JP2003319508A - 車輌用駆動装置 - Google Patents
車輌用駆動装置Info
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Abstract
燃費曲線に沿ってゆっくりと変更し得るようにして、燃
費及び排ガス性能を向上すると共に、バッテリ残存量を
考慮して制御する。 【解決手段】 エンジン出力軸2aをプラネタリギヤ6
のリングギヤRに連結し、モータ・ジェネレータ5をサ
ンギヤSに連結し、出力部材となるキャリヤCRを無段
変速機7の入力軸7aに連結する。バッテリ残量検知に
基づき、モータ・ジェネレータは、ロードレベリング、
発電、エンジンアシスト状態にて制御される。
Description
の駆動装置に係り、詳しくは、ガソリン又はディーゼル
エンジン等の燃焼エンジンからの出力を入力すると共
に、バッテリによる電気エネルギに基づく電気モータ・
ジェネレータと、を有し、モータ・ジェネレータを、車
輌の走行による必要動力変動を吸収するバッファとして
機能する車輌用駆動装置に関する。
気ガス(排ガス)のクリーン化の要望が高まり、無段変
速機(搭載車輌)及びハイブリット車輌等の各種装置が
提案されている。
はトロイダル式の無段変速機(以下CVTという)を用
いた車輌は、車輌発進時に流体伝動装置又は電磁粉クラ
ッチを介在するため、直結状態になるまでスリップを発
生し、エンジン動力の一部を損失すると共に、走行時、
特に低負荷領域においてエンジンを最適燃費曲線にトレ
ースすることは困難であり、更にわずかな加速要求に対
してもスロットル開度の変化に対応して燃料を増量噴射
し、かつ制動時の車輌慣性エネルギを回収できにない等
が相俟って、燃費及び排ガス浄化の更なる要求に対して
充分ではない。
えば特開平7−12185号公報及び米国特許第3,7
32,751号公報に示すように、エンジンと、モータ
・ジェネレータと、プラネタリギヤとを備え、エンジン
出力に対して車輌負荷が大きい、例えば発進時等は、モ
ータ・ジェネレータをエネルギ発生手段(モータ)とし
て機能して、バッテリからの電気エネルギを機械的エネ
ルギに変換して、プラネタリギヤを介してエンジン出力
をアシストし、また車輌負荷に対してエンジン出力が余
剰する場合、モータ・ジェネレータをジェネレータとし
て機能して、エンジンの余剰出力を電気エネルギとして
バッテリに貯える、いわゆるパワースプリットトレーン
を有する車輌が提案されている。
してのモータ制御により、流体伝動装置等の発進装置を
不要として、エンジン駆動状態のままでの零速からの発
進が可能であり、また制動・減速時、モータを回生ブレ
ーキとして、車輌慣性エネルギを電気エネルギとして貯
えることが可能である。
スプリットトレーンは、多段自動変速機(以下ATとい
う)又は手動変速機を連結して、車輪に動力伝達してい
る。
てその出力(エンジン回転数及びトルク)を制御しよう
としても、例えばATによりステップ的に変速すると、
前記パワースプリットトレーンの出力部に急激な負荷ト
ルク変動を生じ、エンジン出力を定常状態に保ち又は最
適燃費曲線に沿って滑らかに変化することを困難にして
いる。
等のギヤ変速を行う度に、急激なエンジンの出力変動を
生じて、燃費及び排ガス浄化に対して悪影響を与える虞
れがある。
して無段変速機を用い、該無段変速機を無段変速すると
共にモータ出力を制御して、エンジン出力を所定状態に
保持し又は例えば最良燃費曲線に沿ってゆっくりと変更
し得るように構成すると共に、バッテリの残存量を考慮
して、モータ・ジェネレータ及び燃焼エンジンを制御し
て、もって上述課題を解消した車輌用駆動装置を提供す
ることを目的とするものである。
(3)からの電気エネルギを機械エネルギに変換して出
力し又は機械エネルギを電気エネルギに変換して前記バ
ッテリに貯えるモータ・ジェネレータ(5)と、少なく
とも3個の回転要素を有するプラネタリギヤ(6)と、
を備えてなる車輌用駆動装置(1)において、入力部材
(7a)の回転を無段階に変速して駆動車輪に出力する
無段変速機(7)を備え、かつ、前記プラネタリギヤ
(6)は、その第1の回転要素(R)を燃焼エンジンの
出力軸(2a)に連結し、また該第1の回転要素の反力
関係となる第2の回転要素(S)を前記モータ・ジェネ
レータ(5)に連結し、そして第3の回転要素(CR)
を前記無段変速機の入力部材(7a)に連結してなるこ
とを基本構成とするものである。
おいて、前記バッテリの残存量(SOC)を検出する残
存量検出手段を備え、該残存量検出手段からの出力信号
に基づき、前記バッテリ残存量が適正範囲内にある場
合、前記パラレルハイブリット用制御手段は、前記モー
タ・ジェネレータを、前記燃焼エンジン出力が車輌出力
より小さい場合、該不足する出力を補うように出力し、
また前記燃焼エンジン出力が車輌出力より大きい場合、
該余剰出力にて発電するように、制御してなる(図20
参照)。
おいて、前記バッテリの残存量を検出する残存量検出手
段を備え、該残存量検出手段からの出力信号に基づき、
前記バッテリ残存量が低い時には、前記パラレルハイブ
リット用制御手段は、前記モータ・ジェネレータが発電
するように、前記燃焼エンジンの出力を制御してなる
(図21参照)。
おいて、前記バッテリの残存量を検出する残存量検出手
段を備え、該残存量検出手段からの出力信号に基づき、
前記バッテリ残存量が高い時には、前記パラレルハイブ
リット用制御手段は、前記モータ・ジェネレータがトル
クを出力するように、前記燃焼エンジンの出力を制御し
てなる(図22参照)。
ギヤ(6)の第1、第2及び第3の回転要素の連結・固
定関係を変更する係合手段(Ci)(Cd)(Cb)
(Br)と、例えば、前記燃焼エンジン(2)の出力を
所定状態に保持した状態で、前記第3の回転要素(C
R)が定速度でトルクを変化することにより車輌の要求
出力を満たすように、前記燃焼エンジン(2)の出力に
加えて又は減じて前記モータ・ジェネレータ(5)のト
ルクを制御すると共に、前記第3の回転要素(CR)の
回転数が所定回転数になるように前記無段変速機(7)
の回転比を制御するパラレルハイブリット用制御手段を
備え(図20〜図22参照)、車速の中速及び高速領域
において、前記係合手段(Cd)を前記プラネタリギヤ
が一体に回転するように制御すると共に、前記パラレル
ハイブリット用制御手段により前記燃焼エンジン
(2)、前記モータ・ジェネレータ(5)及び前記無段
変速機(7)を制御し、上記請求項1ないし3の前記残
存量検知手段からの出力信号に基づく制御が、前記パラ
レルハイブリット用制御手段による制御である。
ギヤ(6)の第1、第2及び第3の回転要素の連結・固
定関係を変更する係合手段(Ci)(Cd)(Cb)
(Br)と、例えば、前記燃焼エンジン(2)の出力を
所定状態に保持した状態で、前記第3の回転要素(C
R)が定速度でトルクを変化することにより車輌の要求
出力を満たすように、前記燃焼エンジンの出力に加えて
又は減じて前記モータ・ジェネレータ(5)のトルクを
制御すると共に、前記第3の回転要素(CR)の回転数
が所定回転数になるように前記無段変速機(7)の回転
比を制御するパラレルハイブリット用制御手段を備え、
車速の中速及び高速領域において、前記係合手段(C
i)(Cb)(Br)を、前記プラネタリギヤの第1の
回転要素(R)を停止すると共に該第1の回転要素と前
記燃焼エンジンの出力軸(2a)との連結が切断しかつ
該燃焼エンジンの出力軸が前記第3の回転要素(S)に
連結するように制御すると共に、前記パラレルハイブリ
ット用制御手段により前記燃焼エンジン、前記モータ・
ジェネレータ(5)及び前記無段変速機(7)を制御
し、上記請求項1ないし3の前記残存量検知手段からの
出力信号に基づく制御が、前記パラレルハイブリット用
制御手段による制御である。
イブリット用制御手段は、前記燃焼エンジン(2)の出
力が最良燃費曲線に沿って変化するように、前記無段変
速機(7)及び前記モータ・ジェネレータ(5)を制御
してなる。
を演算する演算手段(S1,S15,S30,S37)
を備え、前記制御手段は、該演算手段により得られた平
均出力になるように前記燃焼エンジン(2)を制御して
なる。
からの電気エネルギを機械エネルギに変換して出力し又
は機械エネルギを電気エネルギに変換して前記バッテリ
に貯えるモータ・ジェネレータ(5)と、少なくとも3
個の回転要素を有するプラネタリギヤ(6)と、を備え
てなる車輌用駆動装置(1)において、入力部材(7
a)の回転を無段階に変速して駆動車輪に出力する無段
変速機(7)を備え、かつ、前記プラネタリギヤ(6)
は、その第1の回転要素(R)を燃焼エンジンの出力軸
(2a)に連結し、また該第1の回転要素の反力関係と
なる第2の回転要素(S)を前記モータ・ジェネレータ
(5)に連結し、そして第3の回転要素(CR)を前記
無段変速機の入力部材(7a)に連結し、前記バッテリ
の残存量(SOC)を検出する残存量検出手段と、前記
プラネタリギヤ(6)の第1,第2及び第3の回転要素
の連結・固定関係を変更する係合手段(Ci)(Cd)
(Cb)(Br)と、前記係合手段により前記プラネタ
リギヤの作動を切換えることにより、前記モータ・ジェ
ネレータ及び燃焼エンジンの作動状態の異なる各種モー
ドを選択し得るモード選択手段と、を備え、前記残存量
検出手段からの出力信号に基づき、前記バッテリの残存
量に応じて前記選択手段による各モードの選択領域を変
更してなる、車輌用駆動装置にある。
からの電気エネルギを機械エネルギに変換して出力し又
は機械エネルギを電気エネルギに変換して前記バッテリ
に貯えるモータ・ジェネレータ(5)と、少なくとも3
個の回転要素を有するプラネタリギヤ(6)と、を備え
てなる車輌用駆動装置(1)において、入力部材(7
a)の回転を無段階に変速して駆動車輪に出力する無段
変速機(7)を備え、かつ、前記プラネタリギヤ(6)
は、その第1の回転要素(R)を燃焼エンジンの出力軸
(2a)に連結し、また該第1の回転要素の反力関係と
なる第2の回転要素(S)を前記モータ・ジェネレータ
(5)に連結し、そして第3の回転要素(CR)を前記
無段変速機の入力部材(7a)に連結し、前記バッテリ
の残存量(SOC)を検出する残存量検出手段と、前記
プラネタリギヤの第1,第2及び第3の回転要素の連結
・固定関係を変更する係合手段と、前記係合手段を前記
燃焼エンジンの出力軸(2a)と前記第1の回転要素
(R)との連結が切断すると共に前記プラネタリギヤが
一体回転するように制御して、前記モータ・ジェネレー
タにて車輌を駆動するモータモード、前記係合手段を前
記プラネタリギヤの第1、第2及び第3の回転要素がそ
れぞれ回転し得るように制御して、前記燃焼エンジン
(2)及び前記モータ・ジェネレータ(5)にて車輌を
駆動するパワースプリットモード、前記係合手段を前記
エンジンの出力軸(2a)及び第3の回転要素(CR)
が一体に回転するように制御して、前記燃焼エンジン及
び前記モータ・ジェネレータにて車輌を駆動するパラレ
ルハイブリットモード又は、前記係合手段を前記プラネ
タリギヤの第1の回転要素(S)と第3の回転要素(C
R)とが連結するように制御して、前記燃焼エンジンに
て車輌を駆動するエンジンモードを、選択し得るモード
選択手段と、を備え(図18参照)、前記残存量検出手
段からの出力信号に基づき、前記バッテリの残存量に応
じて前記選択手段による各モードの選択領域を変更して
なる(図14〜図17参照)。
態を検出する減速状態検出手段と、該減速状態検出手段
からの出力信号に基づき、前記モータ・ジェネレータ
(5)が車輌の慣性エネルギを電気エネルギに変換して
前記バッテリ(3)に貯えるように制御する回生ブレー
キ制御手段(S62,S64,S65)と、を備えてな
る(図14参照)。
速機(7)は、トロイダル式無段変速機である(図1、
図4参照)。
速機(7)は、ベルト式無段変速機である(図5参
照)。
タリギヤ(6)は、シンプルプラネタリギヤであって、
前記第1の回転要素がリングギヤ(R)であり、前記第
2の回転要素がサンギヤ(S)であり、前記第3の回転
要素がキャリヤ(CR)である(図1、図2、図4、図
5、図6参照)。
タリギヤ(6)は、シンプルプラネタリギヤであって、
前記第1の回転要素がサンギヤ(S)であり、前記第2
の回転要素がリングギヤ(R)であり、前記第3の回転
要素がキャリヤ(CR)である(図9、図10参照)。
タリギヤ(6)は、ダブルピニオンプラネタリギヤであ
って、前記第1の回転要素がキャリヤ(CR)であり、
前記第2の回転要素がサンギヤ(S)であり、前記第3
の回転要素がリングギヤ(R)である(図11参照)。
タリギヤ(6)は、ダブルピニオンプラネタリギヤであ
って、前記第1の回転要素がサンギヤ(S)であり、前
記第2の回転要素がキャリヤ(CR)であり、前記第3
の回転要素がリングギヤ(R)である(図12参照)。
燃焼エンジンのスロットル開度を検出するスロットルセ
ンサと、前記車速センサ及びスロットルセンサからの出
力信号に基づき、前記プラネタリギヤ(6)の第1、第
2及び第3の回転要素の連結・固定関係を変更する係合
手段(Ci)(Cd)(Cb)(Br)と、を備えてな
ると好ましい。
制御するモータモード用制御手段を備え(図18参
照)、車速が低くかつスロットル開度が小さい場合、前
記係合手段(Ci)(Cd)を、前記燃焼エンジンの出
力軸(2a)と前記第1の回転要素(R)との連結が切
断されかつ前記プラネタリギヤ(6)が一体回転するよ
うに制御すると共に、前記モータモード用制御手段によ
り前記モータ・ジェネレータ(5)を制御してなると好
ましい。
進用係合手段(Br)と、該後進用係合手段により前記
プラネタリギヤの第1の回転要素(R)を係止すると共
に前記係合手段(Ci)により前記燃焼エンジンの出力
軸(2a)と前記第1の回転要素(R)との連結を切断
して、前記モータ・ジェネレータ(5)による第2の回
転要素(S)の回転を前記第3の回転要素(CR)に逆
回転として出力する後進用制御手段と(図13参照)、
を備えてなると好ましい。
するためのものであるが、本発明の構成を何等限定する
ものではない。
状態に保持した状態で、モータ・ジェネレータを制御す
ると共に無段変速機を無段階に制御することにより、車
輌要求出力を満たすことができることを基本構成とし、
これにより、車輌要求出力の変更時、無段変速機の変速
制御と相俟ってモータ・ジェネレータにより車輌出力変
動を完全に吸収することができ、燃費を向上すると共に
排ガスをクリーン化することが可能となる基本効果を有
する。
上記基本効果を奏しつつ、モータ・ジェネレータを、充
電方向及び放電方向の両方にて用いる(ロードレベリン
グ)ので、モータ・ジェネレータは、車輌要求出力と燃
焼エンジン出力との差を補うべく作用して、燃焼エンジ
ンを定常状態又は準定常状態に保って、燃費を向上する
ことができる。
記基本効果を奏しつつ、バッテリ残存量が低い場合、燃
焼エンジンは、モータ・ジェネレータで発電しつつ車輌
要求出力を満たすので(発電走行)、バッテリの充電不
足による不具合の発生を防止することができる。
記基本効果を奏しつつ、バッテリ残存量が高い場合、モ
ータ・ジェネレータは、モータとしてエンジン出力をア
シストするように機能するので、バッテリが過充電され
ることはなく、バッテリの寿命を延ばすと共に、燃費を
向上することができる。
ジンの出力を無段変速機入力部材に伝達すると共に、モ
ータ・ジェネレータのトルクを該入力部材に加え又は減
じて、パラレルハイブリット車輌として機能することが
できる。これにより、モータ・ジェネレータが定速度で
トルクを制御すると共に、無段変速機を車輌要求回転数
になるように制御して、燃焼エンジンを所定状態に保持
できるので、特に中高車速では、該パラレルハイブリッ
ト制御を機能して、燃焼エンジンを定常状態又は準定常
状態に保持することができ、燃費及び排ガス性能を向上
することができる。
レルハイブリット制御において、燃焼エンジンの出力軸
と第3の回転要素とを直結することにより、モータ・ジ
ェネレータからのトルクを増大して無段変速機入力部材
に伝達することができる。
ジンを最良燃費曲線の所定位置に短時間保持しつつ滑ら
かにかつゆっくりと変化する等により、前述したパワー
スプリット用制御及びパラレルハイブリット用制御を行
うことができる。これにより、燃費の向上及び排ガス性
能の向上を確実化することができる。
均出力をトレースするように燃焼エンジンを制御するの
で、燃焼エンジンをゆっくりと滑らかに制御できるもの
でありながら、燃焼エンジンの出力量が車輌の要求出力
量と大きく離れることはなく、モータ・ジェネレータの
充電及び放電量が平均化されて、バッテリを適正な充電
残存量に保つことができる。
を適宜切換えて、各種モードに切換えると共に、バッテ
リ残存量に応じて各モードの選択範囲を変更するので、
常に適正なバッテリ残存量を保持することができる。
切換えて、モータモード、パワースプリットモード、パ
ラレルハイブリットモード及びエンジンモードの各モー
ドに選択することができる。これにより、車輌の走行状
態に応じて最適のモードを選択して、一層の燃費及び排
ガス性能を向上することができる。例えば、低車速及び
低スロットルでは、燃焼エンジンの作動効率が低いの
で、モータモードにて燃費及び排ガス性能を向上し、ま
た低車速でスロットル開度が高い場合、パワースプリッ
トモードとして、発進時や低中車速時の車輌出力要求に
対応し、また中高車速にあっては、パラレルハイブリッ
トモードとして、アクセル操作による加減速をモータ・
ジェネレータにて変更・吸収して加減速に伴う燃料消費
を抑え、更に車速が高い場合は、燃焼エンジンの作動効
率が高いので、エンジンモードとして、モータ・ジェネ
レータの関与による効率低下をなくすことができる。
の選択領域を変更するので、常に適正なバッテリ残存量
を保持することができる。例えば、バッテリ残存量が高
い場合は、モータモードを大きくとって燃費を向上する
ことができ、またバッテリ残存量が低い場合は、モータ
モードを小さくして、バッテリの充電不足を防止する。
速時には、車輌の慣性エネルギをモータ・ジェネレータ
により回生してバッテリに貯えるので、エンジンブレー
キ又は摩擦ブレーキにより熱により放散するエネルギを
回収して、燃費の向上を図ると共に、小さい容量のバッ
テリ容量で足りることが可能となる。
小型なトロイダル式無段変速機を採用することにより、
コンパクトに構成できる。
あるベルト式無段変速機を採用することにより、信頼性
を向上することができる。
スプリットモードにおけるプラネタリギヤのギヤ比を適
度な減速状態(例えば1.5)とすることができ、該パ
ワースプリットモードの使用範囲を大きくとることがで
きる。
スプリットモードにおけるプラネタリギヤのギヤ比を大
きな減速状態(例えば3)とすることができ、発進時に
大きな駆動力を得ることができる。
と、パワースプリットモードにおけるプラネタリギヤの
ギヤ比を従来のトルクコンバータのストールトルク比
(例えば2)と同等とすることができる。
ータ・ジェネレータを定トルクで回転数を変化すること
によりその出力を制御すると共に、無段変速機のトルク
比を制御することにより、車輌要求出力を満たすトルク
及び回転数を出力することができる。これにより、発進
時や低中車速走行時のように駆動力変化が大きい場合で
も、エンジン出力を所定状態に保持した状態で(定常状
態)又は滑らかにゆっくりと変化して(準定常状態)、
車輌要求出力を満たすことができ、従前の車輌加減速時
に生じる燃焼エンジンへの燃料噴射をなくして、燃費性
能及び排ガス性能を向上することができる。
手段を制御して、プラネタリギヤの各回転要素の連結・
固定関係を変更することが可能となり、各種モードを選
択し得る。
駆動するモータモードを現出することができ、低車速、
低スロットル時の車輌要求出力が低い場合、わざわざ燃
焼エンジンを作動効率の低い状態で用いる必要がなく、
燃費及び排ガス性能の一層の向上を図ることができる。
ェネレータの回転をプラネタリギヤにて逆回転として出
力することができ、専用の前後進切換え機構が不要とな
ってコンパクトに構成することができる。
実施の形態について説明する。
原理について説明する。車輌用駆動装置1は、図1(a)
に示すように、燃焼エンジン2(具体的にはガソリンエ
ンジン等の内燃エンジン)と、バッテリ3からの電気エ
ネルギを機械エネルギに変換して出力すると共に機械エ
ネルギを電気エネルギに変換してバッテリ3に貯えるモ
ータ・ジェネレータ5と、プラネタリギヤ6と、無段変
速機7(以下CVTという)と、を備え、エンジン2の
出力軸2aがプラネタリギヤ6のリングギヤRに連結
し、モータ・ジェネレータ5のロータ5aがリングギヤ
Rの反力関係となるサンギヤSに連結し、無段変速機7
の入力軸7aがピニオンPを支持するキャリヤCRに連
結し、そして該無段変速機の出力軸7bが車輪に連結し
ている。なお、前記エンジン2、モータ・ジェネレータ
5及びプラネタリギヤ6にてスプリット発進装置(ドラ
イブ部)9を構成している。
すと、前記プラネタリギヤ5のリングギヤRとサンギヤ
Sとを連結する直結クラッチCdを有しており、かつリ
ングギヤRとサンギヤSとのギヤ比i(=NR /NS )
が1.5に設定されている。そして、図2(b) に示すよ
うに、エンジン出力軸2aが回転数Ne(arpm)、
トルクTe(a′kg・m)で出力している状態で車輌が
停止している場合(発進直前状態)、図2(c) の速度線
図に示すように、エンジン出力軸に連結しているリング
ギヤRは、A位置にあってa(rpm)であり、CVT
入力軸であるスプリット部出力部に連結しているキャリ
ヤCRの回転は0であり、従ってモータ・ジェネレータ
5に連結しているサンギヤSは、−2a(rpm)にあ
って、モータ・ジェネレータ5を例えば30KWで充電
している。
を制御してバッテリに取出すエネルギを減じると、サン
ギヤSの回転が零に近づき、出力部に連結しているキャ
リヤCRの回転が徐々に増加し、更にサンギヤSの回転
が零を越えて、即ちモータ・ジェネレータ5を電気モー
タとして機能してトルクを出力して(放電)、キャリヤ
CRの回転を増加する。これにより、車輌は、流体伝動
装置等の発進装置がなくとも、零速度から滑らかに発進
する。なお、出力部であるキャリヤCRの回転が、エン
ジン出力軸に連結しているリングギヤRと(回転速度A
(arpm))同じになると、直結クラッチCdが係合
し、モータ・ジェネレータ5の出力トルクを制御しつ
つ、エンジン出力回転数と一体に出力部を回転するパラ
レルハイブリットモード(後述)となる(A→B)。
時)には、エンジン出力即ち回転数Ne及びトルクTe
は一定に保持され、モータ・ジェネレータ5の発電量が
減じられまたモータ出力によりアシストされて、スプリ
ット部の出力部であるCVT7の入力軸7aが徐々に増
速する。この際、モータ・ジェネレータ5は、エンジン
出力に加えて(放電)又は減じて(充電)出力し、これ
によりスプリット部の出力は、図1(c) に示すようにト
ルク(入力軸7aのトルク)Tinが一定でありかつ回
転数Ninが変化する。更に、CVT7は、前記モータ
・ジェネレータ5により所定回転数に設定されたスプリ
ット出力部(入力軸7a)の回転をその出力軸7bが要
求回転数になるように増速側に変速され、この際変速に
伴い伝達トルクが変化する。
出力を一定状態に保持したままで、CVT5の出力軸7
bを目標回転数Nvにするには、出力回転数が該目標値
になるようにCVT5を変速制御すると共に、該CVT
の変速制御に伴うトルク変動を吸収しかつエンジン出力
の車輌要求出力に対する余剰又は不足を補うようにモー
タ・ジェネレータ5の出力を制御する。即ち、図1(d)
において、CVTの変速制御は、ギヤ比変化に伴いトル
クも変化するため、曲線Eに示すようになり、またモー
タ・ジェネレータ制御により入力軸7aは、水平線Gに
示すようにトルクが一定のままで回転数のみが変化し、
これら両方を制御することにより、垂直線Fに示すよう
に、所定目標回転数Nvを維持しつつ、そのトルクをC
VT及びモータ・ジェネレータの制御範囲内にて任意に
設定し得る。即ち、エンジン出力及びCVT出力(トル
クTe及び回転数Ne)を一定に保持した状態で、モー
タ・ジェネレータ5の出力(トルク一定)及びCVT7
のトルク比を制御することにより、CVT7の出力を所
定範囲にて任意に変更し得る。
C位置(回転数1500rpm、トルク10kg・m)に
ある場合、スプリット部の出力7aは、図1(c) に示す
C位置(15kg・m)トルク線上の一定値にあり、そし
てモータ・ジェネレータ及びCVTを制御することによ
りCVT出力を、図1(d) のC点時作動領域の任意の位
置に設定し得、同様にエンジン出力が、図1(b) に示す
D位置(回転数1000rpm、トルク5kg・m)にあ
る場合、CVT出力を、D点時作動領域の任意の位置に
設定し得る。これにより、エンジン出力を定常状態に保
持したまま、所定範囲でCVTの出力(回転数及びトル
ク)を任意に設定することができ、またモータ・ジェネ
レータ5の出力を徐々に変更すると同時に、該モータ出
力を補うべくエンジン出力を制御して、エンジン出力
を、図1(b) に示す最良燃費曲線に沿って滑らかにかつ
ゆっくりと制御する(準定常状態)ことができる。
する。図3は、制御ブロック図であり、2は燃焼エンジ
ン、6はプラネタリギヤ、5はモータ・ジェネレータ、
7はCVT、10はディファレンシャル装置、11は駆
動車輪である。そして、12はエンジンコントロール装
置、13はインバータ、14はシステムリレー、3はバ
ッテリであり、15はCVTコントロール装置である。
更に、16は車輌制御装置(ECU)であって、エンジ
ン制御部17、モータ・ジェネレータ制御部19、CV
T制御部20、ブレーキ制御部21を有しており、エン
ジン出力回転数(速度)、CVT入力回転数(速度)、
CVT出力回転数(速度)、モータ・ジェネレータのロ
ータ回転数(速度)、バッテリ残量、バッテリ温度及び
タイヤ回転数(速度)等が入力されていると共に、各コ
ントロール装置に制御信号を出力する。また、22は、
ブレーキ油圧コントロール装置(回生ブレーキ制御部)
であり、前記車輌制御装置から制御信号(ブレーキ圧コ
ントロール)を受けて、各ブレーキ(全輪各輪)を作動
する。なお、CVT出力回転数を検出するセンサ23は
車速センサを構成し、またエンジンをコントロールする
アクセルの開度を検出するセンサ24はスロットルセン
サを構成し、またアクセルペダルのオフ即ちパワーオフ
を検出するセンサは減速状態検出手段を構成し、更にバ
ッテリ充電量を検出するセンサ27はバッテリ残存量検
出手段を構成している。なお実際にはバッテリは直接残
存量を検出するものではなく、電圧、電流及び温度等に
基づき制御部にて演算して求める。
プリットドライブ部9及びCVT7の構造について説明
する。
連結したトロイダル式CVT25,26からなり また
プラネタリギヤ6を操作する係合手段が、エンジン2と
リングギヤRとの間に介在する入力クラッチCi、リン
グギヤRとサンギヤSとを連結し得る直結クラッチCd
及びリングギヤRを固定し得るリバースブレーキBrを
有する。更に、スプリット部出力軸9aとCVT入力軸
7aとの間には、円板と入出力回転部材との圧接力を確
保する押圧カム27が設けられており、また2個のトロ
イダル式CVT25,26は、それぞれ入力回転部材2
5a,26aが入力軸7aに固定され、また出力回転部
材25b,26bが一体に連結されると共にギヤ列29
を介して出力軸7bに連結しており、かつ円板25c,
26cが同じ角度にて回動し得るように連結されてい
る。
るものを示すものであって、該ベルト式CVTは、プラ
イマリプーリ30、セカンダリプーリ31及び両プーリ
に巻掛けられた金属等からなるベルト32からなり、両
プーリの可動シーブ30a,31aを軸方向に動かすこ
とによりベルト有効径が変化して変速し、かつプライマ
リプーリ30が入力軸7aに、セカンダリプーリ31が
出力軸7bに連結している。なお、スプリットドライブ
部9は、先の実施例と同様である。
段は、図6に示す作動表の通り作動する。パワースプリ
ットモードは、スプリットドライブ部9を機能して、前
述した発進時及び低中速時に機能するモードであって、
入力クラッチCiが係合して、エンジン2の出力は、該
クラッチCiを介してリングギヤRに伝達され、またモ
ータ・ジェネレータ5のロータ5aはサンギヤSに連結
して、エンジン出力の一部を充電し又はモータとして出
力し、そしてその合成力がキャリヤCRからCVT入力
軸7aに出力する。
高速域にて機能し、入力クラッチCi及び直結クラッチ
Cdが係合する。この状態では、プラネタリギヤ6は一
体に回転し、エンジン2の出力は、そのままCVT入力
軸7aに出力すると共に、モータ・ジェネレータ5も入
力軸7aに連結して、該エンジン出力をアシストして又
はその出力の一部により充電する。
回転数が低い馬力状態、例えば渋滞時等のエンジンを使
う必要がない場合、モータ・ジェネレータ5をモータと
して使用して車輌を駆動する。この状態では、入力クラ
ッチCiが切断されてエンジンとCVT入力軸7aの関
係が断たれると共に、直結クラッチCdが接続して、モ
ータロータ5aの回転が直接入力軸7aに出力する。
能するものであって、モータ・ジェネレータを関与する
ことなく、エンジン出力のみで車輌を駆動する。この状
態では、入力クラッチCi及び直結クラッチCdが接続
して、エンジン出力が直接CVT入力軸7aに出力す
る。この際、モータ・ジェネレータ5は、磁界回路をオ
フしてロータ5aは空転する。
々なパターンがあるが、一例として上述ハイブリットモ
ードと同様に入力クラッチCi及び直結クラッチCdを
接続して、プラネタリギヤは直結状態にあり、CVT入
力軸7aに作用する車輌慣性エネルギをモータ・ジェネ
レータ5により電気エネルギに変換してバッテリに貯え
る。なお、該回生ブレーキモードは、直結クラッチCd
を切断した状態でも可能である。
るには、入力クラッチCi及び直結クラッチCdを切断
すると共に、リバースブレーキBrを係合する。この状
態では、モータ・ジェネレータ5をモータとして機能
し、該モータ出力は、サンギヤSから、停止状態にある
リングギヤRによりキャリヤCRに逆転として取出さ
れ、CVT入力軸7aに出力する。この際、エンジン2
はアイドリング状態に保持される。
リットドライブ部を説明する。該スプリットドライブ部
9は、基本的には、図4、図5で示す先の実施例と同じ
であるが、エンジン出力軸2aとCVT入力軸7aとの
間にバイパス入力クラッチCbを介在している。本実施
例では、図8の作動表に示すように各係合手段が作動す
る。即ち、パワースプリットモード、モータモード、回
生ブレーキモード及びリバースモードにあっては、バイ
パス入力クラッチCbが切断状態にあって先の実施例と
同じである。パラレルハイブリットモードにあっては、
入力クラッチCi及び直結クラッチCdが切断されると
共に、バイパス入力クラッチCb及びリバースブレーキ
Brが係合する。この状態では、エンジン出力軸2aの
出力は、バイパス入力クラッチCbを介して直接CVT
入力軸7aに伝達され、またモータ・ジェネレータ5の
出力は、サンギヤSから停止状態にあるリングギヤRに
より減速されてキャリヤCRに伝達されて入力軸7aに
出力する。従って、車輌側要求の加減速に対して、モー
タ・ジェネレータ5の小さい小トルクで(即ち低電流
で)ロードレベリング(後述)が可能である。また、エ
ンジンモードにあっては、エンジン出力をバイパス入力
クラッチCbにより直接入力軸7aに出力し、この際プ
ラネタリギヤを自由回転状態としてモータ・ジェネレー
タの機能を停止し得る。なお、クラッチCb,Ci,C
dをすべて接続して、先の実施例と同様にしてもよい。
変更したスプリットドライブ部について説明する。
に連結し、モータロータ5aをリングギヤRに連結した
ものである。該実施例では、パワースプリットモードに
おいて、前進状態のギヤ比iF=[(1+λ)/λ;λ
=サンギヤ歯数/リングギヤ歯数]を大きくとれ、エン
ジン出力回転数を大きく減速して(約1/3)CVT入
力軸7aに伝達され、大きな発進駆動力を得ることがで
きる。図10は、上記図9においてバイパス入力クラッ
チCbを設けたものである。従って、パラレルハイブリ
ットモードにおいて、エンジントルクに対しモータトル
クを(1+λ)倍で加減できる。
ネタリギヤ6を用いるものであって、ピニオンP1,P
2を支持するキャリヤCRをエンジン出力軸2aに連結
し、サンギヤSをモータロータ5aに連結し、リングギ
ヤRをCVT入力軸7aに連結する。該実施例では、パ
ワースプリットモードにおける前進状態のギヤ比iF
[=1/(1−λ)]及びリバースモードのギヤ比ir
(=1/λ)が、前記ギヤ比λ(サンギヤ歯数/リング
ギヤ歯数)を0.5とすると2となり、これは、トルク
コンバータを用いる一般の自動変速機搭載車輌と略々同
じストールトルク比にすることができる。また、エンジ
ン出力がキャリヤCRに入力されるため、後述するサン
ギヤ入力に比して、ギヤ歯部にかかる応力が小さくな
り、耐久性上有利となっている。
ンプラネタリギヤ6を用いるものであるが、そのサンギ
ヤSをエンジン出力軸2aに、キャリヤCRをモータロ
ータ5aに、リングギヤRをCVT入力軸7aにそれぞ
れ連結したものである。本実施例においても、同様にパ
ワースプリットモードのトルク比が約2となってトルク
コンバータのストールトルク比と略々同じとなり、また
同様にリバースモードにおいても略々同じトルク比とな
る。
ラッチCi、直結クラッチCd、バイパス入力クラッチ
Cb及びリバースブレーキBrは前述したものと同様に
作動し、また図11及び図12のものは、点線で示すバ
イパスクラッチCbを介在してもよい。
(発進装置)及びCVTからなる駆動装置の制御につい
て説明する。図13は、その走行モードの一覧表であっ
て、走行モードは、パワーON、即ち動力源から車輪に
動力が伝達されて前方向に車輌を走行する走行駆動状態
と、パワーOFF、即ち上記動力伝達が断たれて慣性に
て車輌が走行する状態と、動力源からの動力を逆転して
後進方向に車輌を走行するリバースモードと、がある。
更に、パワーONモードは、モータ・ジェネレータのみ
で駆動するモータモードと、前記スプリットドライブ部
を機能してエンジンとモータとで駆動するパワースプリ
ットモードと、前記スプリットドライブ部の機能を停止
してエンジンとモータとで駆動するパラレルハイブリッ
トモード(PHモード)と、エンジンからの動力のみで
駆動するエンジンモードと、がある。
・ジェネレータをモータとして機能する放電まである場
合と(M/G駆動あり)、ジェネレータとしてのみ機能
する場合(M/G駆動なし)があり、またパラレルハイ
ブリットモードは、モータ・ジェネレータの充電(ジェ
ネレータとして機能)及び放電(モータとして機能)の
両方を行うロードレベリングと、充電のみを行う発電走
行と、モータとしてのみ機能するトルクアシストとがあ
る。
時、通常ではエンジンブレーキとなる車輌慣性力を回生
ブレーキとして回収するエンジンブレーキ相当回生ブレ
ーキと、フートブレーキによる摩擦熱をも回生ブレーキ
として回収する回生ブレーキと、があり、更にエンジン
ブレーキ相当回生ブレーキは、直結クラッチCdをOF
Fしたパワースプリット状態で行う場合と、該クラッチ
をONしたパラレルハイブリット状態で行う場合があ
る。また、走行パターンは、バッテリの充電状態が適正
である場合の通常パターンと、バッテリの充電状態が低
い状態の低SOCパターンと、充電状態が高い状態の高
SOCパターンとがある。
モードパターンのメインルーチンを示すフローチャート
であり、図中、SOC(state of charg
e)はバッテリの充電状態を示し、SOC1,SOC2
はそれぞれ予め定められているバッテリの充電規定値で
ある。また、VSは車速であり、VSSは停車から微速
までの停止同然の車速であり、BSはフートブレーキペ
ダルの踏圧状態を検知するブレーキスイッチであり、ま
たCdは前述した直結クラッチである。
適正状態(SOC余裕時;60〜85%)にある場合で
あって、図15に示すパターンからなる。なお、実線及
び破線は矢印移行方向の切換え線を示す(以下同様)。
また、低SOCパターンは、バッテリ充電が低い状態
(60%以下)にある場合であって、図16に示すパタ
ーンからなり、バッテリを充電することが最優先され
る。更に、高SOCパターンは、バッテリ充電が充分な
状態(85%以上)にある場合であって、図17に示す
パターンからなり、モータ・ジェネレータは専らモータ
として機能する。なお、車速VSは、VS4<VS1<
VS8、及びVS7<VS2の関係にあり、アクセル開
度ACCは、ACC2<ACC1<ACC3の関係にあ
る。また、上記バッテリの充電状態は、バッテリ残存量
センサ(図示せず)からの信号により判断され、また各
パターンのアクセル開度はアクセル開度又はスロットル
センサ(図3の24)により、また車速は車速センサ
(図3の23)により、それぞれ検出される。
ルーチンを示し、モータモード、パワースプリットモー
ド、パラレルハイブリットモード及びエンジンモードの
各モードは、アクセル開度(ACC)及び車速(VS)
に基づき、前述した各パターンに従って選定され、前述
した図6の作動表に示す入力クラッチCi、直結クラッ
チCd及びリバースブレーキBrの各作動により設定さ
れる。モータモードは、入力クラッチCiがOFFされ
てエンジンとの関係が断たれ、かつ直結クラッチCdが
ONされて、モータ(ジェネレータ)のロータの回転が
直接CVT入力軸に伝達される。そして、車輌の要求出
力(PRv)が演算され、該要求出力に合致するように
モータ出力が設定されると共にCVTのギヤ(回転)比
が演算され、これによりモータの最良効率曲線に沿うよ
うに、モータ出力制御及びCVTのギヤ比制御が行なわ
れる。
ルハイブリットモードは、後述する各モード処理がそれ
ぞれ行なわれる。また、エンジンモードは、入力クラッ
チCi及び直結クラッチCdが共にONにあって、エン
ジン出力軸がCVT入力軸に直結する。そして、該エン
ジンモードにあっても、前記モータモードと同様に、車
輌要求出力(PRv)が演算され、これと合うようにエ
ンジン出力が設定されると共にCVTのギヤ比が演算さ
れ、これによりエンジンの最良燃費曲線に沿うように、
エンジン出力制御及びCVTのギヤ比制御が行なわれ
る。
ド処理を示すサブルーチンであり、該パワースプリット
モードは、車輌の発進時及び低〜中車速走行時(例えば
0〜60km/h)に機能し、前述したように、入力ク
ラッチCiがONすると共に、直結クラッチCd及びリ
バースブレーキBrがOFFして、プラネタリギヤ6が
機能する。まず、ステップS1に示すように、車輌平均
出力(PMv)を演算するが、これは、例えば車輌の瞬
間要求出力を所定サンプリング周期(例えば30秒毎)
毎の区間平均をとる区間平均法、又はサンプル毎に、現
在から過去N個の瞬間要求出力のデータを平均する移動
平均法等により行う。ついで、該車輌の平均出力(PM
v)に合致するようにエンジン出力(Pe)を設定し
(S2)、これにより、エンジン出力は、上記平均化に
基づくゆっくりとした変動により最良燃費曲線に沿って
制御され、そして上記エンジン出力からエンジン運転ポ
イント即ちエンジントルク(Te)及びエンジン回転数
(Ne)を決定する(S3)。更に、アクセル開度及び
車速から駆動力マップに基づき、現在の車輌の要求出力
(PRv)及び車輌要求回転数(NRv)を決定する
(S4)。なお、上記車輌の平均出力をエンジン出力
(Pe=PMv)とすることにより、モータ・ジェネレ
ータにより補う出力(放電)及び発電量(充電)が走行
全体において±0に近くなる。
と車輌要求出力(PRv)との差からモータ・ジェネレ
ータの出力が演算されると共にCVTのギヤ(回転)比
が演算される(S5)。即ち、Tをトルク、Nを回転
数、添字mをモータ(ジェネレータ)、eをエンジン、
cをCVT入力、Rvを車輌要求値、RcvtをCVT
ギヤ比、λをプラネタリギヤのサンギヤSとリングギヤ
Rの歯数比(ZS /ZR)とすると、Tm=λTe,T
m+Te=Tc,TRv=Rcvt×Tc,Nc=Rc
vt×NRv,Nm=(1+λ/λ)Nc−(1/λ)
Neとなる。つまり、エンジンをステップS1に示す車
輌平均出力値に一致すべく所定出力状態(Ne及びTe
一定)に保持した状態で、該エンジンの出力トルクTe
からプラネタリギヤの歯数比λに基づきモータトルクT
mが算定され、かつ該モータトルクTmと前記エンジン
トルクTeとから、CVTの入力トルクTc(=スプリ
ットドライブ部の出力トルク)が算定され、そして車輌
の要求トルク及び回転数(車速)になるように、CVT
のトルク比Rcvt及びモータの出力回転数Nmが算定
される。
m=constであって、CVT出力トルク(Tou
t)は、Tout=(Te±Tm)×Rcvtとなり、
またNe=const,Nm=variableであっ
て、CVT出力回転数(Nout)は、Nout=(N
e+λNm)/Rcvt(1+λ)となる。
転数Nmがモータ・ジェネレータ5の出力範囲内かが判
断され(S6)、範囲内の場合は、上記ステップS3、
S5に基づく演算値になるように、エンジン2及びモー
タ・ジェネレータ5の出力並びにCVTのギヤ(トル
ク)比が制御される(S7)。この際、図15及び図1
7に示すようにバッテリ充電状態に余裕のある場合は、
モータ・ジェネレータ5は、モータとして機能する放電
範囲及びジェネレータとして機能する充電範囲の両方を
カバーし(+PmMAX〜PmMAX;M/G駆動あ
り)、図16に示すようにバッテリ充電状態に余裕のな
い場合、モータ・ジェネレータ5は、ジェネレータとし
て機能する充電範囲のみ(0〜〜PmMAX;M/G駆
動なし)をカバーする。
と判断した場合、過不足分(=Tm・Nm−PmMA
X)が演算され(S8)、該過不足分を補うようにエン
ジン出力Peが新たに設定され(S9)、更にこれに基
づきエンジン運転ポイント(Te,Ne)が決定され
(S10)、そしてモータ出力、CVTのギヤ比が演算
される(S11)。即ち、Tm=TmMAX,Nm=N
e,Rcvt=Ne/NRvとなる。
ると、発進時又は低中車速走行時の加速時、エンジン出
力Peは、平均車輌要求出力等により所定値(Te=一
定,Ne=一定)に保持される。この状態で、モータ・
ジェネレータの発電量を減じて更にはモータとしてエン
ジン出力をアシストすることにより、CVTの入力回転
数(=スプリットドライブ部出力回転;キャリヤ回転)
を調整する。この際、CVTの入力トルクは常に一定で
ある[Tc=Tm+Te=λTe+Te=Te(λ+
1)。λ=0.5とすると、Tc=1.5Te]。そし
て、CVTのギヤ比が所定範囲(例えば0.4〜2.
3)にて無段階に調整することが可能であるので、CV
Tの入力回転Ncが車輌要求回転数NRvになるよう
に、CVTのギヤ比Rcvtを調整すると同時に、該ギ
ヤ比の調整によりCVTの出力トルクも変動するので、
モータの回転数Nmを調整する。これにより、モータを
一定トルク状態で回転数を調整すると同時に、CVTの
ギヤ(トルク)比を調整することにより、エンジン出力
を所定状態に保持したままで、車輌要求出力値(TR
v,NRv)を満たすことができる。
走行状態になると、エンジン出力トルク(回転数一定)
を、該定常走行状態における車輌要求出力に合致するよ
うに徐々に上げると共に、これに見合った分のモータに
よるアシストトルクを徐々に減じて行く。これにより、
エンジン出力は、最良燃費曲線の所定点に所定時間保持
しつつ、ゆっくりと変化することができ(準定常状
態)、燃費及び排ガス性能を向上し得る。また、所定走
行状態から減速する場合は、モータ・ジェネレータがジ
ェネレータとして機能し、バッテリを充電しながら、上
述と同様なエンジンの出力制御を行うことができる。
におけるパラレルハイブリットモード処理のサブルーチ
ンについて説明する。該パラレルハイブリットモード
は、中〜高車速走行状態(例えば60〜180km/
h)で機能し、エンジン出力軸とCVT入力軸が直結
し、これにモータ・ジェネレータのトルクが加減され
る。まず、該サブルーチンにおけるロードレベリングモ
ードについて、即ち図15に示すバッテリ充電が適正に
ある場合の制御について図20に沿って説明する。ま
ず、前記パワースプリットモードと同様に車輌平均出力
PMvが演算され(S15)。更にエンジン出力Peが
該車輌平均出力に一致するように設定され(S16)、
そしてエンジン運転ポイント(Te,Ne)が決定され
る(S17)。この際、エンジン運転ポイント(Te,
Ne)は、車輌平均出力に基づきゆっくりとかつ最良燃
費曲線に沿って制御される(準定常状態)。一方、アク
セル開度及び車速から駆動力アップにより、車輌要求出
力PRv(TRv,NRv)が演算され、これにより、
CVTギヤ比(Rcvt)が、Rcvt=Ne/NRv
に基づき演算される(S19)。
Tmが演算される(S20)。即ち、モータトルク(T
m)は、Tm=TRv−Teにて算定され、回転数Nm
は、エンジン回転数Neと同じであるため、モータ出力
(Pm)は、Pm=Tm×Neとなる。つまり、エンジ
ン出力を前記車輌平均出力に依存して所定状態に保持し
た状態で、CVTがエンジン回転数を車輌要求回転数に
変速するように回転(ギヤ)比を制御すると共にモータ
・ジェネレータは、該エンジン回転数に規定された定速
度でトルクを加減することにより、CVTの回転比によ
るトルク変化を吸収して車輌要求トルクになるように制
御される。
m=variableであって、CVT出力トルク(T
out)は、Tout=(Te±Tm)×Rcvtとな
り、またNe(=Nm)=constであって、CVT
出力回転数(Nout)はNout=Ne/Rcvtと
なる。
囲内にあるか否かが判断され(S21)、出力範囲内に
ある場合、前記ステップS19及びS20に基づく演算
値により、エンジン及びモータ・ジェネレータ出力並び
にCVTギヤ比が制御される(S22)。この際、該ロ
ードレベリングにあっては、モータトルクは、出力方向
即ちモータとして機能してエンジンをアシストする放電
域と、入力方向即ちジェネレータとして機能してバッテ
リを充電する充電域の両方をカバーする。
足分(=Tm×Ne−PmMAX)が算出され(S2
3)、該過不足分を補うようにエンジン出力Peが新た
に設定され(S24)、更にエンジン運転ポイント(T
e,Ne)が決定され(S25)、そしてモータ出力及
びCVTギヤ比が演算される(S26)。即ち、Tm=
TmMAX,Nm=Ne,Rcvt=Ne/NRvとな
る。
加速する場合、エンジンを一定トルク及び一定回転にし
たままでCVTをv1 からv2 にアップシフトする。す
ると、トルクは小さくなってしまうため、それを補うよ
うに同時にモータ(ジェネレータ)がトルクを出力す
る。そして、車速がv2 になって定常状態になると、前
記モータ出力のアシストを徐々に減らすと共に、エンジ
ン出力を徐々に上げる。そして、該エンジンの出力制御
は、上述したようにモータにてアシストされるため、C
VT最高効率曲線上をゆるやかに動かすことができると
共に、エンジン出力を車速及びスロットル開度に応じて
最適設定ポイントを選び、該設定されたエンジントルク
及び回転数を所定時間一定に保ちつつ、滑らかにかつ徐
々に変化する(準定常状態)。これにより、燃費を向上
すると共に排ガス性能を向上する。なお、車輌を減速す
る場合は、モータ・ジェネレータで、余剰なエンジン出
力をバッテリに充電しつつ、エンジンを上記準定常状態
に保持する。
イブリットモードにおける発電走行モード、即ち図16
に示すようにバッテリ充電量に余裕がない場合、発電し
ながら走行するモードについて説明する。まず、前述と
同様に、平均法等により車輌要求出力PRvが演算され
(S30)、そしてバッテリ充電状態SOCと発電量P
gとのグラフから発電量Pgが演算される(S31)。
そして、上記車輌要求出力PRvとモータ・ジェネレー
タによる発電量Pgとの和からエンジン出力Pe(=P
Rv+Pg)が演算され(S32)、更にこれに基づ
き、エンジン運転ポイント(Te,Ne)が決定される
(S3)。そして、前述と同様にCVTギヤ比が演算さ
れ(S34)、これによりエンジン出力及び(モータ)
ジェネレータ出力並びにCVTのギヤ比が制御される
(S35)。
ドにおけるトルクアシストモード、即ち図17に示すよ
うにバッテリ充電量が充分な場合、モータ・ジェネレー
タをモータとしてのみ機能してエンジンをアシストしつ
つ走行するモードを示すサブルーチンである。本サブル
ーチンにおいても、ステップS37〜S42は、図20
に示すロードレベリングのステップS15〜S20と同
様であるので、説明を省略する。そして、ステップS4
3において、ステップS42で演算されたモータトルク
Tmが0以上、即ちモータとしてエンジン出力をアシス
トするように機能する場合、これら演算値Pe,Tm,
Tcvtに基づきエンジン及びモータ出力並びにCVT
ギヤ比が制御される(S46)。またTm<0の場合、
モータトルクTmがモータ出力範囲内か判断される(S
45)。この際、ステップS43と合せて、モータ出力
範囲は、機械エネルギとして出力する側(放電側)のみ
であって、所定トルク及び回転数の範囲内にある。該モ
ータ出力範囲内にある場合、同様に所定値に基づきエン
ジン及びモータ出力並びにCVTギヤ比が制御される
(S46)。また、演算されたモータ出力Tmがマイナ
ス即ち充電として作用するか、又は過大であって、モー
タ出力範囲が不足する場合、過不足分(=Tm×NE−
PmMAX)を演算し(S47)、該過不足分を前記平
均車輌要求に基づくエンジン出力Peにプラスして新た
なエンジン出力Peを演算し(S48)、そしてこれに
よりエンジン運転ポイント決定する共に(S49)、モ
ータ出力(Tm=0又はTm=TmMAX,Nm=N
e)及びCVTギヤ比(Rcvt=Ne/NRv)を演
算する(S50)。
すサブルーチンであって、入力クラッチCi及び直結ク
ラッチCdがOFF状態のままで、リバースブレーキB
rが係合される(S51)、これにより、CVT入力軸
7aはエンジン出力軸2aとの関係が断たれ、モータ・
ジェネレータ5のロータ5aの回転は、リバースブレー
キBrの係合によるリングギヤRの固定により、サンギ
ヤSからキャリヤCRに減速・逆回転として伝達されて
CVT入力軸7aに出力される。そして車輌駆動状態で
あると(S52)、アクセル開度ACC及び車速VSが
読込まれ(S53)、更にこれにより車輌要求出力(P
Rv)が演算される。そして、該車輌要求出力に合せる
ようにモータ出力(Pm=PRv)が設定され、またC
VTは所定低速状態(ギヤ比Lo)に設定される。この
状態で、前記モータ出力値になるようにモータ制御が行
なわれる(S57)。
生ブレーキ制御について説明する。まず、前進コースト
状態にあってかつ車速が所定微速以上で走行している場
合において(VS≧VSS;S60)、ブレーキペダル
を踏圧してブレーキスイッチBSをONすると(S6
1)、回生ブレーキ制御が行なわれる(S62)。該回
生ブレーキ制御は、ブレーキペダルの変位量を検出する
ことにより、ブレーキ作動必要量を判断し、かつバッテ
リ充電状態SOCに応じて回生量を制御する。即ち、車
輌総制動力は、モータ・ジェネレータ5による回生ブレ
ーキ力と油圧ブレーキ力の和となるが、この際、CVT
のギヤ比は、最大回生効率、ビジーシフトの防止及び再
加速時のレスポンスを考慮して設定される。また、入力
クラッチCiをOFFすると共に直結クラッチCdをO
Nして、エンジンをアイドリング状態にしてモータ・ジ
ェネレータにより回生制動してもよく、また入力クラッ
チCiをONすると共に直結クラッチCdをONして、
エンジンブレーキを併用しつつジェネレータにより回生
制動してもよい。
ッチBSがOFFの場合、エンジンブレーキ制御(S6
4,S65)が行なわれる。この際、直結クラッチCd
のON・OFF状態により(S63)、スプリットドラ
イブ状態及び直結状態でエンジンブレーキ制御が行なわ
れる。直結エンジンブレーキ制御(S64)は、入力ク
ラッチCiをOFFすると共に直結クラッチCdをON
して、エンジンをアイドリング状態にして、従前のエン
ジンブレーキをすべてジェネレータ5による回生発電と
するようにしても、また入力クラッチCiをONすると
共に直結クラッチCdをONして、エンジンブレーキを
作動しつつジェネレータによる回生発電を行うようにし
てもよい。また、スプリットエンジンブレーキ制御(S
65)は、入力クラッチCi及び直結クラッチCdが共
にOFF状態にあって、CVT入力軸からの車輌慣性力
は、キャリヤCRから反力関係にあるサンギヤS及びリ
ングギヤRにそのギヤ比により分岐され、エンジンブレ
ーキを作動しつつジェネレータによる回生発電を行う。
なお、リングギヤRをリバースブレーキBrで固定し
て、サンギヤSからジェネレータにて回生発電を行うこ
とも可能である。
ドの外に、モータモード、パラレルハイブリットモード
(ロードレベリング、発電走行及びトルクアシスト)及
びエンジンモードを有するが、これに限らず、パラレル
ハイブリットモード等のいずれかを省略してもよく、ま
たパワースプリットモードだけもよく、更には該パワー
スプリットモードと他の任意のモード(単数及び複数)
を組合せたものでもよいことは勿論である。
スケルトン、(b) はエンジン出力図、(c) はスプリット
(ドライブ)部出力図、(d) は無段変速機出力図であ
る。
イブ部)を示す図で、(a) はスケルトン、(b) はエンジ
ン出力図、(c) は速度線図(充放電線図を含む)を示
す。
ルトン。
ルトン。
すスケルトン。
リットドライブ部を示すスケルトン。
図。
ート。
ャート。
ング処理を示すフローチャート。
ト。
直結クラッチ、リバースブレーキ、バイパス直結クラッ
チ、)
Claims (16)
- 【請求項1】 バッテリからの電気エネルギを機械エネ
ルギに変換して出力し又は機械エネルギを電気エネルギ
に変換して前記バッテリに貯えるモータ・ジェネレータ
と、 少なくとも3個の回転要素を有するプラネタリギヤと、 を備えてなる車輌用駆動装置において、 入力部材の回転を無段階に変速して駆動車輪に出力する
無段変速機を備え、かつ、 前記プラネタリギヤは、その第1の回転要素を燃焼エン
ジンの出力軸に連結し、また該第1の回転要素の反力関
係となる第2の回転要素を前記モータ・ジェネレータに
連結し、そして第3の回転要素を前記無段変速機の入力
部材に連結し、 前記バッテリの残存量を検出する残存量検出手段を備
え、 該残存量検出手段からの出力信号に基づき、前記バッテ
リ残存量が適正範囲内にある場合、前記モータ・ジェネ
レータを、前記燃焼エンジン出力が車輌出力より小さい
場合、該不足する出力を補うように出力し、また前記燃
焼エンジン出力が車輌出力より大きい場合、該余剰出力
にて発電するように、制御してなる、 車輌用駆動装置。 - 【請求項2】 バッテリからの電気エネルギを機械エネ
ルギに変換して出力し又は機械エネルギを電気エネルギ
に変換して前記バッテリに貯えるモータ・ジェネレータ
と、 少なくとも3個の回転要素を有するプラネタリギヤと、 を備えてなる車輌用駆動装置において、 入力部材の回転を無段階に変速して駆動車輪に出力する
無段変速機を備え、かつ、 前記プラネタリギヤは、その第1の回転要素を前記燃焼
エンジンの出力軸に連結し、また該第1の回転要素の反
力関係となる第2の回転要素を前記モータ・ジェネレー
タに連結し、そして第3の回転要素を前記無段変速機の
入力部材に連結し、 前記バッテリの残存量を検出する残存量検出手段を備
え、 該残存量検出手段からの出力信号に基づき、前記バッテ
リ残存量が低い時には、前記モータ・ジェネレータが発
電するように、前記燃焼エンジンの出力を制御してな
る、 車輌用駆動装置。 - 【請求項3】 バッテリからの電気エネルギを機械エネ
ルギに変換して出力し又は機械エネルギを電気エネルギ
に変換して前記バッテリに貯えるモータ・ジェネレータ
と、 少なくとも3個の回転要素を有するプラネタリギヤと、 を備えてなる車輌用駆動装置において、 入力部材の回転を無段階に変速して駆動車輪に出力する
無段変速機を備え、かつ、 前記プラネタリギヤは、その第1の回転要素を前記燃焼
エンジンの出力軸に連結し、また該第1の回転要素の反
力関係となる第2の回転要素を前記モータ・ジェネレー
タに連結し、そして第3の回転要素を前記無段変速機の
入力部材に連結し、 前記バッテリの残存量を検出する残存量検出手段を備
え、 該残存量検出手段からの出力信号に基づき、前記バッテ
リ残存量が高い時には、前記モータ・ジェネレータがト
ルクを出力するように、前記燃焼エンジンの出力を制御
してなる、 車輌用駆動装置。 - 【請求項4】 前記プラネタリギヤの第1、第2及び第
3の回転要素の連結・固定関係を変更する係合手段と、 前記燃焼エンジンの出力に加えて又は減じて前記モータ
・ジェネレータのトルクを制御すると共に、前記第3の
回転要素の回転数が所定回転数になるように前記無段変
速機の回転比を制御するパラレルハイブリット用制御手
段と、を備え、 車速の中速及び高速領域において、前記係合手段を前記
プラネタリギヤが一体回転するように制御すると共に、
前記パラレルハイブリット用制御手段により前記燃焼エ
ンジン、前記モータ・ジェネレータ及び前記無段変速機
を制御し、 前記残存量検知手段からの出力信号に基づく制御が、前
記パラレルハイブリット用制御手段による制御である、 請求項1ないし3のいずれか記載の車輌用駆動装置。 - 【請求項5】 前記プラネタリギヤの第1、第2及び第
3の回転要素の連結・固定関係を変更する係合手段と、 前記燃焼エンジンの出力に加えて又は減じて前記モータ
・ジェネレータのトルクを制御すると共に、前記第3の
回転要素の回転数が所定回転数になるように前記無段変
速機の回転比を制御するパラレルハイブリット用制御手
段と、を備え、 車速の中速及び高速領域において、前記係合手段を、前
記プラネタリギヤの第1の回転要素を停止すると共に該
第1の回転要素と前記燃焼エンジンの出力軸との連結が
切断しかつ該燃焼エンジンの出力軸が前記第3の回転要
素に連結するように制御すると共に、前記パラレルハイ
ブリット用制御手段により前記燃焼エンジン、前記モー
タ・ジェネレータ及び前記無段変速機を制御し、 前記残存量検知手段からの出力信号に基づく制御が、前
記パラレルハイブリット用制御手段による制御である、 請求項1ないし3のいずれか記載の車輌用駆動装置。 - 【請求項6】 前記パラレルハイブリット用制御手段
は、前記燃焼エンジンの出力が最良燃費曲線に沿って変
化するように、前記無段変速機及び前記モータ・ジェネ
レータを制御してなる、 請求項4又は5記載の車輌用駆動装置。 - 【請求項7】 車輌の平均出力を演算する演算手段を備
え、 前記パラレルハイブリット用制御手段は、前記演算手段
により得られた平均出力になるように前記燃焼エンジン
を制御してなる、 請求項4、5又は6記載の車輌用駆動装置。 - 【請求項8】 バッテリからの電気エネルギを機械エネ
ルギに変換して出力し又は機械エネルギを電気エネルギ
に変換して前記バッテリに貯えるモータ・ジェネレータ
と、 少なくとも3個の回転要素を有するプラネタリギヤと、 を備えてなる車輌用駆動装置において、 入力部材の回転を無段階に変速して駆動車輪に出力する
無段変速機を備え、かつ、 前記プラネタリギヤは、その第1の回転要素を燃焼エン
ジンの出力軸に連結し、また該第1の回転要素の反力関
係となる第2の回転要素を前記モータ・ジェネレータに
連結し、そして第3の回転要素を前記無段変速機の入力
部材に連結し、 前記バッテリの残存量を検出する残存量検出手段と、 前記プラネタリギヤの第1,第2及び第3の回転要素の
連結・固定関係を変更する係合手段と、 前記係合手段により前記プラネタリギヤの作動を切換え
ることにより、前記モータ・ジェネレータ及び燃焼エン
ジンの作動状態の異なる各種モードを選択し得るモード
選択手段と、を備え、 前記残存量検出手段からの出力信号に基づき、前記バッ
テリの残存量に応じて前記選択手段による各モードの選
択領域を変更してなる、 車輌用駆動装置。 - 【請求項9】 バッテリからの電気エネルギを機械エネ
ルギに変換して出力し又は機械エネルギを電気エネルギ
に変換して前記バッテリに貯えるモータ・ジェネレータ
と、 少なくとも3個の回転要素を有するプラネタリギヤと、 を備えてなる車輌用駆動装置において、 入力部材の回転を無段階に変速して駆動車輪に出力する
無段変速機を備え、かつ、 前記プラネタリギヤは、その第1の回転要素を燃焼エン
ジンの出力軸に連結し、また該第1の回転要素の反力関
係となる第2の回転要素を前記モータ・ジェネレータに
連結し、そして第3の回転要素を前記無段変速機の入力
部材に連結し、 前記バッテリの残存量を検出する残存量検出手段と、 前記プラネタリギヤの第1,第2及び第3の回転要素の
連結・固定関係を変更する係合手段と、 前記係合手段を前記燃焼エンジンの出力軸と前記第1の
回転要素との連結が切断すると共に前記プラネタリギヤ
が一体回転するように制御して、前記モータ・ジェネレ
ータにて車輌を駆動するモータモード、 前記係合手段を前記プラネタリギヤの第1、第2及び第
3の回転要素がそれぞれ回転し得るように制御して、前
記燃焼エンジン及び前記モータ・ジェネレータにて車輌
を駆動するパワースプリットモード、 前記係合手段を前記燃焼エンジンの出力軸及び前記第3
の回転要素が一体に回転するように制御して、前記燃焼
エンジン及び前記モータ・ジェネレータにて車輌を駆動
するパラレルハイブリットモード又は、 前記係合手段を前記プラネタリギヤの第1の回転要素と
第3の回転要素とが連結するように制御して、前記燃焼
エンジンにて車輌を駆動するエンジンモードを、 選択し得るモード選択手段と、を備え、 前記残存量検出手段からの出力信号に基づき、前記バッ
テリの残存量に応じて前記選択手段による各モードの選
択領域を変更してなる、 車輌用駆動装置。 - 【請求項10】 車輌の減速状態を検出する減速状態検
出手段と、 該減速状態検出手段からの出力信号に基づき、前記モー
タ・ジェネレータが車輌の慣性エネルギを電気エネルギ
に変換して前記バッテリに貯えるように制御する回生ブ
レーキ制御手段と、を備えてなる、 請求項1ないし9のいずれか記載の車輌用駆動装置。 - 【請求項11】 前記無段変速機は、トロイダル式無段
変速機である、 請求項1ないし10のいずれか記載の車輌用駆動装置。 - 【請求項12】 前記無段変速機は、ベルト式無段変速
機である、 請求項1ないし10のいずれか記載の車輌用駆動装置。 - 【請求項13】 前記プラネタリギヤは、シンプルプラ
ネタリギヤであって、前記第1の回転要素がリングギヤ
であり、前記第2の回転要素がサンギヤであり、前記第
3の回転要素がキャリヤである、 請求項1ないし12のいずれか記載の車輌用駆動装置。 - 【請求項14】 前記プラネタリギヤは、シンプルプラ
ネタリギヤであって、前記第1の回転要素がサンギヤで
あり、前記第2の回転要素がリングギヤであり、前記第
3の回転要素がキャリヤである、 請求項1ないし12のいずれか記載の車輌用駆動装置。 - 【請求項15】 前記プラネタリギヤは、ダブルピニオ
ンプラネタリギヤであって、前記第1の回転要素がキャ
リヤであり、前記第2の回転要素がサンギヤであり、前
記第3の回転要素がリングギヤである、 請求項1ないし12のいずれか記載の車輌用駆動装置。 - 【請求項16】 前記プラネタリギヤは、ダブルピニオ
ンプラネタリギヤであって、前記第1の回転要素がサン
ギヤであり、前記第2の回転要素がキャリヤであり、前
記第3の回転要素がリングギヤである、 請求項1ないし12のいずれか記載の車輌用駆動装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003026550A JP3640188B2 (ja) | 2003-02-03 | 2003-02-03 | 車輌用駆動装置 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP18311695A Division JP3414059B2 (ja) | 1995-07-19 | 1995-07-19 | 車輌用駆動装置 |
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JP2003319508A true JP2003319508A (ja) | 2003-11-07 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2003026550A Expired - Lifetime JP3640188B2 (ja) | 2003-02-03 | 2003-02-03 | 車輌用駆動装置 |
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-
2003
- 2003-02-03 JP JP2003026550A patent/JP3640188B2/ja not_active Expired - Lifetime
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