KR101529841B1

KR101529841B1 - 하이브리드 구동 시스템

Info

Publication number: KR101529841B1
Application number: KR1020147011527A
Authority: KR
Inventors: 다쿠 하라다; 마사토시 이토오; 가즈유키 시이바
Original assignee: 도요타지도샤가부시키가이샤
Priority date: 2011-11-11
Filing date: 2011-11-11
Publication date: 2015-06-17
Also published as: US20140277892A1; KR20140076597A; CN103917425A; JPWO2013069068A1; US9180869B2; WO2013069068A1; CN103917425B; JP5842926B2

Abstract

펌프 구동 경로의 불필요한 전환을 억제하여 내구성이 우수한 하이브리드 구동 시스템을 제공하기 위해, 복수의 구동원과, 그들 작동 상태에 따라 외부에 회전 동력을 출력시키는 출력 기구와, 구동원의 작동 상태를 제어하는 제어 장치와, 오일 펌프와, 구동원으로부터의 동력을 입력 가능한 복수의 회전축 중 1축으로 오일 펌프를 구동시키는 펌프 입력 선택 기구를 구비하는 동시에, 제어 장치는 복수의 구동원 중 어느 하나의 작동 상태를 제어하여 복수의 회전축의 회전 속도(V1, V2)를 부등하게 제어한다.

Description

하이브리드 구동 시스템 {HYBRID DRIVE SYSTEM}

본 발명은 상이한 복수의 구동원을 갖는 하이브리드 구동 시스템에 관한 것으로, 특히 복수의 구동원의 작동 상태에 따른 입력 전환이 가능한 오일 펌프를 갖는 하이브리드 구동 시스템에 관한 것이다.

복수의 구동원을 갖는 하이브리드 구동 시스템은, 예를 들어 차량의 주행 구동계에 채용되어, 내연 기관과 전동기 중 적어도 한쪽으로부터의 회전 동력에 의해 차량을 주행 구동하도록 되어 있다. 또한, 그러한 하이브리드 구동 시스템에서는, 내장하는 동력 분할 기구 등에 있어서의 기어의 윤활이나 발전 전동기의 냉각 등을 이루기 위한 오일을, 오일 펌프에 의해 가압하여 순환시키도록 되어 있다.

오일 펌프를 구비한 종래의 하이브리드 구동 시스템으로서는, 예를 들어 EV(전기 자동차) 주행 시라도 오일 공급이 가능해도록, 엔진으로부터의 동력이 입력되는 동력 분할 기구의 입력축과, 엔진 및 모터 중 적어도 1개로부터의 동력을 주행 구동계에 출력하는 동력 분할 기구의 출력축을, 각각 원웨이 클러치를 거쳐 오일 펌프에 입력 가능하게 연락시키고, 양 축 중 회전 속도가 큰 쪽에서 오일 펌프를 구동하도록 한 것이 있다(특허문헌 1, 2 참조).

일본 특허 공개 평08-324262호 공보 일본 특허 공개 평10-89446호 공보

그러나 상술한 바와 같은 종래의 하이브리드 구동 시스템에 있어서는, 오일 펌프의 동작점이, 동력 분할 기구의 입력축에 의해 구동되는 운전 영역과 동일 기구의 출력축에 의해 구동되는 운전 영역 사이의 경계선(입력축 전환선) 부근에 체류하면, 그 입력축 또는 출력축의 회전 변동(엔진의 회전 변동, 타이어로부터의 노면 변동 성분 등)에 수반하여 양 축으로부터의 원웨이 클러치를 구비한 펌프 구동 경로가 빈번히 전환된다고 하는 문제가 있었다.

즉, 각각 오일 펌프를 구동 가능한 2축의 회전 속도가 동시에 그들 회전 속도 변동 범위 내가 될 정도로 대략 일치하면, 오일 펌프의 구동 회전수가 대략 동일함에도 불구하고 2개의 펌프 구동 경로에 있어서의 원웨이 클러치의 온/오프(ON/OFF)가 반복되는 소위 헌팅 현상이 발생해 버린다. 그리고 그 원웨이 클러치의 전환 횟수의 증가에 의해 원웨이 클러치의 수명이 저하되기 쉬워져, 하이브리드 구동 시스템의 내구성에 대한 신뢰성이 손상되어 버린다고 하는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은 펌프 구동 경로의 불필요한 전환을 억제하여, 내구성이 우수한 하이브리드 구동 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명에 관한 하이브리드 구동 시스템은, 상기 과제를 해결하기 위해서, (1) 서로 상이한 복수의 구동원과, 상기 복수의 구동원의 작동 상태에 따라서 상기 복수의 구동원 중 적어도 1개의 구동원으로부터 외부에 회전 동력을 출력시키는 출력 기구와, 상기 복수의 구동원의 작동 상태를 제어하는 제어 장치와, 오일을 가압하여 토출하도록 회전하는 펌프 로터를 갖는 오일 펌프와, 상기 구동원 각각으로부터의 회전 동력을 입력 가능한 복수의 회전축을 갖고, 상기 회전축 중 회전 속도가 큰 1개의 회전축에 의해 상기 펌프 로터를 회전시키는 펌프 입력 선택 기구를 구비한 하이브리드 구동 시스템이며, 상기 제어 장치는, 상기 복수의 회전축의 회전 속도를 부등하게 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는, 복수의 회전축의 회전 속도가 동등해지지 않도록, 즉 부등(부등 속도)해지도록, 상기 제어 장치에 의해 복수의 구동원의 작동 상태가 제어된다. 따라서, 양 회전축의 회전 속도가 대략 일치함으로써 펌프 입력 선택 기구에서의 입력 회전축의 선택 전환이 빈번히 반복된다고 하는 일이 없어져, 펌프 구동 경로의 불필요한 전환을 억제할 수 있게 된다.

상기 구성을 갖는 본 발명의 하이브리드 구동 시스템에 있어서는, (2) 상기 제어 장치는, 상기 복수의 회전축의 회전 속도가 이미 설정된 등속도 영역 내에 들어간 것을 조건으로, 상기 복수의 회전축의 회전 속도를 상기 등속도 영역 밖으로 복귀시키도록 상기 복수의 구동원 중 어느 하나의 작동 상태를 변화시키는 것이 바람직하다. 이 구성에 의해, 복수의 회전축의 회전 속도가 이미 설정된 등속도 영역 내에 들어감으로써 펌프 입력 선택 기구에서의 입력 회전축의 선택 전환이 빈번히 반복될 가능성이 높아지면, 복수의 구동원 중 어느 하나의 작동 상태가 변화되고, 펌프 로터를 회전시키고 있는 1개의 회전축과 다른 회전축의 회전이 등속도 영역 밖으로 복귀되게 되어, 선택 전환의 빈도가 적절하게 억제되게 된다.

상기 (2)의 구성을 갖는 경우, (3) 상기 복수의 구동원이, 내연 기관과, 발전 가능한 전동기를 포함하고, 상기 제어 장치는, 상기 복수의 회전축의 회전 속도가 상기 등속도 영역 내에 들어간 것을 조건으로, 상기 전동기의 발전 부하를 변화시키는 것이 바람직하다. 이 구성에 의해, 펌프 입력 선택 기구에서의 입력 회전축의 선택 전환이 빈번히 반복될 가능성이 높아지면, 발전 가능한 전동기의 발전 부하가 변화됨으로써, 펌프 로터를 회전시키고 있는 1개의 회전축의 회전 속도와 다른 회전축의 회전 속도가 등속도 영역 밖으로 복귀되게 되어, 선택 전환의 빈도가 적절하게 억제되게 된다.

상기 (3)의 구성을 갖는 경우, 또한 (4) 상기 전동기로부터의 발전 전력에 의해 충전되는 배터리를 구비하고, 상기 제어 장치는, 상기 복수의 회전축의 회전 속도가 상기 등속도 영역 내에 들어간 것을 조건으로, 상기 배터리의 충전량을 변화시키는 것이 보다 바람직하다. 이 구성에 의해, 펌프 입력 선택 기구에서의 입력 회전축의 선택 전환이 빈번히 반복될 가능성이 높아지면, 배터리의 충전량이 변화됨으로써, 내연 기관에 요구되는 출력이 변화되고, 펌프 로터를 회전시키고 있는 1개의 회전축의 회전 속도와 다른 회전축의 회전 속도가 등속도 영역 밖으로 복귀되게 되어, 선택 전환의 빈도가 적절하게 억제되게 된다.

상기 (3) 또는 (4)의 구성을 갖는 경우, 또한 (5) 상기 전동기로부터의 발전 전력에 의해 작동하는 보조 기계류를 구비하고, 상기 제어 장치는, 상기 복수의 회전축의 회전 속도가 상기 등속도 영역 내에 들어간 것을 조건으로, 상기 보조 기계류의 작동 상태를 변화시키는 것이라도 바람직하다. 이 구성에 의해, 펌프 입력 선택 기구에서의 입력 회전축의 선택 전환이 빈번히 반복될 가능성이 높아지면, 보조 기계류의 작동 상태가 변화됨으로써 차량의 소비 전력이 변화되고, 내연 기관에 요구되는 출력이 변화되어, 펌프 로터를 회전시키고 있는 1개의 회전축의 회전 속도와 다른 회전축의 회전 속도가 등속도 영역 밖으로 복귀되게 되어, 선택 전환의 빈도가 적절하게 억제되게 된다.

상기 (2) 내지 (5) 중 어느 하나의 구성을 갖는 경우, 본 발명의 하이브리드 구동 시스템에 있어서는, (6) 상기 복수의 구동원이, 내연 기관을 포함하고, 상기 제어 장치는, 상기 복수의 회전축의 회전 속도가 상기 등속도 영역 내에 들어간 것을 조건으로, 상기 내연 기관의 출력을 유지하면서 상기 내연 기관의 회전 속도 또는 토크를 변화시키는 것이 바람직하다. 이 구성에 의해, 펌프 입력 선택 기구에서의 입력 회전축의 선택 전환이 빈번히 반복될 가능성이 높아지면, 내연 기관의 출력을 변화시키지 않고 그 출력 회전수가 변화되게 된다. 따라서, 펌프 로터를 회전시키고 있는 1개의 회전축의 회전 속도와 다른 회전축의 회전 속도가 등속도 영역 밖으로 복귀되게 되어, 선택 전환의 빈도가 적절하게 억제되게 된다.

또한, 이 경우, 상기 제어 장치는, 상기 내연 기관의 점화 시기, 밸브 타이밍 및 스로틀 개방도 중 어느 한쪽을 변화시키고, 상기 내연 기관의 회전 속도 또는 토크를 변화시키는 것이 보다 바람직하다. 이렇게 하면, 내연 기관의 기존의 제어계를 사용하여, 내연 기관으로부터 출력되는 회전 속도나 토크를 정확하게 변경할 수 있고, 게다가 내연 기관의 출력을 변화시키지 않고 그 회전 속도를 변화시킬 수도 있다.

상기 (2) 내지 (6) 중 어느 하나의 구성을 갖는 경우, 본 발명의 하이브리드 구동 시스템에 있어서는, (7) 상기 출력 기구로부터 출력되는 회전 동력을 변속하는 변속 기구를 더 구비하고, 상기 제어 장치는, 상기 복수의 회전축의 회전 속도가 상기 등속도 영역 내에 들어간 것을 조건으로, 상기 변속 기구의 변속비를 다른 변속비로 전환하는 것이라도 된다. 이 구성에 의해, 펌프 입력 선택 기구에서의 입력 회전축의 선택 전환이 빈번히 반복될 가능성이 높아지면, 변속 기구의 변속비가 다른 변속비로 전환된다. 따라서, 내연 기관에 요구되는 출력을 변화시키지 않고 그 회전 속도를 변화시켜, 펌프 로터를 회전시키고 있는 1개의 회전축의 회전 속도와 다른 회전축의 회전 속도가 등속도 영역 밖으로 복귀되게 되어, 선택 전환의 빈도가 적절하게 억제되게 된다.

또한, 상기 (7)의 구성을 갖는 하이브리드 구동 시스템에 있어서는, (8) 상기 제어 장치는, 상기 복수의 회전축의 회전 속도가 상기 등속도 영역 밖으로 벗어났을 때, 상기 변속 기구의 변속비를 원래 상태로 복귀시키는 것이 바람직하다. 이 구성에 의해, 펌프 입력 선택 기구에서의 입력 회전축의 선택 전환이 빈번히 반복될 가능성이 저하되면, 변속 기구의 변속비가 최적인 변속비로 전환되어, 연비가 향상된다.

상기 (2) 내지 (4)의 구성을 갖는 하이브리드 구동 시스템에 있어서는, (9) 상기 전동기가, 각각 발전 가능한 제1 전동기 및 제2 전동기를 포함하는 동시에, 상기 출력 기구가, 서로 회전 구름 이동 가능하게 걸어 결합하는 3개의 회전 구름 이동 요소를 포함하고, 상기 3개의 회전 구름 이동 요소가, 상기 내연 기관에 연결되는 입력측의 회전 구름 이동 요소와, 상기 제1 전동기에 연결되는 제1 출력측 회전 요소와, 상기 제2 전동기에 연결되는 제2 출력측 회전 요소를 포함하고, 상기 내연 기관으로부터 상기 입력측의 회전 구름 이동 요소에 입력되는 회전 동력이, 상기 제2 출력측 회전 요소로부터 상기 외부에 출력되고, 상기 제어 장치는, 상기 복수의 회전축의 회전 속도가 이미 설정된 등속도 영역 내에 들어간 것을 조건으로, 상기 제1 전동기의 발전 부하를 변화시키는 것이 바람직하다. 이 구성에 의해, 간소한 동력 분할 기구가 구성될 수 있게 되고, 게다가, 차속에 의존하지 않는 제1 전동기의 발전 부하를 제어함으로써, 복수의 회전축의 회전 속도를 부등하게 제어할 수 있게 된다.

본 발명에 따르면, 펌프 로터를 회전시키고 있는 1개의 회전축의 회전 속도와 다른 회전축의 회전 속도가 근접하면, 이들 복수의 회전축의 회전 속도가 동등해지지 않도록 복수의 구동원 중 하나 또는 복수의 작동 상태가 제어되므로, 양 회전축의 회전 속도가 대략 일치함으로써 펌프 입력 선택 기구에서의 입력 회전축의 선택 전환이 빈번히 반복되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 펌프 구동 경로의 불필요한 전환을 억제하여, 내구성이 우수한 하이브리드 구동 시스템을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 하이브리드 구동 시스템의 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 하이브리드 구동 시스템에 있어서의 오일 펌프를 도시하는 도 1의 부분 확대도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 화살표 방향에서 본 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 하이브리드 구동 시스템에 있어서의 펌프 입력 선택 기구의 선택 동작의 설명도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 하이브리드 구동 시스템에서 실행되는 오일 펌프 입력의 전환 억제 제어 프로그램의 흐름을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 하이브리드 구동 시스템에서 실행되는 오일 펌프 입력의 전환 억제 제어 프로그램의 흐름을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 하이브리드 구동 시스템에서 실행되는 오일 펌프 입력의 전환 억제 제어 프로그램의 흐름을 나타내는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 하이브리드 구동 시스템에서 실행되는 오일 펌프 입력의 전환 억제 제어 프로그램의 흐름을 나타내는 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 하이브리드 구동 시스템의 주요부 개략 구성도이다.
도 10은 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 하이브리드 구동 시스템에서 실행되는 오일 펌프 입력의 전환 억제 제어 프로그램의 흐름을 나타내는 흐름도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다.

(제1 실시 형태)

도 1 내지 도 5는, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 차량의 하이브리드 구동 시스템을 나타내고 있다. 또한, 본 실시 형태는, 엔진을 가로로 배치하는 시스템 구성으로서 예시되어 있지만, 엔진을 세로로 배치하는 시스템 구성으로 해도 되는 것은 물론이다.

우선, 구성에 대하여 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 하이브리드 구동 시스템(1)은 차량의 주행 구동용의 차륜인 좌우의 구동륜(5L, 5R)을 회전 구동하는 것이다. 이 하이브리드 구동 시스템(1)은 서로 상이한 복수의 구동원으로서, 내연 기관인 엔진(11)과, 각각 발전 가능한 전동기인 모터 제너레이터(MG1)(제1 전동기) 및 모터 제너레이터(MG2)(제2 전동기)를 구비하고 있다.

여기서, 엔진(11)은 다기통의 내연 기관, 예를 들어 4 사이클의 가솔린 엔진이다. 모터 제너레이터(MG1, MG2)는, 각각 바닥이 있는 통 형상의 변속기 케이스(3)의 내부에 수납되어 있고, 변속기 케이스(3)의 개구측 단부(3a)는 엔진(11)에 체결되어 있다.

하이브리드 구동 시스템(1)은, 또한, 적어도 1개의 구동원인 엔진(11), 모터 제너레이터(MG1) 또는 모터 제너레이터(MG2)로부터 외부의 구동륜(5L, 5R)측의 구름 이동 기어 기구(30)에 회전 동력을 출력시킬 수 있는 출력 기구(20)를 구비하고 있다.

출력 기구(20)는 선 기어(S), 링 기어(R), 캐리어(CR) 및 복수의 피니언(Pi)을 갖는 프라네터리 기어 세트로서 구성되어 있다. 단, 출력 기구(20)는 복수의 프라네터리 기어 세트에 의해 구성되어도 된다.

이 출력 기구(20)의 선 기어(S)는, 모터 제너레이터(MG1)의 입출력축인 제1 로터축(21)에 연결되어 있고, 링 기어(R)는 모터 제너레이터(MG2)의 입출력축인 제2 로터축(22)에 연결되어 있다. 캐리어(CR)는, 도시하지 않은 댐퍼 요소를 개재하여 엔진(11)으로부터의 회전 동력을 입력하는 입력축(23)에 연결되어 있고, 입력축(23)과 일체로 회전하도록 되어 있다.

또한, 복수의 피니언(Pi)은 선 기어(S) 및 링 기어(R) 사이에 배치되는 동시에, 캐리어(CR)에 의해 선 기어(S)의 회전 중심축과 평행한 각각의 중심 축선 주위에 자전 가능하게 지지되어 있다. 그리고 복수의 피니언(Pi)은, 캐리어(CR)가 입력축(23)과 함께 회전할 때, 선 기어(S)의 회전 중심축 주위로 공전할 수 있도록 되어 있다.

이들 선 기어(S)와, 링 기어(R)와, 복수의 피니언(Pi)을 지지하는 캐리어(CR)는, 서로 회전 구름 이동 가능하게 걸어 결합하는 3개의 회전 구름 이동 요소로 되어 있고, 캐리어(CR)는 엔진(11)에 연결되는 입력측의 회전 구름 이동 요소로 되어 있다. 또한, 선 기어(S)는 모터 제너레이터(MG1)에 연결되는 제1 출력측 회전 요소가 되고, 링 기어(R)는 모터 제너레이터(MG2)에 연결되는 제2 출력측 회전 요소로 되어 있다. 그리고 엔진(11)으로부터 캐리어(CR)에 입력되는 회전 동력은, 선 기어(S) 및 링 기어(R) 중 한쪽, 예를 들어 링 기어(R)로부터 외부에 출력되도록 되어 있다.

즉, 출력 기구(20)는 엔진(11)으로부터의 회전 동력이 입력축(23)을 거쳐 캐리어(CR)에 입력될 때, 그 회전 동력의 일부를 피니언(Pi) 및 선 기어(S)를 거쳐 모터 제너레이터(MG1)에 발전 동력으로서 공급하는 한편, 나머지 회전 동력을 피니언(Pi) 및 링 기어(R)를 거쳐 출력 부재(D1)로부터 외부에 출력하는 동력 분할 기구로 되어 있다.

또한, 출력 부재(D1)는, 타이밍 체인 벨트 등의 무단부 구름 이동 요소(31)를 거쳐 구동륜(5L, 5R)측으로의 구름 이동 기어 기구(30)에 회전 동력을 출력하는 타이밍 기어(스프로킷이라도 됨)로 되어 있고, 링 기어(R)에 대하여 일체적으로 고정되어 있다.

구름 이동 기어 기구(30)는 무단부 구름 이동 요소(31)에 걸어 결합하는 데 타이밍 기어(32)(스프로킷이라도 됨) 및 구름 이동 기어(33)를 갖는 중간축(34)과, 구름 이동 기어(33)를 거쳐 중간축(34)으로부터의 회전을 입력하는 파이널 기어(37)가 장착된 디퍼렌셜 기어 케이스(38)를 갖고 있다. 또한, 디퍼렌셜 기어 케이스(38)에는, 좌우 한 쌍의 디퍼렌셜 피니언과 좌우 한 쌍의 디퍼렌셜 사이드 기어가 수납되어 있고, 파이널 기어(37)로부터 디퍼렌셜 기어 케이스(38)에 입력되는 회전 동력은, 좌우의 차륜 구동축(39a, 39b)을 거쳐 좌우의 구동륜(5L, 5R)에 차동 가능하게 전달되도록 되어 있다. 또한, 복수의 기어(32, 33, 34, 37) 등에 의한 감속이나, 디퍼렌셜 기어 케이스(38) 내의 디퍼렌셜 기구에 대해서는 공지이며, 여기에서는 상세하게 설명하지 않는다.

출력 기구(20)는, 또한 모터 제너레이터(MG2)가 전동기로서 회전 동력을 출력할 때에는, 그 회전 동력을 링 기어(R)를 거쳐 출력 부재(D1)로부터 출력시킬 수 있다. 또한, 출력 기구(20)는 모터 제너레이터(MG1)가 전동기로서 회전 동력을 출력할 때에는, 그 회전 동력을 선 기어(S), 복수의 피니언(Pi) 및 링 기어(R)를 거쳐 감속하여 출력 부재(D1)로부터 출력시킬 수 있도록 되어 있다.

이와 같이, 출력 기구(20)는 엔진(11) 및 모터 제너레이터(MG1, MG2)의 작동 상태에 따라서, 이들 중 적어도 1개의 구동원인 엔진(11), 모터 제너레이터(MG1) 또는 모터 제너레이터(MG2)로부터의 회전 동력을 외부에 출력시킬 수 있도록 되어 있다.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 하이브리드 구동 시스템(1)은, 또한 기어 펌프로서 구성된 오일 펌프(40)와, 이 오일 펌프(40)로의 입력을 복수의 회전축으로부터 택일적으로 선택하는 기능을 갖는 펌프 입력 선택 기구(50)를 구비하고 있다.

오일 펌프(40)는 변속기 케이스(3)에 일체적으로 고정된 펌프 하우징(41)을 갖고 있다. 이 펌프 하우징(41)에는, 모두 상세한 형상을 도시하지 않지만, 도시하지 않은 리저버로부터 오일을 흡입하는 흡입 통로(41a)와, 오일 펌프(40)에 의해 가압되어서 토출되는 오일을 입력 회전축(51) 내의 오일 통로(51a) 내에 공급하는 토출 통로(41b)가 형성되어 있다.

펌프 하우징(41) 내에는, 펌프 로터인 링 형상의 외부 기어형의 드라이브 기어(42)와 링 형상의 내부 기어형의 드리븐 기어(43)가 설치되어 있다. 드라이브 기어(42)의 외주측 맞물림 이(42a)는 드리븐 기어(43)의 내주측 맞물림 이(43a)에 내접하여 맞물려 있다. 또한, 드리븐 기어(43)는, 펌프 하우징(41)에 회전 가능하게 수납되어 있다. 따라서, 드라이브 기어(42)가 회전할 때, 드라이브 기어(42)와 맞물리는 드리븐 기어(43)는, 드라이브 기어(42)와 동일한 회전 방향으로 회전 구동되도록 되어 있다.

드리븐 기어(43) 및 드라이브 기어(42) 사이이며 그들 맞물림 이(42a, 43a)가 서로 이격하는 소정의 회전 구간 내에는, 초승달 모양 시일 부재(44)가 배치되어 있다. 이 초승달 모양 시일 부재(44)는 펌프 하우징(41)에 고정되어 있다.

또한, 드리븐 기어(43) 및 드라이브 기어(42)의 맞물림 이(42a, 43a)는, 각각의 소정의 회전 구간 내에서 초승달 모양 시일 부재(44)에 미끄럼 이동 가능하게 접촉하고 있다. 이에 의해, 드리븐 기어(43) 및 드라이브 기어(42) 사이에는, 초승달 모양 시일 부재(44)에 의해 서로 구획된 흡입실(45a) 및 토출실(45b)이 구획 형성되어 있다. 또한, 흡입실(45a)은 흡입 통로(41a)에 연통하고, 토출실(45b)은 토출 통로(41b)에 연통하도록 되어 있다.

또한, 드라이브 기어(42) 및 드리븐 기어(43)의 맞물림 이(42a, 43a) 사이에는, 초승달 모양 시일 부재(44)에 의해 실질적으로 폐지된 복수의 오일 이송실(46a, 46b)이 형성되어 있다. 이들 복수의 오일 이송실(46a, 46b)은, 드리븐 기어(43) 및 드라이브 기어(43)의 회전에 수반하여 흡입실(45a)측으로부터 토출실(45b)측으로 오일을 이송하게 된다.

한편, 펌프 하우징(41)에는, 각각 도 2 중에 나타내는 일단부측에서 중공 형상으로 된 입력 회전축(51, 52)이, 드라이브 기어(42)의 회전 중심 축선 위에 위치하도록 서로 동일축에 배치되어 있다. 이들 입력 회전축(51, 52)은 서로 직경이 상이하고, 입력 회전축(51)은 입력 회전축(52)의 내측에 회전 가능하게 삽입되어 있다. 또한, 입력 회전축(52)은 베어링(53)에 의해 펌프 하우징(41)에 회전 가능하게 지지되는 동시에, 베어링(54)을 거쳐 입력 회전축(51)을 상대 회전 가능하게 보유 지지하고 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 드라이브 기어(42)의 내측에는, 또한 내측의 입력 회전축(51)으로부터 드라이브 기어(42)에 회전 방향 한쪽을 향하는 회전 동력을 전달 가능한 원웨이 클러치(56)와, 외측의 입력 회전축(52)으로부터 드라이브 기어(42)에 회전 방향 한쪽을 향하는 회전 동력을 전달 가능한 원웨이 클러치(57)가 설치되어 있다.

원웨이 클러치(56, 57)는, 예를 들어 내륜(56a, 57a)과 외륜(56b, 57b) 사이에 복수의 스플러그(56c, 57c)(오뚝이형의 구름 이동말, 바퀴 고정)를 갖는 공지의 스플러그 클러치로 구성되어 있다. 그리고 각 원웨이 클러치(56, 57)는, 드라이브 기어(42)와 입력 회전축(51) 사이, 또는 드라이브 기어(42)와 입력 회전축(52) 사이에 있어서의 상대 회전에 의해, 스플러그(56c, 57c) 중 어느 하나가 특정한 경사 방향으로 경사졌을 때, 입력 회전축(51, 52) 중 어느 하나로부터 드라이브 기어(42)측에 토크 전달할 수 있도록 되어 있다. 즉, 각 원웨이 클러치(56, 57)는, 그 스플러그(56c, 57c)를 거쳐 내륜(56a, 57a) 중 어느 한쪽과 외륜(56b, 57b) 중 어느 한쪽이 일체적으로 걸어 결합된 상태(이하, 걸림 결합 상태라고 함)가 될 때, 드라이브 기어(42)와 입력 회전축(51) 사이, 또는 드라이브 기어(42)와 입력 회전축(52) 사이에 있어서의 회전 동력의 전달이 가능하도록 되어 있다.

또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 입력 회전축(51)은 입력축(23)에 일체적으로 연결되어 있고, 입력 회전축(52)은 제2 로터축(22)에 연결되어 있다. 단, 도 1 중에 가상선으로 나타낸 바와 같이, 입력축(23)으로부터 입력 회전축(51)으로의 동력 전달 경로 및 제2 로터축(22)으로부터 입력 회전축(52)으로의 동력 전달 경로에는, 입력축(23) 및 제2 로터축(22)으로부터 입력 회전축(51, 52)으로의 전달 동력을 예를 들어 감속비 α, β로 각각에 감속 가능한 기어 감속기(55)가 개재 장착되어 있어도 된다.

그리고 복수의 입력 회전축(51, 52)과 원웨이 클러치(56, 57)는, 서로 협동하여, 오일 펌프(40)로의 입력을 입력축(23) 및 제2 로터축(22) 중에서 택일적으로 선택하는 기능을 갖고 있으며, 이들 전체적으로 펌프 입력 선택 기구(50)를 구성하고 있다.

이와 같이, 펌프 입력 선택 기구(50)는 오일 펌프(40)의 드라이브 기어(42)로의 회전 동력의 입력을, 엔진(11)으로부터의 회전 동력을 입력하는 입력축(23)으로 하거나, 또는 출력 부재(D1)에 연결된 제2 로터축(22)으로 하거나를 전환할 수 있다. 여기서, 입력축(23) 및 제2 로터축(22)은 복수의 구동원인 엔진(11) 및 전동기 작동 시의 모터 제너레이터(MG1, MG2)로부터의 회전 동력을 입력 가능한 복수의 회전축으로 되어 있다.

펌프 입력 선택 기구(50)에 의한 오일 펌프 입력 전환의 특성은, 도 4에 도시한 바와 같이, 입력 회전축(51)측의 회전 속도(V1)[이하, 입력축 회전 속도(V1)라고도 함]와, 입력 회전축(52)측의 회전 속도(V2)[이하, 출력축 회전 속도(V2)라고도 함]가 일치하는 운전 상태를 전환선(Ls)으로서, 제1 전환 영역(A1)과 제2 전환 영역(A2)으로 나뉜다. 여기서, 제1 전환 영역(A1)은 입력축 회전 속도(V1)가 출력축 회전 속도(V2)보다 커져, 입력 회전축(51)으로부터 원웨이 클러치(56)를 거쳐 드라이브 기어(42)로의 회전 입력이 이루어지는 속도 영역이다. 또한, 제2 전환 영역(A2)은, 입력축 회전 속도(V1)가 출력축 회전 속도(V2)보다 작아져, 입력 회전축(52)으로부터 원웨이 클러치(57)를 거쳐 드라이브 기어(42)로의 회전 입력이 이루어지는 속도 영역이다. 또한, 기어 감속기(55)가 설치될 경우, 입력 회전축(51)측의 회전 속도(V1)는, 입력축(23)의 회전 속도 N1×감속비 α에 상당하고, 입력 회전축(52)측의 회전 속도(V2)는, 제2 로터축(22)의 회전 속도 N2×감속비 β에 상당하게 된다.

또한, 모터 제너레이터(MG1)는, 예를 들어 복수의 영구 자석을 각각 대략 V자형으로 배치하여 릴럭턴스 토크를 이용 가능하게 한 내부 자석형의 로터(61)와, 3상 코일이 권회된 스테이터(62)를 갖는 영구 자석 동기 발전 전동기로서 구성되어 있다. 그리고 그 로터(61)는 도시하지 않은 니들 베어링을 거쳐 입력축(23)에 회전 가능하게 지지되는 동시에, 변속기 케이스(3)에 대하여 도시하지 않은 베어링을 통하여 회전 가능하게 지지되어 있다. 또한, 로터(61)에 연결된 제1 로터축(21)은 변속기 케이스(3)의 내측 단부에서 출력 기구(20)의 선 기어(S)에 스플라인 결합되어 있다.

또한, 모터 제너레이터(MG2)는, 예를 들어 복수의 영구 자석을 각각 대략 V자형으로 배치하여 릴럭턴스 토크를 이용 가능하게 한 내부 자석형의 로터(71)와, 3상 코일이 권회된 스테이터(72)를 갖는 영구 자석 동기 전동기로서 구성되어 있다. 그리고 로터(71)에 연결된 제2 로터축(22)은 변속기 케이스(3)의 도시하지 않은 축 구멍부에 베어링을 통하여 회전 가능하게 지지되는 동시에, 도 1 중의 우측 단부측에서 출력 기구(20)의 링 기어(R) 및 출력 부재(D1)와 일체의 회전 드럼(24)에 스플라인 결합되어 있다. 또한, 모터 제너레이터(MG1, MG2)의 발생 토크는, 스테이터(62, 72)에 공급되는 전류로 제어되고, 모터 제너레이터(MG1, MG2)의 전동기 작동 시의 회전수(모터 회전 속도)는 전원 주파수에 의해 제어된다.

펌프 하우징(41)의 일부는, 흡입 통로(41a)의 일부 및 토출 통로(41b)가 형성되는 동시에 도시하지 않은 릴리프 밸브가 수납된 오일 펌프 커버로 되어 있다. 여기에서 말하는 릴리프 밸브는, 오일 펌프(40)에 의해 변속기 케이스(3) 내의 리저버로부터 퍼 올리게 되어, 가압 및 토출된 오일을, 소정의 공급압으로 압력 조절하도록 되어 있다. 또한, 오일 펌프(40)로부터 토출된 오일은, 입력 회전축(51) 내의 오일 통로(51a)와 로터(71) 및 입력축(23) 내에 형성된 복수의 오일 통로(부호 없음) 등을 통하여, 출력 기구(20) 내의 기어 맞물림 부분에 공급되도록 되어 있다.

그런데, 모터 제너레이터(MG1, MG2)는 전동기로서 작동할 때에는, 각각 구동원이 되고, 발전기로서 작동할 때에는 구동 부하가 될 수 있다. 이들 모터 제너레이터(MG1, MG2)의 작동 상태와, 다른 구동원인 엔진(11)의 작동은, 각각 제어 장치(100)에 의해 제어되도록 되어 있다.

제어 장치(100)는, 예를 들어 HV-ECU(110), 엔진 ECU(120), MG-ECU(130), 인버터(140), HV 배터리(150), 배터리 감시 유닛(160), 시스템 메인 릴레이(170) 및 스키드 제어 ECU(180)를 포함하여 구성되어 있다.

HV-ECU(110)는, 엔진(11) 및 모터 제너레이터(MG1, MG2)를 통합 제어하는 통합 제어 프로그램을 내장한 하이브리드 구동 시스템 제어용의 ECU(전자 제어 유닛)이다.

이 HV-ECU(110)는, 예를 들어 액셀레이터 포지션 센서(81) 및 시프트 위치 센서(82)로부터의 운전자의 요구 조작량과, 차속 센서(83)로부터의 차속 Sv나 엔진(11) 내의 도시하지 않은 크랭크각 센서로부터의 엔진 회전수(Ne)[rpm] 등의 운전 상태 검출 정보를 입력한다. 또한, HV-ECU(110)는 배터리 감시 유닛(160)으로부터의 HV 배터리(150)의 충전 전압, 전류 및 배터리 온도 등의 감시 정보와, 스키드 제어 ECU(180)로부터의 구동력 분할비[엔진(11)으로부터 출력 부재(D1)로의 배분 동력과 발전기 작동 시의 모터 제너레이터(MG1 또는 MG2)로의 배분 동력의 비율]의 요구값을 입력한다.

그리고 이들 입력 정보를 바탕으로, HV-ECU(110)는 하이브리드 구동 시스템(1)으로서의 토탈 출력값과, 엔진(11)에 요구되는 파워(엔진 출력)의 명령값(Pw) 및 엔진 회전수(Ne)와, 모터 제너레이터(MG1, MG2)로의 요구 토크(요구 구동 토크 또는 요구 발전 부하 토크)의 명령값(Tr1, Tr2)을 산출하여, 그들 명령값(Pw, Ne)을 엔진 ECU(120)에, 그들 토크 명령값(Tr1, Tr2)을 MG-ECU(130)에, 각각 출력하도록 되어 있다.

또한, HV-ECU(110)는, 배터리 감시 유닛(160)으로부터의 전원 감시 정보에 의거하여, HV 배터리(150)의 방전량 및 회생량을 항상 파악하여 HV 배터리(150)의 전체 전지 용량에 대한 충전량 비율에 상당하는 SOC(State Of Charge)[%]를 산출하고, 그 SOC의 변동 범위를 HV 배터리(150)의 신뢰성 및 수명의 면 등으로 설정된 소정의 이용 변동 범위 내로 제한하도록 되어 있다.

덧붙여서, HV-ECU(110)는 스키드 제어 ECU(180)와 협동하여, 구동륜(5L, 5R)의 회전 속도를 검출하는 차륜속 센서 등의 검출 정보를 바탕으로, 저μ로에서의 타이어 슬립 등에 의해 구동력이 급변하기 시작할 때에는, 바로 모터 제너레이터(MG1, MG2)의 토크 명령값(Tr1, Tr2)을 변화시키고, 액셀러레이터 조작에 따른 구동력을 노면에 전달하는 트랙션 제어를 실행하도록 되어 있다.

엔진 ECU(120)는, HV-ECU(110)로부터의 파워 명령값(Pw) 및 각종 센서 정보를 바탕으로 엔진(11)의 출력을 제어하기 위한 제어 프로그램이나 맵을 갖고 있다. 이 엔진 ECU(120)는 파워 명령값(Pw)을 입력하면, 그 파워 명령값(Pw)에 대응하는 엔진 출력이 얻어지는 스로틀 개방도와, 연료 분사 시간(연료 분사량 및 분사 기간) 및 점화 시기를, 맵 및 각종 센서 정보를 바탕으로 산출하도록 되어 있다. 그리고 엔진 ECU(120)는, 입력된 파워 명령값(Pw)에 따라서, 도시하지 않은 전자 제어 스로틀 밸브, 인젝터(연료 분사 밸브) 및 이그니션 코일에 대하여 스로틀 개방도 제어 신호(θth)나 연료 분사 제어 신호(tf)의 점화 구동 신호(tg)를 출력하도록 되어 있다. 또한, HV-ECU(110) 및 엔진 ECU(120)는 하이브리드 컨트롤 컴퓨터로서 일체로 구성되어도 된다.

MG-ECU(130)는, 인버터(140)를 거쳐 모터 제너레이터(MG1, MG2)를 제어하기 위한 제어 프로그램을 갖고 있으며, HV-ECU(110)로부터의 토크의 명령값(Tr1, Tr2)에 따라서 작동한다. 이 MG-ECU(130)는, 모터 제너레이터(MG1, MG2)의 전동기로서의 출력 토크나 회전 속도, 발전기로서의 부하 토크를 명령값(Tr1, Tr2)에 따라서 제어하도록 되어 있다. 또한, MG-ECU(130)는, 예를 들어 모터 제너레이터(MG1, MG2)의 내부 자석형의 로터(61, 71) 내의 영구 자석의 회전 위치와 양 로터(61, 71)의 회전 속도를, 제1 로터축(21) 및 제2 로터축(22)의 근방에 배치된 리절버(85, 86)의 검출 신호를 바탕으로 파악하여, 모터 제너레이터(MG1, MG2)를 고효율로 제어할 수 있도록 되어 있다.

인버터(140)는 HV 배터리(150)의 전압을 고전압으로 승압시키는 승압 컨버터를 갖는 동시에, 고전압의 전류와 모터 제너레이터(MG1, MG2)의 3상 교류 사이의 변환을 행하는 복수의 인버터부(141, 142)를 갖고 있다. 이들 복수의 인버터부(141, 142)에서는, MG-ECU(130)로부터의 명령값에 따라서 소정 범위 내의 임의의 전압과 주파수로 모터 제너레이터(MG1, MG2)의 구동 전류를 공급할 수 있다. 또한, 각 인버터부(141, 142)에서는, 대응하는 모터 제너레이터(MG1 또는 MG2)에서 발전된 교류 전류를 HV 배터리(150)에 충전하기 위한 직류 전류로 변환할 수 있도록 되어 있다. 이 인버터(140)는, 또한 12V 배터리의 충전이 가능한 DC-DC 컨버터를 갖고 있다.

HV 배터리(150)는 차량의 발진 시나 가속 시, 등판 시 등에 전동기 작동하는 모터 제너레이터(MG1, MG2) 중 어느 하나에 전력을 공급하는 한편, 발전기 작동하는 모터 제너레이터(MG1, MG2) 중 어느 하나로부터의 발전 전력(예를 들어, 감속 시의 회생 발전 전류)에 의해 충전되어, 축전할 수 있도록 되어 있다.

배터리 감시 유닛(160)은 HV 배터리(150)의 전압(Vb), 전류(Ib) 및 온도(Tb)를 나타내는 전원 감시 정보를 HV-ECU(110)에 출력하도록 되어 있다.

시스템 메인 릴레이(170)는, 인버터(140)와 HV 배터리(150) 사이에 개재하고, HV-ECU(110)로부터의 릴레이 제어 신호에 따라서 고전압 전류 회로의 접속과 차단을 전환하도록 되어 있다.

스키드 제어 ECU(180)는, 브레이크 조작량 센서(84)에 의해 검출되는 브레이크 조작량을 바탕으로 발전기 작동의 모터 제너레이터(MG1, MG2)에 의한 회생 브레이크 제동력의 요구값을 산출하여, HV-ECU(110)에 출력하는 동시에, 그 회생 브레이크 제동력과 유압 브레이크 제동력을 협조 제어하는 기능을 갖고 있다. 또한, 스키드 제어 ECU(180)는, 차량이 4륜 구동될 때에, 각종 센서 정보를 바탕으로 차량의 주행 상태에 따른 최적인 전후 구동륜으로의 구동력 배분비를 산출하여 HV-ECU(110)에 출력하거나, HV-ECU(110)로부터 트랙션 제어 등을 위한 토크 명령값(Tr1, Tr2)을 받았을 때에, 모터 제너레이터(MG1, MG2)의 토크를 제어하는 동시에 유압 브레이크 제동력을 전자 제어하거나 할 수 있도록 되어 있다.

전술한 HV-ECU(110), 엔진 ECU(120), MG-ECU(130) 및 스키드 제어 ECU(180)는, 각각의 상세한 하드웨어 구성을 도시하지 않지만, 예를 들어 CPU, ROM, RAM 및 다시쓰기 가능한 불휘발성 메모리(또는 백업 RAM)를 구비하는 동시에, A/D 변환기를 갖는 입력 인터페이스 회로, 드라이버나 릴레이 스위치를 갖는 출력 인터페이스 회로, 다른 차량 탑재 ECU와의 사이에서 데이터 통신을 행하는 통신 포트 등을 포함하여 구성되어 있다. 여기에 말하는 ROM에는, 예를 들어 리얼 타임(OS)이나 디바이스 드라이버, 미들웨어 등의 시스템 프로그램이 저장되어 있다. 또한, ROM 및 다시쓰기 가능한 불휘발성 메모리(이하, 간단히 ROM 등이라고 함)에는, 예를 들어 각종 제어를 실행하기 위한 어플리케이션 프로그램이 저장되는 동시에, 각종 맵이나 설정값 데이터 등이 저장되어 있다.

HV-ECU(110)의 ROM 및 다시쓰기 가능한 불휘발성 메모리에는, 또한 펌프 입력 전환 억제 제어 프로그램과 그 제어 프로그램에서 사용되는 맵이나 설정값 데이터 등이 저장되어 있다.

이 펌프 입력 전환 억제 제어 프로그램은, 입력 회전축(51, 52) 중 임의의 1개, 예를 들어 회전 속도가 상대적으로 큰 입력 회전축(51)이 오일 펌프(40)의 드라이브 기어(42)를 구동하고 있는 상태에서, 다른 입력 회전축(52)의 회전 속도(V2)가 입력 회전축(51)의 회전 속도(V1)에 대하여 도 4에 도시한 이미 설정된 등속도 영역(Rv)(속도 변동 범위 상당의 속도차 범위) 내에 들어간 것을 조건으로, 입력 회전축(51, 52)의 회전 속도(V1, V2)를 등속도 영역(Rv)으로부터 벗어나도록 변화시키는 제어를 실행한다. 즉, HV-ECU(110)는, 입력 회전축(51, 52)의 회전 속도(V1, V2)가 이미 설정된 등속도 영역(Rv) 내에 들어가는 상태가 되면, 엔진(11) 및 모터 제너레이터(MG1, MG2) 중 적어도 하나의 작동 상태를 제어하여, 입력 회전축(51, 52)의 회전 속도(V1, V2)를 부등하게 제어하도록 되어 있다.

구체적으로는, 등속도 영역(Rv)은, 도 4 중에 부분 확대도로 나타낸 바와 같이, 입력 회전축(51, 52)의 회전 속도(V1, V2)가 일치하는 전환선(Ls)으로부터 제1 전환 영역(A1)측의 점선(Lv1)까지의 한쪽의 속도차 범위(Rv1, Rv2로 예시)와, 전환선(Ls)으로부터 제2 전환 영역(A2)측의 점선(Lv2)까지의 다른 쪽의 속도차 범위(Rv3, Rv4로 예시)를 포함하고 있다. 이 등속도 영역(Rv)은, 엔진(11)의 회전 변동이나 구동륜(5L, 5R)으로부터의 노면 변동 성분의 회전 변동 정도의 속도 변동 범위에 상당하는 것이다. 따라서, 회전 속도(V1, V2)가 이 등속도 영역(Rv) 내에 들어갈 정도로 대략 일치하면, 회전 속도(V1, V2)의 변동 범위가 크게 겹치게 되어, 입력 회전축(51, 52) 및 원웨이 클러치(56, 57)를 포함하는 2개의 펌프 구동 경로에 있어서, 원웨이 클러치(56, 57)의 온/오프가 내구면으로부터의 허용 빈도를 초과하여 고빈도로 발생할 가능성이 통상보다 높아진다.

여기서, 회전 속도(V1, V2)를 부등하게 제어한다고 하는 것은, 입력 회전축(51, 52)의 회전 속도(V1, V2)를 일시적으로도 등속 상태로 하지 않고 부등속 상태를 유지한다고 하는 것뿐만 아니라, 회전 속도(V1, V2)를 일시적으로 등속 상태로 한 후에 안정된 부등속 상태를 유지한다고 하는 것을 포함한다. 즉, 회전 속도(V1, V2)를 부등하게 제어한다고 하는 것은, 입력 회전축(51, 52)의 회전 속도(V1, V2)가 등속이 되는 빈도가 상기 허용 빈도 이하가 될 정도로 입력 회전축(51, 52)의 회전을 부등속으로 제어하는 것이면 된다.

보다 구체적으로는, 도 4에 도시한 바와 같이, HV-ECU(110)는 입력 회전축(51)이 회전 속도(Va)로 오일 펌프(40)를 구동하는 상태에서, 입력 회전축(52)의 회전 속도(V2)가 한쪽의 속도차 범위(Rv1) 내에 들어갈 정도로 커지면, 엔진(11) 및 모터 제너레이터(MG1, MG2) 중 적어도 하나의 작동 상태를 변화시켜서 입력 회전축(51, 52)의 속도차를 증대시킨다. 또한, HV-ECU(110)는, 입력 회전축(51)이 회전 속도(Va)보다 큰 회전 속도로 오일 펌프(40)를 구동하는 동시에, 입력 회전축(52)이 회전 속도(Va)로 회전하고 있는 상태에서, 입력 회전축(51)의 회전 속도(V1)가 한쪽의 속도차 범위(Rv2) 내에 들어갈 정도로 작아지면, 엔진(11) 및 모터 제너레이터(MG1, MG2) 중 적어도 하나의 작동 상태를 변화시켜서 입력 회전축(51, 52)의 속도차를 증대시키도록 되어 있다.

또는, HV-ECU(110)는 입력 회전축(52)이 회전 속도(Va)로 오일 펌프(40)를 구동하는 상태에서, 입력 회전축(51)의 회전 속도(V1)가 다른 쪽의 속도차 범위(Rv3) 내에 들어갈 정도로 커지면, 엔진(11) 및 모터 제너레이터(MG1, MG2) 중 적어도 하나의 작동 상태를 변화시켜서 입력 회전축(51, 52)의 속도차를 증대시킨다. 또한, HV-ECU(110)는 입력 회전축(52)이 회전 속도(Va)보다 큰 회전 속도로 오일 펌프(40)를 구동하는 동시에, 입력 회전축(51)이 회전 속도(Va)로 회전하고 있는 상태에서, 입력 회전축(52)의 회전 속도(V2)가 다른 쪽의 속도차 범위(Rv4) 내에 들어갈 정도로 작아지면, 엔진(11) 및 모터 제너레이터(MG1, MG2) 중 적어도 하나의 작동 상태를 변화시켜서 입력 회전축(51, 52)의 속도차를 증대시키도록 되어 있다.

이들 속도차 범위(Rv1 내지 Rv4)는, 원웨이 클러치(56, 57)의 내용 수명이나 하이브리드 구동 시스템(1)의 내구성에 대한 신뢰성에 대하여 미리 정한 목표값과, 사전의 시험 결과에 의거하여, 고정값(고정된 속도 범위)으로 설정되거나, 회전 속도(Va)에 대하여 일정 비율[예를 들어, 임의의 회전 속도(Va)에 대하여 그 수% 이하]로 설정된다.

여기서, 동력 분할 가능한 출력 기구(20)의 엔진 회전 입력측의 입력 회전축(51)의 회전 속도(V1)는, 크랭크각 센서의 검출 정보로부터 얻어지는 엔진 회전수(Ne)에 의거하여, 또는 나아가 리절버(85, 86)의 검출 신호나 출력 기구(20)의 감속비, 기어 감속기(55)가 개재하는 경우의 그 감속비 등에 의거하여, 산출된다. 또한, 출력 기구(20)의 출력축측의 회전 속도에 대응하는 입력 회전축(52)의 회전 속도(V2)는, 제2 로터축(22)의 근방에 배치된 리절버(85)의 검출 신호에 의거하여, 또는 구동륜(5L, 5R)의 회전 속도를 검출하는 차륜속 센서의 검출 속도 및 구름 이동 기어 기구(30)에 있어서의 감속비 등에 의거하여, 산출되도록 되어 있다.

엔진(11) 및 모터 제너레이터(MG1, MG2) 중 적어도 하나의 작동 상태를 변화시켜, 입력 회전축(51, 52)의 상대 회전 속도를 증가시키는 제어라 함은, 다음과 같은 것이다.

제어 장치(100)의 HV-ECU(110)는, 그 ROM 등에 저장된 펌프 입력의 전환 억제 제어 프로그램에 따라, 예를 들어 입력 회전축(51, 52) 중 어느 한쪽이 전환선(Ls) 상에서 운전되는 다른 쪽에 대하여 등속도 영역(Rv) 내에 들어가면, 그때의 HV 배터리(150)의 충전 상태나 차량의 주행 상태에 따라서, 다음과 같은 제어를 실행하도록 되어 있다.

예를 들어, HV-ECU(110)는 HV 배터리(150)의 잔존 용량에 따라서, 모터 제너레이터(MG1)의 발전 부하 상당의 토크 명령값(Tr1)을 직전의 명령값과는 상이한 값으로 변화시키고, 모터 제너레이터(MG1)의 발전 부하(부하 토크)를 변화시킴으로써, 입력 회전축(51, 52)의 속도차를 증가시킨다. 이 경우, 그 변화 전에 HV 배터리(150)의 충전량(SOC)이 증가하여, 모터 제너레이터(MG1)의 발전 부하가 서서히 경감되어 오고 있었다고 하면, 그 발전 부하의 경감 속도를 가속하는 방향으로 발전 부하를 변화시켜, 입력 회전축(51, 52) 중 어느 한쪽이 다른 쪽에 대하여 등속도 영역(Rv) 내에 들어가는 시간을 단시간에 종료시킬 수 있다. 물론, HV 배터리(150)의 충전량이 적어, 모터 제너레이터(MG1)의 발전 부하가 서서히 증가되어 오고 있었다고 하면, 그 발전 부하의 증가 속도를 가속하는 방향으로 발전 부하를 변화시킬 수도 있다.

또는, HV-ECU(110)는 스키드 제어 ECU(180)로부터 요구되는 동력 분할비에 대하여 요구 파워(Pw)와 토크 명령값(Tr1, Tr2) 중 어느 한쪽 또는 양쪽의 비를, 통상과는 다른 비로 변화시킴으로써, 입력 회전축(51, 52)의 상대 회전 속도를 증가시킬 수 있다. 이 경우, HV 배터리(150)의 충전량이 적으면, 엔진(11)의 요구 파워의 명령값(Pw)의 비율을 높일 수 있고, HV 배터리(150)의 충전량이 많으면, 모터 제너레이터(MG1)의 발전 부하 상당의 토크(절댓값)를 증대시킬 수도 있다.

또한, HV-ECU(110)는, 입력 회전축(51, 52) 중 어느 한쪽이 다른 쪽에 대하여 등속도 영역(Rv) 내에 들어가면, HV 배터리(150)의 단위 시간당의 충전량을 변화시키도록, 예를 들어 SOC의 변동을 허용하는 범위(충전 이용 범위)를, 현재의 SOC가 소정값 이상인지의 여부에 의해 방전측 또는 회생측 중 한쪽에 시프트시키도록 되어 있다.

이어서, 작용에 대하여 설명한다.

상술한 바와 같이 구성된 본 실시 형태의 하이브리드 구동 시스템(1)에 있어서는, 엔진(11), 모터 제너레이터(MG1) 및 모터 제너레이터(MG2) 중 적어도 하나가 회전할 때, 입력 회전축(51, 52) 중 어느 하나에 대하여, 오일 펌프(40)의 드라이브 기어(42)를 구동 가능한 조건이 성립된다.

그리고 그 1개의 입력 회전축(51 또는 52)의 회전 속도(V1 또는 V2)에 대하여, 다른 입력 회전축(52 또는 51)의 회전 속도(V2 또는 V1)가 등속도 영역(Rv) 내에 들어갈 정도로 근접하면, 양 입력 회전축(51, 52)의 회전 속도(V1, V2)가 동등해지지 않도록, 엔진(11) 및 모터 제너레이터(MG1, MG2) 중 어느 하나 또는 복수의 작동 상태가 제어된다.

따라서, 양 입력 회전축(51, 52)의 회전 속도(V1, V2)가 그들 변동 범위 내에서 대략 일치함으로써 펌프 입력 선택 기구(50)에서의 입력 회전축(51, 52)의 선택 전환이 빈번히 반복될 가능성이 높아지면, 바로 양 입력 회전축(51, 52)의 회전 속도차가 커지도록, 엔진(11) 및 모터 제너레이터(MG1, MG2) 중 어느 하나 또는 복수의 작동 상태가 제어되어, 펌프 입력 선택 기구(50)에서의 불필요한 선택 전환의 빈도가 저하되게 된다.

또한, 본 실시 형태에서는, 입력 회전축(51, 52) 중 어느 한쪽이 다른 쪽에 대하여 등속도 영역(Rv) 내에 들어갔을 때, 제어 장치(100)가 모터 제너레이터(MG1)의 발전 부하를 변화시킨다. 따라서, 펌프 입력 선택 기구(50)에서의 입력 회전축의 선택 전환이 빈번히 반복될 가능성이 높아지면, 모터 제너레이터(MG1)의 발전 부하가 변화됨으로써, 오일 펌프(40)를 구동하고 있는 하나의 입력 회전축(51 또는 52)의 회전 속도(V1 또는 V2)에 대하여, 다른 입력 회전축(52 또는 51)의 회전 속도(V2 또는 V1)가 속도차의 확대 방향으로 변화되게 되어, 양 입력 회전축(51, 52)의 회전 속도(V1, V2)가 동등해지지 않게 되어, 불필요한 선택 전환의 빈도가 저하되게 된다.

본 실시 형태에서는, 또한 입력 회전축(51, 52) 중 어느 한쪽이 다른 쪽에 대하여 등속도 영역(Rv) 내에 들어갔을 때, 제어 장치(100)가 HV 배터리(150)의 단위 시간당의 충전량(그에 대응하는 충전 전류)을 변화시킨다. 따라서, 펌프 입력 선택 기구(50)에서의 입력 회전축(51, 52)의 선택 전환이 빈번히 반복될 가능성이 높아지면, HV 배터리(150)의 충전량이 변화됨으로써, 엔진(11)에 요구되는 파워 명령값(Pw)이 변화된다. 그리고 그에 의해, 오일 펌프(40)를 회전시키는 상대 회전 속도가 큰 하나의 입력 회전축(51 또는 52)의 회전 속도(V1 또는 V2)에 대하여, 다른 입력 회전축(52 또는 51)의 회전 속도(V2 또는 V1)가 속도차의 확대 방향으로 변화되게 되어, 양 입력 회전축(51, 52)의 회전 속도(V1, V2)가 동등해지지 않게 되어, 불필요한 선택 전환의 빈도가 저하되게 된다.

본 실시 형태에서는, 또한 출력 기구(20)의 입력측 캐리어(CR)가 엔진(11)에 연결되고, 출력측의 선 기어(S) 및 링 기어(R)가 모터 제너레이터(MG1, MG2)에 연결되어 있다. 따라서, 출력 기구(20)가 간소한 동력 분할 기구가 될 수 있다. 게다가, 제어 장치(100)가 차속에 의존하지 않는 회전 속도 제어가 가능한 모터 제너레이터(MG1)의 발전 부하를 제어하므로, 입력 회전축(51, 52)의 회전 속도(V1, V2)를 필요에 따라서 정확하게 등속도 영역(Rv)으로부터 벗어나도록, 부등하게 제어할 수 있게 된다.

도 5는, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 하이브리드 구동 시스템(1)에 있어서의 제어 장치(100)에 있어서, 이미 설정된 HV-ECU(110)의 제어 주기마다 반복하여 실행되는 펌프 입력 전환 억제 제어 프로그램의 개략 처리 순서를 나타내는 흐름도이다.

이 도 5에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 우선, 제어 장치(100)의 HV-ECU(110)에서는, 엔진 ECU(120)와 협동하여, 이미 설정된 HV-ECU(110)의 제어 주기마다, 엔진 회전수(Ne)에 대응하는 입력축(23) 및 캐리어(CR)로의 목표 입력 회전수(N1)가 산출되는 동시에(스텝 S11), 리절버(85)의 검출 정보에 의해 링 기어(R) 및 출력 부재(D1)의 회전 속도인 출력축 회전수(N2)가 검출된다(스텝 S12).

계속해서, 입력 회전축(51, 52)의 회전 속도(V1, V2)가 대략 일치하는지 여부, 즉 입력 회전축(51, 52) 중 어느 한쪽이 전환선(Ls) 상에서 운전되는 상태에 있는 다른 쪽에 대하여 등속도 영역(Rv) 내에 들어가는지 여부가 판별된다(스텝 S13). 또한, 여기에서의 판정은, 입력 회전축(51, 52)의 회전 속도(V1, V2)가 도 4 중에 있어서의 어느 한쪽의 회전 속도 방향(도 4 중의 상하 방향 또는 좌우 방향)에서 모두 등속도 영역(Rv) 내에 들어간 상태인지 여부를 판정하는 것이라도 된다. 또한, 기어 감속기(55)가 설치될 경우에는, 이 판별 스텝에서는, 목표 입력 회전수(N1)에 입력축(23)으로부터 입력 회전축(51)으로의 동력 전달 경로에 있어서의 기어 감속기(55)의 감속비 α를 곱한 회전 속도값 N1·α가, 출력축 회전수(N2)에 제2 로터축(22)으로부터 입력 회전축(52)으로의 동력 전달 경로에 있어서의 기어 감속기(55)의 감속비 β를 곱한 회전 속도값 N2·β에 대하여 소정의 속도차 범위 내에 들어가는지 여부의 판별이 이루어지게 된다.

이때, 입력 회전축(51, 52)의 회전 속도가 대략 일치하는 등속도 영역(Rv) 내에 없어, 판별 결과가 "아니오"가 되면(스텝 S13에서 "아니오"인 경우), 금회의 처리를 종료한다.

한편, 이때, 입력 회전축(51, 52)의 회전 속도가 대략 일치하는 등속도 영역(Rv) 내에 있어, 판별 결과가 "예"가 되면(스텝 S13에서 "예"인 경우), 계속해서, 충전량을 변경하도록 모터 제너레이터(MG1)의 발전 부하를 변화시키는 토크 명령값(Tr1)이 출력되는 동시에, 엔진(11)의 파워 명령값(Pw)이 변경된다. 이에 의해, 입력 회전축(51, 52)의 회전 속도차가 증가하도록, 엔진 회전수(Ne)가 변화되게 된다.

또한, 이 발전 부하 변경 전에, HV 배터리(150)의 충전량(SOC)이 증가하여, 모터 제너레이터(MG1)의 발전 부하가 서서히 경감되어 오고 있었다고 하면, 그 발전 부하의 경감 속도를 가속하는 방향으로 발전 부하를 변화시켜, 입력 회전축(51, 52) 중 어느 한쪽이 다른 쪽에 대하여 등속도 영역(Rv) 내에 들어가는 시간을 단시간에 종료시킬 수 있다. 물론, HV 배터리(150)의 충전량이 적어, 모터 제너레이터(MG1)의 발전 부하가 서서히 증가되어 오고 있었다고 하면, 그 발전 부하의 증가 속도를 가속하는 방향으로 발전 부하를 변화시킬 수도 있다.

계속해서, 금회의 처리를 종료한다.

이와 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 오일 펌프(40)의 드라이브 기어(42)를 회전시키는 입력 회전축(51, 52)의 회전 속도(V1, V2)가 등속도 영역(Rv) 내에 들어가면, 양 회전 속도(V1, V2)가 동등해지지 않도록, 엔진(11) 및 모터 제너레이터(MG1, MG2) 중 어느 하나, 예를 들어 모터 제너레이터(MG1)의 작동 상태가 제어되어, HV 배터리(150)의 충전량이 변경된다. 따라서, 양 입력 회전축(51, 52)의 회전 속도(V1, V2)가 대략 일치함으로써 펌프 입력 선택 기구(50)에서의 입력 회전축(51, 52)의 선택 전환이 빈번히 반복될 가능성이 향상되면, 바로 양 입력 회전축(51, 52)을 부등 속도로 하도록, 양 입력 회전축(51, 52)의 회전 속도차를 확대시켜서 선택 전환 빈도를 저하시킬 수 있다. 그 결과, 원웨이 클러치(56, 57)의 온/오프가 단시간 내에 반복되는 펌프 구동 경로의 불필요한 전환을 억제하여, 내구성이 우수한 하이브리드 구동 시스템(1)을 제공할 수 있다.

또한, 상술한 제1 실시 형태에 있어서는, 제어 장치(100)는 입력 회전축(51, 52) 중 어느 한쪽이 다른 쪽에 대하여 등속도 영역(Rv) 내에 들어간 것을 조건으로, 모터 제너레이터(MG1)의 발전 부하를 변화시키는 것으로 했지만, 이하에 설명하는 각 실시 형태에 있어서의 제어 장치(100)와 같은 다른 기능을 병유하는 것으로 해도 되는 것은 물론이다.

또한, 이하에 설명하는 각 실시 형태는, 제어 장치(100)에 의해 실행되는 오일 펌프 입력의 전환 억제 제어 프로그램의 내용이 상술한 제1 실시 형태와 상이하지만, 주행 구동계나 제어계의 주요 구성은 상술한 제1 실시 형태와 대략 마찬가지로 구성되는 것이다. 따라서, 이하의 설명에 있어서는, 상술한 제1 실시 형태와 동일 또는 유사한 구성 요소에는 도 1 내지 도 4에 도시한 제1 실시 형태 중의 대응하는 구성 요소의 부호를 사용하고, 각 실시 형태에서 특별히 서로 다른 점에 대하여 설명한다.

(제2 실시 형태)

도 6은, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 하이브리드 구동 시스템에서 실행되는 오일 펌프 입력의 전환 억제 제어 프로그램의 흐름을 나타내고 있다.

본 실시 형태에 있어서는, 입력 회전축(51, 52) 중 어느 한쪽이 다른 쪽에 대하여 등속도 영역(Rv) 내에 들어갔을 때, 제어 장치(100)의 HV-ECU(110)는, 엔진(11)에 요구되는 파워의 명령값(Pw)을 변화시키지 않고, 엔진 회전수 또는 그에 대응하는 엔진 출력 토크를 변화시키도록 되어 있다.

이 경우, HV-ECU(110)는, 요구 파워의 명령값(Pw)에 대하여 상이한 복수의 지정값(Ne)을 선택할 수 있는 맵을 갖고, 엔진 ECU(120)는 요구 파워의 명령값(Pw)에 대하여 다른 지정값(Ne)이 선택되면, 그 명령값(Ne)에 대응하는 점화 시기나 밸브 타이밍, 스로틀 개방도 등의 제어값을 결정할 수 있도록, 복수 종류의 맵을 내장하고 있어도 된다.

본 실시 형태의 하이브리드 구동 시스템(1)에 있어서의 제어 장치(100)에서는, HV-ECU(110)의 제어 주기마다, 도 6에 도시한 바와 같은 펌프 입력 전환 억제 제어 프로그램이 실행된다.

도 6에 도시한 바와 같이, 우선, 상술한 제1 실시 형태의 경우와 마찬가지로, 제어 장치(100)의 HV-ECU(110)는 엔진 ECU(120)와 협동하여, 이미 설정된 HV-ECU(110)의 제어 주기마다, 엔진 회전수(Ne)에 대응하는 입력축(23) 및 캐리어(CR)로의 목표 입력 회전수(N1)를 산출하는 동시에(스텝 S11), 리절버(85)의 검출 정보에 의해 링 기어(R) 및 출력 부재(D1)의 회전 속도인 출력축 회전수(N2)를 검출한다(스텝 S12).

계속해서, 입력 회전축(51, 52)의 회전 속도가 대략 일치하는지 여부, 즉 입력 회전축(51, 52) 중 어느 한쪽이 다른 쪽에 대한 상대 회전 속도가 등속도 영역(Rv) 이내인지 여부가 판별된다(스텝 S13).

한편, 이때, 입력 회전축(51, 52)의 회전 속도가 대략 일치하는 등속도 영역(Rv) 내에 있어, 판별 결과가 "예"가 되면(스텝 S13에서 "예"인 경우), 계속해서, 엔진(11)의 운전 영역에서 엔진(11)에 요구되는 파워의 명령값(Pw)이 변화되지 않는 등Pe선 상에서, 엔진 회전수의 명령값(Ne) 또는 그에 대응하는 엔진 출력 토크를 변화시키도록, 엔진 ECU(120)에 있어서의 제어값의 변경이 이루어진다(스텝 S24). 그리고 이에 의해, 엔진(11)의 점화 시기, 밸브 타이밍, 스로틀 개방도 등 중 적어도 어느 하나가 변화되고, 등Pe선 상에서 엔진(11)의 회전 속도(Ne) 또는 토크가 변화됨으로써, 입력 회전축(51, 52)의 회전 속도가 부등하게 제어된다.

이와 같이, 본 실시 형태에서는, 입력 회전축(51, 52) 중 어느 한쪽이 다른 쪽에 대하여 등속도 영역(Rv) 내에 들어갔을 때, 제어 장치(100)가 엔진(11)의 파워의 명령값(Pw)을 유지하면서, 엔진(11)의 회전 속도 또는 토크를 변화시켜, 입력 회전축(51, 52)의 회전 속도를 부등하게 제어한다. 따라서, 펌프 입력 선택 기구(50)에서의 입력 회전축(51, 52)의 선택 전환이 빈번히 반복될 가능성이 높아지면, 엔진(11)의 회전 속도가 변화됨으로써, 펌프 입력 선택 기구(50)에서의 선택 전환의 빈도가 저하되게 된다. 그 결과, 원웨이 클러치(56, 57)의 온/오프가 단시간 내에 반복되는 펌프 구동 경로의 불필요한 전환을 억제하여, 내구성이 우수한 하이브리드 구동 시스템(1)을 제공할 수 있다.

게다가, 본 실시 형태에서는, 엔진(11)의 점화 시기, 밸브 타이밍 및 스로틀 개방도 중 어느 하나를 변화시켜서 엔진(11)의 출력 회전 속도 또는 토크를 변화시키므로, 엔진(11)의 출력을 실질적으로 변화시키지 않게 되어, 드라이버가 출력 변화를 느끼지 않고, 기존의 엔진 제어계를 이용하여 등Pe선 상에서 엔진 출력의 회전 속도나 토크를 정확하게 변경할 수 있다.

(제3 실시 형태)

도 7은, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 하이브리드 구동 시스템에서 실행되는 오일 펌프 입력의 전환 억제 제어 프로그램의 흐름을 나타내고 있다.

본 실시 형태에 있어서는, HV-ECU(110)는 HV 배터리(150)의 단위 시간당의 방전량을 변화시키도록, 보조 기계류, 예를 들어 에어컨(공조 장치)의 냉매 압축용의 전동 압축기나 차량에 탑재된 다른 전동 작동기류 등의 작동 상태를 변화시키고, 그 소비 전력을 조금 변화시킴으로써, 입력 회전축(51, 52)의 상대 회전 속도를 증가시킬 수 있도록 되어 있다.

예를 들어, 에어컨의 설정 온도를 드라이버나 다른 탑승자가 변화를 실감하지 않을 정도의 약간의 변경 온도 범위(예를 들어, 0.5℃의 범위) 내에서 변경시켜, HV 배터리(150)의 단위 시간당의 방전량을 증가 또는 감소시킬 수 있다. 또한, 여기에서 말하는 보조 기계류는, 전기 부하가 되는 다른 차량 등재 기기이면 특별히 한정되는 것은 아니며, 실내등이나 미터 표시 기기류 등이라도 된다. 이 경우, 보조 기계류의 전기 부하가, 드라이버나 다른 탑승자가 변화를 실감하지 않는 범위 내에서 변경되게 된다.

본 실시 형태의 하이브리드 구동 시스템(1)에 있어서의 제어 장치(100)에서는, HV-ECU(110)의 제어 주기마다, 도 7에 도시한 바와 같은 펌프 입력 전환 억제 제어 프로그램이 실행된다.

도 7에 도시한 바와 같이, 우선, 상술한 제1 실시 형태의 경우와 마찬가지로, 제어 장치(100)의 HV-ECU(110)는 엔진 ECU(120)와 협동하여, 이미 설정된 HV-ECU(110)의 제어 주기마다, 엔진 회전수(Ne)에 대응하는 입력축(23) 및 캐리어(CR)로의 목표 입력 회전수(N1)가 산출되는 동시에(스텝 S11), 리절버(85)의 검출 정보에 의해 링 기어(R) 및 출력 부재(D1)의 회전 속도인 출력축 회전수(N2)가 검출된다(스텝 S12).

한편, 이때, 입력 회전축(51, 52)의 회전 속도가 대략 일치하는 등속도 영역(Rv) 내에 있어, 판별 결과가 "예"가 되면(스텝 S13에서 "예"인 경우), 계속해서, 전기 부하가 되는 보조 기계류의 작동 상태를 변화시키도록, 차량 소비 전력 변경 지령이 출력된다(스텝 S34). 따라서, 펌프 입력 선택 기구(50)에서의 입력 회전축(51, 52)의 선택 전환이 빈번히 반복될 가능성이 높아지면, 에어컨 냉매 압축용의 전동 압축기나 다른 전동 작동기류 등의 작동 상태가 변화됨으로써, 차량 소비 전력이 변경되고, 엔진(11)에 요구되는 파워 명령값(Pw)이 변화되어, 상술한 바와 마찬가지로, 펌프 입력 선택 기구(50)에서의 선택 전환의 빈도가 저하되게 된다.

이와 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 입력 회전축(51, 52) 중 어느 한쪽이 다른 쪽에 대하여 등속도 영역(Rv) 내에 들어갔을 때, 제어 장치(100)가 모터 제너레이터(MG1, MG2) 중 어느 하나로부터의 발전 전력[HV 배터리(150)에 충전된 전력을 포함함]에 의해 작동하는 보조 기계류의 작동 상태가 변경된다. 따라서, 펌프 입력 선택 기구(50)에서의 입력 회전축(51, 52)의 선택 전환이 빈번히 반복될 가능성이 높아지면, 바로 차량 소비 전력이 변경되고, 엔진(11)에 요구되는 파워 명령값(Pw)이 변화되어, 상술한 바와 마찬가지로, 선택 전환의 빈도가 저하되게 된다. 그 결과, 원웨이 클러치(56, 57)의 온/오프가 단시간 내에 반복되는 펌프 구동 경로의 불필요한 전환을 억제하여, 내구성이 우수한 하이브리드 구동 시스템(1)을 제공할 수 있다.

(제4 실시 형태)

도 8은, 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 하이브리드 구동 시스템에서 실행되는 오일 펌프 입력의 전환 억제 제어 프로그램의 흐름을 나타내고 있다.

본 실시 형태에 있어서는, 입력 회전축(51, 52) 중 어느 한쪽이 다른 쪽에 대하여 등속도 영역(Rv) 내에 들어갔을 때, 제어 장치(100)의 HV-ECU(110)는 엔진(11)의 운전 조건을 변경하는 지령을 출력하도록 되어 있다. 구체적으로는, HV-ECU(110)는 엔진 ECU(120)와 협동하여, 엔진(11)의 점화 시기, 흡기 밸브나 배기 밸브의 밸브 타이밍, 스로틀 개방도 등을 변화시켜, 엔진(11)의 회전 속도를 변화시킬 수 있다.

본 실시 형태의 하이브리드 구동 시스템(1)에 있어서의 제어 장치(100)에서는, HV-ECU(110)의 제어 주기마다, 도 8에 도시한 바와 같은 펌프 입력 전환 억제 제어 프로그램이 실행된다.

도 8에 도시한 바와 같이, 우선, 상술한 제1 실시 형태의 경우와 마찬가지로, 제어 장치(100)의 HV-ECU(110)에서는, 엔진 ECU(120)와 협동하여, 이미 설정된 HV-ECU(110)의 제어 주기마다, 엔진 회전수(Ne)에 대응하는 입력축(23) 및 캐리어(CR)로의 목표 입력 회전수(N1)가 산출되는 동시에(스텝 S11), 리절버(85)의 검출 정보에 의해 링 기어(R) 및 출력 부재(D1)의 회전 속도인 출력축 회전수(N2)가 검출된다(스텝 S12).

한편, 이때, 입력 회전축(51, 52)의 회전 속도가 대략 일치하는 등속도 영역(Rv) 내에 있어, 판별 결과가 "예"가 되면(스텝 S13에서 "예"인 경우), 계속해서, 엔진(11)의 운전 조건의 변경 지령이 출력되어서, 엔진(11)의 점화 시기, 밸브 타이밍, 스로틀 개방도를 제어하는 제어값이 변경되고, 입력 회전축(51, 52)의 회전 속도(V1, V2)가 동등해지지 않도록 엔진 회전수(Ne)가 변경된다(스텝 S44).

이와 같이, 본 실시 형태에서는, 입력 회전축(51, 52) 중 어느 한쪽이 다른 쪽에 대하여 등속도 영역(Rv) 내에 들어갔을 때, 제어 장치(100)가 엔진(11)의 운전 조건의 변경 지령을 출력함으로써, 엔진(11)의 점화 시기, 밸브 타이밍, 스로틀 개방도 등을 변화시키고, 엔진 회전수(Ne)를 변화시킨다. 따라서, 펌프 입력 선택 기구(50)에서의 입력 회전축(51, 52)의 선택 전환이 빈번히 반복될 가능성이 높아지면, 기존의 엔진 제어계를 사용하여 엔진(11)의 회전 속도가 변경됨으로써, 양 입력 회전축(51, 52)의 회전 속도(V1, V2)가 부등하게 제어되어, 불필요한 펌프 입력 선택 기구(50)에서의 선택 전환의 빈도가 저하되게 된다. 그 결과, 원웨이 클러치(56, 57)의 온/오프가 단시간 내에 반복되는 펌프 구동 경로의 불필요한 전환을, 기존의 엔진 제어계를 이용하여 정확하게 억제하여, 내구성이 우수한 하이브리드 구동 시스템(1)을 제공할 수 있다.

(제5 실시 형태)

도 9 및 도 10은, 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 하이브리드 구동 시스템의 주요부 구성과 그 제어 장치에서 실행되는 오일 펌프 입력의 전환 억제 제어 프로그램의 흐름을 나타내고 있다.

본 실시 형태에 있어서는, 도 9에 도시한 바와 같이, 하이브리드 구동 시스템(1)은 구동륜(5L, 5R)측의 구름 이동 기어 기구(30) 내에, 상술한 제1 실시 형태의 구성 외에, 출력 기구(20)로부터 출력되는 회전 동력을 변속하는 공지된 변속비 가변의 변속 기구(91)(상세하게 도시하지 않음)를 더 구비하고 있다.

이 변속 기구(91)는, 예를 들어 도시하지 않은 차량 탑재 ECU로부터의 지령 신호에 따라서 작동하는 도시하지 않은 전동 작동기를 내장하고 있고, 입력 회전 동력에 대한 출력 회전 동력의 회전 속도를 그 변속비에 따라서 변속할 수 있는 동시에, 그 변속비를 적어도 고저 2단계, 예를 들어 3단계의 다른 변속비로 변화시킬 수 있도록 되어 있다.

또한, 제어 장치(100)의 HV-ECU(110)는, 변속 기구(91)의 변속 제어를 실행하는 상기 다른 차량 탑재 ECU와 협동하여, 입력 회전축(51, 52)의 회전 속도가 대략 일치하는 등속도 영역(Rv) 내에 들어갔을 때, 변속 기구(91)의 변속비를, 예를 들어 HV 배터리(150)의 SOC나 차속 Sv 등에 따라서 통상의 변속비(예를 들어, 중간의 변속비)와는 상이한 다른 변속비(저속측 또는 고속측의 변속비)로 전환하여, 양 입력 회전축(51, 52)의 회전 속도차를 크게 하도록 되어 있다.

또한, 제어 장치(100)의 HV-ECU(110)는, 입력 회전축(51, 52)의 회전 속도가 대략 일치하는 등속도 영역(Rv)으로부터 벗어날 정도로 양 입력 회전축(51, 52)의 회전 속도차가 커졌을 때, 변속 기구(91)의 변속비를 원래 통상의 변속비로 복귀시키도록 되어 있다.

본 실시 형태의 하이브리드 구동 시스템(1)에 있어서의 제어 장치(100)에서는, HV-ECU(110)의 제어 주기마다, 도 10에 도시한 바와 같은 펌프 입력 전환 억제 제어 프로그램이 실행된다.

도 10에 도시한 바와 같이, 우선, 상술한 제1 실시 형태의 경우와 마찬가지로, 제어 장치(100)의 HV-ECU(110)는 엔진 ECU(120)와 협동하여, 이미 설정된 HV-ECU(110)의 제어 주기마다, 엔진 회전수(Ne)에 대응하는 입력축(23) 및 캐리어(CR)로의 목표 입력 회전수(N1)가 산출되는 동시에(스텝 S11), 리절버(85)의 검출 정보에 의해 링 기어(R) 및 출력 부재(D1)의 회전 속도인 출력축 회전수(N2)가 검출된다(스텝 S12).

한편, 이때, 입력 회전축(51, 52)의 회전 속도가 대략 일치하는 등속도 영역(Rv) 내에 있어, 판별 결과가 "예"가 되면(스텝 S13에서 "예"인 경우), 계속해서, 변속 기구(91)의 변속비를 지정하는 출력축 회전의 변속비의 명령값이 변경되고, 이 명령값이 상기 다른 차량 탑재 ECU에 송신되어, 변속 기구(91)의 변속비가 통상의 변속비로부터 다른 변속비로 변경된다(스텝 S54).

계속해서, 입력 회전축(51, 52)의 회전 속도가 대략 일치하는 등속도 영역(Rv) 내에서 벗어났는지 여부, 즉 입력 회전축(51, 52) 중 어느 한쪽이 다른 쪽에 대한 상대 회전 속도가 등속도 영역(Rv)으로부터 벗어날 정도로 커졌는지 여부가 판별된다(스텝 S55).

이때, 그 판별 결과가 "아니오"이면(스텝 S55에서 "아니오"인 경우), 판별 결과가 "예"가 될 때까지 그 판별 스텝 S55가 반복된다.

그리고 판별 결과가 "예"가 되면(스텝 S55에서 "예"인 경우), 변속 기구(91)의 변속비를 재지정하는 출력축 회전의 변속비의 명령값이 상기 다른 차량 탑재 ECU로 송신되어, 변속 기구(91)의 변속비가 상기 다른 변속비로부터 원래의 통상의 변속비로 복귀된다(스텝 S56).

이와 같이, 본 실시 형태에서는, 입력 회전축(51, 52)의 회전 속도가 대략 일치하는 등속도 영역(Rv) 내에 들어가, 펌프 입력 선택 기구(50)에서의 입력 회전축(51, 52)의 선택 전환이 빈번히 반복될 가능성이 높아지면, 변속 기구(91)의 변속비가 입력 회전축(51, 52)의 회전 속도차를 확대시킬 수 있는 다른 변속비로 전환된다. 따라서, 엔진(11)에 요구되는 회전수가 변화되는 동시에 차속에 의존하는 입력 회전축(52)의 회전 속도(V2)가 변경되고, 입력 회전축(51, 52)의 회전 속도(V1, V2)가 속도차의 확대 방향으로 변화되게 되어, 양 입력 회전축(51, 52)의 회전 속도(V1, V2)가 동등해지지 않게 되어도, 불필요한 선택 전환의 빈도가 저하되게 된다. 그 결과, 원웨이 클러치(56, 57)의 온/오프가 단시간 내에 반복되는 펌프 구동 경로의 불필요한 전환을 억제하여, 내구성이 우수한 하이브리드 구동 시스템(1)을 제공할 수 있다.

게다가, 본 실시 형태에서는, 입력 회전축(51, 52)의 회전 속도가 등속도 영역(Rv)으로부터 벗어나면, 변속 기구(91)의 변속비가 원래 상태로 복귀되므로, 펌프 입력 선택 기구(50)에서의 입력 회전축(51, 52)의 선택 전환이 빈번히 반복될 가능성이 저하되면, 변속 기구(91)의 변속비가 저연비 주행에 최적인 통상의 변속비로 전환되어, 엔진(11)의 연비가 향상된다.

또한, 상술한 각 실시 형태에 관한 하이브리드 구동 시스템(1)에 있어서는, 입력 회전축(51, 52)의 회전 속도(V1, V2)가 모두 등속도 영역(Rv) 내에 들어가면, 펌프 입력의 전환 억제 제어 프로그램에 의해 입력 회전축(51, 52)의 상대 회전 속도에 영향을 미치는 충전량 등의 특정한 제어 파라미터를 변화시키는 것으로 하고 있었다. 그러나 다수의 제어 파라미터 중 적합한 제어 파라미터를 선택하여 변화시키거나, 복수의 제어 파라미터를 동시에 변화시키거나 할 수 있는 것은 물론이다.

또한, 상술한 각 실시 형태에서는, 입력 회전축(51, 52)의 회전 속도(V1, V2)가 등속도 영역(Rv) 내에 들어가면, 바로 펌프 입력 전환 억제 제어를 개시하도록 하고 있었지만, 입력 회전축(51, 52)의 회전 속도(V1, V2)가 등속도 영역(Rv) 내에 들어가는 상태가 이미 설정된 대기 시간(예를 들어, 몇 초간)을 초과하여 계속되는 것을 또 다른 조건으로서, 펌프 입력 전환 억제 제어를 개시하도록 해도 된다. 마찬가지로, 제5 실시 형태에 있어서 변속비를 통상 복귀시킬 때에, 입력 회전축(51, 52)의 회전 속도(V1, V2)가 등속도 영역(Rv)으로부터 벗어나는 상태가 이미 설정된 대기 시간을 초과하여 계속되는 것을 또 다른 조건으로 해도 된다.

상기 대기 시간을 설정할 경우, 복수의 회전축 중 펌프 구동 조건이 성립되는 1개의 회전축이란, 입력 회전축(51, 52)의 상대 회전 속도를 확대시키기 직전에 고속 회전하고 있는 회전축이라 하게 되고, 다른 회전축이란 상대 회전 속도를 확대시키기 직전에 등속도 영역(Rv) 내에서 상기 1개의 회전축보다 저속으로 회전하고 있는 회전축이라 하게 된다. 바꾸어 말하면, 엔진(11) 및 모터 제너레이터(MG1, MG2) 중 어느 하나의 작동 상태를 제어하여, 입력 회전축(51, 52)의 회전 속도(V1, V2)를 상대적으로 변화시킬 때의 그 변화의 방향을, 입력 회전축(51, 52)의 회전 속도(V1, V2)가 등속도 영역(Rv) 내에 들어가는 것이 검출되었을 때의 양 입력 회전축(51, 52)의 상대 속도의 축소 방향이며, 전환선(Ls)을 한번 넘은 후에 양 입력 회전축(51, 52)의 상대 속도를 등속도 영역(Rv) 밖으로 확대시키는 방향으로 하는 것도 생각된다.

오일 펌프(40)는 기어 펌프로 했지만, 반드시 기어 펌프일 필요는 없고, 펌프 로터를 회전시켜서 오일을 가압하여 토출하는 것이면 그 형식은 임의이다. 입력 회전축(51, 52)을 구동하는 복수의 구동원이 복수의 전동기를 가질 필요가 없는 것은, 물론이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 관한 하이브리드 구동 시스템은, 펌프 로터를 회전시키고 있는 1개의 회전축의 회전 속도에 대하여, 다른 회전축의 회전 속도가 근접하면, 양 회전축의 회전 속도가 동등해지지 않도록 복수의 구동원의 작동 상태를 제어하도록 하고 있다. 따라서, 양 회전축의 회전 속도가 대략 일치함으로써 펌프 입력 선택 기구에서의 입력 회전축의 선택 전환이 빈번히 반복될 가능성이 향상되면, 바로 양 회전축의 회전 속도를 변화시켜서 선택 전환의 빈도를 적절하게 억제할 수 있다. 그 결과, 펌프 구동 경로의 불필요한 전환을 억제하여, 내구성이 우수한 하이브리드 구동 시스템을 제공할 수 있다. 이러한 본 발명은 복수의 구동원의 작동 상태에 따른 입력 전환이 가능한 오일 펌프를 갖는 하이브리드 구동 시스템 전반에 유용하다.

1 : 하이브리드 구동 시스템
3 : 변속기 케이스
5L, 5R : 구동륜
11 : 엔진(내연 기관)
20 : 출력 기구(동력 분할 기구)
23 : 입력축(엔진 회전 입력축)
30 : 구름 이동 기어 기구
40 : 오일 펌프
41a : 흡입 통로
41b : 토출 통로
42 : 드라이브 기어(펌프 로터)
46a, 46b : 오일 이송실
50 : 펌프 입력 선택 기구
51, 52 : 입력 회전축
56, 57 : 원웨이 클러치
91 : 변속 기구
100 : 제어 장치
110 : HV-ECU
120 : 엔진 ECU
130 : MG-ECU
140 : 인버터
150 : HV 배터리(주 전지)
160 : 배터리 감시 유닛
CR : 캐리어(입력측의 회전 구름 이동 요소)
D1 : 출력 부재
N1 : 목표 입력 회전수(입력축측의 요구 회전 속도)
N2 : 출력축 회전수(출력축측의 회전 속도)
MG1 : 모터 제너레이터(발전 가능한 전동기, 제1 전동기)
MG2 : 모터 제너레이터(발전 가능한 전동기, 제2 전동기)
R : 링 기어(제2 출력측 회전 요소)
Rv : 등속도 영역
Rv1, Rv2 : 한쪽의 속도차 범위(등속도 영역)
Rv3, Rv4 : 다른 쪽의 속도차 범위(등속도 영역)
S : 선 기어(제1 출력측 회전 요소)
Tr1, Tr2 : 토크 명령값
V1, V2 : 회전 속도

Claims

서로 상이한 복수의 구동원(11, MG1, MG2)과, 상기 복수의 구동원의 작동 상태에 따라서 상기 복수의 구동원 중 적어도 1개의 구동원으로부터 외부에 회전 동력을 출력시키는 출력 기구(20)와, 상기 복수의 구동원의 작동 상태를 제어하는 제어 장치(100)와, 오일을 가압하여 토출하도록 회전하는 펌프 로터를 갖는 오일 펌프(40)와, 상기 구동원의 각각으로부터의 회전 동력을 입력 가능한 복수의 회전축(51, 52)을 갖고, 상기 회전축 중 회전 속도가 큰 1개의 회전축에 의해 상기 펌프 로터를 회전시키는 펌프 입력 선택 기구(50)를 구비한 하이브리드 구동 시스템이며,
상기 제어 장치는, 상기 복수의 회전축의 회전 속도가 이미 설정된 등속도 영역 내에 들어간 것을 조건으로, 상기 복수의 회전축의 회전 속도를 상기 등속도 영역 밖으로 복귀시키도록 상기 복수의 구동원 중 어느 한쪽의 작동 상태를 변화시키는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 구동 시스템.
제1항에 있어서, 상기 복수의 구동원이, 내연 기관(11)과, 발전 가능한 전동기(MG1)를 포함하고,
상기 제어 장치는, 상기 복수의 회전축의 회전 속도가 상기 등속도 영역 내에 들어간 것을 조건으로, 상기 전동기의 발전 부하를 변화시키는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 구동 시스템.
제2항에 있어서, 상기 전동기로부터의 발전 전력에 의해 충전되는 배터리를 구비하고,
상기 제어 장치는, 상기 복수의 회전축의 회전 속도가 상기 등속도 영역 내에 들어간 것을 조건으로, 상기 배터리(150)의 충전량을 변화시키는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 구동 시스템.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 전동기로부터의 발전 전력에 의해 작동하는 보조 기계류를 구비하고,
상기 제어 장치는, 상기 복수의 회전축의 회전 속도가 상기 등속도 영역 내에 들어간 것을 조건으로, 상기 보조 기계류의 작동 상태를 변화시키는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 구동 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 구동원이, 내연 기관을 포함하고,
상기 제어 장치는, 상기 복수의 회전축의 회전 속도가 상기 등속도 영역 내에 들어간 것을 조건으로, 상기 내연 기관의 출력을 유지하면서 상기 내연 기관의 회전 속도 또는 토크를 변화시키는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 구동 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 출력 기구로부터 출력되는 회전 동력을 변속하는 변속 기구(91)를 더 구비하고,
상기 제어 장치는, 상기 복수의 회전축의 회전 속도가 상기 등속도 영역 내에 들어간 것을 조건으로, 상기 변속 기구의 변속비를 다른 변속비로 전환하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 구동 시스템.
제6항에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 복수의 회전축의 회전 속도가 상기 등속도 영역 밖으로 벗어났을 때, 상기 변속 기구의 변속비를 원래 상태로 복귀시키는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 구동 시스템.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 전동기가, 각각 발전 가능한 제1 전동기(MG1) 및 제2 전동기(MG2)를 포함하는 동시에,
상기 출력 기구가, 서로 회전 구름 이동 가능하게 걸어 결합하는 3개의 회전 구름 이동 요소를 포함하고,
상기 3개의 회전 구름 이동 요소가, 상기 내연 기관에 연결되는 입력측의 회전 구름 이동 요소(CR)와, 상기 제1 전동기에 연결되는 제1 출력측 회전 요소(S)와, 상기 제2 전동기에 연결되는 제2 출력측 회전 요소(R)를 포함하고,
상기 내연 기관으로부터 상기 입력측의 회전 구름 이동 요소에 입력되는 회전 동력이, 상기 제2 출력측 회전 요소로부터 상기 외부에 출력되고,
상기 제어 장치는, 상기 복수의 회전축의 회전 속도가 이미 설정된 등속도 영역 내에 들어간 것을 조건으로, 상기 제1 전동기의 발전 부하를 변화시키는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 구동 시스템.
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