WO2013190642A1 - ハイブリッド車両の動力伝達装置及びハイブリッドシステム - Google Patents

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WO2013190642A1
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rotating electrical
electrical machine
power transmission
power
transmission
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春哉 加藤
田端 淳
達也 今村
松原 亨
北畑 剛
健太 熊崎
康博 日浅
塩入 広行
寛之 柴田
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トヨタ自動車株式会社
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    • F16H3/48Gearings having only two central gears, connected by orbital gears with single orbital gears or pairs of rigidly-connected orbital gears
    • F16H3/52Gearings having only two central gears, connected by orbital gears with single orbital gears or pairs of rigidly-connected orbital gears comprising orbital spur gears
    • F16H3/54Gearings having only two central gears, connected by orbital gears with single orbital gears or pairs of rigidly-connected orbital gears comprising orbital spur gears one of the central gears being internally toothed and the other externally toothed
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    • Y10S903/902Prime movers comprising electrical and internal combustion motors
    • Y10S903/903Prime movers comprising electrical and internal combustion motors having energy storing means, e.g. battery, capacitor
    • Y10S903/93Conjoint control of different elements

Definitions

  • the present invention relates to a power transmission device and a hybrid system for a hybrid vehicle using an engine and a rotating electric machine as a power source.
  • One engaging portion of the clutch is connected to the rotation shaft of the engine and the carrier of the first planetary gear mechanism, and the other engaging portion is connected to the ring gear of the first planetary gear mechanism.
  • the carrier and the sun gear are respectively connected to the sun gear and the ring gear of the second planetary gear mechanism.
  • the sun gear of the first planetary gear mechanism and the ring gear of the second planetary gear mechanism are connected to the carrier of the power distribution mechanism.
  • the first brake is capable of stopping the rotation of the ring gear of the first planetary gear mechanism and the other engaging portion of the clutch.
  • the second brake is capable of stopping the rotation of the carrier of the second planetary gear mechanism.
  • the underdrive mode (UD mode) at the middle load and the high load is set by engaging the clutch and releasing each brake, and at the light load by releasing the clutch and the second brake and engaging the first brake.
  • the overdrive mode (OD mode) is set, and the reverse mode is set by releasing the clutch and the first brake and engaging the second brake.
  • the engine and the second rotating electric machine are used as power sources, but the output of the first rotating electric machine is not transmitted to the drive wheels. Therefore, in order to use the engine and the two rotating electric machines as power sources, it is preferable to adopt a configuration suitable for this.
  • a configuration suitable for this depending on the configuration, when the engine is started during running of an electric vehicle (EV) using only the output of the rotating electrical machine, there is a risk of generating vibration (shift shock) at the time of starting.
  • a power transmission device for a hybrid vehicle includes a transmission having a first power transmission element to which a rotating shaft of an engine is connected, a second power transmission element of the transmission, and a first power transmission element.
  • a differential gear having a plurality of differentially rotatable rotary elements individually connected to a rotary shaft of the rotary electric machine, a rotary shaft of the second rotary electric machine, and a drive wheel; the first power transmission element; and the second power Shift adjustment having an engaging portion capable of controlling the transmission to a neutral state where power cannot be transmitted to the transmission element or to a state where power can be transmitted between the first power transmission element and the second power transmission element
  • the engine is started during EV travel that transmits at least one power of the apparatus and the first and second rotating electrical machines to the drive wheels, the first rotating speed of the first rotating electrical machine is decreased.
  • Process and neutral A second step of controlling the transmission in the state to a state where power can be transmitted between the first power transmission element and the second power transmission element, and a third step of increasing the number of rotations of the first rotating electric machine
  • a control device comprising:
  • a power transmission device for a hybrid vehicle includes a first rotating element connected to a rotating shaft of an engine and a second rotating element connected to a rotating shaft of a first rotating electrical machine.
  • a differential device having a plurality of rotational elements capable of differential rotation, a first power transmission element to which a third rotational element of the differential device is connected, a rotating shaft of the second rotating electrical machine, and a drive wheel.
  • a transmission having a second power transmission element and a neutral state where power cannot be transmitted between the first power transmission element and the second power transmission element, or between the first power transmission element and the second power transmission element.
  • a shift adjusting device having an engaging portion capable of controlling the transmission to a state where power can be transmitted between them, and EV traveling that transmits at least one power of the first and second rotating electrical machines to the drive wheels When starting the engine during And a first step of reducing the rotational speed of the first rotating electrical machine, and controlling the transmission in the neutral state so that power can be transmitted between the first power transmission element and the second power transmission element. And a control device having a second step and a third step of increasing the number of revolutions of the first rotating electrical machine.
  • a hybrid system includes an engine, a first rotating electrical machine, a second rotating electrical machine, and a first power transmission element to which the rotating shaft of the engine is connected. And a plurality of rotary elements capable of differential rotation connected individually to the second power transmission element of the transmission, the rotary shaft of the first rotary electric machine, the rotary shaft of the second rotary electric machine, and the drive wheels.
  • the transmission is configured to have the first power transmission element and the second power transmission.
  • the transmission can transmit power between the first power transmission element and the second power transmission element.
  • Engaging part to control When the engine is started during the EV traveling, the rotational speed of the first rotating electrical machine is before the transmission is controlled to the state where the power can be transmitted or during the control to the state.
  • a rotating electrical machine control device that increases the number of rotations of the first rotating electrical machine after the transmission is controlled to be in a state where the power can be transmitted.
  • a hybrid system includes an engine, a first rotating electrical machine, a second rotating electrical machine, a first rotating element to which a rotating shaft of the engine is connected, and the first rotating machine.
  • a differential device having a plurality of rotational elements capable of differential rotation including a second rotational element connected to a rotating shaft of an electric machine, and a first power transmission element to which a third rotational element of the differential device is connected
  • a transmission having a second power transmission element to which a rotating shaft and drive wheels of the second rotating electrical machine are connected, and at least one of the first and second rotating electrical machines is transmitted to the drive wheels to transmit EV.
  • the transmission When traveling, the transmission is controlled to a neutral state in which power cannot be transmitted between the first power transmission element and the second power transmission element, and the engine is started during the EV traveling, the transmission The first power transmission element and the front
  • the transmission adjusting device having an engaging portion that controls the power transmission between the second power transmission element and the second power transmission element.
  • the rotation speed of the first rotating electrical machine Before the control or during the control to the state, the rotation speed of the first rotating electrical machine is reduced after the rotational speed of the first rotating electrical machine is reduced and the transmission is controlled to the state where the power can be transmitted. And a rotating electrical machine control device that increases the number.
  • the power transmission apparatus and hybrid system for a hybrid vehicle reduce the rotational speed difference between the engaging members of the engaging portion by controlling the rotational speed of the first rotating electrical machine when starting the engine during EV traveling. After that, the transmission is shifted to a state where power can be transmitted, and the engine speed is increased by increasing the rotation speed of the first rotating electrical machine. Shock can be suppressed. Therefore, the power transmission device and the hybrid system of the hybrid vehicle can simplify measures for lowering durability and generating a shift shock when engaging the engaging portion. Can be facilitated.
  • FIG. 1 is a skeleton diagram showing a configuration of a power transmission device and a hybrid system for a hybrid vehicle according to the present invention.
  • FIG. 2 is an input / output relationship diagram of the embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an operation engagement table of the power transmission device and the hybrid system of the hybrid vehicle according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a collinear diagram related to the single motor EV mode.
  • FIG. 5 is a collinear diagram related to the both-motor EV mode.
  • FIG. 6 is a collinear diagram related to the HV high mode.
  • FIG. 7 is a collinear diagram related to the HV low mode.
  • FIG. 8 is a diagram showing a theoretical transmission efficiency line.
  • FIG. 1 is a skeleton diagram showing a configuration of a power transmission device and a hybrid system for a hybrid vehicle according to the present invention.
  • FIG. 2 is an input / output relationship diagram of the embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an operation
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the EV traveling area and the HV traveling area.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the implementation range of the rotational speed difference reduction control.
  • FIG. 11 is a flowchart for explaining the operation at the time of starting the engine during EV traveling in the embodiment.
  • FIG. 12 is a time chart for explaining the operation at the time of starting the engine during EV traveling in the embodiment.
  • FIG. 13 is a collinear diagram when the engine speed is increased by the rotation of the first rotating electrical machine.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining the execution ratio of the rotational speed difference reduction control when the parallel processing of the rotational speed difference reduction control and the transmission gear shift control is executed.
  • FIG. 15 is a skeleton diagram illustrating a configuration of a power transmission device and a hybrid system of a hybrid vehicle according to a second modification.
  • reference numeral 100 in FIG. 1 indicates a hybrid vehicle on which the hybrid system 1-1 is mounted.
  • the hybrid system 1-1 includes an engine ENG, a first rotating electrical machine MG1, and a second rotating electrical machine MG2 as power sources.
  • the engine ENG is an engine such as an internal combustion engine or an external combustion engine that outputs mechanical power (engine torque) from an engine rotation shaft (crankshaft) 11.
  • the operation of the engine ENG is controlled by an electronic control device (hereinafter referred to as “engine ECU”) 91 as an engine control device shown in FIG.
  • engine ECU 91 controls the output torque of the engine ENG (hereinafter referred to as “engine torque”) by performing, for example, opening control of an electronic throttle valve, ignition control by output of an ignition signal, fuel injection control, and the like. To do.
  • the first rotating electrical machine MG1 and the second rotating electrical machine MG2 have a function as an electric motor (motor) at the time of powering drive and a function as an electric generator (generator) at the time of regenerative driving (motor / generator). It is.
  • the operations of the first and second rotating electrical machines MG1 and MG2 are controlled by an electronic control device (hereinafter referred to as “MG ECU”) 92 as the rotating electrical machine control device shown in FIG.
  • the first and second rotating electrical machines MG1, MG2 are connected to a secondary battery (not shown) via an inverter (not shown), and are connected to respective rotating shafts (MG1 rotating shaft 12, MG2 rotating shaft 13).
  • the input mechanical energy (rotational torque) can be converted into electrical energy and stored in the secondary battery.
  • first and second rotating electrical machines MG1 and MG2 use mechanical energy supplied from the secondary battery or electrical energy generated by the other rotating electrical machine (second and first rotating electrical machines MG2 and MG1).
  • (Rotational torque) can be converted and output as mechanical power (output torque) from the respective rotary shafts (MG1 rotary shaft 12 and MG2 rotary shaft 13).
  • the MGECU 92 adjusts the current value supplied to the first rotating electrical machine MG1 and the second rotating electrical machine MG2, and outputs the output torque of the first rotating electrical machine MG1 (hereinafter referred to as “MG1 torque”) or the second rotation. Controls the output torque of electric machine MG2 (hereinafter referred to as “MG2 torque”).
  • a change in the rotational speed of the first rotating electrical machine MG1 and the second rotating electrical machine MG2 in the positive rotational direction is referred to as an increase in the rotational speed
  • a change in the rotational speed in the negative rotational direction is referred to as a decrease in the rotational speed.
  • the hybrid system 1-1 is provided with a power transmission device capable of transmitting power between the respective power sources and transmitting power between the respective power sources and the drive wheels W. ing.
  • the power transmission device includes a transmission 20 and a differential device 30 connected in series.
  • the illustrated hybrid system 1-1 is a multi-shaft type in which the engine rotation shaft 11 and the MG1 rotation shaft 12 are arranged concentrically, and the MG2 rotation shaft 13 is arranged in parallel with a space therebetween. It is.
  • the transmission 20 is disposed on the engine ENG side
  • the differential device 30 is disposed on the first rotating electrical machine MG1 side.
  • the transmission 20 can shift the rotation input from the engine ENG and transmit it to the differential device 30 side, or can shift the rotation input from the differential device 30 and transmit it to the engine ENG.
  • the transmission 20 is connected to an engine ENG, and is connected to a first power transmission element responsible for power transmission with the engine ENG and a differential device 30, and transmits power to and from the differential device 30.
  • the first power transmission element is a rotating shaft (first rotating shaft) connected to the engine ENG or a rotating element described later.
  • the second power transmission element is a rotating shaft (second rotating shaft) connected to the differential device 30 or a rotating element described later.
  • the transmission 20 illustrated here includes a planetary gear mechanism composed of a plurality of rotating elements capable of differential rotation.
  • a single pinion type, a double pinion type, a Ravigneaux type, or the like can be applied as the planetary gear mechanism.
  • the illustrated transmission 20 is a differential having one single-pinion type planetary gear mechanism, and includes a sun gear S1, a ring gear R1, a plurality of pinion gears P1, and a carrier C1 as its rotating elements.
  • one of sun gear S 1, ring gear R 1, and carrier C 1 is connected to engine ENG, and the remaining one is connected to differential device 30.
  • the engine ENG is connected to the carrier C1.
  • the carrier C1 is coupled to the engine rotation shaft 11 via a rotation shaft (first rotation shaft) 21 so that the carrier C1 can rotate integrally with the engine rotation shaft 11. Therefore, in this illustration, the carrier C1 or the rotating shaft 21 is the first power transmission element.
  • the differential device 30 is coupled to the ring gear R1.
  • the ring gear R1 is the second power transmission element described above, and is connected so that it can rotate integrally with one of the rotating elements of the differential device 30 (here, carrier C2 as will be described later). To do.
  • the hybrid system 1-1 is provided with a speed change adjusting device 40 that changes the speed ratio or speed of the speed change device 20.
  • the transmission 20 illustrated here has two shift stages, high and low, and the shift adjusting apparatus 40 switches between the high speed side and the low speed side and switches to the neutral state. Therefore, the shift adjusting device 40 includes the following two engaging devices as engaging portions that adjust the rotational state and the stopped state of a predetermined rotating element in the transmission 20.
  • a clutch CL1 and a brake BK1 are provided as an engagement device.
  • the clutch CL1 and the brake BK1 are controlled by the HVECU 90, which will be described later, in the engagement operation or the release operation.
  • the clutch CL1 is a clutch device that connects or releases the sun gear S1 and the carrier C1.
  • the clutch CL1 may be configured as, for example, a friction engagement type so-called friction clutch device or a meshing type clutch device.
  • the clutch CL1 performs an engagement operation or a release operation by hydraulic drive or electric drive, and includes a first engagement member that rotates together with the sun gear S1, and a second engagement that rotates together with the carrier C1. And a joint member.
  • the clutch CL1 exemplified here is operated by a supply hydraulic pressure adjusted by a hydraulic pressure adjusting device (not shown).
  • the clutch CL1 connects the sun gear S1 and the carrier C1 by controlling the first engagement member and the second engagement member to be engaged.
  • the clutch CL1 in the half-engaged state allows relative rotation of the sun gear S1 and the carrier C1 within a range where the first engagement member and the second engagement member are slid and are not rotated together.
  • the fully engaged clutch CL1 integrates the sun gear S1 and the carrier C1, and disables relative rotation therebetween. Therefore, the clutch CL1 can be inhibited from differential operation of the planetary gear mechanism in the transmission 20 by controlling the clutch CL1 to the fully engaged state.
  • the clutch CL1 controls the first engagement member and the second engagement member to be in a released state, thereby disconnecting the connection between the sun gear S1 and the carrier C1 and allowing the relative rotation thereof. Therefore, the clutch CL1 can allow differential rotation of each rotating element in the transmission 20 by controlling the clutch CL1 to the released state.
  • the brake BK1 is a brake device that restricts the rotation of the sun gear S1.
  • the brake BK1 may be configured as a friction engagement type or a meshing type as in the clutch CL1.
  • the brake BK1 is engaged or disengaged by hydraulic drive or electric drive.
  • the brake BK1 is connected to the first engagement member that rotates integrally with the sun gear S1 and the vehicle body (for example, a case of a power transmission device). And a fixed second engaging member.
  • the brake BK1 exemplified here is operated by a supply hydraulic pressure adjusted by a hydraulic pressure adjusting device (not shown).
  • the brake BK1 controls the rotation of the sun gear S1 by connecting the sun gear S1 to the vehicle body side by controlling the first engagement member and the second engagement member to be engaged.
  • the brake BK1 in the semi-engaged state regulates within a range in which the rotation of the sun gear S1 is not stopped while sliding the first engagement member with respect to the second engagement member.
  • the fully engaged brake BK1 prohibits the rotation of the sun gear S1.
  • the brake BK1 controls the first engagement member and the second engagement member to be in a released state, thereby disconnecting the connection between the sun gear S1 and the vehicle body and allowing the sun gear S1 to rotate.
  • the transmission 20 is in a neutral state when both the clutch CL1 and the brake BK1 are in a released state.
  • the neutral state is a state in which power cannot be transmitted between the first rotating shaft 21 and the second rotating shaft (that is, between the carrier C1 and the ring gear R1) between the input and output of the transmission 20 in this example. Say that. In this neutral state, the engine ENG and the differential device 30 are disconnected, and power transmission therebetween is cut off.
  • the power transmission between the carrier C1 and the ring gear R1 (between the engine ENG and the differential device 30) is achieved by engaging one of the clutch CL1 and the brake BK1. Can be connected. Therefore, when one of the clutch CL1 and the brake BK1 is engaged, power transmission between the engine ENG and the drive wheels W becomes possible, so that traveling using the power of the engine ENG is performed. And engine brakes can be generated.
  • the transmission 20 performs differential rotation with the sun gear S1 fixed (rotation stopped) by releasing the clutch CL1 and engaging the brake BK1. At this time, the transmission 20 increases the rotation speed of the engine ENG input to the carrier C1 and outputs it from the ring gear R1. That is, the transmission 20 is in an overdrive (OD) state in which the gear ratio is smaller than 1 by releasing the clutch CL1 and engaging the brake BK1.
  • OD overdrive
  • the transmission 20 is in a state of prohibiting differential rotation in which all the rotating elements rotate together by engaging the clutch CL1 and releasing the brake BK1, and between input and output ( The carrier C1 and the ring gear R1) are directly connected.
  • the transmission 20 has a gear ratio of 1, and outputs the rotation of the engine ENG input to the carrier C1 from the ring gear R1 at a constant speed without increasing or decreasing the speed.
  • a high speed gear stage (high speed stage) is configured by disengaging the clutch CL1 and engaging the brake BK1, and a low speed gear shifting is achieved by engaging the clutch CL1 and releasing the brake BK1.
  • a stage (low speed stage) is formed.
  • the differential device 30 has a plurality of rotating elements capable of differential rotation, and includes a planetary gear mechanism including the respective rotating elements.
  • a single pinion type, a double pinion type, a Ravigneaux type, or the like can be applied as the planetary gear mechanism.
  • the illustrated differential device 30 includes one single-pinion type planetary gear mechanism, and includes a sun gear S2, a ring gear R2, a plurality of pinion gears P2, and a carrier C2 as its rotating elements.
  • one of the sun gear S2, the ring gear R2, and the carrier C2 is connected to the engine ENG via the transmission 20, and the remaining one is connected to the first rotating electrical machine MG1.
  • the last one is connected to the second rotating electrical machine MG2 and the drive wheels W.
  • the ring gear R1 of the transmission 20 is connected to the carrier C2, the first rotating electrical machine MG1 is connected to the sun gear S2, and the second rotating electrical machine MG2 and the drive wheels W are connected to the ring gear R2.
  • the carrier C ⁇ b> 2 is a rotating element connected to the ring gear R ⁇ b> 1 so as to rotate integrally with the ring gear R ⁇ b> 1 of the transmission 20, and constitutes a power transmission element with the transmission 20.
  • the sun gear S2 is a rotating element that is coupled so as to rotate integrally with the MG1 rotating shaft 12, and constitutes a power transmission element with the first rotating electrical machine MG1.
  • the ring gear R2 is a rotating element connected to the second rotating electrical machine MG2 and the driving wheel W through the following gear group and the like, and constitutes a power transmission element between the second rotating electrical machine MG2 and the driving wheel W. .
  • the counter drive gear 51 that is concentrically arranged and can rotate integrally is connected to the ring gear R2 of the differential device 30.
  • the counter drive gear 51 is in mesh with a counter driven gear 52 having a rotating shaft arranged in parallel.
  • the counter driven gear 52 is in mesh with a reduction gear 53 having a rotating shaft arranged so as to be shifted in parallel.
  • the reduction gear 53 is fixed on the axis of the MG2 rotation shaft 13. Therefore, power is transmitted between the counter driven gear 52 and the second rotating electrical machine MG2 via the reduction gear 53.
  • the reduction gear 53 has a smaller diameter than the counter driven gear 52, and reduces the rotation of the second rotating electrical machine MG ⁇ b> 2 and transmits it to the counter driven gear 52.
  • the counter driven gear 52 is fixed on the axis of the counter shaft 54.
  • this exemplary hybrid vehicle 100 is assumed to be an FF (Front engine Front drive) vehicle, an RR (Rear engine Rear drive) vehicle, an FF vehicle, or an RR vehicle-based four-wheel drive vehicle.
  • a drive pinion gear 55 is fixed on the counter shaft 54.
  • the counter driven gear 52 and the drive pinion gear 55 can rotate together via the counter shaft 54.
  • the drive pinion gear 55 is in mesh with the diff ring gear 57 of the differential device 56.
  • the differential device 56 is coupled to the drive wheels W via left and right drive shafts 58.
  • the hybrid system 1-1 can be made compact by disposing the drive pinion gear 55 and the differential ring gear 57 (that is, the differential device 56) between the second rotating electrical machine MG2 and the reduction gear 53. it can.
  • the overall gear ratio (in other words, the system gear ratio of the hybrid system 1-1) is determined from the gear ratio of the transmission device 20 and the gear ratio of the differential device 30.
  • the system gear ratio is a ratio between input and output in one power transmission device including the transmission device 20 and the differential device 30, and is a ratio of the input side rotational speed to the output side rotational speed of the power transmission device.
  • Ratio reduction ratio
  • the ratio of the rotational speed of the carrier C1 of the transmission 20 to the rotational speed of the ring gear R2 of the differential device 30 is the system speed ratio. Therefore, in this power transmission device, the width of the gear ratio becomes wider than that of the differential device 30 alone constituting the function as a transmission.
  • an integrated ECU (hereinafter referred to as "HVECU") 90 that controls the engine ECU 91 and the MGECU 92 and performs integrated control of the system is provided. These constitute the control device of this system.
  • the HVECU 90 is connected to various sensors such as a vehicle speed sensor, an accelerator opening sensor, an MG1 rotational speed sensor, an MG2 rotational speed sensor, an output shaft rotational speed sensor, and a battery sensor.
  • the HVECU 90 uses the various sensors to determine the vehicle speed, the accelerator opening, the rotational speed of the first rotating electrical machine MG1 (MG1 rotational speed), the rotational speed of the second rotating electrical machine MG2 (MG2 rotational speed), the output shaft of the power transmission device ( For example, the rotational speed of the ring gear R2 of the differential device 30), the SOC (State of Charge) of the secondary battery, and the like are acquired.
  • the HVECU 90 calculates a required driving force, a required power, a required torque, and the like for the hybrid vehicle 100 based on the acquired information. For example, the HVECU 90 calculates the required engine torque, the required MG1 torque, and the required MG2 torque based on the calculated required vehicle driving force. The HVECU 90 transmits the requested engine torque to the engine ECU 91 to be output to the engine ENG, and transmits the requested MG1 torque and the requested MG2 torque to the MGECU 92 to be output to the first rotating electrical machine MG1 and the second rotating electrical machine MG2.
  • the HVECU 90 controls the clutch CL1 and the brake BK1 based on a travel mode described later. At that time, the HVECU 90 outputs the command value (PbCL1) of the supply hydraulic pressure to the clutch CL1 and the command value (PbBK1) of the supply hydraulic pressure to the brake BK1 to the hydraulic pressure adjusting device.
  • the hydraulic pressure adjusting device controls the supply hydraulic pressure according to the command values PbCL1, PbBK1, and engages or disengages the clutch CL1 and the brake BK1.
  • an electric vehicle (EV) traveling mode and a hybrid (HV) traveling mode are set, and the hybrid vehicle 100 can travel in any one of the traveling modes.
  • the EV traveling mode is a traveling mode in which at least one of the first and second rotating electrical machines MG1, MG2 is transmitted to the drive wheels W.
  • the HV traveling mode is a traveling mode capable of performing traveling in which only the power of the engine ENG is transmitted to the driving wheels W and traveling in which the power of the second rotating electrical machine MG2 is transmitted to the driving wheels W in addition to the power of the engine ENG. That's it.
  • FIG. 3 shows an operation engagement table of the hybrid system 1-1 for each travel mode.
  • the circle represents the engaged state
  • the blank represents the released state.
  • the triangle mark indicates that the brake BK1 is disengaged when the clutch CL1 is engaged, and the brake BK1 is engaged when the clutch CL1 is disengaged.
  • “G” indicates that the operating state as a generator is mainly used
  • “M” indicates the operating state as an electric motor. Represents becoming the main.
  • the EV travel mode is divided into a single motor EV mode that uses only the second rotating electrical machine MG2 as a power source, and a dual motor EV mode that uses both the first and second rotating electrical machines MG1 and MG2 as power sources.
  • the single motor EV mode is selected during low load operation, and the dual motor EV mode is selected when higher load operation is required.
  • the HVECU 90 In the single motor EV mode, when the secondary battery can be charged based on the SOC, the HVECU 90 does not necessarily require power consumption by the engine brake, and thus releases both the clutch CL1 and the brake BK1. As a result, the planetary gear mechanism of the transmission 20 is in a neutral state, and each rotating element can perform differential rotation. In this case, the HVECU 90 causes the hybrid vehicle 100 to generate a vehicle driving force in the forward direction by causing the MGECU 92 to output the positive MG2 torque corresponding to the required vehicle driving force to the second rotating electrical machine MG2 in the positive rotation.
  • the forward rotation is the rotation direction of the MG2 rotation shaft 13 and the ring gear R2 of the differential device 30 during forward movement.
  • FIG. 4 shows an alignment chart at the time of forward movement.
  • the HVECU 90 attempts to reduce drag loss by operating the first rotating electrical machine MG1 as a generator. Specifically, the HVECU 90 reduces the drag loss of the first rotating electrical machine MG1 by applying a slight torque to the first rotating electrical machine MG1 to generate electric power and performing feedback control of this MG1 rotational speed to 0 rotation.
  • the first rotating electrical machine MG1 when the first rotating electrical machine MG1 can be maintained at 0 rotation without applying torque to the first rotating electrical machine MG1, reduction of drag loss of the first rotating electrical machine MG1 without applying torque to the first rotating electrical machine MG1. Should be achieved. Further, in order to reduce the drag loss of the first rotating electrical machine MG1, the first rotating electrical machine MG1 may be set to 0 rotation by utilizing the cogging torque or the d-axis lock of the first rotating electrical machine MG1.
  • the d-axis lock refers to controlling the first rotating electrical machine MG1 to 0 rotation by supplying a current that generates a magnetic field for fixing the rotor from the inverter to the first rotating electrical machine MG1.
  • the ring gear R1 of the transmission 20 together with the carrier C2 also rotates forward.
  • the sun gear S1 is idled in a negative rotation
  • the carrier C1 is stopped, and the engine ENG is rotated at 0 rotation. No. Therefore, at the time of this forward movement, the regeneration amount of the first rotating electrical machine MG1 can be increased. Further, at the time of the forward movement, traveling with the engine ENG stopped is possible. Further, during this forward movement, drag loss due to rotation of the engine ENG during EV traveling does not occur, so that fuel consumption (electricity cost) can be improved.
  • both the clutch CL1 and the brake BK1 are released, and the second rotating electrical machine MG2 outputs a negative MG2 torque corresponding to the required vehicle driving force in a negative rotation.
  • the driving force in the reverse direction is generated in the hybrid vehicle 100.
  • the HVECU 90 reduces the drag loss of the first rotating electrical machine MG1 in the same manner as when moving forward.
  • the engine brake is also used in the above driving state in order to discharge the secondary battery. That's fine. Therefore, in this case, as shown in FIG. 3, by engaging only one of the clutch CL1 and the brake BK1, the engine ENG is brought into a rotating state and the engine brake is generated. At that time, the HVECU 90 increases the engine speed under the control of the first rotating electrical machine MG1.
  • the HVECU 90 causes the first rotating electrical machine MG1 and the second rotating electrical machine MG2 to output MG1 torque and MG2 torque corresponding to the required vehicle driving force.
  • the MG1 torque can be output from the ring gear R2.
  • the first rotating electrical machine MG1 can output negative MG2 torque by negative rotation, thereby outputting positive rotation torque from the ring gear R2.
  • negative rotation torque can be output from the ring gear R2.
  • the first rotating electrical machine MG1 and the second rotating electrical machine MG2 are engaged by engaging the clutch CL1 and the brake BK1 together and fixing the carrier C1 of the transmission 20. You may make it drive
  • HV driving mode In the HV traveling mode, the vehicle travels by transmitting only the engine torque or the engine torque and the MG2 torque to the drive shaft 58 while taking a reaction force with the first rotating electrical machine MG1.
  • the engine torque transmitted to the drive shaft 58 at this time is so-called engine direct torque, and is mechanically transmitted from the engine ENG to the drive shaft 58 without passing through an electrical path.
  • the HV traveling mode includes a traveling mode in which the transmission 20 is switched to a high speed (hereinafter referred to as “HV high mode”) and a traveling mode in which the transmission 20 is switched to a low speed (hereinafter referred to as “HV low mode”). Mode ”)).
  • the HV high mode capable of reducing power circulation is selected when traveling at a high vehicle speed
  • the HV low mode is selected when traveling at a medium to low vehicle speed.
  • FIG. 6 shows an alignment chart in the HV high mode.
  • FIG. 7 shows an alignment chart in the HV low mode.
  • the differential device 30 is basically in a state where differential rotation can be performed, and the state of the shift stage of the transmission 20 is controlled by controlling the state (engaged state or released state) of the clutch CL1 and the brake BK1. Switching takes place.
  • the HVECU 90 switches the transmission device 20 to a high speed stage by releasing the clutch CL1 and engaging the brake BK1, and controls the engine ENG to output at an increased speed.
  • the HVECU 90 switches the transmission 20 to the low speed stage by engaging the clutch CL1 and releasing the brake BK1, and performs control so that the rotation of the engine ENG is output at a constant speed. .
  • HV mode is used when going backwards.
  • the first rotating electrical machine MG1 is operated as a generator
  • the second rotating electrical machine MG2 is operated as an electric motor
  • the second rotating electrical machine MG2 is rotated in a direction opposite to that during forward travel.
  • the HVECU 90 executes coordinated shift control for simultaneously shifting the transmission 20 and the differential 30 when switching between the HV high mode and the HV low mode.
  • the transmission ratio of either the transmission 20 or the differential 30 is increased and the other transmission ratio is decreased.
  • the HVECU 90 when switching from the HV high mode to the HV low mode, the HVECU 90 is synchronized with the shift to the low speed stage of the transmission 20 so that the system speed ratio in the switching process is kept constant.
  • the gear ratio is changed to the high gear side.
  • the HVECU 90 when switching from the HV low mode to the HV high mode, the HVECU 90 is synchronized with the shift to the high speed stage of the transmission 20 so that the system speed ratio in the switching process is kept constant.
  • the gear ratio of 30 is changed to the low gear side.
  • the HVECU 90 continuously changes the system speed ratio to the low gear side by, for example, speed ratio control of the differential device 30 after switching to the HV low mode.
  • the HVECU 90 continuously changes the system speed ratio to the high gear side by, for example, speed ratio control of the differential device 30.
  • the gear ratio control of the differential device 30 is performed by controlling the number of rotations of the first rotating electrical machine MG1 and the second rotating electrical machine MG2, for example.
  • the transmission 20, the differential 30, the first rotating electrical machine MG1, the clutch CL1, and the brake BK1 constitute a transmission system in the entire system. For this reason, these configurations can be operated as an electric continuously variable transmission in which the system speed ratio is continuously changed by electrically controlling the rotation of the first rotating electrical machine MG1.
  • FIG. 8 is a diagram showing a theoretical transmission efficiency line in the HV traveling mode, and shows a theoretical transmission efficiency line when switching between the HV high mode and the HV low mode.
  • the horizontal axis represents the system transmission ratio
  • the vertical axis represents the theoretical transmission efficiency in the HV traveling mode.
  • the theoretical transmission efficiency line is used. For example, if the speed ratio is the same, a high efficiency travel mode of the HV high mode and the HV low mode is selected.
  • the theoretical transmission efficiency is 1.0 when the power input to the power transmission device is all mechanically transmitted to the counter drive gear 51 without passing through an electrical path.
  • the theoretical transmission efficiency in the HV low mode is 1.0 when the system speed ratio is the speed ratio ⁇ 1.
  • This gear ratio ⁇ 1 is a system gear ratio ( ⁇ 1 ⁇ 1) on the overdrive side.
  • the theoretical transmission efficiency of the HV high mode is 1.0 when the system speed ratio is ⁇ 2.
  • the speed ratio ⁇ 2 is a speed ratio ( ⁇ 2 ⁇ 1) on the higher gear side than the speed ratio ⁇ 1.
  • the system speed ratio is the speed ratio ⁇ 1 or the speed ratio ⁇ 2
  • the electric path due to the reaction force of the first rotating electrical machine MG1 becomes 0, and the counter drive gear 51 is transmitted from the engine ENG only by mechanical power transmission.
  • Power can be transmitted to
  • the speed ratio ⁇ 1 is also referred to as “first mechanical transmission speed ratio ⁇ 1”.
  • the speed ratio ⁇ 2 is also referred to as “second mechanical transmission speed ratio ⁇ 2”.
  • the theoretical transmission efficiency of the HV traveling mode decreases as the system speed ratio becomes a value on the low gear side with respect to the first mechanical transmission speed ratio ⁇ 1.
  • the theoretical transmission efficiency decreases as the system transmission ratio becomes a value on the high gear side with respect to the second mechanical transmission transmission ratio ⁇ 2.
  • the theoretical transmission efficiency is curved to the low efficiency side in the region of the gear ratio between the first machine transmission gear ratio ⁇ 1 and the second machine transmission gear ratio ⁇ 2.
  • the power transmission device of the hybrid system 1-1 has two mechanical points (first mechanical transmission speed ratio ⁇ 1 and second mechanical transmission speed ratio ⁇ 2) on the higher gear side than the system speed ratio of 1.
  • this power transmission device by including the transmission 20, the clutch CL1, and the brake BK1, a mechanical point (first mechanical transmission gear ratio ⁇ 1) when the engine ENG is directly connected to the carrier C2 of the differential device 30 is provided. ), Another mechanical point (second mechanical transmission gear ratio ⁇ 2) can be generated on the high gear side. Therefore, in the hybrid system 1-1, in the HV traveling mode, the transmission efficiency when operating in the high gear can be improved, and the fuel efficiency during traveling at a high vehicle speed can be improved.
  • FIG. 9 shows an example of a correspondence relationship between the vehicle speed, the requested vehicle driving force, and the travel mode.
  • EV traveling is performed mainly when the vehicle speed is low and the required vehicle driving force is low.
  • the EV traveling region is narrowed to a lower load as the vehicle speed increases.
  • the transmission 20 is controlled to an overdrive state (high speed) by disengaging the clutch CL1 and engaging the brake BK1, thereby improving fuel efficiency in HV driving.
  • the clutch CL1 is engaged and the brake BK1 is released.
  • the transmission 20 is controlled to be in a directly connected state (low speed stage) and is caused to travel HV. Even when the vehicle speed is high and the required vehicle driving force is low, the transmission 20 is controlled to be in a directly connected state as the vehicle speed decreases.
  • the HVECU 90 starts the stopped engine ENG when switching from the EV travel mode to the HV travel mode. For example, the HVECU 90 requests the engine ECU 91 to start the engine ENG when it is determined that switching from the EV travel mode to the HV travel mode is necessary due to an increase in the required vehicle driving force or an increase in the vehicle speed.
  • the engine after completion of engine start corresponding to the HV traveling mode is determined.
  • the target gear stage (target gear ratio) of the transmission 20 is determined.
  • a high speed stage (overdrive state) by releasing the clutch CL1 and engaging the brake BK1 is required as the target speed stage (target speed ratio) of the transmission 20 after completion of engine start. (Arrows a and b in FIG. 9).
  • a low speed stage (directly connected state) by engagement of the clutch CL1 and release of the brake BK1 is required as a target speed stage (target speed ratio) of the transmission 20 after completion of engine start. (Arrows c and d in FIG. 9).
  • the transmission 20 When the current EV travel is in the single motor EV mode (no engine brake is required), the transmission 20 is currently in the neutral state, and thus shifts to the target gear position (target gear ratio) corresponding to the HV travel mode after switching. Further, when the current EV travel is the single motor EV mode when the engine brake is used together, the transmission 20 is currently in the high speed or low speed stage, so that it depends on the current gear position and the HV travel mode after switching. If the target gear stage (target gear ratio) is different, the gear is shifted to the target gear stage (target gear ratio).
  • the transmission 20 is in a state in which the clutch CL1 and the brake BK1 are both engaged, and therefore the target gear stage (target gear ratio) corresponding to the HV traveling mode after switching. ).
  • a shift of the transmission 20 may be required.
  • the clutch CL1 or the brake BK1 are in a disengaged state, and there may be a case where a rotational speed difference ⁇ N is generated between the clutch CL1 and the brake BK1.
  • the rotation speed difference ⁇ N is a difference in rotation speed between the first engagement member and the second engagement member of the clutch CL1 or the brake BK1.
  • the HVECU 90 of this embodiment is requested to switch from the EV travel mode to the HV travel mode, and when starting the engine ENG during EV travel, the target gear stage (target gear ratio) after the engine start is set.
  • the rotational speed difference ⁇ N of the clutch CL1 or the brake BK1 to be engaged according to the target shift speed is reduced. That is, the HVECU 90 suppresses the decrease in the durability of the clutch CL1 or the brake BK1 to be engaged and the occurrence of a shift shock by reducing the rotational speed difference ⁇ N.
  • the HVECU 90 to increase the responsiveness of the transmission 20 until the completion of the shift without executing the reduction control of the rotational speed difference ⁇ N when rapid acceleration is required.
  • the reduction control of the rotational speed difference ⁇ N is not executed until the rotational speed difference ⁇ N of the clutch CL1 or the brake BK1 to be engaged is large, the clutch CL1 Or there exists a possibility of producing the fall of durability of brake BK1 and a shift shock.
  • the HVECU 90 executes the reduction control of the rotational speed difference ⁇ N regardless of whether or not there is a request for rapid acceleration. Reduces the occurrence of shift shocks.
  • the HVECU 90 also executes a reduction control of the rotational speed difference ⁇ N even when the rotational speed difference ⁇ N is small and there is no rapid acceleration request, thereby suppressing a decrease in durability and occurrence of a shift shock.
  • the HVECU 90 increases the responsiveness until the transmission 20 completes the shift without executing the reduction control of the rotation speed difference ⁇ N.
  • FIG. 10 shows an example of the implementation range of the reduction control of these rotational speed differences ⁇ N. Here, it is observed whether or not rapid acceleration is performed based on the accelerator opening change rate ⁇ / t.
  • the HVECU 90 determines whether or not the engine ENG needs to be started during the EV traveling (step ST1).
  • this step ST1 it is determined that starting of the engine ENG is necessary when switching from the EV traveling mode to the HV traveling mode is requested, and it is determined that starting of the engine ENG is not necessary when switching is not requested. .
  • this determination is based on the accelerator depression amount by the driver, such as the accelerator opening ⁇ , the throttle opening according to the driver's accelerator operation or the driving request at the time of automatic driving control (during execution of cruise control, etc.) Alternatively, it is executed based on the required vehicle driving force according to the accelerator depression amount and the throttle opening. If the HVECU 90 does not determine that the engine ENG needs to be started, the HVECU 90 proceeds to step ST9 and continues the EV travel.
  • the HVECU 90 sets the target gear position of the transmission 20 after the engine is started (after the travel mode is switched) by using the values used in the determination in step ST1 (the accelerator depression amount, the requested vehicle driving force, etc.). Let This setting may be executed together with the determination in step ST1, for example.
  • the time chart of FIG. 12 illustrates switching from the single motor EV mode (collinear diagram of FIG. 4) to the HV high mode (collinear diagram of FIG. 6). For this reason, in this example, the brake BK1 becomes an engagement control target when the transmission 20 is shifted to the target shift stage.
  • the target shift stage set here is provisionally set and may be changed according to the following accelerator opening change rate ⁇ / t.
  • the accelerator opening change rate ⁇ / t is small, the accelerator opening ⁇ is significantly larger than that at the initial setting of the target shift speed, and the required vehicle driving force is larger than when the engine ENG needs to be started. It is considered that the possibility of increase is low.
  • the accelerator opening change rate ⁇ / t is large, the accelerator opening ⁇ becomes significantly larger than that at the initial setting of the target shift speed, and the required vehicle driving force determines whether the engine ENG needs to be started. There is a high possibility that it will increase more than time. For example, in the case of switching of the arrow a in FIG.
  • the required vehicle driving force is significantly increased as compared to the present state, so that the target shift stage of the transmission 20 after the engine start is directly connected from the high speed stage in the overdrive state. It may be necessary to change to the lower speed stage. Therefore, in this example, based on the accelerator opening change rate ⁇ / t, it is determined whether or not the target gear position of the transmission 20 after the engine start may remain set when the engine ENG needs to be started. May be. At this time, it is desirable to calculate at least the latest value of the accelerator opening change rate ⁇ / t from the time when it is determined that the engine ENG needs to be started.
  • the HVECU 90 determines whether or not the rotational speed difference ⁇ N of the clutch CL1 or the brake BK1 to be engaged according to the target shift speed is greater than a predetermined value N1. (Step ST2).
  • the clutch CL1 or the brake BK1 in the disengaged state is more likely to cause a decrease in durability or a shift shock due to the engagement operation as the rotational speed difference ⁇ N is larger.
  • step ST2 whether the clutch CL1 or the brake BK1 is engaged with the current rotational speed difference ⁇ N, there is a possibility that the durability of the clutch CL1 or the brake BK1 may be reduced or a shift shock may occur. It is determined whether or not.
  • this step ST2 determines whether or not the clutch CL1 or the brake BK1 may be engaged with the current rotational speed difference ⁇ N, that is, the current state of the clutch CL1 or the brake BK1. It is determined whether or not the speed change device 20 may be shifted to the target gear position. Therefore, for the predetermined value N1, the maximum value of the rotation speed difference ⁇ N that does not cause a problem in terms of durability or shift shock even if engaged as it is, or a value obtained by adding a correction value to the maximum value can be set. That's fine.
  • the correction value is for taking the detection error of the rotational speed difference ⁇ N into consideration.
  • the HVECU 90 determines that the rotation speed difference ⁇ N is larger than the predetermined value N1
  • the HVECU 90 controls the rotation speed of the first rotating electrical machine MG1 so that the rotation speed difference ⁇ N is smaller than the current value (step ST3).
  • the rotational speed of the first rotating electrical machine MG1 is decreased. This reduction control of the rotational speed of the first rotating electrical machine MG1 suppresses a decrease in durability associated with the engagement of the clutch CL1 or the brake BK1 to be engaged according to the target shift stage, and also the clutch CL1 or the brake BK1. This is to suppress the occurrence of a shift shock associated with the engagement.
  • the rotational speed of the first rotating electrical machine MG1 may be controlled so that the rotational speed difference ⁇ N is at least equal to or less than the predetermined value N1, and more preferably a minute rotational speed difference where the rotational speed difference ⁇ N is 0 or substantially 0.
  • Control is performed so that N2 ( ⁇ N1). That is, this step ST3 can be said to be a reduction control of the rotational speed difference ⁇ N.
  • the minute rotational speed difference N2 is set as a predetermined value, and the rotational speed reduction of the first rotating electrical machine MG1 is controlled so that the rotational speed difference ⁇ N is smaller than the predetermined value N2. This is because when the rotational speed difference ⁇ N is controlled to 0 or substantially 0, the cost for improving the durability is large and the shift shock can be substantially eliminated.
  • the time chart of FIG. 12 shows a case where the rotational speed difference ⁇ N of the brake BK1 is larger than the predetermined value N1.
  • the first engagement member and the second engagement member of the brake BK1 are controlled by reducing the rotation speed of the first rotating electrical machine MG1 so that the rotation speed difference ⁇ N is smaller than a predetermined value N2. Synchronize the rotation speed between and.
  • the reduction control of the rotational speed of the first rotating electrical machine MG1 is started almost simultaneously with the determination that the engine ENG needs to be started. Specifically, in order to reduce the rotational speed difference ⁇ N of the brake BK1, the rotational speed of the first rotating electrical machine MG1 is decreased in the negative rotational direction, and the negative MG1 torque is increased.
  • the HVECU 90 determines whether or not the rotational speed difference ⁇ N is smaller than a predetermined value N2 (step ST4).
  • the HVECU 90 continues the control for reducing the rotational speed of the first rotating electrical machine MG1 in step ST3.
  • step ST5 the HVECU 90 ends the reduction control of the rotation speed difference ⁇ N (step ST5).
  • step ST5 the first rotating electrical machine MG1 is controlled so that the rotation speed and MG1 torque at the time of the determination are maintained. That is, it can be said that this step ST5 ends the reduction control of the rotational speed of the first rotating electrical machine MG1 performed to reduce the rotational speed difference ⁇ N.
  • step ST6 control starts so that only one of the clutch CL1 and the brake BK1 is engaged based on the target shift speed.
  • the shift control of the transmission 20 is started by starting to increase the BK1 hydraulic pressure.
  • the engaging members of the brake BK1 actually start to engage with each other, and thus the speed change operation of the transmission 20 actually starts with this engagement.
  • the BK1 hydraulic pressure is increased until the brake BK1 is fully engaged.
  • the HVECU 90 executes start control of the engine ENG when the clutch CL1 or the brake BK1 is completely engaged and the transmission 20 completes the shift to the target shift stage (step ST7).
  • step ST7 the rotational speed of the first rotating electrical machine MG1 is controlled again to increase the rotational speed of the stopped engine ENG, and the rotational speed of the engine ENG reaches the rotational speed that can be ignited by the rotation of the first rotating electrical machine MG1.
  • start control is performed for the engine ENG.
  • the HVECU 90 takes a reaction force by the first rotating electrical machine MG1 in accordance with the increase in the rotational speed of the engine ENG.
  • the HVECU 90 also causes the second rotating electrical machine MG2 to take a reaction force so that torque fluctuation does not occur on the output side (for example, the drive wheel W or the ring gear R2 of the differential device 30).
  • FIG. 13 shows an alignment chart when the rotation speed of the engine ENG is increased by the rotation of the first rotating electrical machine MG1. Since this state is the HV high mode, the brake BK1 is in the engaged state.
  • the first rotating electrical machine MG1 When lifting, in order to cause the first rotating electrical machine MG1 and the second rotating electrical machine MG2 to take a reaction force, the first rotating electrical machine MG1 outputs a positive MG1 torque and a positive MG2 torque corresponding to the reaction force. Increase. Thereafter, when the engine speed rises to a predetermined value that can be ignited, the HVECU 90 ignites the engine ENG and adjusts the MG1 torque and the MG2 torque so as to suppress fluctuations in the vehicle driving force accompanying the generation of the engine torque. To do.
  • the MG1 rotational speed is stopped at the engine ignition rotational speed, the MG1 torque is decreased to 0, and the MG2 torque of the second rotating electrical machine MG2 is decreased positively.
  • step ST8 is for determining whether or not rapid acceleration is required. If the accelerator opening change rate ⁇ / t is smaller than the predetermined value A, it is determined that rapid acceleration is not required. If the accelerator opening change rate ⁇ / t is equal to or greater than the predetermined value A, it is determined that rapid acceleration is required.
  • the predetermined value A may be set to the minimum value of the accelerator opening change rate ⁇ / t that causes the acceleration to rise that can be said to be sudden acceleration, or a value obtained by adding a correction value to the minimum value.
  • the correction value is for taking into account the detection error of the accelerator opening change rate ⁇ / t.
  • this correction value may be a value that is smaller than the minimum value if it is desired to make it easy to determine sudden acceleration, and a value that is larger than the minimum value if it is difficult to make a determination that sudden acceleration is desired. You can do it. It should be noted that whether or not the acceleration is abrupt depends on the sensitivity and preferences of the driver.
  • the predetermined value A is appropriately determined in accordance with, for example, the sensitivity and preference of the purchase layer of the vehicle.
  • the determination may be made based on the accelerator depression operation speed or the throttle opening change rate instead of the accelerator opening change rate ⁇ / t.
  • the shift control of the transmission 20 and the start control of the engine ENG are executed as described above.
  • the rotational speed is required to further reduce the durability or suppress the shift shock.
  • the driver is requesting rapid acceleration.
  • the automatic travel control is being performed (cruise control or the like is being performed)
  • a predetermined value corresponding to the predetermined value A
  • sudden acceleration is performed from the vehicle side. It can be said that it is required.
  • sudden acceleration it is desirable to quickly complete switching from the EV travel mode to the HV travel mode even if a slight shift shock occurs compared to when sudden acceleration is not required.
  • the HVECU 90 when the rapid acceleration is requested proceeds to step ST6 to execute a shift to the target gear stage of the transmission 20 and proceeds to step ST7 to execute the start control of the engine ENG.
  • the rotational speed difference ⁇ N of the clutch CL1 or the brake BK1 to be engaged according to the target shift speed is large, regardless of whether there is a sudden acceleration request or not.
  • the rotational speed difference ⁇ N is reduced by the rotational speed reduction control of the first rotating electrical machine MG1
  • the shift control to the target gear stage of the transmission 20 and the engine ENG start control are executed.
  • the rotational speed difference ⁇ N is reduced by the reduction control of the rotational speed of the first rotating electrical machine MG1.
  • the hybrid system 1-1 and the power transmission device can avoid a decrease in durability associated with the engagement of the clutch CL1 or the brake BK1 to be controlled, and the engagement of the clutch CL1 or the brake BK1. Therefore, it is possible to suppress the shift shock caused by. Therefore, when the hybrid system 1-1 and the power transmission device are engaged with the clutch CL1 or the brake BK1 to be controlled for engagement, a countermeasure (CL1 oil pressure or BK1) against such a decrease in durability or the occurrence of a shift shock is applied. The adjustment of the hydraulic pressure, the output time, etc.) can be simplified, so that the engagement control of the clutch CL1 or the brake BK1 can be facilitated.
  • the hybrid system 1-1 and the power transmission device when the rotational speed difference ⁇ N is small and there is a sudden acceleration request, the reduction control of the rotational speed difference ⁇ N is not executed, and the target gear position of the transmission 20 is reached. Since the shift control and the engine ENG start control are executed, it is possible to switch from the EV drive mode to the HV drive mode with higher responsiveness compared to the case where the reduction control of the rotational speed difference ⁇ N is executed. That is, in this case, the hybrid system 1-1 and the power transmission device can quickly complete the switching from the EV travel mode to the HV travel mode even if a slight shift shock occurs. Therefore, the hybrid system 1-1 and the power transmission device can accelerate the hybrid vehicle 100 with the rising acceleration corresponding to the rapid acceleration request, as compared with the case where the reduction control of the rotational speed difference ⁇ N is executed.
  • the HVECU 90 of the present modification performs the reduction control of the rotational speed difference ⁇ N by the rotational speed reduction control of the first rotating electrical machine MG1 and the speed change control of the transmission 20 in parallel.
  • the parallel processing of the reduction control of the rotation speed difference ⁇ N and the shift control of the transmission 20 is useful for improving the response until the engine start is completed, but the rotation speed difference ⁇ N is reduced to the target rotation speed difference. Since the clutch CL1 or the brake BK1 subject to engagement control corresponding to the target shift stage may start to be engaged before contracting, there is a possibility of generating a shift shock. Therefore, in this modified example, it is only necessary to compare the engine start response delay and the shift shock and determine whether or not to execute the parallel processing in terms of which one is to be eliminated preferentially.
  • FIG. 14 shows the execution rate R of the reduction control of the rotational speed difference ⁇ N when executing this parallel processing.
  • the implementation ratio R uses, for example, the torque capacity T1 of the clutch CL1 or the brake BK1 to be controlled for engagement and the rotation synchronization torque T2 for performing the reduction control of the rotation speed of the first rotating electrical machine MG1. Can be obtained from
  • the execution ratio R is set to 0 within the range of the rotational speed difference N3 and the rotational speed difference N4, so that parallel processing is not performed.
  • the shift control of the transmission 20 is performed after the reduction control of the rotational speed difference ⁇ N is finished.
  • the non-execution range of the parallel processing is obtained by experiments and simulations based on the start response of the engine ENG, the magnitude of the shift shock, and the like.
  • this non-execution range (particularly, the rotational speed difference N3 and the rotational speed difference N4) is the rotational speed difference ⁇ N or the rotational speed difference ⁇ N that is in a state where priority should be given to suppression of the shift shock over elimination of response delay of engine start.
  • a value with a correction value may be set. The correction value is for taking the detection error of the rotational speed difference ⁇ N into consideration.
  • the rotation speed difference N3 is set to a predetermined value (first threshold value).
  • first threshold value a predetermined value
  • the execution rate R is set higher than the non-execution range of the parallel processing, and the parallel processing is performed, thereby eliminating the response delay of the engine start. This is because as the rotational speed difference ⁇ N is smaller, a shift shock is less likely to occur.
  • the execution rate R at this time is increased as the rotational speed difference ⁇ N is decreased.
  • the parallel processing is more easily performed as the rotation speed difference ⁇ N is smaller.
  • the rotation speed difference N4 is set to a predetermined value (second threshold).
  • the execution rate R is set higher than the non-execution range of the parallel processing, and the parallel processing is performed, thereby eliminating the response delay of the engine start. This is because as the rotational speed difference ⁇ N is larger, the responsiveness until the engine start is completed becomes worse. Since the engine start response delay increases as the rotational speed difference ⁇ N increases, the execution ratio R at this time increases as the rotational speed difference ⁇ N increases. That is, in this modified example, parallel processing becomes easier as the rotational speed difference ⁇ N increases.
  • Modification 2 The techniques of the embodiment and the modification 1 described above can be applied to the hybrid system 1-2 shown in FIG. 15 below, and the same effects as those of the embodiment and the modification 1 can be obtained.
  • Reference numeral 101 in FIG. 15 indicates a hybrid vehicle on which the hybrid system 1-2 is mounted.
  • the hybrid system 1-2 includes an engine ENG, a first rotating electrical machine MG1, and a second rotating electrical machine MG2 as power sources, and further includes a transmission 20, a differential device 30, and a transmission.
  • a power transmission device having an adjustment device 40 is provided.
  • Each power source is the same as that of the hybrid system 1-1.
  • the power transmission device has the following structural differences with respect to the power transmission device of the hybrid system 1-1.
  • the power transmission device of the hybrid system 1-2 is different in the arrangement of the transmission device 20 and the differential device 30 connected in series, their connection form, and the like.
  • the transmission 20 includes a planetary gear mechanism (specifically, a single pinion type planetary gear mechanism) including a plurality of rotating elements capable of differential rotation.
  • the sun gear S1 is connected to the brake BK1 of the transmission adjusting device 40.
  • the clutch CL1 of the speed change adjusting device 40 is interposed between the sun gear S1 and the carrier C1.
  • the carrier C1 is connected to the differential device 30 and becomes a second power transmission element that bears power transmission to and from the differential device 30.
  • the carrier C1 since the engine ENG is connected to the differential device 30, the carrier C1 also functions as a first power transmission element that bears power transmission to the engine ENG.
  • the ring gear R1 of the transmission 20 serves as an output of the power transmission device including the transmission 20 and the differential device 30, and the second rotating electrical machine MG2 and the driving wheels are connected via the counter drive gear 51 and the like. Connected to W.
  • the ring gear R1 rotates integrally with the counter drive gear 51.
  • the differential device 30 includes a planetary gear mechanism (specifically, a single pinion type planetary gear mechanism) including a plurality of rotating elements capable of differential operation. Also in this example, the sun gear S2 is connected to the MG1 rotation shaft 12.
  • a planetary gear mechanism specifically, a single pinion type planetary gear mechanism
  • the carrier C2 is connected to the engine ENG, and the carrier C2 and the engine rotation shaft 11 can be rotated together.
  • the ring gear R2 is connected to the carrier C1 of the transmission 20, and the ring gear R2 and the carrier C1 can be rotated together.
  • the operation engagement table of this hybrid system 1-2 is the same as that shown in FIG.
  • both the clutch CL1 and the brake BK1 may be released, and the vehicle may be driven only by the power of the second rotating electrical machine MG2, or both the clutch CL1 and the brake BK1 are engaged.
  • the carrier C ⁇ b> 1 of the transmission 20 may be fixed to run with power from both the first rotating electrical machine MG ⁇ b> 1 and the second rotating electrical machine MG ⁇ b> 2.
  • the hybrid system 1-2 uses the HV high mode and the HV low mode in accordance with the vehicle speed. Therefore, since the hybrid system 1-2 also has two mechanical points, in this HV traveling mode, the transmission efficiency when operating in high gear can be improved, and the fuel efficiency during traveling at high vehicle speeds can be improved. Can be improved.
  • the clutch CL1 In the HV high mode, the clutch CL1 is disengaged and the brake BK1 is engaged, so that the transmission 20 is switched to the high speed stage, and the engine ENG is controlled to increase in speed and output.
  • the clutch CL1 In the HV low mode, the clutch CL1 is engaged and the brake BK1 is released, so that the transmission 20 is switched to the low speed stage and the rotation of the engine ENG is output at a constant speed.
  • the hybrid system 1-2 when the mode is switched between the HV high mode and the HV low mode, the coordinated shift control is performed in which the transmission 20 and the differential 30 are simultaneously shifted. Therefore, this hybrid system 1-2 can be operated as an electric continuously variable transmission in which the system speed ratio is continuously changed by electrically controlling the rotation of the first rotating electrical machine MG1.
  • the first rotating electrical machine MG1 is operated as a generator and the second rotating electrical machine MG2 is operated as an electric motor, and the second rotating electrical machine MG2 is rotated in the opposite direction to that during forward travel.
  • the two-stage transmission device 20 is exemplified, but the transmission device 20 may have three or more gear stages, and is a continuously variable transmission. It may be.
  • the transmission 20 may have a plurality of shift stages configured by, for example, a combination of a plurality of planetary gear mechanisms and an engagement device (brake or clutch).
  • a stepped automatic transmission may be used.
  • the transmission 20 may be, for example, a belt type or a ball planetary type. Regardless of which form of transmission 20 is applied, its input / output shafts are respectively a first power transmission element and a second power transmission element.
  • the hybrid vehicles 100 and 101 that perform charging by regenerative operation using the power of the engine ENG and the like are illustrated, but the embodiment and modification 1-2 described above.
  • the technology may be applied to a plug-in hybrid vehicle that can be charged by an external power source.

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Abstract

 エンジン回転軸(11)が接続されたキャリア(C1)を有する変速装置(20)と、変速装置(20)のリングギヤ(R1)とMG1回転軸(12)とMG2回転軸(13)及び駆動輪(W)とに個別に接続された複数の回転要素を有する差動装置(30)と、キャリア(C1)とリングギヤ(R1)との間で動力伝達できないニュートラル状態又はその間で動力伝達可能な状態へと変速装置(20)を制御可能な係合部を有する変速調整装置(40)と、EV走行中にエンジン(ENG)を始動させる場合に、第1回転電機(MG1)の回転数を低下させる第1工程と、ニュートラル状態の変速装置(20)を動力伝達可能な状態に制御する第2工程と、第1回転電機(MG1)の回転数を増加させる第3工程と、を有するHVECU(90)と、を備えること。

Description

ハイブリッド車両の動力伝達装置及びハイブリッドシステム
 本発明は、機関と回転電機を動力源として用いるハイブリッド車両の動力伝達装置及びハイブリッドシステムに関する。
 従来、この種のハイブリッドシステムとしては、機関と2つの回転電機と動力分配機構(遊星歯車機構)とを備えたものが知られている。このハイブリッドシステムにおいては、動力分配機構の夫々の回転要素に、機関の回転軸と第1回転電機の回転軸と第2回転電機の回転軸及び駆動輪とが接続される。下記の特許文献1には、その機関の回転軸と動力分配機構の回転要素との間に、一対の第1及び第2の遊星歯車機構からなる差動装置とクラッチと2つのブレーキとを介在させたハイブリッドシステムが開示されている。その差動装置は、機関の回転を変速させる変速装置として用いられている。クラッチは、一方の係合部が機関の回転軸と第1遊星歯車機構のキャリアとに接続され、他方の係合部が第1遊星歯車機構のリングギヤに接続されている。その第1遊星歯車機構においては、キャリアとサンギヤとが夫々に第2遊星歯車機構のサンギヤとリングギヤとに接続されている。その第1遊星歯車機構のサンギヤと第2遊星歯車機構のリングギヤは、動力分配機構のキャリアに接続されている。第1ブレーキは、第1遊星歯車機構のリングギヤとクラッチの他方の係合部の回転を停止させることができるものである。第2ブレーキは、第2遊星歯車機構のキャリアの回転を停止させることができるものである。このハイブリッドシステムでは、クラッチの係合及び各ブレーキの解放によって中負荷と高負荷時のアンダードライブモード(UDモード)となり、クラッチ及び第2ブレーキの解放及び第1ブレーキの係合によって軽負荷時のオーバドライブモード(ODモード)となり、クラッチ及び第1ブレーキの解放及び第2ブレーキの係合によって後退モードとなる。
特開2009-190694号公報
 ところで、従来のハイブリッドシステムにおいては、機関と第2回転電機とを動力源として利用するが、第1回転電機の出力は駆動輪に伝達されない。これ故、機関と2つの回転電機とを夫々に動力源として用いる為には、これに適した構成にすることが好ましい。しかしながら、その構成如何では、回転電機の出力だけを用いた電気自動車(EV)走行中に機関を始動させた場合、その始動時に振動(変速ショック)を発生させる虞がある。
 そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、振動の発生を抑えたEV走行中の機関始動が可能なハイブリッド車両の動力伝達装置及びハイブリッドシステムを提供することを、その目的とする。
 上記目的を達成する為、本発明に係るハイブリッド車両の動力伝達装置は、機関の回転軸が接続された第1動力伝達要素を有する変速装置と、前記変速装置の第2動力伝達要素と第1回転電機の回転軸と第2回転電機の回転軸及び駆動輪とに個別に接続された差動回転可能な複数の回転要素を有する差動装置と、前記第1動力伝達要素と前記第2動力伝達要素との間で動力伝達できないニュートラル状態又は当該第1動力伝達要素と当該第2動力伝達要素との間で動力伝達可能な状態へと前記変速装置を制御可能な係合部を有する変速調整装置と、前記第1及び第2の回転電機の内の少なくとも1つの動力を前記駆動輪に伝えるEV走行中に前記機関を始動させる場合に、前記第1回転電機の回転数を低下させる第1工程と、ニュートラル状態の前記変速装置を前記第1動力伝達要素と前記第2動力伝達要素との間で動力伝達可能な状態に制御する第2工程と、前記第1回転電機の回転数を増加させる第3工程と、を有する制御装置と、を備えることを特徴としている。
 また、上記目的を達成する為、本発明に係るハイブリッド車両の動力伝達装置は、機関の回転軸が接続された第1回転要素と第1回転電機の回転軸が接続された第2回転要素とを含む差動回転可能な複数の回転要素を有する差動装置と、前記差動装置の第3回転要素が接続された第1動力伝達要素と第2回転電機の回転軸及び駆動輪が接続された第2動力伝達要素を有する変速装置と、前記第1動力伝達要素と前記第2動力伝達要素との間で動力伝達できないニュートラル状態又は当該第1動力伝達要素と当該第2動力伝達要素との間で動力伝達可能な状態へと前記変速装置を制御可能な係合部を有する変速調整装置と、前記第1及び第2の回転電機の内の少なくとも1つの動力を前記駆動輪に伝えるEV走行中に前記機関を始動させる場合に、前記第1回転電機の回転数を低下させる第1工程と、ニュートラル状態の前記変速装置を前記第1動力伝達要素と前記第2動力伝達要素との間で動力伝達可能な状態に制御する第2工程と、前記第1回転電機の回転数を増加させる第3工程と、を有する制御装置と、を備えることを特徴としている。
 ここで、前記係合部の係合部材間の回転数差が第1所定値よりも小さいときは、前記第1工程と前記第2工程とを並行して実施することが望ましい。
 前記第1工程と前記第2工程の並行処理は、前記回転数差が小さいほど実施され易くすることが望ましい。
 また、前記係合部の係合部材間の回転数差が第2所定値よりも大きいときは、前記第1工程と前記第2工程とを並行して実施することが望ましい。
 前記第1工程と前記第2工程の並行処理は、前記回転数差が大きいほど実施され易くすることが望ましい。
 また、上記目的を達成する為、本発明に係るハイブリッドシステムは、機関と、第1回転電機と、第2回転電機と、前記機関の回転軸が接続された第1動力伝達要素を有する変速装置と、前記変速装置の第2動力伝達要素と前記第1回転電機の回転軸と前記第2回転電機の回転軸及び駆動輪とに個別に接続された差動回転可能な複数の回転要素を有する差動装置と、前記第1及び第2の回転電機の内の少なくとも1つの動力を前記駆動輪に伝えてEV走行する場合に、前記変速装置を前記第1動力伝達要素と前記第2動力伝達要素との間で動力伝達できないニュートラル状態に制御し、該EV走行中に前記機関を始動させる場合、前記変速装置を前記第1動力伝達要素と前記第2動力伝達要素との間で動力伝達可能な状態に制御する係合部を有する変速調整装置と、前記EV走行中に前記機関を始動させる場合、前記変速装置が前記動力伝達可能な状態に制御される前又は当該状態への制御中に、前記第1回転電機の回転数を低下させ、且つ、前記変速装置が前記動力伝達可能な状態に制御された後に、前記第1回転電機の回転数を増加させる回転電機制御装置と、を備えることを特徴としている。
 また、上記目的を達成する為、本発明に係るハイブリッドシステムは、機関と、第1回転電機と、第2回転電機と、前記機関の回転軸が接続された第1回転要素と前記第1回転電機の回転軸が接続された第2回転要素とを含む差動回転可能な複数の回転要素を有する差動装置と、前記差動装置の第3回転要素が接続された第1動力伝達要素と前記第2回転電機の回転軸及び駆動輪が接続された第2動力伝達要素を有する変速装置と、前記第1及び第2の回転電機の内の少なくとも1つの動力を前記駆動輪に伝えてEV走行する場合に、前記変速装置を前記第1動力伝達要素と前記第2動力伝達要素との間で動力伝達できないニュートラル状態に制御し、該EV走行中に前記機関を始動させる場合、前記変速装置を前記第1動力伝達要素と前記第2動力伝達要素との間で動力伝達可能な状態に制御する係合部を有する変速調整装置と、前記EV走行中に前記機関を始動させる場合、前記変速装置が前記動力伝達可能な状態に制御される前又は当該状態への制御中に、前記第1回転電機の回転数を低下させ、且つ、前記変速装置が前記動力伝達可能な状態に制御された後に、前記第1回転電機の回転数を増加させる回転電機制御装置と、を備えることを特徴としている。
 本発明に係るハイブリッド車両の動力伝達装置及びハイブリッドシステムは、EV走行中に機関を始動させる場合、第1回転電機の回転数の低下制御で係合部の係合部材間の回転数差を縮めてから変速装置を動力伝達可能な状態に変速させ、第1回転電機の回転数の増加制御で機関の回転数を持ち上げることになるので、係合に伴う係合部の耐久性の低下や変速ショックを抑えることができる。従って、このハイブリッド車両の動力伝達装置及びハイブリッドシステムは、その係合部を係合させる際に耐久性の低下や変速ショックの発生の対する策を簡素化できるので、この係合部の係合制御の容易化が図れる。
図1は、本発明に係るハイブリッド車両の動力伝達装置及びハイブリッドシステムの構成を示すスケルトン図である。 図2は、実施例の入出力関係図である。 図3は、実施例のハイブリッド車両の動力伝達装置及びハイブリッドシステムの作動係合表を示す図である。 図4は、単独モータEVモードに係る共線図である。 図5は、両モータEVモードに係る共線図である。 図6は、HVハイモードに係る共線図である。 図7は、HVローモードに係る共線図である。 図8は、理論伝達効率線を示す図である。 図9は、EV走行領域とHV走行領域とを説明する図である。 図10は、回転数差の低減制御の実施範囲について説明する図である。 図11は、実施例におけるEV走行中のエンジン始動時の動作を説明するフローチャートである。 図12は、実施例におけるEV走行中のエンジン始動時の動作を説明するタイムチャートである。 図13は、第1回転電機の回転でエンジン回転数を持ち上げた際の共線図である。 図14は、回転数差の低減制御と変速装置の変速制御の並行処理を実行する際の回転数差の低減制御の実施割合について説明する図である。 図15は、変形例2のハイブリッド車両の動力伝達装置及びハイブリッドシステムの構成を示すスケルトン図である。
 以下に、本発明に係るハイブリッド車両の動力伝達装置及びハイブリッドシステムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
[実施例]
 本発明に係るハイブリッド車両の動力伝達装置及びハイブリッドシステムの実施例を図1から図15に基づいて説明する。
 図1の符号1-1は、本実施例のハイブリッドシステムを示す。また、図1の符号100は、このハイブリッドシステム1-1が搭載されたハイブリッド車両を示す。
 ハイブリッドシステム1-1は、エンジンENGと第1回転電機MG1と第2回転電機MG2とを動力源として備える。
 エンジンENGは、エンジン回転軸(クランクシャフト)11から機械的な動力(エンジントルク)を出力する内燃機関や外燃機関等の機関である。このエンジンENGは、その動作が図2に示す機関制御装置としての電子制御装置(以下、「エンジンECU」と云う。)91によって制御される。そのエンジンECU91は、例えば、電子スロットル弁の開度制御、点火信号の出力による点火制御、燃料の噴射制御等を行って、エンジンENGの出力トルク(以下、「エンジントルク」と云う。)を制御する。
 第1回転電機MG1と第2回転電機MG2は、力行駆動時の電動機(モータ)としての機能と、回生駆動時の発電機(ジェネレータ)としての機能と、を有する電動発電機(モータ/ジェネレータ)である。これら第1及び第2の回転電機MG1,MG2は、その動作が図2に示す回転電機制御装置としての電子制御装置(以下、「MGECU」と云う。)92によって制御される。第1及び第2の回転電機MG1,MG2は、インバータ(図示略)を介して二次電池(図示略)に接続されており、夫々の回転軸(MG1回転軸12、MG2回転軸13)に入力された機械エネルギ(回転トルク)を電気エネルギに変換して、二次電池に蓄電させることができる。また、第1及び第2の回転電機MG1,MG2は、二次電池から供給された電気エネルギ又は他方の回転電機(第2及び第1の回転電機MG2,MG1)が生成した電気エネルギを機械エネルギ(回転トルク)に変換し、夫々の回転軸(MG1回転軸12、MG2回転軸13)から機械的な動力(出力トルク)として出力することができる。MGECU92は、例えば、第1回転電機MG1や第2回転電機MG2に対して供給する電流値を調整し、第1回転電機MG1の出力トルク(以下、「MG1トルク」と云う。)や第2回転電機MG2の出力トルク(以下、「MG2トルク」と云う。)を制御する。尚、ここでは、第1回転電機MG1や第2回転電機MG2の正回転方向への回転数の変化を回転数の増加と云い、負回転方向への回転数の変化を回転数の低下と云う。
 更に、このハイブリッドシステム1-1には、その各動力源の相互間における動力伝達、そして、夫々の動力源と駆動輪Wとの間で動力伝達を行うことが可能な動力伝達装置が設けられている。その動力伝達装置は、直列接続された変速装置20と差動装置30とを備える。この例示のハイブリッドシステム1-1は、エンジン回転軸11とMG1回転軸12とを同心に配置し、且つ、これらに対して間隔を空けて平行にMG2回転軸13を配置した複軸式のものである。このハイブリッドシステム1-1は、エンジンENG側に変速装置20が配置され、第1回転電機MG1側に差動装置30が配置されている。
 変速装置20は、エンジンENGから入力された回転を変速して差動装置30側に伝える又は差動装置30から入力された回転を変速してエンジンENGに伝えることができる。この変速装置20は、エンジンENGが接続され、このエンジンENGとの間の動力伝達を担う第1動力伝達要素と、差動装置30が接続され、この差動装置30との間の動力伝達を担う第2動力伝達要素と、を有する。その第1動力伝達要素とは、エンジンENGに接続される回転軸(第1回転軸)又は後述する回転要素のことである。また、第2動力伝達要素とは、差動装置30に接続される回転軸(第2回転軸)又は後述する回転要素のことである。
 ここで例示する変速装置20は、差動回転が可能な複数の回転要素からなる遊星歯車機構を備える。その遊星歯車機構としては、シングルピニオン型のもの、ダブルピニオン型のもの、ラビニヨ型のもの等を適用可能である。この例示の変速装置20は、シングルピニオン型の遊星歯車機構を1つ備えた差動装置であり、その回転要素としてのサンギヤS1とリングギヤR1と複数のピニオンギヤP1とキャリアC1とを有する。この変速装置20においては、そのサンギヤS1とリングギヤR1とキャリアC1の内の1つがエンジンENGに接続され、その残りの内の1つが差動装置30に接続される。この例示では、エンジンENGをキャリアC1に連結する。そのキャリアC1は、エンジン回転軸11と一体になって回転できるように当該エンジン回転軸11に対して回転軸(第1回転軸)21を介して連結されている。従って、この例示では、そのキャリアC1又は回転軸21が第1動力伝達要素となる。また、この例示では、リングギヤR1に差動装置30を連結する。そのリングギヤR1は、上述した第2動力伝達要素であり、差動装置30の各回転要素の内の1つ(ここでは後述するようにキャリアC2)に対して一体になって回転できるように接続する。
 ハイブリッドシステム1-1には、この変速装置20の変速比又は変速段を変更する変速調整装置40が設けられている。ここで例示する変速装置20は、高低2段の変速段を有するものであり、その変速調整装置40によって高速側と低速側の変速段の切り替えやニュートラル状態への切り替えが行われる。従って、その変速調整装置40は、変速装置20における所定の回転要素の回転状態や停止状態を調整する係合部として、下記の2つの係合装置を備える。この例示では、クラッチCL1とブレーキBK1とが係合装置として設けられている。そのクラッチCL1とブレーキBK1は、その係合動作又は解放動作が後述するHVECU90によって制御される。
 クラッチCL1は、サンギヤS1とキャリアC1とを連結又は解放させるクラッチ装置である。このクラッチCL1は、例えば、摩擦係合式の所謂摩擦クラッチ装置又は噛み合い式のクラッチ装置として構成すればよい。このクラッチCL1は、油圧駆動又は電動によって係合動作又は解放動作を行うものであり、サンギヤS1と一体になって回転する第1係合部材と、キャリアC1と一体になって回転する第2係合部材と、を有する。ここで例示するクラッチCL1は、油圧調整装置(図示略)が調整した供給油圧によって動作する。
 このクラッチCL1は、第1係合部材と第2係合部材とを係合状態に制御することで、サンギヤS1とキャリアC1とを連結させる。半係合状態のクラッチCL1は、第1係合部材と第2係合部材とを滑らせながら、これらを一体回転させない範囲内でサンギヤS1とキャリアC1の相対回転を許容する。完全係合状態のクラッチCL1は、サンギヤS1とキャリアC1とを一体化させ、この相互間の相対回転を不能にする。従って、このクラッチCL1は、完全係合状態に制御することで、変速装置20における遊星歯車機構の差動動作を禁止することができる。一方、このクラッチCL1は、第1係合部材と第2係合部材とを解放状態に制御することで、サンギヤS1とキャリアC1との連結を切り離し、これらの相対回転を許容する。従って、このクラッチCL1は、解放状態に制御することで、変速装置20における各回転要素の差動回転を許容することができる。
 ブレーキBK1は、サンギヤS1の回転を規制するブレーキ装置である。このブレーキBK1は、クラッチCL1と同じように、摩擦係合式のもの又は噛み合い式のものとして構成すればよい。このブレーキBK1は、油圧駆動又は電動によって係合動作又は解放動作を行うものであり、サンギヤS1と一体になって回転する第1係合部材と、車体側(例えば動力伝達装置のケース等)に固定した第2係合部材と、を有する。ここで例示するブレーキBK1は、油圧調整装置(図示略)が調整した供給油圧によって動作する。
 このブレーキBK1は、第1係合部材と第2係合部材とを係合状態に制御することで、サンギヤS1を車体側に連結して、サンギヤS1の回転を規制する。半係合状態のブレーキBK1は、第1係合部材を第2係合部材に対して滑らせながら、サンギヤS1の回転を停止させない範囲内で規制する。完全係合状態のブレーキBK1は、サンギヤS1の回転を禁止する。一方、このブレーキBK1は、第1係合部材と第2係合部材とを解放状態に制御することで、サンギヤS1と車体側との連結を切り離し、サンギヤS1の回転を許容する。
 変速装置20は、そのクラッチCL1とブレーキBK1とが共に解放状態にあるときにニュートラル状態となる。そのニュートラル状態とは、この例示における変速装置20の入出力間である第1回転軸21と第2回転軸との間(つまりキャリアC1とリングギヤR1との間)で動力伝達を行えない状態のことを云う。このニュートラル状態では、エンジンENGと差動装置30とが切断され、この間の動力伝達が遮断された状態になる。
 一方、この変速装置20においては、クラッチCL1とブレーキBK1の内の何れか一方を係合させることで、キャリアC1とリングギヤR1との間(エンジンENGと差動装置30との間)の動力伝達が可能な接続状態になる。従って、クラッチCL1とブレーキBK1の内の一方を係合させた際には、エンジンENGと駆動輪Wとの間での動力伝達が可能になるので、エンジンENGの動力を用いた走行を行うことができ、また、エンジンブレーキを発生させることができる。
 例えば、この変速装置20は、クラッチCL1を解放させると共にブレーキBK1を係合させることで、サンギヤS1が固定(回転停止)された状態での差動回転を行うものとなる。その際、この変速装置20は、キャリアC1に入力されたエンジンENGの回転を増速させてリングギヤR1から出力する。つまり、この変速装置20は、クラッチCL1の解放とブレーキBK1の係合とによって、変速比が1よりも小さいオーバドライブ(OD)状態となる。
 これに対して、この変速装置20は、クラッチCL1を係合させると共にブレーキBK1を解放させることで、全ての回転要素が一体になって回転する差動回転の禁止状態になり、入出力間(キャリアC1とリングギヤR1との間)が直結状態となる。その際、この変速装置20は、変速比が1となり、キャリアC1に入力されたエンジンENGの回転を増速も減速もさせることなく、等速でリングギヤR1から出力する。
 この様に、この変速装置20においては、クラッチCL1の解放とブレーキBK1の係合によって高速側の変速段(高速段)が構成され、クラッチCL1の係合とブレーキBK1の解放によって低速側の変速段(低速段)が構成されることになる。このハイブリッドシステム1-1では、変速装置20の変速比が1以下なので、必ずしも第1回転電機MG1の高トルク化を図る必要がない。
 差動装置30は、差動回転が可能な複数の回転要素を有するものであり、その夫々の回転要素からなる遊星歯車機構を備える。その遊星歯車機構としては、シングルピニオン型のもの、ダブルピニオン型のもの、ラビニヨ型のもの等を適用可能である。この例示の差動装置30は、シングルピニオン型の遊星歯車機構を1つ備えており、その回転要素としてのサンギヤS2とリングギヤR2と複数のピニオンギヤP2とキャリアC2とを有する。この差動装置30においては、そのサンギヤS2とリングギヤR2とキャリアC2の内の1つが変速装置20を介してエンジンENGに接続され、その残りの内の1つが第1回転電機MG1に接続され、最後の1つが第2回転電機MG2と駆動輪Wとに接続される。この例示では、変速装置20のリングギヤR1をキャリアC2に連結し、第1回転電機MG1をサンギヤS2に連結し、第2回転電機MG2と駆動輪WをリングギヤR2に連結する。ここで、キャリアC2は、変速装置20のリングギヤR1と一体になって回転できるよう当該リングギヤR1に対して連結された回転要素であり、変速装置20との間の動力伝達要素を成す。また、サンギヤS2は、MG1回転軸12に対して一体になって回転できるように連結された回転要素であり、第1回転電機MG1との間の動力伝達要素を成す。また、リングギヤR2は、下記の歯車群等を介して第2回転電機MG2や駆動輪Wに連結された回転要素であり、第2回転電機MG2や駆動輪Wとの間の動力伝達要素を成す。
 この差動装置30のリングギヤR2には、同心に配置された一体回転可能なカウンタドライブギヤ51が接続されている。そのカウンタドライブギヤ51は、平行にずらして配置された回転軸を有するカウンタドリブンギヤ52と噛み合い状態にある。カウンタドリブンギヤ52は、平行にずらして配置された回転軸を有するリダクションギヤ53と噛み合い状態にある。そのリダクションギヤ53は、MG2回転軸13の軸上に固定されている。従って、カウンタドリブンギヤ52と第2回転電機MG2との間においては、そのリダクションギヤ53を介して動力伝達が行われる。例えば、リダクションギヤ53は、カウンタドリブンギヤ52よりも小径であり、第2回転電機MG2の回転を減速してカウンタドリブンギヤ52に伝達する。
 また、カウンタドリブンギヤ52は、カウンタシャフト54の軸上に固定されている。ここで、この例示のハイブリッド車両100は、FF(Front engine Front drive)車、RR(Rear engine Rear drive)車又はFF車若しくはRR車ベースの四輪駆動車と仮定する。これが為、そのカウンタシャフト54の軸上には、ドライブピニオンギヤ55が固定されている。カウンタドリブンギヤ52とドライブピニオンギヤ55は、カウンタシャフト54を介して一体になって回転することができる。そのドライブピニオンギヤ55は、差動装置56のデフリングギヤ57と噛み合い状態にある。差動装置56は、左右の駆動軸58を介して駆動輪Wに連結されている。例えば、このハイブリッドシステム1-1は、そのドライブピニオンギヤ55とデフリングギヤ57(つまり差動装置56)を第2回転電機MG2とリダクションギヤ53との間に配置することで、コンパクト化を図ることができる。
 このハイブリッドシステム1-1の動力伝達装置においては、変速装置20の変速比と差動装置30の変速比とから全体の変速比(言うなればハイブリッドシステム1-1のシステム変速比)が決まる。このシステム変速比とは、変速装置20と差動装置30とからなる1つの動力伝達装置においての入出力間の比のことであり、この動力伝達装置の出力側回転数に対する入力側回転数の比(減速比)を表したものである。この例示では、差動装置30のリングギヤR2の回転数に対する変速装置20のキャリアC1の回転数の比がシステム変速比となる。従って、この動力伝達装置では、差動装置30だけで変速機としての機能を構成するよりも変速比の幅が広くなる。
 このハイブリッドシステム1-1においては、図2に示すように、エンジンECU91とMGECU92とを統括制御すると共にシステムの統合制御を行う統合ECU(以下、「HVECU」と云う。)90が設けられており、これらによって本システムの制御装置が構成される。
 HVECU90には、車速センサ、アクセル開度センサ、MG1回転数センサ、MG2回転数センサ、出力軸回転数センサ、バッテリセンサ等の各種センサが接続されている。このHVECU90は、その各種センサによって、車速、アクセル開度、第1回転電機MG1の回転数(MG1回転数)、第2回転電機MG2の回転数(MG2回転数)、動力伝達装置の出力軸(例えば差動装置30のリングギヤR2の回転軸)の回転数、二次電池のSOC(State of Charge)等を取得する。
 HVECU90は、取得した情報に基づいて、ハイブリッド車両100に対する要求駆動力、要求パワー、要求トルク等を算出する。このHVECU90は、例えば、算出した要求車両駆動力に基づいて、要求エンジントルク、要求MG1トルク及び要求MG2トルクを算出する。HVECU90は、その要求エンジントルクをエンジンECU91に送信してエンジンENGに出力させると共に、要求MG1トルク及び要求MG2トルクをMGECU92に送信して第1回転電機MG1及び第2回転電機MG2に出力させる。
 また、このHVECU90は、後述する走行モード等に基づいてクラッチCL1とブレーキBK1の制御を行う。その際、HVECU90は、クラッチCL1に対する供給油圧の指令値(PbCL1)とブレーキBK1に対する供給油圧の指令値(PbBK1)を油圧調整装置に出力する。油圧調整装置は、各指令値PbCL1,PbBK1に応じた供給油圧の制御を行い、クラッチCL1とブレーキBK1を係合動作又は解放動作させる。
 このハイブリッドシステム1-1においては、電気自動車(EV)走行モードとハイブリッド(HV)走行モードとが設定されており、その何れかの走行モードでハイブリッド車両100を走行させることができる。
 EV走行モードとは、第1及び第2の回転電機MG1,MG2の内の少なくとも1つの動力を駆動輪Wに伝える走行モードのことである。HV走行モードとは、エンジンENGの動力のみを駆動輪Wに伝える走行と、エンジンENGの動力に加えて第2回転電機MG2の動力も駆動輪Wに伝える走行と、を行うことができる走行モードのことである。
 図3には、その走行モード毎のハイブリッドシステム1-1の作動係合表を示している。その作動係合表のクラッチCL1の欄とブレーキBK1の欄において、丸印は係合状態を表し、空欄は解放状態を表している。また、三角印は、クラッチCL1が係合状態であればブレーキBK1が解放状態となり、クラッチCL1が解放状態であればブレーキBK1が係合状態となることを表している。この作動係合表の第1回転電機MG1の欄と第2回転電機MG2の欄において、「G」は発電機としての作動状態が主となることを表し、「M」は電動機としての作動状態が主となることを表している。
[EV走行モード]
 EV走行モードは、第2回転電機MG2のみを動力源とする単独モータEVモードと、第1及び第2の回転電機MG1,MG2の双方を動力源とする両モータEVモードと、に分けられる。このハイブリッドシステム1-1においては、例えば、低負荷運転時に単独モータEVモードが選択され、これよりも高負荷運転が要求されると両モータEVモードが選択される。
[単独モータEVモード]
 単独モータEVモードにおいて、SOCに基づき二次電池が充電可能な場合、HVECU90は、必ずしもエンジンブレーキによる電力消費を必要としないので、クラッチCL1とブレーキBK1を共に解放させる。これにより、変速装置20は、その遊星歯車機構がニュートラル状態となり、各回転要素が差動回転を行うことができる状態になる。この場合、HVECU90は、MGECU92に対して第2回転電機MG2に正回転で要求車両駆動力に応じた正のMG2トルクを出力させることで、ハイブリッド車両100に前進方向の車両駆動力を発生させる。正回転とは、前進時におけるMG2回転軸13や差動装置30のリングギヤR2の回転方向のことである。図4には、この前進時の共線図を示している。
 ここで、この単独モータEVモード(エンジンブレーキ不要)での前進時には、カウンタドリブンギヤ52の回転に連動してリングギヤR2が正回転するので、差動装置30の差動回転に伴い第1回転電機MG1で引き摺り損失を発生させる可能性がある。これが為、HVECU90は、第1回転電機MG1を発電機として作動させることで、引き摺り損失の低減を図る。具体的に、HVECU90は、第1回転電機MG1に僅かなトルクを掛けて発電させ、このMG1回転数を0回転にフィードバック制御することで、第1回転電機MG1の引き摺り損失を低減させる。また、第1回転電機MG1にトルクを掛けずとも当該第1回転電機MG1を0回転に維持できるときは、第1回転電機MG1にトルクを加えずに当該第1回転電機MG1の引き摺り損失の低減を図ればよい。また、第1回転電機MG1の引き摺り損失を低減する為には、この第1回転電機MG1のコギングトルク又はd軸ロックを利用して、第1回転電機MG1を0回転にしてもよい。d軸ロックとは、回転子を固定するような磁界を発生させる電流をインバータから第1回転電機MG1に供給することで、この第1回転電機MG1を0回転に制御することを云う。
 また、この前進時には、キャリアC2と共に変速装置20のリングギヤR1も正回転する。その際、変速装置20は、クラッチCL1とブレーキBK1とを解放させたニュートラル状態になっているので、サンギヤS1が負回転で空転すると共にキャリアC1が停止し、エンジンENGを0回転のまま連れ回さない。従って、この前進時には、第1回転電機MG1の回生量を大きく取ることができる。また、この前進時には、エンジンENGを停止させた状態での走行が可能になる。また、この前進時には、EV走行中のエンジンENGの回転に伴う引き摺り損失が発生しないので、燃費(電費)を向上させることができる。
 尚、後進時には、二次電池の充電が可能であれば、クラッチCL1とブレーキBK1を共に解放させ、第2回転電機MG2に負回転で要求車両駆動力に応じた負のMG2トルクを出力させることで、ハイブリッド車両100に後進方向の駆動力を発生させる。その際にも、HVECU90は、前進時と同じようにして、第1回転電機MG1の引き摺り損失を低減させる。
 一方、この単独モータEVモードにおいて、SOCが所定値よりも大きく二次電池の充電が禁止される場合には、その二次電池を放電させるべく、上記の駆動時の状態でエンジンブレーキを併用すればよい。これが為、この場合には、図3に示すように、クラッチCL1とブレーキBK1の内の何れか一方だけを係合させることで、エンジンENGを連れ回し状態とし、エンジンブレーキを発生させる。その際、HVECU90は、第1回転電機MG1の制御によりエンジン回転数を上昇させる。
[両モータEVモード]
 両モータEVモードにおいて、HVECU90は、クラッチCL1とブレーキBK1を共に係合させる。これにより、変速装置20においては、クラッチCL1の係合に伴い遊星歯車機構の差動回転が禁止され、且つ、ブレーキBK1の係合に伴いサンギヤS1の回転が禁止されるので、遊星歯車機構の全ての回転要素が停止する。これが為、エンジンENGは、その回転数が0になる。また、リングギヤR1が停止しているので、差動装置30においては、そのリングギヤR1に接続されているキャリアC2も停止し、このキャリアC2が0回転にロックされる。図5には、このときの共線図を示している。
 HVECU90は、第1回転電機MG1と第2回転電機MG2とに要求車両駆動力に応じたMG1トルクとMG2トルクとを出力させる。ここで、このときのキャリアC2は、その回転が禁止されているので、MG1トルクに対する反力を取ることができる。従って、差動装置30においては、MG1トルクをリングギヤR2から出力させることができる。前進時には、第1回転電機MG1に負回転で負のMG2トルクを出力させることで、リングギヤR2から正回転のトルクを出力させることができる。一方、後進時には、第1回転電機MG1に正回転で正のMG2トルクを出力させることで、リングギヤR2から負回転のトルクを出力させることができる。
 尚、後進時には、二次電池の充電が可能であれば、クラッチCL1とブレーキBK1を共に係合させ、変速装置20のキャリアC1を固定することによって、第1回転電機MG1と第2回転電機MG2の双方の動力で走行させてもよい。
[HV走行モード]
 HV走行モードにおいては、第1回転電機MG1で反力を取りながらエンジントルクのみ又はエンジントルクとMG2トルクとを駆動軸58に伝えて走行する。その際に駆動軸58に伝達されるエンジントルクは、所謂エンジン直達トルクと云われるものであり、電気パスを介することなくエンジンENGから駆動軸58に機械的に伝達される。このHV走行モードは、変速装置20が高速段に切り替えられた走行モード(以下、「HVハイモード」と云う。)と、変速装置20が低速段に切り替えられた走行モード(以下、「HVローモード」と云う。)と、に分けられる。この例示のハイブリッドシステム1-1においては、高車速走行時に動力循環の低減が可能なHVハイモードを選択させ、これよりも中低車速で走行しているときにHVローモードを選択させる。図6には、HVハイモードにおける共線図を示している。また、図7には、HVローモードにおける共線図を示している。このHV走行モードでは、基本的に差動装置30が差動回転を行える状態にあり、クラッチCL1とブレーキBK1の状態(係合状態又は解放状態)を制御することで変速装置20の変速段の切り替えが行われる。
 HVハイモードにおいて、HVECU90は、クラッチCL1を解放させると共にブレーキBK1を係合させることで、変速装置20を高速段に切り替え、エンジンENGの回転が増速して出力されるように制御する。一方、HVローモードにおいて、HVECU90は、クラッチCL1を係合させると共にブレーキBK1を解放させることで、変速装置20を低速段に切り替え、エンジンENGの回転が等速のまま出力されるように制御する。
 後進時には、HVローモードを使う。この後進時には、第1回転電機MG1を発電機、第2回転電機MG2を電動機として動作させ、この第2回転電機MG2を前進時とは逆向きに回転させる。
 HVECU90は、そのHVハイモードとHVローモードの切り替えを行う際に、変速装置20と差動装置30とを同時に変速させる協調変速制御を実行する。その協調変速制御においては、変速装置20と差動装置30の内の何れか一方の変速比を増加させ、他方の変速比を減少させる。
 具体的に、HVECU90は、HVハイモードからHVローモードに切り替える場合、切り替え過程におけるシステム変速比が一定に保たれるように、変速装置20の低速段への変速に同期させて差動装置30の変速比をハイギヤ側に変化させる。これに対して、HVECU90は、HVローモードからHVハイモードに切り替える場合、切り替え過程におけるシステム変速比が一定に保たれるように、変速装置20の高速段への変速に同期させて差動装置30の変速比をローギヤ側に変化させる。この様に、このハイブリッドシステム1-1においては、システム変速比の不連続な変化が抑制又は低減されるので、変速に伴うエンジン回転数の調節量が減少され、又は変速に伴うエンジン回転数の調節が不要になる。
 HVECU90は、HVローモードへの切り替え後、例えば差動装置30の変速比制御によってシステム変速比をローギヤ側へと連続的に変化させる。一方、HVECU90は、HVハイモードへの切り替え後、例えば差動装置30の変速比制御によってシステム変速比をハイギヤ側へと連続的に変化させる。その差動装置30の変速比制御は、例えば、第1回転電機MG1や第2回転電機MG2の回転数の制御によって行う。このハイブリッドシステム1-1においては、変速装置20と差動装置30と第1回転電機MG1とクラッチCL1とブレーキBK1とでシステム全体における変速システムが構成される。これが為、これらの構成は、第1回転電機MG1の回転を電気的に制御することで、システム変速比が連続的に変化させられる電気的無段変速機として動作させることができる。
 図8は、HV走行モードの理論伝達効率線を示す図であって、HVハイモードとHVローモードとを切り替える際の理論伝達効率線を示す。本図では、横軸にシステム変速比、縦軸にHV走行モードの理論伝達効率を示す。HV走行モードにおいては、その理論伝達効率線を用い、例えば同一変速比であればHVハイモードとHVローモードの内の高効率の走行モードが選択される。
 理論伝達効率は、その動力伝達装置に入力される動力が電気パスを介さずに機械的な伝達で全てカウンタドライブギヤ51に伝達される場合に最大効率1.0となる。HVローモードの理論伝達効率は、システム変速比が変速比γ1で最大効率1.0となる。この変速比γ1は、オーバドライブ側のシステム変速比(γ1<1)である。また、HVハイモードの理論伝達効率は、システム変速比が変速比γ2で最大効率1.0となる。この変速比γ2は、変速比γ1よりもハイギヤ側の変速比(γ2<γ1)である。システム変速比が変速比γ1又は変速比γ2のときには、第1回転電機MG1(サンギヤS2)の回転数が0になる。これが為、システム変速比が変速比γ1又は変速比γ2のときには、第1回転電機MG1が反力を受けることによる電気パスは0となり、機械的な動力の伝達のみによってエンジンENGからカウンタドライブギヤ51に動力を伝達することができる。以下、その変速比γ1のことを「第1機械伝達変速比γ1」とも云う。また、変速比γ2のことを「第2機械伝達変速比γ2」とも云う。
 図8から明らかなように、このHV走行モードの理論伝達効率は、システム変速比が第1機械伝達変速比γ1よりもローギヤ側の値となるに従い低下する。また、この理論伝達効率は、システム変速比が第2機械伝達変速比γ2よりもハイギヤ側の値となるに従い低下する。また、この理論伝達効率は、第1機械伝達変速比γ1と第2機械伝達変速比γ2との間の変速比の領域において低効率側に湾曲している。
 この様に、このハイブリッドシステム1-1の動力伝達装置は、システム変速比が1よりもハイギヤ側に2つのメカニカルポイント(第1機械伝達変速比γ1と第2機械伝達変速比γ2)を有する。そして、この動力伝達装置では、変速装置20とクラッチCL1とブレーキBK1とを有することで、エンジンENGが差動装置30のキャリアC2に直接連結される場合のメカニカルポイント(第1機械伝達変速比γ1)よりもハイギヤ側に別のメカニカルポイント(第2機械伝達変速比γ2)を発生させることができる。従って、このハイブリッドシステム1-1では、HV走行モードにおいて、ハイギヤで動作しているときの伝達効率を向上させることができ、高車速走行時の燃費を向上させることができる。
 ここで、図9には、車速と要求車両駆動力と走行モードとの対応関係の一例を示している。このハイブリッドシステム1-1では、その図9に示すように、主に低車速で且つ要求車両駆動力が低負荷のときにEV走行を行う。但し、第1回転電機MG1や第2回転電機MG2の出力特性に応じて、車速が高くなるほど、より負荷の低いところまでEV走行の領域が狭まる。その替わり、高車速で且つ要求車両駆動力が低負荷のときには、クラッチCL1の解放とブレーキBK1の係合によって変速装置20をオーバドライブ状態(高速段)に制御して、HV走行で燃費を向上させる。残りの領域(つまり、車速に拘わらず要求車両駆動力が中負荷及び高負荷のとき、中車速で且つ要求車両駆動力が低負荷のとき)では、クラッチCL1の係合とブレーキBK1の解放によって変速装置20を直結状態(低速段)に制御してHV走行させる。尚、高車速で且つ要求車両駆動力が低負荷であっても、車速が低下するほど変速装置20を直結状態に制御している。
 HVECU90は、EV走行モードからHV走行モードへと切り替えるときに、停止中のエンジンENGを始動させる。例えば、HVECU90は、要求車両駆動力の増加や車速の上昇等に伴ってEV走行モードからHV走行モードへの切り替えが必要と判断した場合、エンジンECU91に対してエンジンENGの始動要求を行う。
 そして、このハイブリッドシステム1-1では、車速や要求車両駆動力に基づいて切り替え後のHV走行モード(HVハイモード又はHVローモード)を決めると、そのHV走行モードに応じたエンジン始動完了後の変速装置20の目標変速段(目標変速比)が決まる。HVハイモードへの切り替えの場合には、エンジン始動完了後の変速装置20の目標変速段(目標変速比)としてクラッチCL1の解放とブレーキBK1の係合による高速段(オーバードライブ状態)が要求される(図9の矢印a、b)。また、HVローモードへの切り替えの場合には、エンジン始動完了後の変速装置20の目標変速段(目標変速比)としてクラッチCL1の係合とブレーキBK1の解放による低速段(直結状態)が要求される(図9の矢印c、d)。
 現在のEV走行が単独モータEVモード(エンジンブレーキ不要)の場合、変速装置20は、現状でニュートラル状態なので、切り替え後のHV走行モードに応じた目標変速段(目標変速比)へと変速させる。また、現在のEV走行がエンジンブレーキ併用時の単独モータEVモードの場合、変速装置20は、現状で高速段又は低速段になっているので、現在の変速段と切り替え後のHV走行モードに応じた目標変速段(目標変速比)とが異なる場合、その目標変速段(目標変速比)へと変速させる。また、現在のEV走行が両モータEVモードの場合、変速装置20は、クラッチCL1とブレーキBK1が共に係合している状態なので、切り替え後のHV走行モードに応じた目標変速段(目標変速比)へと変速させる。
 この様に、このハイブリッドシステム1-1においては、EV走行モードからHV走行モードへの切り替えを行う場合、変速装置20の変速を要求されることがある。そして、ニュートラル状態の変速装置20に対して変速が要求された場合には、目標変速段(目標変速比)に応じた係合制御対象のクラッチCL1又はブレーキBK1を係合状態に制御する必要がある。ここで、ニュートラル状態の変速装置20においては、クラッチCL1とブレーキBK1が解放状態になっており、このクラッチCL1やブレーキBK1で回転数差ΔNが生じている場合がある。その回転数差ΔNとは、そのクラッチCL1やブレーキBK1の第1係合部材と第2係合部材との間の回転数の差のことである。これが為、その係合制御対象のクラッチCL1又はブレーキBK1で回転数差ΔNが大きくなっている場合には、このクラッチCL1又はブレーキBK1を係合させた際に、このクラッチCL1又はブレーキBK1の耐久性を低下させる虞があり、また、変速ショックを発生させる虞もある。そこで、本実施例のHVECU90には、EV走行モードからHV走行モードへの切り替えが要求されて、EV走行中にエンジンENGを始動させる場合、エンジン始動後の目標変速段(目標変速比)へと変速装置20を変速させる際に、その目標変速段に応じた係合制御対象のクラッチCL1又はブレーキBK1の回転数差ΔNを低減させる。つまり、このHVECU90には、その回転数差ΔNを低減させることで、係合制御対象のクラッチCL1又はブレーキBK1の耐久性の低下や変速ショックの発生を抑制させる。
 ここで、EV走行中に運転者や車両が急加速を要求している場合には、HV走行モードへの素早い切り替えが求められているので、回転数差ΔNの低減制御の実施によるモード切り替え応答性の低下が起こり得る。これが為、HVECU90には、急加速が求められている場合、回転数差ΔNの低減制御を実行せずに、変速装置20の変速完了までの応答性を上げることが望ましい。しかしながら、いくら急加速が要求されているからといって、係合制御対象のクラッチCL1又はブレーキBK1の回転数差ΔNが大きいときにまで回転数差ΔNの低減制御を実行しないと、そのクラッチCL1又はブレーキBK1の耐久性の低下や変速ショックを生じさせてしまう虞がある。一方、その回転数差ΔNが小さいときには、係合制御対象のクラッチCL1又はブレーキBK1を係合させたとしても、その様な耐久性の低下や変速ショックが起こり難くなっていると云える。つまり、回転数差ΔNが小さいときには、必ずしも回転数差ΔNの低減制御を実行する必要はない。
 そこで、HVECU90には、係合制御対象のクラッチCL1又はブレーキBK1の回転数差ΔNが大きければ、急加速の要求の有無に拘わらず回転数差ΔNの低減制御を実行させ、耐久性の低下や変速ショックの発生を抑える。また、このHVECU90には、その回転数差ΔNが小さく且つ急加速要求が無いときも、回転数差ΔNの低減制御を実行させ、耐久性の低下や変速ショックの発生を抑える。一方、このHVECU90には、その回転数差ΔNが小さく且つ急加速要求があれば、回転数差ΔNの低減制御を実行せずに変速装置20の変速完了までの応答性を上げる。図10には、これらの回転数差ΔNの低減制御の実施範囲の一例を示している。ここでは、アクセル開度変化率Δθ/tに基づいて急加速であるのか否かを観ている。
 以下、EV走行中にエンジンENGを始動させる際の演算処理動作について、図11のフローチャートと図12のタイムチャートに基づき説明する。
 この例示のハイブリッド車両100は、図12のタイムチャートに示すように、第2回転電機MG2のみが正回転で正のMG2トルクを出力しており、且つ、クラッチCL1の制御油圧(CL1油圧)とブレーキBK1の制御油圧(BK1油圧)とが0でクラッチCL1とブレーキBK1とが共に解放状態なので、ニュートラル状態の変速装置20で且つ第2回転電機MG2の動力による単独モータEVモードで走行している(図4の共線図)。尚、第1回転電機MG1は、その際の反力を受け持つべく、0回転で負のMG1トルクを発生させている。
 HVECU90は、そのEV走行中にエンジンENGの始動要否を判定する(ステップST1)。
 このステップST1では、EV走行モードからHV走行モードへの切り替えが要求されている場合にエンジンENGの始動が必要と判定し、その切り替えが要求されていない場合にエンジンENGの始動が不要と判定する。つまり、この判定は、アクセル開度θ等の運転者によるアクセル踏み込み量、運転者のアクセル操作又は自動走行制御時(クルーズコントロール等の実行中)の駆動要求に応じたスロットル開度などに基づいて、又はこれらのアクセル踏み込み量やスロットル開度に応じた要求車両駆動力に基づいて実行する。HVECU90は、エンジンENGの始動が必要と判定しなかった場合、ステップST9に進み、EV走行を継続させる。
 HVECU90には、このステップST1の判定で用いた値(上記のアクセル踏み込み量や要求車両駆動力等)を利用して、エンジン始動後(走行モード切り替え後)の変速装置20の目標変速段を設定させる。この設定は、例えば、ステップST1の判定と共に実行すればよい。図12のタイムチャートでは、単独モータEVモード(図4の共線図)からHVハイモード(図6の共線図)への切り替えを例示している。これが為、この例示では、ブレーキBK1が変速装置20を目標変速段へと変速させる際の係合制御対象となる。
 尚、ここで設定される目標変速段は、仮設定されたものであり、下記のアクセル開度変化率Δθ/tに応じて変更される場合がある。例えば、アクセル開度変化率Δθ/tが小さいときには、目標変速段の最初の設定時よりも大幅にアクセル開度θが大きくなり、要求車両駆動力がエンジンENGの始動要否判定時よりも大きく増える可能性が低いものと考えられる。これに対して、アクセル開度変化率Δθ/tが大きいときには、目標変速段の最初の設定時よりも大幅にアクセル開度θが大きくなって、要求車両駆動力がエンジンENGの始動要否判定時よりも大きく増える可能性が高いと考えられる。そして、例えば図9の矢印aの切り替えの場合には、要求車両駆動力が今よりも大幅に増えることで、エンジン始動後の変速装置20の目標変速段をオーバドライブ状態の高速段から直結状態の低速段に変更しなければならない場合も有り得る。そこで、この例示では、そのアクセル開度変化率Δθ/tに基づいて、エンジン始動後の変速装置20の目標変速段がエンジンENGの始動要否判定時に設定されたままで良いのか否かを判断させてもよい。その際、このアクセル開度変化率Δθ/tは、少なくともエンジンENGの始動が必要と判定された時点からの最新の値を算出することが望ましい。
 HVECU90は、エンジンENGの始動が必要と判定した場合、目標変速段に応じた係合制御対象のクラッチCL1又はブレーキBK1の回転数差ΔNが所定値N1よりも大きくなっているのか否かを判定する(ステップST2)。解放状態にあるクラッチCL1又はブレーキBK1は、その回転数差ΔNが大きいときほど、係合動作によって耐久性の低下や変速ショックを引き起こす可能性が高くなる。このステップST2は、そのクラッチCL1又はブレーキBK1を今の回転数差ΔNのままで係合させた際に、このクラッチCL1又はブレーキBK1の耐久性の低下や変速ショックを生じさせる虞があるのか否かについて判定するものである。別の云い方をするならば、このステップST2は、そのクラッチCL1又はブレーキBK1を今の回転数差ΔNのままで係合させても良いのか否か、つまり今のクラッチCL1又はブレーキBK1の状態のままで変速装置20を目標変速段へと変速させても良いのか否かを判定するものである。従って、所定値N1については、そのまま係合させても耐久性や変速ショックの観点で問題の生じない回転数差ΔNの最大値又は当該最大値に補正値を持たせた値を設定しておけばよい。その補正値は、回転数差ΔNの検出誤差等を考慮に入れる為のものである。尚、問題の生じないときとは、耐久性の低下や変速ショックが全く起こらないとき、耐久性の低下や変速ショックは発生するが許容し得る範囲内にあるときのことを云う。図12のタイムチャートでは、ブレーキBK1が係合制御対象になっているので、このブレーキBK1の回転数差ΔNとの比較判定が行われる。
 HVECU90は、その回転数差ΔNが所定値N1よりも大きいと判定した場合、その回転数差ΔNが今よりも小さくなるように第1回転電機MG1の回転数を制御する(ステップST3)。この例示の構成においては、第1回転電機MG1の回転数を低下させる。この第1回転電機MG1の回転数の低下制御は、目標変速段に応じた係合制御対象のクラッチCL1又はブレーキBK1の係合に伴う耐久性の低下を抑え、且つ、そのクラッチCL1又はブレーキBK1の係合に伴う変速ショックの発生を抑える為のものである。従って、その第1回転電機MG1の回転数は、回転数差ΔNが少なくとも所定値N1以下となるように制御を行えばよく、より好ましくは回転数差ΔNが0又は略0の微小回転数差N2(<N1)となるように制御する。つまり、このステップST3は、回転数差ΔNの低減制御とも云える。ここでは、その微小回転数差N2を所定値として設定し、回転数差ΔNが所定値N2よりも小さくなるように第1回転電機MG1の回転数の低下制御を行う。回転数差ΔNを0又は略0に制御した場合には、耐久性の向上代が大きく、また、変速ショックも略無くすことができるからである。
 図12のタイムチャートでは、ブレーキBK1の回転数差ΔNが所定値N1よりも大きくなっている場合を示している。この例示では、その回転数差ΔNが所定値N2よりも小さくなるように第1回転電機MG1の回転数の低下制御を行うことで、そのブレーキBK1の第1係合部材と第2係合部材との間の回転数を同期させる。この第1回転電機MG1の回転数の低下制御は、エンジンENGの始動が必要との判定と略同時に開始している。具体的には、ブレーキBK1の回転数差ΔNを縮めるべく、負回転方向に第1回転電機MG1の回転数を低下させ、且つ、負のMG1トルクを増加させる。
 HVECU90は、その回転数差ΔNが所定値N2よりも小さくなっているのか否かを判定する(ステップST4)。
 HVECU90は、回転数差ΔNが所定値N2よりも小さくなっていなければ、ステップST3の第1回転電機MG1の回転数の低下制御を継続させる。
 HVECU90は、回転数差ΔNが所定値N2よりも小さいと判定した場合、回転数差ΔNの低減制御を終了させる(ステップST5)。このステップST5では、その判定時の回転数とMG1トルクが維持されるように第1回転電機MG1の制御を行う。つまり、このステップST5は、回転数差ΔNを縮める為に行ってきた第1回転電機MG1の回転数の低下制御を終わらせるものとも云える。その回転数差ΔNが低減され、第1係合部材と第2係合部材の回転数の同期が完了したときには、図5の共線図に示す両モータEVモードと同じ状態になっており、未だEV走行が続いている。
 しかる後、HVECU90は、変速装置20の目標変速段への変速を実行する(ステップST6)。このステップST6では、目標変速段に基づいて、クラッチCL1又はブレーキBK1の内の何れか一方のみが係合状態となるように制御が始まる。図12のタイムチャートでは、ニュートラル状態からオーバドライブ状態への変速を行うので、BK1油圧の増加を始めることで、変速装置20の変速制御を開始する。その際には、BK1油圧が所定値を超えたときにブレーキBK1の係合部材同士が実際に係合し始めるので、この係合と共に変速装置20の変速動作が実際に始まる。そのBK1油圧は、ブレーキBK1が完全係合状態になるまで増加させる。
 HVECU90は、クラッチCL1又はブレーキBK1が完全係合状態となり、変速装置20が目標変速段への変速を終えると、エンジンENGの始動制御を実行する(ステップST7)。このステップST7では、停止中のエンジンENGの回転数を持ち上げるべく、第1回転電機MG1の回転数を再び制御し、第1回転電機MG1の回転でエンジンENGの回転数が点火可能な回転数まで上昇したら当該エンジンENGに対して始動制御を行う。その際、HVECU90は、エンジンENGの回転数の上昇に合わせて第1回転電機MG1で反力を取る。更に、このHVECU90は、出力側(例えば駆動輪Wや差動装置30のリングギヤR2)でトルク変動が生じないように、第2回転電機MG2にも反力を取らせる。
 図12のタイムチャートでは、変速装置20の変速が完了すると、この変速完了時に負回転になっている第1回転電機MG1を正回転に切り替えて、この第1回転電機MG1の回転数を増加させることで、この回転を差動装置30と変速装置20を介してエンジン回転軸11に伝え、エンジンENGの回転数を持ち上げる。図13には、第1回転電機MG1の回転でエンジンENGの回転数を持ち上げたときの共線図を示している。この状態は、HVハイモードなので、ブレーキBK1が係合状態にある。その持ち上げの際には、第1回転電機MG1と第2回転電機MG2に反力を取らせるべく、第1回転電機MG1に正のMG1トルクを出力させると共に、反力分だけ正のMG2トルクを増大させる。その後、エンジン回転数が点火可能な所定回転数まで上昇したときに、HVECU90は、エンジンENGを点火させると共に、エンジントルクの発生に伴う車両駆動力の変動を抑えるべく、MG1トルクとMG2トルクを調整する。ここでは、MG1回転数をエンジン点火時の回転数で止めて、このMG1トルクを0まで減少させると共に、第2回転電機MG2のMG2トルクを正のまま減少させる。
 また、HVECU90は、ステップST2で回転数差ΔNが所定値N1以下であると判定した場合、アクセル開度変化率Δθ/tが所定値Aよりも小さいのか否かを判定する(ステップST8)。このステップST8は、急加速が要求されているのか否かを判定する為のものであり、アクセル開度変化率Δθ/tが所定値Aよりも小さければ、急加速が要求されていないと判定し、アクセル開度変化率Δθ/tが所定値A以上であれば、急加速が要求されていると判定する。その所定値Aは、急加速と云えるだけの加速度の立ち上がりを生じさせるアクセル開度変化率Δθ/tの最小値又は当該最小値に補正値を持たせた値を設定しておけばよい。その補正値は、アクセル開度変化率Δθ/tの検出誤差等を考慮に入れる為のものである。また、この補正値は、急加速と判定させ易くしたいのであれば、その最小値よりも小さくなる値にすればよく、急加速と判定させ難くしたいのであれば、その最小値よりも大きくなる値にすればよい。尚、急加速であるのか否かは、運転者の感性や嗜好等によって変わるものである。これが為、所定値Aは、例えば、車両の購買層の感性や嗜好等に合わせて適宜決めることが望ましい。このステップST8では、アクセル開度変化率Δθ/tに替えてアクセル踏み込み操作速度やスロットル開度変化率で判定を行ってもよい。
 ここで、アクセル開度変化率Δθ/tが所定値Aよりも小さいと判定された場合には、急加速要求時ほどのEV走行モードからHV走行モードへの切り替えの応答性が求められていないと云える。これが為、この場合には、ステップST3に進んで回転数差ΔNを低減させた後、上述した様に変速装置20の変速制御やエンジンENGの始動制御を実行する。つまり、この場合には、係合制御によるクラッチCL1又はブレーキBK1の耐久性の低下や変速ショックを生じさせる可能性は低いが、更なる耐久性の低下や変速ショックの抑制を図るべく、回転数差ΔNの低減制御を実施してから変速装置20の変速制御やエンジンENGの始動制御を行う。
 これに対して、アクセル開度変化率Δθ/tが所定値A以上と判定された場合、運転者は、急加速を要求している。また、自動走行制御中(クルーズコントロール等の実行中)であれば、スロットル開度変化率が所定値(所定値Aに相当するもの)以上と判定された場合には、車両側から急加速が要求されていると云える。そして、急加速が要求されているときには、急加速が要求されていないときと比べて、変速ショックが僅かに発生したとしても、EV走行モードからHV走行モードへの切り替えを素早く完了させることが望ましい。従って、急加速が要求されているときのHVECU90は、ステップST6に進んで、変速装置20の目標変速段への変速を実行させ、ステップST7に進んで、エンジンENGの始動制御を実行させる。
 この様に、このハイブリッドシステム1-1及び動力伝達装置では、目標変速段に応じた係合制御対象のクラッチCL1又はブレーキBK1の回転数差ΔNが大きい場合、急加速要求の有無に拘わらず、その回転数差ΔNを第1回転電機MG1の回転数の低下制御で縮めてから、変速装置20の目標変速段への変速制御とエンジンENGの始動制御とを実行する。また、このハイブリッドシステム1-1及び動力伝達装置では、その回転数差ΔNが小さく且つ急加速要求が無いときにも、その回転数差ΔNを第1回転電機MG1の回転数の低下制御で縮めてから、変速装置20の目標変速段への変速制御とエンジンENGの始動制御とを実行する。これにより、このハイブリッドシステム1-1及び動力伝達装置は、その係合制御対象のクラッチCL1又はブレーキBK1の係合に伴う耐久性の低下を回避でき、また、そのクラッチCL1又はブレーキBK1の係合に伴う変速ショックを小さく抑えることができる。従って、このハイブリッドシステム1-1及び動力伝達装置は、係合制御対象のクラッチCL1又はブレーキBK1を係合させる際に、その様な耐久性の低下や変速ショックの発生に対する策(CL1油圧又はBK1油圧の大きさや出力時間の調整等)を簡素化できるので、このクラッチCL1又はブレーキBK1の係合制御の容易化が図れる。
 また、このハイブリッドシステム1-1及び動力伝達装置では、その回転数差ΔNが小さく且つ急加速要求がある場合、回転数差ΔNの低減制御を実行することなく、変速装置20の目標変速段への変速制御とエンジンENGの始動制御とを実行するので、その回転数差ΔNの低減制御を実行した場合と比較して、EV走行モードからHV走行モードへと応答性良く切り替えることができる。つまり、このハイブリッドシステム1-1及び動力伝達装置は、この場合、変速ショックが僅かに発生したとしても、EV走行モードからHV走行モードへの切り替えを素早く完了させることができる。従って、このハイブリッドシステム1-1及び動力伝達装置は、回転数差ΔNの低減制御を実行した場合と比べて、急加速要求に応じた立ち上がり加速度でハイブリッド車両100を加速させることができる。
[変形例1]
 上述した実施例では、第1回転電機MG1の回転数の低下制御で回転数差ΔNの低減制御を実施した後、変速装置20の変速動作を行い、この変速装置20が動力伝達可能となったら再び第1回転電機MG1の回転数の増加制御でエンジン回転数を持ち上げている。その際、図4,5,13の共線図を順に観ると判るように、第1回転電機MG1は、その回転数を回転数差ΔNの低減制御の為に一旦負回転にした後、この回転数をエンジン始動制御の為に正回転に切り替えて増加させる。これが為、回転数差ΔNの低減制御を実施した場合には、この低減制御を実施しない場合と比べて、エンジン始動完了までの応答性を悪くする可能性がある。このエンジン始動の応答遅れは、回転数差ΔNが大きいほどに発生し易い。
 そこで、本変形例のHVECU90には、第1回転電機MG1の回転数の低下制御による回転数差ΔNの低減制御と変速装置20の変速制御とを並行して実施させる。
 ここで、この回転数差ΔNの低減制御と変速装置20の変速制御の並行処理は、エンジン始動完了までの応答性を向上させる上で有用であるが、目標回転数差まで回転数差ΔNが縮まる前に目標変速段に応じた係合制御対象のクラッチCL1又はブレーキBK1が係合し始めることもあるので、変速ショックを発生させる可能性がある。そこで、本変形例では、エンジン始動の応答遅れと変速ショックとを比較し、どちらを優先的に解消させるのかとの観点で並行処理を実行するのか否かを決めればよい。
 図14には、この並行処理を実行する際の回転数差ΔNの低減制御の実施割合Rを示している。その実施割合Rは、例えば、係合制御対象のクラッチCL1又はブレーキBK1のトルク容量T1と第1回転電機MG1の回転数の低下制御を行う為の回転同期トルクT2とを用い、下記の式1から求めることができる。
  R=T1/(T1+T2)  …  (1)
 この例示では、図14に示すように回転数差N3と回転数差N4の範囲内で実施割合Rを0にして、並行処理を実施させないようにしている。この並行処理の不実施範囲内では、回転数差ΔNの低減制御を終えてから変速装置20の変速制御を行う。この並行処理の不実施範囲は、エンジンENGの始動応答性や変速ショックの大きさ等に基づいて、実験やシミュレーションで求める。例えば、この不実施範囲(特に回転数差N3と回転数差N4)は、エンジン始動の応答遅れの解消よりも変速ショックの抑制を優先させるべき状態にある回転数差ΔN又は当該回転数差ΔNに補正値を持たせた値を設定しておけばよい。その補正値は、回転数差ΔNの検出誤差等を考慮に入れる為のものである。
 この例示では、上記の回転数差N3を所定値(第1閾値)に設定する。回転数差ΔNが所定値N3よりも小さいときには、並行処理の不実施範囲よりも実施割合Rを高くし、並行処理を実施することで、エンジン始動の応答遅れを解消させる。回転数差ΔNが小さいほど変速ショックが発生し難くなるからである。このときの実施割合Rは、回転数差ΔNが小さくなるにつれて変速ショックが小さくなるので、回転数差ΔNが小さいほど大きくする。つまり、この変形例では、回転数差ΔNが小さいほど並行処理が実施され易くなる。
 また、この例示では、上記の回転数差N4を所定値(第2閾値)に設定する。回転数差ΔNが所定値N4よりも大きいときには、並行処理の不実施範囲よりも実施割合Rを高くし、並行処理を実施することで、エンジン始動の応答遅れを解消させる。回転数差ΔNが大きいほどエンジン始動完了までの応答性が悪くなるからである。このときの実施割合Rは、回転数差ΔNが大きくなるにつれてエンジン始動の応答遅れが大きくなるので、回転数差ΔNが大きいほど大きくする。つまり、この変形例では、回転数差ΔNが大きいほど並行処理が実施され易くなる。
[変形例2]
 以上示した実施例及び変形例1の技術は、以下の図15に示すハイブリッドシステム1-2においても適用可能であり、その実施例及び変形例1と同様の効果を得ることができる。その図15の符号101は、このハイブリッドシステム1-2が搭載されたハイブリッド車両を示す。
 ハイブリッドシステム1-2は、ハイブリッドシステム1-1と同じように、動力源としてのエンジンENGと第1回転電機MG1と第2回転電機MG2とを備え、更に変速装置20と差動装置30と変速調整装置40とを有する動力伝達装置を備える。各動力源は、ハイブリッドシステム1-1と同じものである。一方、動力伝達装置は、ハイブリッドシステム1-1の動力伝達装置に対して以下のような構成上の違いを有するものである。
 ハイブリッドシステム1-2の動力伝達装置は、直列接続された変速装置20と差動装置30の配置、これらの接続形態などが異なる。
 変速装置20は、差動回転が可能な複数の回転要素からなる遊星歯車機構(具体的にはシングルピニオン型の遊星歯車機構)を備える。この例示でも、サンギヤS1は、変速調整装置40のブレーキBK1に接続されている。また、この例示においても、サンギヤS1とキャリアC1との間には、変速調整装置40のクラッチCL1を介在させている。
 但し、このハイブリッドシステム1-2においては、キャリアC1が差動装置30に接続され、この差動装置30との間の動力伝達を担う第2動力伝達要素となる。このハイブリッドシステム1-2では、エンジンENGが差動装置30に接続されるので、そのキャリアC1がエンジンENGとの間の動力伝達を担う第1動力伝達要素としても機能する。また、このハイブリッドシステム1-2では、変速装置20のリングギヤR1が変速装置20及び差動装置30からなる動力伝達装置の出力となり、カウンタドライブギヤ51等を介して第2回転電機MG2と駆動輪Wとに接続される。そのリングギヤR1は、カウンタドライブギヤ51と一体になって回転する。
 差動装置30は、差動動作が可能な複数の回転要素からなる遊星歯車機構(具体的にはシングルピニオン型の遊星歯車機構)を備える。この例示でも、サンギヤS2は、MG1回転軸12に接続されている。
 但し、このハイブリッドシステム1-2においては、キャリアC2がエンジンENGに接続され、キャリアC2とエンジン回転軸11とを一体になって回転させることができる。また、このハイブリッドシステム1-2においては、リングギヤR2が変速装置20のキャリアC1に接続され、このリングギヤR2とキャリアC1とを一体になって回転させることができる。
 このハイブリッドシステム1-2の作動係合表は、前述した図3のものと同じである。
[単独モータEVモード]
 二次電池が充電可能な場合には、クラッチCL1とブレーキBK1を共に解放させ、変速装置20をニュートラル状態に制御する。この単独モータEVモード(エンジンブレーキ不要)においては、ハイブリッドシステム1-1と同じように、エンジンブレーキを実施させずに回生電力を得ることができるので、燃費(電費)が向上する。一方、二次電池の充電が禁止される場合には、クラッチCL1とブレーキBK1の内の何れか一方だけを係合させることで、エンジンENGを連れ回し状態とし、エンジンブレーキを発生させる。この場合にも、HVECU90は、ハイブリッドシステム1-1と同じように、第1回転電機MG1の制御によりエンジン回転数を上昇させる。
 後進時には、二次電池の充電が可能であれば、クラッチCL1とブレーキBK1を共に解放させ、第2回転電機MG2の動力だけで走行させてもよく、クラッチCL1とブレーキBK1を共に係合させ、変速装置20のキャリアC1を固定することによって、第1回転電機MG1と第2回転電機MG2の双方の動力で走行させてもよい。
[HV走行モード]
 このハイブリッドシステム1-2は、ハイブリッドシステム1-1と同じように、HVハイモードとHVローモードを車速に応じて使い分けている。従って、このハイブリッドシステム1-2においてもメカニカルポイントが2つになるので、このHV走行モードにおいては、ハイギヤで動作しているときの伝達効率を向上させることができ、高車速走行時の燃費を向上させることができる。
 HVハイモードにおいては、クラッチCL1を解放させると共にブレーキBK1を係合させることで、変速装置20を高速段に切り替え、エンジンENGの回転が増速して出力されるように制御する。一方、HVローモードにおいては、クラッチCL1を係合させると共にブレーキBK1を解放させることで、変速装置20を低速段に切り替え、エンジンENGの回転が等速のまま出力されるように制御する。このハイブリッドシステム1-2においても、HVハイモードとHVローモードとの間で切り替える際には、変速装置20と差動装置30とを同時に変速させる協調変速制御を実行する。従って、このハイブリッドシステム1-2は、第1回転電機MG1の回転を電気的に制御することで、システム変速比が連続的に変化させられる電気的無段変速機として動作させることができる。
 後進時には、HVローモードで第1回転電機MG1を発電機、第2回転電機MG2を電動機として動作させ、この第2回転電機MG2を前進時とは逆向きに回転させる。
 ところで、前述した実施例及び変形例1-2においては2段の変速装置20を例示したが、その変速装置20は、3段以上の変速段を有するものであってもよく、無段変速機であってもよい。有段変速機の場合、変速装置20は、例えば、複数の遊星歯車機構の組み合わせと係合装置(ブレーキやクラッチ)により複数の変速段が構成されるものであってもよく、所謂一般的な有段の自動変速機であってもよい。無段変速機の場合、変速装置20は、例えば、ベルト式のものでもよく、ボールプラネタリ式のものでもよい。変速装置20は、何れの形態のものが適用されようとも、その入出力軸が夫々に第1動力伝達要素と第2動力伝達要素になる。
 また、前述した実施例及び変形例1-2においてはエンジンENGの動力等を利用した回生運転で充電を行うハイブリッド車両100,101を例示したが、その実施例及び変形例1-2で説明した技術は、外部電源による充電が可能なプラグインハイブリッド車両に適用してもよい。
 1-1,1-2 ハイブリッドシステム
 11 エンジン回転軸
 12 MG1回転軸
 13 MG2回転軸
 20 変速装置
 21 回転軸
 30 差動装置
 40 変速調整装置
 100,101 ハイブリッド車両
 90 HVECU(統合ECU)
 91 エンジンECU
 92 MGECU
 BK1 ブレーキ
 CL1 クラッチ
 C1,C2 キャリア
 ENG エンジン(機関)
 MG1 第1回転電機
 MG2 第2回転電機
 P1,P2 ピニオンギヤ
 R1,R2 リングギヤ
 S1,S2 サンギヤ
 W 駆動輪

Claims (8)

  1.  機関の回転軸が接続された第1動力伝達要素を有する変速装置と、
     前記変速装置の第2動力伝達要素と第1回転電機の回転軸と第2回転電機の回転軸及び駆動輪とに個別に接続された差動回転可能な複数の回転要素を有する差動装置と、
     前記第1動力伝達要素と前記第2動力伝達要素との間で動力伝達できないニュートラル状態又は当該第1動力伝達要素と当該第2動力伝達要素との間で動力伝達可能な状態へと前記変速装置を制御可能な係合部を有する変速調整装置と、
     前記第1及び第2の回転電機の内の少なくとも1つの動力を前記駆動輪に伝えるEV走行中に前記機関を始動させる場合に、前記第1回転電機の回転数を低下させる第1工程と、ニュートラル状態の前記変速装置を前記第1動力伝達要素と前記第2動力伝達要素との間で動力伝達可能な状態に制御する第2工程と、前記第1回転電機の回転数を増加させる第3工程と、を有する制御装置と、
     を備えることを特徴としたハイブリッド車両の動力伝達装置。
  2.  機関の回転軸が接続された第1回転要素と第1回転電機の回転軸が接続された第2回転要素とを含む差動回転可能な複数の回転要素を有する差動装置と、
     前記差動装置の第3回転要素が接続された第1動力伝達要素と第2回転電機の回転軸及び駆動輪が接続された第2動力伝達要素を有する変速装置と、
     前記第1動力伝達要素と前記第2動力伝達要素との間で動力伝達できないニュートラル状態又は当該第1動力伝達要素と当該第2動力伝達要素との間で動力伝達可能な状態へと前記変速装置を制御可能な係合部を有する変速調整装置と、
     前記第1及び第2の回転電機の内の少なくとも1つの動力を前記駆動輪に伝えるEV走行中に前記機関を始動させる場合に、前記第1回転電機の回転数を低下させる第1工程と、ニュートラル状態の前記変速装置を前記第1動力伝達要素と前記第2動力伝達要素との間で動力伝達可能な状態に制御する第2工程と、前記第1回転電機の回転数を増加させる第3工程と、を有する制御装置と、
     を備えることを特徴としたハイブリッド車両の動力伝達装置。
  3.  前記係合部の係合部材間の回転数差が第1所定値よりも小さいときは、前記第1工程と前記第2工程とを並行して実施する請求項1又は2に記載のハイブリッド車両の動力伝達装置。
  4.  前記第1工程と前記第2工程の並行処理は、前記回転数差が小さいほど実施され易くする請求項3記載のハイブリッド車両の動力伝達装置。
  5.  前記係合部の係合部材間の回転数差が第2所定値よりも大きいときは、前記第1工程と前記第2工程とを並行して実施する請求項1,2,3又は4に記載のハイブリッド車両の動力伝達装置。
  6.  前記第1工程と前記第2工程の並行処理は、前記回転数差が大きいほど実施され易くする請求項5記載のハイブリッド車両の動力伝達装置。
  7.  機関と、
     第1回転電機と、
     第2回転電機と、
     前記機関の回転軸が接続された第1動力伝達要素を有する変速装置と、
     前記変速装置の第2動力伝達要素と前記第1回転電機の回転軸と前記第2回転電機の回転軸及び駆動輪とに個別に接続された差動回転可能な複数の回転要素を有する差動装置と、
     前記第1及び第2の回転電機の内の少なくとも1つの動力を前記駆動輪に伝えてEV走行する場合に、前記変速装置を前記第1動力伝達要素と前記第2動力伝達要素との間で動力伝達できないニュートラル状態に制御し、該EV走行中に前記機関を始動させる場合、前記変速装置を前記第1動力伝達要素と前記第2動力伝達要素との間で動力伝達可能な状態に制御する係合部を有する変速調整装置と、
     前記EV走行中に前記機関を始動させる場合、前記変速装置が前記動力伝達可能な状態に制御される前又は当該状態への制御中に、前記第1回転電機の回転数を低下させ、且つ、前記変速装置が前記動力伝達可能な状態に制御された後に、前記第1回転電機の回転数を増加させる回転電機制御装置と、
     を備えることを特徴としたハイブリッドシステム。
  8.  機関と、
     第1回転電機と、
     第2回転電機と、
     前記機関の回転軸が接続された第1回転要素と前記第1回転電機の回転軸が接続された第2回転要素とを含む差動回転可能な複数の回転要素を有する差動装置と、
     前記差動装置の第3回転要素が接続された第1動力伝達要素と前記第2回転電機の回転軸及び駆動輪が接続された第2動力伝達要素を有する変速装置と、
     前記第1及び第2の回転電機の内の少なくとも1つの動力を前記駆動輪に伝えてEV走行する場合に、前記変速装置を前記第1動力伝達要素と前記第2動力伝達要素との間で動力伝達できないニュートラル状態に制御し、該EV走行中に前記機関を始動させる場合、前記変速装置を前記第1動力伝達要素と前記第2動力伝達要素との間で動力伝達可能な状態に制御する係合部を有する変速調整装置と、
     前記EV走行中に前記機関を始動させる場合、前記変速装置が前記動力伝達可能な状態に制御される前又は当該状態への制御中に、前記第1回転電機の回転数を低下させ、且つ、前記変速装置が前記動力伝達可能な状態に制御された後に、前記第1回転電機の回転数を増加させる回転電機制御装置と、
     を備えることを特徴としたハイブリッドシステム。
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