JP2008290536A - Power output device, vehicle equipped with the same and method for controlling power output device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、駆動軸に動力を出力する動力出力装置、それを備えた車両、および動力出力装置の制御方法に関する。 The present invention relates to a power output device that outputs power to a drive shaft, a vehicle including the same, and a control method for the power output device.
従来から、この種の動力出力装置として、内燃機関と、2体の電動機と、いわゆるラビニヨ型の遊星歯車機構と、それぞれ電動機に接続される遊星歯車機構の2つの出力要素を選択的に出力部材に連結可能な平行軸式変速機とを備えた動力出力装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。また、従来から、内燃機関に接続される入力要素およびそれぞれ電動機に接続される2つの出力要素を含む遊星歯車機構と、当該遊星歯車機構の対応する出力要素にそれぞれ接続されると共に出力シャフトに連結される2本のカウンタシャフトを含む平行軸式変速機とを備えた動力出力装置も知られている(例えば、特許文献2参照)。
上記各特許文献に記載された動力出力装置は、何れかの電動機による回生トルクを変速機により変速して出力軸に伝達することで出力軸に制動力を付与可能なものである。ただし、1体の電動機のみを用いて比較的大きな回生制動力を連続的に得ることは電動機等の発熱や効率等の面から困難である。 The power output apparatus described in each of the above patent documents can apply a braking force to the output shaft by shifting the regenerative torque generated by any of the electric motors by the transmission and transmitting it to the output shaft. However, it is difficult to continuously obtain a relatively large regenerative braking force using only one electric motor from the viewpoint of heat generation, efficiency, and the like of the electric motor.
そこで、本発明は、2体の電動機と変速伝達手段とを備える動力出力装置から駆動軸に制動力をより適正に出力することを主目的の一つとする。また、本発明は、2体の電動機と変速伝達手段とを備える動力出力装置において、比較的大きな回生制動力を駆動軸に連続的に出力することを主目的の一つとする。 Accordingly, one of the main objects of the present invention is to more appropriately output a braking force to a drive shaft from a power output device including two electric motors and a transmission transmission means. Another object of the present invention is to continuously output a relatively large regenerative braking force to a drive shaft in a power output apparatus including two electric motors and a transmission transmission means.
本発明による動力出力装置、それを備えた車両、および動力出力装置の制御方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採っている。 The power output apparatus according to the present invention, the vehicle including the power output apparatus, and the control method of the power output apparatus employ the following means in order to achieve the main object described above.
本発明による動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
動力を入出力可能な第1電動機と、
動力を入出力可能な第2電動機と、
前記第1および第2電動機のそれぞれと電力をやり取り可能な蓄電手段と、
前記第1電動機の回転軸と前記第2電動機の回転軸との何れか一方または双方を前記駆動軸に選択的に連結可能であると共に、前記第1電動機からの動力と前記第2電動機からの動力とをそれぞれ所定の変速比で前記駆動軸に伝達することができる変速伝達手段と、
制動要求操作に応じた要求制動力を設定する要求制動力設定手段と、
前記制動要求操作がなされたときに、前記変速伝達手段により前記第1および第2電動機の回転軸の双方が前記駆動軸に連結された状態で前記設定された要求制動力に基づく回生制動力が前記駆動軸に出力されるように前記第1および第2電動機を制御する制御手段と、
を備えるものである。
The power output device according to the present invention is:
A power output device that outputs power to a drive shaft,
A first electric motor capable of inputting and outputting power;
A second electric motor capable of inputting and outputting power;
Power storage means capable of exchanging electric power with each of the first and second electric motors;
Either or both of the rotating shaft of the first motor and the rotating shaft of the second motor can be selectively connected to the drive shaft, and the power from the first motor and the second motor Shift transmission means capable of transmitting power to the drive shaft at a predetermined speed ratio,
Requested braking force setting means for setting a requested braking force corresponding to a braking request operation;
When the braking request operation is performed, a regenerative braking force based on the set required braking force in a state where both the rotation shafts of the first and second motors are connected to the drive shaft by the shift transmission means. Control means for controlling the first and second electric motors so as to be output to the drive shaft;
Is provided.
この動力出力装置では、制動要求操作がなされたときに、変速伝達手段により第1および第2電動機の回転軸の双方が駆動軸に連結された状態で制動要求操作に応じた要求制動力に基づく回生制動力が駆動軸に出力されるように第1および第2電動機が制御される。これにより、第1および第2電動機の双方を用いて動力出力装置から駆動軸に制動力をより適正に出力することが可能となる。 In this power output apparatus, when a braking request operation is performed, the shift transmission unit is based on the required braking force according to the braking request operation in a state where both the rotation shafts of the first and second motors are connected to the drive shaft. The first and second electric motors are controlled so that the regenerative braking force is output to the drive shaft. Thereby, it becomes possible to more appropriately output the braking force from the power output device to the drive shaft using both the first and second electric motors.
また、前記制御手段は、前記第1および第2電動機の何れか一方である主電動機が該第1および第2電動機の他方である副電動機に優先して回生制動力を出力すると共に前記設定された要求制動力に基づく回生制動力が前記駆動軸に出力されるように前記第1および第2電動機を制御するものであってもよい。これにより、第1および第2電動機の一方である主電動機が主体となって回生制動力を出力すると共に第1および第2電動機の他方である副電動機が必要に応じて不足分の回生制動力を出力することになるので、第1または第2電動機の発熱による回生の制限やそれぞれのモータ効率の悪化を抑制しつつ、比較的大きな回生制動力を駆動軸に連続的に出力することが可能となる。また、このように主電動機が副電動機に優先して回生制動力を出力するようにすれば、第1電動機と第2電動機との間における指令値に対する応答性の相違等に起因して駆動軸に出力される回生制動力が変動することや振動の発生を抑制することができる。 Further, the control means outputs the regenerative braking force with the main motor, which is one of the first and second motors, giving priority to the sub motor, which is the other of the first and second motors, and is set as described above. The first and second electric motors may be controlled such that a regenerative braking force based on the requested braking force is output to the drive shaft. As a result, the main motor, which is one of the first and second motors, mainly outputs the regenerative braking force, and the sub-motor, which is the other of the first and second motors, needs a regenerative braking force that is insufficient. Therefore, it is possible to continuously output a relatively large regenerative braking force to the drive shaft while suppressing the regenerative restriction due to the heat generation of the first or second motor and the deterioration of the respective motor efficiency. It becomes. If the main motor outputs the regenerative braking force in preference to the sub motor in this way, the drive shaft is caused by the difference in responsiveness to the command value between the first motor and the second motor. Fluctuation of the regenerative braking force that is output to and the occurrence of vibration can be suppressed.
この場合、前記主電動機は、前記第1および第2電動機のうち、前記変速伝達手段による前記駆動軸との間の変速比がより大きい一方であってもよい。これにより、主電動機に出力させるべき回生トルクを低下させることが可能となるので、第1または第2電動機の発熱による回生の制限やそれぞれのモータ効率の悪化を良好に抑制しつつ、駆動軸に対する比較的大きな回生制動力の連続的な出力を安定に実現することができる。 In this case, the main motor may be one of the first and second motors having a larger gear ratio with the drive shaft by the shift transmission means. As a result, the regenerative torque to be output to the main motor can be reduced, so that the regenerative restriction due to the heat generation of the first or second motor and the deterioration of the respective motor efficiency are satisfactorily suppressed, and the drive shaft is A continuous output of a relatively large regenerative braking force can be realized stably.
更に、前記制御手段は、前記設定された要求制動力に基づいて前記主電動機の目標回生トルクを少なくとも該主電動機の定格回生トルクを超えないように設定すると共に、前記設定された要求制動力と前記設定された前記主電動機の目標回生トルクとに基づいて前記副電動機の目標回生トルクを設定するものであってもよい。これにより、第1および第2電動機(主電動機および副電動機)の目標回生トルクをより適正なものとすることが可能となる。この場合、制御手段は、主電動機の目標トルクを当該主電動機の定格トルク未満かつ当該定格トルクより小さい所定の最低出力以上になるように設定するものであってもよい。 Further, the control means sets the target regenerative torque of the main motor based on the set required braking force so as not to exceed at least the rated regenerative torque of the main motor, and the set required braking force and The target regeneration torque of the sub motor may be set based on the set target regeneration torque of the main motor. Thereby, it becomes possible to make the target regenerative torque of the first and second motors (the main motor and the sub motor) more appropriate. In this case, the control means may set the target torque of the main motor to be equal to or higher than a predetermined minimum output that is less than the rated torque of the main motor and smaller than the rated torque.
また、前記制御手段は、前記第1電動機による回生トルクと前記第2電動機による回生トルクとが概ね等しくなると共に前記設定された要求制動力に基づく回生制動力が前記駆動軸に出力されるように前記第1および第2電動機を制御するものであってもよい。これにより、制動要求操作に応じて第1および第2電動機の双方を用いて動力出力装置から制動力を駆動軸に出力する際に、比較的単純な制御手順のもとで第1および第2電動機の何れか一方が過剰に発熱するのを抑制しながら比較的大きな回生制動力を連続的に得ることが可能となる。 Further, the control means is configured such that the regenerative torque by the first electric motor and the regenerative torque by the second electric motor become substantially equal and a regenerative braking force based on the set required braking force is output to the drive shaft. The first and second electric motors may be controlled. As a result, when the braking force is output from the power output device to the drive shaft using both the first and second motors in response to the braking request operation, the first and second are controlled under a relatively simple control procedure. A relatively large regenerative braking force can be continuously obtained while suppressing any one of the motors from generating excessive heat.
更に、前記制御手段は、前記第1電動機のなす仕事と前記第2電動機のなす仕事とが概ね等しくなると共に前記設定された要求制動力に基づく回生制動力が前記駆動軸に出力されるように前記第1および第2電動機を制御するものであってもよい。このような制御手段によっても、制動要求操作に応じて第1および第2電動機の双方を用いて動力出力装置から制動力を駆動軸に出力する際に、比較的単純な制御手順のもとで第1および第2電動機の何れか一方が過剰に発熱するのを抑制しながら比較的大きな回生制動力を連続的に得ることが可能となる。 Further, the control means is configured so that a work performed by the first motor and a work performed by the second motor are substantially equal and a regenerative braking force based on the set required braking force is output to the drive shaft. The first and second electric motors may be controlled. Even with such a control means, when the braking force is output from the power output device to the drive shaft using both the first and second electric motors in response to the braking request operation, the control means uses a relatively simple control procedure. A relatively large regenerative braking force can be continuously obtained while suppressing any one of the first and second motors from generating excessive heat.
また、前記制御手段は、前記第1電動機の発熱と前記第2電動機の発熱とが同程度になると共に前記設定された要求制動力に基づく回生制動力が前記駆動軸に出力されるように前記第1および第2電動機を制御するものであってもよい。このような制御手段によっても、制動要求操作に応じて第1および第2電動機の双方を用いて動力出力装置から制動力を駆動軸に出力する際に、第1および第2電動機の何れか一方が過剰に発熱するのを抑制しながら比較的大きな回生制動力を連続的に得ることが可能となる。なお、第1および第2電動機の発熱とは、当該第1および第2電動機の冷却を考慮しないものと考慮したものとの何れであってもよい。 Further, the control means is configured so that the heat generated by the first electric motor and the heat generated by the second electric motor are approximately the same, and the regenerative braking force based on the set required braking force is output to the drive shaft. The first and second electric motors may be controlled. Even with such a control means, when the braking force is output from the power output device to the drive shaft using both the first and second electric motors in response to the braking request operation, either one of the first or second electric motors is used. A relatively large regenerative braking force can be continuously obtained while suppressing excessive heat generation. Note that the heat generation of the first and second electric motors may be any of the cases where the cooling of the first and second electric motors is not considered.
この場合、前記制御手段は、前記設定された要求制動力に基づいて前記第1電動機の損失と前記第2電動機の損失との合計が最小となるように前記第1および第2電動機に出力させる目標回生トルクを設定するものであってもよい。このようにして第1および第2電動機に出力させる目標回生トルクを設定すれば、第1電動機の発熱と第2電動機の発熱とを同程度にすることが可能となる。 In this case, the control means causes the first and second motors to output based on the set required braking force so that the sum of the loss of the first motor and the loss of the second motor is minimized. A target regeneration torque may be set. If the target regenerative torque to be output to the first and second motors is set in this manner, the heat generation of the first motor and the heat generation of the second motor can be made comparable.
また、内燃機関と、前記第1電動機の回転軸に接続される第1要素と前記第2電動機の回転軸に接続される第2要素と前記内燃機関の機関軸に接続される第3要素とを有すると共にこれら3つの要素が互いに差動回転できるように構成された動力分配統合機構と、前記第1電動機と前記第1要素との接続、前記第2電動機と前記第2要素との接続および前記内燃機関と前記第3要素との接続の何れかである駆動源要素接続と該駆動源要素接続の解除とを実行可能な接続断接手段とを更に備えてもよく、前記変速伝達手段は、前記動力分配統合機構の前記第1要素と前記第2要素との何れか一方または双方を前記駆動軸に選択的に連結可能であると共に、前記第1要素からの動力と前記第2要素からの動力とをそれぞれ所定の変速比で前記駆動軸に伝達可能であってもよく、前記制御手段は、前記接続断接手段による前記駆動源要素接続が解除されると共に前記内燃機関が停止された状態で、前記設定された要求制動力に基づく回生制動力が前記駆動軸に出力されるように前記第1および第2電動機を制御するものであってもよい。すなわち、接続断接手段による駆動源要素接続が解除されると共に内燃機関が停止されている状態では、第1電動機による回生制動力と第2電動機による回生制動力とを変速伝達手段によりそれぞれ所定の変速比で変速して駆動軸に伝達することができる。従って、かかる構成のもとでは、第1または第2電動機の発熱による回生の制限やモータ効率の悪化を抑制しつつ当該第1および第2電動機を用いて比較的大きな回生制動力を駆動軸に連続的に出力することが可能となる。ただし、接続断接手段による駆動源要素接続が解除されると共に内燃機関が停止されるのは、制動要求操作がなされる前であってもよく、制動要求操作がなされたときであってもよい。 An internal combustion engine; a first element connected to the rotation shaft of the first motor; a second element connected to the rotation shaft of the second motor; and a third element connected to the engine shaft of the internal combustion engine. And a power distribution and integration mechanism configured such that these three elements can be differentially rotated with each other, a connection between the first motor and the first element, a connection between the second motor and the second element, and The transmission transmission means may further include connection / disconnection means capable of executing connection of the drive source element, which is one of connections between the internal combustion engine and the third element, and release of the connection of the drive source element. Either or both of the first element and the second element of the power distribution and integration mechanism can be selectively coupled to the drive shaft, and the power from the first element and the second element With the predetermined gear ratio. The control means may perform regeneration based on the set required braking force in a state where the connection of the drive source element by the connection / disconnection means is released and the internal combustion engine is stopped. The first and second electric motors may be controlled so that a braking force is output to the drive shaft. That is, when the drive source element connection by the connection / disconnection means is released and the internal combustion engine is stopped, the regenerative braking force by the first electric motor and the regenerative braking force by the second electric motor are respectively predetermined by the transmission transmission means. It is possible to shift the gear ratio and transmit it to the drive shaft. Therefore, under such a configuration, a relatively large regenerative braking force is applied to the drive shaft using the first and second motors while suppressing regeneration limitation and deterioration of motor efficiency due to heat generation of the first or second motor. It is possible to output continuously. However, the drive source element connection by the connection / disconnection means may be released and the internal combustion engine may be stopped before the braking request operation is performed or when the braking request operation is performed. .
更に、本発明による動力出力装置は、内燃機関と、前記第1電動機の回転軸に接続される第1要素と前記第2電動機の回転軸に接続される第2要素と前記内燃機関の機関軸に接続される第3要素とを有すると共にこれら3つの要素が互いに差動回転できるように構成された動力分配統合機構と、前記第1電動機と前記第1要素との接続、前記第2電動機と前記第2要素との接続および前記内燃機関と前記第3要素との接続の何れかである駆動源要素接続と該駆動源要素接続の解除とを実行可能な接続断接手段とを更に備えてもよく、前記変速伝達手段は、前記動力分配統合機構の前記第1要素と前記第2要素との何れか一方または双方を前記駆動軸に選択的に連結可能であると共に、前記第1要素からの動力と前記第2要素からの動力とをそれぞれ所定の変速比で前記駆動軸に伝達可能であってもよく、前記制御手段は、前記変速伝達手段により前記動力分配統合機構の前記第1および第2要素の双方が前記駆動軸に連結されている最中に前記制動要求操作がなされたときに、前記駆動源要素接続を維持しつつ前記第1および第2電動機による回生制動力と前記内燃機関のエンジンブレーキによる制動力とを用いて前記設定された要求制動力に基づく制動力が前記駆動軸に出力されるように前記第1および第2電動機と前記内燃機関とを制御するものであってもよい。すなわち、接続断接手段による駆動源要素接続が維持されている状態では、内燃機関からエンジンブレーキによる制動力を駆動軸に出力することができる。従って、かかる構成のもとでは、第1および第2電動機の制動負担を軽減して、第1または第2電動機の発熱による回生の制限やそれぞれのモータ効率の悪化を良好に抑制しつつ、駆動軸に対する回生制動力の連続的な出力を安定に実現することが可能となる。 Furthermore, the power output apparatus according to the present invention includes an internal combustion engine, a first element connected to the rotation shaft of the first electric motor, a second element connected to the rotation shaft of the second electric motor, and the engine shaft of the internal combustion engine. A power distribution and integration mechanism configured to be capable of differentially rotating the three elements with each other, a connection between the first motor and the first element, and a second motor. And further comprising a connection / disconnection means capable of executing connection of the drive source element which is one of connection between the second element and connection between the internal combustion engine and the third element, and release of the connection of the drive source element. The shift transmission means may selectively connect one or both of the first element and the second element of the power distribution and integration mechanism to the drive shaft, and from the first element. And the power from the second element. Each of the first and second elements of the power distribution and integration mechanism may be coupled to the drive shaft by the shift transmission means. When the braking request operation is performed during the operation, the regenerative braking force by the first and second motors and the braking force by the engine brake of the internal combustion engine are maintained while maintaining the connection of the drive source element. The first and second electric motors and the internal combustion engine may be controlled so that a braking force based on the set required braking force is output to the drive shaft. That is, in the state where the drive source element connection by the connection / disconnection means is maintained, the braking force by the engine brake can be output from the internal combustion engine to the drive shaft. Therefore, under such a configuration, the braking load of the first and second motors is reduced, and the drive is suppressed while suppressing the regeneration limitation due to the heat generation of the first or second motor and the deterioration of the respective motor efficiency. It is possible to stably realize a continuous output of the regenerative braking force with respect to the shaft.
また、前記変速伝達手段は、前記動力分配統合機構の前記第1および第2要素の何れか一方を前記駆動軸に連結可能な少なくとも1組の平行軸式ギヤ列を有する第1変速機構と、前記第1および第2要素の他方を前記駆動軸に連結可能な少なくとも1組の平行軸式ギヤ列を有する第2変速機構とを含む平行軸式変速機であってもよい。 The transmission transmission means includes a first transmission mechanism having at least one parallel shaft type gear train capable of connecting either one of the first and second elements of the power distribution and integration mechanism to the drive shaft; A parallel shaft transmission including a second transmission mechanism having at least one set of parallel shaft gear trains capable of connecting the other of the first and second elements to the drive shaft may be used.
更に、前記変速伝達手段は、前記動力分配統合機構の前記第1要素を前記駆動軸に連結可能な第1遊星歯車機構と、前記動力分配統合機構の前記第2要素を前記駆動軸に連結可能な第2遊星歯車機構とを含む遊星歯車式変速機であってもよい。 Further, the shift transmission means can connect the first planetary gear mechanism that can connect the first element of the power distribution and integration mechanism to the drive shaft, and the second element of the power distribution and integration mechanism to the drive shaft. And a planetary gear type transmission including a second planetary gear mechanism.
また、前記変速伝達手段は、前記動力分配統合機構の前記第1および第2要素の何れか一方を前記駆動軸に連結可能な遊星歯車機構と、前記第1および第2要素の他方を前記駆動軸に連結可能な連結機構とを含む遊星歯車式変速機であってもよい。 Further, the shift transmission means includes a planetary gear mechanism capable of connecting one of the first and second elements of the power distribution and integration mechanism to the drive shaft, and the other of the first and second elements as the drive. A planetary gear type transmission including a connecting mechanism connectable to the shaft may be used.
本発明によるハイブリッド自動車は、上記何れかの動力出力装置を備え、前記駆動軸からの動力により駆動される駆動輪を含むものである。このハイブリッド自動車に備えられる動力出力装置は、第1または第2電動機の発熱による回生の制限やモータ効率の悪化を抑制しつつ当該第1および第2電動機を用いて比較的大きな回生制動力を駆動軸に連続的に出力可能なものであるから、このハイブリッド自動車では、燃費と走行性能とを良好に向上させることができる。 A hybrid vehicle according to the present invention includes any one of the power output devices described above, and includes drive wheels that are driven by power from the drive shaft. The power output apparatus provided in the hybrid vehicle drives a relatively large regenerative braking force using the first and second motors while suppressing the regeneration limitation and the deterioration of motor efficiency due to the heat generation of the first or second motors. Since it can output continuously to the shaft, this hybrid vehicle can improve fuel consumption and running performance satisfactorily.
この場合、上記ハイブリッド自動車は、運転者による制動要求操作に拘わらず任意の摩擦制動力を出力可能な摩擦制動手段を更に備えてもよい。これにより、第1および第2電動機による回生制動と摩擦制動手段による摩擦制動とを協調させて運転者による制動要求操作に基づく制動力を良好に確保することが可能となる。 In this case, the hybrid vehicle may further include friction braking means capable of outputting an arbitrary friction braking force regardless of the braking request operation by the driver. Thus, it is possible to satisfactorily ensure the braking force based on the braking request operation by the driver by coordinating the regenerative braking by the first and second motors and the friction braking by the friction braking means.
本発明による動力出力装置の制御方法は、駆動軸と、それぞれ動力を入出力可能な第1および第2電動機と、前記第1および第2電動機のそれぞれと電力をやり取り可能な蓄電手段と、前記第1電動機の回転軸と前記第2電動機の回転軸との何れか一方または双方を前記駆動軸に選択的に連結可能であると共に、前記第1電動機からの動力と前記第2電動機からの動力とをそれぞれ所定の変速比で前記駆動軸に伝達することができる変速伝達手段とを備える動力出力装置の制御方法であって、
(a)前記変速伝達手段により前記第1および第2電動機の回転軸の双方が前記駆動軸に連結されている最中に制動要求操作がなされたときに、前記制動要求操作に応じた要求制動力に基づく回生制動力が前記駆動軸に出力されるように前記第1および第2電動機を制御するステップ、
を含むものである。
The power output apparatus control method according to the present invention includes a drive shaft, first and second electric motors each capable of inputting / outputting power, electric storage means capable of exchanging electric power with each of the first and second electric motors, Either or both of the rotation shaft of the first motor and the rotation shaft of the second motor can be selectively connected to the drive shaft, and the power from the first motor and the power from the second motor And a shift transmission means capable of transmitting to the drive shaft at a predetermined speed ratio, respectively,
(A) When a braking request operation is performed while both the rotation shafts of the first and second motors are connected to the drive shaft by the shift transmission means, a request control corresponding to the braking request operation is performed. Controlling the first and second electric motors such that a regenerative braking force based on power is output to the drive shaft;
Is included.
この方法によれば、第1および第2電動機の双方を用いて動力出力装置から駆動軸に制動力をより適正に出力することが可能となる。 According to this method, it is possible to more appropriately output the braking force from the power output device to the drive shaft using both the first and second electric motors.
この場合、ステップ(a)は、前記第1および第2電動機の何れか一方である主電動機が該第1および第2電動機の他方である副電動機に優先して回生制動力を出力すると共に前記要求制動力に基づく回生制動力が前記駆動軸に出力されるように前記第1および第2電動機を制御するものであってもよい。また、ステップ(a)は、前記第1電動機による回生トルクと前記第2電動機による回生トルクとが概ね等しくなると共に前記要求制動力に基づく回生制動力が前記駆動軸に出力されるように前記第1および第2電動機を制御するものであってもよい。更に、ステップ(a)は、前記第1電動機のなす仕事と前記第2電動機のなす仕事とが概ね等しくなると共に前記要求制動力に基づく回生制動力が前記駆動軸に出力されるように前記第1および第2電動機を制御するものであってもよい。また、ステップ(a)は、前記第1電動機の発熱と前記第2電動機の発熱とが同程度になると共に前記要求制動力に基づく回生制動力が前記駆動軸に出力されるように前記第1および第2電動機を制御するものであってもよい。 In this case, in step (a), the main motor, which is one of the first and second motors, outputs regenerative braking force in preference to the sub motor, which is the other of the first and second motors. The first and second electric motors may be controlled such that a regenerative braking force based on a required braking force is output to the drive shaft. In step (a), the regenerative torque generated by the first electric motor and the regenerative torque generated by the second electric motor are substantially equal and the regenerative braking force based on the required braking force is output to the drive shaft. The first and second electric motors may be controlled. Further, in step (a), the work performed by the first motor and the work performed by the second motor are substantially equal and the regenerative braking force based on the required braking force is output to the drive shaft. The first and second electric motors may be controlled. In step (a), the heat generated by the first motor and the heat generated by the second motor are substantially the same, and the regenerative braking force based on the required braking force is output to the drive shaft. And you may control a 2nd electric motor.
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described using examples.
図1は、本発明の実施例に係るハイブリッド自動車20の概略構成図である。同図に示すハイブリッド自動車20は、後輪駆動車両として構成されており、車両前部に配置されるエンジン22と、エンジン22のクランクシャフト(機関軸)26に接続された動力分配統合機構40と、動力分配統合機構40に接続された発電可能なモータMG1と、このモータMG1と同軸に配置されると共に動力分配統合機構40に接続された発電可能なモータMG2と、動力分配統合機構40からの動力を変速して駆動軸67に伝達可能な変速機60と、摩擦制動力を出力可能な制動手段である電子制御式油圧ブレーキユニット(以下、単に「ブレーキユニット」という)90と、ハイブリッド自動車20の全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット(以下、「ハイブリッドECU」という)70等とを備えるものである。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a
エンジン22は、ガソリンや軽油といった炭化水素系燃料の供給を受けて動力を出力する内燃機関であり、エンジン用電子制御ユニット(以下、「エンジンECU」という)24による燃料噴射量や点火時期、吸入空気量等の制御を受けている。エンジンECU24には、例えばクランクシャフト26に取り付けられた図示しないクランクポジションセンサといったエンジン22に対して設けられて当該エンジン22の運転状態を検出する各種センサからの信号が入力される。そして、エンジンECU24は、ハイブリッドECU70と通信しており、ハイブリッドECU70からの制御信号や上記センサからの信号等に基づいてエンジン22を運転制御すると共に必要に応じてエンジン22の運転状態に関するデータをハイブリッドECU70に出力する。
The
モータMG1およびモータMG2は、何れも発電機として作動すると共に電動機として作動可能な同一諸元の同期発電電動機であり、インバータ31,32を介して二次電池であるバッテリ35と電力のやり取りを行なう。インバータ31,32とバッテリ35とを接続する電力ライン39は、各インバータ31,32が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータMG1,MG2の何れか一方により発電される電力を他方のモータで消費できるようになっている。従って、バッテリ35は、モータMG1,MG2の何れかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになり、モータMG1,MG2により電力収支のバランスをとるものとすれば充放電されないことになる。モータMG1,MG2は、何れもモータ用電子制御ユニット(以下、「モータECU」という)30により駆動制御される。モータECU30には、モータMG1,MG2を駆動制御するために必要な信号、例えばモータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ33,34からの信号や、図示しない電流センサにより検出されるモータMG1,MG2に印加される相電流等が入力されており、モータECU30からは、インバータ31,32へのスイッチング制御信号等が出力される。また、モータECU30は、回転位置検出センサ33,34から入力した信号に基づいて図示しない回転数算出ルーチンを実行し、モータMG1,MG2の回転子の回転数Nm1,Nm2を計算している。更に、モータECU30は、ハイブリッドECU70と通信しており、ハイブリッドECU70からの制御信号等に基づいてモータMG1,MG2を駆動制御すると共に必要に応じてモータMG1,MG2の運転状態に関するデータをハイブリッドECU70に出力する。
The motor MG1 and the motor MG2 both operate as a generator and are synchronous generator motors of the same specifications that can operate as a motor, and exchange power with a
バッテリ35は、バッテリ用電子制御ユニット(以下、「バッテリECU」という)36によって管理されている。バッテリECU36には、バッテリ35を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ35の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧、バッテリ35の出力端子に接続された電力ライン39に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流、バッテリ35に取り付けられた温度センサ37からのバッテリ温度Tb等が入力されている。また、バッテリECU36は、必要に応じてバッテリ35の状態に関するデータを通信によりハイブリッドECU70やエンジンECU24に出力する。そして、実施例のバッテリECU36は、バッテリ35を管理するために、電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量SOCを算出したり、当該残容量SOCに基づいてバッテリ35の充放電要求パワーPb*を算出したり、残容量SOCとバッテリ温度Tbとに基づいてバッテリ35の充電に許容される電力である充電許容電力としての入力制限Winとバッテリ35の放電に許容される電力である放電許容電力としての出力制限Woutとを算出したりする。なお、バッテリ35の入出力制限Win,Woutは、バッテリ温度Tbに基づいて入出力制限Win,Woutの基本値を設定すると共に、バッテリ35の残容量(SOC)に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Win,Woutの基本値に補正係数を乗じることにより設定可能である。
The
動力分配統合機構40は、モータMG1,MG2、変速機60と共に図示しないトランスミッションケースに収容され、エンジン22から所定距離を隔ててクランクシャフト26と同軸に配置される。実施例の動力分配統合機構40は、外歯歯車のサンギヤ41と、このサンギヤ41と同心円上に配置される内歯歯車のリングギヤ42と、互いに噛合すると共に一方がサンギヤ41と他方がリングギヤ42と噛合する2つのピニオンギヤ43,44の組を自転かつ公転自在に少なくとも1組保持するキャリア45とを有するダブルピニオン式遊星歯車機構であり、サンギヤ41(第2要素)とリングギヤ42(第3要素)とキャリア45(第1要素)とは互いに差動回転可能である。実施例において、動力分配統合機構40は、例えば、そのギヤ比ρ(サンギヤ41の歯数をリングギヤ42の歯数で除した値)がρ=0.5となるように構成されている。これにより、サンギヤ41とキャリア45とでエンジン22からのトルクの分配比率が同一になることから、減速ギヤ機構等を用いることなくモータMG1およびMG2の諸元を同一のものとすることが可能となり、動力出力装置のコンパクト化、生産性の向上、低コスト化を図ることができる。ただし、動力分配統合機構40のギヤ比ρは、例えば値0.4〜0.6程度の範囲内から選択されてもよい。かかる動力分配統合機構40の第2要素であるサンギヤ41には、当該サンギヤ41からエンジン22とは反対側(車両後方)に延びる中空のサンギヤ軸41aおよび中空の第1モータ軸46を介して第2電動機としてのモータMG1(中空のロータ)が接続されている。また、第1要素であるキャリア45には、エンジン22に向けて延びる中空の第2モータ軸55を介して第1電動機としてのモータMG2(中空のロータ)が接続されている。更に、第3要素であるリングギヤ42には、第2モータ軸55およびモータMG2を通って延びるリングギヤ軸42aおよびダンパ28を介してエンジン22のクランクシャフト26が接続されている。
The power distribution and
また、図1に示すように、サンギヤ軸41aと第1モータ軸46との間には、両者の接続(駆動源要素接続)および当該接続の解除を実行するクラッチC0(接続断接手段)が設けられている。実施例において、クラッチC0は、例えばサンギヤ軸41aに固定された係合部と第1モータ軸46に固定された係合部との双方と係合可能であると共に電磁式、電気式あるいは油圧式のアクチュエータ300によりサンギヤ軸41aや第1モータ軸46等の軸方向に進退移動させられる可動係合部材を含むドグクラッチとして構成されている。クラッチC0によりサンギヤ軸41aと第1モータ軸46との接続を解除した際には、第2電動機としてのモータMG1と動力分配統合機構40の第2要素であるサンギヤ41との接続が解除されることになり、動力分配統合機構40の機能によりエンジン22を実質的にモータMG1,MG2や変速機60から切り離すことが可能となる。そして、このように動力分配統合機構40のサンギヤ41にクラッチC0を介して連結され得る第1モータ軸46は、モータMG1からエンジン22とは反対側(車両後方)に更に延出され、変速機60に接続される。また、動力分配統合機構40のキャリア45からは、中空のサンギヤ軸41aや第1モータ軸46を通してエンジン22とは反対側(車両後方)にキャリア軸(連結軸)45aが延出されており、このキャリア軸45aも変速機60に接続される。これにより、実施例において、動力分配統合機構40は互いに同軸に配置されたモータMG1およびモータMG2の間に両モータMG1,MG2と同軸に配置され、エンジン22はモータMG2に同軸に並設されると共に動力分配統合機構40を挟んで変速機60と対向することになる。すなわち、実施例では、エンジン22、モータMG1,MG2、動力分配統合機構40および変速機60という動力出力装置の構成要素が、車両前方から、エンジン22、モータMG2、動力分配統合機構40、モータMG1、変速機60という順番で配置されることになる。これにより、動力出力装置をコンパクトで搭載性に優れて主に後輪を駆動して走行するハイブリッド自動車20に好適なものとすることができる。
Further, as shown in FIG. 1, between the
変速機60は、複数段階に変速状態(変速比)を設定可能とする平行軸式自動変速機として構成されており、1速ギヤ列を構成する第1カウンタドライブギヤ61aおよび第1カウンタドリブンギヤ61b、2速ギヤ列を構成する第2カウンタドライブギヤ62aおよび第2カウンタドリブンギヤ62b、3速ギヤ列を構成する第3カウンタドライブギヤ63aおよび第3カウンタドリブンギヤ63b、4速ギヤ列を構成する第4カウンタドライブギヤ64aおよび第4カウンタドリブンギヤ64b、各カウンタドリブンギヤ61b〜64bおよびギヤ65bが固定されたカウンタシャフト65、クラッチC1,C2、駆動軸67に取り付けられたギヤ66a、更に図示しないリバースギヤ列等を含む(以下、適宜「1速から4速ギヤ列」を単に「ギヤ列」といい、「カウンタドライブギヤ」および「カウンタドリブンギヤ」を単に「ギヤ」という)。なお、実施例の変速機60において、1速ギヤ列のギヤ比(変速比)G(1)が最も大きく、2速ギヤ列、3速ギヤ列、4速ギヤ列へと移行するにつれてギヤ比G(n)が小さくなる。
The
図1に示すように、1速ギヤ列の第1ギヤ61aは、動力分配統合機構40の第1要素であるキャリア45から延出されたキャリア軸45aに回転自在かつ軸方向に移動不能に保持されており、カウンタシャフト65に固定された第1ギヤ61bと常時噛合している。同様に、3速ギヤ列の第3ギヤ63aもキャリア軸45aに回転自在かつ軸方向に移動不能に保持されており、カウンタシャフト65に固定された第3ギヤ63bと常時噛合している。そして、実施例ではキャリア軸45a側(カウンタドライブギヤ側)に、第1ギヤ61a(1速ギヤ列)と第3ギヤ63a(3速ギヤ列)との何れか一方をキャリア軸45aに対して選択的に固定すると共に、第1ギヤ61aおよび第3ギヤ63aの双方をキャリア軸45aに対して回転自在に(解放)することができるクラッチC1が配置されている。実施例において、クラッチC1は、例えばキャリア軸45aに固定された係合部と第1ギヤ61aに固定された係合部および第3ギヤ63aに固定された係合部との何れか一方とを連結するように電磁式、電気式あるいは油圧式のアクチュエータ301によりサンギヤ軸41a等の軸方向に進退移動させられる可動係合部材を含むドグクラッチとして構成されている。これら1速ギヤ列のギヤ61a,61b、3速ギヤ列のギヤ63a,63bおよびクラッチC1は、変速機60の第1変速機構を構成する。また、2速ギヤ列の第2ギヤ62aは、動力分配統合機構40の第2要素であるサンギヤ41にクラッチC0を介して連結され得る第1モータ軸46に回転自在かつ軸方向に移動不能に保持されており、カウンタシャフト65に固定された第2ギヤ62bと常時噛合している。同様に、4速ギヤ列の第4ギヤ64aも第1モータ軸46に回転自在かつ軸方向に移動不能に保持されており、カウンタシャフト65に固定された第4ギヤ64bと常時噛合している。そして、実施例では第1モータ軸46側(カウンタドライブギヤ側)に、第2ギヤ62a(2速ギヤ列)と第4ギヤ64a(4速ギヤ列)との何れか一方を第1モータ軸46に対して選択的に固定すると共に、第2ギヤ62aおよび第4ギヤ64aの双方を第1モータ軸46に対して回転自在に(解放)することができるクラッチC2が配置されている。実施例において、クラッチC2は、例えば第1モータ軸46に固定された係合部と第2ギヤ62aに固定された係合部および第4ギヤ64aに固定された係合部との何れか一方とを連結するように電磁式、電気式あるいは油圧式のアクチュエータ302により第1モータ軸46等の軸方向に進退移動させられる可動係合部材を含むドグクラッチとして構成されている。これら2速ギヤ列のギヤ62a,62b、4速ギヤ列のギヤ64a,64bおよびクラッチC2は、変速機60の第2変速機構を構成する。
As shown in FIG. 1, the
そして、キャリア軸45aまたは第1モータ軸46からカウンタシャフト65に伝達された動力は、ギヤ65b,66a(実施例では、ギヤ65aおよび66a間のギヤ比が1:1であるものとする。)を介して駆動軸67に伝達され、デファレンシャルギヤ68を介して最終的に駆動輪としての後輪69a,69bに出力されることになる。なお、実施例の変速機60のように、クラッチC1,C2をキャリア軸45a、第1モータ軸46側に設けることにより、クラッチC1,C2によりギヤ61a〜64aをキャリア軸45aまたは第1モータ軸46に固定する際の損失を低減することが可能となる。すなわち、各ギヤ列における歯数の比にもよるが、特に減速比が小さい4速ギヤ列を含む第2変速機構に関しては、クラッチC2により第1モータ軸46に固定される前に空転しているギヤ64aの回転数は、それぞれに対応するカウンタシャフト65側のギヤ64bの回転数よりも低くなるので、少なくともクラッチC2を第1モータ軸46側に設ければ、ギヤ64aのドグと第1モータ軸46のドグとをより少ない損失で係合させることが可能となる。なお、減速比が大きい1速ギヤ列を含む第1変速機構については、クラッチC1をカウンタシャフト65側に設けてもよい。
The power transmitted from the
このように構成された変速機60によれば、クラッチC2を解放状態とすると共に、クラッチC1により第1ギヤ61a(1速ギヤ列)と第3ギヤ63a(3速ギヤ列)との何れか一方をキャリア軸45aに固定すれば、キャリア軸45aからの動力を第1ギヤ61a(1速ギヤ列)または第3ギヤ63a(3速ギヤ列)とカウンタシャフト65とを介して駆動軸67に伝達することができる。また、クラッチC0を繋ぐと共にクラッチC1を解放状態とし、クラッチC2により第2ギヤ62a(2速ギヤ列)と第4ギヤ64a(4速ギヤ列)との何れか一方を第1モータ軸46に固定すれば、第1モータ軸46からの動力を第2ギヤ62a(2速ギヤ列)または第4ギヤ64a(4速ギヤ列)とカウンタシャフト65とを介して駆動軸67に伝達することができる。以下、適宜、1速ギヤ列を用いて動力を伝達する状態を「第1変速状態(1速)」と、2速ギヤ列を用いて動力を伝達する状態を「第2変速状態(2速)」と、3速ギヤ列を用いて動力を伝達する状態を「第3変速状態(3速)」と、4速ギヤ列を用いて動力を伝達する状態を「第4変速状態(4速)」という。
According to the
ブレーキユニット90は、マスタシリンダ91や油圧式(流体圧式)のブレーキアクチュエータ92、駆動輪である後輪69a,69bや図示しない前輪に対して設けられ、各車輪に取り付けられたブレーキディスクを挟持して対応する車輪に摩擦制動力を付与可能なブレーキパッドを駆動するホイールシリンダ93a〜93d、ホイールシリンダ93a〜93dごとに設けられて対応するホイールシリンダの油圧(ホイールシリンダ圧)を検出するホイールシリンダ圧センサ(図示省略)、ブレーキアクチュエータ92を制御するブレーキ用電子制御ユニット(以下、「ブレーキECU」という)95等を含む。ブレーキアクチュエータ92は、図示しない油圧発生源としてのポンプやアキュムレータ、マスタシリンダ91とホイールシリンダ93a〜93dとの連通状態を制御するマスタシリンダカットソレノイドバルブ、ブレーキペダル85の踏み込み量に応じてペダル踏力に対する反力を創出するストロークシミュレータ等を有し、運転者によるブレーキペダル85の踏み込み操作とは無関係に、後輪69a,69bや他の車輪に摩擦制動力を作用させることが可能なものである。また、ブレーキECU95は、図示しない信号ラインを介して、ブレーキペダルストロークセンサ86からのブレーキペダルストロークBS、マスタシリンダ圧を検出する図示しないマスタシリンダ圧センサからのマスタシリンダ圧や、ホイールシリンダ圧センサからのホイールシリンダ圧、車速センサ87からの車速V、図示しない車輪速センサからの車輪速、図示しない操舵角センサからの操舵角等を入力すると共に、ハイブリッドECU70等との間で通信により各種信号のやり取りを行う。また、ブレーキECU95は、車輪速、車両前後および横方向の加速度、ヨーレート、操舵角といった各種パラメータに基づいていわゆるABS制御やトラクションコントロール(TRC)、車両安定化制御(VSC)等をも実行可能である。
The
そして、ハイブリッドECU70は、CPU72を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU72の他に各種処理プログラムを記憶するROM74と、データを一時的に記憶するRAM76と、図示しない入出力ポートおよび通信ポート等とを備える。また、ハイブリッドECU70には、イグニッションスイッチ(スタートスイッチ)80からのイグニッション信号、シフトレバー81の操作位置であるシフトポジションSPを検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP、アクセルペダル83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Acc、ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルストロークセンサ86からのブレーキペダルストロークBS、車速センサ87からの車速Vが入力ポートを介して入力される。更に、ハイブリッドECU70は、上述したように、エンジンECU24やモータECU30、バッテリECU36と通信ポートを介して接続されており、エンジンECU24やモータECU30、バッテリECU36、ブレーキECU95と各種制御信号やデータのやり取りを行なっている。また、クラッチC0や変速機60のクラッチC1,C2のアクチュエータ300〜302もハイブリッドECU70により制御される。なお、実施例のハイブリッド自動車20では、シフトレバー81のシフトポジションSPとして、駐車時に用いる駐車ポジション(Pポジション)、後進走行用のリバースポジション(Rポジション)、中立のニュートラルポジション(Nポジション)、通常の前進走行用のドライブポジション(Dポジション:第1のシフトポジション)に加えて、所定条件下でアクセルオフとなったときにDポジション選択時に比べて大きな制動力が得られるようにするブレーキポジション(Bポジション)が用意されている。
The
次に、図2から図11を参照しながら、上記ハイブリッド自動車20の動作の概要について説明する。なお、図2から図8において、S軸は動力分配統合機構40のサンギヤ41の回転数(モータMG1すなわち第1モータ軸46の回転数Nm1)を、R軸は動力分配統合機構40のリングギヤ42の回転数(エンジン22の回転数Ne)を、C軸は動力分配統合機構40のキャリア45(キャリア軸45a)の回転数をそれぞれ示す。また、61a軸〜64a軸,65軸および67軸は、変速機60の第1ギヤ61a〜第4ギヤ64a、カウンタシャフト65および駆動軸67の回転数をそれぞれ示す。
Next, an outline of the operation of the
上述のハイブリッド自動車20では、クラッチC0の係合とエンジン22の運転とを伴う走行時に、クラッチC2を解放状態とすると共にクラッチC1により第1ギヤ61a(1速ギヤ列)をキャリア軸45aに固定すれば、図2に示すように、第1変速状態(1速)のもとでキャリア軸45aからの動力を1速ギヤ列(第1ギヤ61a,61b)のギヤ比G(1)に基づいて変速(減速)して駆動軸67へと出力することができる。また、第1変速状態のもとで、車速V(駆動軸67の回転数)の変化に応じて、第1モータ軸46(サンギヤ41)とカウンタシャフト65に固定された第2ギヤ62bと常時噛合している第2ギヤ62aとを回転同期させれば、図3に示すように、クラッチC1により第1ギヤ61a(1速ギヤ列)をキャリア軸45aに固定したまま、クラッチC2により第2ギヤ62a(2速ギヤ列)を第1モータ軸46に固定することが可能となる。以下、このように動力分配統合機構40の第1要素であるキャリア45を変速機60の1速ギヤ列により、第2要素であるサンギヤ41を変速機60の2速ギヤ列により駆動軸67に連結する状態(図3)を「1−2速同時係合状態」または「第1同時係合状態」という。かかる1−2速同時係合状態のもとで、モータMG1およびMG2に対するトルク指令を値0に設定すれば、エンジン22からの動力(トルク)を電気エネルギへの変換無しに1速ギヤ列のギヤ比G(1)と2速ギヤ列のギヤ比G(2)との間の値である第1固定変速比γ1(=(1−ρ)・G(1)+ρ・G(2))で機械的(直接)に駆動軸67へと伝達することができる。また、かかる1−2速同時係合状態が実現されるときの動力分配統合機構40のサンギヤ41(モータMG1)、リングギヤ42(エンジン22)およびキャリア45(モータMG2)の回転数は、駆動軸67の回転数(車速V)ごとに、変速機60のギヤ比G(1),G(2)と動力分配統合機構40のギヤ比ρとに基づいて定まることになる。そして、図3に示す1−2速同時係合状態のもとでクラッチC1を解放状態とすれば、図4において二点鎖線で示すように、クラッチC2により第2ギヤ62a(2速ギヤ列)のみが第1モータ軸46(サンギヤ41)に固定されることになり、第2変速状態(2速)のもとで第1モータ軸46からの動力を2速ギヤ列(第2ギヤ62a,62b)のギヤ比G(2)に基づいて変速して駆動軸67へと出力することができる。
In the
同様に、第2変速状態のもとで、車速Vの変化に応じて、キャリア軸45a(キャリア45)とカウンタシャフト65に固定された第3ギヤ63bと常時噛合している第3ギヤ63aとを回転同期させれば、図5に示すように、クラッチC2により第2ギヤ62a(2速ギヤ列)を第1モータ軸46に固定したまま、クラッチC1により第3ギヤ63a(3速ギヤ列)をキャリア軸45aに固定することが可能となる。以下、このように動力分配統合機構40の第2要素であるサンギヤ41を変速機60の2速ギヤ列により、第1要素であるキャリア45を変速機60の3速ギヤ列により駆動軸67に連結する状態(図5)を「2−3速同時係合状態」または「第2同時係合状態」という。かかる2−3速同時係合状態のもとでも、モータMG1およびMG2に対するトルク指令を値0に設定すれば、エンジン22からの動力(トルク)を電気エネルギへの変換無しに2速ギヤ列のギヤ比G(2)と3速ギヤ列のギヤ比G(3)との間の値である第2固定変速比γ2(=ρ・G(2)+(1−ρ)・G(3))で機械的(直接)に駆動軸67へと伝達することができる。また、かかる2−3速同時係合状態が実現されるときの動力分配統合機構40のサンギヤ41(モータMG1)、リングギヤ42(エンジン22)およびキャリア45(モータMG2)の回転数は、駆動軸67の回転数(車速V)ごとに、変速機60のギヤ比G(2),G(3)と動力分配統合機構40のギヤ比ρとに基づいて定まることになる。そして、図5に示す2−3速同時係合状態のもとでクラッチC2を解放状態とすれば、図6において一点鎖線で示すように、クラッチC1により第3ギヤ63a(3速ギヤ列)のみがキャリア軸45a(キャリア45)に固定されることになり、第3変速状態(3速)のもとでキャリア軸45aからの動力を3速ギヤ列(第3ギヤ63a,63b)のギヤ比G(3)に基づいて変速して駆動軸67へと出力することができる。
Similarly, under the second speed change state, according to the change of the vehicle speed V, the
更に、第3変速状態のもとで、車速Vの変化に応じて、第1モータ軸46(サンギヤ41)とカウンタシャフト65に固定された第4ギヤ64bと常時噛合している第4ギヤ64aとを回転同期させれば、図7に示すように、クラッチC1により第3ギヤ63a(3速ギヤ列)をキャリア軸45aに固定したまま、クラッチC2により第4ギヤ64a(4速ギヤ列)を第1モータ軸46に固定することが可能となる。以下、このように動力分配統合機構40の第1要素であるキャリア45を変速機60の3速ギヤ列により、第2要素であるサンギヤ41を変速機60の4速ギヤ列により駆動軸67に連結する状態(図7)を「3−4速同時係合状態」または「第3同時係合状態」という。かかる3−4速同時係合状態のもとでも、モータMG1およびMG2に対するトルク指令を値0に設定すれば、エンジン22からの動力(トルク)を電気エネルギへの変換無しに3速ギヤ列のギヤ比G(3)と4速ギヤ列のギヤ比G(4)との間の値である第3固定変速比γ3(=(1−ρ)・G(3)+ρ・G(4))で機械的(直接)に駆動軸67へと伝達することができる。また、かかる3−4速同時係合状態が実現されるときの動力分配統合機構40のサンギヤ41(モータMG1)、リングギヤ42(エンジン22)およびキャリア45(モータMG2)の回転数は、駆動軸67の回転数(車速V)ごとに、変速機60のギヤ比G(3),G(4)と動力分配統合機構40のギヤ比ρとに基づいて定まることになる。そして、図7に示す3−4速同時係合状態のもとでクラッチC1を解放状態とすれば、図8において二点鎖線で示すように、クラッチC2により第4ギヤ64a(4速ギヤ列)のみが第1モータ軸46(サンギヤ41)に固定されることになり、第4変速状態(4速)のもとで第1モータ軸46からの動力を4速ギヤ列(第4ギヤ64a,64b)のギヤ比G(4)に基づいて変速して駆動軸67へと出力することができる。
Further, under the third speed change state, the
上述のようにエンジン22の運転を伴いながらハイブリッド自動車20を走行させる際に、変速機60が第1または第3変速状態に設定されると、動力分配統合機構40のキャリア45が出力要素となって当該キャリア45に接続されたモータMG2が電動機として機能し、かつ反力要素となるサンギヤ41に接続されたモータMG1が発電機として機能するようにモータMG1,MG2を駆動制御することが可能となる。この際、動力分配統合機構40は、リングギヤ42を介して入力されるエンジン22からの動力をサンギヤ41側とキャリア45側とにそのギヤ比ρに応じて分配すると共に、エンジン22からの動力と電動機として機能するモータMG2からの動力とを統合してキャリア45側に出力する。以下、モータMG1が発電機として機能すると共にモータMG2が電動機として機能するモードを「第1トルク変換モード」という。かかる第1トルク変換モードのもとでは、エンジン22からの動力が動力分配統合機構40とモータMG1およびMG2とによってトルク変換されてキャリア45に出力され、モータMG1の回転数を制御することにより、エンジン22の回転数Neと出力要素であるキャリア45の回転数との比を無段階かつ連続的に変化させることができる。図9に第1トルク変換モードにおける動力分配統合機構40の各要素における回転数やトルクの関係を表す共線図の一例を示す。図9においてS軸、R軸、C軸は、図2から図8と同様のものをそれぞれ示し、ρは動力分配統合機構40のギヤ比(サンギヤ41の歯数/リングギヤ42の歯数)を、各軸上の太線矢印は対応する要素に作用するトルクをそれぞれ示す。更に、図9において、S軸、R軸およびC軸における回転数は0軸(水平軸)よりも上側で正の値となると共に下側で負の値となるものとする。更に、図9において、太線矢印は、各要素に作用するトルクを示し、矢印が図中上向きである場合にはトルクの値が正であり、矢印が図中下向きである場合にはトルクの値が負であるものとする(図2から図8、図10および図11も同様)。
When the
また、エンジン22の運転を伴いながらハイブリッド自動車20を走行させる際に、変速機60が第2または第4変速状態に設定されると、動力分配統合機構40のサンギヤ41が出力要素となって当該サンギヤ41に接続されたモータMG1が電動機として機能し、かつ反力要素となるキャリア45に接続されたモータMG2が発電機として機能するようにモータMG1,MG2を駆動制御することが可能となる。この際、動力分配統合機構40は、リングギヤ42を介して入力されるエンジン22からの動力をサンギヤ41側とキャリア45側とにそのギヤ比ρに応じて分配すると共に、エンジン22からの動力と電動機として機能するモータMG1からの動力とを統合してサンギヤ41側に出力する。以下、モータMG2が発電機として機能すると共にモータMG1が電動機として機能するモードを「第2トルク変換モード」という。かかる第2トルク変換モードのもとでは、エンジン22からの動力が動力分配統合機構40とモータMG1およびMG2とによってトルク変換されてサンギヤ41に出力され、モータMG2の回転数を制御することにより、エンジン22の回転数Neと出力要素であるサンギヤ41の回転数との比を無段階かつ連続的に変化させることができる。図10に第2トルク変換モードにおける動力分配統合機構40の各要素における回転数やトルクの関係を表す共線図の一例を示す。
Further, when the
このように、実施例のハイブリッド自動車20では、変速機60の変速状態(変速比)の変更に伴って第1トルク変換モードと第2トルク変換モードとが交互に切り替えられるので、特に電動機として機能するモータMG2またはMG1の回転数Nm2またはNm1が高まったときに、発電機として機能するモータMG1またはMG2の回転数Nm1またはNm2が負の値にならないようにすることができる。従って、ハイブリッド自動車20では、第1トルク変換モードのもとでモータMG1の回転数が負になることに伴いキャリア軸45aに出力される動力の一部を用いてモータMG2が発電すると共にモータMG2により発電された電力をモータMG1が消費して動力を出力するという動力循環や、第2トルク変換モードのもとでモータMG2の回転数が負になることに伴い第1モータ軸46に出力される動力の一部を用いてモータMG1が発電すると共にモータMG1により発電された電力をモータMG2が消費して動力を出力するという動力循環の発生を抑制することが可能となり、より広範な運転領域において動力の伝達効率を向上させることができる。また、このような動力循環の抑制に伴いモータMG1,MG2の最高回転数を抑えることができるので、それによりモータMG1,MG2を小型化することも可能となる。更に、ハイブリッド自動車20では、上述の1−2速同時係合状態、2−3速同時係合状態および3−4速同時係合状態のそれぞれに固有の変速比(固定変速比γ(1)〜γ(3))でエンジン22からの動力を機械的(直接)に駆動軸67へと伝達することができるので、電気エネルギへの変換を伴うことなくエンジン22から駆動軸67に動力を機械的に出力する機会を増やして、より広範な運転領域において動力の伝達効率をより一層向上させることができる。一般に、エンジンと2体の電動機と遊星歯車機構のような差動回転機構とを用いた動力出力装置では、エンジンと駆動軸との間の減速比が比較的大きいときにエンジンの動力が電気エネルギにより多く変換されるので動力の伝達効率が悪化すると共にモータMG1,MG2の発熱を招く傾向にあることから、上述の同時係合モードは、特にエンジン22と駆動軸との間の減速比が比較的大きい場合に有利なものとなる。
As described above, in the
続いて、図11等を参照しながら、エンジン22を停止させた状態でバッテリ35からの電力を用いてモータMG1やモータMG2に動力を出力させ、それによりハイブリッド自動車20を走行させるモータ走行モードの概要について説明する。実施例のハイブリッド自動車20において、モータ走行モードは、クラッチ係合1モータ走行モードと、クラッチ解放1モータ走行モードと、2モータ走行モードとに大別される。クラッチ係合1モータ走行モードを実行する際には、クラッチC0を繋いだ上で、変速機60の1速ギヤ列の第1ギヤ61aまたは3速ギヤ列の第3ギヤ63aをキャリア軸45aに固定してモータMG2のみに動力を出力させるか、変速機60の2速ギヤ列の第2ギヤ62aまたは4速ギヤ列の第4ギヤ64aを第1モータ軸46に固定してモータMG1のみ動力を出力させる。クラッチ係合1モータ走行モードのもとでは、クラッチC0により動力分配統合機構40のサンギヤ41と第1モータ軸46とが接続されることから、動力を出力していないモータMG1またはMG2は、動力を出力しているモータMG2またはMG1に連れ回されて空転する(図11における破線参照)。また、クラッチ解放1モータ走行モードを実行する際には、クラッチC0を解放状態とした上で、変速機60の1速ギヤ列の第1ギヤ61aまたは3速ギヤ列の第3ギヤ63aをキャリア軸45aに固定してモータMG2のみに動力を出力させるか、変速機60の2速ギヤ列の第2ギヤ62aまたは4速ギヤ列の第4ギヤ64aを第1モータ軸46に固定してモータMG1のみ動力を出力させる。クラッチ解放1モータ走行モードのもとでは、図11において一点鎖線および二点鎖線で示すように、クラッチC0が解放状態とされてサンギヤ41と第1モータ軸46との接続が解除されることから動力分配統合機構40の機能により停止されたエンジン22のクランクシャフト26の連れ回しが回避されると共に、クラッチC2またはC1が解放状態とされることにより停止しているモータMG1またはMG2の連れ回しが回避され、それにより動力の伝達効率の低下を抑制することができる。更に、2モータ走行モードを実行する際には、クラッチC0を解放状態とすると共にクラッチC1およびC2を用いて変速機60を上述の1−2速同時係合状態、2−3速同時係合状態あるいは3−4速同時係合状態に設定した上でモータMG1およびMG2の少なくとも何れか一方を駆動制御する。これにより、エンジン22の連れ回しを回避しながらモータMG1およびMG2の双方から動力を出力させ、モータ走行モードのもとで大きな動力を駆動軸67に伝達することが可能となるので、いわゆる坂道発進を良好に実行したり、モータ走行時におけるトーイング性能等を良好に確保したりすることができる。
Subsequently, referring to FIG. 11 and the like, in the motor traveling mode in which the power is output to the motor MG1 and the motor MG2 using the electric power from the
そして、実施例のハイブリッド自動車20では、クラッチ解放1モータ走行モードが選択されると、動力が効率よく駆動軸67に伝達されるように変速機60の変速状態(変速比)を容易に変更することができる。例えば、クラッチ解放1モータ走行モードのもとで、変速機60の1速ギヤ列の第1ギヤ61aまたは3速ギヤ列の第3ギヤ63aをキャリア軸45aに固定すると共にモータMG2のみに動力を出力させているときに、停止していたモータMG1の回転数を2速ギヤ列の第2ギヤ62aあるいは4速ギヤ列の第4ギヤ64aの回転数に同期させると共に、クラッチC2により第2ギヤ62aあるいは第4ギヤ64aを第1モータ軸46に固定すれば、上述の1−2速同時係合状態、2−3速同時係合状態および3−4速同時係合状態の何れか、すなわち2モータ走行モードへと移行することができる。そして、この状態で変速機60のクラッチC1を解放状態とすると共にモータMG1のみに動力を出力させれば、モータMG1により出力される動力を変速機60の2速ギヤ列あるいは4速ギヤ列を介して駆動軸67に伝達することが可能となる。この結果、実施例のハイブリッド自動車20では、モータ走行モードのもとでも、変速機60を用いてキャリア軸45aや第1モータ軸46の回転数を変速してトルクを増幅等することができるので、モータMG1,MG2に要求される最大トルクを低下させることが可能となり、モータMG1,MG2の小型化を図ることができる。また、このようなモータ走行中における変速機60の変速比の変更に際しても、一旦変速機60の同時係合状態すなわち2モータ走行モードが実行されることから、変速比の変更時におけるいわゆるトルク抜けを生じることはなく、変速比の変更を極めてスムースかつショック無く実行することが可能となる。なお、これらのモータ走行モードのもとで要求駆動力が高まったり、バッテリ35の残容量SOCが低下したりしたような場合には、変速機60の変速比に応じて動力を出力しないことになるモータMG1またはMG2によるエンジン22のクランキングを実行し、それによりエンジン22を始動させる。
In the
引き続き、図12から図16を参照しながら、上述の1−2速同時係合状態、2−3速同時係合状態および3−4速同時係合状態の何れか(以下、適宜「第N同時係合状態」という。ただしN=1,2または3である)のもとでハイブリッド自動車20が走行している最中に運転者によりブレーキペダル85が踏み込まれたときのハイブリッド自動車20の動作について説明する。ここでは、まず、図12から図15を参照しながら、クラッチC0を解放状態としてモータMG1およびMG2の双方からの動力を利用できるようにする2モータ走行モードのもとで制動動作について説明する。図12は、2モータ走行モードが選択されているときにハイブリッドECU70により実行される2モータ走行時制動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、2モータ走行モードのもとでハイブリッド自動車20が走行している最中に運転者によりブレーキペダル85が踏み込まれると、ハイブリッドECU70により所定時間毎(例えば、数msec毎)に実行されるものである。
Subsequently, referring to FIG. 12 to FIG. 16, any one of the above-mentioned 1-2 speed simultaneous engagement state, 2-3 speed simultaneous engagement state and 3-4 speed simultaneous engagement state (hereinafter referred to as “N The operation of the
図12の2モータ走行時制動制御ルーチンの開始に際して、ハイブリッドECU70のCPU72は、アクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Accやシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP、車速センサ87からの車速V、モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2、変速機60の現変速段数nc,ns、バッテリ35の入力制限Win、要求回生制動トルクRBTといった制御に必要なデータの入力処理を実行する(ステップS100)。ここで、モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2は、モータECU30から通信により入力するものとした。また、現変速段数ncは、変速機60の1速および3速ギヤ列のうちのキャリア軸45a(キャリア45)と駆動軸67との連結に供されているものを示すものであり、1速および3速ギヤ列の何れかを介してキャリア軸45aと駆動軸67との連結がなされた時点でRAM76の所定領域に記憶されるものである。現変速段数nsは、変速機60の2速および4速ギヤ列のうちの第1モータ軸46(サンギヤ41)と駆動軸67との連結に供されているものを示すものであり、2速および4速ギヤ列の何れかを介して第1モータ軸46と駆動軸67との連結がなされた時点でRAM76の所定領域に記憶されるものである。更に、バッテリ35の入力制限Winは、バッテリECU36から通信により入力するものとした。また、要求回生制動トルクRBTは、ブレーキECU95から通信により入力するものとした。ここで、ブレーキECU95は、運転者によりブレーキペダル85が踏み込まれると、ブレーキペダルストロークセンサ86からのブレーキペダルストロークBSと所定の踏力設定用マップ(図示省略)とを用いて運転者によりブレーキペダル85に加えられたペダル踏力Fpdを計算し、計算したペダル踏力Fpdと図13に例示する要求制動力設定用マップとを用いて運転者により要求されている要求制動力BF*を設定する。実施例において、要求制動力設定用マップは、運転者によるペダル踏力Fpdと要求制動力BF*との関係を規定するように予め定められてブレーキECU95のROMに記憶されている。更に、ブレーキECU95は、設定した要求制動力BF*と車速センサ87からの車速Vと図14に例示する回生分配比設定用マップとを用いてモータMG2に対する要求回生制動力RBF*(=d×BF*)とブレーキユニット90(ブレーキアクチュエータ92)に対する要求摩擦制動力FBF*(=(1−d)×BF*)とを設定する。実施例において、回生分配比設定用マップは、要求制動力BF*に対するモータMG1およびMG2の少なくとも何れか一方による回生制動力とブレーキユニット90による摩擦制動力との分配比dと車速Vとの関係を規定するように予め作成されてブレーキECU95のROMに記憶されている。そして、ブレーキECU95は、要求回生制動力RBF*に所定の換算係数を乗じて得られる要求回生制動トルクRBTをハイブリッドECU70に送信する。
At the start of the two-motor running braking control routine of FIG. 12, the
ステップS100のデータ入力処理の後、入力したアクセル開度Accと車速VとシフトポジションSPとに基づいて、アクセルペダル83およびブレーキペダル85の双方の踏み込みが解除されているとき、すなわちアクセルオフ状態でブレーキ操作がなされていないときに駆動軸67に出力すべきベーストルク(アクセルオフ時要求駆動力)Tbを設定する(ステップS110)。実施例では、アクセル開度Accと車速VとシフトポジションSPとベーストルクTbとの関係が予め定められてベーストルク設定用マップとしてROM74に記憶されており、与えられたアクセル開度Accと車速VとシフトポジションSPとに対応したものがベーストルクTbとして当該マップから導出・設定される。図15にベーストルク設定用マップの一例を示す。次いで、設定したベーストルクTbにステップS100にて入力した要求回生制動トルクRBTを加算することにより駆動軸67に出力すべきトルクの目標値である目標トルクTr*を設定する(ステップS120)。目標トルクTr*を設定したならば、ステップS100にて入力したキャリア45についての現変速段数ncがサンギヤ41についての現変速段数nsよりも小さいか否かを判定する(ステップS130)。現変速段数ncが現変速段数nsよりも小さい場合、すなわち変速機60が上述の1−2速同時係合状態または3−4速同時係合状態に設定されている場合には、サンギヤ41に対応したモータMG1と駆動軸67との間の変速比(ギヤ比)よりも、キャリア45に対応したモータMG2と駆動軸67との間の変速比(ギヤ比)が大きいことになる。このため、ステップS130にて肯定判断がなされた場合には、ステップS120にて設定した目標トルクTr*とキャリア45についての現変速段数ncに対応した変速機60のギヤ比G(nc)とを用いてモータMG2から出力すべきトルクとしての仮モータトルクTm2tmpを次式(1)に従い計算する(ステップS140)。式(1)を用いて計算される仮モータトルクTm2tmpは、ステップS120にて設定された目標トルクTr*のすべてを仮にモータMG2に出力させるものとした場合のモータMG2のトルク値である。次いで、モータMG2のトルク指令(目標回生トルク)Tm2*をモータMG2の最大定格トルクTm2ratと予め定められた最低出力トルクTm2set(Tm2set<Tm2rat)とで仮モータトルクTm2tmpを制限した値として設定する(ステップS150)。更に、目標トルクTr*、モータMG2に対するトルク指令Tm2*、キャリア45についての現変速段数ncに対応した変速機60のギヤ比G(nc)およびサンギヤ41についての現変速段数nsに対応した変速機60のギヤ比G(ns)に基づく次式(2)の計算を実行してモータMG1に対するトルク指令(目標回生トルク)Tm1*を設定する(ステップS160)。式(2)は、モータMG2にトルク指令Tm2*に応じたトルクを出力させても目標トルクTr*を満たすことができない場合の不足分のトルクを求めるためのものである。
After the data input process of step S100, when the depression of both the
Tm2tmp = Tr*/G(nc) …(1)
Tm1* = (Tr*-Tm2*・G(nc))/G(ns) …(2)
Tm2tmp = Tr * / G (nc) (1)
Tm1 * = (Tr * -Tm2 * ・ G (nc)) / G (ns) (2)
こうしてモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を一旦設定したならば、ステップS100にて入力したモータMG1の回転数Nm1とトルク指令Tm1*との積とステップS100にて入力したモータMG2の回転数Nm2とトルク指令Tm2*との積との和をとることにより、トルク指令Tm1*,Tm2*に基づいてモータMG1,MG2を駆動制御したときにモータMG1およびMG2の回生により得られる推定充電パワーPcestを計算する(ステップS170)。そして、計算した推定充電パワーPcestの値がステップS100にて入力した入力制限Winよりも小さいか否か(充電電力として大きいか否か)を判定し(ステップS180)、推定充電パワーPcestの値が入力制限Winよりも小さければ、ステップS100にて入力したモータMG1の回転数Nm1とトルク指令Tm1*との積を入力制限Winから減じた値を更にステップS100にて入力したモータMG2の回転数Nm2で除して得られる値をモータMG2に対するトルク指令Tm2*として再設定する(ステップS190)。なお、推定充電パワーPcestの値がステップS100にて入力した入力制限Win以上である場合、ステップS190の処理はスキップされる。ステップS180またはS190の処理の後、トルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU30およびブレーキECU95に送信し(ステップS200)、再度ステップS100以降の処理を実行する。トルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータECU30は、トルク指令Tm1*,Tm2*に従ってモータMG1,MG2が駆動されるようにインバータ31,32のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。また、トルク指令Tm1*,Tm2*を受信したブレーキECU95は、トルク指令Tm2*と現変速段数ncに対応した変速機60のギヤ比G(nc)との積とトルク指令Tm1*と現変速段数nsに対応した変速機60のギヤ比G(ns)との積との和をモータMG1およびMG2により実際に出力される回生制動力とみなし、この値と要求制動力BF*とに基づいてハイブリッド自動車20に作用させるべき制動力のうちのブレーキユニット90による分担分に応じた摩擦制動力が後輪69a,69bや図示しない前輪に作用するようにブレーキアクチュエータ92を制御する。
Once the torque commands Tm1 * and Tm2 * of the motors MG1 and MG2 are set in this way, the product of the rotational speed Nm1 of the motor MG1 input in step S100 and the torque command Tm1 * and the motor MG2 input in step S100. Estimated charge obtained by regeneration of the motors MG1 and MG2 when the motors MG1 and MG2 are driven and controlled based on the torque commands Tm1 * and Tm2 * by taking the sum of the product of the rotational speed Nm2 and the torque command Tm2 * The power Pcest is calculated (step S170). Then, it is determined whether or not the calculated estimated charging power Pcest is smaller than the input limit Win input in step S100 (whether or not the charging power is large) (step S180). If it is smaller than the input limit Win, the value obtained by subtracting the product of the rotational speed Nm1 of the motor MG1 input at step S100 and the torque command Tm1 * from the input limit Win is further input at the rotational speed Nm2 of the motor MG2 input at step S100. The value obtained by dividing by is reset as a torque command Tm2 * for the motor MG2 (step S190). If the estimated charging power Pcest is equal to or greater than the input limit Win input in step S100, the process in step S190 is skipped. After the process of step S180 or S190, torque commands Tm1 * and Tm2 * are transmitted to the
一方、現変速段数nsが現変速段数ncよりも小さい場合、すなわち変速機60が上述の2−3速同時係合状態に設定されている場合には、キャリア45に対応したモータMG2と駆動軸67との間の変速比(ギヤ比)よりも、サンギヤ41に対応したモータMG1と駆動軸67との間の変速比(ギヤ比)が大きいことになる。このため、ステップS130にて否定判断がなされた場合には、ステップS120にて設定した目標トルクTr*とサンギヤ41についての現変速段数nsに対応した変速機60のギヤ比G(ns)とを用いてモータMG1から出力すべきトルクとしての仮モータトルクTm1tmpを次式(3)に従い計算する(ステップS210)。式(3)を用いて計算される仮モータトルクTm1tmpは、ステップS120にて設定された目標トルクTr*のすべてを仮にモータMG1に出力させるものとした場合のモータMG1のトルク値である。次いで、モータMG1のトルク指令Tm1*をモータMG1の最大定格トルクTm1ratと予め定められた最低出力トルクTm1set(Tm1set<Tm1rat)とで仮モータトルクTm1tmpを制限した値として設定する(ステップS220)。更に、目標トルクTr*、モータMG1に対するトルク指令Tm1*、サンギヤ41についての現変速段数nsに対応した変速機60のギヤ比G(ns)およびキャリア45についての現変速段数ncに対応した変速機60のギヤ比G(nc)に基づく次式(4)の計算を実行してモータMG2に対するトルク指令Tm2*を設定する(ステップS230)。式(4)は、モータMG1にトルク指令Tm1*に応じたトルクを出力させても目標トルクTr*を満たすことができない場合の不足分のトルクを求めるためのものである。こうしてモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を一旦設定したならば、上述のステップS170と同様にしてモータMG1およびMG2の回生により得られる推定充電パワーPcestを計算し(ステップS240)、計算した推定充電パワーPcestの値がステップS100にて入力した入力制限Winよりも小さいか否かを判定する(ステップS250)。推定充電パワーPcestの値が入力制限Winよりも小さければ、ステップS100にて入力したモータMG2の回転数Nm2とトルク指令Tm2*との積を入力制限Winから減じた値を更にステップS100にて入力したモータMG1の回転数Nm1で除して得られる値をモータMG1に対するトルク指令Tm1*として再設定する(ステップS260)。なお、推定充電パワーPcestの値がステップS100にて入力した入力制限Win以上である場合、ステップS260の処理はスキップされる。そして、ステップS250またはS260の処理の後、トルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU30およびブレーキECU95に送信し(ステップS200)、再度ステップS100以降の処理を実行する。
On the other hand, when the current shift speed ns is smaller than the current shift speed nc, that is, when the
Tm1tmp = Tr*/G(ns) …(3)
Tm2* = (Tr*-Tm1*・G(ns))/G(nc) …(4)
Tm1tmp = Tr * / G (ns) (3)
Tm2 * = (Tr * -Tm1 * · G (ns)) / G (nc) (4)
続いて、図16を参照しながら、上述の1−2速同時係合状態、2−3速同時係合状態および3−4速同時係合状態の何れかのもとでエンジン22の運転を伴ってハイブリッド自動車20が走行している最中に運転者によりブレーキペダル85が踏み込まれたときのハイブリッド自動車20の動作について説明する。図16は、第N同時係合状態のもとでエンジン22の運転を伴ってハイブリッド自動車20が走行している最中に運転者によりブレーキペダル85が踏み込まれると、ハイブリッドECU70により所定時間毎(例えば、数msec毎)に実行される同時係合時制動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
Subsequently, referring to FIG. 16, the
図16の同時係合時制動制御ルーチンの開始に際して、ハイブリッドECU70のCPU72は、図12のステップS100およびS110と同様のデータ入力処理(S300)およびベーストルクTbの設定(ステップS310)を実行した上で、ステップS300にて入力されるエンジン22の回転数Neに基づいて第N同時係合状態のもとでエンジン22のエンジンブレーキにより駆動軸67に出力可能なエンジンブレーキトルク(フリクショントルク)Tefcを設定する(ステップS320)。実施例では、エンジン22の回転数Neと現変速段数nc,nsとエンジンブレーキトルクTefcとの関係を予め定めたエンジンブレーキトルク設定用マップ(図示省略)がROM74に記憶されており、エンジンブレーキトルクTefcとしては、与えられたエンジン22の回転数Neや現変速段数nc,nsに対応したものが当該マップから導出・設定される。なお、ステップS300において、エンジン22の回転数Neは、図示しないクランクポジションセンサからの信号に基づいて計算されたものをエンジンECU24から通信により入力するものとした。こうしてエンジンブレーキトルクTefcを設定したならば、ステップS300にて入力した要求回生制動トルクRBTにステップS310にて設定したベーストルクTbを加算した値からステップS320にて設定したエンジンブレーキトルクTefcを差し引いて駆動軸67に出力すべきトルクの目標値である目標トルクTr*を設定する(ステップS330)。
At the start of the simultaneous engagement braking control routine of FIG. 16, the
次いで、ステップS300にて入力したキャリア45についての現変速段数ncがサンギヤ41についての現変速段数nsよりも小さいか否かを判定する(ステップS340)。現変速段数ncが現変速段数nsよりも小さい場合、すなわち変速機60が上述の1−2速同時係合状態または3−4速同時係合状態に設定されている場合には、サンギヤ41に対応したモータMG1と駆動軸67との間の変速比(ギヤ比)よりも、キャリア45に対応したモータMG2と駆動軸67との間の変速比(ギヤ比)が大きいことになる。このため、ステップS340にて肯定判断がなされた場合には、ステップS330にて設定した目標トルクTr*、動力分配統合機構40のギヤ比ρ、現変速段数ncに対応した変速機60のギヤ比G(nc)および現変速段数nsに対応した変速機60のギヤ比G(ns)を用いてモータMG2から出力すべきトルクとしての仮モータトルクTm2tmpを次式(5)に従い計算する(ステップS350)。式(5)を用いて計算される仮モータトルクTm2tmpは、ステップS330にて設定された目標トルクTr*のすべてを仮にモータMG2に出力させるものとした場合のモータMG2のトルク値である。ただし、式(5)において、「(1−ρ)・G(nc)+ρ・G(ns)」は、第N同時係合状態における第N固定変速比γ(N)を示すものであって、ここでは、γ(N)は1−2速同時係合状態または3−4速同時係合状態における第1または第3固定変速比γ(1)またはγ(3)となる。次いで、モータMG2のトルク指令Tm2*をモータMG2の最大定格トルクTm2ratと予め定められた最低出力トルクTm2set(Tm2set<Tm2rat)とで仮モータトルクTm2tmpを制限した値として設定する(ステップS360)。更に、次式(6)の計算を実行してモータMG1に対するトルク指令Tm1*を設定する(ステップS370)。式(6)は、エンジン22からエンジンブレーキトルクTefcが出力されると共にモータMG2からトルク指令Tm2*に応じたトルクが出力されても目標トルクTr*を満たすことができない場合の不足分のトルクを求めるためのものである。こうしてモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を一旦設定したならば、図12のステップS170と同様にしてトルク指令Tm1*,Tm2*に基づいてモータMG1,MG2を駆動制御したときにモータMG1およびMG2の回生により得られる推定充電パワーPcestを計算し(ステップS380)、計算した推定充電パワーPcestの値がステップS300にて入力した入力制限Winよりも小さいか否かを判定する(ステップS390)。推定充電パワーPcestの値が入力制限Winよりも小さければ、図12のステップS190と同様にしてモータMG2に対するトルク指令Tm2*を再設定する(ステップS400)。なお、推定充電パワーPcestの値がステップS300にて入力した入力制限Win以上である場合、ステップS400の処理はスキップされる。そして、ステップS390またはS400の処理の後、トルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU30に、トルク指令Tm1*,Tm2*およびエンジンブレーキトルクTefcをブレーキECU95に送信し(ステップS410)、再度ステップS300以降の処理を実行する。なお、トルク指令Tm1*,Tm2*やエンジンブレーキトルクTefcを受信したブレーキECU95は、これらの値に基づいて得られるエンジン22やモータMG1およびMG2等を含む動力出力装置から出力される制動力と要求制動力BF*とに基づいてハイブリッド自動車20に作用させるべき制動力のうちのブレーキユニット90による分担分に応じた摩擦制動力が後輪69a,69bや図示しない前輪に作用するようにブレーキアクチュエータ92を制御する。
Next, it is determined whether or not the current shift speed nc for the
Tm2tmp = Tr*/((1-ρ)・G(nc)+ρ・G(ns)) = Tr*/γ(N) …(5)
Tm1* = Tr*/((1-ρ)・G(nc)+ρ・G(ns))-Tm2* = Tr*/γ(N)-Tm2* …(6)
Tm2tmp = Tr * / ((1-ρ) · G (nc) + ρ · G (ns)) = Tr * / γ (N) (5)
Tm1 * = Tr * / ((1-ρ) · G (nc) + ρ · G (ns))-Tm2 * = Tr * / γ (N) -Tm2 *… (6)
一方、現変速段数nsが現変速段数ncよりも小さい場合、すなわち変速機60が上述の2−3速同時係合状態に設定されている場合には、キャリア45に対応したモータMG2と駆動軸67との間の変速比(ギヤ比)よりも、サンギヤ41に対応したモータMG1と駆動軸67との間の変速比(ギヤ比)が大きいことになる。このため、ステップS340にて否定判断がなされた場合には、ステップS330にて設定した目標トルクTr*、動力分配統合機構40のギヤ比ρ、現変速段数ncに対応した変速機60のギヤ比G(nc)および現変速段数nsに対応した変速機60のギヤ比G(ns)を用いてモータMG2から出力すべきトルクとしての仮モータトルクTm1tmpを次式(7)に従い計算する(ステップS420)。式(7)を用いて計算される仮モータトルクTm1tmpは、ステップS330にて設定された目標トルクTr*のすべてを仮にモータMG1に出力させるものとした場合のモータMG1のトルク値である。ただし、式(7)においても、(1−ρ)・G(nc)+ρ・G(ns)=γ(N)であって、ここでは、γ(N)は2−3速同時係合状態における第2固定変速比γ(2)となる。次いで、モータMG1のトルク指令Tm1*をモータMG1の最大定格トルクTm1ratと予め定められた最低出力トルクTm1set(Tm1set<Tm1rat)とで仮モータトルクTm1tmpを制限した値として設定する(ステップS430)。更に、次式(8)の計算を実行してモータMG2に対するトルク指令Tm2*を設定する(ステップS440)。式(8)は、エンジン22からエンジンブレーキトルクTefcが出力されると共にモータMG1からトルク指令Tm1*に応じたトルクが出力されても目標トルクTr*を満たすことができない場合の不足分のトルクを求めるためのものである。こうしてモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を一旦設定したならば、図12のステップS170と同様にしてトルク指令Tm1*,Tm2*に基づいてモータMG1,MG2を駆動制御したときにモータMG1およびMG2の回生により得られる推定充電パワーPcestを計算し(ステップS450)、計算した推定充電パワーPcestの値がステップS300にて入力した入力制限Winよりも小さいか否かを判定する(ステップS460)。推定充電パワーPcestの値が入力制限Winよりも小さければ、図12のステップS260と同様にしてモータMG1に対するトルク指令Tm1*を再設定する(ステップS470)。なお、推定充電パワーPcestの値がステップS300にて入力した入力制限Win以上である場合、ステップS470の処理はスキップされる。そして、ステップS460またはS470の処理の後、トルク指令Tm1*,Tm2*やエンジンブレーキトルクTefcをモータECU30やブレーキECU95に送信し(ステップS410)、再度ステップS300以降の処理を実行する。
On the other hand, when the current shift speed ns is smaller than the current shift speed nc, that is, when the
Tm1tmp = Tr*/((1-ρ)・G(nc)+ρ・G(ns)) = Tr*/γ(N) …(7)
Tm2* = Tr*/((1-ρ)・G(nc)+ρ・G(ns))-Tm1* = Tr*/γ(N)-Tm1* …(8)
Tm1tmp = Tr * / ((1-ρ) · G (nc) + ρ · G (ns)) = Tr * / γ (N) (7)
Tm2 * = Tr * / ((1-ρ) · G (nc) + ρ · G (ns))-Tm1 * = Tr * / γ (N) -Tm1 *… (8)
以上説明したように、実施例のハイブリッド自動車20では、2モータ走行モードのもとでハイブリッド自動車20が走行している最中に運転者によりブレーキペダル85が踏み込まれると(制動要求操作がなされると)、図12の2モータ走行時制動制御ルーチンが実行され、変速機60によりキャリア軸45aおよび第1モータ軸46すなわちモータMG1およびMG2の回転軸の双方が駆動軸67に連結される第N同時係合状態のもとでブレーキペダル85の踏み込み(ブレーキストロークBS)に応じた要求制動力BF*に基づく回生制動力としての目標トルクTr*が駆動軸67に出力されるようにモータMG1およびMG2が制御される。すなわち、2モータ走行モードのもとでは、クラッチC0によるサンギヤ軸41aと第1モータ軸46との接続が解除されると共にエンジン22が停止されることから、モータMG2による回生制動力とモータMG1による回生制動力とを変速機60によりそれぞれ所定の変速比G(nc),G(ns)で変速して駆動軸67に伝達することができる。従って、実施例のハイブリッド自動車20では、2モータ走行モードのもとでハイブリッド自動車20が走行している最中に運転者によりブレーキペダル85が踏み込まれた際に、モータMG1およびMG2を用いて要求制動力BF*に基づく回生制動力を駆動軸67により適正に出力することが可能となる。
As described above, in the
また、実施例のハイブリッド自動車20では、図12の2モータ走行時制動制御ルーチンの実行に際して、モータMG1およびMG2のうち、変速機60による駆動軸67との間の変速比(ギヤ比)がより大きい一方を主電動機として定め(図12のステップS130等)、モータMG1およびMG2の何れか一方である主電動機が他方の副電動機に優先して回生トルクを出力すると共に要求制動力BF*に基づく回生制動力としての目標トルクTr*が駆動軸67に出力されるようにモータMG1およびMG2が制御される(図12のステップS140〜S200またはステップS210〜S260およびS200)。これにより、モータMG1およびMG2の一方である主電動機が主体となって目標トルクTr*に基づく回生トルクを出力すると共にモータMG1およびMG2の他方である副電動機が必要に応じて不足分の回生トルクを出力することになるので、モータMG1およびMG2の何れか一方やそれに対応したインバータ31または32等の発熱による回生の制限やそれぞれのモータ効率の悪化を抑制しつつ、比較的大きな回生トルクを駆動軸67に連続的に出力することが可能となる。更に、このように主電動機が副電動機に優先して回生トルクを出力するようにすれば、モータMG1およびMG2間における指令値に対する応答性の相違等に起因して駆動軸67に出力される回生トルクが変動することや振動の発生を抑制することができる。また、上記実施例のように、モータMG1およびMG2のうち、変速機60による駆動軸67との間の変速比(ギヤ比)がより大きい一方を主電動機とすれば、主電動機であるモータMG1またはMG2に出力させるべき回生トルクを低下させることが可能となるので、モータMG1およびMG2の何れか一方やそれに対応したインバータ31または32等の発熱による回生の制限やそれぞれのモータ効率の悪化を良好に抑制しつつ、駆動軸67に対する比較的大きな回生トルクの連続的な出力を安定に実現することができる。そして、要求制動力BF*に基づく回生制動力としての目標トルクTr*に基づいて主電動機としてのモータMG2またはMG1に対するトルク指令(目標回生トルク)Tm2*またはTm1*をモータMG2,MG1の定格トルクTm2rat,Tm1rat未満かつ所定の最低出力Tm2set,Tm1set以上になるように設定すれば、主電動機に出力させるトルクと副電動機に出力させるトルクとをより適正に設定することが可能となる。
Further, in the
加えて、実施例のハイブリッド自動車20では、第N同時係合状態のもとでエンジン22の運転を伴ってハイブリッド自動車20が走行している最中に運転者によりブレーキペダル85が踏み込まれると、図16の同時係合時制動制御ルーチンが実行され、変速機60によりキャリア軸45aおよび第1モータ軸46すなわちモータMG1およびMG2の回転軸の双方が駆動軸67に連結される第N同時係合状態のもとでブレーキペダル85の踏み込み(ブレーキストロークBS)に応じた要求制動力BF*とエンジン22によるエンジンブレーキトルクTefcとに基づく回生制動力としての目標トルクTr*が駆動軸67に出力されるようにモータMG1およびMG2が制御される。すなわち、第N同時係合状態のもとでエンジン22の運転を伴ってハイブリッド自動車20が走行している最中に運転者によりブレーキペダル85が踏み込まれた場合、クラッチC0によりサンギヤ軸41aと第1モータ軸46とが接続されており、アクセルペダル83の踏み込みの解除に応じて適宜燃料供給が停止されるエンジン22が駆動軸67に連れ回されることから、エンジン22からエンジンブレーキトルクTefcを駆動軸67に出力することが可能となる。従って、クラッチC0の係合とエンジン22の運転とを伴う第N同時係合状態のもとでハイブリッド自動車20が走行している最中に運転者によりブレーキペダル85が踏み込まれた際には、エンジン22によるエンジンブレーキを利用することによりモータMG1およびMG2の制動負担を軽減して、モータMG1およびMG2の何れか一方やそれに対応したインバータ31または32等の発熱による回生の制限やそれぞれのモータ効率の悪化を良好に抑制しつつ、駆動軸67に対する回生制動力の連続的な出力を安定に実現することが可能となる。
In addition, in the
また、実施例のハイブリッド自動車20では、図16の同時係合時制動制御ルーチンの実行に際しても、モータMG1およびMG2のうち、変速機60による駆動軸67との間の変速比(ギヤ比)がより大きい一方を主電動機として定め(図16のステップS340等)、モータMG1およびMG2の何れか一方である主電動機が他方の副電動機に優先して回生トルクを出力すると共に要求制動力BF*とエンジンブレーキトルクTefcとに基づく回生制動力としての目標トルクTr*が駆動軸67に出力されるようにモータMG1およびMG2が制御される(図16のステップS350〜S410またはステップS420〜S470およびS410)。これにより、図16の同時係合時制動制御ルーチンが実行された場合においても、モータMG1およびMG2の何れか一方やそれに対応したインバータ31または32等の発熱による回生の制限やそれぞれのモータ効率の悪化を抑制しつつ、比較的大きな回生トルクを駆動軸67に連続的に出力すると共に、モータMG1およびMG2間における指令値に対する応答性の相違等に起因して駆動軸67に出力される回生トルクが変動することや振動の発生を抑制することができる。更に、図16の同時係合時制動制御ルーチンにおいても、モータMG1およびMG2のうち、変速機60による駆動軸67との間の変速比(ギヤ比)がより大きい一方を主電動機としているので、主電動機であるモータMG1またはMG2に出力させるべき回生トルクを低下させることが可能となる。また、図16の同時係合時制動制御ルーチンにおいても、要求制動力BF*とエンジンブレーキトルクTefcとに基づく回生制動力としての目標トルクTr*に基づいて主電動機としてのモータMG2またはMG1に対するトルク指令(目標回生トルク)Tm2*またはTm1*をモータMG2,MG1の定格トルクTm2rat,Tm1rat未満かつ所定の最低出力Tm2set,Tm1set以上になるように設定すれば、主電動機に出力させるトルクと副電動機に出力させるトルクとをより適正に設定することが可能となる。ただし、クラッチC0の係合とエンジン22の運転とを伴う第N同時係合状態のもとでハイブリッド自動車20が走行している最中に運転者によりブレーキペダル85が踏み込まれた際に、クラッチC0によるサンギヤ軸41aと第1モータ軸46との接続を解除すると共にエンジン22を停止させ、図12のルーチンを実行してもよいことはいうまでもない。
In the
図17は、上述のハイブリッド自動車20において実行され得る他の2モータ走行時制動制御ルーチンを例示するフローチャートである。このルーチンも、2モータ走行モードのもとでハイブリッド自動車20が走行している最中に運転者によりブレーキペダル85が踏み込まれると、ハイブリッドECU70により所定時間毎(例えば、数msec毎)に実行されるものである。図17に示す2モータ走行時制動制御ルーチンを実行する場合、ハイブリッドECU70のCPU72は、図12のステップS100〜S120と同様のデータ入力処理(ステップS500)、ベーストルクTbの設定処理(ステップS510)および目標トルクTr*の設定処理(ステップS520)を実行した上で、目標トルクTr*、現変速段数ncに対応した変速機60のギヤ比G(nc)および現変速段数nsに対応した変速機60のギヤ比G(ns)を用いてモータMG2から出力すべきトルクとしての仮モータトルクTm2tmpを次式(9)に従い計算する(ステップS530)。式(9)を用いて計算される仮モータトルクTm2tmpは、モータMG2の出力トルクとモータMG1の出力トルクとを等しくしながら駆動軸67に要求制動力BF*に基づく回生制動力としての目標トルクTr*を出力する場合のモータMG2およびMG1のトルク値である。次いで、図12のステップS150と同様にしてモータMG2に対するトルク指令Tm2*をモータMG2の最大定格トルクTm2ratと最低出力トルクTm2setとで仮モータトルクTm2tmpを制限した値として設定する(ステップS540)。更に、目標トルクTr*、モータMG2に対するトルク指令Tm2*、現変速段数ncに対応した変速機60のギヤ比G(nc)および現変速段数nsに対応した変速機60のギヤ比G(ns)に基づく上記式(2)の計算を実行してモータMG1に対するトルク指令Tm1*を設定する(ステップS550)。なお、式(2)は、上述のように、モータMG2にトルク指令Tm2*に応じたトルクを出力させても目標トルクTr*を満たすことができない場合の不足分のトルクを求めるためのものである。ステップS550の処理の後、図12のステップS170およびS180と同様のステップS560およびS570の処理を実行し、ステップS570にて推定充電パワーPcestの値が入力制限Winよりも小さいと判断された場合には、ステップS500にて入力した入力制限WinをステップS500にて入力した回転数Nm1とNm2との和で除した値をモータMG1およびMG2に対するトルク指令Tm1*,Tm2*として再設定する(ステップS580)。そして、上述のようにして設定したトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU30およびブレーキECU95に送信し(ステップS590)、再度ステップS500以降の処理を実行する。
FIG. 17 is a flowchart illustrating another two-motor running braking control routine that can be executed in the
Tm2tmp = Tr*/(G(nc)+G(ns)) …(9) Tm2tmp = Tr * / (G (nc) + G (ns)) (9)
このように、図17の2モータ走行時制動制御ルーチンが実行された場合、基本的に、モータMG2による回生トルクとモータMG1による回生トルクとが概ね等しくなると共に駆動軸67に目標トルクTr*に基づく回生トルクが出力されるようにモータMG1およびMG2に対するトルク指令Tm1*,Tm2*が設定される(ステップS530〜S580)。すなわち、図17のステップS530にて設定されるモータMG2についての仮モータトルクTm2tmpが最大定格トルクTm2rat未満かつ最低出力Tm2set以上であれば、基本的に、モータMG2に対するトルク指令Tm2*とモータMG1に対するトルク指令Tm1*とが同一の値に設定されることになる。従って、図17の2モータ走行時制動制御ルーチンを採用すれば、2モータ走行モードのもとでハイブリッド自動車20が走行している最中に運転者によりブレーキペダル85が踏み込まれ、モータMG1およびMG2の双方を用いて回生トルクを駆動軸67に出力する際に、比較的単純な制御手順のもとでモータMG1およびMG2やインバータ31,32等の発熱ができるだけ均等になるようにしてモータMG1およびMG2の何れか一方やそれに対応したインバータ31または32等が過剰に発熱するのを抑制しながら比較的大きな回生トルクを連続的に得ることが可能となる。
As described above, when the two-motor running braking control routine of FIG. 17 is executed, basically, the regenerative torque by the motor MG2 and the regenerative torque by the motor MG1 become substantially equal and the
図18は、上述のハイブリッド自動車20において実行され得る更に他の2モータ走行時制動制御ルーチンを例示するフローチャートである。このルーチンも、2モータ走行モードのもとでハイブリッド自動車20が走行している最中に運転者によりブレーキペダル85が踏み込まれると、ハイブリッドECU70により所定時間毎(例えば、数msec毎)に実行されるものである。図18に示す2モータ走行時制動制御ルーチンを実行する場合、ハイブリッドECU70のCPU72は、図12のステップS100〜S120と同様のデータ入力処理(ステップS500)、ベーストルクTbの設定処理(ステップS510)および目標トルクTr*の設定処理(ステップS520)を実行した上で、ステップS500にて入力した回転数Nm1,Nm2、目標トルクTr*、現変速段数ncに対応した変速機60のギヤ比G(nc)および現変速段数nsに対応した変速機60のギヤ比G(ns)を用いてモータMG2から出力すべきトルクとしての仮モータトルクTm2tmpを次式(10)に従い計算する(ステップS532)。式(10)を用いて計算される仮モータトルクTm2tmpは、モータMG2のなす仕事とモータMG1のなす仕事とを等しくしながら駆動軸67に要求制動力BF*に基づく回生制動力としての目標トルクTr*を出力する場合のモータMG2のトルク値である。次いで、図12のステップS150と同様にしてモータMG2に対するトルク指令Tm2*をモータMG2の最大定格トルクTm2ratと最低出力トルクTm2setとで仮モータトルクTm2tmpを制限した値として設定する(ステップS540)。更に、目標トルクTr*、モータMG2に対するトルク指令Tm2*、現変速段数ncに対応した変速機60のギヤ比G(nc)および現変速段数nsに対応した変速機60のギヤ比G(ns)に基づく上記式(2)の計算を実行してモータMG1に対するトルク指令Tm1*を設定する(ステップS550)。ステップS550の処理の後、図12のステップS170およびS180と同様のステップS560およびS570の処理を実行し、ステップS570にて推定充電パワーPcestの値が入力制限Winよりも小さいと判断された場合には、ステップS500にて入力した入力制限Winと値0.5との積をステップS500にて入力した回転数Nm1またはNm2で除してモータMG1,MG2に対するトルク指令Tm1*,Tm2*を再設定する(ステップS582)。そして、上述のようにして設定したトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU30およびブレーキECU95に送信し(ステップS590)、再度ステップS500以降の処理を実行する。
FIG. 18 is a flowchart illustrating still another two-motor braking control routine that can be executed in the
Tm2tmp = Tr*/(G(nc)+G(ns)・Nm2/Nm1) …(10) Tm2tmp = Tr * / (G (nc) + G (ns) · Nm2 / Nm1) (10)
このように、図18の2モータ走行時制動制御ルーチンが実行された場合、基本的に、モータMG2のなす仕事とモータMG1のなす仕事とが概ね等しくなると共に駆動軸67に目標トルクTr*に基づく回生トルクが出力されるようにモータMG1およびMG2に対するトルク指令Tm1*,Tm2*が設定される(ステップS532〜S582)。すなわち、図18のステップS532にて設定されるモータMG2についての仮モータトルクTm2tmpが最大定格トルクTm2rat未満かつ最低出力Tm2set以上であれば、トルク指令Tm2*に従ってトルクを出力するモータMG2のなす仕事と、トルク指令Tm1*に従ってトルクを出力するモータMG1のなす仕事とは、理論上ほぼ同一となる。従って、図18の2モータ走行時制動制御ルーチンを採用すれば、2モータ走行モードのもとでハイブリッド自動車20が走行している最中に運転者によりブレーキペダル85が踏み込まれ、モータMG1およびMG2の双方を用いて回生トルクを駆動軸67に出力する際に、比較的単純な制御手順のもとでモータMG1およびMG2はインバータ31,32等の発熱ができるだけ均等になるようにしてモータMG1およびMG2の何れか一方やそれに対応したインバータ31,32等が過剰に発熱するのを抑制しながら比較的大きな回生トルクを連続的に得ることが可能となる。
As described above, when the two-motor running braking control routine of FIG. 18 is executed, basically, the work made by the motor MG2 and the work made by the motor MG1 become substantially equal and the
図19は、上述のハイブリッド自動車20において実行され得る他の2モータ走行時制動制御ルーチンを例示するフローチャートである。このルーチンも、2モータ走行モードのもとでハイブリッド自動車20が走行している最中に運転者によりブレーキペダル85が踏み込まれると、ハイブリッドECU70により所定時間毎(例えば、数msec毎)に実行されるものである。図19に示す2モータ走行時制動制御ルーチンを実行する場合、ハイブリッドECU70のCPU72は、図12のステップS100〜S120と同様のデータ入力処理(ステップS500)、ベーストルクTbの設定処理(ステップS510)および目標トルクTr*の設定処理(ステップS520)を実行した上で、設定した目標トルクTr*と現変速段数ncおよびnsとに基づいてモータMG2から出力すべきトルクとしての仮モータトルクTm2tmpを設定する(ステップS534)。ここで、実施例では、目標トルクTr*ごとに同一諸元のモータMG1およびMG2の損失(銅損)の合計が概ね最小となるときのモータMG1およびMG2のトルクTm1,Tm2を規定する図20に例示するような仮モータトルク設定用マップが現変速段数ncおよびnsに対応した第N同時係合状態ごとにROM74に記憶されている。そして、ステップS534では、現変速段数ncおよびnsに対応した当該仮モータトルク設定用マップからステップS520にて設定された目標トルクTr*に対応したトルクTm2がモータMG2の仮モータトルクTm2tmpとして導出・設定される。なお、仮モータトルク設定用マップは、モータMG1およびMG2の性能や変速機60のギヤ比G(1)〜G(4)等を考慮した上で実験・解析を経て予め作成される。次いで、図12のステップS150と同様にしてモータMG2に対するトルク指令Tm2*をモータMG2の最大定格トルクTm2ratと最低出力トルクTm2setとで仮モータトルクTm2tmpを制限した値として設定する(ステップS540)。更に、目標トルクTr*、モータMG2に対するトルク指令Tm2*、現変速段数ncに対応した変速機60のギヤ比G(nc)および現変速段数nsに対応した変速機60のギヤ比G(ns)に基づく上記式(2)の計算を実行してモータMG1に対するトルク指令Tm1*を設定する(ステップS550)。ステップS550の処理の後、図12のステップS170およびS180と同様のステップS560およびS570の処理を実行し、ステップS570にて推定充電パワーPcestの値が入力制限Winよりも小さいと判断された場合には、図12のステップS190と同様にしてモータMG2に対するトルク指令Tm2*を再設定する(ステップS584)。そして、上述のようにして設定したトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU30およびブレーキECU95に送信し(ステップS590)、再度ステップS500以降の処理を実行する。
FIG. 19 is a flowchart illustrating another two-motor traveling braking control routine that can be executed in
このように、図19の2モータ走行時制動制御ルーチンが実行された場合、ステップS520にて設定された目標トルクTr*や現変速段数ncおよびnsとに基づいて、基本的にモータMG1の損失(銅損)とモータMG2の損失(銅損)との合計が最小となると共に駆動軸67に目標トルクTr*に基づく動力が出力されるようにモータMG1およびMG2に対するトルク指令Tm1*およびTm2*が設定される(ステップS534〜S584)。これにより、図示しない冷却系統による冷却能力がモータMG1とモータMG2とで大幅に異なっていない限り、基本的にモータMG1の発熱とモータMG2の発熱とを同程度にすることが可能となる。従って、図19の2モータ走行時制動制御ルーチンを採用すれば、2モータ走行モードのもとでハイブリッド自動車20が走行している最中に運転者によりブレーキペダル85が踏み込まれ、モータMG1およびMG2の双方を用いて回生トルクを駆動軸67に出力する際に、モータMG1およびMG2の何れか一方やそれに対応したインバータ31または32等が過剰に発熱するのを抑制しながら比較的大きな回生トルクを連続的に得ることが可能となる。
As described above, when the two-motor running braking control routine of FIG. 19 is executed, the loss of the motor MG1 is basically based on the target torque Tr * and the current shift speeds nc and ns set in step S520. Torque commands Tm1 * and Tm2 * for the motors MG1 and MG2 so that the sum of the (copper loss) and the loss (copper loss) of the motor MG2 is minimized and power based on the target torque Tr * is output to the
図21は、上述のハイブリッド自動車20において実行され得る他の同時係合時制動制御ルーチンを例示するフローチャートである。このルーチンも、第N同時係合状態のもとでエンジン22の運転を伴ってハイブリッド自動車20が走行している最中に運転者によりブレーキペダル85が踏み込まれると、ハイブリッドECU70により所定時間毎(例えば、数msec毎)に実行されるものである。図21に示す同時係合時制動制御ルーチンを実行する場合、ハイブリッドECU70のCPU72は、図16のステップS300〜S330と同様のデータ入力処理(ステップS700)、ベーストルクTbの設定処理(ステップS710)、エンジンブレーキトルクTefcの設定処理(ステップS720)および目標トルクTr*の設定処理(ステップS730)を実行した上で、目標トルクTr*、動力分配統合機構40のギヤ比ρ、現変速段数ncに対応した変速機60のギヤ比G(nc)および現変速段数nsに対応した変速機60のギヤ比G(ns)を用いてモータMG2から出力すべきトルクとしての仮モータトルクTm2tmpを次式(11)に従い計算する(ステップS740)。式(11)を用いて計算される仮モータトルクTm2tmpは、モータMG2の出力トルクとモータMG1の出力トルクとを等しくしながら駆動軸67に要求制動力BF*とエンジンブレーキトルクTefcとに基づく回生制動力としての目標トルクTr*を出力する場合のモータMG2およびMG1のトルク値である。次いで、モータMG2に対するトルク指令Tm2*をモータMG2の最大定格トルクTm2ratと最低出力トルクTm2setとで仮モータトルクTm2tmpを制限した値として設定する(ステップS750)。更に、上記式(6)の計算を実行してモータMG1に対するトルク指令Tm1*を設定する(ステップS760)。なお、式(6)は、上述のように、エンジン22からエンジンブレーキトルクTefcが出力されると共にモータMG2からトルク指令Tm2*に応じたトルクが出力されても目標トルクTr*を満たすことができない場合の不足分のトルクを求めるためのものである。ステップS760の処理の後、図17のステップS560およびS570と同様のステップS770およびS780の処理を実行し、ステップS780にて推定充電パワーPcestの値が入力制限Winよりも小さいと判断された場合には、図17のステップS580と同様にしてモータMG1およびMG2に対するトルク指令Tm1*,Tm2*を再設定する(ステップS790)。そして、上述のようにして設定したトルク指令Tm1*,Tm2*やエンジンブレーキトルクTefcをモータECU30やブレーキECU95に送信し(ステップS800)、再度ステップS700以降の処理を実行する。このように、第N同時係合状態のもとでエンジン22の運転を伴ってハイブリッド自動車20が走行している最中に運転者によりブレーキペダル85が踏み込まれた際に、エンジン22からエンジンブレーキトルクTefcが駆動軸67に出力されるようにしつつ、モータMG2による回生トルクとモータMG1による回生トルクとが概ね等しくなると共に駆動軸67に目標トルクTr*に基づく回生トルクが出力されるようにモータMG1およびMG2に対するトルク指令Tm1*,Tm2*を設定してもよい。これにより、比較的単純な制御手順のもとでモータMG1およびMG2やインバータ31,32等の発熱ができるだけ均等になるようにしてモータMG1およびMG2の何れか一方やそれに対応したインバータ31または32等が過剰に発熱するのを抑制しながら比較的大きな回生トルクを連続的に得ることが可能となる。
FIG. 21 is a flowchart illustrating another simultaneous braking control routine that can be executed in the
Tm2tmp = 0.5・Tr*/((1-ρ)・G(nc)+ρ・G(ns)) = 0.5・Tr*/γ(N) …(11) Tm2tmp = 0.5 · Tr * / ((1-ρ) · G (nc) + ρ · G (ns)) = 0.5 · Tr * / γ (N) (11)
図22は、上述のハイブリッド自動車20において実行され得る更に他の同時係合時制動制御ルーチンを例示するフローチャートである。このルーチンも、第N同時係合状態のもとでエンジン22の運転を伴ってハイブリッド自動車20が走行している最中に運転者によりブレーキペダル85が踏み込まれると、ハイブリッドECU70により所定時間毎(例えば、数msec毎)に実行されるものである。図22に示す同時係合時制動制御ルーチンを実行する場合、ハイブリッドECU70のCPU72は、図21のルーチンの場合と同様に、データ入力処理(ステップS700)、ベーストルクTbの設定処理(ステップS710)、エンジンブレーキトルクTefcの設定処理(ステップS720)および目標トルクTr*の設定処理(ステップS730)を実行した上で、ステップS700にて入力した回転数Nm1,Nm2、目標トルクTr*、動力分配統合機構40のギヤ比ρ、現変速段数ncに対応した変速機60のギヤ比G(nc)および現変速段数nsに対応した変速機60のギヤ比G(ns)を用いてモータMG2から出力すべきトルクとしての仮モータトルクTm2tmpを次式(12)に従い計算する(ステップS742)。式(12)を用いて計算される仮モータトルクTm2tmpは、モータMG2のなす仕事とモータMG1のなす仕事とを等しくしながら駆動軸67に要求制動力BF*とエンジンブレーキトルクTefcとに基づく回生制動力としての目標トルクTr*を出力する場合のモータMG2のトルク値である。次いで、図21のルーチンの場合と同様にステップS750〜S780の処理を実行し、ステップS780にて推定充電パワーPcestの値が入力制限Winよりも小さいと判断された場合には、図18のステップS582と同様にしてトルク指令Tm1*,Tm2*を再設定する(ステップS792)。そして、上述のようにして設定したトルク指令Tm1*,Tm2*やエンジンブレーキトルクTefcをモータECU30やブレーキECU95に送信し(ステップS800)、再度ステップS700以降の処理を実行する。このように、第N同時係合状態のもとでエンジン22の運転を伴ってハイブリッド自動車20が走行している最中に運転者によりブレーキペダル85が踏み込まれた際に、エンジン22からエンジンブレーキトルクTefcが駆動軸67に出力されるようにしつつ、モータMG2のなす仕事とモータMG1のなす仕事とが概ね等しくなると共に駆動軸67に目標トルクTr*に基づく回生トルクが出力されるようにモータMG1およびMG2に対するトルク指令Tm1*,Tm2*を設定してもよい。これにより、比較的単純な制御手順のもとでモータMG1およびMG2はインバータ31,32等の発熱ができるだけ均等になるようにしてモータMG1およびMG2の何れか一方やそれに対応したインバータ31,32等が過剰に発熱するのを抑制しながら比較的大きな回生トルクを連続的に得ることが可能となる。
FIG. 22 is a flowchart illustrating yet another simultaneous engagement braking control routine that can be executed in the
Tm2tmp =(1+Nm2/Nm1)・Tr*/((1-ρ)・G(nc)+ρ・G(ns)) …(12) Tm2tmp = (1 + Nm2 / Nm1) ・ Tr * / ((1-ρ) ・ G (nc) + ρ ・ G (ns)) (12)
図23は、上述のハイブリッド自動車20において実行され得る他の同時係合時制動制御ルーチンを例示するフローチャートである。このルーチンも、第N同時係合状態のもとでエンジン22の運転を伴ってハイブリッド自動車20が走行している最中に運転者によりブレーキペダル85が踏み込まれると、ハイブリッドECU70により所定時間毎(例えば、数msec毎)に実行されるものである。図23に示す同時係合時制動制御ルーチンを実行する場合、ハイブリッドECU70のCPU72は、図21のルーチンの場合と同様に、データ入力処理(ステップS700)、ベーストルクTbの設定処理(ステップS710)、エンジンブレーキトルクTefcの設定処理(ステップS720)および目標トルクTr*の設定処理(ステップS730)を実行した上で、目標トルクTr*と現変速段数ncおよびnsとに基づいてモータMG2から出力すべきトルクとしての仮モータトルクTm2tmpを設定する(ステップS744)。ステップS744では、現変速段数ncおよびnsに対応した図20の仮モータトルク設定用マップからステップS730にて設定された目標トルクTr*に対応したトルクTm2がモータMG2の仮モータトルクTm2tmpとして導出・設定される。次いで、図21のルーチンの場合と同様にステップS750〜S780の処理を実行し、ステップS780にて推定充電パワーPcestの値が入力制限Winよりも小さいと判断された場合には、図19のステップS584と同様にしてモータMG2に対するトルク指令Tm2*を再設定する(ステップS794)。そして、上述のようにして設定したトルク指令Tm1*,Tm2*やエンジンブレーキトルクTefcをモータECU30やブレーキECU95に送信し(ステップS800)、再度ステップS700以降の処理を実行する。このように、第N同時係合状態のもとでエンジン22の運転を伴ってハイブリッド自動車20が走行している最中に運転者によりブレーキペダル85が踏み込まれた際に、エンジン22からエンジンブレーキトルクTefcが駆動軸67に出力されるようにしつつ、モータMG1の損失(銅損)とモータMG2の損失(銅損)との合計が最小となると共に駆動軸67に目標トルクTr*に基づく回生トルクが出力されるようにモータMG1およびMG2に対するトルク指令Tm1*,Tm2*を設定してもよい。これにより、モータMG1の発熱とモータMG2の発熱とを同程度にして、モータMG1およびMG2の何れか一方やそれに対応したインバータ31または32等が過剰に発熱するのを抑制しながら比較的大きな回生トルクを連続的に得ることが可能となる。
FIG. 23 is a flowchart illustrating another simultaneous braking control routine that can be executed in the
なお、上述のハイブリッド自動車20は、ギヤ比ρが値0.5となるように構成された動力分配統合機構40を備えているが、これに限られるものではなく、動力分配統合機構40Aは、ギヤ比ρが値0.5以外の値となるように構成されてもよい。図24に、ギヤ比ρが値0.5未満(例えば、ρ=0.3〜0.4)であるダブルピニオン式遊星歯車機構である動力分配統合機構40Aを備えたハイブリッド自動車20Aを示す。このハイブリッド自動車20Aは、動力分配統合機構40Aとエンジン22との間に配置される減速ギヤ機構50を備える。減速ギヤ機構50は、第2モータ軸55を介してモータMG2のロータに接続された外歯歯車のサンギヤ51と、サンギヤ51と同心円上に配置されると共に動力分配統合機構40Aのキャリア45に固定された内歯歯車のリングギヤ52と、サンギヤ51およびリングギヤ52の双方と噛合する複数のピニオンギヤ53と、複数のピニオンギヤ53を自転かつ公転自在に保持すると共にトランスミッションケースに対して固定されたキャリア54とを備えるシングルピニオン式遊星歯車機構として構成されている。このような減速ギヤ機構50の作用により、モータMG2からの動力が減速されて動力分配統合機構40Aのキャリア45に入力されると共に、キャリア45からの動力が増速されてモータMG2に入力されることになる。このように、ギヤ比ρが値0.5未満とされるダブルピニオン式遊星歯車機構である動力分配統合機構40Aを採用した場合、サンギヤ41に比べてキャリア45に対するエンジン22からのトルクの分配比率が大きくなる。従って、動力分配統合機構40Aのキャリア45とモータMG2との間に減速ギヤ機構50を配置することにより、モータMG2の小型化とその動力損失の低減化を図ることが可能となる。また、実施例のように、減速ギヤ機構50をモータMG2と動力分配統合機構40Aとの間に配置して動力分配統合機構40Aと一体化させれば、動力出力装置をより一層コンパクト化することができる。そして、図24の例において、動力分配統合機構40Aのギヤ比をρとしたときに、減速比(サンギヤ51の歯数/リングギヤ52の歯数)がρ/(1−ρ)近傍の値となるように減速ギヤ機構50を構成すれば、モータMG1およびMG2の諸元を同一のものとすることが可能となるので、ハイブリッド自動車20Aやそれに搭載される動力出力装置の生産性を向上させると共にコストの低減化を図ることができる。
The
更に、上述のハイブリッド自動車20,20Aは、動力分配統合機構40,40Aの代わりに、互いに異なる歯数をもった第1サンギヤおよび第2サンギヤと、第1サンギヤと噛合する第1ピニオンギヤと第2サンギヤと噛合する第2ピニオンギヤとを連結してなる段付ギヤを少なくとも1つ保持するキャリアとを含む遊星歯車機構として構成された動力分配統合機構を備えてもよい。また、上述のハイブリッド自動車20,20Aでは、クラッチC0が動力分配統合機構40,40Aの第2要素であるサンギヤ41と第2電動機としてのモータMG1との間に設けられて両者の接続およびその解除を実行するものとされたが、これに限られるものではない。すなわち、クラッチC0は、動力分配統合機構40,40Aの第1要素であるキャリア45と第1電動機としてのモータMG2との間に設けられて両者の接続およびその解除を実行するものであってもよく、動力分配統合機構40,40Aの第3要素であるリングギヤ42とエンジン22のクランクシャフト26との間に設けられて両者の接続およびその解除を実行するものであってもよい。
Further, in the
加えて、実施例の変速機60は、動力分配統合機構40の第1要素であるキャリア45を駆動軸67に連結可能な平行軸式ギヤ列である1速ギヤ列および3速ギヤ列を有する第1変速機構と、モータMG1の第1モータ軸46を駆動軸67に連結可能な平行軸式ギヤ列である2速ギヤ列および4速ギヤ列を有する第2変速機構とを含む平行軸式変速機であるが、実施例のハイブリッド自動車20において、平行軸式の変速機60の代わりに遊星歯車式の変速機が採用されてもよい。
In addition, the
図25は、上述のハイブリッド自動車20,20Aに対して適用可能な遊星歯車式の変速機100を示す概略構成図である。同図に示す変速機100も、複数段階に変速状態(変速比)を設定可能とするものであり、動力分配統合機構40の第1要素であるキャリア45(キャリア軸45a)を駆動軸67に連結可能な第1変速用遊星歯車機構110、モータMG1の第1モータ軸46(サンギヤ41)を駆動軸67に連結可能な第2変速用遊星歯車機構120、第1変速用遊星歯車機構110に対して設けられたブレーキB1(第1固定機構)、第2変速用遊星歯車機構120に対して設けられたブレーキB2(第2固定機構)、ブレーキB3(第3固定機構)およびクラッチC1(変速用接続断接機構)等を含む。第1変速用遊星歯車機構110とブレーキB1とは変速機100の第1変速機構を構成し、第2変速用遊星歯車機構120とブレーキB2とは変速機100の第2変速機構を構成する。図25に示すように、第1変速用遊星歯車機構110は、キャリア軸45aに接続されたサンギヤ(入力要素)111と、このサンギヤ111と同心円上に配置される内歯歯車のリングギヤ(固定可能要素)112と、サンギヤ111およびリングギヤ112の双方と噛合するピニオンギヤ113を複数保持すると共に駆動軸67に接続されたキャリア114(出力要素)とを有するシングルピニオン式遊星歯車機構である。また、第2変速用遊星歯車機構120は、第1モータ軸46に接続されたサンギヤ(入力要素)121と、このサンギヤ121と同心円上に配置される内歯歯車のリングギヤ(固定可能要素)122と、サンギヤ121およびリングギヤ122の双方と噛合するピニオンギヤ123を複数保持する第1変速用遊星歯車機構110と共通のキャリア(出力要素)114とを有するシングルピニオン式遊星歯車機構である。図25の例では、第2変速用遊星歯車機構120が、第1変速用遊星歯車機構110に対して同軸かつそれよりも車両前方に位置するように並設されており、第2変速用遊星歯車機構120のギヤ比ρ2(サンギヤ121の歯数/リングギヤ122の歯数)は、第1変速用遊星歯車機構110のギヤ比(サンギヤ111の歯数/リングギヤ112の歯数)ρ1よりも多少大きく設定されている。ブレーキB1は、第1変速用遊星歯車機構110のリングギヤ112をトランスミッションケースに対して回転不能に固定すると共に当該リングギヤ112を解放して回転自在にすることができるものである。また、ブレーキB2は、第2変速用遊星歯車機構120のリングギヤ122をトランスミッションケースに対して回転不能に固定すると共に当該リングギヤ122を解放して回転自在にすることができるものである。更に、ブレーキB3は、第1モータ軸46に固定された固定子130を介して第1モータ軸46すなわち動力分配統合機構40の第2要素であるサンギヤ41をトランスミッションケースに対して回転不能に固定すると共に固定子130を解放して第1モータ軸46を回転自在にすることができるものである。また、クラッチC1は、第1変速用遊星歯車機構110の出力要素であるキャリア114と固定可能要素であるリングギヤ112との接続(係合)および当該接続の解除(解放)を実行可能なものである。これらのブレーキB1,B2,B3およびクラッチC1は、それぞれ図示しない電磁式、電気式あるいは油圧式のアクチュエータにより駆動される。このように構成される変速機100は、平行軸式の変速機に比べて軸方向および径方向の寸法を小さくすることが可能なものである。また、第1変速用遊星歯車機構110および第2変速用遊星歯車機構120は、エンジン22、モータMG1,MG2および動力分配統合機構40の下流側にこれらと同軸に配置可能であるから、変速機100を用いれば、軸受を簡素化すると共に軸受の数を減らすことができる。図26に、変速機100を備えたハイブリッド自動車20の走行時におけるブレーキB1〜B3、クラッチC0およびC1の作動状態を示す。なお、変速機100における「3速OD(オーバードライブ)状態」は、第3変速状態(3速)のもとで、ブレーキB3により第1モータ軸46に固定された固定子130を介して第1モータ軸46すなわち動力分配統合機構40の第2要素であるサンギヤ41をトランスミッションケースに対して回転不能に固定する状態である。かかる3速ODのもとでは、上記1−2速同時係合状態や2−3速同時係合状態とは異なる値1未満の固定変速比(1/1−ρ)でエンジン22やモータMG2からの動力を増速して機械的(直接)に駆動軸67へと伝達することが可能となる。このような遊星歯車式の変速機100を採用しても、平行軸式の変速機60を用いた場合と同様の作用効果を得ることができる。
FIG. 25 is a schematic configuration diagram showing a planetary
また、図27は、上述のハイブリッド自動車20,20Aに対して適用可能な他の遊星歯車式の変速機200を示す概略構成図である。同図に示す変速機200も、複数段階に変速状態(変速比)を設定可能とするものであり、変速用差動回転機構(減速手段)201、クラッチC11およびC12を含む。変速用差動回転機構201は、入力要素であるサンギヤ202と、トランスミッションケースに対して回転不能に固定されてサンギヤ202と同心円上に配置される固定要素であるリングギヤ203と、サンギヤ202およびリングギヤ203の双方と噛合するピニオンギヤ204を複数保持する出力要素であるキャリア205とを有するシングルピニオン式遊星歯車機構である。クラッチC11は、第1モータ軸46の先端に設けられた第1係合部211と、キャリア軸45aに設けられた第2係合部212と、変速用差動回転機構201のサンギヤ202に接続された中空のサンギヤ軸202aに設けられた第3係合部213と、第1係合部211と第3係合部213との双方と係合可能であると共に第1モータ軸46やキャリア軸45a等の軸方向に移動可能に配置される第1可動係合部材214と、第2係合部212と第3係合部213との双方と係合可能であると共に軸方向に移動可能に配置される第2可動係合部材215とを含む。第1可動係合部材214と第2可動係合部材215とは、それぞれ図示しない電磁式、電気式あるいは油圧式のアクチュエータにより駆動され、第1可動係合部材214と第2可動係合部材215とを適宜駆動することにより、第1モータ軸46とキャリア軸45aとの何れか一方または双方を変速用差動回転機構201のサンギヤ202に選択的に連結することが可能となる。また、クラッチC12は、変速用差動回転機構201の出力要素であるキャリア205に接続されて車両後方に向け延びる中空のキャリア軸205aの先端に設けられた第1係合部221と、サンギヤ軸202aやキャリア軸205aを通って延びるキャリア軸45aに設けられた第2係合部222と、駆動軸67に設けられた第3係合部223と、第1係合部221と第3係合部223との双方と係合可能であると共に第1モータ軸46やキャリア軸45a等の軸方向に移動可能に配置される第1可動係合部材224と、第2係合部222と第3係合部223との双方と係合可能であると共に軸方向に移動可能に配置される第2可動係合部材225とを含む。第1可動係合部材224と第2可動係合部材225とは、それぞれ図示しない電磁式、電気式あるいは油圧式のアクチュエータにより駆動され、第1可動係合部材224と第2可動係合部材225とを適宜駆動することにより、キャリア軸205aとキャリア軸45aとの何れか一方または双方を駆動軸67に選択的に連結することが可能となる。図28に、変速機200を備えたハイブリッド自動車20の走行時におけるクラッチC11およびC12、クラッチC0の作動状態を示す。なお、変速機200における「3速OD(オーバードライブ)状態」は、第3変速状態(3速)のもとで、図示しないブレーキにより第1モータ軸46等を固定することにより実現可能である。このような遊星歯車式の変速機200を採用しても、平行軸式の変速機60を用いた場合と同様の作用効果を得ることができる。
FIG. 27 is a schematic configuration diagram showing another planetary
図29は、変形例のハイブリッド自動車20Bを示す概略構成図である。上述のハイブリッド自動車20,20Aが後輪駆動車両として構成されるのに対して、変形例のハイブリッド自動車20Bは、前輪69c,69dを駆動する前輪駆動車両として構成されている。ハイブリッド自動車20Bは、図29に示すように、サンギヤ11と、このサンギヤ11と同心円上に配置されるリングギヤ12と、サンギヤ11およびリングギヤ12の双方と噛合するピニオンギヤ13を複数保持するキャリア14とを含むシングルピニオン式遊星歯車機構である動力分配統合機構10を備えている。この場合、エンジン22は横置きに配置され、エンジン22のクランクシャフト26が動力分配統合機構10の第3要素であるキャリア14に接続される。また、動力分配統合機構10の第1要素であるリングギヤ12には中空のリングギヤ軸12aが接続され、このリングギヤ軸12aには、平行軸式ギヤ列である減速ギヤ機構50Bおよび第1モータ軸46と平行に延びる第2モータ軸55を介してモータMG2が接続される。そして、リングギヤ軸12aには、クラッチC1により変速機60の第1変速機構を構成する1速ギヤ列(ギヤ61a)および3速ギヤ列(ギヤ63a)の何れか一方を選択的に固定することができる。更に、動力分配統合機構10の第2要素であるサンギヤ11にはサンギヤ軸11aが接続されており、このサンギヤ軸11aは、中空のリングギヤ軸12aを通してクラッチC0に接続されており、当該クラッチC0により第1モータ軸46すなわちモータMG1と接続され得る。そして、第1モータ軸46には、クラッチC2を用いて変速機60の第2変速機構を構成する2速ギヤ列(ギヤ62a)および4速ギヤ列(ギヤ64a)との何れか一方を選択的に固定することができる。このように、本発明によるハイブリッド自動車は、前輪駆動車両として構成されてもよい。
FIG. 29 is a schematic configuration diagram showing a modified
なお、図12および図17から図19の2モータ走行時制動制御ルーチンや、図16および図21から図23の同時係合時制動制御ルーチンを走行状態等に応じて使い分けし得ることはいうまでもない。また、図12および図17から図19の2モータ走行時制動制御ルーチンは、上述の動力出力装置からエンジン22や動力分配統合機構40を省略した電気自動車に対して適用され得ることはいうまでもない。更に、上記ハイブリッド自動車20,20A,20Bは、何れも後輪駆動ベースあるいは前輪駆動ベースの4輪駆動車両として構成されてもよい。そして、上記実施例や変形例においては、動力出力装置をハイブリッド自動車20,20A,20Bに搭載されるものとして説明したが、本発明による動力出力装置は、自動車以外の車両や船舶、航空機などの移動体に搭載されるものであってもよく、建設設備などの固定設備に組み込まれるものであってもよい。
It should be noted that the two-motor running braking control routine of FIGS. 12 and 17 to 19 and the simultaneous engagement braking control routine of FIGS. Nor. 12 and 17 to 19 can be applied to an electric vehicle in which the
ここで、上記実施例および変形例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明しておく。すなわち、上記実施例および変形例では、動力を入出力可能なモータMG2が「第1電動機」に相当し、動力を入出力可能なモータMG1が「第2電動機」に相当し、モータMG1,MG2と電力をやり取り可能なバッテリ35が「蓄電手段」に相当し、変速機60,100,200が「変速伝達手段」に相当し、ブレーキペダルストロークセンサ86からのブレーキペダルストロークBS等に基づいて要求制動力BF*を設定するブレーキECU95が「要求制動力設定手段」に相当し、図12および図17から図19の何れかの2モータ走行時制動制御ルーチンや図16および図21から図23の何れかの同時係合時制動制御ルーチンを実行するハイブリッドECU70と、ハイブリッドECU70からの指令に従ってモータMG1,MG2を制御するモータECU30と、ブレーキECU95との組み合わせが「制御手段」に相当する。また、エンジン22が「内燃機関」に相当し、動力分配統合機構40,40Aが「動力分配統合機構」に相当し、クラッチC0が「接続断接手段」に相当する。
Here, the correspondence between the main elements of the above-described embodiments and modifications and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problems will be described. That is, in the above-described embodiments and modifications, the motor MG2 capable of inputting / outputting power corresponds to the “first electric motor”, the motor MG1 capable of inputting / outputting power corresponds to the “second electric motor”, and the motors MG1, MG2 The
ただし、「第1電動機」および「第2電動機」は、モータMG1,MG2のような同期発電電動機に限られず、誘導電動機といったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「蓄電手段」は、バッテリ35のような二次電池に限られず、電力動力入出力手段や電動機と電力をやり取り可能なものであればキャパシタといったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「変速伝達手段」は、第1電動機の回転軸と第2電動機の回転軸との何れか一方または双方を駆動軸に選択的に連結可能であると共に、第1電動機からの動力と第2電動機からの動力とをそれぞれ所定の変速比で駆動軸に伝達することができるものであれば、他の如何なる形式のものであっても構わない。「要求制動力設定手段」は、制動要求操作に応じて要求制動力を設定するものであれば、ブレーキストロークBS以外の他のパラメータに基づいて要求制動力を設定するものといったような他の如何なる形式のものであっても構わない。「制御手段」は、制動要求操作がなされたときに、変速伝達手段により第1および第2電動機の回転軸の双方が駆動軸に連結された状態で設定された要求制動力に基づく回生制動力が駆動軸に出力されるように第1および第2電動機を制御するものであれば、単一の電子制御ユニットのような他の如何なる形式のものであっても構わない。また、「内燃機関」は、ガソリンや軽油といった炭化水素系の燃料の供給を受けて動力を出力するエンジン22に限られず、水素エンジンといったような他の如何なる形式のものであっても構わない。何れにしても、これら実施例および変形例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。すなわち、実施例はあくまで課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎず、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の解釈は、その欄の記載に基づいて行なわれるべきものである。
However, the “first motor” and the “second motor” are not limited to the synchronous generator motors such as the motors MG1 and MG2, and may be of any other type such as an induction motor. The “storage means” is not limited to the secondary battery such as the
以上、実施例を用いて本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、様々な変更をなし得ることはいうまでもない。 The embodiments of the present invention have been described above using the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Needless to say.
20,20A,20B ハイブリッド自動車、22 エンジン、24 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、26 クランクシャフト、28 ダンパ、30 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、31,32 インバータ、33,34 回転位置検出センサ、35 バッテリ、36 バッテリ用電子制御ユニット(バッテリECU)、37 温度センサ、39 電力ライン、40,40A,10 動力分配統合機構、41,51,11,111,121,202 サンギヤ、41a,11a,202a サンギヤ軸、42,52,12,112,122,203 リングギヤ、42a,12a リングギヤ軸、43,44,53,13,113,123,204 ピニオンギヤ、45,54,14,114,205 キャリア、45a,205a キャリア軸、46 第1モータ軸、50,50B 減速ギヤ機構、55 第2モータ軸、60,100,200 変速機、61a,62a,63a,64a カウンタドライブギヤ、61b,62b,63b,64b カウンタドリブンギヤ、65 カウンタシャフト、65b,66a ギヤ、67 駆動軸、68 デファレンシャルギヤ、69a,69b 後輪、69c,69d 前輪、70 ハイブリッド用電子制御ユニット(ハイブリッドECU)、72 CPU、74 ROM、76 RAM、80 イグニッションスイッチ、81 シフトレバー、82 シフトポジションセンサ、83 アクセルペダル、84 アクセルペダルポジションセンサ、85 ブレーキペダル、86 ブレーキペダルストロークセンサ、87 車速センサ、90 ブレーキユニット、91 マスタシリンダ、92 ブレーキアクチュエータ、93a,93b,93c,93d ホイールシリンダ、95 ブレーキ用電子制御ユニット(ブレーキECU)、110 第1変速用遊星歯車機構、120 第2変速用遊星歯車機構、130 固定子、201 変速用差動回転機構、211,221 第1係合部、212,222 第2係合部、213,223 第3係合部、214,224 第1可動係合部材、215,225 第2可動係合部材、300,301,302 アクチュエータ、B1,B2,B3 ブレーキ、C0,C1,C2,C11,C12 クラッチ、MG1,MG2 モータ。 20, 20A, 20B Hybrid vehicle, 22 engine, 24 engine electronic control unit (engine ECU), 26 crankshaft, 28 damper, 30 motor electronic control unit (motor ECU), 31, 32 inverter, 33, 34 rotational position Detection sensor, 35 battery, 36 battery electronic control unit (battery ECU), 37 temperature sensor, 39 power line, 40, 40A, 10 power distribution integration mechanism, 41, 51, 11, 111, 121, 202 sun gear, 41a, 11a, 202a Sun gear shaft, 42, 52, 12, 112, 122, 203 Ring gear, 42a, 12a Ring gear shaft, 43, 44, 53, 13, 113, 123, 204 Pinion gear, 45, 54, 14, 114, 205 Carrier 45 , 205a Carrier shaft, 46 First motor shaft, 50, 50B Reduction gear mechanism, 55 Second motor shaft, 60, 100, 200 Transmission, 61a, 62a, 63a, 64a Counter drive gear, 61b, 62b, 63b, 64b Counter driven gear, 65 Counter shaft, 65b, 66a gear, 67 Drive shaft, 68 Differential gear, 69a, 69b Rear wheel, 69c, 69d Front wheel, 70 Hybrid electronic control unit (hybrid ECU), 72 CPU, 74 ROM, 76 RAM , 80 ignition switch, 81 shift lever, 82 shift position sensor, 83 accelerator pedal, 84 accelerator pedal position sensor, 85 brake pedal, 86 brake pedal stroke sensor, 87 vehicle speed sensor, 0 brake unit, 91 master cylinder, 92 brake actuator, 93a, 93b, 93c, 93d wheel cylinder, 95 electronic control unit for brake (brake ECU), 110 planetary gear mechanism for first speed change, 120 planetary gear mechanism for second speed change , 130 Stator, 201 Shifting differential rotation mechanism, 211, 221 First engaging portion, 212, 222 Second engaging portion, 213, 223 Third engaging portion, 214, 224 First movable engaging member, 215,225 Second movable engagement member, 300, 301, 302 actuator, B1, B2, B3 brake, C0, C1, C2, C11, C12 clutch, MG1, MG2 motor.
Claims (20)
動力を入出力可能な第1電動機と、
動力を入出力可能な第2電動機と、
前記第1および第2電動機のそれぞれと電力をやり取り可能な蓄電手段と、
前記第1電動機の回転軸と前記第2電動機の回転軸との何れか一方または双方を前記駆動軸に選択的に連結可能であると共に、前記第1電動機からの動力と前記第2電動機からの動力とをそれぞれ所定の変速比で前記駆動軸に伝達することができる変速伝達手段と、
制動要求操作に応じた要求制動力を設定する要求制動力設定手段と、
前記制動要求操作がなされたときに、前記変速伝達手段により前記第1および第2電動機の回転軸の双方が前記駆動軸に連結された状態で前記設定された要求制動力に基づく回生制動力が前記駆動軸に出力されるように前記第1および第2電動機を制御する制御手段と、
を備える動力出力装置。 A power output device that outputs power to a drive shaft,
A first electric motor capable of inputting and outputting power;
A second electric motor capable of inputting and outputting power;
Power storage means capable of exchanging electric power with each of the first and second electric motors;
Either or both of the rotating shaft of the first motor and the rotating shaft of the second motor can be selectively connected to the drive shaft, and the power from the first motor and the second motor Shift transmission means capable of transmitting power to the drive shaft at a predetermined speed ratio,
Requested braking force setting means for setting a requested braking force corresponding to a braking request operation;
When the braking request operation is performed, a regenerative braking force based on the set required braking force in a state where both the rotation shafts of the first and second motors are connected to the drive shaft by the shift transmission means. Control means for controlling the first and second electric motors so as to be output to the drive shaft;
A power output device comprising:
内燃機関と、
前記第1電動機の回転軸に接続される第1要素と前記第2電動機の回転軸に接続される第2要素と前記内燃機関の機関軸に接続される第3要素とを有すると共にこれら3つの要素が互いに差動回転できるように構成された動力分配統合機構と、
前記第1電動機と前記第1要素との接続、前記第2電動機と前記第2要素との接続および前記内燃機関と前記第3要素との接続の何れかである駆動源要素接続と該駆動源要素接続の解除とを実行可能な接続断接手段とを更に備え、
前記変速伝達手段は、前記動力分配統合機構の前記第1要素と前記第2要素との何れか一方または双方を前記駆動軸に選択的に連結可能であると共に、前記第1要素からの動力と前記第2要素からの動力とをそれぞれ所定の変速比で前記駆動軸に伝達可能であり、
前記制御手段は、前記接続断接手段による前記駆動源要素接続が解除されると共に前記内燃機関が停止された状態で、前記設定された要求制動力に基づく回生制動力が前記駆動軸に出力されるように前記第1および第2電動機を制御する動力出力装置。 The power output apparatus according to any one of claims 1 to 8,
An internal combustion engine;
The first element connected to the rotating shaft of the first motor, the second element connected to the rotating shaft of the second motor, and the third element connected to the engine shaft of the internal combustion engine, and these three elements A power distribution and integration mechanism configured to allow the elements to differentially rotate relative to each other;
A drive source element connection and the drive source which are any one of a connection between the first motor and the first element, a connection between the second motor and the second element, and a connection between the internal combustion engine and the third element. A connection / disconnection means capable of executing the element connection release;
The shift transmission means is capable of selectively connecting one or both of the first element and the second element of the power distribution and integration mechanism to the drive shaft, and the power from the first element. The power from the second element can be transmitted to the drive shaft at a predetermined speed ratio,
The control means outputs a regenerative braking force based on the set required braking force to the drive shaft in a state where the drive source element connection by the connection / disconnection means is released and the internal combustion engine is stopped. A power output device for controlling the first and second electric motors.
内燃機関と、
前記第1電動機の回転軸に接続される第1要素と前記第2電動機の回転軸に接続される第2要素と前記内燃機関の機関軸に接続される第3要素とを有すると共にこれら3つの要素が互いに差動回転できるように構成された動力分配統合機構と、
前記第1電動機と前記第1要素との接続、前記第2電動機と前記第2要素との接続および前記内燃機関と前記第3要素との接続の何れかである駆動源要素接続と該駆動源要素接続の解除とを実行可能な接続断接手段とを更に備え、
前記変速伝達手段は、前記動力分配統合機構の前記第1要素と前記第2要素との何れか一方または双方を前記駆動軸に選択的に連結可能であると共に、前記第1要素からの動力と前記第2要素からの動力とをそれぞれ所定の変速比で前記駆動軸に伝達可能であり、
前記制御手段は、前記変速伝達手段により前記動力分配統合機構の前記第1および第2要素の双方が前記駆動軸に連結されている最中に前記制動要求操作がなされたときに、前記駆動源要素接続を維持しつつ前記第1および第2電動機による回生制動力と前記内燃機関のエンジンブレーキによる制動力とを用いて前記設定された要求制動力に基づく制動力が前記駆動軸に出力されるように前記第1および第2電動機と前記内燃機関とを制御する制御手段と、
を備える動力出力装置。 The power output apparatus according to any one of claims 1 to 8,
An internal combustion engine;
The first element connected to the rotating shaft of the first motor, the second element connected to the rotating shaft of the second motor, and the third element connected to the engine shaft of the internal combustion engine, and these three elements A power distribution and integration mechanism configured to allow the elements to differentially rotate relative to each other;
A drive source element connection and the drive source which are any one of a connection between the first motor and the first element, a connection between the second motor and the second element, and a connection between the internal combustion engine and the third element. A connection / disconnection means capable of executing the element connection release;
The shift transmission means is capable of selectively connecting one or both of the first element and the second element of the power distribution and integration mechanism to the drive shaft, and the power from the first element. The power from the second element can be transmitted to the drive shaft at a predetermined speed ratio,
The control means is configured such that when the braking request operation is performed while both the first and second elements of the power distribution and integration mechanism are coupled to the drive shaft by the transmission transmission means, the drive source A braking force based on the set required braking force is output to the drive shaft using the regenerative braking force by the first and second motors and the braking force by the engine brake of the internal combustion engine while maintaining element connection. Control means for controlling the first and second electric motors and the internal combustion engine,
A power output device comprising:
(a)前記変速伝達手段により前記第1および第2電動機の回転軸の双方が前記駆動軸に連結されている最中に制動要求操作がなされたときに、前記制動要求操作に応じた要求制動力に基づく回生制動力が前記駆動軸に出力されるように前記第1および第2電動機を制御するステップ、
を含む動力出力装置の制御方法。 A drive shaft; first and second motors capable of inputting / outputting power; power storage means capable of exchanging power with each of the first and second motors; a rotating shaft of the first motor; and the second motor Any one or both of the rotating shafts can be selectively coupled to the drive shaft, and the power from the first electric motor and the power from the second electric motor can be respectively transmitted at a predetermined speed ratio to the drive shaft. A power transmission device control method comprising:
(A) When a braking request operation is performed while both the rotation shafts of the first and second motors are connected to the drive shaft by the shift transmission means, a request control corresponding to the braking request operation is performed. Controlling the first and second electric motors such that a regenerative braking force based on power is output to the drive shaft;
A method for controlling a power output apparatus including:
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