JP5023966B2 - Power transmission system - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンと負荷の間で動力伝達を行う動力伝達システムに関する。 The present invention relates to a power transmission system that transmits power between an engine and a load.
この種の動力伝達システムの関連技術が下記特許文献１に開示されている。特許文献１による動力伝達システムは、エンジンからの動力を無段変速機により変速して駆動輪へ伝達することが可能な第１動力伝達部と、エンジンからの動力を無段変速機に対し並列に設けられた遊星歯車機構を介して駆動輪へ伝達することが可能な第２動力伝達部と、を有し、遊星歯車機構は、リングギアに伝達されたエンジンからのトルクとサンギアに伝達されたモータジェネレータ（原動機）からのトルクを、それらのトルク比が所定比となる状態で合成してキャリアから駆動輪へ伝達する。そして、エンジンと無段変速機との間に第１クラッチが設けられ、エンジンと遊星歯車機構のリングギアとの間に第２クラッチが設けられ、リングギアの回転を拘束することが可能なブレーキが設けられている。
The related art of this type of power transmission system is disclosed in
特許文献１においては、ブレーキを解放状態且つ第１クラッチ及び第２クラッチを係合状態に制御して、無段変速機及び遊星歯車機構の両方を介してエンジンと駆動輪の間で動力伝達を行うときに、モータジェネレータのトルクを制御することで、無段変速機に伝達される動力と遊星歯車機構に伝達される動力の配分を制御することができる（以下動力配分制御とする）。この動力配分制御によって、動力伝達効率の向上を図ることができる。そして、第１クラッチ及び第２クラッチを解放状態且つブレーキを係合状態に制御して、モータジェネレータと駆動輪の間で伝達される動力を制御することで、エンジンの動力を駆動輪へ伝達させずにモータジェネレータの動力により車両を駆動することができる（以下ＥＶ（Electric Vehicle）走行制御とする）。さらに、第２クラッチを解放状態且つ第１クラッチを係合状態に制御して無段変速機を介してエンジンと駆動輪の間で動力伝達を行うときに、ブレーキを係合状態に制御してモータジェネレータと駆動輪の間で伝達される動力を制御することで、エンジンの動力により車両を駆動するときにモータジェネレータの動力により車両の駆動をアシストすることができる（以下動力補助制御とする）。このように、ブレーキ、第１クラッチ及び第２クラッチの係合／解放を切り替えることで、動力配分制御とＥＶ走行制御と動力補助制御のいずれかを選択的に行うことができる。
In
その他にも、下記特許文献２〜６及び非特許文献１の動力伝達システムが開示されている。
In addition, the power transmission systems disclosed in Patent Documents 2 to 6 and
特許文献１において、ＥＶ走行制御から動力配分制御への切り替えを行うためには、ＥＶ走行制御から動力補助制御を経由して動力配分制御に切り替える必要がある。さらに、動力補助制御から動力配分制御への切り替えを円滑に行うためには、ブレーキを解放して、遊星歯車機構のリングギアの回転をエンジンの回転と同期させて第２クラッチを係合することが望ましい。ただし、ブレーキを解放した状態で、リングギアの回転をエンジンの回転と同期させるようにモータジェネレータの速度制御を行うと、モータジェネレータのトルクを駆動輪へ伝達できなくなるため、エンジンのトルクのみで負荷の要求駆動力を賄う必要がある。そのため、ブレーキを解放してから第２クラッチを係合するまでの間（リングギアの回転がエンジンの回転と同期するまでの間）に、負荷の要求駆動力がエンジンのトルクのみで賄える値よりも大きくなると、負荷の駆動力が要求駆動力よりも低下する。また、動力配分制御に切り替えることなく動力補助制御の状態のままでは、エンジンからの動力が遊星歯車機構を介さずに駆動輪へ伝達されるため、動力配分制御よりも動力伝達効率が低下する。
In
本発明は、負荷の駆動力が要求駆動力よりも低下するのを防止しながら動力伝達効率を向上させることができる動力伝達システムを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a power transmission system capable of improving power transmission efficiency while preventing a driving force of a load from being reduced below a required driving force.
本発明に係る動力伝達システムは、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。 The power transmission system according to the present invention employs the following means in order to achieve the above-described object.
本発明に係る動力伝達システムは、エンジンからの動力を変速機により変速して負荷へ伝達することが可能な第１動力伝達部と、エンジンからの動力を変速機に対し並列に設けられた伝達機構を介して負荷へ伝達することが可能な第２動力伝達部と、発生するトルクの制御が可能な原動機と、原動機のトルクを制御する制御装置と、を有し、伝達機構は、エンジンからのトルクが伝達可能な入力側回転要素と、原動機からのトルクが伝達可能な配分用回転要素と、入力側回転要素に伝達されたトルクと配分用回転要素に伝達されたトルクをそれらのトルク比が所定比となる状態で合成して負荷へ伝達することが可能な出力側回転要素と、を含み、且つ２自由度の回転自由度を有する機構であり、第１動力伝達部は、エンジンと負荷の変速機を介した結合及びその解除を選択的に行うことが可能な第１断続機構を含み、第２動力伝達部は、エンジンと入力側回転要素の結合及びその解除を選択的に行うことが可能な第２断続機構と、入力側回転要素の回転の拘束及びその解除を選択的に行うことが可能な回転拘束機構と、を含み、制御装置は、回転拘束機構により入力側回転要素の回転を拘束した状態で、原動機と負荷の間で伝達される動力を制御する原動機動力制御と、第１断続機構によりエンジンと負荷を変速機を介して結合し且つ回転拘束機構により入力側回転要素の回転を拘束した状態で、原動機と負荷の間で伝達される動力を制御する動力補助制御と、第１断続機構によりエンジンと負荷を変速機を介して結合し且つ第２断続機構によりエンジンと入力側回転要素を結合した状態で、原動機のトルクを制御することで、変速機に伝達される動力と伝達機構に伝達される動力の配分を制御する動力配分制御と、のいずれかを選択的に実行し、さらに、前記動力補助制御から前記動力配分制御への切り替えを、負荷の要求駆動力がエンジンのトルクで賄える値以下であるときに行うことを要旨とする。 A power transmission system according to the present invention includes a first power transmission unit capable of shifting power from an engine by a transmission and transmitting the power to a load, and transmission provided in parallel to the transmission from the engine. A second power transmission unit capable of transmitting to the load via the mechanism, a prime mover capable of controlling the generated torque, and a control device for controlling the torque of the prime mover. The input-side rotating element that can transmit the torque of the motor, the distributing rotating element that can transmit the torque from the prime mover, the torque transmitted to the input-side rotating element and the torque transmitted to the distributing rotating element An output-side rotating element that can be combined and transmitted to the load in a state where the ratio is in a predetermined ratio, and has a two-degree-of-freedom rotational degree of freedom. Load transmission The second power transmission unit includes a first intermittent mechanism that can selectively perform the coupling and the release thereof, and the second power transmission unit can selectively couple and release the engine and the input-side rotation element. A state in which the control device constrains the rotation of the input-side rotating element by the rotation-constraining mechanism. The motor power control for controlling the power transmitted between the motor and the load, the engine and the load are coupled via the transmission by the first interrupting mechanism, and the rotation of the input side rotating element is constrained by the rotation restraining mechanism. In the state, the power assist control for controlling the power transmitted between the prime mover and the load, the engine and the load are coupled via the transmission by the first interrupting mechanism, and the engine and the input side rotating element are coupled by the second interrupting mechanism. Combine In the state, by controlling the torque of the prime mover, selectively executing either power transmitted to the transmission or power distribution control for controlling the distribution of power transmitted to the transmission mechanism, The gist is that the switching from the power assist control to the power distribution control is performed when the required driving force of the load is not more than a value that can be covered by the engine torque.
本発明の一態様では、制御装置は、前記動力補助制御から前記動力配分制御への切り替えを行う場合は、回転拘束機構による入力側回転要素の回転の拘束を解除し、入力側回転要素の回転がエンジンの回転と略同期するように原動機の回転速度を制御し、入力側回転要素の回転がエンジンの回転と略同期した状態で、第２断続機構によりエンジンと入力側回転要素を結合することが好適である。この態様では、制御装置は、回転拘束機構による入力側回転要素の回転の拘束を解除する際には、原動機のトルクを略０に制御することが好適である。 In one aspect of the present invention, when switching from the power assist control to the power distribution control, the control device releases the rotation restriction of the input side rotation element by the rotation restriction mechanism and rotates the input side rotation element. The rotational speed of the prime mover is controlled so that the rotation of the engine is substantially synchronized with the rotation of the engine, and the rotation of the input side rotation element is substantially synchronized with the rotation of the engine, and the engine and the input side rotation element are coupled by the second intermittent mechanism. Is preferred. In this aspect, it is preferable that the control device controls the torque of the prime mover to substantially zero when releasing the rotation restriction of the input side rotation element by the rotation restriction mechanism.
本発明の一態様では、制御装置は、前記原動機動力制御から前記動力補助制御への切り替えを、負荷の速度に基づいて行うことが好適である。また、本発明の一態様では、制御装置は、前記原動機動力制御から前記動力補助制御への切り替えを、負荷の要求駆動力が原動機のトルクで賄える値よりも大きいときに行うことが好適である。 In one aspect of the present invention, it is preferable that the control device switches from the prime mover power control to the power assist control based on a load speed. In one aspect of the present invention, it is preferable that the control device performs switching from the prime mover power control to the power assist control when the required drive force of the load is larger than a value that can be covered by the torque of the prime mover. .
本発明の一態様では、制御装置は、前記動力配分制御から前記動力補助制御への切り替えを、負荷の要求駆動力が原動機のトルクで賄える値以下であるときに行うことが好適である。また、本発明の一態様では、制御装置は、前記動力配分制御から前記動力補助制御への切り替えを、負荷の減速時に行うことが好適である。 In one aspect of the present invention, it is preferable that the control device performs switching from the power distribution control to the power assist control when the required driving force of the load is equal to or less than a value that can be covered by the torque of the prime mover. In one aspect of the present invention, it is preferable that the control device performs switching from the power distribution control to the power assist control when the load is decelerated.
本発明の一態様では、制御装置は、前記動力配分制御から前記動力補助制御への切り替えを行う場合は、第２断続機構によるエンジンと入力側回転要素の結合を解除し、入力側回転要素の回転が略停止するように原動機の回転速度を制御し、入力側回転要素の回転が略停止した状態で、回転拘束機構により入力側回転要素の回転を拘束することが好適である。この態様では、制御装置は、第２断続機構によるエンジンと入力側回転要素の結合を解除する際には、原動機のトルクを略０に制御することが好適である。また、この態様では、制御装置は、回転拘束機構により入力側回転要素の回転を拘束して前記動力補助制御に切り替えた後に、さらに、第１断続機構によるエンジンと負荷の変速機を介した結合を解除して前記原動機動力制御に切り替えることが好適である。 In one aspect of the present invention, when switching from the power distribution control to the power assist control, the control device releases the coupling between the engine and the input side rotating element by the second intermittent mechanism, It is preferable that the rotation speed of the prime mover is controlled so that the rotation substantially stops, and the rotation of the input side rotation element is restricted by the rotation restriction mechanism in a state where the rotation of the input side rotation element is substantially stopped. In this aspect, it is preferable that the control device controls the torque of the prime mover to be substantially zero when releasing the coupling between the engine and the input side rotation element by the second intermittent mechanism. Further, in this aspect, the control device restricts the rotation of the input side rotating element by the rotation restricting mechanism and switches to the power assist control, and then further couples the engine and the load via the transmission with the first intermittent mechanism. Is preferably switched to the prime mover power control.
本発明の一態様では、原動機は、電動モータまたは油圧モータであることが好適である。 In one embodiment of the present invention, the prime mover is preferably an electric motor or a hydraulic motor.
本発明によれば、負荷の駆動力が要求駆動力よりも低下するのを防止しながら、動力補助制御から動力配分制御への切り替えを行うことができる。その結果、負荷の駆動力が要求駆動力よりも低下するのを防止しながら、動力伝達効率を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to switch from the power assist control to the power distribution control while preventing the driving force of the load from being lower than the required driving force. As a result, it is possible to improve power transmission efficiency while preventing the load driving force from being lower than the required driving force.
以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings.
図１は、本発明の実施形態に係る動力伝達システムを備えた動力出力システムの概略構成を示す図である。本実施形態に係る動力出力システムは、ハイブリッド型の動力出力システムであり、以下に説明するエンジン１０、変速機１４、スタータジェネレータ１６、遊星歯車機構２０、モータジェネレータ２２、電子制御装置４２、クラッチＣ１，Ｃ２、及びブレーキＢ１を備えている。そして、本実施形態に係る動力出力システムは、以下に説明するように、エンジン１０からの動力を変速機１４により変速して負荷へ伝達することが可能であるとともに、エンジン１０からの動力を遊星歯車機構２０を介して負荷へ伝達することも可能である。なお、本実施形態に係る動力出力システムは、例えば車両の駆動に用いられるものである。
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a power output system including a power transmission system according to an embodiment of the present invention. The power output system according to the present embodiment is a hybrid power output system, and will be described below.
エンジン１０の発生する動力は、クラッチＣ１を介して変速機１４の入力軸２６へ伝達可能である。変速機１４は、入力軸２６に伝達された動力を変速して出力軸３６へ伝達する。変速機１４の出力軸３６に伝達された動力は、カウンタギア３８（中間軸３９）を介して車両の駆動輪４０へ伝達されることで、例えば車両の駆動等の負荷の駆動に用いられる。なお、エンジン１０の出力軸１０−１には、エンジン１０の振動を抑制するためのダンパ１１が連結されている。
The power generated by the
図１では、変速機１４の一例として、ベルト式無段変速機（ＣＶＴ）を示している。ベルト式無段変速機１４は、入力軸２６に連結されエンジン１０からの動力が伝達されるプライマリプーリ（入力回転部材）３０と、出力軸３６に連結され駆動輪４０へ動力を伝達するセカンダリプーリ（出力回転部材）３２とを備え、プライマリプーリ３０とセカンダリプーリ３２は、それらの回転中心軸（入力軸２６及び出力軸３６）が互いに平行になる状態で入力軸２６及び出力軸３６に直交する方向に間隔をおいて配置されている。プライマリプーリ３０及びセカンダリプーリ３２には無端ベルト３４が巻き掛けられており、ベルト式無段変速機１４は、プライマリプーリ３０に伝達されたエンジン１０からの動力を変速してセカンダリプーリ３２からカウンタギア３８を介して駆動輪４０へ伝達する。そして、ベルト式無段変速機１４は、プライマリプーリ３０及びセカンダリプーリ３２への無端ベルト３４の掛かり径を例えば油圧力により変化させることで変速比γ（＝入力軸２６の回転速度／出力軸３６の回転速度）を変更する。ただし、ここでの変速機１４の種類は特に限定されるものではなく、例えばトロイダル式無段変速機であってもよい。
In FIG. 1, a belt type continuously variable transmission (CVT) is shown as an example of the
スタータジェネレータ１６は、エンジン１０の出力軸１０−１に連結されており、エンジン１０からの動力を利用して回転駆動されることで電気エネルギーを生成する回生運転（発電運転）を行うことが可能である。つまり、スタータジェネレータ１６は、発電機（被動機）の機能を有する。スタータジェネレータ１６の回生運転により生成された電気エネルギーは、バッテリ等の蓄電装置に蓄積される。さらに、スタータジェネレータ１６は、蓄電装置に蓄積された電気エネルギーを基に動力を発生して停止状態のエンジン１０を始動することも可能である。つまり、スタータジェネレータ１６は、電動モータ（原動機）として機能することもできる。なお、スタータジェネレータ１６のトルクについては、電子制御装置４２により制御することができる。
The
遊星歯車機構２０は、変速機１４に対し並列して設けられており、サンギアＳ、キャリアＣＲ、及びリングギアＲを回転要素として有するシングルピニオン遊星歯車により構成されている。サンギアＳは、モータジェネレータ２２と結合されており、モータジェネレータ２２からのトルクが伝達可能である。リングギアＲは、クラッチＣ２を介してエンジン１０の出力軸１０−１及びスタータジェネレータ１６と結合可能であり、エンジン１０からのトルクが伝達可能である。キャリアＣＲは、カウンタギア３８（中間軸３９）を介して駆動輪４０及び変速機１４の出力軸３６と結合されている。
The
モータジェネレータ２２は、スタータジェネレータ１６が発生する電気エネルギーや蓄電装置に蓄積された電気エネルギーを利用して回転駆動されることで動力を発生してサンギアＳへ出力する力行運転を行うことが可能である。さらに、モータジェネレータ２２は、サンギアＳに伝達された動力を基に電気エネルギーを生成する回生運転（発電運転）を行うことも可能である。このように、モータジェネレータ２２は、電動モータ（原動機）及び発電機（被動機）の両方の機能を有する。モータジェネレータ２２の回生運転により生成された電気エネルギーは、蓄電装置に蓄積される。なお、モータジェネレータ２２のトルクについては、電子制御装置４２により制御することができる。また、モータジェネレータ２２の最大出力は、スタータジェネレータ１６の最大出力と等しく（あるいはほぼ等しく）設定されている。
The
遊星歯車機構２０において、サンギアＳ、キャリアＣＲ、及びリングギアＲの３つの回転要素の回転速度は、図２の共線図に示す共線関係にある。ただし、図２の共線図において、ρはサンギアＳとリングギアＲの歯数比（０＜ρ＜１を満たす定数）である。図２の共線図では、駆動輪４０（変速機１４の出力軸３６）に結合されたキャリアＣＲが、モータジェネレータ２２に結合されたサンギアＳと、エンジン１０及びスタータジェネレータ１６に結合可能なリングギアＲとの間に配置されている。そして、遊星歯車機構２０は２自由度の回転自由度を有する機構であり、サンギアＳ、キャリアＣＲ、及びリングギアＲの３つの回転要素のうち２つの回転要素の回転速度が決まると、残りの１つの回転要素の回転速度も決まる。そのため、モータジェネレータ２２の動力（サンギアＳに伝達される動力）を決定することで、クラッチＣ２を介してリングギアＲに伝達されたエンジン１０からの動力を、キャリアＣＲから出力して駆動輪４０へ伝達することができる。
In the
クラッチＣ１は、その係合／解放により、エンジン１０の出力軸１０−１及びスタータジェネレータ１６と変速機１４の入力軸２６（プライマリプーリ３０）との結合、及びその解除を選択的に行うことが可能である。このクラッチＣ１により、エンジン１０及びスタータジェネレータ１６と駆動輪４０との変速機１４を介した結合、及びその解除を選択的に行うことが可能である。クラッチＣ２は、その係合／解放により、エンジン１０の出力軸１０−１及びスタータジェネレータ１６とリングギアＲとの結合、及びその解除を選択的に行うことが可能である。このクラッチＣ２により、エンジン１０及びスタータジェネレータ１６と駆動輪４０との遊星歯車機構２０を介した結合、及びその解除を選択的に行うことが可能である。また、ブレーキＢ１は、その係合／解放により、リングギアＲの回転の拘束及びその解除を選択的に行うことが可能である。ここで、動力断続機構として機能するクラッチＣ１，Ｃ２及び回転拘束機構として機能するブレーキＢ１の各々は、例えば油圧力や電磁力を利用してその係合／解放を切り替えることが可能である。なお、図１は、クラッチＣ１が湿式多板クラッチ等の摩擦クラッチであり、クラッチＣ２がドッグクラッチやシンクロクラッチ等の歯の噛み合いによって係合を行う噛み合いクラッチであり、ブレーキＢ１がバンドブレーキである例を示している。
The clutch C1 can selectively couple and release the output shaft 10-1 of the
電子制御装置４２は、ＣＰＵを中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを記憶したＲＯＭと、一時的にデータを記憶するＲＡＭと、入出力ポートと、を備える。この電子制御装置４２には、図示しない各センサにより検出されたスロットル開度を示す信号、エンジン１０（あるいはスタータジェネレータ１６）の回転速度を示す信号、変速機１４の出力軸回転速度（あるいは車速）を示す信号、及びモータジェネレータ２２の回転速度を示す信号等が入力ポートを介して入力されている。一方、電子制御装置４２からは、変速機１４の変速比γを制御するための変速制御信号、エンジン１０の運転状態を制御するためのエンジン制御信号、スタータジェネレータ１６の運転状態を制御するためのジェネレータ制御信号、モータジェネレータ２２の運転状態を制御するためのモータ制御信号、及びクラッチＣ１，Ｃ２とブレーキＢ１の各々の係合状態を制御するためのクラッチ制御信号等が出力ポートを介して出力されている。
The
以上のように構成された本実施形態に係る動力出力システムにおいては、エンジン１０からの動力をクラッチＣ１及び変速機１４を介して駆動輪４０へ伝達することが可能な第１動力伝達経路と、エンジン１０からの動力をクラッチＣ２及び遊星歯車機構２０を介して駆動輪４０へ伝達することが可能な第２動力伝達経路と、が設けられている。そして、クラッチＣ１，Ｃ２の両方が係合された状態では、変速機１４及び遊星歯車機構２０の両方（第１動力伝達経路及び第２動力伝達経路の両方）を介してエンジン１０と駆動輪４０の間で動力伝達を行うことが可能である。
In the power output system according to the present embodiment configured as described above, a first power transmission path capable of transmitting power from the
次に、本実施形態に係る動力出力システムの動作、特に、負荷（車両）を駆動する動作について説明する。なお、以下の説明において、遊星歯車機構２０のサンギアＳ、キャリアＣＲ、及びリングギアＲの回転方向については、車両が前進するときのキャリアＣＲの回転方向（図２の共線図の上向き）を正転方向とし、車両が後退するときのキャリアＣＲの回転方向（図２の共線図の下向き）を逆転方向とする。また、以下の説明においては、説明の便宜上、動力の損失が無いものとして説明する。
Next, the operation of the power output system according to the present embodiment, particularly the operation of driving a load (vehicle) will be described. In the following description, the rotation direction of the sun gear S, the carrier CR, and the ring gear R of the
まず変速機１４及び遊星歯車機構２０の両方を介してエンジン１０と駆動輪４０の間で動力伝達を行う場合の動作について説明する。その場合、電子制御装置４２は、ブレーキＢ１を解放状態に制御するとともにクラッチＣ１，Ｃ２を係合状態に制御する。すなわち、図３，４に示すように、ブレーキＢ１によるリングギアＲの回転の拘束が解除され、クラッチＣ１によりエンジン１０及びスタータジェネレータ１６と駆動輪４０とが変速機１４を介して結合され、且つクラッチＣ２によりエンジン１０及びスタータジェネレータ１６と駆動輪４０とが遊星歯車機構２０を介して結合された状態に制御する。その状態で、電子制御装置４２は、モータジェネレータ２２のトルク及びスタータジェネレータ１６のトルクを制御する。
First, an operation in the case where power is transmitted between the
ここで、モータジェネレータ２２のトルク（サンギアＳのトルク）をＴmg、リングギアＲのトルクをＴin、キャリアＣＲのトルクをＴout、モータジェネレータ２２の回転速度（サンギアＳの回転速度）をωmg、エンジン１０の回転速度（リングギアＲの回転速度）をωeng、キャリアＣＲの回転速度をωout、モータジェネレータ２２の動力（サンギアＳの動力）をＰmg、リングギアＲの動力をＰin、キャリアＣＲの動力をＰoutとすると、図２の共線図から以下の（１）〜（４）式が成立する。 Here, the torque of the motor generator 22 (torque of the sun gear S) is T mg , the torque of the ring gear R is T in , the torque of the carrier CR is T out , and the rotational speed of the motor generator 22 (rotational speed of the sun gear S) is ω. mg , the rotational speed of the engine 10 (rotational speed of the ring gear R) is ω eng , the rotational speed of the carrier CR is ω out , the power of the motor generator 22 (power of the sun gear S) is P mg , and the power of the ring gear R is P In , when the power of the carrier CR is P out , the following equations (1) to (4) are established from the nomogram of FIG.
（１）、（２）式から、リングギアＲのトルクＴinは、モータジェネレータ２２のトルクＴmgにより決まり、リングギアＲの動力Ｐinは、モータジェネレータ２２のトルクＴmgに応じて変化する。したがって、電子制御装置４２は、モータジェネレータ２２のトルクＴmgを変化させることで、リングギアＲの動力Ｐinを変化させることができる。
From the expressions (1) and (2), the torque T in of the ring gear R is determined by the torque T mg of the
また、（３）式から、キャリアＣＲのトルクＴoutは、リングギアＲのトルクＴinとモータジェネレータ２２のトルク（サンギアＳのトルク）Ｔmgを、それらのトルク比Ｔin／Ｔmgが所定比１／ρとなる状態で合成したトルクとなる。そして、（４）式から、キャリアＣＲの動力Ｐoutは、リングギアＲの動力Ｐinとモータジェネレータ２２の動力（サンギアＳの動力）Ｐmgを合成した動力となる。
Further, from equation (3), the torque T out of the carrier CR is a T mg (torque of the sun gear S) torque of the ring gear R of the torque T in the
エンジン１０の動力Ｐengにより車両を前進方向に駆動する（駆動輪４０を正転方向に駆動する）ときは、電子制御装置４２は、モータジェネレータ２２のトルク制御によりサンギアＳに正転方向（図２の共線図の上向き）のトルクＴmgを作用させる。これによって、エンジン１０の動力Ｐengは、図４，５に示すように、その一部がスタータジェネレータ１６の回生運転による発電電力Ｐgeに変換されるとともに、その残りが変速機１４及び遊星歯車機構２０の両方に分配されて伝達される。エンジン１０から遊星歯車機構２０に伝達された動力Ｐinは、モータジェネレータ２２の動力Ｐmgと合成され、この合成された動力Ｐoutが駆動輪４０に伝達される。このとき、リングギアＲに伝達されたエンジン１０からのトルクＴinとサンギアＳに伝達されたモータジェネレータ２２からのトルクＴmgを、それらのトルク比Ｔin／Ｔmgが所定比１／ρとなる状態で合成してキャリアＣＲから駆動輪４０へ伝達するトルク合成動作が遊星歯車機構２０により行われる。また、エンジン１０から変速機１４に伝達された動力Ｐeng−Ｐge−Ｐinは、変速機１４により変速されて駆動輪４０に伝達される。
When the vehicle is driven in the forward direction by the power P eng of the engine 10 (the
前述したように、モータジェネレータ２２のトルクを変化させることで、遊星歯車機構２０に伝達される動力Ｐinを変化させることができる。そして、スタータジェネレータ１６のトルク（回生トルク）を変化させることで、スタータジェネレータ１６の発電電力Ｐgeを変化させることができ、変速機１４に伝達される動力Ｐeng−Ｐge−Ｐinを変化させることができる。そこで、電子制御装置４２は、モータジェネレータ２２のトルクＴmg及びスタータジェネレータ１６のトルク（回生トルク）Ｔgeを制御することで、変速機１４に伝達される動力Ｐeng−Ｐge−Ｐinと遊星歯車機構２０に伝達される動力Ｐinの配分を制御する動力配分制御を実行することができる。その際には、変速機１４の変速比γに関係なく、変速機１４に伝達される動力Ｐeng−Ｐge−Ｐinと遊星歯車機構２０に伝達される動力Ｐinの配分を能動的に制御することができる。さらに、モータジェネレータ２２の動力Ｐmg及びスタータジェネレータ１６の発電電力Ｐgeにより、駆動輪４０に伝達される動力を制御することもできる。例えば、エンジン１０の燃料消費率が最少となるようにエンジン１０の回転速度ωeng及びトルクＴengと変速機１４の変速比γを制御するとともに、車両（負荷）要求動力とエンジン１０の動力との偏差をモータジェネレータ２２の動力（さらにはスタータジェネレータ１６の動力）により補償することができる。動力損失を無視して考えると、モータジェネレータ２２の動力Ｐmgがスタータジェネレータ１６の発電電力Ｐgeに等しいときは、駆動輪４０に伝達される動力がエンジン１０の動力Ｐengに等しくなる。また、モータジェネレータ２２の動力Ｐmgがスタータジェネレータ１６の発電電力Ｐgeよりも大きいときは、駆動輪４０に伝達される動力がエンジン１０の動力Ｐengよりも大きくなり、モータジェネレータ２２の動力Ｐmgがスタータジェネレータ１６の発電電力Ｐgeよりも小さいときは、駆動輪４０に伝達される動力がエンジン１０の動力Ｐengよりも小さくなる。モータジェネレータ２２の動力Ｐmgとスタータジェネレータ１６の発電電力Ｐgeとの間に差が生じているときは、蓄電装置の充電または放電によってその差分が吸収される。
As described above, by changing the torque of the
なお、図６の共線図における上側の共線に示すように、サンギアＳの回転がリングギアＲの回転と同方向であるときは（主に高車速時）、モータジェネレータ２２は力行運転となる（電動モータとして機能する）。一方、図６の共線図における下側の共線に示すように、サンギアＳの回転がリングギアＲの回転と逆転するときは（主に低車速時）、モータジェネレータ２２は回生運転となる（発電機として機能する）。そのため、動力配分制御については、主に高車速時に行うことが好ましい。
When the rotation of the sun gear S is in the same direction as the rotation of the ring gear R (mainly at high vehicle speed), as shown in the upper collinear diagram in FIG. (Functions as an electric motor). On the other hand, when the rotation of the sun gear S reversely rotates with the rotation of the ring gear R (mainly at low vehicle speeds), as shown in the lower collinear diagram in FIG. 6, the
次に、電子制御装置４２により動力配分制御を実行するときの好適な具体例について説明する。
Next, a preferred specific example when the power distribution control is executed by the
ここで、変速機（ＣＶＴ）１４を介して動力伝達を行うよりも遊星歯車機構２０を介して動力伝達を行う方が動力伝達効率を向上させることができる。また、変速機１４に伝達されるトルクが小さいときは、変速機１４における動力伝達効率が低下する。そこで、電子制御装置４２は、動力配分制御を実行するときには、エンジン１０のトルクＴｅに基づいてスタータジェネレータ１６のトルクＴge及びモータジェネレータ２２のトルクＴmgを制御する、すなわち変速機１４に伝達される動力と遊星歯車機構２０に伝達される動力の配分を制御することが好ましい。より具体的には、電子制御装置４２は、エンジン１０のトルクＴｅの減少に対してスタータジェネレータ１６のトルク（回生トルク）Ｔge及びモータジェネレータ２２のトルクＴmgを増大させることで、変速機１４に伝達される動力の配分を減少させるとともに遊星歯車機構２０に伝達される動力の配分を増大させることが好ましい。なお、エンジン１０のトルクＴｅについては、例えば図示しないセンサにより検出されたスロットル開度Ａ及びエンジン１０の回転速度ωengから推定することができる。
Here, it is possible to improve the power transmission efficiency by performing the power transmission via the
また、無端ベルト３４のプライマリプーリ３０及びセカンダリプーリ３２への接触径比ｒ１／ｒ２を変化させることで変速比γを変更する無段変速機１４においては、接触径比ｒ１／ｒ２が１から離れるにつれて動力伝達効率が低下する。そこで、電子制御装置４２は、動力配分制御を実行するときには、接触径比ｒ１／ｒ２に基づいてスタータジェネレータ１６のトルクＴge及びモータジェネレータ２２のトルクＴmgを制御することで、変速機１４に伝達される動力と遊星歯車機構２０に伝達される動力の配分を制御することが好ましい。より具体的には、電子制御装置４２は、接触径比ｒ１／ｒ２が１から離れるのに対してスタータジェネレータ１６のトルク（回生トルク）Ｔge及びモータジェネレータ２２のトルクＴmgを増大させることで、変速機１４に伝達される動力の配分を減少させるとともに遊星歯車機構２０に伝達される動力の配分を増大させることが好ましい。ここでの接触径比ｒ１／ｒ２については、例えば変速比γ（＝エンジン１０の回転速度ωeng／出力軸３６の回転速度ωout）から求めることができる。そこで、電子制御装置４２は、変速比γに基づいてスタータジェネレータ１６のトルクＴge及びモータジェネレータ２２のトルクＴmg（変速機１４に伝達される動力と遊星歯車機構２０に伝達される動力の配分）を制御することができる。なお、変速機１４がローラの入出力ディスクへの接触径比ｒ１／ｒ２を変化させることで変速比γを変更するトロイダル式無段変速機である場合でも、電子制御装置４２は、動力配分制御を実行するときには、接触径比ｒ１／ｒ２に基づいてスタータジェネレータ１６のトルクＴge及びモータジェネレータ２２のトルクＴmgを制御することが好ましい。ここでの接触径比ｒ１／ｒ２については、例えば変速比γやローラ傾転角から求めることができる。
Further, in the continuously
また、変速機１４の最大トルク伝達容量を低減してエンジン１０の最大トルクより小さく設定した場合において、エンジン１０から変速機１４に伝達されるトルクが変速機１４の最大トルク伝達容量を超えるときは、変速機１４に滑りが発生することになる。そこで、電子制御装置４２は、動力配分制御を実行するときには、エンジン１０から変速機１４に伝達されるトルクが変速機１４の最大トルク伝達容量（所定量）を超えないように、スタータジェネレータ１６のトルクＴge及びモータジェネレータ２２のトルクＴmgを制御することで、変速機１４に伝達される動力と遊星歯車機構２０に伝達される動力の配分を制御することが好ましい。より具体的には、電子制御装置４２は、エンジン１０のトルクＴｅが変速機１４の最大トルク伝達容量より大きいと判定したときは、エンジン１０から変速機１４に伝達されるトルクＴｅ−Ｔge−Ｔinが変速機１４の最大トルク伝達容量を下回るようにスタータジェネレータ１６のトルク（回生トルク）Ｔge及びモータジェネレータ２２のトルクＴmg（＝ρ×Ｔin）を制御することが好ましい。この制御によって、エンジン１０のトルクが大きい高負荷走行状態において変速機１４に伝達されるトルクを低減することができ、変速機１４の最大トルク伝達容量を低減することができる。
Further, when the maximum torque transmission capacity of the
なお、変速機１４の最大トルク伝達容量を低減することができると、変速機１４の伝達効率も向上する。よって、エンジン１０のトルクが小さい低負荷走行状態では、遊星歯車機構２０に動力を伝達させずに、変速機１４による動力伝達を行った方が動力伝達効率が最適となる場合がある。元々変速機１４への伝達トルクが小さくなる低負荷走行状態においては、動力配分制御により変速機１４に伝達されるトルクをさらに低下させると、変速機１４の伝達効率が低下した結果、動力伝達システム全体での伝達効率がかえって低下する場合も生じるためである。そこで、電子制御装置４２は、エンジン１０のトルクＴｅが設定値（変速機１４の最大トルク伝達容量より十分小さい値）より小さいと判定したときは、動力配分制御を行わずに（遊星歯車機構２０による動力伝達を行わずに）、変速機１４による動力伝達を行うこともできる。
If the maximum torque transmission capacity of the
また、上記の説明では、動力配分制御の実行時にモータジェネレータ２２のトルクだけでなくスタータジェネレータ１６のトルクも制御するものとした。ただし、動力配分制御の実行時に必ずしもスタータジェネレータ１６のトルクを制御しなくてもよく、その場合でも、変速機１４に伝達される動力と遊星歯車機構２０に伝達される動力の配分を能動的に制御することができる。その場合の動作については、上記の説明においてスタータジェネレータ１６のトルクＴge及び発電電力Ｐgeが０である場合を考えればよい。
In the above description, not only the torque of the
以上説明したように、本実施形態においては、変速機１４及び遊星歯車機構２０の両方を介してエンジン１０と駆動輪４０の間で動力伝達を行うときに、スタータジェネレータ１６のトルクＴge及びモータジェネレータ２２のトルクＴmgを制御することで、変速機１４に伝達される動力Ｐeng−Ｐge−Ｐinと遊星歯車機構２０に伝達される動力Ｐinの配分を能動的に制御することができる。例えば入力軸２６のトルクが小さい状態や無端ベルト３４のプライマリプーリ３０及びセカンダリプーリ３２への接触径比ｒ１／ｒ２が１から大きく離れた状態等の変速機１４の動力伝達効率が低下する状態では、スタータジェネレータ１６のトルク（回生トルク）Ｔge及びモータジェネレータ２２のトルクＴmgを増大させて、変速機１４に伝達される動力Ｐeng−Ｐge−Ｐinの配分を減少させるとともに遊星歯車機構２０に伝達される動力Ｐinの配分を増大させることで、動力伝達効率を向上させることができる。また、エンジン１０のトルクＴｅが変速機１４の最大トルク伝達容量より大きくなる状態では、スタータジェネレータ１６のトルク（回生トルク）Ｔge及びモータジェネレータ２２のトルクＴmgを増大させて、変速機１４に伝達される動力Ｐeng−Ｐge−Ｐinの配分を減少させるとともに遊星歯車機構２０に伝達される動力Ｐinの配分を増大させることで、変速機１４の最大トルク伝達容量を小さく設定しても変速機１４の滑りを抑制することができる。このように、本実施形態によれば、変速機１４に伝達される動力Ｐeng−Ｐge−Ｐinと遊星歯車機構２０に伝達される動力Ｐinの配分を適切に制御することができるので、変速機１４の最大トルク伝達容量を低減することができるとともに動力伝達効率を向上させることができる。さらに、スタータジェネレータ１６の発電電力Ｐgeを利用してモータジェネレータ２２に動力Ｐmgを発生させることができるため、蓄電装置の充電状態（バッテリのＳＯＣ）が低いときでも、変速機１４に伝達される動力Ｐeng−Ｐge−Ｐinと遊星歯車機構２０に伝達される動力Ｐinの配分を能動的に制御することができる。さらに、スタータジェネレータ１６の最大出力をモータジェネレータ２２の最大出力と等しく（あるいはほぼ等しく）設定することで、スタータジェネレータ１６の発電電力をモータジェネレータ２２の動力に効率よく用いることができる。そのため、バッテリのＳＯＣが低いときでも、スタータジェネレータ１６の発電電力Ｐge及びモータジェネレータ２２の動力Ｐmgを増大させて、変速機１４に伝達される動力Ｐeng−Ｐge−Ｐinの配分を減少させるとともに遊星歯車機構２０に伝達される動力Ｐinの配分を増大させることができ、動力伝達効率を向上させることができる。
As described above, in the present embodiment, when power is transmitted between the
また、本実施形態に係る動力出力システムにおいては、エンジン１０の動力を駆動輪４０へ伝達させずにモータジェネレータ２２の動力により車両を駆動するＥＶ（Electric Vehicle）走行を行うこともできる。このＥＶ走行を行う場合、電子制御装置４２は、クラッチＣ１，Ｃ２を解放状態に制御するとともにブレーキＢ１を係合状態に制御する。すなわち、図７，８に示すように、エンジン１０及びスタータジェネレータ１６と駆動輪４０との変速機１４及び遊星歯車機構２０を介した結合が解除され且つリングギアＲの回転がロックされた状態に制御する。その状態で、電子制御装置４２は、モータジェネレータ２２のトルクＴmgを制御することで、モータジェネレータ２２と駆動輪４０の間で伝達される動力を制御するＥＶ走行制御を実行する。このＥＶ走行制御については、主に低車速時に行うことが好ましい。
In the power output system according to the present embodiment, EV (Electric Vehicle) running that drives the vehicle with the power of the
モータジェネレータ２２の動力により車両を前進方向に駆動するときは、電子制御装置４２は、モータジェネレータ２２のトルク制御によりサンギアＳに正転方向のトルクＴmgを作用させる。これによって、モータジェネレータ２２の力行運転が行われ、図８に示すように、モータジェネレータ２２の動力が遊星歯車機構２０により変速（減速）されて駆動輪４０に伝達される。一方、車両の運動エネルギーを回生するとき（車両の減速運転時）は、電子制御装置４２は、モータジェネレータ２２のトルク制御によりサンギアＳに逆転方向のトルクＴmgを作用させる。これによって、モータジェネレータ２２の回生運転が行われ、駆動輪４０の動力が遊星歯車機構２０を介してモータジェネレータ２２に伝達されてモータジェネレータ２２の発電電力に変換される。なお、電子制御装置４２は、例えば図示しないセンサにより検出された車両のアクセルペダルの操作量やブレーキペダルの操作量に基づいて、車両の運動エネルギーが回生されるときか否か（車両の減速運転時であるか否か）を判定することができる。
When the vehicle is driven in the forward direction by the power of the
なお、電子制御装置４２は、ＥＶ走行制御を実行するときには、図９に示すように、エンジン１０及びスタータジェネレータ１６の運転を停止した状態で、モータジェネレータ２２と駆動輪４０の間で伝達される動力を制御することができる。あるいは、電子制御装置４２は、ＥＶ走行制御を実行するときには、スタータジェネレータ１６によりエンジン１０を始動した後に、スタータジェネレータ１６の回生運転によりエンジン１０からスタータジェネレータ１６へ伝達される動力を制御するとともに、モータジェネレータ２２と駆動輪４０の間で伝達される動力を制御することもできる。この動力制御によって、図１０に示すように、エンジン１０の動力をスタータジェネレータ１６の発電電力に変換することができ、この発電電力を用いてモータジェネレータ２２の力行運転を行うことで、モータジェネレータ２２の動力を駆動輪４０へ伝達することができる。
When the EV control is executed, the
ここでは、例えばバッテリのＳＯＣ等の蓄電装置の充電状態に基づいて、エンジン１０及びスタータジェネレータ１６の運転を行うか否かを選択することができる。より具体的には、電子制御装置４２は、ＥＶ走行制御を実行する場合にバッテリのＳＯＣ（蓄電装置の充電状態）が設定量以上であるときは、エンジン１０及びスタータジェネレータ１６の運転を停止する方を選択する。一方、電子制御装置４２は、ＥＶ走行制御を実行する場合にバッテリのＳＯＣが設定量よりも低いときは、エンジン１０の運転を行うとともにスタータジェネレータ１６の回生運転を行う方を選択する。これによって、蓄電装置の充電状態（バッテリのＳＯＣ）を適正範囲内に保つようにＥＶ走行を行うことができる。また、バッテリのＳＯＣが低い場合でもＥＶ走行を行うことができる。なお、バッテリのＳＯＣについては、例えば図示しないセンサにより検出されたバッテリの電流及びバッテリの電圧に基づいて推定することができる。
Here, for example, whether or not to operate the
また、本実施形態に係る動力出力システムにおいては、エンジン１０の動力により車両を駆動するときに、モータジェネレータ２２の動力により車両の駆動をアシストすることもできる。その場合、電子制御装置４２は、クラッチＣ２を解放状態に制御するとともにクラッチＣ１を係合状態に制御する。すなわち、図１１，１２に示すように、エンジン１０及びスタータジェネレータ１６と駆動輪４０とが変速機１４を介して結合され且つエンジン１０及びスタータジェネレータ１６と駆動輪４０との遊星歯車機構２０を介した結合が解除された状態に制御することで、変速機１４を介してエンジン１０と駆動輪４０の間で動力伝達を行う。さらに、電子制御装置４２は、図１１，１２に示すように、ブレーキＢ１を係合状態に制御することで、リングギアＲの回転がロックされた状態に制御する。その状態で、電子制御装置４２は、モータジェネレータ２２のトルクＴmgを制御することで、モータジェネレータ２２と駆動輪４０の間で伝達される動力を制御する動力補助制御（エンジン＋モータ走行制御）を実行する。この動力補助制御の実行時には、電子制御装置４２は、エンジン１０の燃料消費率が最少となるようにエンジン１０の回転速度ωeng及びトルクＴengと変速機１４の変速比γを制御するとともに、車両（負荷）要求動力とエンジン１０の動力との偏差をモータジェネレータ２２の動力により補償することができる。なお、動力補助制御については、主に高車速時に行うことが好ましい。また、エンジン１０から変速機１４を介して駆動輪４０へ伝達可能な最大トルクは、モータジェネレータ２２から遊星歯車機構２０を介して駆動輪４０へ伝達可能な最大トルクよりも大きく設定されている。
In the power output system according to the present embodiment, when the vehicle is driven by the power of the
エンジン１０の動力により車両を前進方向に駆動するときに車両の要求動力がエンジン１０の動力より大きい場合は、電子制御装置４２は、モータジェネレータ２２のトルク制御によりサンギアＳに正転方向のトルクＴmgを作用させる。これによって、モータジェネレータ２２の力行運転が行われ、図１２，１３に示すように、モータジェネレータ２２の動力が遊星歯車機構２０により変速（減速）されて駆動輪４０に伝達される。それとともに、図１２，１３に示すように、エンジン１０の動力が変速機１４により変速されて駆動輪４０に伝達される。一方、車両の要求動力がエンジン１０の動力より小さい場合は、電子制御装置４２は、モータジェネレータ２２のトルク制御によりサンギアＳに逆転方向のトルクＴmgを作用させる。これによって、モータジェネレータ２２の回生運転が行われ、駆動輪４０の動力が遊星歯車機構２０を介してモータジェネレータ２２に伝達されてモータジェネレータ２２の発電電力に変換される。
When the required power of the vehicle is larger than the power of the
また、車両の運動エネルギーを回生するとき（車両の減速運転時）にも、電子制御装置４２は、モータジェネレータ２２のトルク制御によりサンギアＳに逆転方向のトルクＴmgを作用させる。これによって、モータジェネレータ２２の回生運転が行われ、図１４に示すように、駆動輪４０の動力が遊星歯車機構２０を介してモータジェネレータ２２に伝達されてモータジェネレータ２２の発電電力に変換される。それとともに、スタータジェネレータ１６の回生運転を行うことで、図１４に示すように、駆動輪４０の動力が変速機１４を介してスタータジェネレータ１６に伝達されてスタータジェネレータ１６の発電電力に変換される。なお、車両の運動エネルギーを回生するときには、クラッチＣ１を解放することもできる。その場合は、モータジェネレータ２２の回生運転を行うことで、図１５に示すように、駆動輪４０の動力が遊星歯車機構２０を介してモータジェネレータ２２に伝達されてモータジェネレータ２２の発電電力に変換される。
In addition, when regenerating the kinetic energy of the vehicle (during the deceleration operation of the vehicle), the
また、電子制御装置４２は、動力補助制御の実行時には、スタータジェネレータ１６の回生運転によりエンジン１０からスタータジェネレータ１６へ伝達される動力（スタータジェネレータ１６の発電電力）を制御することで、エンジン１０から変速機１４へ伝達される動力を制御するとともに、モータジェネレータ２２と駆動輪４０の間で伝達される動力を制御することもできる。この動力制御によって、図１６に示すように、エンジン１０の動力をスタータジェネレータ１６の発電電力と変速機１４へ伝達される動力とに分配することができるとともに、スタータジェネレータ１６の発電電力を用いてモータジェネレータ２２の力行運転を行うことで、モータジェネレータ２２の動力を駆動輪４０へ伝達することができる。つまり、エンジン１０と駆動輪４０の間で動力伝達を行うときに、変速機１４を介して伝達される動力とスタータジェネレータ１６及びモータジェネレータ２２を介して伝達される動力の配分を制御することができる。
In addition, the
以上説明した本実施形態の各動作において、クラッチＣ１，Ｃ２及びブレーキＢ１の係合／解放をまとめると下表に示すようになる。ただし、下表において、○は係合、空欄は解放を表す。 In each operation of the present embodiment described above, the engagement / release of the clutches C1, C2 and the brake B1 is summarized as shown in the following table. However, in the table below, ○ indicates engagement, and the blank indicates release.
上表に示すように、電子制御装置４２は、クラッチＣ１，Ｃ２及びブレーキＢ１の係合／解放を切り替えることで、動力配分制御モードとＥＶ走行制御モードと動力補助制御モードとのいずれかを選択的に実行することができる。例えば、クラッチＣ１を解放状態から係合状態に切り替えることで、ＥＶ走行制御モードから動力補助制御モードへの切り替えを行うことができる。そして、ブレーキＢ１を係合状態から解放状態に切り替えるとともにクラッチＣ２を解放状態から係合状態に切り替えることで、動力補助制御モードから動力配分制御モードへの切り替えを行うことができる。また、クラッチＣ２を係合状態から解放状態に切り替えるとともにブレーキＢ１を解放状態から係合状態に切り替えることで、動力配分制御モードから動力補助制御モードへの切り替えを行うことができる。そして、クラッチＣ１を係合状態から解放状態に切り替えることで、動力補助制御モードからＥＶ走行制御モードへの切り替えを行うことができる。以下、電子制御装置４２により動力配分制御モードとＥＶ走行制御モードと動力補助制御モードとを選択的に切り替える処理の好適な具体例について説明する。
As shown in the above table, the
図１７は、ＥＶ走行制御モードから動力配分制御モードへ切り替える処理を説明するフローチャートである。図１７のフローチャートのステップＳ１０１では、ＥＶ走行制御モードにおいてエンジン１０の始動を行うか否かが判定される。ここでは、前述したように、例えばバッテリのＳＯＣ等の蓄電装置の充電状態に基づいてエンジン１０の始動を行うか否かを判定することができる。ステップＳ１０１の判定結果がＮＯの場合は、ステップＳ１０１の判定結果がＹＥＳになるまで、ステップＳ１０１の判定が繰り返される。一方、ステップＳ１０１の判定結果がＹＥＳの場合は、ステップＳ１０２において、スタータジェネレータ１６の力行運転によりエンジン１０のクランキングを行うことで、エンジン１０の始動が行われる。
FIG. 17 is a flowchart illustrating a process of switching from the EV travel control mode to the power distribution control mode. In step S101 of the flowchart of FIG. 17, it is determined whether or not to start the
ステップＳ１０３では、車速（負荷の速度）Ｖが閾値Ｖ０よりも高いか否かが判定される。ここでの閾値Ｖ０については、クラッチＣ１を係合してもエンジン１０がストールしない程度の値が設定される。ステップＳ１０３の判定結果がＮＯの場合は、ステップＳ１０３の判定結果がＹＥＳになるまで、ステップＳ１０３の判定が繰り返される。一方、ステップＳ１０３の判定結果がＹＥＳの場合は、ステップＳ１０４においてクラッチＣ１が解放状態から係合状態に切り替えられることで、ステップＳ１０５において動力補助制御モード（エンジン＋モータ走行制御モード）が実行される。このように、ＥＶ走行制御モードから動力補助制御モードへの切り替えを、車速（負荷の速度）Ｖに基づいて行うことができる。
In step S103, it is determined whether or not the vehicle speed (load speed) V is higher than a threshold value V0. The threshold value V0 here is set to a value that does not cause the
ステップＳ１０６では、車両（負荷）の要求駆動力Ｆが閾値Ｆ１以下であるか否かが判定される。車両の要求駆動力Ｆについては、例えば図示しないセンサにより検出された車両のアクセルペダルの操作量に基づいて設定することができる。そして、ここでの閾値Ｆ１については、エンジン１０のトルクのみで賄うことが可能な値が設定され、例えば、エンジン１０の最大トルクより若干低い値に変速機１４の変速比γとディファレンシャルギアの最終減速比とを乗じた値が設定される。ステップＳ１０６の判定結果がＮＯの場合は、ステップＳ１０５に戻り、動力補助制御モードが実行される。一方、ステップＳ１０６の判定結果がＹＥＳの場合は、ステップＳ１０７に進む。
In step S106, it is determined whether the required driving force F of the vehicle (load) is equal to or less than a threshold value F1. The required driving force F of the vehicle can be set based on, for example, the operation amount of the accelerator pedal of the vehicle detected by a sensor (not shown). The threshold value F1 here is set to a value that can be covered only by the torque of the
ステップＳ１０７では、モータジェネレータ２２のトルクが０（あるいはほぼ０）に制御され、ステップＳ１０８では、ブレーキＢ１が係合状態から解放状態に切り替えられることで、ブレーキＢ１によるリングギアＲの回転の拘束が解除される。そして、ステップＳ１０９では、リングギアＲの回転がエンジン１０の回転と同期する（あるいはほぼ同期する）ように、モータジェネレータ２２の回転速度ωmgが制御される。リングギアＲの回転速度ωringをエンジン１０の回転速度ωengに等しくするために必要なモータジェネレータ２２の回転速度ωmgについては、エンジン１０の回転速度ωeng及びキャリアＣＲの回転速度ωoutを基に算出することができる。
In step S107, the torque of the
ステップＳ１１０では、リングギアＲの回転速度ωringがエンジン１０の回転速度ωengに等しい（あるいはほぼ等しい）か否かが判定される。ステップＳ１１０の判定結果がＮＯの場合は、ステップＳ１０９に戻り、リングギアＲの回転がエンジン１０の回転と同期する（あるいはほぼ同期する）まで、モータジェネレータ２２の回転速度制御が実行される。一方、ステップＳ１１０の判定結果がＹＥＳの場合は、ステップＳ１１１において、リングギアＲの回転がエンジン１０の回転と同期した（あるいはほぼ同期した）状態で、クラッチＣ２が解放状態から係合状態に切り替えられることで、エンジン１０とリングギアＲが結合され、動力配分制御モードが実行される。このように、動力補助制御モードから動力配分制御モードへの切り替えが車両の要求駆動力Ｆに基づいて行われ、車両の要求駆動力Ｆがエンジン１０のトルクのみで賄える値Ｆ１以下であるときに、動力補助制御モードから動力配分制御モードへの切り替えが行われる。
In step S110, it is determined whether or not the rotational speed ω ring of the ring gear R is equal to (or substantially equal to) the rotational speed ω eng of the
図１７のフローチャートの処理に示すように、ＥＶ走行制御モードから動力配分制御モードへの切り替えの際には、ＥＶ走行制御モードから動力補助制御モードを経由して動力配分制御モードに切り替える必要がある。さらに、動力補助制御モードから動力配分制御モードへの切り替えを円滑に行うためには、ブレーキＢ１を解放して、リングギアＲの回転をエンジン１０の回転と略同期させてクラッチＣ２を係合する必要がある。ただし、ブレーキＢ１を解放した状態で、リングギアＲの回転をエンジン１０の回転と同期させるようにモータジェネレータ２２の回転速度制御を行うと、モータジェネレータ２２のトルクを駆動輪４０へ伝達できなくなり、エンジン１０のトルクのみで車両の要求駆動力Ｆを賄う必要がある。そのため、車両の要求駆動力Ｆがエンジン１０のトルクのみで賄える値Ｆ１よりも大きいときに動力補助制御モードから動力配分制御モードへの切り替えを行うと、ブレーキＢ１を解放してからクラッチＣ２を係合するまでの間（リングギアＲの回転がエンジン１０の回転と同期するまでの間）、車両駆動力が要求駆動力Ｆよりも低下する。また、動力配分制御モードに切り替えることなく動力補助制御モードの状態のままでは、エンジン１０からの動力が遊星歯車機構２０を介さずに駆動輪４０へ伝達されるため、動力配分制御モードよりも動力伝達効率が低下する。
As shown in the process of the flowchart of FIG. 17, when switching from the EV travel control mode to the power distribution control mode, it is necessary to switch from the EV travel control mode to the power distribution control mode via the power assist control mode. . Further, in order to smoothly switch from the power assist control mode to the power distribution control mode, the brake B1 is released, and the rotation of the ring gear R is substantially synchronized with the rotation of the
これに対して本実施形態では、動力補助制御モードから動力配分制御モードへの切り替えを、車両の要求駆動力Ｆがエンジン１０のトルクのみで賄える値Ｆ１以下であるときに行う。これによって、モータジェネレータ２２のトルクを駆動輪４０へ伝達できなくなる間（ブレーキＢ１を解放してからクラッチＣ２を係合するまでの間）においても、車両の要求駆動力Ｆをエンジン１０のトルクのみで賄うことができる。したがって、車両駆動力が要求駆動力Ｆよりも低下するのを防止しながら、動力配分制御モードへの切り替えを行うことができ、動力伝達効率を向上させることができる。さらに、本実施形態では、ブレーキＢ１を解放してリングギアＲの回転の拘束を解除する際に、モータジェネレータ２２のトルクを０（あるいはほぼ０）に制御することで、モータジェネレータ２２の回転の吹き上がりを防止することができる。
On the other hand, in the present embodiment, switching from the power assist control mode to the power distribution control mode is performed when the required driving force F of the vehicle is equal to or less than a value F1 that can be covered only by the torque of the
図１８は、ＥＶ走行制御モードから動力配分制御モードへ切り替える他の処理を説明するフローチャートである。図１８のフローチャートのステップＳ２０１では、ＥＶ走行制御モードにおいて車両の要求駆動力Ｆが閾値Ｆ２よりも大きいか否かが判定される。ここでの閾値Ｆ２については、モータジェネレータ２２のトルクのみで賄うことが可能な値が設定され、例えば、モータジェネレータ２２の最大トルクより若干低い値にリングギアＲの回転が拘束された遊星歯車機構２０の変速比とディファレンシャルギアの最終減速比とを乗じた値が設定される。ステップＳ２０１の判定結果がＮＯの場合は、ステップＳ２０１の判定結果がＹＥＳになるまで、ステップＳ２０１の判定が繰り返される。一方、ステップＳ２０１の判定結果がＹＥＳの場合は、ステップＳ２０２に進む。なお、図１８のフローチャートのステップＳ２０２〜Ｓ２１１は、図１７のフローチャートのステップＳ１０２〜Ｓ１１１と同様であるため説明を省略する。図１８のフローチャートの処理によれば、ＥＶ走行制御モードから動力補助制御モードへの切り替えが車両の要求駆動力Ｆに基づいて行われ、車両の要求駆動力Ｆがモータジェネレータ２２のトルクのみで賄える値Ｆ２よりも大きいときに、ＥＶ走行制御モードから動力補助制御モードへの切り替えが行われる。これによって、車両駆動力が要求駆動力Ｆよりも低下するのを防止しながら、ＥＶ走行制御モードから動力補助制御モードへの切り替えを行うことができる。
FIG. 18 is a flowchart illustrating another process for switching from the EV travel control mode to the power distribution control mode. In step S201 of the flowchart of FIG. 18, it is determined whether the required driving force F of the vehicle is greater than the threshold value F2 in the EV traveling control mode. Here, the threshold value F2 is set to a value that can be covered only by the torque of the
図１９は、動力配分制御モードからＥＶ走行制御モードへ切り替える処理を説明するフローチャートである。図１９のフローチャートのステップＳ３０１では、動力配分制御モードにおいて車両の要求駆動力Ｆが閾値Ｆ３以下であるか否かが判定される。ここでの閾値Ｆ３については、モータジェネレータ２２のトルクのみで賄うことが可能な値が設定され、例えば、モータジェネレータ２２の最大トルクより若干低い値にリングギアＲの回転が拘束された遊星歯車機構２０の変速比とディファレンシャルギアの最終減速比とを乗じた値が設定される（Ｆ３＜Ｆ１）。ステップＳ３０１の判定結果がＮＯの場合は、ステップＳ３０１の判定結果がＹＥＳになるまで、ステップＳ３０１の判定が繰り返される。一方、ステップＳ３０１の判定結果がＹＥＳの場合は、ステップＳ３０２に進む。例えば、車両の要求駆動力Ｆが小さい低負荷運転時や、車両の減速運転時においては、ステップＳ３０１の判定結果がＹＥＳとなる。
FIG. 19 is a flowchart illustrating a process of switching from the power distribution control mode to the EV travel control mode. In step S301 of the flowchart of FIG. 19, it is determined whether or not the required driving force F of the vehicle is equal to or less than a threshold value F3 in the power distribution control mode. Here, the threshold value F3 is set to a value that can be covered only by the torque of the
ステップＳ３０２では、モータジェネレータ２２のトルクが０（あるいはほぼ０）に制御され、ステップＳ３０３では、クラッチＣ２が係合状態から解放状態に切り替えられることで、クラッチＣ２によるエンジン１０とリングギアＲの結合が解除される。このように、クラッチＣ２によるエンジン１０とリングギアＲの結合を解除する際に、モータジェネレータ２２のトルクを０（あるいはほぼ０）に制御することで、モータジェネレータ２２の回転の吹き上がりを防止することができる。そして、ステップＳ３０４では、リングギアＲの回転が停止する（あるいはほぼ停止する）ように、モータジェネレータ２２の回転速度ωmgが制御される。リングギアＲの回転速度ωringを０（あるいはほぼ０）にするために必要なモータジェネレータ２２の回転速度ωmgについては、キャリアＣＲの回転速度ωoutを基に算出することができる。
In step S302, the torque of the
ステップＳ３０５では、リングギアＲの回転速度ωringが０（あるいはほぼ０）であるか否かが判定される。ステップＳ３０５の判定結果がＮＯの場合は、ステップＳ３０４に戻り、リングギアＲの回転が停止する（あるいはほぼ停止する）まで、モータジェネレータ２２の回転速度制御が実行される。一方、ステップＳ３０５の判定結果がＹＥＳの場合は、ステップＳ３０６において、リングギアＲの回転が停止した（あるいはほぼ停止した）状態で、ブレーキＢ１が解放状態から係合状態に切り替えられることで、リングギアＲの回転が拘束され、ステップＳ３０７において、動力補助制御モード（エンジン＋モータ走行制御モード）が実行される。その後、ステップＳ３０８において、クラッチＣ１が係合状態から解放状態に切り替えられることで、クラッチＣ１によるエンジン１０と駆動輪４０の変速機１４を介した結合が解除され、ＥＶ走行制御モードが実行される。
In step S305, it is determined whether or not the rotational speed ω ring of the ring gear R is 0 (or almost 0). If the decision result in the step S305 is NO, the process returns to the step S304, and the rotation speed control of the
図１９のフローチャートの処理によれば、動力配分制御モードから動力補助制御モードへの切り替えが車両の要求駆動力Ｆに基づいて行われ、車両の要求駆動力Ｆがモータジェネレータ２２のトルクのみで賄える値Ｆ３以下であるときに、動力配分制御モードから動力補助制御モードへの切り替えが行われる。例えば、車両の要求駆動力Ｆが小さい低負荷運転時や、車両の減速運転時に、動力配分制御モードから動力補助制御モードへの切り替えが行われる。これによって、モータジェネレータ２２のトルクを駆動輪４０へ伝達できなくなる間（クラッチＣ２を解放してからブレーキＢ１を係合するまでの間）においても、車両駆動力が要求駆動力Ｆよりも低下するのを防止することができる。したがって、車両駆動力が要求駆動力Ｆよりも低下するのを防止しながら、動力配分制御モードから動力補助制御モード（さらにはＥＶ走行制御モード）への切り替えを行うことができる。
19, the switching from the power distribution control mode to the power assist control mode is performed based on the required driving force F of the vehicle, and the required driving force F of the vehicle can be covered only by the torque of the
以上説明した実施形態においては、電動モータ（原動機）及び発電機（被動機）として機能するモータジェネレータ２２の代わりに、油圧モータ（原動機）及び油圧ポンプ（被動機）として機能する油圧ポンプモータを設け、電動モータ（原動機）及び発電機（被動機）として機能するスタータジェネレータ１６の代わりに、油圧モータ（原動機）及び油圧ポンプ（被動機）として機能する油圧スタータポンプを設けることもできる。ここでの油圧スタータポンプは、エンジン１０からの動力を利用して回転駆動されることで作動油のエネルギーを生成することが可能であり、油圧スタータポンプにより生成された作動油のエネルギーは、アキュムレータに蓄積される。さらに、油圧スタータポンプは、アキュムレータに蓄積された作動油のエネルギーを基に動力を発生して停止状態のエンジン１０を始動することも可能である。また、油圧ポンプモータは、油圧スタータポンプが発生する作動油のエネルギーやアキュムレータに蓄積された作動油のエネルギーを利用して回転駆動されることで動力を発生して遊星歯車機構２０へ出力することが可能である。さらに、油圧ポンプモータは、遊星歯車機構２０から伝達された動力を基に作動油のエネルギーを生成してアキュムレータに蓄積することも可能である。そして、油圧ポンプモータの最大出力は、油圧スタータポンプの最大出力と等しく（あるいはほぼ等しく）設定されている。ここでの油圧ポンプモータ及び油圧スタータポンプとしては、可変容量式のものを用いることができる。そして、電子制御装置４２は、油圧ポンプモータの容量及び油圧スタータポンプの容量をそれぞれ制御することで、油圧ポンプモータのトルク及び油圧スタータポンプのトルクをそれぞれ制御することができる。
In the embodiment described above, a hydraulic pump motor that functions as a hydraulic motor (prime mover) and a hydraulic pump (driven machine) is provided instead of the
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等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、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated, this invention is not limited to such embodiment at all, and it can implement with a various form in the range which does not deviate from the summary of this invention. Of course.
１０ エンジン、１１ ダンパ、１４ 変速機、１６ スタータジェネレータ、２０ 遊星歯車機構、２２ モータジェネレータ、２６ 入力軸、３０ プライマリプーリ、３２ セカンダリプーリ、３４ 無端ベルト、３６ 出力軸、４０ 駆動輪、４２ 電子制御装置、Ｂ１ ブレーキ、Ｃ１，Ｃ２ クラッチ、ＣＲ キャリア、Ｒ リングギア、Ｓ サンギア。 10 engine, 11 damper, 14 transmission, 16 starter generator, 20 planetary gear mechanism, 22 motor generator, 26 input shaft, 30 primary pulley, 32 secondary pulley, 34 endless belt, 36 output shaft, 40 drive wheel, 42 electronic control Equipment, B1 brake, C1, C2 clutch, CR carrier, R ring gear, S sun gear.
Claims (11)
エンジンからの動力を変速機に対し並列に設けられた伝達機構を介して負荷へ伝達することが可能な第２動力伝達部と、
発生するトルクの制御が可能な原動機と、
原動機のトルクを制御する制御装置と、
を有し、
伝達機構は、エンジンからのトルクが伝達可能な入力側回転要素と、原動機からのトルクが伝達可能な配分用回転要素と、入力側回転要素に伝達されたトルクと配分用回転要素に伝達されたトルクをそれらのトルク比が所定比となる状態で合成して負荷へ伝達することが可能な出力側回転要素と、を含み、且つ２自由度の回転自由度を有する機構であり、
第１動力伝達部は、エンジンと負荷の変速機を介した結合及びその解除を選択的に行うことが可能な第１断続機構を含み、
第２動力伝達部は、エンジンと入力側回転要素の結合及びその解除を選択的に行うことが可能な第２断続機構と、入力側回転要素の回転の拘束及びその解除を選択的に行うことが可能な回転拘束機構と、を含み、
制御装置は、
回転拘束機構により入力側回転要素の回転を拘束した状態で、原動機と負荷の間で伝達される動力を制御する原動機動力制御と、
第１断続機構によりエンジンと負荷を変速機を介して結合し且つ回転拘束機構により入力側回転要素の回転を拘束した状態で、原動機と負荷の間で伝達される動力を制御する動力補助制御と、
第１断続機構によりエンジンと負荷を変速機を介して結合し且つ第２断続機構によりエンジンと入力側回転要素を結合した状態で、原動機のトルクを制御することで、変速機に伝達される動力と伝達機構に伝達される動力の配分を制御する動力配分制御と、
のいずれかを選択的に実行し、
さらに、前記動力補助制御から前記動力配分制御への切り替えを、負荷の要求駆動力がエンジンのトルクで賄える値以下であるときに行う、動力伝達システム。 A first power transmission unit capable of shifting power from the engine by a transmission and transmitting the power to a load;
A second power transmission unit capable of transmitting power from the engine to a load via a transmission mechanism provided in parallel to the transmission;
A prime mover capable of controlling the torque generated;
A control device for controlling the torque of the prime mover;
Have
The transmission mechanism includes an input-side rotating element capable of transmitting torque from the engine, a distribution rotating element capable of transmitting torque from the prime mover, and the torque transmitted to the input-side rotating element and the distribution rotating element. An output-side rotating element capable of synthesizing torque in a state where the torque ratio is a predetermined ratio and transmitting the torque to a load, and having a rotational degree of freedom of two degrees of freedom.
The first power transmission unit includes a first intermittent mechanism capable of selectively performing coupling and release of the engine and a load via a transmission,
A second power transmission unit that selectively couples and releases the rotation of the input-side rotating element and selectively releases the second-interrupting mechanism capable of selectively coupling and releasing the engine and the input-side rotating element; A rotation restraint mechanism capable of
The control device
A prime mover power control for controlling the power transmitted between the prime mover and the load in a state where the rotation of the input side rotation element is restricted by the rotation restriction mechanism;
Power assist control for controlling the power transmitted between the prime mover and the load in a state where the engine and the load are coupled via the transmission by the first interrupting mechanism and the rotation of the input side rotating element is restrained by the rotation restraining mechanism; ,
The power transmitted to the transmission is controlled by controlling the torque of the prime mover in a state where the engine and the load are coupled via the transmission by the first intermittent mechanism and the engine and the input side rotating element are coupled by the second intermittent mechanism. And power distribution control for controlling distribution of power transmitted to the transmission mechanism,
Selectively run one of the
The power transmission system further performs switching from the power assist control to the power distribution control when a required driving force of a load is equal to or less than a value that can be covered by an engine torque.
制御装置は、前記動力補助制御から前記動力配分制御への切り替えを行う場合は、
回転拘束機構による入力側回転要素の回転の拘束を解除し、
入力側回転要素の回転がエンジンの回転と略同期するように原動機の回転速度を制御し、
入力側回転要素の回転がエンジンの回転と略同期した状態で、第２断続機構によりエンジンと入力側回転要素を結合する、動力伝達システム。 The power transmission system according to claim 1,
When the control device performs switching from the power assist control to the power distribution control,
Release the rotation restriction of the input side rotation element by the rotation restriction mechanism,
Control the rotational speed of the prime mover so that the rotation of the input side rotation element is substantially synchronized with the rotation of the engine,
A power transmission system in which the engine and the input side rotating element are coupled by the second intermittent mechanism in a state where the rotation of the input side rotating element is substantially synchronized with the rotation of the engine.
制御装置は、回転拘束機構による入力側回転要素の回転の拘束を解除する際には、原動機のトルクを略０に制御する、動力伝達システム。 The power transmission system according to claim 2,
The control device is a power transmission system that controls the torque of the prime mover to substantially zero when releasing the rotation restriction of the input side rotation element by the rotation restriction mechanism.
制御装置は、前記原動機動力制御から前記動力補助制御への切り替えを、負荷の速度に基づいて行う、動力伝達システム。 The power transmission system according to any one of claims 1 to 3,
The control device is a power transmission system that performs switching from the prime mover power control to the power assist control based on a load speed.
制御装置は、前記原動機動力制御から前記動力補助制御への切り替えを、負荷の要求駆動力が原動機のトルクで賄える値よりも大きいときに行う、動力伝達システム。 The power transmission system according to any one of claims 1 to 3,
The control device performs switching from the prime mover power control to the power assist control when the required driving force of the load is larger than a value that can be covered by the torque of the prime mover.
制御装置は、前記動力配分制御から前記動力補助制御への切り替えを、負荷の要求駆動力が原動機のトルクで賄える値以下であるときに行う、動力伝達システム。 A power transmission system according to any one of claims 1 to 5,
The control device performs switching from the power distribution control to the power auxiliary control when the required driving force of the load is equal to or less than a value that can be covered by the torque of the prime mover.
制御装置は、前記動力配分制御から前記動力補助制御への切り替えを、負荷の減速時に行う、動力伝達システム。 A power transmission system according to any one of claims 1 to 5,
The control device is a power transmission system that performs switching from the power distribution control to the power auxiliary control when the load is decelerated.
制御装置は、前記動力配分制御から前記動力補助制御への切り替えを行う場合は、
第２断続機構によるエンジンと入力側回転要素の結合を解除し、
入力側回転要素の回転が略停止するように原動機の回転速度を制御し、
入力側回転要素の回転が略停止した状態で、回転拘束機構により入力側回転要素の回転を拘束する、動力伝達システム。 The power transmission system according to claim 6 or 7,
When the control device performs switching from the power distribution control to the power assist control,
Release the coupling between the engine and the input side rotating element by the second intermittent mechanism,
The rotational speed of the prime mover is controlled so that the rotation of the input side rotating element stops substantially,
A power transmission system that restrains rotation of an input side rotating element by a rotation restraining mechanism in a state where rotation of the input side rotating element is substantially stopped.
制御装置は、第２断続機構によるエンジンと入力側回転要素の結合を解除する際には、原動機のトルクを略０に制御する、動力伝達システム。 The power transmission system according to claim 8,
The control device is a power transmission system that controls the torque of the prime mover to substantially zero when the coupling between the engine and the input-side rotating element by the second intermittent mechanism is released.
制御装置は、回転拘束機構により入力側回転要素の回転を拘束して前記動力補助制御に切り替えた後に、さらに、第１断続機構によるエンジンと負荷の変速機を介した結合を解除して前記原動機動力制御に切り替える、動力伝達システム。 The power transmission system according to claim 8 or 9, wherein
The control device restricts the rotation of the input side rotating element by the rotation restricting mechanism and switches to the power assist control, and then releases the coupling of the engine and the load by the first intermittent mechanism via the transmission. Power transmission system that switches to power control.
原動機は、電動モータまたは油圧モータである、動力伝達システム。 It is a power transmission system of any one of Claims 1-10,
The power transmission system is an electric motor or a hydraulic motor.
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