrieb) EV-Modus, in dem das Fahrzeug 100 unter Verwendung der zweiten Rotationsmaschine MG2 als einziger Energiequelle fährt, und einen Zwei-Elektromotor (Doppelantrieb) EV-Modus, in dem das Fahrzeug 100 unter Verwendung der ersten und der zweiten Rotationsmaschinen MG1 und MG2 als Energiequellen im EV-Fahrmodus fährt. In 9 deutet eine Dreiecksmarkierung an, dass entweder die Kupplung CL1 oder die Bremse BK1 eingekuppelt ist und die jeweils andere ausgekuppelt ist.
Der Ein-Elektromotor EV-Modus wird zum Beispiel nach Auskuppeln sowohl der Kupplung CL1 als auch der Bremse BK1 ausgeführt. 10 ist ein Kutzbachplan bezüglich des Ein-Elektromotor EV-Modus. In dem Ein-Elektromotor EV-Modus sind sowohl Kupplung CL1 als auch Bremse BK1 ausgekuppelt. Da die Bremse BK1 ausgekuppelt ist, wird die Rotation des ersten Sonnenrads 61 erlaubt, und da die Kupplung CL1 ausgekuppelt ist, wird die Differentialbewegung des ersten Planetengetriebemechanismus 60 erlaubt. Die HV-Steuerung 50 erlaubt der zweiten Rotationsmaschine MG2, positives Drehmoment durch die MG-Steuerung 51 auszugeben, und erlaubt dem Fahrzeug 100, Antriebskraft in eine Vorwärtsbewegungsrichtung zu erzeugen. Die HV-Steuerung 50 erlaubt der ersten Rotationsmaschine MG1 als ein Generator zu arbeiten, um einen Widerstandsverlust zu verringern. Insbesondere legt die HV-Steuerung 50 leichtes Drehmoment an die erste Rotationsmaschine MG1 an, um elektrische Leistung zu erzeugen, und stellt eine Drehzahl der ersten Rotationsmaschine MG1 auf 0 ein. Dementsprechend kann der Widerstandsverlust der ersten Rotationsmaschine MG1 verringert werden. Sie kann auch konfiguriert sein, dass das MG1-Drehmoment nicht angelegt wird, wenn es möglich ist, die MG1-Drehzahl durch Verwenden eines Rastmoments auf 0 zu halten, selbst wenn das MG1-Drehmoment auf 0 eingestellt wird. Alternativ kann die MG1-Drehzahl mittels D-Wellensperre der ersten Rotationsmaschine MG1 auf 0 eingestellt werden.
Das erste Hohlrad 63 wird mittels des zweiten Trägers 74 angetrieben, damit es im positiven Sinne rotiert. Da der erste Planetengetriebemechanismus 60 in einem Neutralzustand ist, in dem die Kupplung CL1 und die Bremse BK1 ausgekuppelt sind, wird der Verbrennungsmotor 1 nicht angetrieben und der erste Träger 64 hört auf, zu rotieren. Daher kann ein Regenerationsbetrag vergrößert werden.
Zum Zeitpunkt des Fahrens in dem Ein-Elektromotor EV-Modus könnte ein Fall auftreten, in dem eine Batterie voll geladen ist und Regenerationsenergie nicht verwendet werden kann. In diesem Fall könnten Verbrennungsmotorbremsen zusammen verwendet werden. Ein Einkuppeln der Kupplung CL1 oder der Bremse BK1 kann den Verbrennungsmotor 1 mit dem Antriebsrad 82 verbinden, wobei dabei das Antriebsrad 82 mit dem Verbrennungsmotor gebremst wird. Wenn die Kupplung CL1 oder die Bremse BK1 in dem Ein-Elektromotor EV-Modus wie durch die Dreiecksmarkierung in 9 angedeutet eingekuppelt ist, wird es möglich, den Verbrennungsmotor 1 anzutreiben und den Verbrennungsmotor mittels der ersten Rotationsmaschine MG1 zu beschleunigen, um diese dann vom Verbrennungsmotor zu trennen.
In dem Zwei-Elektromotor EV-Modus kuppelt die HV-Steuerung 50 die Kupplung CL1 und die Bremse BK1 ein. 11 ist ein Kutzbachplan bezüglich des Zwei-Elektromotor EV-Modus. Da die Kupplung CL1 eingekuppelt ist, wird die Differentialbewegung des ersten Planetengetriebemechanismus 60 geregelt und da die Bremse BK1 eingekuppelt ist, wird die Rotation des ersten Sonnenrads 61 geregelt. Daher hören alle rotierenden Elemente des ersten Planetengetriebemechanismus 60 zu rotieren auf. Da die Rotation des ersten Hohlrads 63, das das Ausgangselement ist, geregelt wird, wird eine Drehzahl des zweiten Trägers 74, der damit verbunden ist, auf 0 verriegelt. Die HV-Steuerung 50 erlaubt dem Fahrzeug 100 zu fahren, indem sie der ersten und zweiten Rotationsmaschine MG1 und MG2 erlaubt, ein Drehmoment für den Fahrvortrieb auszugeben.
In dem HV-Fahren ist der zweite Planetengetriebemechanismus 70 als Differentialeinheit grundsätzlich in einem Differentialzustand und der erste Planetengetriebemechanismus 60 der Übertragungseinheit wird zwischen niedrig und hoch geschalten. 12 ist ein Kutzbachplan bezüglich eines HV-Fahrmodus in einem Niedrigzustand (nachfolgend auch als „HV-Niedrigmodus“ bezeichnet) und 13 ist ein Kutzbachplan bezüglich eines HV-Fahrmodus in einem Hochzustand (nachfolgend auch als „HV-Hochmodus“ bezeichnet).
In dem HV-Niedrigmodus kuppelt die HV-Steuerung 50 die Kupplung CL1 ein und kuppelt die Bremse BK1 aus. Da die Kupplung CL1 eingekuppelt ist, wird die Differentialbewegung des ersten Planetengetriebemechanismus 60 geregelt und die rotierenden Elemente 61, 63 und 64 rotieren integral miteinander. Daher wird die Rotation des Verbrennungsmotors 1 nicht beschleunigt oder verlangsamt und wird von dem ersten Hohlrad 63 auf den zweiten Träger 74 mit derselben Drehzahl übertragen.
Im Gegensatz dazu kuppelt die HV-Steuerung 50 in dem HV-Hochmodus die Kupplung CL1 aus und die Bremse BK1 ein. Da die Bremse BK1 eingekuppelt ist, wird die Rotation des ersten Sonnenrads 61 geregelt. Daher wird der erste Planetengetriebemechanismus 60 in einen Schnellgangzustand (OD) gesetzt, in dem die Rotation des Verbrennungsmotors 1, die dem ersten Träger 64 zugeführt wird, beschleunigt wird, damit sie von dem ersten Hohlrad 63 ausgegeben wird. In diesem Fall kann der erste Planetengetriebemechanismus 60 die Rotation des Verbrennungsmotors 1 zum Ausgang beschleunigen. Eine Getriebeübersetzung des ersten Planetengetriebemechanismus 60 zum Zeitpunkt des Schnellgangs kann zum Beispiel auf 0,7 eingestellt werden.
Da in dieser Ausführungsform die Rotation des Verbrennungsmotors 1 ausgegeben wird, nachdem die Drehzahl desselben durch Schalten zwischen dem HV-Hochmodus und dem HV-Niedrigmodus geändert wird, gibt es zwei mechanische Punkte und der Kraftstoffverbrauch kann verbessert werden. Indessen ist der mechanische Punkt ein hocheffizienter Betriebspunkt, bei dem die gesamte Eingangsleistung auf die Planetengetriebemechanismen 60 und 70 zu dem Vorgelegeantriebsrad 75 durch mechanische Übertragung ohne Eingreifen eines elektrischen Pfads übertragen wird.
In der Kraftübertragungseinrichtung 1-2 nach dieser Ausführungsform kann der erste Planetengetriebemechanismus 60 die Rotation des Verbrennungsmotors 1 beschleunigen, damit der Output von dem ersten Hohlrad 63 erfolgt. Daher hat die Kraftübertragungseinrichtung 1-2 einen zusätzlichen mechanischen Punkt auf einer High-Gear-Seite des mechanischen Punkts in einem Fall, in dem der Verbrennungsmotor 1 direkt mit dem zweiten Träger 74 verbunden ist, wobei der erste Planetengetriebemechanismus 60 nicht bereitgestellt wird. Das heißt, die Kraftübertragungseinrichtung 1-2 hat zwei mechanische Punkte auf der High-Gear-Seite. Daher kann die Kraftübertragungseinrichtung 1-2 ein Hybridsystem realisieren, das fähig ist, den Kraftstoffverbrauch durch Verbesserung der Übertragungseffizienz zu dem Zeitpunkt des Hochgeschwindigkeits-Fahrens zu verbessern.
[Rückwärts-Fahren]
Zu dem Zeitpunkt des Rückwärtsfahrens erzeugt die erste Rotationsmaschine MG1 elektrische Leistung als Generator und die zweite Rotationsmaschine MG2 verrichtet Leistungsbetrieb als Elektromotor und dreht sich dabei im negativen Sinne, um negatives Drehmoment zum Fahren während des Verbrennungsmotor-Fahrens auszugeben. Wenn die Batterie genügend geladen ist, ist es auch möglich, dass nur die zweite Rotationsmaschine MG2 im negativen Sinne rotiert, um ein Elektromotor-Fahren in dem Ein-Elektromotor EV-Modus auszuführen. Es ist auch möglich, rückwärts in dem Zwei-Elektromotor EV-Modus durch Festhalten des zweiten Trägers 74 zu fahren.
[Kooperative Gangwechselsteuerung]
Das Fahrzeug 100 nach dieser Ausführungsform kann gleichzeitig Gänge der Differentialeinheit (zweiter Planetengetriebemechanismus 70) zu dem Zeitpunkt des Gangwechsels der Übertragungseinheit (erster Planetengetriebemechanismus 60) schalten, um denselben zu erlauben, als elektrisch kontinuierlich veränderliche Übertragung im Ganzen zu dienen. Die Gänge der Differentialeinheit können mittels Ändern der Drehzahl der ersten Rotationsmaschine MG1 geschalten werden. Eine Getriebeübersetzung der Differentialeinheit kann kontinuierlich mittels Steuerung der Drehzahl der ersten Rotationsmaschine MG1 geändert werden.
Wie in 8 dargestellt ist, wird ein erstes Antriebsrad 17 mit dem ersten Träger 64 durch die erste Einweg-Kupplung F1 verbunden. Das erste Antriebsrad 17 steht mit einem ersten Zahnrad 18 in Eingriff, das auf einer Welle 20a der Ölpumpe 20 vorgesehen ist. Konfigurationen der ersten Einweg-Kupplung F1, der zweiten Einweg-Kupplung F2, des ersten Antriebsrads 17, eines zweiten Antriebsrads 21, des ersten Zahnrads 18, eines zweiten Zahnrads 19, der Ölpumpe 20, des Pumpenantriebselektromotors 22 und dergleichen können genauso ausgeführt werden, wie diejenigen der oben beschriebenen ersten Ausführungsform. Die Hydrauliksteuerungsvorrichtung 25 stellt den Hydraulikdruck des Öls ein, das von der Ölpumpe 20 übertragen wird, um es der Kupplung CL1 und der Bremse BK1 bereitzustellen. Die Pumpensteuerung zum Zeitpunkt des Anlaufens des Verbrennungsmotors kann ähnlich wie die der oben beschriebenen ersten Ausführungsform durchgeführt werden.
Indessen ist die Antriebsstrangkonfiguration nicht auf diejenigen begrenzt, die in den oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsformen dargestellt sind. Zum Beispiel kann die Kraftübertragungseinrichtung, die mit dem Verbrennungsmotor, dem Elektromotor und der Pumpe, die sowohl mit der Welle des Verbrennungsmotors als auch mit der Welle des Elektromotors durch die Einweg-Kupplung verbunden ist, versehen ist, um den Elektromotor bei der Drehzahl zu drehen, die höher als die Drehzahl ist, die der Drehzahl des Verbrennungsmotors entspricht und geringer als die Drehzahl ist, die der Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotoors entspricht, an einem Hybridfahrzeug angebracht sein, das nicht das Dargestellte ist und an einem Fahrzeug angebracht sein, das anders als das Hybridfahrzeug ist.
[Erste Abweichung der Ausführungsformen]
Eine erste Abweichung der oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsformen wird beschrieben. Die Steuerung der oben beschriebenen Ausführungsformen, das heißt die Pumpensteuerung zum Drehen eines Pumpenantriebselektromotors 22 zum Zeitpunkt des Anlaufens des Verbrennungsmotors 1 bei einer Drehzahl, die höher als die Drehzahl ist, die einer Verbrennungsmotordrehzahl Ne entspricht, und geringer als die Drehzahl ist, die einer Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors 1 entspricht, kann ausgeführt werden, wenn der Verbrennungsmotor 1 kalt ist. Zum Beispiel ist es auch möglich, einzustellen, dass die oben beschriebene Pumpensteuerung zum Zeitpunkt des Anlaufens des Verbrennungsmotors ausgeführt wird, wenn die Kühlwassertemperatur des Verbrennungsmotors 1 gleich oder geringer als die vorbestimmte Temperatur ist, die im Voraus bestimmt wird, und die oben beschriebene Pumpensteuerung zum Zeitpunkt des Anlaufens des Verbrennungsmotors nicht ausgeführt wird, wenn die Kühlwassertemperatur höher als die vorbestimmte Temperatur ist. In diesem Fall ist es möglich, eine Ölpumpe 20 rotierend durch den Pumpenantriebselektromotor 22 anzutreiben, wenn starke Resonanz des Verbrennungsmotors 1 auftreten könnte, wobei dabei die Fluktuation in der Pumpendrehzahl Np durch die Resonanz verhindert wird.
[Zweite Abweichung der Ausführungsformen]
Eine vorbestimmte Drehzahl N2 einer Ölpumpe 20 kann veränderbar gemacht werden gemäß einer Temperatur (Raumtemperatur, Kühlwassertemperatur, Öltemperatur und dergleichen). Wenn ein Verbrennungsmotor 1 kalt ist, ist zum Beispiel eine Drehzahl des Pumpenantriebselektromotors 22 (Elektromotorsolldrehzahl Nmt), wenn der Pumpenantriebselektromotor 22 zum Zeitpunkt des Anlaufens des Verbrennungsmotors 1 rotiert wird, vorzugsweise höher als diejenige, wenn der Verbrennungsmotor 1 heiß ist. Es ist möglich, eine Wirkung zu verbessern, dass Hydraulikdruckoszillation mittels Erhöhen einer Pumpendrehzahl Np in einer Kaltzeit, in der starke Resonanz des Verbrennungsmotors 1 einfach auftritt, und die Zeit, die benötigt wird, um aus einem Resonanzerzeugungsbereich herauszukommen, lang ist, verhindert wird. Es ist möglich, einen Verlust in dem Pumpenantriebselektromotor 22 und der Ölpumpe 20 durch Niedrighalten der Pumpendrehzahl Np in einem Normaltemperaturbereich, in dem die Resonanz zu dem Zeitpunkt des Anlaufens des Verbrennungsmotors relativ schwach ist, zu verringern. Indessen kann die vorbestimmte Drehzahl N2, wenn die Temperatur des Öls, das der Ölpumpe 20 bereitgestellt wird, gering ist, höher als die vorbestimmte Drehzahl N2 eingestellt werden, wenn die Temperatur des Öls hoch ist.
[Referenzbeispiel]
Ein Referenzbeispiel wird beschrieben. Eine Kupplungsvorrichtung, die fähig ist, zwischen eingekuppeltem und ausgekuppeltem Zustand mittels einer Steuerung zu schalten, kann anstelle der ersten und zweiten Einweg-Kupplungen F1 und F2 verwendet werden. Zum Beispiel kann eine nassreibkuppelnde Kupplungsvorrichtung, die mittels Hydraulikdruck eingekuppelt oder ausgekuppelt wird, anstelle der Einweg-Kupplungen F1 und F2 verwendet werden. 14 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm bezüglich einer Ölpumpe des Referenzbeispiels. 14 zeigt eine Konfiguration, in der die erste Einweg-Kupplung F1 mit einer ersten Kupplung Co1 ersetzt wird und die zweite Einweg-Kupplung F2 mit einer zweiten Kupplung Co2 ersetzt wird, in einem Fahrzeug 100 in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform.
Die erste Kupplung Co1 verbindet oder trennt einen ersten Träger 14 mit oder von einem ersten Antriebsrad 17. Die erste Kupplung Co1, die eine normal offene Kupplungsvorrichtung ist, wird mittels einer antreibenden Kraft eines antreibenden Elements wie etwa einer Feder ausgekuppelt. Die erste Kupplung Co1 wird gegen die antreibende Kraft des antreibenden Elements mittels bereitgestellten Hydraulikdrucks eingekuppelt.
Die zweite Kupplung Co2 verbindet oder trennt eine Welle 22a eines Pumpenantriebselektromotors 22 mit oder von einem zweiten Antriebsrad 21. Die zweite Kupplung Co2, die eine normalerweise geschlossene Kupplungsvorrichtung ist, wird durch die antreibende Kraft des antreibenden Elements wie etwa einer Feder eingekuppelt. Die zweite Kupplung Co2 wird gegen die antreibende Kraft des antreibenden Elements mittels bereitgestellten Hydraulikdrucks ausgekuppelt.
Zum Zeitpunkt des Anlaufens des Verbrennungsmotors wird die erste Kupplung Co1 ausgekuppelt, die zweite Kupplung Co2 eingekuppelt und eine Ölpumpe 20 mittels des Pumpenantriebselektromotors 22 angetrieben. Wenn sich zum Zeitpunkt des Anlaufens des Verbrennungsmotors eine Verbrennungsmotordrehzahl Ne auf eine Enddrehzahl Ne1 erhöht, wird die erste Kupplung Co1 eingekuppelt und die zweite Kupplung Co2 ausgekuppelt.
Die folgende Kraftübertragungseinrichtung wird in den oben beschriebenen Ausführungsformen und Abweichungen offenbart. Eine Kraftübertragungseinrichtung, die zum Antreiben einer gewöhnlichen Ölpumpe mittels eines Verbrennungsmotors und einer anderen Antriebskraftquelle durch Kupplungsmittel konfiguriert ist, wobei die Kraftübertragungseinrichtung eine Drehzahl der Ölpumpe mittels einer anderen Antriebskraftquelle bei der Drehzahl hält, die über einem Anlaufzeitresonanzerzeugungsbereich des Verbrennungsmotors während des Anlaufens des Verbrennungsmotors liegt.
Obwohl die Planetengetriebemechanismen 10, 60 und 70 Einzel-Planetenrad-artige Planetengetriebemechanismen in den oben beschriebenen Ausführungsformen und Abweichungen sind, ist der Mechanismus nicht darauf begrenzt und kann zum Beispiel auch Doppel-Planetenrad-artig sein. Die Konfiguration der Übertragungseinheit ist nicht auf die Dargestellte begrenzt. Zum Beispiel ist die Anzahl der Getriebestufen beliebig, obwohl die Übertragungseinheit 30 der oben beschriebenen ersten Ausführungsform die vier Geschwindigkeitsgetriebestufen enthält. Die Übertragungseinheit 30 ist nicht auf eine abgestufte Übertragung begrenzt. Die Verbindung der Kupplung CL1 und der Bremse BK1, die die Gänge der Übertragungseinheit (erster Planetengetriebemechanismus 60) der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform schalten, mit allen rotierenden Elementen des ersten Planetengetriebemechanismus 60 ist nicht auf das Dargestellte begrenzt.
Die Inhalte, die in den oben beschriebenen Ausführungsformen und Abweichungen offenbart werden, können für die Ausführung geeignet kombiniert werden.
Bezugszeichenliste

1-1, 1-2: Kraftübertragungseinrichtung
1: Verbrennungsmotor
1a: Welle
20: Ölpumpe
20a: Welle
22: Pumpenantriebselektromotor (Rotationsmaschine)
F1: Erste Einweg-Kupplung
F2: Zweite Einweg-Kupplung
Nmt: Elektromotorsolldrehzahl

Claims

Kraftübertragungseinrichtung (1-1; 1-2) mit einem Verbrennungsmotor (1), einer Rotationsmaschine (22) und einer Ölpumpe (20), die mit einer Welle (1a) des Verbrennungsmotors (1) und einer Welle (22a) der Rotationsmaschine (22) jeweils durch eine Einweg-Kupplung (F1, F2) verbunden ist, wobei die Kraftübertragungseinrichtung (1-1; 1-2) derart konfiguriert ist, dass sie der Rotationsmaschine (22) erlaubt, sich zum Zeitpunkt des Anlaufens des Verbrennungsmotors (1) mit einer Drehzahl zu drehen, die höher als die Drehzahl ist, die einer Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) entspricht, und geringer als die Drehzahl ist, die einer Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors (1) entspricht, wobei die Drehzahl der Rotationsmaschine (22), wenn sich die Rotationsmaschine (22) zum Zeitpunkt des Anlaufens des Verbrennungsmotors (1) drehen darf, höher ist als die Drehzahl, die der Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) in einem Resonanzerzeugungsbereich entspricht, und wobei ein Betrieb der Rotationsmaschine (22) gestartet wird, wenn das Anlaufen des Verbrennungsmotors (1) benötigt wird.
Kraftübertragungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese derart konfiguriert ist, dass sie der Rotationsmaschine (22) erlaubt, sich zum Zeitpunkt des Anlaufens des Verbrennungsmotors (1) für eine vorbestimmte Dauer, beginnend vom Zeitpunkt des Anlaufens des Verbrennungsmotors (1), zu drehen.
Kraftübertragungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn sich die Rotationsmaschine (22) zum Zeitpunkt des Anlaufens des Verbrennungsmotors (1) drehen darf, die Drehzahl der Rotationsmaschine (22), wenn der Verbrennungsmotor (1) kalt ist, höher ist, als wenn der Verbrennungsmotor (1) warm ist.
Kraftübertragungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn sich die Rotationsmaschine (22) zum Zeitpunkt des Anlaufens des Verbrennungsmotors (1) drehen darf, die Drehzahl der Rotationsmaschine (22) geringer ist als die Drehzahl, die der Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) entspricht, wenn die Zündung des Verbrennungsmotors (1) vorgenommen wird.