KR20130103778A - 차량용 구동 장치의 제어 장치 - Google Patents

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KR20130103778A
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다츠야 이마무라
아츠시 다바타
도오루 마츠바라
고이치 오쿠다
겐타 구마자키
게이타 이마이
?야 가토
야스히로 히아사
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도요타 지도샤（주）
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Abstract

전동기의 토크를 조절함으로써 엔진의 동작점을 제어하는 것에 의해, 차량의 연비 향상을 도모할 수 있는 차량용 구동 장치의 제어 장치를 제공한다. 제 1 전동기 (MG1) 와 제 2 전동기 (MG2) 와 토크 컨버터 (16) 가 전체로서 무단 변속기 (60) 를 구성하고 있고, 엔진 동작점 제어 수단 (70) 은, 엔진 주행 중에 있어서, 제 1 전동기 토크 (TMG1) 를 조절함으로써 엔진 (12) 의 동작점을 제어하는 엔진 동작점 제어를 실행한다. 따라서, 제 1 전동기 토크 (TMG1) (기본적으로 회생 토크) 를 조절함으로써 무단 변속기 (60) 의 무단 변속 동작을 실시할 수 있고, 그 무단 변속기 (60) 의 무단 변속 동작에 의해, 엔진 (12) 의 동작점을 터빈 회전 속도 (Nt) 에 구속받지 않고 제어하는 것이 가능하므로, 예를 들어 엔진 (12) 을 연비 향상에 최적인 동작점에서 구동시키는 것이 가능하고, 차량의 연비 향상을 도모하는 것이 가능하다.

Description

차량용 구동 장치의 제어 장치{CONTROL DEVICE FOR VEHICLE DRIVING DEVICE}
본 발명은, 엔진과 전동기와 유체 전동 장치를 구비한 차량용 구동 장치에 있어서 그 엔진의 구동 제어에 관한 것이다.
엔진과 전동기와 유체 전동 장치를 구비한 차량용 구동 장치의 제어 장치가 종래부터 알려져 있다. 예를 들어, 특허문헌 1 에 기재된 차량용 구동 장치의 제어 장치가 그것이다. 그 특허문헌 1 에 의하면, 그 유체 전동 장치는 토크 컨버터이고, 엔진으로부터의 동력이 입력되는 펌프 날개차와, 구동륜에 동력을 출력하는 터빈 날개차와, 그 펌프 날개차와 그 터빈 날개차 사이에 회전 가능하게 배치 형성된 스테이터 날개차를 구비하고 있다. 그리고, 그 스테이터 날개차에는 상기 전동기가 연결되어 있다. 특허문헌 1 의 제어 장치는, 상기 전동기를 구동시킴으로써 상기 토크 컨버터의 용량 (용량 계수) 을 변경한다.
일본 공개특허공보 2009-220618호 일본 공개특허공보 2009-250380호
특허문헌 1 의 차량용 구동 장치의 제어 장치는, 상기 토크 컨버터의 용량을 상기 전동기의 구동에 의해 변경할 수 있지만, 엔진의 동작점은 엔진 출력과 상기 토크 컨버터의 특성에 따른 추세에 따라 정해지므로, 예를 들어 엔진의 연료 소비율이 낮아지도록 엔진의 동작점을 제어할 수 있다고는 한정되지 않고, 차량의 연비가 악화될 가능성이 있었다. 또한, 이와 같은 과제는 공지되어 있지 않다.
본 발명은 이상의 사정을 배경으로 하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 것은, 상기 전동기의 토크를 조절함으로써 엔진의 동작점을 제어하는 것에 의해, 차량의 연비 향상을 도모할 수 있는 차량용 구동 장치의 제어 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 요지로 하는 것은, (a) 엔진으로부터의 동력이 입력되는 입력측 회전 요소와 구동륜에 동력을 출력하는 출력측 회전 요소를 갖는 유체 전동 장치와, 상기 입력측 회전 요소에 직접 또는 간접적으로 연결된 제 1 전동기와, 상기 구동륜에 직접 또는 간접적으로 연결된 제 2 전동기를 구비한 차량용 구동 장치의 제어 장치로서, (b) 상기 제 1 전동기의 토크를 직접 또는 간접적으로 조절함으로써 상기 엔진의 동작점을 제어하고, (c) 상기 제 2 전동기의 토크를 상기 구동륜에 전달하는 것에 있다.
이와 같이 하면, 상기 제 1 전동기의 토크를 조절함으로써, 상기 엔진의 동작점을 상기 출력측 회전 요소의 회전 속도에 구속받지 않고 제어하는 것이 가능하므로, 예를 들어 상기 엔진을 연비 향상에 최적인 동작점에서 구동시키는 것이 가능하고, 차량의 연비 향상을 도모하는 것이 가능하다.
여기서, 예를 들어 상기 유체 전동 장치가, 상기 엔진에 연결된 회전 요소와 상기 제 1 전동기에 연결된 회전 요소와 상기 구동륜에 연결된 회전 요소를 구비한 유성 기어 장치로 치환된 구성을 상정했을 경우, 그 구성이어도, 그 제 1 전동기의 토크를 조절함으로써 상기 유성 기어 장치의 차동 작용에 의해 그 엔진의 동작점을 제어할 수 있는 것이라고 생각된다. 그러나, 그와 같이 유체 전동 장치가 상기 유성 기어 장치로 치환된 구성에 대하여, 본 발명은 여러 가지 메리트를 갖는다. 예를 들어, 상기 유체 전동 장치가 유성 기어 장치로 치환된 구성에서는, 엔진으로부터의 동력을 구동륜에 전달하기 위해서는 제 1 전동기가 토크를 발생시킬 필요가 있으므로, 제 1 전동기가 고장 등으로 그 제 1 전동기의 기능이 제한되면 차량은 엔진에 따라서는 대부분 주행할 수 없게 되지만, 본 발명에서는, 제 1 전동기의 기능이 제한되었다고 하더라도, 상기 엔진의 동작점의 제어가 제한될 뿐으로, 통상의 엔진 차량과 동일한 출력으로, 차량은 엔진에 의해 주행 가능하다. 또, 상기 유체 전동 장치가 유성 기어 장치로 치환된 구성에서는, 엔진의 고출력시에 제 1 전동기는 고회전이며 또한 고토크가 되어 그 제 1 전동기의 고출력이 필요해지지만, 본 발명에서는, 상기 유체 전동 장치에서 엔진 동력의 대부분을 전달할 수 있으므로, 제 1 전동기의 출력이 낮게 억제된다. 또, 예를 들어 상기 유체 전동 장치가 토크 컨버터이면, 차량 발진시에 그 토크 컨버터의 토크 증폭 작용에 의해 충분한 발진 토크가 용이하게 얻어지기 때문에, 상기 유체 전동 장치가 유성 기어 장치로 치환된 구성과 비교하여 매끄러운 차량 발진이 가능해진다.
또, 본 발명은, 예를 들어 상기 유체 전동 장치가 마찰 클러치로 치환된 구성과 비교하여, 복잡한 상기 마찰 클러치의 조작을 필요로 하지 않고, 엔진의 동작점을 제어하기 쉽다는 이점이 있다.
또한, 예를 들어, 연비란 단위 연료 소비량당의 주행 거리 등이며, 연비의 향상이란 그 단위 연료 소비량당의 주행 거리가 길어지는 것이거나, 혹은, 차량 전체로서의 연료 소비율 (=연료 소비량/구동륜 출력) 이 작아지는 것이다. 반대로, 연비의 저하란 그 단위 연료 소비량당의 주행 거리가 짧아지는 것이거나, 혹은, 차량 전체로서의 연료 소비율이 커지는 것이다.
또, 상기 엔진의 동작점이란, 그 엔진의 회전 속도 및 출력 토크 등으로 나타내는 그 엔진의 동작 상태를 나타내는 동작점이다. 바꿔 말하면, 그 엔진의 회전 속도를 나타내는 축과 그 엔진의 출력 토크를 나타내는 축의 2 차원 좌표 내에 있어서의 1 점으로 나타나는 엔진의 동작 상태이다.
여기서, 바람직하게는, 엔진 토크와 상기 제 1 전동기의 토크의 합이, 상기 유체 전동 장치의 속도비에 따라 상기 입력측 회전 요소에 발생하는 입력측 부하 토크와 균형 잡히도록, 상기 제 1 전동기의 토크를 조절한다. 이와 같이 하면, 그 유체 전동 장치의 특성에 기초하여 용이하게 제 1 전동기의 토크를 조절할 수 있다.
또, 바람직하게는, (a) 상기 차량용 구동 장치는, 상기 출력측 회전 요소와 상기 구동륜 사이에 개재 장착된 자동 변속기를 구비하고 있고, (b) 상기 자동 변속기의 변속비를 결정하고 또한 상기 제 1 전동기의 토크를 직접 또는 간접적으로 조절함으로써, 상기 엔진의 동작점을 제어한다. 이와 같이 하면, 상기 자동 변속기의 변속비를 변경함으로써 상기 엔진의 동작점을 바꾸지 않고 상기 입력측 부하 토크를 증감시킬 수 있으므로, 상기 엔진 자체를 고효율로 구동시킬 수 있음과 함께, 자동 변속기의 변속이 이루어지지 않는 경우와 비교하여, 상기 엔진으로부터 상기 구동륜으로의 동력 전달을 고효율로 실시하는 것이 가능하다.
또, 바람직하게는, 상기 제 1 전동기와 상기 제 2 전동기 사이에서의 전력 수수에 의해 동력 전달이 전기적으로 이루어지는 전기 경로와 동력 전달이 상기 유체 전동 장치를 개재하여 기계적으로 이루어지는 기계 경로에 있어서 상기 엔진으로부터의 동력이 전달될 때의 합성 전달 효율이 높아지는 측에, 상기 자동 변속기의 변속비를 변경한다. 이와 같이 하면, 자동 변속기의 변속이 상기 합성 전달 효율과 관련하여 이루어지지 않는 경우와 비교하여 상기 합성 전달 효율을 높일 수 있으므로, 동력 전달에 있어서의 손실이 저감되고, 차량의 연비를 향상시키는 것이 가능하다.
또, 바람직하게는, 상기 제 1 전동기 또는 상기 제 2 전동기에 대하여 허용되는 전력 상한값에 따라, 상기 자동 변속기의 결정 가능한 변속비를 제한한다. 이와 같이 하면, 상기 전력 상한값에 따라 제 1 전동기 또는 제 2 전동기의 출력이 제한되는 경우에, 그 출력 제한에서 기인된 제 1 전동기 또는 제 2 전동기의 토크 부족을 회피할 수 있다.
또, 바람직하게는, (a) 상기 엔진의 동작점이 미리 정해진 상기 엔진의 동작 곡선을 따르도록 또한 엔진 출력의 목표값이 달성되도록 그 엔진의 동작점을 제어하고, (b) 상기 제 1 전동기가 전력을 소비함과 함께 상기 제 2 전동기가 발전하는 동력 순환을 발생시키는 상기 자동 변속기의 변속비에 대한 변경을 규제하고, 예를 들어 금지한다. 이와 같이 하면, 상기 엔진으로부터 상기 구동륜으로의 동력 전달 효율 즉 상기 합성 전달 효율은 상기 동력 순환이 발생하면 대폭 저하되는 바, 그 동력 순환의 발생 기회를 줄이도록 자동 변속기가 변속되므로, 상기 엔진으로부터 상기 구동륜으로의 동력 전달에 있어서의 손실이 억제되고, 차량의 연비 악화를 억제하는 것이 가능하다.
또, 바람직하게는, 상기 제 1 전동기와 상기 제 2 전동기 사이에서의 전력 수수에 의해 동력 전달이 전기적으로 이루어지는 전기 경로와 동력 전달이 상기 유체 전동 장치를 개재하여 기계적으로 이루어지는 기계 경로에 있어서 상기 엔진으로부터의 동력이 전달될 때의 합성 전달 효율과 엔진 효율의 곱이 커지는 측으로, 상기 엔진의 동작점을 옮긴다. 이와 같이 하면, 상기 엔진의 동작점이 합성 전달 효율과 엔진 효율의 곱에 따라 변경되지 않는 경우와 비교하여, 차량용 구동 장치 전체로서 효율업이 도모되고, 차량의 연비를 향상시키는 것이 가능하다.
또, 바람직하게는, 상기 제 1 전동기와 상기 제 2 전동기 사이에서의 전력 수수에 의해 동력 전달이 전기적으로 이루어지는 전기 경로와 동력 전달이 상기 유체 전동 장치를 개재하여 기계적으로 이루어지는 기계 경로에 있어서 상기 엔진으로부터의 동력이 전달될 때의 동력 전달 손실과 상기 엔진의 손실을 합계한 합계 손실이 작아지는 측으로, 상기 엔진의 동작점을 옮긴다. 이와 같이 하면, 상기 엔진의 동작점이 상기 합계 손실에 따라 변경되지 않는 경우와 비교하여, 차량용 구동 장치 전체로서 효율업, 즉 동력 손실의 저감이 도모되고, 차량의 연비를 향상시키는 것이 가능하다.
또, 바람직하게는, 상기 유체 전동 장치는, 상기 입력측 회전 요소인 펌프 날개차와 상기 출력측 회전 요소인 터빈 날개차와 스테이터 날개차를 구비한 토크 컨버터이다.
또, 바람직하게는, 상기 엔진의 동작 곡선은, 그 엔진의 연료 소비율이 최소가 되도록 미리 정해진 최소 연료 소비율선이다.
또, 바람직하게는, (a) 상기 차량용 구동 장치는, 상기 제 1 전동기 및 상기 제 2 전동기의 각각과 전력 수수 가능하게 접속된 축전 장치를 구비하고 있고, (b) 상기 전력 상한값은, 그 축전 장치에 충전해야 할 충전 전력의 목표값에 기초하여 정해진다. 예를 들어, 그 전력 상한값은 상기 충전 전력의 목표값이 클수록 낮게 설정된다.
또, 바람직하게는, 상기 충전 전력의 목표값인 요구 충전 전력은, 미리 정해진 전동기 구동 우선시에는, 상기 엔진의 동작점을 제어할 때 필요한 상기 제 1 전동기 또는 상기 제 2 전동기의 출력에 기초하여 감소된다.
또, 바람직하게는, 상기 전력 상한값은, 상기 제 1 전동기, 상기 제 2 전동기, 또는, 그들의 전동기를 제어하기 위한 인버터의 내구성이 확보되도록 정해진다. 예를 들어, 상기 제 1 전동기, 상기 제 2 전동기, 또는 상기 인버터의 고온화에 의해 내구성이 저해되는 것을 방지하기 위해, 상기 전력 상한값은, 상기 제 1 전동기, 상기 제 2 전동기, 또는 상기 인버터의 온도가 높을수록 낮게 설정된다.
또, 바람직하게는, 상기 유체 전동 장치의 속도비에 기초하여 상기 자동 변속기의 변속비를 결정한다.
또, 바람직하게는, 상기 제 1 전동기가 발전시킨 전력으로부터 상기 축전 장치에 충전되는 전력을 차감한 잔부를 상기 제 2 전동기에 공급하고 그 제 2 전동기를 구동시킨다.
또, 바람직하게는, 상기 제 1 전동기의 토크를 직접 또는 간접적으로 조절하는 것이란, 상기 전기 경로에 있어서 전달되는 동력 (전력) 을 조절하는 것, 바꿔 말하면, 상기 전기 경로 또는 상기 기계 경로의 동력 전달 비율을 조절하는 것이다. 즉, 그 전기 경로에 있어서 전달되는 동력을 조절함으로써 상기 엔진의 동작점을 제어한다.
또, 바람직하게는, 상기 전기 경로는, 상기 제 1 전동기가 발전시킨 전력의 전부 또는 일부가 상기 제 2 전동기에 공급됨으로써 동력 전달이 전기적으로 이루어지는 동력 전달 경로이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예의 차량용 구동 장치의 구성을 설명하는 골자도이다.
도 2 는 도 1 에 나타내는 자동 변속기에 있어서 각 변속단을 성립시키기 위한 각 유압식 마찰 걸어맞춤 장치의 작동표이다.
도 3 은 도 1 에 나타내는 자동 변속기의 자동 변속 제어에 있어서 사용되는 변속선도 (변속 맵) 를 나타내는 도면이다.
도 4 는 도 1 의 차량용 구동 장치를 제어하기 위한 실시예 1 의 전자 제어 장치에 각 센서 등으로부터 입력되는 입력 신호를 설명하기 위한 도면이고, 그 전자 제어 장치에 구비된 제어 기능의 요부를 설명하기 위한 기능 블록선도이다.
도 5 는 도 1 의 차량용 구동 장치에 있어서, 제 1 전동기 및 제 2 전동기가 작동되지 않는 상태로 엔진의 동작점이 어떻게 정해지는지를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 은 도 1 의 차량용 구동 장치에 있어서, 제 1 전동기를 제어함으로써 엔진의 동작점이 임의로 변화되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 은 도 1 의 차량용 구동 장치에 있어서, 어느 일정한 목표 엔진 출력하에서 엔진의 동작점이 변화되는 경우의, 전기 경로와 기계 경로의 각각에 있어서 전달되는 동력의 비율 (전달 비율) 을 설명하기 위한 개념도이다.
도 8 은 도 1 의 차량용 구동 장치에 있어서, 토크 컨버터 단체의 전달 효율 즉 기계 경로의 전달 효율과 토크 컨버터의 속도비의 관계를 나타낸 도면이다.
도 9 는 도 1 의 차량용 구동 장치에 있어서, 합성 전달 효율 (ηCVT) 과 토크 컨버터의 속도비의 관계를 나타낸 도면이다.
도 10 은 도 6 과 동일한 좌표계에 있어서, 어느 일정한 터빈 회전 속도하에서, 엔진 최소 연료 소비율선 상의 동작점을 목표 엔진 동작점으로 했을 때의 제 1 전동기 토크 및 펌프 토크를 나타낸 도면이다.
도 11 은 도 4 의 전자 제어 장치의 제어 작동의 요부, 즉, 무단 변속기의 무단 변속 동작을 이용하여 엔진의 동작점을 결정하는 제어 작동을 설명하기 위한 실시예 1 의 플로우 차트이다.
도 12 는 도 10 과 동일한 좌표계에 있어서, 어느 일정한 차속하에서, 엔진 최소 연료 소비율선 상의 동작점 (P05) 을 목표 엔진 동작점으로 했을 때의 제 1 전동기 토크 및 펌프 토크를 자동 변속기의 기어단마다 나타낸 도면이다.
도 13 은 도 7 과 동일한 개념도로서, 전기 경로의 전달 비율 및 기계 경로의 전달 비율이 자동 변속기의 기어단에 따라 변경되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 14 는 도 9 와 동일하게 합성 전달 효율과 토크 컨버터의 속도비의 관계를 나타낸 도면으로서, 엔진의 동작점이 변하지 않아도 자동 변속기의 기어단에 따라 합성 전달 효율이 변하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 15 는 도 1 의 차량용 구동 장치를 제어하기 위한 실시예 2 의 전자 제어 장치에 구비된 제어 기능의 요부를 설명하기 위한 기능 블록선도이다.
도 16 은 도 15 의 전자 제어 장치의 제어 작동의 요부, 즉, 합성 전달 효율이 높아지도록 자동 변속기의 변속단을 선택하는 제어 작동을 설명하기 위한 실시예 2 의 플로우 차트이다.
도 17 은 도 14 와 동일하게 합성 전달 효율과 토크 컨버터의 속도비의 관계를 나타낸 도면으로서, 그 도 14 에 대해 제 1 전동기 또는 제 2 전동기가 토크 부족이 되는 경계를 나타내는 일점쇄선 (L06) 을 추가한 도면이다.
도 18 은 도 1 의 차량용 구동 장치를 제어하기 위한 실시예 3 의 전자 제어 장치에 구비된 제어 기능의 요부를 설명하기 위한 기능 블록선도이다.
도 19 는 도 18 의 전자 제어 장치의 제어 작동의 요부, 즉, 합성 전달 효율이 높아지도록 자동 변속기의 변속단을 선택함과 함께 변속단 제한 제어를 실행하는 제어 작동을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 20 은 도 1 의 것과는 다른 차량용 구동 장치의 구성을 설명하는 골자도로서, 자동 변속기를 구비하지 않은 차량용 구동 장치의 구성을 설명하는 골자도이다.
도 21 은 도 11 의 플로우 차트와는 다른 플로우 차트를 설명하기 위해서, 도 11 의 SA3 으로부터 치환되는 단계를 나타낸 도면이다.
도 22 는 도 21 에서 설명되는 플로우 차트에 있어서, 도 11 의 SA7, SA8 로부터 치환되는 단계를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
실시예 1
도 1 은, 본 발명의 일 실시예의 차량용 구동 장치 (10) 의 구성을 설명하는 골자도이다. 도 1 에 있어서, 차량용 구동 장치 (10) 는, FR (프론트 엔진·리어 드라이브) 방식의 차량에 바람직하게 채용되는 것으로, 내연 기관으로 구성되는 엔진 (12) 과, 그 엔진 (12) 의 크랭크축 (14) 에 연결된 토크 컨버터 (유체 전동 장치) (16) 와, 그 토크 컨버터 (16) 와 구동륜 (58) 사이에 배치 형성되어 토크 컨버터 (16) 의 출력측에 연결된 자동 변속기 (18) 와, 엔진 (12) 과 토크 컨버터 (16) 사이에 배치 형성되어 크랭크축 (14) 에 연결된 제 1 전동기 (MG1) 와, 토크 컨버터 (16) 와 자동 변속기 (18) 사이에 배치 형성되어 자동 변속기 (18) 의 입력축 (20) 에 연결된 제 2 전동기 (MG2) 를 구비하고 있다. 또한, 토크 컨버터 (16), 자동 변속기 (18), 제 1 전동기 (MG1), 및 제 2 전동기 (MG2) 등은 그들 공통의 축심에 대하여 대칭적으로 구성되어 있고, 도 1 에 있어서는 그 축심의 아래 절반이 생략되어 도시되어 있다.
토크 컨버터 (16) 는, 엔진 (12) 으로부터의 동력이 입력되는 입력측 회전 요소인 펌프 날개차 (16p) 와, 구동륜 (58) 에 동력을 출력하는 출력측 회전 요소인 터빈 날개차 (16t) 와, 스테이터 날개차 (16s) 와, 일방향 클러치 (F1) 를 구비한 유체 전동 장치이다. 그 펌프 날개차 (16p) 즉 펌프 임펠러는, 엔진 (12) 의 크랭크축 (14) 과 제 1 전동기 (MG1) 에 연결되어 있고, 그 엔진 (12) 에 의해 회전 구동됨으로써 토크 컨버터 (16) 내의 작동유의 유동에 의한 유체류를 발생시킨다. 터빈 날개차 (16t) 즉 터빈 러너는, 자동 변속기 (18) 의 입력축 (20) 에 연결되어 있고, 상기 펌프 날개차 (16p) 로부터의 유체류를 받아 회전된다. 스테이터 날개차 (16s) 는, 상기 펌프 날개차 (16p) 로부터 터빈 날개차 (16t) 로의 유체류 중에 배치 형성되고, 일방향 클러치 (F1) 에 의해 크랭크축 (14) 의 정회전 방향 (엔진 (12) 작동시의 크랭크축 (14) 의 회전 방향) 으로 회전 가능 또한 부회전 방향으로 회전 불능하게 지지되고 있다. 상기 자동 변속기 (18) 의 입력축 (20) 은, 토크 컨버터 (16) 의 출력축 즉 터빈축으로서도 기능하는 것이다. 도 1 로부터 알 수 있는 바와 같이 본 실시예에서는, 엔진 (12) 과 제 1 전동기 (MG1) 와 펌프 날개차 (16p) 는 직렬로 연결되어 있으므로, 펌프 날개차 (16p) 의 회전 속도 (Np) (이하, 펌프 회전 속도 (Np) 라고 한다) 는 제 1 전동기 (MG1) 의 회전 속도 (NMG1) (이하, 제 1 전동기 회전 속도 (NMG1) 라고 한다) 및 엔진 회전 속도 (Ne) 와 동일하다. 또, 터빈 날개차 (16t) 와 제 2 전동기 (MG2) 와 자동 변속기 (18) 의 입력축 (20) 은 직렬로 연결되어 있으므로, 터빈 날개차 (16t) 의 회전 속도 (Nt) (이하, 터빈 회전 속도 (Nt) 라고 한다) 는 제 2 전동기 (MG2) 의 회전 속도 (NMG2) (이하, 제 2 전동기 회전 속도 (NMG2) 라고 한다) 및 입력축 (20) 의 회전 속도 (NATIN) 와 동일하다.
이 토크 컨버터 (16) 에 있어서는, 엔진 (12) 으로부터의 토크에 의해 펌프 날개차 (16p) 가 회전되면, 이 펌프 날개차 (16p) 의 회전이 작동유를 개재하여 터빈 날개차 (16t) 에 전달되고, 터빈 날개차 (16t) 가 회전된다. 이 상태를 토크 컨버터 (16) 의 정구동 상태라고 한다. 이로써, 엔진 (12) 의 토크가 입력축 (20) 에 전달된다. 또, 상기의 경우와는 반대로, 예를 들어 코스트 주행시 (액셀 오프의 타성 주행시) 에 있어서 구동륜 (58) 으로부터의 토크에 의해 터빈 날개차 (16t) 가 회전되면, 이 터빈 날개차 (16t) 의 회전이 작동유를 개재하여 펌프 날개차 (16p) 에 전달되고, 펌프 날개차 (16p) 가 회전된다. 이 상태를 토크 컨버터 (16) 의 역구동 상태라고 한다. 이로써, 구동륜 (58) 으로부터의 토크가 엔진 (12) 에 전달된다. 또한, 토크 컨버터 (16) 에서는, 토크 컨버터 영역에 있어서 스테이터 날개차 (16s) 가 일방향 클러치 (F1) 를 개재하여 회전 불능하게 고정됨으로써 토크 증폭 작용이 얻어지고, 또, 커플링 영역에 있어서 스테이터 날개차 (16s) 가 자유 회전 상태가 됨으로써 효율 저하가 억제되도록 되어 있다.
또, 토크 컨버터 (16) 는, 상기 펌프 날개차 (16p) 와 터빈 날개차 (16t) 사이에 형성된 로크업 클러치 (L/C) 를 구비하고 있다. 이 로크업 클러치 (L/C) 는, 완전 걸어맞춤 상태, 슬립 상태, 및 해방 상태의 어느 1 의 상태로 제어된다. 로크업 클러치 (L/C) 가 해방 상태가 된 경우에는, 상기와 같이 크랭크축 (14) 과 입력축 (20) 사이의 토크 전달이 토크 컨버터 (16) 내의 작동유를 개재하여 실시된다. 그리고, 로크업 클러치 (L/C) 가 완전 걸어맞춤 상태가 된 경우에는, 엔진 (12) 의 크랭크축 (14) 과 자동 변속기 (18) 의 입력축 (20) 이 서로 일체적으로 연결되고, 그들 크랭크축 (14) 과 입력축 (20) 사이의 토크 전달이 토크 컨버터 (16) 내의 작동유를 개재하지 않고 직접적으로 실시된다.
제 1 전동기 (MG1) 는, 엔진 (12) 의 크랭크축 (14) 에 예를 들어 맥동을 흡수하는 댐퍼 등을 개재하여 직렬로 연결되어 있고, 토크 컨버터 (16) 의 펌프 날개차 (16p) 에 직접 연결되어 있다. 또, 제 2 전동기 (MG2) 는, 자동 변속기 (18) 등을 개재하여 간접적으로 구동륜 (58) 에 연결되어 있다. 제 1 전동기 (MG1) 및 제 2 전동기 (MG2) 는, 구동 토크를 발생시키는 전동 모터로서의 기능과 회생 토크를 발생시키는 발전기로서의 기능이 선택적으로 얻어지도록 구성된 회전기로서, 예를 들어 교류 동기형의 모터 제너레이터에 의해 구성된다. 또, 배터리인 축전 장치 (36) 와 전동기 (MG1, MG2) 를 제어하기 위한 인버터 (38) 가 차량용 구동 장치 (10) 에 형성되어 있고 (도 4 참조), 그 축전 장치 (36) 와 제 1 전동기 (MG1) 와 제 2 전동기 (MG2) 는 서로 전력 수수 가능하게 접속되어 있다. 상기 제 1 전동기 (MG1) 및 제 2 전동기 (MG2) 는 각각, 그 구동에 의해 크랭크축 (14) 및 입력축 (20) 에 정회전 방향의 구동 토크를 부여할 수 있고, 또, 그 발전 (회생) 에 의해 크랭크축 (14) 및 입력축 (20) 에 부회전 방향의 부하 토크 즉 제동 토크를 부여함과 함께, 차량에 형성된 축전 장치 (36) 를 인버터 (38) 를 개재하여 충전할 수 있다. 또한, 상기 크랭크축 (14) 및 입력축 (20) 의 정회전 방향이란, 엔진 (12) 의 구동시에 있어서의 크랭크축 (14) 의 회전 방향이며, 상기 부회전 방향은 그 정회전 방향과는 역방향의 회전 방향이다.
여기서, 차량용 구동 장치 (10) 에 있어서는, 차량의 코스트 주행시에는, 엔진 (12) 으로의 연료 공급이 차단되는 소위 퓨얼 컷이 실시된다. 이로써, 엔진 (12) 의 연료 소비가 저감되어 차량 연비가 향상된다. 제 1 전동기 (MG1) 는, 차량의 코스트 주행시에 실시된 상기 퓨얼 컷이 해제될 때 등, 차량 주행 중의 엔진 정지시에 있어서 엔진 (12) 이 시동될 때, 엔진 시동을 위해서 크랭크축 (14) 에 정회전 방향의 구동 토크를 부여하는 엔진 스타터 모터로서 사용된다.
자동 변속기 (18) 는, 토크 컨버터 (16) 의 터빈 날개차 (16t) 와 구동륜 (58) 사이에 개재 장착되어 있고, 토크 컨버터 (16) 및 제 2 전동기 (MG2) 의 출력을 변속하여 출력축 (22) 으로부터 출력하는 변속 장치이다. 이 자동 변속기 (18) 는, 비회전 부재로서의 트랜스미션 케이스 (24) 내에 수용된 제 1 변속부 (26) 및 제 2 변속부 (28) 를 구비하고 있다. 상기 제 1 변속부 (26) 는, 더블 피니언형의 제 1 유성 기어 장치 (30) 를 주체로 하여 구성된다. 그리고, 상기 제 2 변속부 (28) 는, 싱글 피니언형의 제 2 유성 기어 장치 (32) 및 더블 피니언형의 제 3 유성 기어 장치 (34) 를 주체로 하여 구성된다.
제 1 변속부 (26) 에서는, 제 1 유성 기어 장치 (30) 의 선 기어 (S1) 가 트랜스미션 케이스 (24) 에 연결되어 회전 불능하게 고정된다. 또, 제 1 유성 기어 장치 (30) 의 캐리어 (CA1) 가 입력축 (20) 에 연결됨과 함께, 제 2 유성 기어 장치 (32) 의 선 기어 (S2) 에 클러치 (C4) 를 개재하여 연결된다. 또, 제 1 유성 기어 장치 (30) 의 링 기어 (R1) 가 제 3 유성 기어 장치 (34) 의 선 기어 (S3) 에 클러치 (C1) 를 개재하여 연결됨과 함께, 제 2 유성 기어 장치 (32) 의 선 기어 (S2) 에 클러치 (C3) 를 개재하여 연결된다.
그리고, 제 2 변속부 (28) 에서는, 제 2 유성 기어 장치 (32) 의 선 기어 (S2) 가 트랜스미션 케이스 (24) 에 브레이크 (B1) 를 개재하여 연결되어 회전 불능하게 고정된다. 또, 제 2 유성 기어 장치 (32) 및 제 3 유성 기어 장치 (34) 의 캐리어 (CA2) 가 트랜스미션 케이스 (24) 에 브레이크 (B2) 를 개재하여 연결되어 회전 불능하게 고정됨과 함께, 입력축 (20) 에 클러치 (C2) 를 개재하여 연결된다. 또, 제 2 유성 기어 장치 (32) 및 제 3 유성 기어 장치 (34) 의 링 기어 (R2) 가 출력축 (22) 에 연결되어 회전 불능하게 고정된다.
또한, 상기 클러치 (C1 ∼ C4) 및 브레이크 (B1, B2) 는, 유압 실린더와, 그 유압 실린더에 공급되는 유압에 따라 마찰 걸어맞춰지는 다판식의 클러치 혹은 브레이크를 구비하는 유압식 마찰 걸어맞춤 장치이다.
이 자동 변속기 (18) 에 있어서는, 각 유압식 마찰 걸어맞춤 장치 (클러치 (C1 ∼ C4), 브레이크 (B1, B2)) 가 도 2 에 나타내는 소정의 작동표에 따라 각각 걸어맞춤 또는 해방됨으로써, 자동 변속기 (18) 의 변속비 (γAT) (=입력축 (20) 의 회전 속도 (NATIN)/출력축 (22) 의 회전 속도 (Nout)) 가 각각 상이한 전진 8 단 및 후진 2 단의 변속단이 성립하도록 되어 있다. 도 2 에 있어서, 「○」는 걸어맞춤 상태를, 공란은 해방 상태를 각각 나타내고 있다.
또, 상기 자동 변속기 (18) 의 자동 변속 제어는, 도 3 에 나타내는 바와 같이 차속축과 요구 출력 토크축의 이차원 좌표 내에 있어서 설정된 복수 개의 변속선으로 구성되는 미리 기억된 변속선도에 따라 실행된다. 구체적으로는, 도 3 에 나타내는 변속선도로부터, 차속 (V) [km/h] 및 요구 출력 토크 (TOUT) [N·m] 에 기초하여, 자동 변속기 (18) 의 변속해야 하는 변속단이 결정되고, 그 결정된 변속단 (기어단) 이 성립하도록 상기 도 2 에 나타내는 작동표에 따라 자동 변속기 (18) 의 각 유압식 마찰 걸어맞춤 장치 (클러치 (C1 ∼ C4), 브레이크 (B1, B2)) 가 각각 걸어맞춤 또는 해방된다. 이 유압식 마찰 걸어맞춤 장치의 걸어맞춤 또는 해방에 의해, 자동 변속기 (18) 의 변속비 (γAT) 가 각각 상이한 전진 8 단 및 후진 2 단의 변속단이 성립된다. 도 3 의 실선은 업시프트가 판단되기 위한 변속선 (업시프트선) 이고, 파선은 다운시프트가 판단되기 위한 변속선 (다운시프트선) 이다. 이 도 3 의 변속선도에 있어서의 변속선은, 예를 들어 요구 출력 토크 (TOUT) 를 나타내는 가로선 상에 있어서 실제의 차속 (V) 이 선을 횡단했는지 여부, 또 예를 들어 차속 (V) 을 나타내는 세로선 상에 있어서 요구 출력 토크 (TOUT) 가 선을 횡단했는지 여부, 즉 변속선 상의 변속을 실행해야 하는 값 (변속점) 을 횡단했는지 여부를 판단하기 위한 것이고, 이 변속점의 연속으로서 미리 기억되고 있다. 또한, 상기 요구 출력 토크 (TOUT) 는, 운전자가 요구하는 차량의 출력 토크이고, 그 요구는 액셀 페달 (50) 의 답입 조작에 의해 이루어지므로, 예를 들어, 도 3 에 있어서 세로축이 상기 요구 출력 토크 (TOUT) 로부터 액셀 개도 (Acc) 로 치환되어도 상관없다.
이상과 같이 구성된 차량용 구동 장치 (10) 에 있어서는, 차량의 주행 상태에 따라, 엔진 (12) 의 동력에 의해 차량을 주행시키는 엔진 주행과 제 2 전동기 (MG2) 의 동력에 의해 차량을 주행시키는 모터 주행이 전환되어 작동되도록 되어 있다. 상기 엔진 주행과 모터 주행의 전환은, 차량의 주행 상태가 상기 도 3 에 있어서 일점쇄선으로 구획되어 나타난 엔진 주행 영역 및 모터 주행 영역의 어느 쪽에 속하는지에 기초하여 실시된다.
차량의 주행 상태가 도 3 에 있어서 엔진 주행 영역에 속하는 경우에는, 엔진 (12) 으로부터 출력된 토크가 크랭크축 (14) 을 개재하여 토크 컨버터 (16) 에 입력되고, 그 토크 컨버터 (16) 에서 증폭되어 자동 변속기 (18) 의 입력축 (20) 에 입력된다. 그리고, 상기 입력축 (20) 에 입력된 토크가 자동 변속기 (18) 에 있어서 변속되어 출력축 (22) 으로부터 출력된다. 이로써, 엔진 (12) 으로부터의 토크가 차량의 구동륜 (58) 에 전달된다. 또, 차량용 구동 장치 (10) 에서는, 엔진 (12) 으로부터 입력축 (20) 에 전달된 출력의 일부가 사용되어 제 2 전동기 (MG2) 가 구동되는 경우에는, 그 제 2 전동기 (MG2) 가 발전기로서 기능함으로써 축전 장치 (36) 가 충전되도록 되어 있다.
또, 차량의 주행 상태가 도 3 에 있어서 모터 주행 영역에 속하는 경우에는, 인버터 (38) 를 개재하여 축전 장치 (36) 로부터 제 2 전동기 (MG2) 에 전력이 공급됨으로써 그 제 2 전동기 (MG2) 가 전동 모터로서 기능되고, 그 제 2 전동기 (MG2) 로부터 출력된 차량 주행용의 토크가 자동 변속기 (18) 의 입력축 (20) 에 입력된다. 그리고, 상기 입력축 (20) 에 입력된 토크가 자동 변속기 (18) 에 있어서 변속되어 출력축 (22) 으로부터 출력된다. 이로써, 제 2 전동기 (MG2) 로부터의 토크가 차량의 구동륜 (58) 에 전달된다. 또, 차량용 구동 장치 (10) 에서는, 차량의 감속 주행 중에 구동륜 (58) 으로부터의 토크가 사용되어, 제 2 전동기 (MG2) 가 회생됨으로써, 그 제 2 전동기 (MG2) 가 발전기로서 기능하여 축전 장치 (36) 가 충전되도록 되어 있다.
또한, 차량용 구동 장치 (10) 에서는, 예를 들어, 차량의 주행 상태가 모터 주행 영역에 속하고 있어도 축전 장치 (36) 의 충전 잔량 (SOC) (state of charge) 이 소정값 이하인 경우에는 엔진 주행이 실시되거나, 또, 차량의 급발진시나 급가속시 등에는 엔진 (12) 및 제 2 전동기 (MG2) 의 양방의 출력이 사용되어 차량이 주행되는 등의 제어가 적절히 실시된다.
도 4 는, 차량용 구동 장치 (10) 를 제어하기 위한 전자 제어 장치 (40) 에 각 센서 등으로부터 입력되는 입력 신호를 설명하기 위한 도면이고, 그 전자 제어 장치 (40) 에 구비된 제어 기능의 요부를 설명하기 위한 기능 블록선도이다. 도 4 에 있어서, 전자 제어 장치 (40) 는, 차량용 구동 장치 (10) 의 제어 장치로서 기능을 갖는 것으로서, CPU, RAM, ROM, 입출력 인터페이스 등을 구비한 소위 마이크로 컴퓨터를 포함하여 구성되어 있고, CPU 가 RAM 의 일시 기억 기능을 이용하면서 ROM 에 미리 기억된 프로그램에 따라 신호 처리를 실시함으로써, 엔진 (12) 의 출력 제어, 자동 변속기 (18) 의 변속 제어, 및 전동기 (MG1, MG2) 의 출력 제어 등을 실행한다.
전자 제어 장치 (40) 에는, 차량에 형성된 도 4 에 나타내는 각 센서에 의해 검출된 각종 입력 신호가 공급된다. 상기 입력 신호에는, 예를 들어, MG1 리졸버인 제 1 전동기 회전 속도 센서 (42) 에 의해 검출되는 제 1 전동기 회전 속도 (NMG1) 를 나타내는 신호, MG2 리졸버인 제 2 전동기 회전 속도 센서 (43) 에 의해 검출되는 제 2 전동기 회전 속도 (NMG2) 를 나타내는 신호, 엔진 회전 속도 센서 (44) 에 의해 검출되는 크랭크축 (14) 의 회전 속도인 엔진 회전 속도 (Ne) 를 나타내는 신호, 차속 센서 (46) 에 의해 검출되는 출력축 (22) 의 회전 속도 (Nout) (이하, 출력축 회전 속도 (Nout) 라고 한다) 에 대응하는 차속 (V) 을 나타내는 신호, 액셀 개도 센서 (48) 에 의해 검출되는 액셀 페달 (50) 의 조작량인 액셀 개도 (Acc) 를 나타내는 신호, 터빈 회전 속도 센서 (52) 에 의해 검출되는 터빈 회전 속도 (Nt) 를 나타내는 신호, 풋 브레이크 스위치 (54) 에 의해 검출되는 브레이크 페달 (56) 의 답입의 유무를 나타내는 신호 등이 있다.
그리고, 전자 제어 장치 (40) 로부터는, 차량에 형성된 각 장치에 각종 출력 신호가 공급된다. 상기 출력 신호에는, 예를 들어, 엔진 (12) 의 출력 제어를 위해서 점화 장치나 전자 스로틀 밸브 등에 공급되는 신호, 제 1 전동기 (MG1) 의 출력 제어를 위해서 그 제 1 전동기 (MG1) 에 공급되는 신호, 제 2 전동기 (MG2) 의 출력 제어를 위해서 그 제 2 전동기 (MG2) 에 공급되는 신호, 자동 변속기 (18) 의 변속 제어를 위해서 유압 제어 회로 내의 솔레노이드 밸브 등에 공급되는 신호 등이 있다.
도 5 는, 제 1 전동기 (MG1) 및 제 2 전동기 (MG2) 가 작동되지 않는 상태에 있어서 엔진 (12) 의 동작점이 어떻게 정해지는지를 설명하기 위한 도면이다. 도 5 에 나타내는 바와 같이, 토크 컨버터 (16) 의 속도비 (e) (=Nt/Np) 에 따라 펌프 날개차 (입력측 회전 요소) (16p) 에 발생하는 입력측 부하 토크 (Tp) 인 펌프 토크 (Tp) 는, 어느 일정한 터빈 회전 속도 (Nt) 하에서는, 예를 들어 파선 (L01) 으로 나타내는 엔진 회전 속도 (Ne) 와의 관계가 된다. 그 파선 (L01) 으로 나타내는 펌프 토크 (Tp) 와 엔진 회전 속도 (Ne) (=Np) 의 관계는, 상기 속도비 (e) 의 함수인 토크 컨버터 (16) 의 용량 계수 (τ) 를 사용하여 나타내면, 「Tp=τ×Ne2」라는 식이 성립하는 관계이다. 따라서, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 엔진 회전 속도 (Ne) 가 높을수록 토크 컨버터 (16) 의 속도비 (e) 가 작아지고, 펌프 토크 (Tp) 는 엔진 회전 속도 (Ne) 가 높을수록 커진다. 한편, 엔진 (12) 의 출력 토크 (Te) (이하, 엔진 토크 (Te) 라고 한다) 는, 엔진 (12) 의 전자 스로틀 밸브의 어느 일정한 스로틀 밸브 개도 (θTH) 하에서는, 엔진 회전 속도 (Ne) 와의 관계가 예를 들어 실선 (L02) 으로 나타내는 바와 같이 되고, 그 실선 (L02) 은 상기 파선 (L01) 과 교차한다. 그리고, 파선 (L01) 과 실선 (L02) 의 교점 (P01) 이 엔진 토크 (Te) 와 펌프 토크 (Tp) 가 균형을 이루는 점을 나타내고 있고, 그 교점 (P01) 이 엔진 (12) 의 동작점이 된다. 즉, 엔진 (12) 의 동작점은 터빈 회전 속도 (Nt) 와 스로틀 밸브 개도 (θTH) 에 기초하여 추세에 맞게 정해진다는 것이다. 이것에 대해, 본 실시예에서는, 제 1 전동기 (MG1) 의 출력 제어를 실시함으로써, 엔진 (12) 의 동작점을 터빈 회전 속도 (Nt) 에 구속받지 않고 임의로 변화시키는 것이 가능하다. 이것을 도 6 을 사용하여 설명할 수 있다. 또한, 엔진 (12) 의 동작점이란, 엔진 회전 속도 (Ne) 및 엔진 토크 (Te) 등으로 나타나는 그 엔진 (12) 의 동작 상태를 나타내는 동작점이고, 바꿔 말하면, 엔진 회전 속도 (Ne) 를 나타내는 축과 그 엔진 토크 (Te) 를 나타내는 축의 2 차원 좌표 내에 있어서의 1 점으로 나타내는 엔진 (12) 의 동작 상태이다.
도 6 은, 제 1 전동기 (MG1) 를 제어함으로써 엔진 (12) 의 동작점이 임의로 변화되는 것을 설명하기 위한 도면이다. 도 6 에서는 도 5 와 공통된 부호는 서로 동일한 것을 나타내고 있고, 도 5 와 동일한 터빈 회전 속도 (Nt) 를 전제로 하고 있다. 도 6 의 실선 (L03) 은, 필요 엔진 파워 (Pe*) 즉 엔진 출력 (Pe) (단위는 예를 들어 kW) 의 목표값인 목표 엔진 출력 (Pe*) 을 어느 일정값으로 하여 엔진 출력 (Pe) 이 그 목표 엔진 출력 (Pe*) 에 수속되도록 제어되었을 때의 엔진 회전 속도 (Ne) 와 엔진 토크 (Te) 의 관계를 나타내는 등파워 곡선이다. 도 6 에는 엔진 (12) 의 동작점이 그 등파워 곡선 (실선 (L03)) 상에서 임의로 설정되는 예가 나타나 있다. 도 6 에 있어서, 펌프 토크 (Tp) 와 엔진 회전 속도 (Ne) 의 관계가 파선 (L01) 으로 나타나고 또한 엔진 출력 (Pe) 이 실선 (L03) 으로 나타내는 목표 엔진 출력 (Pe*) 이 되는 경우에는, 제 1 전동기 (MG1) 의 출력 토크 (TMG1) (이하, 제 1 전동기 토크 (TMG1) 라고 한다) 를 발생시킬 수 없다고 하면 엔진 (12) 의 동작점은 점 P02 가 되고, 제 1 전동기 (MG1) 를 발전 동작시켜 제 1 전동기 토크 (TMG1) 를 부회전 방향으로 TG03 만큼 발생시키면 엔진 (12) 의 동작점은 점 P03 이 되고, 또한 제 1 전동기 토크 (TMG1) 의 절대값을 인상하여 제 1 전동기 토크 (TMG1) 를 부회전 방향으로 TG04 만큼 발생시키면 엔진 (12) 의 동작점은 점 P04 가 된다. 요컨대, 본 실시예의 차량용 구동 장치 (10) 에서는, 엔진 토크 (Te) 와 제 1 전동기 토크 (TMG1) 의 합이 펌프 토크 (Tp) 와 균형 잡히도록, 즉 「Tp=Te＋TMG1 (도 6 의 TMG1 은 부의 값)」이라는 관계가 성립하도록, 제 1 전동기 토크 (TMG1) 가 조절됨으로써, 엔진 (12) 의 동작점을 터빈 회전 속도 (Nt) 에 구속받지 않고 임의로 변화시키는 것이 가능하다. 이와 같이 제 1 전동기 (MG1) 를 발전 동작시키는 경우에는, 그 제 1 전동기 (MG1) 에 의해 발전된 전력은 축전 장치 (36) 에 충전되어도 되는데, 기본적으로는 제 2 전동기 (MG2) 에 공급되어 제 2 전동기 (MG2) 가 구동된다. 즉, 차량용 구동 장치 (10) 는, 엔진 (12) 과 구동륜 (58) 사이에 있어서, 제 1 전동기 (MG1) 와 제 2 전동기 (MG2) 사이에서의 전력 수수에 의해 전기적으로 동력 (단위는 예를 들어 kW) 이 전달되는 전기 경로와, 토크 컨버터 (16) 를 개재하여 기계적으로 동력이 전달되는 기계 경로라는 서로 병렬인 2 개의 동력 전달 경로를 구비하고 있다. 그리고, 상기 서술한 바와 같이 제 1 전동기 토크 (TMG1) 의 조절에 의해 엔진 (12) 의 동작점을 터빈 회전 속도 (Nt) 에 구속받지 않고 연속적으로 변경할 수 있으므로, 제 1 전동기 (MG1) 와 제 2 전동기 (MG2) 와 토크 컨버터 (16) 는 전체로서, 실질적으로 변속비 (=Ne/Nt) 를 무단계로 변화시키는 무단 변속 동작을 실시할 수 있고, 무단 변속기 (60) 를 구성하고 있다고 할 수 있다.
도 7 은, 어느 일정한 목표 엔진 출력 (Pe*) 하에서 엔진 (12) 의 동작점이 변화되는 경우의, 상기 전기 경로와 상기 기계 경로의 각각에 있어서 전달되는 동력의 비율 (전달 비율) 을 설명하기 위한 개념도이다. 도 7 에 있어서, 전기 전달이란, 엔진 (12) 으로부터의 동력이 전기적으로 전달되는 것이므로 상기 전기 경로에 있어서의 동력 전달을 의미하고 있고, 유체 전달이란, 엔진 (12) 으로부터의 동력이 토크 컨버터 (16) 내의 유체에 의해 전달되는 것이므로 상기 기계 경로에 있어서의 동력 전달을 의미하고 있다. 전술한 도 6 에 있어서, 엔진 회전 속도 (Ne) 가 낮아질수록 즉 토크 컨버터 (16) 의 속도비 (e) 가 커질수록 제 1 전동기 토크 (TMG1) 가 부회전 방향으로 절대값으로서 커지도록 제 1 전동기 (MG1) 의 출력 제어가 이루어지므로, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 속도비 (e) 가 1 을 향하여 커질수록, 상기 전기 전달에 의한 동력의 전달 비율 (RTOPEL) 이 커지는 한편 상기 유체 전달에 의한 동력의 전달 비율 (RTOPMC) 이 작아지고, 구체적으로는, 속도비 (e) 가 1 에 가까워질수록 상기 전기 전달에 의한 동력의 전달 비율 (RTOPEL) 은 100 ％ 에 가까워지게 된다. 이 속도비 (e) 에 대한 상기 전달 비율 (RTOPEL, RTOPMC) 의 변화 경향은 목표 엔진 출력 (Pe*) 또는 터빈 회전 속도 (Nt) 에 구애받지 않고 동일하다.
다음으로, 제 1 전동기 (MG1) 와 제 2 전동기 (MG2) 와 토크 컨버터 (16) 로 구성된 무단 변속기 (60) 에 있어서의 동력 전달 효율 (=출력된 동력/입력된 동력 ; 명세서 전체를 통하여 간단히 전달 효율이라고도 한다) 에 대해 설명한다. 먼저, 토크 컨버터 (16) 단체의 전달 효율 (ηMC) 즉 상기 기계 경로의 전달 효율 (ηMC) 에 대해 도 8 을 사용하여 설명한다. 도 8 과 같이, 속도비 (e) 가 작은 측의 토크 컨버터 영역에서는, 토크 컨버터 (16) 의 전달 효율 (ηMC) 은 소정의 속도비 (e) 에서 극대값을 취하고, 속도비 (e) 가 영에서는 전달 효율 (ηMC) 도 영이 된다. 그리고, 속도비 (e) 가 큰 측의 커플링 영역에서는, 상기 전달 효율 (ηMC) 은 속도비 (e) 가 커질수록 높아지고, 토크 컨버터 영역 및 커플링 영역 전체로 보면, 전달 효율 (ηMC) 은 속도비 (e) 가 1 에 가까운 곳에서 가장 높아진다. 이 토크 컨버터 (16) 의 전달 효율 (ηMC) 에 상기 전기 경로의 전달 효율 (ηEL) 과 도 7 에 나타낸 전달 비율 (RTOPEL, RTOPMC) 을 가미하면, 상기 전기 경로와 상기 기계 경로에 있어서 엔진 (12) 으로부터의 동력이 전달될 때의 합성 전달 효율 (ηCVT) 즉 무단 변속기 (60) 전체의 전달 효율 (ηCVT) 을 구할 수 있다.
도 9 는, 그 합성 전달 효율 (ηCVT) 과 토크 컨버터 (16) 의 속도비 (e) 의 관계를 나타낸 도면이다. 도 9 에 있어서 상기 기계 경로 (유체 전달) 의 전달 효율 (ηMC) 을 나타내는 일점쇄선은 도 8 의 것과 동일하다. 도 9 에 실선으로 나타내는 바와 같이, 상기 전기 경로 (전기 전달) 의 전달 효율 (ηEL) 은 상기 기계 경로 (유체 전달) 의 전달 효율 (ηMC) 과 비교하여, 토크 컨버터 (16) 의 속도비 (e) 가 변화해도 대부분 변화하지 않는다. 그리고, 엔진 (12) 으로부터의 동력이 속도비 (e) 에 따라 도 7 에 나타내는 전달 비율 (RTOPEL, RTOPMC) 로 상기 기계 경로와 상기 전기 경로의 각각에서 전달되는 경우에는, 합성 전달 효율 (ηCVT) 은, 속도비 (e) 에 대해 파선으로 나타내는 바와 같이 변화한다. 도 9 에 있어서의 점 P02, P03, P04 는 각각 도 7 의 점 P02, P03, P04 를 도 9 의 좌표계에 나타낸 것이고, 도 9 에 의하면, 3 개의 점 P02, P03, P04 중 합성 전달 효율 (ηCVT) 은, 점 P04 가 나타내는 속도비 (e) 에서 최고가 된다. 또한, 도 9 에 있어서, 점 P02 가 나타내는 속도비 (e) 보다 낮은 속도비 (e) 의 범위에서는, 파선으로 나타내는 합성 전달 효율 (ηCVT) 은 기계 경로의 전달 효율 (ηMC) 을 하회하여 현저하게 저하되지만, 그것은, 제 1 전동기 (MG1) 와 제 2 전동기 (MG2) 사이의 전기적인 동력 전달 상태가, 제 1 전동기 (MG1) 가 전력을 소비함과 함께 제 2 전동기 (MG2) 가 발전하는 동력 순환 상태, 바꿔 말하면 제 2 전동기 (MG2) 로부터 제 1 전동기 (MG1) 에 동력이 전기적으로 전달되는 동력 순환 상태가 되기 때문이다.
상기 서술한 바와 같이, 차량용 구동 장치 (10) 에서는, 제 1 전동기 토크 (TMG1) 의 조절에 의해 엔진 (12) 의 동작점을 터빈 회전 속도 (Nt) 에 구속받지 않고 연속적으로 변경할 수 있으므로, 본 실시예에서는, 이 기능 즉 무단 변속기 (60) 의 무단 변속 기능을 이용하여, 효율적으로 엔진 (12) 을 작동시키고, 나아가서는, 엔진 (12) 을 포함하는 차량용 구동 장치 (10) 전체에서 효율이 양호한 운전이 이루어지는 제어가 실행된다. 그 제어 기능의 요부에 대해, 이하에 설명한다.
도 4 로 돌아와, 그 도 4 에 나타내는 바와 같이 전자 제어 장치 (40) 는, 동작 모드 판단부로서의 동작 모드 판단 수단 (68) 과, 엔진 동작점 제어부로서의 엔진 동작점 제어 수단 (70) 을 구비하고 있다.
동작 모드 판단 수단 (68) 은, 소정의 시스템 최적 동작 모드가 선택되어 있는지 여부를 판단한다. 예를 들어, 운전자가 시스템 최적 동작 모드를 선택할 때 온으로 전환할 수 있는 동작 모드 스위치가 온인 경우에는, 동작 모드 판단 수단 (68) 은 시스템 최적 동작 모드가 선택되어 있다고 판단한다. 그 시스템 최적 동작 모드란, 엔진 (12) 만을 효율적으로 작동시키는 것이 아니라, 엔진 (12) 과 무단 변속기 (60) 의 전체에서 효율 향상을 도모하는 동작 모드이고, 예를 들어 연비 향상을 매우 우선시하고 싶은 경우에 선택된다. 그 시스템 최적 동작 모드는, 상기 동작 모드 스위치의 전환이 아니라, 예를 들어 액셀 개도 (Acc) 가 대부분 변동하지 않는 경우에 자동적으로 선택되어도 상관없다.
엔진 동작점 제어 수단 (70) 은, 상기 엔진 주행 중에 있어서, 제 1 전동기 토크 (TMG1) 를 조절함으로써 엔진 (12) 의 동작점을 제어하는 엔진 동작점 제어를 실행한다. 그 제 1 전동기 토크 (TMG1) 를 조절할 때, 상세하게는 전술한 도 6 에 나타내는 바와 같이, 엔진 토크 (Te) 와 제 1 전동기 토크 (TMG1) 의 합이, 토크 컨버터 (16) 의 입력측 부하 토크인 펌프 토크 (Tp) 와 균형 잡히도록, 제 1 전동기 토크 (TMG1) 를 조절한다. 엔진 동작점 제어 수단 (70) 은, 상기 엔진 동작점 제어에서는 기본적으로 제 1 전동기 (MG1) 를 발전 작동시키므로, 상기 동력 순환 상태를 제외하고 제 1 전동기 토크 (TMG1) 는 부의 값이다. 상기 엔진 동작점 제어에 대해 구체적으로 설명하면, 엔진 동작점 제어 수단 (70) 은, 먼저, 도 10 에 나타내는 미리 정해진 엔진 최소 연료 소비율선 (LFL) 상에서 목표 엔진 출력 (Pe*) 이 달성되는 엔진 (12) 의 동작점 P05 를 목표 엔진 동작점으로서 축차 결정한다. 여기서, 도 10 은, 어느 일정한 터빈 회전 속도 (Nt) 하에서 도 6 과 동일한 좌표계에 있어서, 엔진 최소 연료 소비율선 (LFL) 상의 동작점을 목표 엔진 동작점으로 했을 때의 제 1 전동기 토크 (TMG1) 및 펌프 토크 (Tp) 를 나타낸 도면이고, 도 10 에 있어서의 파선 (L01) 및 실선 (L03) 은 도 6 의 것과 동일하다. 또, 상기 엔진 최소 연료 소비율선 (LFL) 은, 엔진 (12) 의 연료 소비율이 최소가 되도록 미리 실험적으로 정해진 엔진 회전 속도 (Ne) 와 엔진 토크 (Te) 의 관계를 나타내는 엔진 (12) 의 동작 곡선이고, 바꿔 말하면, 엔진 (12) 의 연비 향상에 최적의 동작점인 연비 최적점의 연속이다. 또, 목표 엔진 출력 (필요 엔진 파워) (Pe*) 은, 운전자가 차량에 대해 요구하는 출력이고, 운전자의 출력 요구에 대응할 수 있도록 미리 실험적으로 정해진 관계로부터 액셀 개도 (Acc) 와 차속 (V) 에 기초하여 엔진 동작점 제어 수단 (70) 에 의해 축차 결정되는 것이고, 예를 들어 그 목표 엔진 출력 (Pe*) 은 액셀 개도 (Acc) 가 클수록 크게 결정된다. 또한, 축전 장치 (36) 의 충전 잔량 (SOC) 이 소정의 하한값 이하로 저하된 경우에는 축전 장치 (36) 에 충전해야 하는 충전 요구가 이루어지고, 목표 엔진 출력 (Pe*) 은, 그 충전 요구에 기초하는 전력 (요구 충전 전력) 이 상기 액셀 개도 (Acc) 와 차속 (V) 에 기초하는 산출값에 가산되는 것이 바람직하다.
엔진 동작점 제어 수단 (70) 은, 상기 서술한 바와 같이 엔진 최소 연료 소비율선 (LFL) 상에 목표 엔진 동작점 (점 P05) 을 정하면, 도 10 에 나타내는 바와 같이, 그 점 P05 가 나타내는 엔진 회전 속도 (Ne) 에 기초하여 펌프 토크 (Tp) 를 산출하고, 그 펌프 토크 (Tp) 와 점 P05 가 나타내는 엔진 토크 (Te) 에 기초하여 제 1 전동기 토크 (TMG1) 를 산출한다. 그리고, 점 P05 가 나타내는 엔진 회전 속도 (Ne) 와 터빈 회전 속도 (Nt) 로부터 토크 컨버터 (16) 의 속도비 (e) 를 산출한다. 상기 펌프 토크 (Tp) 는, 토크 컨버터 (16) 의 용량 계수 (τ) 가 속도비 (e) 에 기초하여 구해지고, 그 용량 계수 (τ) 와 엔진 회전 속도 (Ne) 로부터 산출되어도 되고, 도 10 의 파선 (L01) 과 같은 엔진 회전 속도 (Ne) 와 펌프 토크 (Tp) 의 관계가 터빈 회전 속도 (Nt) 에 따라 실험적으로 구해진 펌프 토크 맵으로부터 산출되어도 된다.
엔진 동작점 제어 수단 (70) 은, 상기 엔진 최소 연료 소비율선 (LFL) 상의 목표 엔진 동작점 (점 P05) 에 기초하는 펌프 토크 (Tp) 와 제 1 전동기 토크 (TMG1) 를 산출하면, 상기 기계 경로에 전달되는 기계 경로 출력 및 상기 전기 경로에 전달되는 전기 경로 출력으로부터 상기 기계 경로의 전달 비율 (RTOPMC) 및 상기 전기 경로의 전달 비율 (RTOPEL) 이 각각 구해지므로, 전술한 도 9 에 나타내는 바와 같이, 미리 실험적으로 구해지고 설정된 속도비 (e) 와 상기 기계 경로의 전달 효율 (ηMC) 의 관계, 및, 미리 실험적으로 구해지고 설정된 속도비 (e) 와 상기 전기 경로의 전달 효율 (ηEL) 의 관계로부터, 속도비 (e) 와 상기 전달 비율 (RTOPEL, RTOPMC) 에 기초하여 합성 전달 효율 (ηCVT) 을 산출할 수 있다. 즉, 엔진 동작점 제어 수단 (70) 은 합성 전달 효율 (ηCVT) 을 축차 산출한다.
그리고, 그 합성 전달 효율 (ηCVT) 의 산출과 함께, 엔진 동작점 제어 수단 (70) 은, 엔진 회전 속도 (Ne) 및 엔진 토크 (Te) 로 나타내는 엔진 (12) 의 동작점과 엔진 효율 (ηENG) 의 미리 실험적으로 구해지고 정해진 관계 (엔진 효율 맵) 로부터, 상기 엔진 최소 연료 소비율선 (LFL) 상의 목표 엔진 동작점 (점 P05) 이 나타내는 엔진 회전 속도 (Ne) 와 엔진 토크 (Te) 에 기초하여 엔진 효율 (ηENG) 을 축차 산출한다. 또한, 엔진 동작점 제어 수단 (70) 은, 그 산출된 합성 전달 효율 (ηCVT) 과 엔진 효율 (ηENG) 의 곱으로서 얻어지는 합성 효율 (ηTOTAL) 즉 종합 효율 (ηTOTAL) 을 축차 산출한다. 엔진 효율 (ηENG) 이란, 엔진 (12) 으로의 공급 연료가 완전하게 연소됐을 경우의 저위 발열량 중 일로 변환되는 열량의 비율이다.
여기서, 엔진 동작점 제어 수단 (70) 은, 상기 엔진 동작점 제어에서는, 동작 모드 판단 수단 (68) 의 판단에 따라, 그 제어 내용을 전환한다. 구체적으로, 엔진 동작점 제어 수단 (70) 은, 동작 모드 판단 수단 (68) 에 의해 시스템 최적 동작 모드가 선택되어 있다고 판단된 경우에는, 합성 전달 효율 (ηCVT) 과 엔진 효율 (ηENG) 의 곱인 종합 효율 (ηTOTAL) 이 커지는 측으로 엔진 (12) 의 동작점을 옮긴다. 즉, 엔진 (12) 의 동작점은 목표 엔진 동작점에 일치하도록 제어되므로, 종합 효율 (ηTOTAL) 이 커지는 측으로 목표 엔진 동작점을 옮긴다. 그 때, 목표 엔진 동작점이 엔진 최소 연료 소비율선 (LFL) 으로부터 벗어나는 것은 허용된다. 또, 목표 엔진 동작점은, 목표 엔진 출력 (Pe*) 이 유지된 상태로 등파워 곡선 (예를 들어 도 10 의 실선 (L03)) 상에서 옮겨진다. 따라서, 엔진 동작점 제어 수단 (70) 은, 목표 엔진 동작점을 옮길 때에는, 그 목표 엔진 동작점이 나타내는 엔진 회전 속도 (Ne) 를 옮기면, 그와 함께 목표 엔진 동작점이 나타내는 엔진 토크 (Te) 도 옮겨지게 된다.
예를 들어, 엔진 동작점 제어 수단 (70) 은, 상기와 같이 종합 효율 (ηTOTAL) 이 커지는 측으로 목표 엔진 동작점을 옮기는 경우에는, 목표 엔진 출력 (Pe*) 을 나타내는 등파워 곡선 상에서 목표 엔진 동작점을 서서히 옮기면서, 그 목표 엔진 동작점을 옮길 때마다 그 목표 엔진 동작점에 기초하여 제 1 전동기 토크 (TMG1) 나아가서는 종합 효율 (ηTOTAL) 을 축차 산출한다. 그리고, 그 종합 효율 (ηTOTAL) 이 극대 (바람직하게는, 최대) 가 된 목표 엔진 동작점을 최종적인 목표 엔진 동작점으로서 결정한다. 그 목표 엔진 동작점이 상기 등파워 곡선 상에서 서서히 옮겨지는 경우에는, 예를 들어, 종합 효율 (ηTOTAL) 이 산출된 목표 엔진 동작점 (「전회의 목표 엔진 동작점」이라고 한다) 이 나타내는 엔진 회전 속도 (Ne) 로부터 소정의 변화량 ΔNe 만큼 증가 (「감소」여도 된다) 시킨 등파워 곡선 상의 목표 엔진 동작점이 새로운 목표 엔진 동작점 (「금회 목표 엔진 동작점」이라고 한다) 으로서 결정되고, 그 금회 목표 엔진 동작점에 기초하여 종합 효율 (ηTOTAL) 이 축차 산출된다. 그리고, 그 종합 효율 (ηTOTAL) 이 산출될 때마다, 그 전회의 목표 엔진 동작점에 기초하는 종합 효율 (ηTOTAL) 과 금회 목표 엔진 동작점에 기초하는 종합 효율 (ηTOTAL) 이 축차 비교되고, 그것에 의해, 종합 효율 (ηTOTAL) 이 극대가 되는 목표 엔진 동작점이 구해진다. 목표 엔진 동작점을 옮길 때마다의 제 1 전동기 토크 (TMG1) 및 종합 효율 (ηTOTAL) 의 산출은, 전술한 목표 엔진 동작점 (도 10 의 점 P05) 에 기초하여 제 1 전동기 토크 (TMG1) 및 종합 효율 (ηTOTAL) 이 산출되는 과정과 동일하게 하여 실시된다. 또, 상기 변화량 (ΔNe) 은, 그 변화량 (ΔNe) 이 지나치게 작으면, 종합 효율 (ηTOTAL) 이 극대가 될 때까지의 산출 횟수가 지나치게 많아지는 한편, 그 변화량 (ΔNe) 이 지나치게 크면, 종합 효율 (ηTOTAL) 이 극대가 되는 목표 엔진 동작점의 정확성이 저하된다는 점을 가미하여, 적절한 크기가 되도록 실험적으로 정해져 있다.
한편, 엔진 동작점 제어 수단 (70) 은, 동작 모드 판단 수단 (68) 에 의해 시스템 최적 동작 모드가 선택되어 있지 않다고 판단된 경우에는, 상기 서술한 바와 같이 종합 효율 (ηTOTAL) 이 커지는 측으로 목표 엔진 동작점을 엔진 최소 연료 소비율선 (LFL) 상으로부터 옮기지는 않고, 엔진 최소 연료 소비율선 (LFL) 상의 목표 엔진 동작점 (도 10 의 점 P05) 을 최종적인 목표 엔진 동작점으로서 결정한다.
엔진 동작점 제어 수단 (70) 은, 동작 모드 판단 수단 (68) 에 의해 시스템 최적 동작 모드가 선택되어 있다고 판단된 경우에도 시스템 최적 동작 모드가 선택되어 있지 않다고 판단된 경우에도, 상기 최종적인 목표 엔진 동작점을 결정하면, 그 최종적인 목표 엔진 동작점이 나타내는 엔진 회전 속도 (Ne) 와 엔진 토크 (Te) 를 각각, 목표값인 목표 엔진 회전 속도 (Ne*) 와 목표 엔진 토크 (Te*) 로서 축차 설정하고, 그와 함께, 그 최종적인 목표 엔진 동작점에 대응하는 제 1 전동기 토크 (TMG1) 와 제 1 전동기 회전 속도 (NMG1) (=엔진 회전 속도 (Ne)) 를 각각, 목표값인 목표 제 1 전동기 토크 (TMG1*) 와 목표 제 1 전동기 회전 속도 (NMG1*) 로서 축차 설정한다. 그리고, 엔진 동작점 제어 수단 (70) 은, 실제의 엔진 토크 (Te) 가 목표 엔진 토크 (Te*) 에 일치하도록 예를 들어 추종하도록, 스로틀 밸브 개도 (θTH) 를 조절하여 엔진 (12) 의 출력 제어를 실시하고, 그와 함께, 실제의 제 1 전동기 토크 (TMG1) 가 목표 제 1 전동기 토크 (TMG1*) 에 일치하도록 (추종하도록) 또한 실제의 제 1 전동기 회전 속도 (NMG1) 가 목표 제 1 전동기 회전 속도 (NMG1*) 에 일치하도록 (추종하도록), 제 1 전동기 (MG1) 를 제어한다. 이상과 같이 하여, 엔진 동작점 제어 수단 (70) 은 상기 엔진 동작점 제어를 실행한다.
또한, 실제의 제 1 전동기 회전 속도 (NMG1) 가 목표 제 1 전동기 회전 속도 (NMG1*) 에 일치하도록 하는 것은, 실제의 엔진 회전 속도 (Ne) 가 목표 엔진 회전 속도 (Ne*) 에 일치하도록 하는 것이다.
또, 엔진 동작점 제어 수단 (70) 은, 동작 모드 판단 수단 (68) 에 의해 시스템 최적 동작 모드가 선택되어 있지 않다고 판단된 경우에는, 엔진 최소 연료 소비율선 (LFL) 상에서 목표 엔진 출력 (Pe*) 이 달성되는 목표 엔진 동작점 (도 10 의 P05) 에 대응한 목표 엔진 회전 속도 (Ne*) 와 목표 엔진 토크 (Te*) 에 실제의 엔진 회전 속도 (Ne) 와 엔진 토크 (Te) 가 각각 일치하도록, 엔진 (12) 및 제 1 전동기 (MG1) 를 제어하므로, 엔진 (12) 의 동작점이 엔진 최소 연료 소비율선 (LFL) 을 따르도록 또한 목표 엔진 출력 (Pe*) 이 달성되도록 엔진 (12) 의 동작점을 제어하는 것이라고 할 수 있다.
또, 엔진 동작점 제어 수단 (70) 은, 엔진 최소 연료 소비율선 (LFL) 상의 목표 엔진 동작점 (도 10 의 점 P05) 에 기초하는 차량용 구동 장치 (10) 의 종합 효율 (ηTOTAL) 을, 동작 모드 판단 수단 (68) 의 판단에 구애받지 않고 산출해도 되고, 동작 모드 판단 수단 (68) 에 의해 시스템 최적 동작 모드가 선택되고 있다고 판단된 경우에 산출해도 된다.
또, 엔진 동작점 제어 수단 (70) 은, 상기 엔진 동작점 제어에서는, 제 2 전동기 (MG2) 의 출력 토크 (TMG2) (이하, 제 2 전동기 토크 (TMG2) 라고 한다) 를 구동륜 (58) 에 전달한다. 그 때, 엔진 동작점 제어 수단 (70) 은, 기본적으로는, 제 1 전동기 (MG1) 가 발전시킨 전력을 그대로 제 2 전동기 (MG2) 에 공급하여 제 2 전동기 (MG2) 를 구동시키지만, 상기 충전 요구가 이루어진 경우에는, 그 충전 요구에 의해 축전 장치 (36) 에 충전되는 요구 충전 전력분만큼 목표 엔진 출력 (Pe*) 을 크게 산출하고, 제 1 전동기 (MG1) 가 발전시킨 전력으로부터 축전 장치 (36) 에 충전되는 전력을 차감한 잔부를 제 2 전동기 (MG2) 에 공급하여 제 2 전동기 (MG2) 를 구동시킨다. 이와 같이 상기 엔진 동작점 제어에서는, 제 1 전동기 (MG1) 가 발전시킨 전력의 전부 또는 일부가 제 2 전동기 (MG2) 에서 소비되므로, 제 2 전동기 토크 (TMG2) 는 제 1 전동기 토크 (TMG1) 에 따른 토크이고, 제 2 전동기 (MG2) 에서의 소비 전력이 억제되면 제 1 전동기 토크 (TMG1) 가 간접적으로 억제되는 관계에 있다. 따라서, 상기 엔진 동작점 제어에서는, 제 1 전동기 토크 (TMG1) 를 조절하는 것이란, 상기 전기 경로에 있어서 전달되는 동력을 조절하는 것이고, 제 2 전동기 토크 (TMG2) 를 조절하는 것이라고도 할 수 있다.
도 11 은, 전자 제어 장치 (40) 의 제어 작동의 요부, 즉, 무단 변속기 (60) 의 무단 변속 동작을 이용하여 엔진 (12) 의 동작점을 결정하는 제어 작동을 설명하기 위한 플로우 차트이고, 예를 들어 수 msec 내지 수십 msec 정도의 매우 짧은 사이클 타임으로 반복하여 실행된다. 이 도 11 에 나타내는 제어 작동은, 단독으로 혹은 다른 제어 작동과 병렬적으로 실행된다. 또한, 단계 (이하, 「단계」를 생략한다) SA1 ∼ SA3 및 SA5 ∼ SA11 은 엔진 동작점 제어 수단 (70) 에 대응하고 있고, SA4 는 동작 모드 판단 수단 (68) 에 대응한다.
먼저, SA1 에 있어서는, 목표 엔진 출력 (필요 엔진 파워) (Pe*) 이, 미리 정해진 관계로부터 액셀 개도 (Acc) 와 차속 (V) 에 기초하여 산출된다. 이 목표 엔진 출력 (Pe*) 은, 축전 장치 (36) 에 충전되는 경우에는 그 충전 전력분만큼 크게 산출되어도 되고, 또, 축전 장치 (36) 로부터 방전되는 경우에는 그 방전 전력분만큼 작게 산출되어도 된다. 또한, SA1 에서는, 도 10 에 나타내는 상기 엔진 최소 연료 소비율선 (LFL) 상에서 상기 산출된 목표 엔진 출력 (Pe*) 이 달성되는 엔진 (12) 의 동작점 (예를 들어 도 10 의 점 P05) 이 목표 엔진 동작점으로서 결정된다. SA1 의 다음은 SA2 로 이동한다.
SA2 에 있어서는, 도 10 에 예시한 바와 같이 하여, SA1 에서 결정된 목표 엔진 동작점 (예를 들어 점 P05) 에 기초하여 제 1 전동기 토크 (TMG1) 가 산출되고 결정된다. 즉, 그 목표 엔진 동작점에 대응한 상기 전기 경로에 전달되는 전기 경로 출력 (단위는 예를 들어 kW) 이, 제 1 전동기 토크 (TMG1) 와 제 1 전동기 회전 속도 (NMG1) (=엔진 회전 속도 (Ne)) 에 기초하여 산출된다. 그리고, 그 목표 엔진 동작점에 대응한 상기 기계 경로에 전달되는 기계 경로 출력 (단위는 예를 들어 kW) 이, 펌프 토크 (Tp) 와 펌프 회전 속도 (Np) (=엔진 회전 속도 (Ne)) 에 기초하여 산출된다. SA2 의 다음은 SA3 으로 이동한다.
SA3 에 있어서는, 상기 SA1 에서 결정된 목표 엔진 동작점에 기초하는 합성 전달 효율 (ηCVT) 이, 도 9 에 나타내는 상기 기계 경로의 전달 효율 (ηMC) 및 상기 전기 경로의 전달 효율 (ηEL) 의 각각과 속도비 (e) 의 관계로부터, 터빈 회전 속도 센서 (52) 에 의해 검출되는 터빈 회전 속도 (Nt) 와 상기 목표 엔진 동작점이 나타내는 엔진 회전 속도 (Ne) 와 상기 SA2 에서 산출된 상기 전기 경로 출력 및 상기 기계 경로 출력에 기초하여 산출된다. 그와 함께, 상기 SA1 에서 결정된 목표 엔진 동작점에 기초하는 엔진 효율 (ηENG) 이 산출된다. 그리고, 그 합성 전달 효율 (ηCVT) 과 그 엔진 효율 (ηENG) 의 곱이 종합 효율 (합성 효율) (ηTOTAL) 로서 산출된다. SA3 의 다음은 SA4 로 이동한다.
SA4 에 있어서는, 상기 시스템 최적 동작 모드가 선택되어 있는지 여부가 판단된다. 이 SA4 의 판단이 긍정된 경우, 즉, 상기 시스템 최적 동작 모드가 선택되어 있는 경우에는, SA5 로 이동한다. 한편, 이 SA4 의 판단이 부정된 경우에는, SA11 로 이동한다.
SA5 에 있어서는, 목표 엔진 동작점이 나타내는 엔진 회전 속도 (Ne) 가 소정의 변화량 (ΔNe) 만큼 증가되어 새로운 목표 엔진 동작점이 결정된다. 이 목표 엔진 동작점의 단계적인 변경은, 상기 SA1 에서 산출된 목표 엔진 출력 (Pe*) 이 변화하지 않도록 실시된다. 따라서, 목표 엔진 동작점이 나타내는 엔진 회전 속도 (Ne) 의 변경과 함께, 목표 엔진 동작점이 나타내는 엔진 토크 (Te) 도 변경된다. 또한, SA5 에 있어서의 변경 전의 목표 엔진 동작점을 전회 목표 엔진 동작점이라고 부르고, 변경 후의 목표 엔진 동작점을 금회 목표 엔진 동작점이라고 부른다. SA5 의 다음은 SA6 으로 이동한다.
SA6 에 있어서는, 상기 SA2 와 동일하게 하여, 금회 목표 엔진 동작점에 기초하여 제 1 전동기 토크 (TMG1) 가 산출되고, 그 금회 목표 엔진 동작점에 대응하는 상기 전기 경로 출력 및 상기 기계 경로 출력이 산출된다. SA6 의 다음은 SA7 로 이동한다.
SA7 에 있어서는, 상기 SA3 과 동일하게 하여, 금회 목표 엔진 동작점에 기초하는 합성 전달 효율 (ηCVT) 이 산출됨과 함께, 그 금회 목표 엔진 동작점에 기초하는 엔진 효율 (ηENG) 이 산출된다. 그리고, 그 합성 전달 효율 (ηCVT) 과 그 엔진 효율 (ηENG) 의 곱이 종합 효율 (합성 효율) (ηTOTAL) (금회 합성 효율이라고 한다) 로서 산출된다. 또한, 전회 목표 엔진 동작점에 기초하는 종합 효율 (합성 효율) (ηTOTAL) 인 전회 합성 효율은, SA8 에서의 판단을 위해서 미리 기억되어 있다. SA7 의 다음은 SA8 로 이동한다.
SA8 에 있어서는, 전회 합성 효율이 금회 합성 효율보다 큰지 여부가 판단된다. 이 SA8 의 판단이 긍정된 경우, 즉, 전회 합성 효율이 금회 합성 효율보다 큰 경우에는, SA9 로 이동한다. 한편, 이 SA8 의 판단이 부정된 경우에는, SA5 로 이동한다.
SA9 에 있어서는, 목표 엔진 동작점이, 전회 목표 엔진 동작점으로 되돌려진다. 즉, 상기 SA5 에서 결정된 금회 목표 엔진 동작점이 나타내는 엔진 회전 속도 (Ne) 가 상기 소정의 변화량 (ΔNe) 만큼 감소되어, 새로운 목표 엔진 동작점이 결정된다. 이 때, SA5 와 동일하게, 목표 엔진 출력 (Pe*) 이 변화하지 않도록, 목표 엔진 동작점이 나타내는 엔진 토크 (Te) 도 변경되는, 즉 전회의 것으로 되돌려진다. SA9 의 다음은 SA10 으로 이동한다.
SA10 에 있어서는, 상기 SA2 와 동일하게 하여, 상기 SA9 에서 새롭게 결정된 목표 엔진 동작점에 기초하여 제 1 전동기 토크 (TMG1) 가 산출되고, 그 SA9 에서 새롭게 결정된 목표 엔진 동작점에 대응하는 상기 전기 경로 출력 및 상기 기계 경로 출력이 산출된다. SA10 의 다음은 SA11 로 이동한다.
SA11 에 있어서는, 실제의 엔진 회전 속도 (Ne) 및 엔진 토크 (Te) 가 나타내는 엔진 (12) 의 실제의 동작점이, 최종적으로 결정된 목표 엔진 동작점에 일치하도록 예를 들어 추종하도록, 엔진 (12) 및 제 1 전동기 (MG1) 의 출력 제어가 실시된다. 그리고, 제 2 전동기 토크 (TMG2) 가 구동륜 (58) 에 전달된다. 이 때, 제 1 전동기 (MG1) 가 발전시킨 전력은 그대로 제 2 전동기 (MG2) 에 공급되어 제 2 전동기 (MG2) 가 구동되지만, 축전 장치 (36) 에 충전되는 경우에는, 그 제 1 전동기 (MG1) 가 발전시킨 전력으로부터 축전 장치 (36) 에 충전되는 전력을 차감한 잔부가 제 2 전동기 (MG2) 에 공급되어 제 2 전동기 (MG2) 가 구동된다.
본 실시예에서는 다음과 같은 효과 (A1) 내지 (A4) 가 있다. (A1) 본 실시예에 의하면, 제 1 전동기 (MG1) 와 제 2 전동기 (MG2) 와 토크 컨버터 (16) 가 전체로서 무단 변속기 (60) 를 구성하고 있고, 엔진 동작점 제어 수단 (70) 은, 상기 엔진 주행 중에 있어서, 제 1 전동기 토크 (TMG1) 를 조절함으로써 엔진 (12) 의 동작점을 제어하는 상기 엔진 동작점 제어를 실행한다. 그리고, 그 엔진 동작점 제어에서는, 제 2 전동기 토크 (TMG2) 를 구동륜 (58) 에 전달한다. 따라서, 제 1 전동기 토크 (TMG1) (기본적으로 회생 토크) 를 조절함으로써 무단 변속기 (60) 의 무단 변속 동작을 실시할 수 있고, 그 무단 변속기 (60) 의 무단 변속 동작에 의해, 엔진 (12) 의 동작점을 터빈 회전 속도 (Nt) 에 구속받지 않고 제어하는 것이 가능하기 때문에, 예를 들어 엔진 (12) 을 연비 향상에 최적인 동작점 (연비 최적점) 에서 구동시키는 것이 가능하고, 차량의 연비 향상을 도모하는 것이 가능하다.
(A2) 또, 본 실시예에 의하면, 엔진 동작점 제어 수단 (70) 은, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 엔진 토크 (Te) 와 제 1 전동기 토크 (TMG1) 의 합이, 토크 컨버터 (16) 의 입력측 부하 토크인 펌프 토크 (Tp) 와 균형 잡히도록, 제 1 전동기 토크 (TMG1) 를 조절한다. 따라서, 토크 컨버터 (16) 의 특성에 기초하여 용이하게 제 1 전동기 토크 (TMG1) 를 조절할 수 있다.
(A3) 또, 본 실시예에 의하면, 엔진 동작점 제어 수단 (70) 은, 동작 모드 판단 수단 (68) 에 의해 시스템 최적 동작 모드가 선택되어 있다고 판단된 경우에는, 합성 전달 효율 (ηCVT) 과 엔진 효율 (ηENG) 의 곱인 종합 효율 (ηTOTAL) 이 커지는 측으로 엔진 (12) 의 동작점을 옮긴다. 따라서, 그 엔진 (12) 의 동작점이 상기 종합 효율 (ηTOTAL) 에 따라 변경되지 않는 경우와 비교하여, 차량용 구동 장치 (10) 전체로서 효율업이 도모되고, 차량의 연비를 향상시키는 것이 가능하다.
(A4) 또, 본 실시예에 의하면, 엔진 동작점 제어 수단 (70) 은, 동작 모드 판단 수단 (68) 에 의해 시스템 최적 동작 모드가 선택되어 있지 않다고 판단된 경우에는, 엔진 (12) 의 동작점이 엔진 최소 연료 소비율선 (LFL) 을 따르도록 또한 목표 엔진 출력 (Pe*) 이 달성되도록 엔진 (12) 의 동작점을 제어한다. 따라서, 상기 무단 변속기 (60) 의 무단 변속 동작에 의해, 엔진 (12) 의 연료 소비율 상승을 억제하는 것이 가능하다.
다음으로, 본 발명의 기타 실시예에 대해 설명한다. 또한, 이하의 실시예의 설명에 있어서, 실시예 상호 중복하는 부분에 대해서는, 동일한 부호를 교부하여 그 설명을 생략한다.
실시예 2
본 실시예에서는, 전술한 실시예 1 과 동일하게, 엔진 (12) 의 동작점이, 제 1 전동기 토크 (TMG1) 가 조절됨으로써 제어되지만, 자동 변속기 (18) 의 변속비 (γAT), 구체적으로는 그 자동 변속기 (18) 의 변속단이 가미되는 것이 실시예 1 과 상이하다. 먼저, 어느 일정한 엔진 (12) 의 동작점하에서, 상기 합성 전달 효율 (ηCVT) 을 자동 변속기 (18) 의 변속에 의해 변화시킬 수 있는 것을, 도 12 ∼ 도 14 를 사용하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는 실시예 1 의 내용을 기본으로 하며, 본 실시예에 있어서 실시예 1 과 공통되는 점에 대한 설명은 생략하고, 주로 실시예 1 과 상이한 점에 대해 설명한다.
도 12 는, 어느 일정한 차속 (V) 하에서 도 10 과 동일한 좌표계에 있어서, 엔진 최소 연료 소비율선 (LFL) 상의 동작점 P05 를 목표 엔진 동작점으로 했을 때의 제 1 전동기 토크 (TMG1) 및 펌프 토크 (Tp) 를 자동 변속기 (18) 의 기어단마다 나타낸 도면이고, 도 12 에 있어서의 실선 (L03), 엔진 최소 연료 소비율선 (LFL), 및 점 P05 는 도 10 의 것과 동일하다. 도 12 에 있어서, 파선 (L04) 및 일점쇄선 (L05) 은 모두 펌프 토크 (Tp) 와 엔진 회전 속도 (Ne) 의 관계를 나타내는 곡선이지만, 파선 (L04) 은, 일점쇄선 (L05) 보다 자동 변속기 (18) 의 기어단이 고차속측의 기어단인 경우의 상기 관계를 나타내고 있다. 이와 같이 파선 (L04) 이 나타내는 펌프 토크 (Tp) 가 일점쇄선 (L05) 보다 커지는 이유는, 자동 변속기 (18) 의 기어단이 고차속측일수록 터빈 회전 속도 (Nt) 가 낮아짐과 함께 토크 컨버터 (16) 의 속도비 (e) 가 작아지므로, 고차속측 기어단의 파선 (L04) 에 대응하는 용량 계수 (τ) 가, 동일한 엔진 회전 속도 (Ne) 에서 비교하여, 저차속측 기어단의 일점쇄선 (L05) 에 대응하는 용량 계수 (τ) 보다 커지기 때문이다.
도 12 에 나타내는 바와 같이, 자동 변속기 (18) 의 기어단마다 펌프 토크 (Tp) 와 엔진 회전 속도 (Ne) 의 관계를 단계적으로 변화시킬 수 있기 때문에, 목표 엔진 동작점을 점 P05 로 정해도, 자동 변속기 (18) 의 기어단마다 펌프 토크 (Tp) 와 엔진 회전 속도 (Ne) 의 관계를 전환하면, 점 P05 가 나타내는 엔진 회전 속도 (Ne) 에 대한 펌프 토크 (Tp) 와 제 1 전동기 토크 (TMG1) 의 비율을 변경할 수 있다. 예를 들어, 도 12 에서는, 파선 (L04) 에 대응하는 자동 변속기 (18) 의 기어단이 선택되어 있는 경우에는, 목표 엔진 동작점인 점 P05 에 기초하는 속도비 (e) 는 e1 인 한편, 일점쇄선 (L05) 에 대응하는 자동 변속기 (18) 의 기어단이 선택되어 있는 경우에는, 그 점 P05 에 기초하는 속도비 (e) 는 e2 이다 (e1＜e2). 그리고, 점 P05 에 기초하여 산출되는 제 1 전동기 토크 (TMG1) 의 절대값은, 파선 (L04) 으로부터 산출되는 것이, 일점쇄선 (L05) 으로부터 산출되는 것보다 작아졌다. 이와 같이, 자동 변속기 (18) 의 기어단에 따라 펌프 토크 (Tp) 와 제 1 전동기 토크 (TMG1) 의 비율이 변경되므로, 상기 전기 경로의 전달 비율 (RTOPEL) 및 상기 기계 경로의 전달 비율 (RTOPMC) 도 자동 변속기 (18) 의 기어단에 따라 변경된다. 이것을 설명하기 위한 도면이 도 13 이다.
도 13 은, 도 7 과 동일한 개념도로서, 상기 전기 경로의 전달 비율 (RTOPEL) 및 상기 기계 경로의 전달 비율 (RTOPMC) 이 자동 변속기 (18) 의 기어단에 따라 변경되는 것을 설명하기 위한 도면이다. 도 13 에 나타내는 바와 같이, 도 12 의 파선 (L04) 에 대응하는 속도비 (e1) 에 있어서의 상기 전기 경로의 전달 비율 (RTOPEL) 은, 도 12 의 일점쇄선 (L05) 에 대응하는 속도비 (e2) 에 있어서의 상기 전기 경로의 전달 비율 (RTOPEL) 보다 작은 한편, 상기 속도비 (e1) 에 있어서의 상기 기계 경로의 전달 비율 (RTOPMC) 은, 상기 속도비 (e2) 에 있어서의 상기 기계 경로의 전달 비율 (RTOPMC) 보다 커진다.
도 14 는, 도 9 와 동일하게 합성 전달 효율 (ηCVT) 과 토크 컨버터 (16) 의 속도비 (e) 의 관계를 나타낸 도면으로서, 엔진 (12) 의 동작점이 변하지 않아도 자동 변속기 (18) 의 기어단에 따라 합성 전달 효율 (ηCVT) 이 변하는 것을 설명하기 위한 도면이다. 도 12 및 도 13 을 사용하여 설명한 바와 같이 자동 변속기 (18) 의 기어단에 따라 속도비 (e) 와 상기 전달 비율 (RTOPEL, RTOPMC) 이 변경되므로, 도 14 에 나타내는 바와 같이, 합성 전달 효율 (ηCVT) 은, 엔진 (12) 의 동작점을 변경하지 않아도, 자동 변속기 (18) 의 기어단에 따라 변화한다. 예를 들어, 도 14 의 예에서는, 도 12 의 파선 (L04) 에 대응하는 속도비 (e1) 에 있어서의 합성 전달 효율 (ηCVT) 이, 도 12 의 일점쇄선 (L05) 에 대응하는 속도비 (e2) 에 있어서의 합성 전달 효율 (ηCVT) 보다 작다. 따라서, 이 도 14 의 예에서는, 자동 변속기 (18) 의 기어단은, 상기 파선 (L04) 에 대응하는 자동 변속기 (18) 의 기어단 (고차속측 기어단) 으로 변속된 것보다도, 상기 일점쇄선 (L05) 에 대응하는 자동 변속기 (18) 의 기어단 (저차속측 기어단) 으로 변속되는 것이 합성 전달 효율 (ηCVT) 을 보다 높게 할 수 있다. 즉, 도 12 에 나타내는 바와 같이 목표 엔진 동작점을 엔진 최소 연료 소비율선 (LFL) 상으로 설정함으로써 엔진 (12) 을 고효율로 작동시키는 것이 가능함과 함께, 도 14 에 나타내는 바와 같이 자동 변속기 (18) 의 기어단의 선택에 따라 합성 전달 효율 (ηCVT) 을 높이는 것이 가능하다. 요컨대, 자동 변속기 (18) 의 기어단의 선택에 따라, 엔진 (12) 의 고효율과 동력 전달 장치의 일부인 무단 변속기 (60) 의 고효율을 양립할 수 있다는 것이다.
다음으로, 본 실시예의 제어 기능의 요부에 대해 도 15 를 사용하여 설명한다. 도 15 는, 본 실시예의 전자 제어 장치 (140) 에 구비된 제어 기능의 요부를 설명하기 위한 기능 블록선도이다. 도 15 에 나타내는 바와 같이 전자 제어 장치 (140) 는, 엔진 동작점 제어부로서의 엔진 동작점 제어 수단 (144) 과, 변속 제어부로서의 변속 제어 수단 (146) 을 구비하고 있다.
본 실시예의 엔진 동작점 제어에서는, 전술한 실시예 1 과 달리 자동 변속기 (18) 의 변속단 (기어단) 의 선택이 가미된다. 즉, 엔진 동작점 제어 수단 (144) 은, 상기 엔진 주행 중에 있어서, 자동 변속기 (18) 의 변속비 (γAT) 의 결정 즉 자동 변속기 (18) 의 변속단 (기어단) 의 선택을 하고 또한 제 1 전동기 토크 (TMG1) 를 조절함으로써, 엔진 (12) 의 동작점을 제어한다. 그 때문에, 엔진 동작점 제어 수단 (144) 은, 실시예 1 의 엔진 동작점 제어 수단 (70) 과 동일하게 하여, 미리 정해진 관계로부터 액셀 개도 (Acc) 와 차속 (V) 에 기초하여 목표 엔진 출력 (필요 엔진 파워) (Pe*) 을 축차 결정하고, 엔진 최소 연료 소비율선 (LFL) 상에서 그 목표 엔진 출력 (Pe*) 이 달성되는 엔진 (12) 의 동작점 P05 (도 12 참조) 를 목표 엔진 동작점으로서 축차 결정한다. 또한, 실시예 1 의 엔진 동작점 제어 수단 (70) 은 목표 엔진 동작점을 엔진 최소 연료 소비율선 (LFL) 에서 벗어나 결정하는 경우가 있지만, 본 실시예의 엔진 동작점 제어 수단 (144) 은 그와 같이는 하지 않는다.
그리고, 상기 목표 엔진 동작점의 결정과 함께, 엔진 동작점 제어 수단 (144) 은, 도 3 에 나타내는 변속선도로부터 차속 (V) 및 요구 출력 토크 (TOUT) (액셀 개도 (Acc)) 에 기초하여, 선택되어야 하는 자동 변속기 (18) 의 변속단을 축차 결정한다. 이 선택되어야 하는 자동 변속기 (18) 의 변속단을 변속단 i 라고 부른다. 이 변속단 i 는, 후술하는 바와 같이 변경되고 나서 자동 변속기 (18) 의 변속이 개시되는 경우가 있다.
또한, 엔진 동작점 제어 수단 (144) 은, 상기 변속선도로부터 변속단 i 를 결정하면, 자동 변속기 (18) 의 변속단이 그 변속단 i 인 경우의 합성 전달 효율 (ηCVT), 즉 변속단 i 에 대응하는 합성 전달 효율 (ηCVT) 을 산출한다. 구체적으로는, 엔진 동작점 제어 수단 (144) 은, 차속 (V) 과 그 변속단 i 에 대응하는 변속비 (γAT) 에 기초하여, 그 변속단 i 에 대응하는 터빈 회전 속도 (Nt) 를 산출한다. 그리고, 그 터빈 회전 속도 (Nt) 가 정해지면 도 12 의 파선 (L04) 또는 일점쇄선 (L05) 과 같은 펌프 토크 (Tp) 와 엔진 회전 속도 (Ne) 의 관계도 정해지므로, 엔진 동작점 제어 수단 (144) 은, 실시예 1 의 엔진 동작점 제어 수단 (70) 과 동일하게 하여, 상기 산출된 터빈 회전 속도 (Nt) 와, 엔진 최소 연료 소비율선 (LFL) 상으로 결정한 목표 엔진 동작점 (예를 들어 도 12 의 점 P05) 이 나타내는 엔진 회전 속도 (Ne) 에 기초하여 속도비 (e) 와 펌프 토크 (Tp) 와 제 1 전동기 토크 (TMG1) 를 산출하고, 그 펌프 토크 (Tp) 와 제 1 전동기 토크 (TMG1) 에서 정해지는 상기 전기 경로 및 상기 기계 경로의 전달 비율 (RTOPEL, RTOPMC) 을 가미하여, 변속단 i 에 대응하는 합성 전달 효율 (ηCVT) 을 산출한다.
또, 엔진 동작점 제어 수단 (144) 은, 상기 변속단 i 에 대응하는 합성 전달 효율 (ηCVT) 의 산출과 함께, 그 산출과 동일하게 하여, 상기 변속단 i 보다 1 단만큼 저차속측의 변속단인 변속단 i-1 에 대응하는 합성 전달 효율 (ηCVT), 및, 상기 변속단 i 보다 1 단만큼 고차속측의 변속단인 변속단 i＋1 에 대응하는 합성 전달 효율 (ηCVT) 도 축차 산출한다.
엔진 동작점 제어 수단 (144) 은, 변속단 i 에 대응하는 합성 전달 효율 (ηCVT) 과 변속단 i-1 에 대응하는 합성 전달 효율 (ηCVT) 과 변속단 i＋1 에 대응하는 합성 전달 효율 (ηCVT) 을 산출하면, 그들 합성 전달 효율 (ηCVT) 을 서로 비교하고, 그들 중에서 합성 전달 효율 (ηCVT) 이 가장 높아지는 변속단을, 최종적으로 선택되어야 하는 자동 변속기 (18) 의 변속단으로서 축차 결정한다. 즉, 변속단 i-1 에 대응하는 합성 전달 효율 (ηCVT) 이 가장 높으면, 변속단 i 가 i-1 로 갱신되고, 변속단 i＋1 에 대응하는 합성 전달 효율 (ηCVT) 이 가장 높으면, 변속단 i 가 i＋1 로 갱신된다.
엔진 동작점 제어 수단 (144) 은, 상기 합성 전달 효율 (ηCVT) 의 상호 비교의 결과, 최종적으로 선택되어야 하는 자동 변속기 (18) 의 변속단 즉 변속단 i 를 결정한 경우에는, 자동 변속기 (18) 의 변속단을 그 변속단 i 로 해야 하는 취지의 지령을 변속 제어 수단 (146) 에 대해 실시한다. 그와 함께, 엔진 동작점 제어 수단 (144) 은, 자동 변속기 (18) 의 변속단이 그 변속단 i 인 것을 전제로 하여, 실시예 1 의 엔진 동작점 제어 수단 (70) 과 동일하게 하고, 엔진 최소 연료 소비율선 (LFL) 상에서 목표 엔진 출력 (Pe*) 이 달성되도록 결정한 목표 엔진 동작점 (예를 들어 도 12 의 P05) 에, 실제의 엔진 회전 속도 (Ne) 및 엔진 토크 (Te) 가 나타내는 엔진 (12) 의 실제의 동작점이 일치하도록, 엔진 (12) 및 제 1 전동기 (MG1) 의 출력 제어를 실시한다. 이 때의 제 2 전동기 (MG2) 의 구동은, 실시예 1 과 동일하다.
변속 제어 수단 (146) 은, 엔진 동작점 제어 수단 (144) 으로부터 자동 변속기 (18) 의 변속단을 그 변속단 i 로 해야 하는 취지의 지령을 받은 경우에는, 자동 변속기 (18) 의 현재의 변속단이 그 변속단 i 가 아니면, 자동 변속기 (18) 의 변속단을 변속단 i 로 전환하는 변속을 실행한다. 즉, 그 변속단 i 가 달성되도록 도 2 의 작동표에 따라 각 유압식 마찰 걸어맞춤 장치 (클러치 (C1 ∼ C4), 브레이크 (B1, B2)) 를 각각 걸어맞춤 또는 해방한다. 이상과 같이, 복수의 변속단의 각각에 대응하는 합성 전달 효율 (ηCVT) 이 서로 비교되고, 그 중에서 가장 합성 전달 효율 (ηCVT) 이 높아지는 변속단이 선택되어, 자동 변속기 (18) 는 그 선택된 변속단으로 변속되므로, 엔진 동작점 제어 수단 (144) 은, 합성 전달 효율 (ηCVT) 이 높아지는 측에, 자동 변속기 (18) 의 변속단 즉 자동 변속기 (18) 의 변속비 (γAT) 를 변경한다고 할 수 있다. 또, 도 14 에 나타내는 바와 같이 상기 합성 전달 효율 (ηCVT) 은, 자동 변속기 (18) 의 변속에 의해 변경되는 속도비 (e) 에 따라 정해지므로, 엔진 동작점 제어 수단 (144) 은, 토크 컨버터 (16) 의 속도비 (e) 에 기초하여 자동 변속기 (18) 의 변속단의 선택을 하는, 즉 자동 변속기 (18) 의 변속비 (γAT) 의 결정을 한다고 할 수 있다.
또, 실시예 1 에서 도 9 를 사용하여 전술한 바와 같이, 제 1 전동기 (MG1) 가 전력을 소비함과 함께 제 2 전동기 (MG2) 가 발전시키는 동력 순환이 발생하는 경우, 즉 상기 동력 순환 상태인 경우에는, 합성 전달 효율 (ηCVT) 은 현저하게 저하된다. 또, 상기 서술한 바와 같이, 엔진 동작점 제어 수단 (144) 은, 자동 변속기 (18) 의 복수의 변속단의 각각에 대응하는 합성 전달 효율 (ηCVT) 을 서로 비교하고, 그 중에서 가장 합성 전달 효율 (ηCVT) 이 높아지는 변속단을 선택한다. 그 때문에, 결과적으로, 엔진 동작점 제어 수단 (144) 은, 합성 전달 효율 (ηCVT) 이 현저하게 낮은 동력 순환을 발생시키는 변속단을 선택하지 않기 때문에, 그 동력 순환을 발생시키는 자동 변속기 (18) 의 변속단의 선택을 금지하는, 즉 그 동력 순환을 발생시키는 자동 변속기 (18) 의 변속비 (γAT) 에 대한 변경을 금지한다고 할 수 있다.
도 16 은, 전자 제어 장치 (140) 의 제어 작동의 요부, 즉, 합성 전달 효율 (ηCVT) 이 높아지도록 자동 변속기 (18) 의 변속단을 선택하는 제어 작동을 설명하기 위한 플로우 차트이고, 예를 들어 수 msec 내지 수십 msec 정도의 매우 짧은 사이클 타임으로 반복하여 실행된다. 이 도 16 에 나타내는 제어 작동은, 단독으로 혹은 다른 제어 작동과 병렬적으로 실행된다. 또한, SB1 ∼ SB7 및 SB9 는 엔진 동작점 제어 수단 (144) 에 대응하고 있고, SB8 은 변속 제어 수단 (146) 에 대응한다.
먼저, SB1 에 있어서는, 실시예 1 의 도 11 의 SA1 과 동일하게 하여, 목표 엔진 출력 (필요 엔진 파워) (Pe*) 이 산출되고, 상기 엔진 최소 연료 소비율선 (LFL) 상에서 그 목표 엔진 출력 (Pe*) 이 달성되는 엔진 (12) 의 동작점 (예를 들어 도 12 의 점 P05) 이 목표 엔진 동작점으로서 결정된다. SB1 의 다음은 SB2 로 이동한다.
SB2 에 있어서는, 도 3 에 나타내는 변속선도로부터 차속 (V) 및 요구 출력 토크 (TOUT) (액셀 개도 (Acc)) 에 기초하여, 상기 변속단 i 가 결정된다. SB2 의 다음은 SB3 으로 이동한다.
SB3 에 있어서는, 상기 SB1 에서 결정된 목표 엔진 동작점이 나타내는 엔진 회전 속도 (Ne) 및 엔진 토크 (Te) 에 기초하여, 변속단 i 에 대응하는 합성 전달 효율 (ηCVT) 과 변속단 i-1 에 대응하는 합성 전달 효율 (ηCVT) 이 각각 산출된다. 그리고, 그 변속단 i 에 대응하는 합성 전달 효율 (ηCVT) 이 변속단 i-1 에 대응하는 합성 전달 효율 (ηCVT) 보다 높은지 여부가 판단된다. 이 SB3 의 판단이 긍정된 경우, 즉, 변속단 i 에 대응하는 합성 전달 효율 (ηCVT) 이 변속단 i-1 에 대응하는 합성 전달 효율 (ηCVT) 보다 높은 경우에는 SB4 로 이동한다. 한편, 이 SB3 의 판단이 부정된 경우에는 SB5 로 이동한다.
SB4 에 있어서는, 상기 SB1 에서 결정된 목표 엔진 동작점이 나타내는 엔진 회전 속도 (Ne) 및 엔진 토크 (Te) 에 기초하여, 변속단 i＋1 에 대응하는 합성 전달 효율 (ηCVT) 이 산출된다. 그리고, SB3 에서 산출된 변속단 i 에 대응하는 합성 전달 효율 (ηCVT) 이 상기 변속단 i＋1 에 대응하는 합성 전달 효율 (ηCVT) 보다 높은지 여부가 판단된다. 이 SB4 의 판단이 긍정된 경우, 즉, 변속단 i 에 대응하는 합성 전달 효율 (ηCVT) 이 변속단 i＋1 에 대응하는 합성 전달 효율 (ηCVT) 보다 높은 경우에는 SB8 로 이동한다. 한편, 이 SB4 의 판단이 부정된 경우에는 SB7 로 이동한다.
SB5 에 있어서는, 상기 SB1 에서 결정된 목표 엔진 동작점이 나타내는 엔진 회전 속도 (Ne) 및 엔진 토크 (Te) 에 기초하여, 변속단 i＋1 에 대응하는 합성 전달 효율 (ηCVT) 이 산출된다. 그리고, SB3 에서 산출된 변속단 i-1 에 대응하는 합성 전달 효율 (ηCVT) 이 상기 변속단 i＋1 에 대응하는 합성 전달 효율 (ηCVT) 보다 높은지 여부가 판단된다. 이 SB5 의 판단이 긍정된 경우, 즉, 변속단 i-1 에 대응하는 합성 전달 효율 (ηCVT) 이 변속단 i＋1 에 대응하는 합성 전달 효율 (ηCVT) 보다 높은 경우에는 SB6 으로 이동한다. 한편, 이 SB5 의 판단이 부정된 경우에는 SB7 로 이동한다.
SB6 에 있어서는, 변속단 i 가 i-1 로 갱신된다. SB6 의 다음은 SB8 로 이동한다.
SB7 에 있어서는, 변속단 i 가 i＋1 로 갱신된다. SB7 의 다음은 SB8 로 이동한다.
SB8 에 있어서는, 자동 변속기 (18) 의 현재의 변속단이 변속단 i 가 아니면, 자동 변속기 (18) 의 변속단을 변속단 i 로 전환하는 변속이 실행된다.
SB9 에 있어서는, 도 11 의 SA11 과 동일하게 하여, 실제의 엔진 회전 속도 (Ne) 및 엔진 토크 (Te) 가 나타내는 엔진 (12) 의 실제의 동작점이, SB1 에서 결정된 목표 엔진 동작점에 일치하도록 예를 들어 추종하도록, 엔진 (12) 및 제 1 전동기 (MG1) 의 출력 제어가 실시된다. 그와 함께 제 2 전동기 (MG2) 가 구동된다.
본 실시예에서는, 전술한 실시예 1 의 효과 (A1) 및 (A2) 에 더하여, 추가로 다음과 같은 효과 (B1) 내지 (B4) 가 있다. (B1) 본 실시예에 의하면, 엔진 동작점 제어 수단 (144) 은, 상기 엔진 주행 중에 있어서, 자동 변속기 (18) 의 변속비 (γAT) 를 결정하고 또한 제 1 전동기 토크 (TMG1) 를 조절함으로써, 엔진 (12) 의 동작점을 제어한다. 따라서, 자동 변속기 (18) 를 변속하고 그것의 변속비 (γAT) 를 변경함으로써 엔진 (12) 의 동작점을 변경하지 않고 펌프 토크 (Tp) 를 증감시킬 수 있으므로, 엔진 (12) 자체를 고효율로 구동시킬 수 있음과 함께, 자동 변속기 (18) 의 변속이 이루어지지 않는 경우와 비교하여, 엔진 (12) 으로부터 구동륜 (58) 으로의 동력 전달을 고효율로 실시하는 것이 가능하다.
(B2) 또, 본 실시예에 의하면, 엔진 동작점 제어 수단 (144) 은, 합성 전달 효율 (ηCVT) 이 높아지는 측으로 자동 변속기 (18) 의 변속비 (γAT) 를 변경한다. 따라서, 자동 변속기 (18) 의 변속이 합성 전달 효율 (ηCVT) 과 관련하여 이루어지지 않는 경우와 비교하여 합성 전달 효율 (ηCVT) 을 높일 수 있으므로, 무단 변속기 (60) 에서의 동력 전달에 있어서의 손실이 저감되어, 차량의 연비를 향상시키는 것이 가능하다.
(B3) 또, 본 실시예에 의하면, 엔진 동작점 제어 수단 (144) 은, 상기 동력 순환을 발생시키는 자동 변속기 (18) 의 변속비 (γAT) 에 대한 변경을 규제하고, 구체적으로는 금지한다. 따라서, 상기 동력 순환이 발생하면 합성 전달 효율 (ηCVT) 이 대폭 저하되는 바, 엔진 (12) 으로부터 구동륜 (58) 으로의 동력 전달에 있어서의 손실이 억제되어, 차량의 연비 악화를 억제하는 것이 가능하다.
(B4) 또, 본 실시예에 의하면, 엔진 동작점 제어 수단 (144) 은, 엔진 (12) 의 동작점이 엔진 최소 연료 소비율선 (LFL) 을 따르도록 또한 목표 엔진 출력 (Pe*) 이 달성되도록 엔진 (12) 의 동작점을 제어한다. 따라서, 상기 무단 변속기 (60) 의 무단 변속 동작에 의해, 엔진 (12) 의 연료 소비율 상승을 억제하는 것이 가능하고, 바꿔 말하면, 그 엔진 (12) 을 고효율로 구동시키는 것이 가능하다.
실시예 3
본 실시예는, 합성 전달 효율 (ηCVT) 이 높아지도록 자동 변속기 (18) 의 변속단이 선택되는 점에서는 전술한 실시예 2 와 동일하다. 그러나, 제 1 전동기 (MG1) 또는 제 2 전동기 (MG2) 의 전력 제한에 의해 제 1 전동기 (MG1) 또는 제 2 전동기 (MG2) 의 토크 부족이 발생하는 경우에는, 그 토크 부족 발생을 회피하도록 상기 변속단의 선택 즉 변속비 (γAT) 의 결정이 제한되는 점이 전술한 실시예 2 와는 상이하다. 이하의 설명에서는 실시예 2 의 내용을 기본으로 하며, 본 실시예에 있어서 실시예 2 와 공통되는 점에 대한 설명은 생략하고, 주로 실시예 2 와 다른 점에 대해 설명한다.
도 17 은, 도 14 와 동일하게 합성 전달 효율 (ηCVT) 과 토크 컨버터 (16) 의 속도비 (e) 의 관계를 나타낸 도면으로서, 그 도 14 에 대해 제 1 전동기 (MG1) 또는 제 2 전동기 (MG2) 가 토크 부족이 되는 경계를 나타내는 일점쇄선 (L06) 을 추가한 도면이다. 도 17 에 있어서 특정한 속도비 (e) 를 e1 및 e2 는 각각 도 14 에 있어서의 것과 동일하다. 도 17 에서는, 일점쇄선 (L06) 이 나타내는 속도비 (e) 이상의 속도비 범위에서는 제 1 전동기 (MG1) 또는 제 2 전동기 (MG2) 가 토크 부족 (출력 부족) 이 되는 한편, 일점쇄선 (L06) 이 나타내는 속도비 (e) 미만의 속도비 범위에서는 제 1 전동기 (MG1) 와 제 2 전동기 (MG2) 모두 토크 부족이 되지 않는 것을 나타내고 있다. 또한, 도 13 으로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 엔진 동작점 제어 즉 무단 변속기 (60) 의 무단 변속 동작에서는, 속도비 (e) 가 클수록 상기 전기 경로의 전달 비율 (RTOPEL) 이 높아지기 때문에, 제 1 전동기 (MG1) 또는 제 2 전동기 (MG2) 의 토크 부족이 발생하기 쉬워진다. 제 1 전동기 (MG1) 또는 제 2 전동기 (MG2) 의 토크 부족은 제 1 전동기 (MG1) 또는 제 2 전동기 (MG2) 의 출력이 제한됨으로써 발생하지만, 그 출력이 제한되는 원인으로는, 예를 들어, 축전 장치 (36) 에 충전하기 위해서 제 1 전동기 (MG1) 가 발전시킨 전력이 이용되고, 그것에 의해, 무단 변속기 (60) 의 무단 변속 동작에 이용할 수 있는 전력 즉 상기 엔진 동작점 제어를 위해서 상기 전기 경로에서 수수되는 전력이 제한되는 것을 생각할 수 있다. 또, 제 1 전동기 (MG1), 제 2 전동기 (MG2), 및 인버터 (38) 의 가열 보호를 위해서, 제 1 전동기 (MG1) 또는 제 2 전동기 (MG2) 의 출력이 제한되는 경우가 있다.
도 17 에 있어서, 속도비 (e) 가 e2 인 것이 e1 인 것보다도 합성 전달 효율 (ηCVT) 이 높아지기 때문에, 합성 전달 효율 (ηCVT) 로부터 보면 속도비 (e) 가 e2 가 되는 자동 변속기 (18) 의 변속단으로 변속되어야 한다. 그러나, 속도비 (e) 가 e2 가 되는 자동 변속기 (18) 의 변속단으로 변속되면 제 1 전동기 (MG1) 또는 제 2 전동기 (MG2) 가 토크 부족이 되므로, 그 속도비 (e2) 에 대응하는 변속단에 대한 변속은 금지되고, 이 경우, 자동 변속기 (18) 는, 속도비 (e2) 에 대응하는 변속단보다 1 단 고차속측의 속도비 (e1) 에 대응하는 변속단으로 변속된다. 이 도 17 에 예시한 바와 같이 본 실시예에서는, 자동 변속기 (18) 의 선택 가능한 변속단의 범위에 있어서 저차속측의 변속단을 제한하여, 바꿔 말하면, 자동 변속기 (18) 의 결정 가능 (변속 가능) 한 변속비 (γAT) 의 범위에 있어서 저차속측의 변속비 (γAT) 를 제한하여, 상기 엔진 동작점 제어에서의 제 1 전동기 (MG1) 또는 제 2 전동기 (MG2) 의 토크 부족을 회피한다. 이 제어 기능의 요부에 대해 도 18 을 사용하여 이하에 설명한다.
도 18 은, 본 실시예의 전자 제어 장치 (240) 에 구비된 제어 기능의 요부를 설명하기 위한 기능 블록선도이다. 도 18 에 나타내는 바와 같이 전자 제어 장치 (240) 는, 실시예 2 의 전자 제어 장치 (140) 와 동일하게 변속 제어 수단 (146) 을 구비하고 있지만, 그 전자 제어 장치 (140) 와는 상이하고 엔진 동작점 제어 수단 (144) 으로 변경하여 엔진 동작점 제어 수단 (244) 을 구비하고 있다. 엔진 동작점 제어 수단 (244) 은, 변속단 제한 제어부로서의 변속단 제한 제어 수단 (246) 을 구비하고 있다. 엔진 동작점 제어 수단 (244) 은, 이 변속단 제한 제어 수단 (246) 을 구비하는 점 이외에는 실시예 2 의 엔진 동작점 제어 수단 (144) 과 동일하다.
변속단 제한 제어 수단 (246) 은, 상기 엔진 동작점 제어 즉 무단 변속기 (60) 의 무단 변속 동작에 있어서, 제 1 전동기 (MG1) 또는 제 2 전동기 (MG2) 에 대하여 허용되는 전력 상한값 (LMTPMG) 에 따라, 자동 변속기 (18) 의 선택 가능한 변속단을 제한하는 변속단 제한 제어를 실행한다. 이 변속단 제한 제어에 있어서, 상기 자동 변속기 (18) 의 선택 가능한 변속단을 제한하는 것이란, 바꿔 말하면, 자동 변속기 (18) 의 결정 가능 (변속 가능) 한 변속비 (γAT) 를 제한하는 것으로, 변속단 제한 제어를 변속비 제한 제어라고 불러도 된다. 그 변속단 제한 제어는, 연비 및 전동기 (MG1, MG2) 의 내구성을 가미하여 실시된다. 그 변속단 제한 제어를 실행하기 위해서, 변속단 제한 제어 수단 (246) 은, 임계값인 상기 전력 상한값 (LMTPMG) 을 축차 설정한다. 예를 들어 무단 변속기 (60) 의 무단 변속 동작에 있어서 상기 전기 경로의 전달 효율 (ηEL) 이 만일 100 ％ 즉 1 이라고 하면 제 1 전동기 (MG1) 가 발전시킨 전력 중 상기 무단 변속 동작에 이용되는 전력과 동일한 전력이 그대로 제 2 전동기 (MG2) 에 공급되고, 제 2 전동기 (MG2) 의 소비 전력이 줄어들면 제 1 전동기 (MG1) 의 발전 전력도 그 만큼 줄어드는 관계에 있으므로, 상기 변속단 제한 제어에 있어서의 전력 상한값 (LMTPMG) 은, 무단 변속기 (60) 의 무단 변속 동작을 실시하기 위한 제 1 전동기 (MG1) 의 출력에 대한 상한값이어도 되고, 제 2 전동기 (MG2) 의 출력에 대한 상한값이어도 된다. 본 실시예의 이하의 설명에서는 이해를 용이하게 하기 위해, 상기 전력 상한값 (LMTPMG) 은 상기 제 2 전동기 (MG2) 의 출력에 대한 것으로 한다. 또, 전동기 (MG1, MG2) 가 회생 작동을 하는 경우 그 전동기 (MG1, MG2) 의 출력은 부의 값이 되므로, 상기 전력 상한값 (LMTPMG) 이 상기 전동기 (MG1, MG2) 의 출력과 비교될 때에는, 절대값으로 비교된다.
변속단 제한 제어 수단 (246) 은, 상기 서술한 바와 같이 전력 상한값 (LMTPMG) 을 설정하지만, 구체적으로는, 그 전력 상한값 (LMTPMG) 을, 축전 장치 (36) 에 충전해야 하는 충전 전력의 목표값 즉 상기 요구 충전 전력에 기초하여 설정한다. 예를 들어, 축전 장치 (36) 의 충전 부족이 되지 않도록 또한 무단 변속기 (60) 의 무단 변속 동작에 이용되는 전동기 (MG1, MG2) 의 출력을 크게 할 수 있도록, 상기 요구 충전 전력과 전력 상한값 (LMTPMG) 의 관계가 미리 실험적으로 설정되어 있고, 변속단 제한 제어 수단 (246) 은, 그 미리 실험적으로 설정된 관계로부터, 그 요구 충전 전력이 클수록 전력 상한값 (LMTPMG) 을 낮게 설정한다. 상기 요구 충전 전력이 클수록, 제 1 전동기 (MG1) 가 발전시키는 전력 중 무단 변속기 (60) 의 무단 변속 동작에 이용할 수 있는 전력이 줄어들기 때문이다. 또, 전력 상한값 (LMTPMG) 은, 상기 요구 충전 전력에 따라 변경되는 것이 아니라, 축전 장치 (36) 에 충전해야 하는 경우에 일정값으로 설정되어도 상관없다.
혹은, 변속단 제한 제어 수단 (246) 은, 제 1 전동기 (MG1), 제 2 전동기 (MG2), 또는 인버터 (38) 의 고온화를 방지하여 내구성이 확보되도록, 전력 상한값 (LMTPMG) 을 설정해도 상관없다. 그와 같이 하는 경우에는, 예를 들어, 제 1 전동기 (MG1), 제 2 전동기 (MG2), 및 인버터 (38) 의 고온화 방지를 도모하면서 무단 변속기 (60) 의 무단 변속 동작에 이용되는 전동기 (MG1, MG2) 의 출력을 크게 할 수 있도록, 제 1 전동기 (MG1), 제 2 전동기 (MG2), 및 인버터 (38) 의 각각의 온도와 전력 상한값 (LMTPMG) 의 관계가 미리 실험적으로 설정되어 있다. 그리고, 변속단 제한 제어 수단 (246) 은, 그 미리 실험적으로 설정된 관계로부터, 제 1 전동기 (MG1), 제 2 전동기 (MG2), 또는 인버터 (38) 의 온도에 기초하여 상기 전력 상한값 (LMTPMG) 을 설정한다. 그와 같이 전동기 (MG1), 제 2 전동기 (MG2), 또는 인버터 (38) 의 온도에 기초하여 전력 상한값 (LMTPMG) 을 설정하는 경우에는, 그 전동기 (MG1), 제 2 전동기 (MG2), 또는 인버터 (38) 의 온도가 높을수록 전력 상한값 (LMTPMG) 을 낮게 설정해도 되고, 전력 상한값 (LMTPMG) 을 일정값으로 해도 된다.
엔진 동작점 제어 수단 (244) 이, 실시예 2 의 엔진 동작점 제어 수단 (144) 과 동일하게 하여, 변속단 i, i＋1, i-1 의 각각에 대응하는 합성 전달 효율 (ηCVT) 을 서로 비교하고, 최종적으로 선택되어야 하는 자동 변속기 (18) 의 변속단 즉 변속단 i 를 결정한 후, 변속단 제한 제어 수단 (246) 은, 자동 변속기 (18) 의 변속단이 변속단 i 인 것을 전제로 하여, 상기 엔진 동작점 제어 즉 무단 변속기 (60) 의 무단 변속 동작에 있어서의 제 2 전동기 (MG2) 의 출력 (단위는 예를 들어 kW) 을 산출한다. 예를 들어, 변속단 제한 제어 수단 (246) 은, 도 12 에 나타내는 바와 같이 목표 엔진 동작점 (점 P05) 에 기초하여 제 1 전동기 토크 (TMG1) 를 산출하고, 그 제 1 전동기 토크 (TMG1) 와 제 1 전동기 회전 속도 (NMG1) (=Ne) 에 기초하여 제 1 전동기 (MG1) 의 발전 전력을 산출하고, 그 제 1 전동기 (MG1) 의 발전 전력으로부터 상기 요구 충전 전력을 차감하여 얻은 값에 기초하여 상기 제 2 전동기 (MG2) 의 출력을 산출할 수 있다.
그리고, 변속단 제한 제어 수단 (246) 은, 상기 전력 상한값 (LMTPMG) 을 설정하여 상기 무단 변속 동작에 있어서의 제 2 전동기 (MG2) 의 출력을 산출한 경우에는, 그 제 2 전동기 (MG2) 의 출력이 상기 전력 상한값 (LMTPMG) 미만인지 여부를 판단하고, 제 2 전동기 (MG2) 의 출력이 전력 상한값 (LMTPMG) 미만이 아닌 경우, 즉, 제 2 전동기 (MG2) 의 출력이 전력 상한값 (LMTPMG) 이상인 경우에는, 상기 변속단 i 를 i＋1 로 갱신한다. 예를 들어, 제 2 전동기 (MG2) 의 출력이 전력 상한값 (LMTPMG) 이상이라고 판단하기 전의 변속단 i 가 3rd 이었다고 하면, 변속단 i 를 1 단만큼 고차속측의 4th 로 설정 변경한다는 것이다. 상기 변속단 i 의 갱신 후, 변속단 제한 제어 수단 (246) 은, 그 갱신된 변속단 i 를 전제로 하여 다시 상기 무단 변속 동작에 있어서의 제 2 전동기 (MG2) 의 출력을 산출한다. 이와 같이, 변속단 제한 제어 수단 (246) 은, 그 제 2 전동기 (MG2) 의 출력이 상기 전력 상한값 (LMTPMG) 미만이 될 때까지, 상기 변속단 i 를 i＋1 로 갱신하고 그 제 2 전동기 (MG2) 의 출력을 산출하는 것을 반복한다. 그리고, 변속단 제한 제어 수단 (246) 은, 그 산출된 제 2 전동기 (MG2) 의 출력이 상기 전력 상한값 (LMTPMG) 미만이 된 경우에는, 상기 변속단 i 를 갱신하지 않고 그 때의 변속단 i 를 유지하여, 자동 변속기 (18) 의 변속단을 그 변속단 i 로 해야 한다는 취지의 지령을 변속 제어 수단 (146) 에 대하여 실시하는 것을 엔진 동작점 제어 수단 (244) 에 허가한다. 이상과 같이 하여, 변속단 제한 제어 수단 (246) 은, 무단 변속기 (60) 의 무단 변속 동작에 있어서 상기 변속단 제한 제어를 실행한다.
엔진 동작점 제어 수단 (244) 은, 변속단 제한 제어 수단 (246) 으로부터 자동 변속기 (18) 의 변속단을 변속단 i 로 해야 한다는 취지의 지령이 허가된 경우에는, 실시예 1 의 엔진 동작점 제어 수단 (144) 과 동일하게 하여, 그 변속단 i 로 해야 한다는 취지의 지령을 변속 제어 수단 (146) 에 대하여 실시하고, 그와 함께, 엔진 (12) 및 제 1 전동기 (MG1) 의 출력 제어를 실시한다. 이 때의 제 2 전동기 (MG2) 의 구동은, 실시예 2 와 동일하다.
도 19 는, 전자 제어 장치 (240) 의 제어 작동의 요부, 즉, 합성 전달 효율 (ηCVT) 이 높아지도록 자동 변속기 (18) 의 변속단을 선택함과 함께 상기 변속단 제한 제어를 실행하는 제어 작동을 설명하기 위한 플로우 차트이고, 예를 들어 수 msec 내지 수십 msec 정도의 매우 짧은 사이클 타임으로 반복하여 실행된다. 이 도 19 에 나타내는 제어 작동은, 단독으로 혹은 다른 제어 작동과 병렬적으로 실행된다. 또한, SC1 ∼ SC7 및 SC12 는 엔진 동작점 제어 수단 (244) 에 대응하고 있고, SC8 ∼ SC10 은 변속단 제한 제어 수단 (246) 에 대응하고 있고, SC11 은 변속 제어 수단 (146) 에 대응한다. 도 19 의 SC1 ∼ SC7, SC11, SC12 는 각각, 실시예 2 의 플로우 차트인 도 16 의 SB1 ∼ SB7, SB8, SB9 와 동일한 내용이다. 그래서, 도 19 에 대해서는 SC8 ∼ SC10 에 관해서 설명한다.
도 19 에서는, SC4 의 판단이 긍정된 경우에, 또는, SC6 혹은 SC7 의 다음으로 SC8 로 이동한다. SC8 에 있어서는, 자동 변속기 (18) 의 변속단이 변속단 i 인 것을 전제로 하여, 무단 변속기 (60) 의 무단 변속 동작에 있어서의 제 2 전동기 (MG2) 의 출력 (전동기 파워) 이 산출된다. SC8 의 다음은 SC9 로 이동한다. 또한, 도 19 중의 MG 란 전동기를 의미한다.
SC9 에 있어서는, SC8 에서 산출된 제 2 전동기 (MG2) 의 출력이 상기 전력 상한값 (LMTPMG) 미만인지 여부가 판단된다. 예를 들어, 임계값인 이 전력 상한값 (LMTPMG) 은, 제 1 전동기 (MG1), 제 2 전동기 (MG2), 또는 인버터 (38) 의 온도에 기초하여 설정되어도 되고, 상기 요구 충전 전력에 기초하여 설정되어도 된다. 이 SC9 의 판단이 긍정된 경우, 즉, 제 2 전동기 (MG2) 의 출력이 전력 상한값 (LMTPMG) 미만인 경우에는, SC11 로 이동한다. 한편, 이 SC9 의 판단이 부정된 경우에는, SC10 으로 이동한다.
SC10 에 있어서는, 변속단 i 가 i＋1 로 갱신된다. 이와 같이, 변속단 i 를 고차속측의 변속단으로 설정 변경하는 이유로는, 자동 변속기 (18) 의 변속단이 고차속측일수록 속도비 (e) 가 작아지고, 무단 변속기 (60) 의 무단 변속 동작에 있어서의 상기 전기 경로의 전달 비율 (RTOPEL) 이 낮아지기 때문이다 (도 13 참조). SC10 의 다음은 SC8 로 이동한다.
본 실시예에서는, 전술한 실시예 2 의 효과에 더하여, 추가로 다음과 같은 효과가 있다. 본 실시예에 의하면, 변속단 제한 제어 수단 (246) 은, 무단 변속기 (60) 의 무단 변속 동작에 있어서, 제 1 전동기 (MG1) 또는 제 2 전동기 (MG2) 에 대하여 허용되는 전력 상한값 (LMTPMG) 에 따라, 자동 변속기 (18) 의 결정 가능한 변속비 (γAT) 를 제한하는 상기 변속단 제한 제어 (변속비 제한 제어) 를 실행한다. 따라서, 그 전력 상한값 (LMTPMG) 에 따라 제 1 전동기 (MG1) 또는 제 2 전동기 (MG2) 의 출력이 제한되는 경우에, 그 출력 제한에서 기인된 제 1 전동기 (MG1) 또는 제 2 전동기 (MG2) 의 토크 부족을 회피할 수 있다. 또, 상기 전력 상한값 (LMTPMG) 이 제 1 전동기 (MG1) 또는 제 2 전동기 (MG2) 의 가열 보호 등의 목적으로 설정되어 있다고 하면, 그 제 1 전동기 (MG1) 또는 제 2 전동기 (MG2) 의 내구성 저하를 억제할 수 있다. 또, 상기 전력 상한값 (LMTPMG) 이 상기 요구 충전 전력에 기초하여 설정되어 있다고 하면, 축전 장치 (36) 에 축적된 전력이 하이브리드 주행에 소비됨으로써, 결과적으로 연비 향상을 도모할 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명했지만, 본 발명은 이 실시예에 한정되는 것이 아니고, 다른 양태여도 실시될 수 있다.
예를 들어, 전술한 실시예 1 ∼ 3 에 있어서, 엔진 (12) 은 가솔린 엔진이지만, 경유 등을 연료로 하는 디젤 엔진이어도 상관없다.
또, 전술한 실시예 1 ∼ 3 에 있어서, 자동 변속기 (18) 는 유단 변속기이지만, 변속비 (γAT) 를 연속적으로 변화시키는 것이 가능한 무단 변속기 (CVT) 여도 된다.
또, 전술한 실시예 1 에 있어서, 차량용 구동 장치 (10) 에는, 자동 변속 제어가 실시되는 자동 변속기 (18) 가 구비되어 있었지만, 예를 들어, 도 20 에 나타내는 차량용 구동 장치 (310) 와 같이 자동 변속기 (18) 가 없는 구성도 생각할 수 있다.
또, 전술한 실시예 1 에 있어서, 상기 엔진 동작점 제어에서는, 제 1 전동기 (MG1) 는 회생 작동되어 제 1 전동기 토크 (TMG1) 는 부회전 방향으로 발생되지만, 제 1 전동기 (MG1) 가 전력을 소비함과 함께 제 2 전동기 (MG2) 가 발전하는 동력 순환이 허용되는 경우 즉 제 1 전동기 토크 (TMG1) 가 정회전 방향으로 발생되는 경우가 있어도 상관없다.
또, 전술한 실시예 1 ∼ 3 에 있어서, 도 1 에 나타내는 바와 같이 제 2 전동기 (MG2) 는 자동 변속기 (18) 의 입력축 (20) 에 연결되어 있으므로, 제 2 전동기 (MG2) 는 자동 변속기 (18) 를 개재하여 구동륜 (58) 에 간접적으로 연결되어 있는 것이 되지만, 그 입력축 (20) 이 아니라 출력축 (22) 에 연결되어 있어도 상관없다. 그와 같이 제 2 전동기 (MG2) 가 출력축 (22) 에 연결되어 있다고 하면, 제 2 전동기 (MG2) 와 구동륜 (58) 은 동력 전달이 차단되지 않고 1 대 1 의 관계로 회전하므로, 제 2 전동기 (MG2) 는 구동륜 (58) 에 직접 연결되어 있다고 할 수 있다. 또, 제 2 전동기 (MG2) 는 구동륜 (58) 에 장착되는 휠 인 모터여도 상관없다. 그 경우에는, 좌우의 구동륜 (58) 을 합하여 합계 2 기의 제 2 전동기 (MG2) 가 형성되어 있는 것이 된다.
또, 전술한 실시예 1 ∼ 3 에 있어서, 도 1 에 나타내는 바와 같이 제 2 전동기 (MG2) 는, 엔진 (12) 이 간접적으로 연결된 후륜인 구동륜 (58) 에 연결되어 있지만, 엔진 (12) 및 제 1 전동기 (MG1) 는 도 1 과 같이 상기 후륜에 연결되어 있는 한편, 제 2 전동기 (MG2) 는 상기 후륜에가 아니라 전륜에 직접 또는 간접적으로 연결되어 있어도 상관없다. 그와 같이 제 2 전동기 (MG2) 가 전륜에 연결되어 있으면 그 전륜도 구동륜에 포함된다. 요컨대, 엔진 (12) 으로부터의 동력에 의해 구동되는 구동륜과 제 2 전동기 (MG2) 로부터의 동력에 의해 구동되는 구동륜은, 별개의 차륜이어도 상관없다고 하는 것이다.
또, 전술한 실시예 1 ∼ 3 에서 설명한 상기 엔진 동작점 제어 즉 무단 변속기 (60) 의 무단 변속 동작에 있어서, 제 1 전동기 토크 (TMG1) 가 조절되지만, 그 제 1 전동기 토크 (TMG1) 는, 직접 조절되어도 되고, 제 2 전동기 토크 (TMG2) 의 조절 즉 제 2 전동기 (MG2) 의 출력의 조절에 의해, 결과적으로 바꿔 말하면 간접적으로 조절되어도 된다.
또, 전술한 실시예 1 ∼ 3 에 있어서, 상기 전기 경로에서는, 제 1 전동기 (MG1) 와 제 2 전동기 (MG2) 사이에서의 전력 수수에 의해 동력 전달이 전기적으로 이루어지지만, 예를 들어, 제 1 전동기 (MG1) 가 발전시킨 전력이 축전 장치 (36) 를 경유하지 않고 제 2 전동기 (MG2) 에 직접 공급되어도 되고, 제 1 전동기 (MG1) 가 발전시킨 전력이 축전 장치 (36) 에 일단 충전되고 그 축전 장치 (36) 로부터 제 2 전동기 (MG2) 에 공급되는 등 하여, 그 제 1 전동기 (MG1) 가 발전시킨 전력이 제 2 전동기 (MG2) 에 간접적으로 공급되어도 상관없다. 상기 동력 순환시에도 동일하다.
또, 전술한 실시예 1 ∼ 3 에 있어서, 상기 엔진 동작점 제어에서는, 상기 전기 경로에 있어서, 제 1 전동기 (MG1) 와 제 2 전동기 (MG2) 사이에서의 전력 수수에 의해 동력 전달이 전기적으로 이루어지지만, 예를 들어, 제 2 전동기 (MG2) 는, 축전 장치 (36) 로부터의 전력 공급을 받아, 혹은, 그 축전 장치 (36) 로부터의 전력 공급과 함께 제 1 전동기 (MG1) 가 발전시킨 전력의 공급을 받아, 구동되어도 상관없다. 또한, 상기 동력 순환시에 제 1 전동기 (MG1) 가 역행하는 경우에 있어서의 제 1 전동기 (MG1) 로의 전력 공급에 관해서도 동일하다.
또, 전술한 실시예 1 ∼ 3 에 있어서, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 제 1 전동기 (MG1) 는 토크 컨버터 (16) 의 펌프 날개차 (16p) 에 직접 연결되어 있지만, 변속기, 클러치, 또는 전동 벨트 등을 개재하여 펌프 날개차 (16p) 에 간접적으로 연결되어 있어도 상관없다.
또, 전술한 실시예 1, 2 에 있어서, 차량용 구동 장치 (10) 는 축전 장치 (36) 를 구비하고 있지만, 그 축전 장치 (36) 는 없어도 상관없다.
또, 전술한 실시예 1 에 있어서, 도 11 의 플로우 차트에서는, SA3 의 다음으로 SA4 로 이동하지만, 그들 양 단계의 실행 순서는 어느 것이 먼저여도 되고, 예를 들어, 그 플로우 차트는, SA2 의 다음으로 SA4 로 이동하고, SA4 의 판단이 긍정된 경우에 SA3 으로 이동하고, 그리고, SA3 의 다음으로 SA5 로 이동하는 것이어도 상관없다.
또, 전술한 실시예 1 에 있어서, 도 11 의 플로우 차트의 SA5 에서는, 목표 엔진 동작점이 나타내는 엔진 회전 속도 (Ne) 가 소정의 변화량 (ΔNe) 만큼 증가되어 새로운 목표 엔진 동작점이 결정되지만, 그 엔진 회전 속도 (Ne) 가 소정의 변화량 (ΔNe) 만큼 감소되어 새로운 목표 엔진 동작점이 결정되어도 상관없다. 그와 같이 한 경우에는, 도 11 의 SA9 에서는, 그 SA5 에서 결정된 금회 목표 엔진 동작점이 나타내는 엔진 회전 속도 (Ne) 가 상기 소정의 변화량 (ΔNe) 만큼 증가되어 새로운 목표 엔진 동작점이 결정된다.
또, 전술한 실시예 1 의 도 11 에 나타내는 플로우 차트에 있어서, SA3 으로부터 SA10 까지의 단계를 구비하지 않고, SA2 의 다음으로 SA11 이 실행되는 플로우 차트도 생각할 수 있다.
또, 전술한 실시예 2 의 도 16 에 나타내는 플로우 차트에 있어서, 합성 전달 효율 (ηCVT) 은, 자동 변속기 (18) 의 변속단 i, i＋1, i-1 이라는 3 개의 변속단에 관해서 서로 비교되지만, 자동 변속기 (18) 의 선택 가능한 전체 변속단의 각각에 대응하여 합성 전달 효율 (ηCVT) 이 산출되고, 그들 합성 전달 효율 (ηCVT) 이 서로 비교되어도 상관없다.
또, 전술한 실시예 2, 3 에 있어서, 예를 들어, 도 12 에 점 P05 로서 나타내는 바와 같이, 목표 엔진 동작점은 엔진 최소 연료 소비율선 (LFL) 상으로 설정되지만, 엔진 최소 연료 소비율선 (LFL) 으로부터 벗어나 설정되는 경우도 생각할 수 있다.
또, 전술한 실시예 3 에 있어서, 도 19 의 SC9 에서 사용되는 상기 전력 상한값 (LMTPMG) 은 상기 요구 충전 전력에 기초하여 설정되어도 된다고 설명되어 있지만, 그 요구 충전 전력은, 미리 정해진 전동기 구동 우선시에는, 무단 변속기 (60) 의 무단 변속 동작할 때 필요한 제 1 전동기 (MG1) 또는 제 2 전동기 (MG2) 의 출력에 기초하여 감소되어도 상관없다. 그와 같이 하는 경우, 그 필요한 제 1 전동기 (MG1) 또는 제 2 전동기 (MG2) 의 출력이 클수록, 상기 요구 충전 전력은 감소된다. 상기 미리 정해진 전동기 구동 우선시란, 무단 변속기 (60) 의 무단 변속 동작을 축전 장치 (36) 로의 충전보다 우선해야 하는 경우이고, 미리 실험적으로 정해져 있다. 예를 들어, 축전 장치 (36) 의 충전 잔량 (SOC) 이 그것의 목표값을 약간 하회하는 경우나, 브레이크 페달의 답력 변화 또는 액셀 개도 (Acc) 의 변화 등으로부터 회생을 기대할 수 있는 조건이 성립하고 있는 경우에는, 축전 장치 (36) 에 충전하는 우선도는 낮고, 무단 변속기 (60) 의 무단 변속 동작을 우선하여 순간 연비의 향상을 도모하는 것이 바람직하기 때문에, 그들 경우의 각각이 상기 전동기 구동 우선시에 해당한다.
또, 전술한 실시예 1 ∼ 3 에 있어서, 차량은 상기 모터 주행을 실시하는 것이 가능하지만, 차량 주행은 항상 상기 엔진 주행으로 이루어져도 상관없다.
또, 전술한 실시예 1 ∼ 3 에 있어서, 토크 컨버터 (16) 는 로크업 클러치 (L/C) 를 구비하고 있지만, 무단 변속기 (60) 의 무단 변속 동작에서는 그 로크업 클러치 (L/C) 는 해방되어 있으므로, 로크업 클러치 (L/C) 는 없어도 상관없다.
또, 전술한 실시예 1 ∼ 3 에 있어서, 차량을 후진시키는 경우에는, 자동 변속기 (18) 를 도 2 에 나타내는 Rev 1 또는 Rev 2 로 변속하여 자동 변속기 (18) 의 입력축 (20) 을 정회전 방향으로 회전시키지만, 자동 변속기 (18) 를 도 2 에 나타내는 1st ∼ 8th 의 어느 쪽으로 변속하여 제 2 전동기 (MG2) 를 부회전 방향으로 구동시킴으로써 차량을 후진시켜도 상관없다.
또, 전술한 실시예 1 ∼ 3 에 있어서, 차량용 구동 장치 (10) 에는 유체 전동 장치로서 토크 컨버터 (16) 가 형성되어 있지만, 토크 컨버터 (16) 대신에, 유체 커플링이 형성되어 있어도 상관없다.
또, 전술한 실시예 1 ∼ 3 에 있어서, 차량용 구동 장치 (10, 310) 는, FR (프론트 엔진·리어 드라이브) 방식의 차량에 사용되는 것에 한정하지 않고, 그 밖의 구동 방식의 차량에 사용되는 것이어도 된다.
또, 전술한 실시예 1 ∼ 3 에 있어서, 무단 변속기 (60) 의 무단 변속 동작에서는, 도 7 에 나타내는 바와 같이 상기 전기 경로 및 상기 기계 경로의 전달 비율 (RTOPEL, RTOPMC) 은 단계적으로는 변경되지 않지만, 도 9 에 나타내는 바와 같이 일점쇄선과 실선의 교점이 나타내는 속도비를 경계로 하여, 저속도비역에서는 상기 전기 경로의 전달 효율 (ηEL) 이 상기 기계 경로의 전달 효율 (ηMC) 보다 높은 한편, 고속도비역에서는 상기 기계 경로의 전달 효율 (ηMC) 이 상기 전기 경로의 전달 효율 (ηEL) 보다 높기 때문에, 예를 들어, 상기 저속도비역에서는 상기 전기 경로만으로 동력 전달을 실시하고, 상기 고속도비역에서는 상기 기계 경로만으로 동력 전달을 실시하도록 해도 상관없다.
또, 전술한 실시예 2 에 있어서, 엔진 동작점 제어 수단 (144) 은 상기 동력 순환을 발생시키는 자동 변속기 (18) 의 변속비 (γAT) 에 대한 변경을 금지하고, 그것이 바람직하지만, 예를 들어, 연비 향상보다 자동 변속기 (18) 의 변속을 우선시해야 하는 미리 실험적으로 정해진 변속 우선 조건이 차량의 주행 상태 등에 기초하여 성립된 경우에는, 그 금지를 무효로 한다고 하는 경우가 있어도 된다. 요컨대, 그 동력 순환을 발생시키는 자동 변속기 (18) 의 변속비 (γAT) 에 대한 변경을 규제하는 것이면 된다. 그 동력 순환을 발생시키는 변속비 (γAT) 에 대한 변경을 규제하는 것이란, 바꿔 말하면, 그 동력 순환을 발생시키는 변속비 (γAT) 이외의 변속비 (γAT) 에 대한 변경과 비교하여, 그 동력 순환을 발생시키는 변속비 (γAT) 에 대한 변경을 제한하는 것이다.
또, 전술한 실시예 1 에 있어서, 엔진 동작점 제어 수단 (70) 은, 동작 모드 판단 수단 (68) 에 의해 시스템 최적 동작 모드가 선택되고 있다고 판단된 경우에는, 종합 효율 (ηTOTAL) 이 커지는 측에 엔진 (12) 의 동작점을 옮기지만, 그 종합 효율 (ηTOTAL) 대신에, 상기 전기 경로와 상기 기계 경로에 있어서 엔진 (12) 으로부터의 동력이 전달될 때의 동력 전달 손실 (LSSCVT) 과 엔진 (12) 의 손실 (LSSENG) (이하, 엔진 손실 (LSSENG) 이라고 한다) 을 합계한 합계 손실 (LSSTOTAL) 에 기초하여, 엔진 (12) 의 동작점을 옮기는 것이어도 상관없다. 구체적으로는, 그 합계 손실 (LSSTOTAL) 이 작아지는 측에, 엔진 (12) 의 동작점을 옮기는 것이어도 상관없다고 하는 것이다. 그와 같이 했다고 하면, 엔진 (12) 의 동작점이 상기 합계 손실 (LSSTOTAL) 에 따라 변경되지 않는 경우와 비교하여, 차량용 구동 장치 (10) 전체로서 효율업 즉 그 합계 손실 (LSSTOTAL) 의 저감이 도모되고, 차량의 연비를 향상시키는 것이 가능하다. 상기 동력 전달 손실 (LSSCVT) 은, 무단 변속기 (60) 에 입력되는 동력 즉 엔진 출력 (Pe) 와 상기 합성 전달 효율 (ηCVT) 에 기초하여 산출할 수 있고, 상기 엔진 손실 (LSSENG) 은, 엔진 (12) 으로의 공급 연료가 완전하게 연소했을 경우의 단위 시간당의 저위 발열량인 완전 연소시 엔진 출력 (PeCMP) 과 상기 엔진 효율 (ηENG) 에 기초하여 산출할 수 있다.
상기와 같이 엔진 (12) 의 동작점이, 합계 손실 (LSSTOTAL) 이 작아지는 측으로 옮겨지는 것이면, 도 11 의 플로우 차트에 있어서, SA3 은 도 21 의 SD3 으로 치환되고, SA7 과 SA8 은 도 22 의 SD7 과 SD8 로 각각 치환될 수 있다. 그 SD3, SD7, 및 SD8 은 엔진 동작점 제어 수단 (70) 에 대응한다.
그 도 11 의 SA3, SA7, SA8 을 SD3, SD7, SD8 로 각각 치환한 플로우 차트를 구체적으로 설명하면, 그 플로우 차트에서는, 도 11 의 SA2 의 다음은 도 21 의 SD3 으로 이동하고, 그 SD3 의 다음은 도 11 의 SA4 로 이동한다. 그 SD3 에 있어서는, 상기 SA3 과 동일하게 하여, 합성 전달 효율 (ηCVT) 과 엔진 효율 (ηENG) 이 산출된다. 또한, 엔진 (12) 에 있어서의 연료 소비량이 시간 경과에 따라 축차 검출되고 있고, 상기 완전 연소시 엔진 출력 (PeCMP) 이 단위 시간당의 상기 연료 소비량에 기초하여 산출된다. 그 완전 연소시 엔진 출력 (PeCMP) 과 그 단위 시간당의 연료 소비량의 관계는, 예를 들어 미리 실험적으로 구해지고 있다. 그리고, 상기 합계 손실 (LSSTOTAL) 이, 그 산출된 합성 전달 효율 (ηCVT) 과 엔진 효율 (ηENG) 과 완전 연소시 엔진 출력 (PeCMP) 에 기초하여 산출된다.
또, 도 11 의 SA6 의 다음은 도 22 의 SD7 로 이동한다. 그 SD7 에 있어서는, 상기 SD3 과 동일하게 하여, 금회 목표 엔진 동작점에 기초하는 합계 손실 (LSSTOTAL) (금회 합계 손실이라고 한다) 이 산출된다. 또한, 전회 목표 엔진 동작점에 기초하는 합계 손실 (LSSTOTAL) 인 전회 합계 손실은, 도 22 의 SD8 에서의 판단을 위해서 미리 기억되고 있다. SD7 의 다음은 SD8 로 이동한다.
SD8 에 있어서는, 전회 합계 손실이 금회 합계 손실보다 작은지 여부가 판단된다. 이 SD8 의 판단이 긍정된 경우, 즉, 전회 합계 손실이 금회 합계 손실보다 작은 경우에는, 도 11 의 SA9 로 이동한다. 한편, 이 SD8 의 판단이 부정된 경우에는, 도 11 의 SA5 로 이동한다. 도 11 에 있어서의 플로우 차트에 있어서 SA3, SA7, SA8 을 SD3, SD7, SD8 로 각각 치환한 것에 의해, 이상의 점이 상이하지만, 그 밖의 점에 있어서는 도 11 의 플로우 차트와 동일하다.
또 전술한 복수의 실시예는 각각, 예를 들어 우선 순위를 형성하는 등으로, 서로 조합하여 실시할 수 있다.
또한, 상기 서술한 것은 어디까지나 일 실시형태이고, 그 외 하나 하나 예시는 하지 않지만, 본 발명은, 그 주지를 일탈하지 않는 범위에서 당업자의 지식에 기초하여 여러 가지 변경, 개량을 더한 양태로 실시할 수 있다.
10, 310 : 차량용 구동 장치
12 : 엔진
16 : 토크 컨버터 (유체 전동 장치)
16p : 펌프 날개차 (입력측 회전 요소)
16t : 터빈 날개차 (출력측 회전 요소)
18 : 자동 변속기
40, 140, 240 : 전자 제어 장치 (제어 장치)
58 : 구동륜
MG1 : 제 1 전동기
MG2 : 제 2 전동기

Claims (8)

  1. 엔진으로부터의 동력이 입력되는 입력측 회전 요소와 구동륜에 동력을 출력하는 출력측 회전 요소를 갖는 유체 전동 장치와, 상기 입력측 회전 요소에 직접 또는 간접적으로 연결된 제 1 전동기와, 상기 구동륜에 직접 또는 간접적으로 연결된 제 2 전동기를 구비한 차량용 구동 장치의 제어 장치로서,
    상기 제 1 전동기의 토크를 직접 또는 간접적으로 조절함으로써 상기 엔진의 동작점을 제어하고,
    상기 제 2 전동기의 토크를 상기 구동륜에 전달하는 것을 특징으로 하는 차량용 구동 장치의 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    엔진 토크와 상기 제 1 전동기의 토크의 합이, 상기 유체 전동 장치의 속도비에 따라 상기 입력측 회전 요소에 발생하는 입력측 부하 토크와 균형 잡히도록, 상기 제 1 전동기의 토크를 조절하는 것을 특징으로 하는 차량용 구동 장치의 제어 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 차량용 구동 장치는, 상기 출력측 회전 요소와 상기 구동륜 사이에 개재 장착된 자동 변속기를 구비하고 있고,
    상기 자동 변속기의 변속비를 결정하고 또한 상기 제 1 전동기의 토크를 직접 또는 간접적으로 조절함으로써, 상기 엔진의 동작점을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 구동 장치의 제어 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 전동기와 상기 제 2 전동기 사이에서의 전력 수수에 의해 동력 전달이 전기적으로 이루어지는 전기 경로와 동력 전달이 상기 유체 전동 장치를 개재하여 기계적으로 이루어지는 기계 경로에 있어서 상기 엔진으로부터의 동력이 전달될 때의 합성 전달 효율이 높아지는 측으로, 상기 자동 변속기의 변속비를 변경하는 것을 특징으로 하는 차량용 구동 장치의 제어 장치.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 전동기 또는 상기 제 2 전동기에 대해 허용되는 전력 상한값에 따라, 상기 자동 변속기의 결정 가능한 변속비를 제한하는 것을 특징으로 하는 차량용 구동 장치의 제어 장치.
  6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 엔진의 동작점이 미리 정해진 상기 엔진의 동작 곡선을 따르도록 또한 엔진 출력의 목표값이 달성되도록 그 엔진의 동작점을 제어하고,
    상기 제 1 전동기가 전력을 소비함과 함께 상기 제 2 전동기가 발전하는 동력 순환을 발생시키는 상기 자동 변속기의 변속비에 대한 변경을 규제하는 것을 특징으로 하는 차량용 구동 장치의 제어 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 전동기와 상기 제 2 전동기 사이에서의 전력 수수에 의해 동력 전달이 전기적으로 이루어지는 전기 경로와 동력 전달이 상기 유체 전동 장치를 개재하여 기계적으로 이루어지는 기계 경로에 있어서 상기 엔진으로부터의 동력이 전달될 때의 합성 전달 효율과 엔진 효율의 곱이 커지는 측으로, 상기 엔진의 동작점을 옮기는 것을 특징으로 하는 차량용 구동 장치의 제어 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 전동기와 상기 제 2 전동기 사이에서의 전력 수수에 의해 동력 전달이 전기적으로 이루어지는 전기 경로와 동력 전달이 상기 유체 전동 장치를 개재하여 기계적으로 이루어지는 기계 경로에 있어서 상기 엔진으로부터의 동력이 전달될 때의 동력 전달 손실과 상기 엔진의 손실을 합계한 합계 손실이 작아지는 측으로, 상기 엔진의 동작점을 옮기는 것을 특징으로 하는 차량용 구동 장치의 제어 장치.
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