JP2004015982A

JP2004015982A - Speed change controller of hybrid transmission

Info

Publication number: JP2004015982A
Application number: JP2002170168A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Oba; 大羽　　拓; Hiroshi Iwano; 岩野　　浩; Kazuhiro Takeda; 竹田　和宏; Shunichi Oshitari; 忍足　俊一; Masayuki Yasuoka; 安岡　正之
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-06-11
Filing date: 2002-06-11
Publication date: 2004-01-15

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To perform speed change control that suppresses repeated charging/discharging to a battery even in the response delay of an engine in a hybrid transmission in which four rotating members exist on a collinear figure. <P>SOLUTION: A determination part 34 determines target engine torque tTe that generates a target engine output tPe at minimum fuel consumption and the target number of revolutions tTNe of the engine. An operating part 35 obtains the number of revolutions tNm1 of a first motor-generator from a rotational balance equation on the collinear figure. An operating part 36 obtains the target torque tTm1 of the motor-generator for making the actual number of revolutions Nm1 of the first motor-generator coincide with the target number of revolutions tNm1 from feed-back control. An operating part 37 obtains the target torque tTm2 of a second motor-generator that enables direct power distribution by which the power generation and the power consumption of the motor-generator coincide with each other. The target torques tTe, tTm1 and tTm2 are used for controls of the engine and both the motor-generators. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン等の原動機とモータ／ジェネレータとを搭載したハイブリッド車両に有用なハイブリッド変速機、特に、これら原動機とモータ／ジェネレータとの間における差動装置により無段変速動作を行わせることが可能なハイブリッド変速機の変速制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ハイブリッド変速機としては一般的に、シリーズ式と、パラレル式と、両者を組み合わせたシリーズ式＋パラレル式の３方式のものが知られているが、いずれもエンジン回転エネルギーの全部または一部を発電機により一旦電気エネルギーに変換し、この電気エネルギーとバッテリからの電力とで車両駆動系に結合されたモータを駆動して車両の走行を行わせ、余剰な電気エネルギーをバッテリに蓄電するのが普通である。
そして、エンジン動作点を最適燃費が実現されるよう定めてバッテリへの充放電をタイミング良く行わせることにより、運転状態に応じた要求駆動力を良好な燃費のもとで発生させ得るものである。
【０００３】
従来のハイブリッド変速機の変速制御装置を、特開平９−３０８０１２号公報に記載されたシリーズ式＋パラレル式のハイブリッド変速機用の変速制御装置について以下に説明する。
この種ハイブリッド変速機は、サンギヤ、リングギヤおよびキャリアよりなる単純遊星歯車組で前記の差動装置を構成し、キャリアに入力軸からのエンジン回転を入力する。
キャリアへの回転は、一方でサンギヤを経てジェネレータ（発電機）に伝達し、他方でリングギヤを経て車輪に伝達するようになし、リングギヤにはモータを結合してこれからの回転をも車輪に伝達するように構成する。
【０００４】
上記の構成を共線図により示すと図１１および図１２に示すごとくに表され、差動装置が、単純遊星歯車組で構成された３要素、２自由度の差動装置であるため、車輪駆動系を結合される出力（Ｏｕｔ）要素としてのリングギヤＲに上記のモータを直結し、エンジン（ＥＮＧ）が結合された入力要素としてのキャリアＣを挟んで出力Ｏｕｔと反対の側に位置するサンギヤＳに上記のジェネレータを結合することとなる。
【０００５】
図１１および図１２に示す共線図において、横軸は遊星歯車組のギヤ比により決まる回転メンバ間の距離比、つまりサンギヤＳおよびキャリアＣ間の距離を１とした時のサンギヤＳおよびリングギヤＲ間の距離の比をσで示すものである。
【０００６】
図１１の縦軸は、各回転メンバの回転速度、つまりキャリアＣへのエンジン回転数Ｎｅ、サンギヤＳ（ジェネレータ）の回転数Ｎ１、およびリングギヤＲ（モータ）からの出力（Ｏｕｔ）回転数Ｎｏを示し、２個の回転メンバの回転速度が決まれば他の１個の回転メンバの回転速度が決まる。
図１１において回転バランス式は、（Ｎ１−Ｎｏ）（Ｎｅ−Ｎｏ）＝（１＋σ）σで表され、サンギヤＳ（ジェネレータ）の回転数Ｎ１は、次式により求めることができる。
Ｎ１＝Ｎｏ＋（Ｎｅ−Ｎｏ）（１＋σ）／σ
【０００７】
図１２の縦軸は、各回転メンバに働くエンジントルクＴｅ、ジェネレータトルクＴ１、出力トルクＴｏ、およびモータトルクＴ２を示し、各回転メンバに結合された回転系のイナーシャを質量と見なし、それぞれに作用する上記のエンジントルクＴｅ、ジェネレータトルクＴ１、出力トルクＴｏ、およびモータトルクＴ２に応じて各回転メンバの回転速度は変化する。
ここで、キャリアＣに結合した入力回転系はエンジンＥＮＧが存在するためその回転イナーシャが大きく、またリングギヤＲに結合した出力（Ｏｕｔ）回転系も車輪やディファレンシャルギヤ装置などが存在するためその回転イナーシャが大きいことから、共線図上におけるレバー重心Ｇは図１２に示すごとく、イナーシャが大きなキャリアＣ（エンジンＥＮＧ）およびリングギヤＲ（出力Ｏｕｔ）間に位置し、この位置を以下ではサンギヤＳからの距離Ｘｇｃとして示す。
【０００８】
定常状態を維持（車速一定で目標駆動トルクを実現）するためには、各回転メンバに働くトルクによる重心Ｇ周りの並進運動γおよび回転運動δが共に０であることである。
つまり並進運動γについては、Ｔ１＋Ｔｅ＋（Ｔｏ＋Ｔ２）＝０が成立し、また回転運動δについては、Ｔ１×Ｘｇｃ＋Ｔｅ（Ｘｇｃ−１）＝（Ｔｏ＋Ｔ２）（１＋σ−Ｘｇｃ）が成立することである。
これら２式を解いてトルクバランス式は次式で表される。
Ｔ１＝−Ｔｅ｛σ／（１＋σ）｝
Ｔ２＝−Ｔｏ−Ｔｅ｛１／（１＋σ）｝
【０００９】
上記文献に記載されたハイブリッド変速機の変速制御装置にあっては、ジェネレータおよびモータのトルクＴ１，Ｔ２を、概ね以下のようにして決定する。
（１）エンジンのアクセル操作量から車輪の目標駆動トルクＴｏを決定する。
（２）この目標駆動トルクＴｏおよび出力回転Ｎｏ（車速）から目標出力Ｐｏを求める。
（３）目標出力Ｐｏを発生させる目標エンジン回転数Ｎｅおよび目標エンジントルクＴｅの組み合わせ（例えば最適燃費となる組み合わせ）を決定する。
（４）目標エンジントルクＴｅおよび目標駆動トルクＴｏを用いて前記のトルクバランス式の演算によりＴ１，Ｔ２を算出する。
（５）目標出力Ｐｏが一定になって安定したら、ジェネレータの実回転数が前記回転バランス式から求めた目標回転数Ｎ１に一致するようジェネレータのトルクＴ１をフィードバック制御する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、バッテリは周辺の使用環境温度が低下すると急激に性能が低下することが知られており、例えば−３０℃のような極低温になると許容可能な充放電量が通常時の数分の一程度まで落ち込むことがある。
そして、許容可能な充放電量を越えた充放電が行われるとバッテリが許容範囲を超えた電圧降下を生じてしまい、劣化が急速に進んで使用寿命を著しく短縮する。
このためハイブリッド変速機にあっては、バッテリへの充放電を制限しながら目標駆動力を実現する変速制御方式が肝要である。
【００１１】
しかし実際には、エンジントルクＴｅがその目標値とずれるのを免れず、そのずれ分が前記の式に入り込んでエネルギーのアンバランスを生じさせ、当該アンバランスをバッテリ電力により解消する必要があることから、前記したジェネレータおよびモータの発電電力および消費電力を一致させてバッテリの充放電を０にすることは従来の変速制御による限り困難であった。
この傾向は、アクセル操作などで目標駆動トルクが変化している間の過渡期において顕著になる。
【００１２】
特に、複数の遊星歯車組を組み合わせて差動装置を構成した場合のように、共線図上に配置される回転メンバとして４個以上の回転メンバが存在する２自由度の差動装置を用いる場合は、回転メンバ数の増加によりトルク制御個数が増えて回転メンバ間のトルクの関係が複雑になり、また後記するごとく前記ジェネレータおよびモータの目標トルクにエンジントルクだけでなく変速機出力トルクも関与することから、前記した従来の制御手法ではバッテリの充放電を抑えつつ目標駆動力を実現することが至難の業である。
【００１３】
ハイブリッド変速機を図１のような差動装置を用いて構成した場合につき詳述するに、この変速機はエンジンＥＮＧに近い前側に設けた差動装置を成すラビニョオ型プラネタリギヤセット２と、また反対の後側に設けたモータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を提供する複合電流２層モータ４とで構成する。
ラビニョオ型プラネタリギヤセット２は、ピニオンＰ１およびリングギヤＲを共有するシングルピニオン遊星歯車組７およびダブルピニオン遊星歯車組８の組み合わせになり、シングルピニオン遊星歯車組７はサンギヤＳ２およびリングギヤＲにそれぞれピニオンＰ１を噛合させた構造とし、ダブルピニオン遊星歯車組８はサンギヤＳ１および共有ピニオンＰ１の他に大径ピニオンＰ２を具え、大径ピニオンＰ２をサンギヤＳ１および共有ピニオンＰ１に噛合させた構造とする。
そして遊星歯車組７，８のピニオンＰ１，Ｐ２を全て、共通なキャリアＣにより回転自在に支持する。
【００１４】
以上の構成になるラビニョオ型プラネタリギヤセット２は、サンギヤＳ１、サンギヤＳ２、リングギヤＲおよびキャリアＣの４個の回転メンバを主たる要素とし、これら回転メンバの回転速度順はサンギヤＳ１、リングギヤＲ、キャリアＣ、サンギヤＳ２の順番であり、共線図は図２および図３のように表される。
図１における複合電流２層モータ４は、内側ロータ４ｒｉと、これを包囲する環状の外側ロータ４ｒｏと、これらロータ間における環状ステータ４ｓとを具え、環状ステータ４ｓと内側ロータ４ｒｉとで内側の第１モータ／ジェネレータＭＧ１を構成し、環状ステータ４ｓと外側ロータ４ｒｏとで外側の第２モータ／ジェネレータＭＧ２を構成する。
【００１５】
図２および図３の共線図にも示したが、図１のごとくサンギヤＳ１にモータ／ジェネレータＭＧ１（内側ロータ４ｒｉ）を結合し、リングギヤＲにエンジンＥＮＧを結合し、キャリアＣに車輪駆動系（ディファレンシャルギヤ装置６等）への出力（Ｏｕｔ）を結合し、サンギヤＳ２にモータ／ジェネレータＭＧ２（外側ロータ４ｒｏ）を結合する。
モータ／ジェネレータＭＧ１は図２および図３の共線図上においてエンジンＥＮＧに近い側にあり、従って以下では、モータ／ジェネレータＭＧ１を入力側モータ／ジェネレータとも称し、モータ／ジェネレータＭＧ２は図２および図３の共線図上において車輪駆動系への出力（Ｏｕｔ）に近い側にあり、従って以下では、モータ／ジェネレータＭＧ２を出力側モータ／ジェネレータとも称する。
【００１６】
図２および図３の横軸は遊星歯車組７，８のギヤ比により決まる回転メンバ間の距離比、つまりリングギヤＲおよびキャリアＣ間の距離を１とした時のサンギヤＳ１およびリングギヤＲ間の距離の比をαで示し、キャリアＣおよびサンギヤＳ２間の距離をβで示したものである。
【００１７】
また図２の縦軸は、各回転メンバの回転速度、つまりリングギヤＲへのエンジン回転数Ｎｅ、サンギヤＳ１（モータ／ジェネレータＭＧ１）の回転数Ｎｍ１、キャリアＣからの出力（Ｏｕｔ）回転数Ｎｏ、およびサンギヤＳ２（モータ／ジェネレータＭＧ２）の回転数Ｎｍ２を示し、２個の回転メンバの回転速度が決まれば他の２個の回転メンバの回転速度が決まる。
図２において回転バランス式は、（Ｎｍ１−Ｎｏ）：（Ｎｅ−Ｎｏ）＝（１＋α）：１および（Ｎｅ−Ｎｍ２）：（Ｎｅ−Ｎｏ）＝（１＋β）：１で表され、モータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２はそれぞれ、エンジン回転数Ｎｅおよび出力回転数Ｎｏから次式により求めることができる。
Ｎｍ１＝（１＋α）Ｎｅ−α・Ｎｏ・・・（１）
Ｎｍ２＝（１＋β）Ｎｏ−β・Ｎｅ・・・（２）
【００１８】
図３の縦軸は、各回転メンバに働くエンジントルクＴｅ、モータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルクＴｍ１，Ｔｍ２、および出力（Ｏｕｔ）トルクＴｏを示す。
ここで、リングギヤＲに結合した入力回転系はエンジンＥＮＧが存在するためその回転イナーシャが大きく、またキャリアＣに結合した出力（Ｏｕｔ）回転系も車輪やディファレンシャルギヤ装置などが存在するためその回転イナーシャが大きいことから、共線図上におけるレバー重心Ｇは図３に示すごとく、イナーシャが大きなリングギヤＲ（エンジンＥＮＧ）およびキャリアＣ（出力Ｏｕｔ）間に位置し、この位置を以下ではサンギヤＳ１からの距離Ｘｇｃとして示す。
【００１９】
定常状態を維持（車速一定で目標駆動トルクを実現）するためには、４個の回転メンバに働くトルクによる重心Ｇ周りの並進運動γおよび回転運動δが共に０であることである。
つまり並進運動γについては、Ｔｍ１＋Ｔｅ＋（Ｔｏ＋Ｔｍ２）＝０が成立し、また回転運動δについては、Ｔｍ１×Ｘｇｃ＋Ｔｅ（Ｘｇｃ−α）＝Ｔｏ（α＋１−Ｘｇｃ）＋Ｔ２（α＋１＋β−Ｘｇｃ）が成立することである。
これら２式を解いてトルクバランス式は次式で表される。
Ｔｍ１＝−｛β・Ｔｏ＋（１＋β）Ｔｅ｝（α＋１＋β）・・・（３）
Ｔｍ２＝−｛（１＋α）Ｔｏ＋α・Ｔｅ｝（α＋１＋β）・・・（４）
これら（３），（４）式と、図１５に示すトルクＴ１，Ｔ２に関連して前記したトルクバランス式との比較から明らかなように、共線図上の回転メンバが４個存在する差動装置を用いたハイブリッド変速機の場合は、Ｔｍ１の項にエンジントルクＴｅだけでなく出力トルクＴｏも関与する。
【００２０】
ここで当該ハイブリッド変速機を、前記した文献に記載の変速制御装置と同様な手順（１）〜（５）で変速制御した場合の作用を説明する。
運転者によるアクセル操作で目標駆動トルクＴｏが変化すると、これに応じて変化する目標出力Ｐｏを発生させる目標エンジン回転数Ｎｅおよび目標エンジントルクＴｅの組み合わせが決定され、この目標エンジントルクＴｅおよび目標駆動トルクＴｏを用いて上記（３）式および（４）のようなトルクバランス式の演算によりモータ／ジェネレータ目標トルクＴｍ１，Ｔｍ２を決定することになる。
【００２１】
ところで、エンジンのトルクに関する目標値からの応答遅れはモータ／ジェネレータのそれに較べて遥かに大きく、またその制御精度も低くて、且つ環境条件や個体差の影響も受け易い。
そのため、モータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２はそれぞれ大きな応答遅れなしに上記の演算値である目標トルクＴｍ１，Ｔｍ２を実現できるのに、エンジンが過渡時において前記の目標トルクＴｅを達成することができない。
また、（３）式から明らかなようにモータ／ジェネレータ目標トルクＴｍ１に目標駆動トルクＴｏが関与するためトルク変化が大きい上に、モータ／ジェネレータ目標トルクＴｍ２も出力（Ｏｕｔ）から離れた結合されるため全体のトルクバランスに（特に重心Ｇ周りに回転運動に）与える影響が大きい。
【００２２】
そのため特に、共線図上に４個以上の回転メンバが存在する型式のハイブリッド変速機に前記従来の変速制御方式をそのまま適用すると、トルクバランスを取ることができなく、図１３に示すごとくアクセル踏み込み瞬時ｔ１の直後の過渡期において各回転メンバの目標トルクは概ね実現されるものの、特に円で囲んで示す箇所においてエンジンの実線で示す実回転数が破線で示す目標値と大きく乖離し、これに伴うパワーバランスのずれを、同じく円で囲んで示すごとくバッテリへの充放電により補償する必要が生ずる。
かかるバッテリへの充放電は、特に極低温時において許容範囲を超えることが多く、バッテリの劣化を早めることになる。
【００２３】
本発明は、上記の問題が両モータ／ジェネレータの目標トルクを共線図上のトルクバランス式から求めてそれぞれのトルク制御に供するためであるとの事実認識に基づき、
一方のモータ／ジェネレータの目標トルクは、対応する前記の回転バランス式により求めた当該モータ／ジェネレータの目標回転数に実回転数を一致させるような例えばフィードバック制御により求め、他方のモータ／ジェネレータの目標トルクは両モータ／ジェネレータによる発電電力および消費電力が一致するダイレクト配電となるのに必要なトルクを目標トルクとする構成となし、これにより、
目標駆動力が変化している過渡期においてもエンジントルクの大きな応答遅れや変速機出力トルクに大きく影響されることなく回転メンバの回転数を目標値にほぼ一致させることができるようにすることで、パーワーバランスのずれに伴うバッテリへの充放電を抑制し得るようにしてその寿命低下に関する問題を解消した変速制御が可能なハイブリッド変速機の変速制御装置を提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
この目的のため本発明によるハイブリッド変速機の変速制御装置は、請求項１に記載のごとくに構成する。
つまり、共線図上に４個以上の回転メンバが存在する２自由度の差動装置を具え、共線図上の内側に位置する２個の内側回転メンバにそれぞれ原動機からの入力および駆動系への出力を結合し、共線図上の外側に位置する２個の外側回転メンバにそれぞれ２個のモータ／ジェネレータを結合したハイブリッド変速機を前提とし、
これに対し目標原動機出力演算手段と、原動機動作点決定手段と、入力側モータ／ジェネレータ目標回転数演算手段と、入力側モータ／ジェネレータ目標トルク演算手段と、出力側モータ／ジェネレータ目標トルク演算手段とを設ける。
【００２５】
目標原動機出力演算手段は、アクセル操作量から求めた目標駆動トルクと車速とから目標原動機出力を演算し、原動機動作点決定手段は、目標原動機出力を発生させるための目標原動機回転数および目標原動機トルクの組み合わせを決定する。
入力側モータ／ジェネレータ目標回転数演算手段は、目標原動機回転数および車速から共線図上の回転バランス式を解いて、入力側モータ／ジェネレータの目標回転数を求め、入力側モータ／ジェネレータ目標トルク演算手段は、入力側モータ／ジェネレータの実回転数を入力側モータ／ジェネレータ目標回転数に一致させるための入力側モータ／ジェネレータの目標トルクを求める。
そして出力側モータ／ジェネレータ目標トルク演算手段は、両モータ／ジェネレータの実回転数および入力側モータ／ジェネレータ目標トルクから、これらモータ／ジェネレータの一方による発電電力および他方による消費電力が一致するダイレクト配電となるのに必要な出力側モータ／ジェネレータの目標トルクを求める。
そして変速制御装置は、原動機、入力側モータ／ジェネレータおよび出力側モータ／ジェネレータをそれぞれ、上記対応する目標トルクが実現されるよう制御することにより前記目標駆動トルクを達成する。
【００２６】
また同じ目的のため本発明によるハイブリッド変速機の変速制御装置は、請求項３に記載のごとくに構成することができる。
つまり、請求項１に記載の場合と同じハイブリッド変速機に対し、目標原動機出力演算手段と、原動機動作点決定手段と、出力側モータ／ジェネレータ目標回転数演算手段と、出力側モータ／ジェネレータ目標トルク演算手段と、入力側モータ／ジェネレータ目標トルク演算手段とを設ける。
目標原動機出力演算手段および原動機動作点決定手段は請求項１におけると同じもので、
出力側モータ／ジェネレータ目標回転数演算手段は、前記目標原動機回転数および車速から共線図上の回転バランス式を解いて、出力側モータ／ジェネレータの目標回転数を求め、出力側モータ／ジェネレータ目標トルク演算手段は、出力側モータ／ジェネレータの実回転数を出力側モータ／ジェネレータ目標回転数に一致させるための出力側モータ／ジェネレータの目標トルクを求める。
【００２７】
入力側モータ／ジェネレータ目標トルク演算手段は、両モータ／ジェネレータの実回転数および出力側モータ／ジェネレータ目標トルクから、これらモータ／ジェネレータの一方による発電電力および他方による消費電力が一致するダイレクト配電となるのに必要な入力側モータ／ジェネレータの目標トルクを求める。
そして変速制御装置は、原動機、入力側モータ／ジェネレータおよび出力側モータ／ジェネレータをそれぞれ、前記対応する目標トルクが実現されるよう制御することにより前記目標駆動トルクを達成する。
【００２８】
更に同じ目的のため本発明によるハイブリッド変速機の変速制御装置は、請求項５に記載のごとくに構成することができる。
つまり、請求項１，３に記載の場合と同じハイブリッド変速機に対し、目標原動機出力演算手段と、原動機動作点決定手段と、入力側モータ／ジェネレータ目標回転数演算手段と、入力側モータ／ジェネレータ目標トルクフィードバック演算手段と、ダイレクト配電用出力側モータ／ジェネレータ目標トルク演算手段と、出力側モータ／ジェネレータ目標回転数演算手段と、出力側モータ／ジェネレータ目標トルクフィードバック演算手段と、ダイレクト配電用入力側モータ／ジェネレータ目標トルク演算手段と、モータ／ジェネレータ目標トルク選択手段とを設ける。
【００２９】
目標原動機出力演算手段および原動機動作点決定手段は請求項１，３に記載のものと同じもので、入力側モータ／ジェネレータ目標回転数演算手段は請求項１に記載のものと同じもので、出力側モータ／ジェネレータ目標回転数演算手段は請求項３に記載のものと同じものである。
入力側モータ／ジェネレータ目標トルクフィードバック演算手段は、入力側モータ／ジェネレータの実回転数を前記入力側モータ／ジェネレータ目標回転数に一致させるフィードバック制御により入力側モータ／ジェネレータの目標トルクを求め、
ダイレクト配電用出力側モータ／ジェネレータ目標トルク演算手段は、前記両モータ／ジェネレータの実回転数および前記フィードバック制御により求めた入力側モータ／ジェネレータ目標トルクから、これらモータ／ジェネレータの一方による発電電力および他方による消費電力が一致するダイレクト配電となるのに必要な出力側モータ／ジェネレータの目標トルクを求める。
【００３０】
出力側モータ／ジェネレータ目標トルクフィードバック演算手段は、出力側モータ／ジェネレータの実回転数を前記出力側モータ／ジェネレータ目標回転数に一致させるフィードバック制御により出力側モータ／ジェネレータの目標トルクを求め、
ダイレクト配電用入力側モータ／ジェネレータ目標トルク演算手段は、前記両モータ／ジェネレータの実回転数および前記フィードバック制御により求めた出力側モータ／ジェネレータ目標トルクから、これらモータ／ジェネレータの一方による発電電力および他方による消費電力が一致するダイレクト配電となるのに必要な入力側モータ／ジェネレータの目標トルクを求める。
【００３１】
モータ／ジェネレータ目標トルク選択手段は、前記両モータ／ジェネレータのうち回転数絶対値が低い方のモータ／ジェネレータに係わる目標トルクを前記フィードバック制御による目標トルクとし、他方のモータ／ジェネレータの目標トルクをダイレクト配電用の目標トルクとする。
そして変速制御装置は、原動機、入力側モータ／ジェネレータおよび出力側モータ／ジェネレータをそれぞれ、前記対応する目標トルクが実現されるよう制御することにより前記目標駆動トルクを達成する。
【００３２】
【発明の効果】
これら請求項１，３，５に記載された本発明の構成によれば、一方のモータ／ジェネレータの目標トルクは、対応する前記の回転バランス式により求めた当該モータ／ジェネレータの目標回転数に実回転数を一致させるような（請求項３ではフィードバック制御）により求め、他方のモータ／ジェネレータの目標トルクは両モータ／ジェネレータによる発電電力および消費電力が相互に一致するダイレクト配電となるのに必要なトルクとするから、
両モータ／ジェネレータの目標トルクを共線図上のトルクバランス式から求めないこととなって、これらモータ／ジェネレータ目標トルクに原動機出力トルクや変速機出力トルクが関与しないこととなる。
【００３３】
従って、目標値に対して大きな応答遅れを持つ原動機出力トルクや、モータ／ジェネレータ目標トルクに大きく関与する変速機出力トルクの影響を排除しつつモータ／ジェネレータ目標をトルク求めることができ、たとえ目標駆動力が変化している過渡期においても原動機出力トルクの大きな応答遅れや変速機出力トルクに大きく影響されることなく回転メンバの回転数を目標値にほぼ一致させ得る。
このため本発明によれば、原動機出力トルクの応答遅れにより回転メンバの回転数が目標値から大きく外れて生ずるパーワーバランスのずれに伴うバッテリへの充放電を抑制することができ、バッテリの寿命低下に関する従来の前記問題を解消し得る。
【００３４】
また、特に請求項１に記載の発明によれば、原動機に近い入力側モータ／ジェネレータの実回転数が目標回転数に一致するように（例えばフィードバック制御により）入力側モータ／ジェネレータの目標トルクを求めるから、原動機の実回転数を一層確実に目標回転数に一致させる制御となって、原動機を最適燃費制御する時などにおいてその制御意図を更に確実なものにすることができる。
【００３５】
更に、特に請求項５に記載の発明によれば、両モータ／ジェネレータのうち回転数絶対値の低い方のモータ／ジェネレータの実回転数が目標回転数に一致するようフィードバック制御により当該モータ／ジェネレータの目標トルクを求め、他方のモータ／ジェネレータの目標トルクをダイレクト配電により求めたから、ダイレクト配電により一方のモータ／ジェネレータの回転数が０になる可能性を排除して、両モータ／ジェネレータの発電電力と消費電力とが一致してバッテリに対する充放電を抑制する効果を全回転領域で補償することができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図１は、概略については既に前記したが、本発明の一実施の形態になる変速制御装置を適用するためのハイブリッド変速機を例示し、これを本実施の形態においては、前輪駆動車（ＦＦ車）用のトランスアクスルとして用いるのに有用な以下に詳述する構成となす。
【００３７】
図において１は変速機ケースを示し、該変速機ケース１の軸線方向（図の左右方向）右側（エンジンＥＮＧに近い前側）にラビニョオ型プラネタリギヤセット２を、また図の左側（エンジンＥＮＧから遠い後側）に例えば複合電流２層モータ４を可とするモータ／ジェネレータ組を内蔵する。
これらラビニョオ型プラネタリギヤセット２および複合電流２層モータ４は変速機ケース１の主軸線上に同軸に配置するが、この主軸線からオフセットさせて平行に配置したカウンターシャフト５およびディファレンシャルギヤ装置６をも変速機ケース１内に内蔵させる。
【００３８】
ラビニョオ型プラネタリギヤセット２は、ロングピニオンＰ１およびリングギヤＲを共有するシングルピニオン遊星歯車組７およびダブルピニオン遊星歯車組８の組み合わせになり、シングルピニオン遊星歯車組７はサンギヤＳ２およびリングギヤＲにそれぞれロングピニオンＰ１を噛合させた構造とし、ダブルピニオン遊星歯車組８はサンギヤＳ１およびロングピニオンＰ１の他に、大径のショートピニオンＰ２を備え、ショートピニオンＰ２をサンギヤＳ２およびロングピニオンＰ１に噛合させた構造とする。
そして遊星歯車組７，８のピニオンＰ１，Ｐ２を全て、共通なキャリアＣにより回転自在に支持する。
【００３９】
以上の構成になるラビニョオ型プラネタリギヤセット２は、サンギヤＳ１、サンギヤＳ２、リングギヤＲ、およびキャリアＣの４個の回転メンバを主たる要素とし、これら４個の回転メンバのうち２個のメンバの回転速度を決定すると他のメンバの回転速度が決まる２自由度の差動装置を構成する。
そして４個の回転メンバの回転速度順は、サンギヤＳ１、リングギヤＲ、キャリアＣ、サンギヤＳ２の順番である。
なお本実施の形態で用いるラビニョオ型プラネタリギヤセット２は、シングルピニオン遊星歯車組７およびダブルピニオン遊星歯車組８のリングギヤ同士を結合し、キャリア同士を結合したものに等価である。
【００４０】
複合電流２層モータ４は、内側ロータ４ｒｉと、これを包囲する環状の外側ロータ４ｒｏとを、変速機ケース１内に同軸に回転自在に支持して備え、これら内側ロータ４ｒｉおよび外側ロータ４ｒｏ間における環状空間に同軸に配置した環状ステ−タ４ｓを変速機ケース１に固設して構成する。
環状コイル４ｓと内側ロータ４ｒｉとで内側のモータ／ジェネレータである第１のモータ／ジェネレータＭＧ１が構成され、環状コイル４ｓと外側ロータ４ｒｏとで外側のモータ／ジェネレータである第２のモータ／ジェネレータＭＧ２が構成される。
ここでモータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２はそれぞれ、複合電流を供給される時は供給電流に応じた個々の方向の、また供給電流に応じた個々の速度（停止を含む）の回転を出力するモータとして機能し、複合電流を供給されない時は外力による回転に応じた電力を発生する発電機として機能する。
【００４１】
ラビニョオ型プラネタリギヤセット２の上記した４個の回転メンバには、回転速度順に、つまり図２および図３の共線図にも示したがサンギヤＳ１、リングギヤＲ、キャリアＣ、サンギヤＳ２の順に、第１モータ／ジェネレータＭＧ１、原動機であるエンジンＥＮＧ、ディファレンシャギヤ装置６を含む車輪駆動系への出力（Ｏｕｔ）、第２モータ／ジェネレータＭＧ２をそれぞれ結合する。
【００４２】
この結合を図１に基づき以下に詳述するに、リングギヤＲを上記の通りエンジン（ＥＮＧ）回転が入力される入力要素とするため、このリングギヤＲをエンジンクランクシャフト９に結合する。
サンギヤＳ１は中空軸１３を介して第１モータ／ジェネレータＭＧ１の内側ロータ４ｒｉに結合し、このモータ／ジェネレータＭＧ１および中空軸１３を遊嵌する軸１４を介してサンギヤＳ２を第２モータ／ジェネレータＭＧ２の外側ロータ４ｒｏに結合する。
【００４３】
キャリアＣを前記のごとく、車輪駆動系へ回転を出力する出力要素とするため、このキャリアＣに中空軸１５を介して出力歯車１６を結合し、これをカウンターシャフト５上のカウンター歯車１７に噛合させる。
カウンターシャフト５には別にファイナルドライブピニオン１８を一体的に設け、これを、ディファレンシャルギヤ装置６に設けたファイナルドライブリングギヤ１９に噛合させる。
変速機からの出力回転は、ファイナルドライブピニオン１８およびファイナルドライブリングギヤ１９により構成されるファイナルドライブギヤ組を経てディファレンシャルギヤ装置６に至り、このディファレンシャルギヤ装置により左右駆動輪２０に分配されるものとする。
【００４４】
上記の構成になるハイブリッド変速機は、前記した通り図２および図３に示すような共線図により表すことができ、この共線図上の回転バランス式は図２に関連して前記した（１），（２）式により表され、またトルクバランス式は図３に関連して前記した（３），（４）式により表される。
【００４５】
図２および図３の共線図におけるレバーの傾き（変速比）は、変速機の入力（エンジン）回転数Ｎｅと、入力（エンジン）トルクＴｅとの組み合わせであるエンジン動作点（Ｎｅ，Ｔｅ）、
サンギヤＳ１に係わるモータ／ジェネレータＭＧ１の回転数Ｎｍ１と、トルクＴｍ１との組み合わせであるモータ／ジェネレータ動作点（Ｎｍ１，Ｔｍ１）、
サンギヤＳ２に係わるモータ／ジェネレータＭＧ２の回転数Ｎｍ２と、トルクＴｍ２との組み合わせであるモータ／ジェネレータ動作点（Ｎｍ２，Ｔｍ２）により決まり、
これらにより出力Ｏｕｔの回転数Ｎｏ（車速）と、トルクＴｏとの組み合わせ（Ｎｏ，Ｔｏ）が定まる。
【００４６】
なお図１ではモータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を複合電流２層モータとして構成したが、モータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２はこれに限られず、例えば図４に示すように、相互に径方向へオフセットさせて配置することができる。
本実施の形態においては、先ずシングルピニオン遊星歯車組７およびダブルピニオン遊星歯車組８を図１の場合とは前後逆に配置し、エンジン（ＥＮＧ）回転を入力されるリングギヤＲをショートピニオンＰ２に噛合させる。
そして、サンギヤＳ２に係わるモータ／ジェネレータＭＧ２をラビニョオ型プラネタリギヤセット２に同軸に配置したロータ４ｒｏおよびステータ４ｓｏにより構成し、サンギヤＳ１に係わるモータ／ジェネレータＭＧ１をラビニョオ型プラネタリギヤセット２の軸線からオフセットさせて配置したロータ４ｒｉおよびステータ４ｓｉにより構成する。
【００４７】
そして、サンギヤＳ１に結合した駆動軸をモータ／ジェネレータＭＧ２のロータ４ｒｏに貫通し、この駆動軸とモータ／ジェネレータＭＧ１のロータ４ｒｉとの間をギヤ列３により駆動結合する。
かようにモータ／ジェネレータＭＧ１，　ＭＧ２を相互に径方向へオフセットさせて配置した構成によれば、両モータ／ジェネレータの配置の自由度が増す。
ラビニョオ型プラネタリギヤセット２およびモータ／ジェネレータＭＧ１，　ＭＧ２をかように構成した図４に示すハイブリッド変速機も、その共線図は図２および図３に示すように表されることは言うまでもない。
【００４８】
上記したハイブリッド変速機の変速制御システムは図５に示すごとく、ハイブリッドコントローラ２１を具え、このハイブリッドコントローラ２１は後述する目標エンジントルク（ｔＴｅ）指令をエンジンコントローラ２２に供給し、エンジンコントローラ２２がエンジンＥＮＧを当該目標トルク発生状態で運転させるように機能する。
【００４９】
ハイブリッドコントローラ２１は更に、モータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の目標トルク（ｔＴｍ１）指令および目標トルク（ｔＴｍ２）指令をそれぞれモータコントローラ２３に供給し、モータコントローラ２３がインバータ２４およびバッテリ２５によりモータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２をそれぞれの目標トルク発生状態で動作させるように機能する。
【００５０】
目標トルクｔＴｅ，ｔＴｍ１，ｔＴｍ２を求めるためハイブリッドコントローラ２１には、アクセルペダル踏み込み量からアクセル開度ＡＰＯを検出するアクセル開度センサ２６からの信号と、車速ＶＳＰを検出する車速センサ２７からの信号と、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転センサ２８からの信号と、第１モータ／ジェネレータＭｇ１の回転数Ｎｍ１を検出する第１モータ／ジェネレータ回転センサ２９からの信号と、第２モータ／ジェネレータＭｇ２の回転数Ｎｍ２を検出する第２モータ／ジェネレータ回転センサ３０からの信号とを入力する。
ハイブリッドコントローラ２１はこれら入力情報を基に、図６にブロック線図で示す処理を行ってハイブリッド変速機の変速制御を以下のごとくに行う。
【００５１】
目標駆動トルク演算部３１は、センサアクセル開度ＡＰＯおよび車速ＶＳＰから運転者要求している車輪の目標駆動トルクｔＴｄを周知のマップ検索などの手法により求める。
目標エンジン（原動機）出力演算部３２は、車速ＶＳＰに車輪タイヤ半径などで決まる定数Ｋｒを掛けて車輪駆動軸回転数Ｎｄを求め、乗算器３２ａで車輪駆動軸回転数Ｎｄと上記目標駆動トルクｔＴｄとの乗算により車輪の目標駆動力ｔＰｖを算出し、これにモータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の損失分を加算して目標エンジン（原動機）出力ｔＰｅを求める。
なお、目標エンジン（原動機）出力ｔＰｅの算出に当たっては、モータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の損失分に加えて、必要に応じラビニョオ型プラネタリギヤセット２の伝動ロス分をも加算することができる。
【００５２】
エンジン（原動機）動作点決定部３４は、目標エンジン（原動機）出力ｔＰｅを発生させるための目標エンジン（原動機）トルクｔＴｅおよび目標エンジン（原動機）回転数ｔＮｅの組み合わせとしてエンジン（原動機）動作点を決定する。
かかるエンジン動作点の決定に際し好ましくは、図７に例示するエンジン性能線図を基に目標エンジン（原動機）出力ｔＰｅを最低燃費で発生させるエンジントルクＴｅおよびエンジン回転数Ｎｅの組み合わせをエンジン動作点（ｔＴｅ，ｔＮｅ）とする最適燃費制御を用いるのが良い。
【００５３】
図７は、エンジン出力ごとにこれを発生するエンジントルクＴｅおよびエンジン回転数Ｎｅの組み合わせを等馬力線として示し、各等馬力線上にあって対応するエンジン出力を最低燃費で発生させるエンジントルクＴｅおよびエンジン回転数Ｎｅの組み合わせをＡ，Ｂ点により示し、各等馬力線上の最低燃費点Ａ，Ｂを結ぶ線を最適燃費線として示す。
図７を基に最適燃費制御によりエンジン動作点（ｔＴｅ，ｔＮｅ）を求めるに際しては、目標エンジン（原動機）出力ｔＰｅに対応する等馬力線と最適燃費線との交点を例えばＡ点のように決定し、当該点に対応するエンジントルクＴｅおよびエンジン回転数Ｎｅの組み合わせをエンジン動作点（ｔＴｅ，ｔＮｅ）と定める。
【００５４】
第１（入力側）モータ／ジェネレータ目標回転数演算部３５は、変速機出力回転数Ｎｏおよび目標エンジン回転数ｔＮｅから、第１（入力側）モータ／ジェネレータＭＧ１の目標回転数ｔＮｍ１を、前記（１）式に対応する次の回転バランス式
ｔＮｍ１＝（１＋α）ｔＮｅ−α・Ｎｏ・・・（５）
の演算により求める。
【００５５】
第１（入力側）モータ／ジェネレータ目標トルク演算部３６は、第１（入力側）モータ／ジェネレータＭＧ１の目標回転数ｔＮｍ１および当該モータ／ジェネレータの実回転数Ｎｍ１を入力され、実回転数Ｎｍ１をフィードバックゲインＫｇで目標回転数ｔＮｍ１に一致させるための当該モータ／ジェネレータＭＧ１の目標トルクｔＴｍ１を以下のフィードバック演算により求める。
ｔＴｍ１＝Ｋｇ（ｔＮｍ１−Ｎｍ１）　・・・（６）
【００５６】
第２（出力側）モータ／ジェネレータ目標トルク演算部３７は、両モータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の実回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２および上記入力側モータ／ジェネレータ目標トルクｔＴｍ１と、インバータ２４（図１参照）等による両モータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の損失ＬｏｓＭＧ１，ＬｏｓＭＧ２から、モータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の一方による発電電力および他方による消費電力が一致するダイレクト配電となるのに必要な第２（出力側）モータ／ジェネレータの目標トルクｔＴｍ２を次式により求める。
ｔＴｍ２＝−（ｔＴｍ１×Ｎｍ１＋ＬｏｓＭＧ１＋ＬｏｓＭＧ２）／Ｎｍ２　・・・（７）
【００５７】
なお、モータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の損失ＬｏｓＭＧ１，ＬｏｓＭＧ２は予め求めておくことができるから、マップデータからの検索により求めることができる。
ここで、モータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の一方による発電電力および他方による消費電力が一致するダイレクト配電とは、一方のモータ／ジェネレータによる発電電力が他方のモータ／ジェネレータにより全て消費され、当該他方のモータ／ジェネレータがバッテリ電力の持ち出しなしにモータ駆動され、発電電力が一切バッテリに充電されることのない配電状態を意味するものとする。
【００５８】
図５のハイブリッドコントローラ２１は、図６の処理により以上のごとくにそれぞれ求めた目標エンジントルクｔＴｅ、第１（入力側）モータ／ジェネレータ目標トルクｔＴｍ１、および第２（出力側）モータ／ジェネレータ目標トルクｔＴｍ２をエンジンコントローラ２２およびモータコントローラ２３に供給し、エンジンＥＮＧおよび第１（入力側）モータ／ジェネレータＭＧ１並びに第２（出力側）モータ／ジェネレータＭＧ２をそれぞれ、上記対応する目標トルクが実現されるよう制御することにより図６の目標駆動トルクｔＴｄを達成する。
【００５９】
ところで本実施の形態によれば、第１（入力側）モータ／ジェネレータＭＧ１の目標トルクｔＴｍ１は、（５）式の回転バランス式により求めた第１（入力側）モータ／ジェネレータＭＧ１の目標回転数ｔＮｍ１に実回転数Ｎｍ１を一致させるようなフィードバック制御により求め、他方の第２（出力側）モータ／ジェネレータＭＧ２の目標トルクｔＴｍ２は両モータ／ジェネレータの発電電力および消費電力が相互に一致するダイレクト配電となるのに必要なトルクとするから、
両モータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の目標トルクｔＴｍ１，ｔＴｍ２を共線図上のトルクバランス式から求めないこととなって、これらモータ／ジェネレータ目標トルクｔＴｍ１，ｔＴｍ２に従来のごとくエンジントルクＴｅや変速機出力トルクＴｏが関与しないこととなる。
【００６０】
従って、目標値ｔＴｅに対して大きな応答遅れを持つエンジントルクＴｅや、モータ／ジェネレータ目標トルクｔＴｍ１，ｔＴｍ２に大きく関与する変速機出力トルクＴｏの影響を排除しつつモータ／ジェネレータ目標トルクｔＴｍ１，ｔＴｍ２を求めることができ、たとえ目標駆動力が変化している過渡期においてもエンジントルクの大きな応答遅れや変速機出力トルクに大きく影響されることなくエンジン回転数Ｎｅを、図１０に円で囲んで示すように破線図示の目標値にほぼ一致させ得る。
このため本実施の形態によれば、エンジントルクの応答遅れによりエンジン回転数が目標値から大きく外れて生ずるパーワーバランスのずれに伴うバッテリへの充放電を同図に円で囲んで示すように抑制することができ、バッテリの寿命低下に関する従来の前記問題を解消し得る。
【００６１】
また、特に本実施の形態によれば、エンジンに近い入力側モータ／ジェネレータＭＧ１の実回転数Ｎｍ１が目標回転数ｔＮｍ１に一致するようなフィードバック制御により入力側モータ／ジェネレータの目標トルクｔＴｍ１を求めるから、エンジンの実回転数を一層確実に目標回転数に一致させる制御となって、エンジンを最適燃費制御する本実施の形態においてその制御意図を更に確実なものにすることができる。
【００６２】
また、第１（入力側）モータ／ジェネレータ目標トルク演算部３６でモータ／ジェネレータＭＧ１の目標トルクｔＴｍ１を求めるに際し、当該モータ／ジェネレータの実回転数Ｎｍ１を目標値ｔＮｍ１に一致させる回転数フィードバック制御により当該目標トルクｔＴｍ１を求めるようにしたから、目標トルクｔＴｍ１を求めるときの回転数モニタ制御を簡便で制御精度の高いものにすることができる。
【００６３】
更に原動機動作点決定部３４が、目標エンジン（原動機）出力ｔＰｅを図７につき前述したごとく最低燃費で発生させるエンジン回転数ｔＮｅおよびエンジントルクｔＴｅの組み合わせを目標エンジン回転数および目標エンジントルクとしてエンジン動作点となすものであることから、目標エンジン（原動機）出力ｔＰｅを最適燃費制御により最も燃費の良い動作点で発生させることができる。
【００６４】
図８は、本発明の他の実施の形態を示し、本実施の形態においては回転数フィードバック制御により目標トルクを求めるモータ／ジェネレータを、上記した実施の形態とは逆に、第２（出力側）モータ／ジェネレータＭＧ２とする。
これがため、図６の第１（入力側）モータ／ジェネレータ目標回転数演算部３５に代えて第２（出力側）モータ／ジェネレータ目標回転数演算部４５を設け、第１（入力側）モータ／ジェネレータ目標トルク演算部３６に代えて第２（出力側）モータ／ジェネレータ目標トルク演算部４６を設け、第２（出力側）モータ／ジェネレータ目標トルク演算部３７に代えて第１（入力側）モータ／ジェネレータ目標トルク演算部４７を設ける。
【００６５】
第２（出力側）モータ／ジェネレータ目標回転数演算部４５は、車輪駆動軸回転数Ｎｄにファイナルギヤ比Ｇｆを掛けて求め得る変速機出力回転数Ｎｏ、および目標エンジン回転数ｔＮｅから、図２および図３の共線図上において出力Ｏｕｔに近い側における第２（出力側）モータ／ジェネレータＭＧ２の目標回転数ｔＮｍ２を、前記（２）式に対応する次の回転バランス式
ｔＮｍ２＝（１＋β）Ｎｏ−β・ｔＮｅ・・・（８）
の演算により求める。
【００６６】
第２（出力側）モータ／ジェネレータ目標トルク演算部４６は、第２（出力側）モータ／ジェネレータＭＧ２の目標回転数ｔＮｍ２および当該モータ／ジェネレータの実回転数Ｎｍ２を入力され、実回転数Ｎｍ２をフィードバックゲインＫｇで目標回転数ｔＮｍ２に一致させるための当該モータ／ジェネレータＭＧ２の目標トルクｔＴｍ２を以下のフィードバック演算により求める。
ｔＴｍ２＝Ｋｇ（ｔＮｍ２−Ｎｍ２）　・・・（９）
【００６７】
第１（入力側）モータ／ジェネレータ目標トルク演算部４７は、両モータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の実回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２および上記出力側モータ／ジェネレータ目標トルクｔＴｍ２と、インバータ２４（図１参照）等による両モータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の損失ＬｏｓＭＧ１，ＬｏｓＭＧ２から、モータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の一方による発電電力および他方による消費電力が一致するダイレクト配電となるのに必要な第１（入力側）モータ／ジェネレータの目標トルクｔＴｍ１を次式により求める。
ｔＴｍ１＝−（ｔＴｍ２×Ｎｍ２＋ＬｏｓＭＧ１＋ＬｏｓＭＧ２）／Ｎｍ１　・・・（１０）
【００６８】
以上のごとくに求められた目標エンジントルクｔＴｅ、第１（入力側）モータ／ジェネレータ目標トルクｔＴｍ１、および第２（出力側）モータ／ジェネレータ目標トルクｔＴｍ２はそれぞれ、エンジンＥＮＧおよび第１（入力側）モータ／ジェネレータＭＧ１並びに第２（出力側）モータ／ジェネレータＭＧ２の制御に供され、図８の目標駆動トルクｔＴｄを達成するが、
本実施の形態においても、第２（出力側）モータ／ジェネレータＭＧ２の目標トルクｔＴｍ２は、（８）式の回転バランス式により求めた第２（出力側）モータ／ジェネレータＭＧ２の目標回転数ｔＮｍ２に実回転数Ｎｍ２を一致させるようなフィードバック制御により求め、第１（入力側）モータ／ジェネレータＭＧ１の目標トルクｔＴｍ１は両モータ／ジェネレータの発電電力および消費電力が相互に一致するダイレクト配電となるのに必要なトルクとするから、
前記した実施の形態におけると同様の作用効果を達成することができ、エンジントルクの応答遅れによりエンジン回転数が目標値から大きく外れて生ずるパーワーバランスのずれに伴うバッテリへの充放電を抑制してバッテリ寿命の低下に関する従来の前記問題を解消し得る。
【００６９】
図９は、本発明の更に他の実施の形態になる変速制御装置を示し、本実施の形態においては、回転数フィードバック制御により目標トルクを求めるモータ／ジェネレータを、図６におけるように第１（入力側）モータ／ジェネレータＭＧ１にするか、図８におけるように第２（出力側）モータ／ジェネレータＭＧ２とするかを、モータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２に応じ自動的に切り替えるようにしたものである。
【００７０】
これがため本実施の形態においては、図６におけると同様な第１（入力側）モータ／ジェネレータ目標回転数演算部３５および図８におけると同様な第２（出力側）モータ／ジェネレータ目標回転数演算部４５の双方を設ける。
また、図６における第１（入力側）モータ／ジェネレータ目標トルク演算部３６および第２（出力側）モータ／ジェネレータ目標トルク演算部３７と同様な演算を行って第１（入力側）モータ／ジェネレータ目標トルクｔＴｍ１ａおよび第２（出力側）モータ／ジェネレータ目標トルクｔＴｍ２ａをそれぞれ求める第１（入力側）モータ／ジェネレータ目標トルクフィードバック演算部３６ａおよびダイレクト配電用第２（出力側）モータ／ジェネレータ目標トルク演算部３７ａを設ける。
更に、図８における第２（出力側）モータ／ジェネレータ目標トルク演算部４６および第１（入力側）モータ／ジェネレータ目標トルク演算部４７と同様な演算を行って第２（出力側）モータ／ジェネレータ目標トルクｔＴｍ２ｂおよび第１（入力側）モータ／ジェネレータ目標トルクｔＴｍ１ｂをそれぞれ求める第２（出力側）モータ／ジェネレータ目標トルクフィードバック演算部４６ｂおよびダイレクト配電用第１（入力側）モータ／ジェネレータ目標トルク演算部４７ｂを設ける。
【００７１】
本実施の形態においては更に、モータ／ジェネレータ目標トルク選択部５１を設け、この選択部５１は、両モータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２をもとに、これら回転数の絶対値が低い方のモータ／ジェネレータの実回転数を目標回転数に一致させるようなフィードバック制御により当該モータ／ジェネレータの目標トルクを求め、他方のモータ／ジェネレータの目標トルクをダイレクト配電により求める。
つまり選択部５１は、モータ／ジェネレータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の絶対値がモータ／ジェネレータＭＧ２の回転数Ｎｍ２の絶対値よりも小さい場合、演算部３６ａ，３７ａで求めた第１（入力側）モータ／ジェネレータ目標トルクｔＴｍ１ａおよび第２（出力側）モータ／ジェネレータ目標トルクｔＴｍ２ａをそれぞれ第１（入力側）モータ／ジェネレータ目標トルクｔＴｍ１および第２（出力側）モータ／ジェネレータ目標トルクｔＴｍ２と定め、逆に、モータ／ジェネレータＭＧ２の回転数Ｎｍ２の絶対値がモータ／ジェネレータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の絶対値よりも小さい場合、演算部４６ｂ，４７ｂで求めた第２（出力側）モータ／ジェネレータ目標トルクｔＴｍ２ｂおよび第１（入力側）モータ／ジェネレータ目標トルクｔＴｍ１ｂをそれぞれ第２（出力側）モータ／ジェネレータ目標トルクｔＴｍ２および第１（入力側）モータ／ジェネレータ目標トルクｔＴｍ１と定める。
【００７２】
かかる構成によれば、両モータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２のうち絶対値が低い方のモータ／ジェネレータの実回転数を目標回転数に一致させるようなフィードバック制御により当該モータ／ジェネレータの目標トルクを求め、他方のモータ／ジェネレータの目標トルクはダイレクト配電により求めることから、
前記各実施の形態におけると同様な作用効果を奏し得るのに加えて、ダイレクト配電により一方のモータ／ジェネレータの回転数が０になる可能性を排除して、両モータ／ジェネレータの発電電力と消費電力とが一致してバッテリに対する充放電を抑制する効果を全回転領域で補償することができる。
【００７３】
ここで、モータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２のうち絶対値が低い方のモータ／ジェネレータの実回転数を目標回転数に一致させるようなフィードバック制御により当該モータ／ジェネレータの目標トルクを求めるのが良い理由は、前記のようなパワーバランス方式に目標トルクを求めるとトルクの大きさがモータ／ジェネレータの回転数比が支配的になり、また出力側モータ／ジェネレータＭＧ２が負回転になることが多いため、回転数フィードバック制御により目標トルクを求めるモータ／ジェネレータを適切に選ばないと目標回転数を実現できない場合があるからである。
【００７４】
図２および図３の共線図に関連して以下に補足説明する。回転数Ｎｍ１が正、回転数Ｎｍ２が負である場合（例えばアイドル状態）を考えると、バッテリの充放電がないようにトルク制御を行うためには、モータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルクＴｍ１，Ｔｍ２が共に正（図の上向きで、モータ／ジェネレータＭＧ１は放電、モータ／ジェネレータＭＧ２は充電）または負（図の下向きで、モータ／ジェネレータＭＧ１が発電、モータ／ジェネレータＭＧ２が放電）になる必要がある。
一方、出力（Ｏｕｔ）上の駆動力が正（図の下向き）状態を維持するためには、モータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルクＴｍ１，Ｔｍ２が共に正（図の上向き）である必要がある。
【００７５】
モータ／ジェネレータ目標トルクを回転数フィードバック制御により求める場合においてモータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルクＴｍ１，Ｔｍ２が共に正になるためには、目標となる回転状態が同じだとすると（車速が０で、アイドル運転相当）、実回転状態は回転数フィードバック制御により目標トルクを求めるモータ／ジェネレータに応じて異なる。
しかし、どちらの場合も回転数フィードバック制御により目標トルクを求めていない側のモータ／ジェネレータのバランストルクは目標回転数となるためのトルクと異なる方向となる。
簡単のためモータ／ジェネレータの損失を０とした場合、バッテリの充放電がない状態のモータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルクＴｍ１，Ｔｍ２は（Ｔｍ１×Ｎｍ１＝Ｔｍ２×Ｎｍ２）から明らかなように回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２と反比例する。
【００７６】
そのため、回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２のうち絶対値が大きい方のモータ／ジェネレータで回転数フィードバック制御した場合、バランストルクは回転数フィードバック制御で得られたトルクより大きな絶対値を持つ。
このような状態になると共線図上のレバーが回転数の目標とは異なる方向に動いてしまう。
その結果、フィードバックトルクは一層大きな値を持つようになり、安定した状態を保つことができない。
【００７７】
同様な不安定な状態は、モータ／ジェネレータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が負である場合にも発生する。
従って、一方のモータ／ジェネレータの回転数が負である場合、回転数絶対値が小さい方のモータ／ジェネレータの目標トルクを回転数フィードバック制御により求めないと安定した状態を維持することができない。
以上のことが、モータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のうち回転数（Ｎｍ１，Ｎｍ２）絶対値の低い方のモータ／ジェネレータの目標トルクを回転数フィードバック制御により求める理由である。
【００７８】
なお、どちらのモータ／ジェネレータの目標トルクを回転数フィードバック制御により求めるかを上記ではモータ／ジェネレータ回転数の絶対値の大小のみにより決定することとしたが、これに加えて、両モータ／ジェネレータの回転数の比に応じても決定したり、両モータ／ジェネレータの回転数の差に応じても決定したり、エンジン回転数Ｎｅと変速機出力回転数Ｎｏとの比に応じても決定したり、エンジン回転数Ｎｅと変速機出力回転数Ｎｏとの差に応じても決定するようになすのが良く、この場合、フィードバック制御によるハンチングを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による変速制御装置を適用し得るハイブリッド変速機を例示する線図的構成図である。
【図２】同ハイブリッド変速機の回転バランス式を求めるのに用いた共線図である。
【図３】同ハイブリッド変速機のトルクバランス式を求めるのに用いた共線図である。
【図４】本発明による変速制御装置を適用可能な他の形式のハイブリッド変速機を示す線図的構成図である。
【図５】本発明によるハイブリッド変速機の変速制御システムを示すブロック線図である。
【図６】本発明の一実施の形態になる変速制御装置を示す機能別ブロック線図である。
【図７】エンジンの最適燃費線を等出力線とともに例示するエンジンの性能線図である。
【図８】本発明の他の実施の形態になる変速制御装置を示す機能別ブロック線図である。
【図９】本発明の更に他の実施の形態になる変速制御装置を示す機能別ブロック線図である。
【図１０】図１に示すハイブリッド変速機を、図６に示す装置により変速制御した場合における動作タイムチャートである。
【図１１】従来のハイブリッド変速機の回転数バランス式を求めるのに用いた共線図である。
【図１２】同ハイブリッド変速機のトルクバランス式を求めるのに用いた共線図である。
【図１３】従来の変速制御装置を図１のハイブリッド変速機に適用した場合における変速制御の動作タイムチャートである。
【符号の説明】
１　変速機ケース
２　ラビニョオ型プラネタリギヤセット（差動装置）
ＥＮＧ　エンジン（原動機）
４　複合電流２層モータ
ＭＧ１　第１（入力側）モータ／ジェネレータ
ＭＧ２　第２（出力側）モータ／ジェネレータ
７　シングルピニオン遊星歯車組
８　ダブルピニオン遊星歯車組
Ｓ１　サンギヤ
Ｓ２　サンギヤ
Ｐ１　ロングピニオン
Ｐ２　ショートピニオン
Ｒ　リングギヤ
Ｃ　キャリア
２１　ハイブリッドコントローラ
２２　エンジンコントローラ
２３　モータコントローラ
２４　インバータ
２５　バッテリ
２６　アクセル開度センサ
２７　車速センサ
２８　エンジン回転センサ
２９　第１モータ／ジェネレータ回転センサ
３０　第２モータ／ジェネレータ回転センサ
３１　目標駆動トルク演算部
３２　目標エンジン（原動機）出力演算部
３４　エンジン（原動機）動作点決定部
３５　第１（入力側）モータ／ジェネレータ目標回転数演算部
３６　第１（入力側）モータ／ジェネレータ目標トルク演算部
３７　第２（出力側）モータ／ジェネレータ目標トルク演算部
４５　第２（出力側）モータ／ジェネレータ目標回転数演算部
４６　第２（出力側）モータ／ジェネレータ目標トルク演算部
４７　第１（入力側）モータ／ジェネレータ目標トルク演算部
３６ａ　第１（入力側）モータ／ジェネレータ目標トルクフィードバック演算部
３７ａ　ダイレクト配電用第２（出力側）モータ／ジェネレータ目標トルク演算部
４６ｂ　第２（出力側）モータ／ジェネレータ目標トルクフィードバック演算部
４７ｂ　ダイレクト配電用第１（入力側）モータ／ジェネレータ目標トルク演算部
５１　モータ／ジェネレータ目標トルク選択部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention provides a hybrid transmission useful for a hybrid vehicle equipped with a prime mover such as an engine and a motor / generator, and more particularly, a stepless speed change operation performed by a differential device between the prime mover and the motor / generator. The present invention relates to a shift control device for a possible hybrid transmission.
[0002]
[Prior art]
Generally, three types of hybrid transmissions are known: a series type, a parallel type, and a combination of the two types, a series type and a parallel type. In each case, all or part of the engine rotational energy is generated. It is common to convert the electrical energy into electrical energy once, drive the motor coupled to the vehicle drive system with this electrical energy and the electric power from the battery to drive the vehicle, and store the excess electrical energy in the battery. It is.
Then, by setting the engine operating point so as to realize the optimum fuel efficiency and charging and discharging the battery with good timing, it is possible to generate the required driving force according to the driving state with good fuel efficiency. .
[0003]
A conventional shift control device for a hybrid transmission will be described below with reference to a shift control device for a series-type / parallel-type hybrid transmission described in JP-A-9-308012.
In this type of hybrid transmission, the above-described differential device is configured by a simple planetary gear set including a sun gear, a ring gear, and a carrier, and engine rotation from an input shaft is input to the carrier.
The rotation to the carrier is transmitted to a generator (generator) via a sun gear on the one hand, and to a wheel via a ring gear on the other hand, and a motor is coupled to the ring gear to transmit the rotation from now on to the wheel. The configuration is as follows.
[0004]
The above configuration is represented by a collinear diagram as shown in FIGS. 11 and 12. Since the differential device is a three-element, two-degree-of-freedom differential device constituted by a simple planetary gear set, the wheels The above-described motor is directly connected to a ring gear R as an output (Out) element to which a drive system is connected, and a sun gear located on the side opposite to the output Out with a carrier C as an input element to which an engine (ENG) is connected. The above generator will be coupled to S.
[0005]
In the alignment charts shown in FIGS. 11 and 12, the horizontal axis represents the distance ratio between the rotating members determined by the gear ratio of the planetary gear set, that is, the sun gear S and the ring gear R when the distance between the sun gear S and the carrier C is 1. The ratio of the distance between them is indicated by σ.
[0006]
The vertical axis in FIG. 11 indicates the rotation speed of each rotating member, that is, the engine rotation speed Ne to the carrier C, the rotation speed N1 of the sun gear S (generator), and the output (Out) rotation speed No from the ring gear R (motor). That is, if the rotation speeds of the two rotation members are determined, the rotation speeds of the other one rotation member are determined.
In FIG. 11, the rotation balance formula is represented by (N1-No) (Ne-No) = (1 + σ) σ, and the rotation speed N1 of the sun gear S (generator) can be obtained by the following formula.
N1 = No + (Ne−No) (1 + σ) / σ
[0007]
The vertical axis of FIG. 12 shows the engine torque Te, the generator torque T1, the output torque To, and the motor torque T2 that act on each rotating member. The inertia of the rotating system coupled to each rotating member is regarded as mass, and the action is applied to each. The rotation speed of each rotating member changes according to the above-described engine torque Te, generator torque T1, output torque To, and motor torque T2.
Here, the input rotational system coupled to the carrier C has a large rotational inertia due to the presence of the engine ENG, and the output (Out) rotational system coupled to the ring gear R also has a rotational inertia due to the presence of wheels and differential gears. As shown in FIG. 12, the lever center of gravity G on the alignment chart is located between the carrier C (engine ENG) and the ring gear R (output Out) having a large inertia as shown in FIG. Shown as distance Xgc.
[0008]
In order to maintain the steady state (to achieve the target driving torque at a constant vehicle speed), the translational motion γ and the rotational motion δ around the center of gravity G due to the torque acting on each rotating member are both zero.
That is, T1 + Te + (To + T2) = 0 holds for the translational motion γ, and T1 × Xgc + Te (Xgc−1) = (To + T2) (1 + σ−Xgc) holds for the rotational motion δ.
By solving these two equations, the torque balance equation is expressed by the following equation.
T1 = −Te {σ / (1 + σ)}
T2 = -To-Te {1 / (1 + σ)}
[0009]
In the shift control device for a hybrid transmission described in the above document, the torques T1 and T2 of the generator and the motor are generally determined as follows.
(1) The target drive torque To of the wheel is determined from the accelerator operation amount of the engine.
(2) A target output Po is determined from the target drive torque To and the output rotation No (vehicle speed).
(3) A combination of the target engine speed Ne and the target engine torque Te for generating the target output Po (for example, a combination that achieves optimum fuel efficiency) is determined.
(4) Using the target engine torque Te and the target drive torque To, calculate T1 and T2 by the above-described calculation of the torque balance equation.
(5) When the target output Po becomes constant and stable, the torque T1 of the generator is feedback-controlled so that the actual rotational speed of the generator matches the target rotational speed N1 obtained from the rotational balance equation.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, it is known that the performance of a battery suddenly decreases when the temperature of the surrounding operating environment decreases. May fall to a degree.
If the charge / discharge exceeds the allowable charge / discharge amount, the voltage of the battery drops beyond the allowable range, and the battery deteriorates rapidly, shortening the service life.
For this reason, in a hybrid transmission, a shift control method for achieving a target driving force while limiting charging and discharging of a battery is important.
[0011]
However, in practice, it is inevitable that the engine torque Te deviates from the target value, and the deviation enters the above equation to cause energy imbalance, and the imbalance must be eliminated by battery power. Therefore, it is difficult to make the charge and discharge of the battery zero by making the generated power and the consumed power of the generator and the motor equal to each other as far as the conventional shift control is concerned.
This tendency becomes remarkable in a transition period during which the target drive torque is changed by an accelerator operation or the like.
[0012]
In particular, as in the case where a differential device is configured by combining a plurality of planetary gear sets, a two-degree-of-freedom differential device having four or more rotary members is used as the rotary members arranged on the alignment chart. In this case, the torque control number increases due to the increase in the number of rotating members, and the relationship between the torques of the rotating members becomes complicated. As described later, not only the engine torque but also the transmission output torque is involved in the target torque of the generator and the motor. Therefore, it is extremely difficult to achieve the target driving force while suppressing the charging and discharging of the battery with the conventional control method described above.
[0013]
A detailed description will be given of a case where the hybrid transmission is configured by using a differential device as shown in FIG. 1. The transmission is provided with a Ravigneaux type planetary gear set 2 which constitutes a differential device provided on the front side near the engine ENG, and vice versa. And a composite current two-layer motor 4 that provides the motor / generators MG1 and MG2 provided on the rear side.
The Ravigneaux planetary gear set 2 is a combination of a single pinion planetary gear set 7 and a double pinion planetary gear set 8 sharing the pinion P1 and the ring gear R, and the single pinion planetary gear set 7 has the pinion P1 on the sun gear S2 and the ring gear R, respectively. The double pinion planetary gear set 8 has a large-diameter pinion P2 in addition to the sun gear S1 and the common pinion P1, and has a large-diameter pinion P2 meshed with the sun gear S1 and the common pinion P1.
Then, all of the pinions P1 and P2 of the planetary gear sets 7 and 8 are rotatably supported by a common carrier C.
[0014]
The Ravigneaux-type planetary gear set 2 having the above-described configuration mainly includes four rotating members of a sun gear S1, a sun gear S2, a ring gear R, and a carrier C, and the rotational speeds of these rotating members are in the order of the sun gear S1, the ring gear R, and the carrier C. , The sun gear S2, and the alignment chart is shown as in FIGS.
The composite current two-layer motor 4 in FIG. 1 includes an inner rotor 4ri, an annular outer rotor 4ro surrounding the inner rotor 4ri, and an annular stator 4s between these rotors. One motor / generator MG1 is configured, and the outer second motor / generator MG2 is configured by the annular stator 4s and the outer rotor 4ro.
[0015]
As shown in the alignment charts of FIGS. 2 and 3, as shown in FIG. 1, the motor / generator MG1 (the inner rotor 4ri) is connected to the sun gear S1, the engine ENG is connected to the ring gear R, and the wheel drive system is connected to the carrier C. The output (Out) to the differential gear device 6 or the like is coupled, and the motor / generator MG2 (outer rotor 4ro) is coupled to the sun gear S2.
The motor / generator MG1 is on the side closer to the engine ENG on the alignment charts of FIGS. 2 and 3, and therefore, hereinafter, the motor / generator MG1 is also referred to as an input-side motor / generator, and the motor / generator MG2 is referred to as FIGS. 3, the motor / generator MG2 is also referred to as an output-side motor / generator below.
[0016]
The horizontal axis in FIGS. 2 and 3 is the distance ratio between the rotating members determined by the gear ratio of the planetary gear sets 7 and 8, that is, the distance between the sun gear S1 and the ring gear R when the distance between the ring gear R and the carrier C is 1. Is indicated by α, and the distance between the carrier C and the sun gear S2 is indicated by β.
[0017]
The vertical axis of FIG. 2 indicates the rotation speed of each rotating member, that is, the engine rotation speed Ne of the ring gear R, the rotation speed Nm1 of the sun gear S1 (motor / generator MG1), the output (Out) rotation speed No of the carrier C, And the rotation speed Nm2 of the sun gear S2 (motor / generator MG2), and if the rotation speeds of the two rotation members are determined, the rotation speeds of the other two rotation members are determined.
In FIG. 2, the rotation balance equation is expressed by (Nm1-No) :( Ne-No) = (1 + α): 1 and (Ne-Nm2) :( Ne-No) = (1 + β): 1, and the motor / generator The rotation speeds Nm1 and Nm2 of MG1 and MG2 can be obtained from the engine rotation speed Ne and the output rotation speed No by the following equations, respectively.
Nm1 = (1 + α) Ne−α · No (1)
Nm2 = (1 + β) No−β · Ne (2)
[0018]
The vertical axis in FIG. 3 shows the engine torque Te acting on each rotating member, the torques Tm1 and Tm2 of the motor / generators MG1 and MG2, and the output (Out) torque To.
Here, the input rotary system coupled to the ring gear R has a large rotational inertia due to the presence of the engine ENG, and the output (Out) rotary system coupled to the carrier C has the rotary inertia due to the presence of the wheels and the differential gear device. As shown in FIG. 3, the lever center of gravity G on the alignment chart is located between the ring gear R (engine ENG) and the carrier C (output Out) having a large inertia, and this position is hereinafter referred to as the sun gear S1. Shown as distance Xgc.
[0019]
In order to maintain the steady state (to achieve the target drive torque at a constant vehicle speed), the translational motion γ and the rotational motion δ around the center of gravity G due to the torques acting on the four rotating members are both zero.
That is, Tm1 + Te + (To + Tm2) = 0 holds for the translational motion γ, and Tm1 × Xgc + Te (Xgc−α) = To (α + 1−Xgc) + T2 (α + 1 + β−Xgc) holds for the rotational motion δ. is there.
By solving these two equations, the torque balance equation is expressed by the following equation.
Tm1 = − {β · To + (1 + β) Te} (α + 1 + β) (3)
Tm2 = − ｛(1 + α) To + α · Te｝ (α + 1 + β) (4)
As is apparent from a comparison between the equations (3) and (4) and the torque balance equation described above in relation to the torques T1 and T2 shown in FIG. In the case of a hybrid transmission using a transmission, not only the engine torque Te but also the output torque To is involved in the term Tm1.
[0020]
Here, an operation in the case where the hybrid transmission is controlled by the same procedure (1) to (5) as the shift control device described in the above-mentioned document will be described.
When the target driving torque To changes by the accelerator operation by the driver, a combination of the target engine speed Ne and the target engine torque Te that generates the target output Po that changes correspondingly is determined, and the target engine torque Te and the target driving torque are determined. Using the torque To, the motor / generator target torques Tm1 and Tm2 are determined by the calculation of the torque balance equations such as the equations (3) and (4).
[0021]
By the way, the response delay of the engine torque from the target value is much larger than that of the motor / generator, the control accuracy is low, and it is easily affected by environmental conditions and individual differences.
Therefore, the motor / generators MG1 and MG2 can achieve the target torques Tm1 and Tm2, which are the above-mentioned calculated values, respectively, without a large response delay, but cannot achieve the target torque Te when the engine is in a transient state.
Further, as is apparent from the equation (3), the target drive torque To is involved in the motor / generator target torque Tm1, so that the torque change is large and the motor / generator target torque Tm2 is also coupled away from the output (Out). Therefore, the influence on the overall torque balance (particularly, the rotational movement around the center of gravity G) is large.
[0022]
Therefore, in particular, if the conventional shift control method is applied to a hybrid transmission of a type having four or more rotating members on the alignment chart as it is, torque balance cannot be obtained, and the accelerator pedal is depressed as shown in FIG. In the transition period immediately after the instant t1, the target torque of each rotating member is substantially achieved, but the actual rotational speed of the engine indicated by a solid line greatly deviates from the target value indicated by a broken line, particularly at a portion indicated by a circle, and It is necessary to compensate for the deviation of the power balance by charging and discharging the battery as shown by the circle.
The charging and discharging of such a battery often exceeds an allowable range, especially at extremely low temperatures, and accelerates the deterioration of the battery.
[0023]
The present invention is based on the realization that the above problem is to obtain the target torque of both motors / generators from the torque balance formula on the alignment chart and to provide the respective torque control,
The target torque of one motor / generator is determined by, for example, feedback control such that the actual rotation speed matches the target rotation speed of the motor / generator determined by the corresponding rotation balance equation, and the target torque of the other motor / generator is determined. The target torque is the torque required for direct power distribution in which the power generated and the power consumed by both motors / generators are the same.
Even during the transition period when the target driving force is changing, the rotation speed of the rotating member can be made to substantially match the target value without being greatly affected by a large response delay of the engine torque or the transmission output torque. It is another object of the present invention to provide a shift control device for a hybrid transmission capable of performing shift control capable of suppressing charging and discharging of a battery due to a shift in power balance and solving a problem related to a reduction in life of the battery.
[0024]
[Means for Solving the Problems]
To this end, a shift control device for a hybrid transmission according to the present invention is configured as described in claim 1.
That is, a two-degree-of-freedom differential device having four or more rotating members on the alignment chart is provided, and the input from the prime mover and the drive system are respectively applied to the two inner rotation members located inside on the alignment chart. , And a hybrid transmission in which two motor / generators are respectively coupled to two outer rotating members located outside on the alignment chart,
On the other hand, target motor output calculating means, motor operating point determining means, input side motor / generator target speed calculating means, input side motor / generator target torque calculating means, output side motor / generator target torque calculating means, Is provided.
[0025]
The target prime mover output calculating means computes a target prime mover output from the target drive torque and the vehicle speed obtained from the accelerator operation amount, and the prime mover operating point determining means produces a target prime mover speed and a target prime mover torque for generating the target prime mover output. Is determined.
The input side motor / generator target rotational speed calculating means solves the rotational balance equation on the alignment chart from the target prime mover rotational speed and the vehicle speed to obtain a target rotational speed of the input side motor / generator, and obtains the input side motor / generator target torque. The calculating means obtains a target torque of the input side motor / generator for making the actual rotation number of the input side motor / generator coincide with the input side motor / generator target rotation number.
Then, the output side motor / generator target torque calculation means calculates, based on the actual rotation speeds of both motors / generators and the input side motor / generator target torque, direct power distribution in which the power generated by one of these motors / generators and the power consumed by the other are the same. Then, the target torque of the output side motor / generator required to be obtained is obtained.
Then, the shift control device achieves the target drive torque by controlling the prime mover, the input side motor / generator, and the output side motor / generator so that the corresponding target torque is realized.
[0026]
Further, for the same purpose, the shift control device for a hybrid transmission according to the present invention can be configured as described in claim 3.
In other words, for the same hybrid transmission as described in claim 1, a target prime mover output calculating means, a prime mover operating point determining means, an output side motor / generator target speed calculating means, and an output side motor / generator target torque. A calculating means and an input side motor / generator target torque calculating means are provided.
The target motor output calculating means and the motor operating point determining means are the same as those in claim 1,
The output side motor / generator target rotation speed calculating means solves the rotational balance equation on the alignment chart from the target prime mover rotation speed and the vehicle speed to obtain a target rotation speed of the output side motor / generator. The torque calculating means obtains a target torque of the output motor / generator for matching the actual rotation speed of the output motor / generator to the output motor / generator target rotation speed.
[0027]
The input-side motor / generator target torque calculating means performs direct power distribution based on the actual rotational speeds of both motors / generators and the output-side motor / generator target torque, in which the power generated by one of these motors / generators and the power consumed by the other are the same. The target torque of the input side motor / generator required for this is calculated.
Then, the transmission control device achieves the target drive torque by controlling the prime mover, the input side motor / generator, and the output side motor / generator so that the corresponding target torque is realized.
[0028]
Furthermore, for the same purpose, the shift control device for a hybrid transmission according to the present invention can be configured as described in claim 5.
In other words, for the same hybrid transmission as in the first and third aspects, a target prime mover output calculating means, a prime mover operating point determining means, an input side motor / generator target speed calculating means, and an input side motor / generator Target torque feedback calculating means, output side motor / generator target torque calculating means for direct power distribution, output side motor / generator target speed calculating means, output side motor / generator target torque feedback calculating means, direct power input side Motor / generator target torque calculation means and motor / generator target torque selection means are provided.
[0029]
The target prime mover output calculating means and the prime mover operating point determining means are the same as those described in claims 1 and 3, and the input side motor / generator target rotational speed calculating means is the same as that of the first aspect. The side motor / generator target rotation speed calculating means is the same as that of the third aspect.
The input-side motor / generator target torque feedback calculation means obtains a target torque of the input-side motor / generator by feedback control that matches the actual rotation speed of the input-side motor / generator with the input-side motor / generator target rotation speed.
The output side motor / generator target torque calculating means for direct power distribution, based on the actual number of rotations of both motors / generators and the input side motor / generator target torque obtained by the feedback control, generates the electric power generated by one of these motors / generators and the other. The target torque of the output side motor / generator required for the direct power distribution in which the power consumption by the power supply is the same is obtained.
[0030]
The output-side motor / generator target torque feedback calculating means obtains a target torque of the output-side motor / generator by feedback control that matches the actual rotation speed of the output-side motor / generator with the output-side motor / generator target rotation speed.
The input side motor / generator target torque calculating means for direct power distribution calculates the power generated by one of these motors / generators and the other from the output side motor / generator target torque obtained by the feedback control and the actual rotation speeds of both motors / generators. The target torque of the input-side motor / generator required for the direct power distribution in which the power consumption by the power supply is the same is obtained.
[0031]
The motor / generator target torque selecting means sets a target torque of the motor / generator having the lower absolute value of the rotation speed of the two motors / generators as a target torque by the feedback control, and directly sets a target torque of the other motor / generator. Target torque for power distribution.
Then, the transmission control device achieves the target drive torque by controlling the prime mover, the input side motor / generator, and the output side motor / generator so that the corresponding target torque is realized.
[0032]
【The invention's effect】
According to the configuration of the present invention described in claims 1, 3, and 5, the target torque of one motor / generator is actually equal to the target rotation speed of the motor / generator obtained by the corresponding rotation balance equation. The target torque of the other motor / generator is required for direct power distribution in which the power generated and the power consumed by the two motors / generators match each other. Because it is a torque,
Since the target torques of both motors / generators are not determined from the torque balance formula on the alignment chart, the motor output torque and the transmission output torque are not involved in these motor / generator target torques.
[0033]
Therefore, it is possible to obtain the motor / generator target while eliminating the influence of the output torque of the prime mover having a large response delay with respect to the target value or the output torque of the transmission which largely affects the target torque of the motor / generator. Even in a transitional period in which the force is changing, the rotation speed of the rotating member can be made to substantially coincide with the target value without being greatly affected by the large response delay of the output torque of the prime mover and the output torque of the transmission.
Therefore, according to the present invention, it is possible to suppress the charging and discharging of the battery due to the deviation of the power balance that occurs when the rotation speed of the rotating member greatly deviates from the target value due to the response delay of the output torque of the prime mover, and the battery life is shortened. The above-mentioned conventional problems regarding the above can be solved.
[0034]
According to the first aspect of the present invention, the target torque of the input side motor / generator is set such that the actual rotation speed of the input side motor / generator close to the prime mover matches the target rotation number (for example, by feedback control). Since it is obtained, the control is performed so that the actual rotational speed of the prime mover more reliably matches the target rotational speed, and the control intention can be further ensured when the prime mover is controlled for optimal fuel efficiency.
[0035]
Further, in particular, according to the fifth aspect of the present invention, the motor / generator of the two motors / generators is feedback-controlled so that the actual rotational speed of the motor / generator having the lower absolute value of the rotational speed coincides with the target rotational speed. And the target torque of the other motor / generator is obtained by direct power distribution. Therefore, the possibility that the rotation speed of one motor / generator becomes zero by direct power distribution is eliminated, and the power generated by both motor / generators is eliminated. And the power consumption coincide with each other, so that the effect of suppressing charging and discharging of the battery can be compensated in the entire rotation range.
[0036]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 exemplifies a hybrid transmission to which the transmission control device according to an embodiment of the present invention is applied, which has already been described above in outline, and which is a front-wheel drive vehicle (FF) in the present embodiment. The structure described below is useful for use as a transaxle for a vehicle.
[0037]
In the figure, reference numeral 1 denotes a transmission case, and a Ravigneaux type planetary gear set 2 is provided on the right side (front side near the engine ENG) of the transmission case 1 in the axial direction (left-right direction in the figure), and on the left side (rear side from the engine ENG). Side), for example, a motor / generator set that enables the composite current two-layer motor 4 is incorporated.
The Ravigneaux type planetary gear set 2 and the composite current two-layer motor 4 are coaxially arranged on the main axis of the transmission case 1, but the countershaft 5 and the differential gear device 6, which are offset from the main axis and arranged in parallel, also change the speed. It is built into the machine case 1.
[0038]
The Ravigneaux planetary gear set 2 is a combination of a single pinion planetary gear set 7 and a double pinion planetary gear set 8 that share a long pinion P1 and a ring gear R, and the single pinion planetary gear set 7 has a long pinion on a sun gear S2 and a ring gear R, respectively. The double pinion planetary gear set 8 has a large diameter short pinion P2 in addition to the sun gear S1 and the long pinion P1, and the short pinion P2 is meshed with the sun gear S2 and the long pinion P1. I do.
Then, all of the pinions P1 and P2 of the planetary gear sets 7 and 8 are rotatably supported by a common carrier C.
[0039]
The Ravigneaux-type planetary gear set 2 having the above-described configuration has four rotating members of a sun gear S1, a sun gear S2, a ring gear R, and a carrier C as main elements, and the rotational speed of two of the four rotating members. Is determined, a two-degree-of-freedom differential is determined which determines the rotational speed of the other members.
The order of the rotation speeds of the four rotating members is the order of the sun gear S1, the ring gear R, the carrier C, and the sun gear S2.
The Ravigneaux planetary gear set 2 used in the present embodiment is equivalent to a single pinion planetary gear set 7 and a double pinion planetary gear set 8 in which ring gears are connected to each other and carriers are connected.
[0040]
The composite current two-layer motor 4 is provided with an inner rotor 4ri and an annular outer rotor 4ro surrounding the inner rotor 4ri, supported coaxially and rotatably in the transmission case 1, and between the inner rotor 4ri and the outer rotor 4ro. The annular stator 4s coaxially arranged in the annular space in the above is fixedly mounted on the transmission case 1.
A first motor / generator MG1, which is an inner motor / generator, is constituted by the annular coil 4s and the inner rotor 4ri, and a second motor / generator MG2, which is an outer motor / generator, is constituted by the annular coil 4s and the outer rotor 4ro. Is configured.
Here, the motor / generators MG1 and MG2 are motors that output rotations in respective directions according to the supply current when the composite current is supplied and at respective speeds (including stop) according to the supply current. It functions as a generator that generates electric power according to rotation by external force when composite current is not supplied.
[0041]
The above-mentioned four rotating members of the Ravigneaux type planetary gear set 2 are arranged in the order of rotational speed, that is, in the order of the sun gear S1, the ring gear R, the carrier C, and the sun gear S2 as shown in the alignment charts of FIGS. One motor / generator MG1, an engine ENG as a prime mover, an output (Out) to a wheel drive system including a differential gear device 6, and a second motor / generator MG2 are respectively coupled.
[0042]
This connection will be described in detail below with reference to FIG. 1. The ring gear R is connected to the engine crankshaft 9 in order to use the ring gear R as an input element for inputting the engine (ENG) rotation as described above.
The sun gear S1 is coupled to the inner rotor 4ri of the first motor / generator MG1 via the hollow shaft 13, and the sun gear S2 is connected to the second motor / generator MG2 via the shaft 14 into which the motor / generator MG1 and the hollow shaft 13 are loosely fitted. To the outer rotor 4ro.
[0043]
In order to make the carrier C an output element for outputting rotation to the wheel drive system as described above, an output gear 16 is connected to the carrier C via a hollow shaft 15 and meshed with a counter gear 17 on the counter shaft 5. Let it.
A final drive pinion 18 is separately provided integrally with the counter shaft 5 and meshes with a final drive ring gear 19 provided in the differential gear device 6.
The output rotation from the transmission reaches a differential gear device 6 via a final drive gear set composed of a final drive pinion 18 and a final drive ring gear 19, and is distributed to the left and right drive wheels 20 by the differential gear device. .
[0044]
The hybrid transmission having the above configuration can be represented by a collinear chart as shown in FIGS. 2 and 3 as described above, and the rotational balance equation on the collinear chart is described above with reference to FIG. 2 ( The torque balance equation is represented by the equations (3) and (4) described above with reference to FIG.
[0045]
The inclination (speed change ratio) of the lever in the alignment charts of FIGS. 2 and 3 is an engine operating point (Ne, Te) which is a combination of the input (engine) rotation speed Ne of the transmission and the input (engine) torque Te. ,
A motor / generator operating point (Nm1, Tm1), which is a combination of the rotation speed Nm1 of the motor / generator MG1 related to the sun gear S1 and the torque Tm1;
Determined by the motor / generator operating point (Nm2, Tm2) which is a combination of the rotation speed Nm2 of the motor / generator MG2 related to the sun gear S2 and the torque Tm2,
From these, a combination (No, To) of the rotational speed No (vehicle speed) of the output Out and the torque To is determined.
[0046]
Although the motor / generators MG1 and MG2 are configured as a composite current two-layer motor in FIG. 1, the motor / generators MG1 and MG2 are not limited to this, and are arranged, for example, as shown in FIG. can do.
In the present embodiment, first, the single pinion planetary gear set 7 and the double pinion planetary gear set 8 are arranged in front and rear reverse to the case of FIG. 1, and the ring gear R to which engine (ENG) rotation is input is connected to the short pinion P2. Make them mesh.
The motor / generator MG2 related to the sun gear S2 is composed of a rotor 4ro and a stator 4so arranged coaxially with the Ravigneaux planetary gear set 2. The motor / generator MG1 related to the sun gear S1 is offset from the axis of the Ravigneaux planetary gear set 2. The rotor 4ri and the stator 4si are arranged.
[0047]
The drive shaft connected to the sun gear S1 penetrates the rotor 4ro of the motor / generator MG2, and the drive shaft and the rotor 4ri of the motor / generator MG1 are drive-coupled by the gear train 3.
According to such a configuration in which motor / generators MG1 and MG2 are offset from each other in the radial direction, the degree of freedom in the arrangement of both motors / generators is increased.
The hybrid transmission shown in FIG. 4 having the Ravigneaux-type planetary gear set 2 and the motor / generators MG1 and MG2 as described above also has the alignment chart shown in FIGS. 2 and 3.
[0048]
As shown in FIG. 5, the shift control system of the hybrid transmission includes a hybrid controller 21. The hybrid controller 21 supplies a target engine torque (tTe) command described later to the engine controller 22, and the engine controller 22 controls the engine ENG. Is operated in the target torque generation state.
[0049]
The hybrid controller 21 further supplies a target torque (tTm1) command and a target torque (tTm2) command for the motor / generators MG1 and MG2 to the motor controller 23, respectively. It functions to operate MG2 in each target torque generation state.
[0050]
In order to obtain the target torques tTe, tTm1 and tTm2, the hybrid controller 21 supplies a signal from an accelerator opening sensor 26 for detecting the accelerator opening APO based on the accelerator pedal depression amount, and a signal from a vehicle speed sensor 27 for detecting the vehicle speed VSP. , A signal from the engine rotation sensor 28 for detecting the engine speed Ne, a signal from the first motor / generator rotation sensor 29 for detecting the rotation speed Nm1 of the first motor / generator Mg1, and a signal from the second motor / generator Mg2. A signal from the second motor / generator rotation sensor 30 for detecting the rotation speed Nm2 is input.
Based on the input information, the hybrid controller 21 performs the processing shown in the block diagram of FIG. 6 to perform the shift control of the hybrid transmission as follows.
[0051]
The target drive torque calculator 31 obtains the target drive torque tTd of the wheel requested by the driver from the sensor accelerator opening APO and the vehicle speed VSP by a known map search method or the like.
The target engine (motor) output calculation unit 32 obtains the wheel drive shaft rotation speed Nd by multiplying the vehicle speed VSP by a constant Kr determined by the wheel tire radius and the like, and the multiplier 32a calculates the wheel drive shaft rotation speed Nd and the target drive torque tTd. , A target driving force tPv of the wheel is calculated, and a loss of the motor / generators MG1 and MG2 is added to the target driving force tPv to obtain a target engine (motor) output tPe.
In calculating the target engine (motor) output tPe, the transmission loss of the Ravigneaux type planetary gear set 2 can be added, if necessary, in addition to the loss of the motor / generators MG1 and MG2.
[0052]
The engine (motor) operating point determination unit 34 determines an engine (motor) operating point as a combination of a target engine (motor) torque tTe and a target engine (motor) rotational speed tNe for generating a target engine (motor) output tPe. I do.
In determining the engine operating point, preferably, the combination of the engine torque Te and the engine speed Ne for generating the target engine (motor) output tPe with minimum fuel consumption based on the engine performance diagram illustrated in FIG. It is preferable to use the optimal fuel efficiency control of (tTe, tNe).
[0053]
FIG. 7 shows the combination of the engine torque Te and the engine speed Ne that generate this for each engine output as equi-horsepower lines, and the engine torque Te that generates the corresponding engine output on each iso-horsepower line at the lowest fuel consumption. A combination of the engine speeds Ne is indicated by points A and B, and a line connecting the lowest fuel consumption points A and B on each equihorse power line is indicated as an optimum fuel consumption line.
When obtaining the engine operating point (tTe, tNe) by the optimal fuel efficiency control based on FIG. 7, the intersection of the iso-horsepower line corresponding to the target engine (motor) output tPe and the optimal fuel efficiency line is determined, for example, as point A. Then, a combination of the engine torque Te and the engine speed Ne corresponding to the point is defined as an engine operating point (tTe, tNe).
[0054]
The first (input-side) motor / generator target rotation speed calculation unit 35 calculates the target rotation speed tNm1 of the first (input-side) motor / generator MG1 from the transmission output rotation speed No and the target engine rotation speed tNe as described above ( The following rotation balance equation corresponding to equation 1)
tNm1 = (1 + α) tNe−α · No (5)
Is calculated by the following calculation.
[0055]
The first (input side) motor / generator target torque calculator 36 receives the target rotation speed tNm1 of the first (input side) motor / generator MG1 and the actual rotation speed Nm1 of the motor / generator, and calculates the actual rotation speed Nm1. The target torque tTm1 of the motor / generator MG1 for matching the target rotation speed tNm1 with the feedback gain Kg is obtained by the following feedback calculation.
tTm1 = Kg (tNm1-Nm1) (6)
[0056]
The second (output-side) motor / generator target torque calculation unit 37 includes the actual rotation speeds Nm1 and Nm2 of both motor / generators MG1 and MG2, the input-side motor / generator target torque tTm1, the inverter 24 (see FIG. 1), and the like. From the loss Loss MG1 and Loss MG2 of the two motors / generators MG1 and MG2, the second (output side) motor / motor required for direct power distribution in which the power generated by one of the motors / generators MG1 and MG2 and the power consumed by the other are the same. The target torque tTm2 of the generator is obtained by the following equation.
tTm2 = − (tTm1 × Nm1 + LosMG1 + LosMG2) / Nm2 (7)
[0057]
It should be noted that the losses LosMG1, LosMG2 of the motor / generators MG1, MG2 can be obtained in advance, and thus can be obtained by searching from map data.
Here, the direct power distribution in which the power generated by one of the motor / generators MG1 and MG2 and the power consumption by the other are the same means that the power generated by one motor / generator is completely consumed by the other motor / generator and the other motor / generator It means a power distribution state in which the / generator is driven by the motor without taking out the battery power and the generated power is not charged to the battery at all.
[0058]
The hybrid controller 21 shown in FIG. 5 executes the processing shown in FIG. 6 to obtain the target engine torque tTe, the first (input side) motor / generator target torque tTm1, and the second (output side) motor / generator target torque, respectively. tTm2 is supplied to the engine controller 22 and the motor controller 23 so that the engine ENG and the first (input side) motor / generator MG1 and the second (output side) motor / generator MG2 respectively achieve the corresponding target torque. By controlling, the target drive torque tTd in FIG. 6 is achieved.
[0059]
By the way, according to the present embodiment, the target torque tTm1 of the first (input side) motor / generator MG1 is determined by the target rotational speed of the first (input side) motor / generator MG1 obtained by the rotation balance equation of the equation (5). The target torque tTm2 of the second (output side) motor / generator MG2 is determined by feedback control such that the actual rotation speed Nm1 matches the actual rotation speed Nm1. The torque required to be
The target torques tTm1 and tTm2 of the two motors / generators MG1 and MG2 are not determined from the torque balance formula on the alignment chart, and the engine torque Te and the transmission output are replaced with the motor / generator target torques tTm1 and tTm2 as in the related art. The torque To is not involved.
[0060]
Therefore, the motor / generator target torques tTm1 and tTm2 are eliminated while eliminating the effects of the engine torque Te having a large response delay with respect to the target value tTe and the transmission output torque To greatly affecting the motor / generator target torques tTm1 and tTm2. Even in a transitional period in which the target driving force is changing, the engine speed Ne is circled in FIG. 10 without being largely affected by a large response delay of the engine torque and the transmission output torque. Thus, the target value shown in the broken line can be substantially matched.
For this reason, according to the present embodiment, charging / discharging to and from the battery due to a power balance deviation that occurs when the engine speed greatly deviates from the target value due to the response delay of the engine torque is suppressed as shown by a circle in FIG. And the conventional problem related to the reduction in battery life can be solved.
[0061]
According to the present embodiment, in particular, the target torque tTm1 of the input side motor / generator is obtained by feedback control such that the actual rotation speed Nm1 of the input side motor / generator MG1 close to the engine matches the target rotation speed tNm1. In addition, since the control is performed so that the actual rotational speed of the engine matches the target rotational speed more reliably, the control intention of the present embodiment for optimally controlling the fuel consumption of the engine can be further ensured.
[0062]
Further, when the first (input side) motor / generator target torque calculation unit 36 obtains the target torque tTm1 of the motor / generator MG1, the actual torque Nm1 of the motor / generator is matched with the target value tNm1 by the rotation number feedback control. Since the target torque tTm1 is obtained, the rotation speed monitor control for obtaining the target torque tTm1 can be made simple and with high control accuracy.
[0063]
Further, the prime mover operating point determination unit 34 sets the target engine (prime motor) output tPe at the minimum fuel consumption as described above with reference to FIG. 7 using the combination of the engine rotational speed tNe and the engine torque tTe as the target engine rotational speed and the target engine torque. Therefore, the target engine (motor) output tPe can be generated at the operating point with the highest fuel efficiency by the optimal fuel efficiency control.
[0064]
FIG. 8 shows another embodiment of the present invention. In the present embodiment, a motor / generator for obtaining a target torque by the rotation speed feedback control is different from the above-described embodiment in a second (output side). ) The motor / generator MG2.
For this reason, a second (output-side) motor / generator target rotation speed calculation unit 45 is provided instead of the first (input-side) motor / generator target rotation speed calculation unit 35 in FIG. A second (output-side) motor / generator target torque calculator 46 is provided in place of the generator target torque calculator 36, and a first (input) motor is used in place of the second (output) motor / generator target torque calculator 37. A / generator target torque calculation unit 47 is provided.
[0065]
The second (output side) motor / generator target rotation speed calculation unit 45 calculates the output rotation speed No of the transmission, which can be obtained by multiplying the wheel drive shaft rotation speed Nd by the final gear ratio Gf, and the target engine rotation speed tNe in FIG. And the target rotation speed tNm2 of the second (output side) motor / generator MG2 on the side closer to the output Out on the alignment chart of FIG. 3 is calculated by the following rotation balance equation corresponding to the above equation (2).
tNm2 = (1 + β) No−β · tNe (8)
Is calculated by the following calculation.
[0066]
The second (output side) motor / generator target torque calculator 46 receives the target rotation speed tNm2 of the second (output side) motor / generator MG2 and the actual rotation speed Nm2 of the motor / generator, and calculates the actual rotation speed Nm2. The target torque tTm2 of the motor / generator MG2 for matching the target rotation speed tNm2 with the feedback gain Kg is obtained by the following feedback calculation.
tTm2 = Kg (tNm2-Nm2) (9)
[0067]
The first (input side) motor / generator target torque calculation unit 47 includes the actual rotation speeds Nm1 and Nm2 of both motor / generators MG1 and MG2, the output side motor / generator target torque tTm2, the inverter 24 (see FIG. 1), and the like. From the loss Loss MG1 and Loss MG2 of both motors / generators MG1 and MG2 from the first (input side) motor / motor required for direct power distribution in which the power generated by one of the motors / generators MG1 and MG2 and the power consumption by the other are the same. The target torque tTm1 of the generator is obtained by the following equation.
tTm1 = − (tTm2 × Nm2 + LosMG1 + LosMG2) / Nm1 (10)
[0068]
The target engine torque tTe, the first (input side) motor / generator target torque tTm1 and the second (output side) motor / generator target torque tTm2 obtained as described above are respectively the engine ENG and the first (input side). The motor / generator MG1 and the second (output side) motor / generator MG2 are controlled to achieve the target drive torque tTd of FIG.
Also in the present embodiment, the target torque tTm2 of the second (output-side) motor / generator MG2 is equal to the target rotation speed tNm2 of the second (output-side) motor / generator MG2 obtained by the rotational balance equation of the equation (8). The target torque tTm1 of the first (input side) motor / generator MG1 is obtained by feedback control such that the actual rotation speed Nm2 is made to coincide with the direct power distribution in which the generated power and the consumed power of both motors / generators match each other. Because it is necessary torque,
The same operation and effect as in the above-described embodiment can be achieved, and the charge and discharge of the battery due to the shift in the power balance caused by the engine rotation speed greatly deviating from the target value due to the response delay of the engine torque can be suppressed. The above-mentioned conventional problem relating to a reduction in battery life can be solved.
[0069]
FIG. 9 shows a shift control device according to still another embodiment of the present invention. In this embodiment, a motor / generator for obtaining a target torque by rotation speed feedback control is provided as a first motor as shown in FIG. Whether the input / output motor / generator MG1 or the second (output) motor / generator MG2 as shown in FIG. 8 is automatically switched according to the rotation speeds Nm1 and Nm2 of the motor / generators MG1 and MG2. It was made.
[0070]
For this reason, in the present embodiment, the first (input side) motor / generator target rotation speed calculation unit 35 similar to that in FIG. 6 and the second (output side) motor / generator target rotation speed calculation similar to that in FIG. Both parts 45 are provided.
The first (input side) motor / generator performs the same calculation as the first (input side) motor / generator target torque calculation section 36 and the second (output side) motor / generator target torque calculation section 37 in FIG. A first (input side) motor / generator target torque feedback calculator 36a for obtaining a target torque tTm1a and a second (output side) motor / generator target torque tTm2a, respectively, and a second (output side) motor / generator target torque calculation for direct power distribution. A part 37a is provided.
Further, the second (output side) motor / generator target torque calculation unit 46 and the first (input side) motor / generator target torque calculation unit 47 in FIG. A second (output-side) motor / generator target torque feedback calculator 46b for obtaining a target torque tTm2b and a first (input-side) motor / generator target torque tTm1b, respectively, and a first (input-side) motor / generator target torque calculation for direct power distribution. A portion 47b is provided.
[0071]
In the present embodiment, a motor / generator target torque selection unit 51 is further provided, and based on rotation speeds Nm1 and Nm2 of both motor / generators MG1 and MG2, the selection unit 51 determines the absolute values of these rotation speeds. The target torque of the motor / generator is determined by feedback control such that the actual rotation speed of the lower motor / generator matches the target rotation speed, and the target torque of the other motor / generator is determined by direct power distribution.
That is, when the absolute value of the rotation speed Nm1 of the motor / generator MG1 is smaller than the absolute value of the rotation speed Nm2 of the motor / generator MG2, the selection unit 51 determines whether the first (input) motor / Generator target torque tTm1a and second (output side) motor / generator target torque tTm2a are defined as first (input side) motor / generator target torque tTm1 and second (output side) motor / generator target torque tTm2, respectively. When the absolute value of the rotation speed Nm2 of the motor / generator MG2 is smaller than the absolute value of the rotation speed Nm1 of the motor / generator MG1, the second (output side) motor / generator target torque tTm2b and the second 1 (input side) motor / generator target torque tTm b respectively define a second (output side) motor / generator target torque tTm2 and the first (input) the motor / generator target torque TTm1.
[0072]
According to this configuration, the motor / generators MG1 and MG2 are subjected to feedback control such that the actual rotation speed of the motor / generator having the lower absolute value among the rotation speeds Nm1 and Nm2 of the motor / generators MG1 and Nm2 matches the target rotation speed. Since the target torque of the other motor / generator is obtained by direct power distribution,
In addition to the same operational effects as in the above embodiments, the possibility that the rotation speed of one of the motors / generators becomes zero by direct power distribution is eliminated, and the power generation and consumption of both motors / generators are reduced. The effect of suppressing the charging and discharging of the battery by matching the power can be compensated in the entire rotation range.
[0073]
Here, the target torque of the motor / generators MG1 and MG2 is reduced by feedback control such that the actual rotation speed of the motor / generator having the lower absolute value among the rotation speeds Nm1 and Nm2 of the motor / generators MG1 and MG2 matches the target rotation speed. The reason why it is good to obtain is that when the target torque is obtained by the power balance method as described above, the magnitude of the torque becomes dominant in the rotation speed ratio of the motor / generator, and the output side motor / generator MG2 becomes negative rotation. This is because, in many cases, the target rotational speed cannot be achieved unless a motor / generator that obtains the target torque by the rotational speed feedback control is appropriately selected.
[0074]
A supplementary explanation is given below in connection with the alignment charts of FIGS. 2 and 3. Considering the case where the rotation speed Nm1 is positive and the rotation speed Nm2 is negative (for example, in an idle state), in order to perform torque control so that the battery is not charged or discharged, the torques Tm1 and Tm2 of the motor / generators MG1 and MG2 are required. Must be positive (upward in the figure, motor / generator MG1 is discharged, motor / generator MG2 is charged) or negative (downward, motor / generator MG1 generates power, motor / generator MG2 discharges) .
On the other hand, in order to maintain the driving force on the output (Out) in a positive (downward direction) state, both the torques Tm1 and Tm2 of the motor / generators MG1 and MG2 need to be positive (upward direction in the figure).
[0075]
In the case where the motor / generator target torque is obtained by the rotation speed feedback control, in order for the torques Tm1 and Tm2 of the motor / generators MG1 and MG2 to be both positive, assuming that the target rotation state is the same (the vehicle speed is 0 and the idling operation is performed). The actual rotation state differs depending on the motor / generator that obtains the target torque by the rotation speed feedback control.
However, in either case, the balance torque of the motor / generator for which the target torque is not determined by the rotation speed feedback control is in a direction different from the torque required to reach the target rotation speed.
Assuming that the loss of the motor / generator is 0 for simplicity, the torques Tm1 and Tm2 of the motor / generators MG1 and MG2 in a state where there is no charge / discharge of the battery can be clearly understood from (Tm1 × Nm1 = Tm2 × Nm2) It is inversely proportional to Nm1 and Nm2.
[0076]
Therefore, when the rotation speed feedback control is performed by the motor / generator having the larger absolute value of the rotation speeds Nm1 and Nm2, the balance torque has an absolute value larger than the torque obtained by the rotation speed feedback control.
In such a state, the lever on the alignment chart moves in a direction different from the target of the rotational speed.
As a result, the feedback torque has a larger value, and a stable state cannot be maintained.
[0077]
A similar unstable state also occurs when the rotation speed Nm1 of the motor / generator MG1 is negative.
Therefore, when the rotation speed of one motor / generator is negative, a stable state cannot be maintained unless the target torque of the motor / generator having the smaller rotation speed absolute value is obtained by the rotation speed feedback control.
The above is the reason why the target torque of the motor / generator having the lower absolute value of the rotation speed (Nm1, Nm2) of the motor / generators MG1, MG2 is obtained by the rotation speed feedback control.
[0078]
In the above, which of the motor / generator the target torque is obtained by the rotation speed feedback control is determined based on only the magnitude of the absolute value of the motor / generator rotation speed. It is also determined in accordance with the ratio of the rotational speeds, in accordance with the difference between the rotational speeds of the two motors / generators, or in accordance with the ratio between the engine rotational speed Ne and the transmission output rotational speed No. It is better to make the determination in accordance with the difference between the engine speed Ne and the transmission output speed No. In this case, hunting due to feedback control can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a hybrid transmission to which a shift control device according to the present invention can be applied;
FIG. 2 is an alignment chart used to determine a rotation balance equation of the hybrid transmission.
FIG. 3 is an alignment chart used for obtaining a torque balance equation of the hybrid transmission.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing another type of hybrid transmission to which the transmission control device according to the present invention can be applied;
FIG. 5 is a block diagram showing a shift control system of the hybrid transmission according to the present invention.
FIG. 6 is a functional block diagram illustrating a shift control device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an engine performance diagram illustrating an optimal fuel economy line of the engine together with an equal output line.
FIG. 8 is a functional block diagram showing a shift control device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a functional block diagram showing a shift control device according to still another embodiment of the present invention.
10 is an operation time chart in a case where the hybrid transmission shown in FIG. 1 is subjected to shift control by the device shown in FIG. 6;
FIG. 11 is an alignment chart used to obtain a rotational speed balance equation of a conventional hybrid transmission.
FIG. 12 is an alignment chart used for obtaining a torque balance equation of the hybrid transmission.
FIG. 13 is an operation time chart of shift control when the conventional shift control device is applied to the hybrid transmission of FIG. 1;
[Explanation of symbols]
1 Transmission case
2 Ravigneaux type planetary gear set (differential device)
ENG engine (motor)
4 Composite current two-layer motor
MG1 1st (input side) motor / generator
MG2 2nd (output side) motor / generator
7 Single pinion planetary gear set
8 Double pinion planetary gear set
S1 Sun gear
S2 Sun gear
P1 Long pinion
P2 short pinion
R ring gear
C carrier
21 Hybrid controller
22 Engine controller
23 Motor controller
24 Inverter
25 Battery
26 Accelerator opening sensor
27 Vehicle speed sensor
28 Engine rotation sensor
29 1st motor / generator rotation sensor
30 Second motor / generator rotation sensor
31 Target drive torque calculator
32 Target engine (motor) output calculator
34 Engine (Motor) Operating Point Determination Unit
35 1st (input side) motor / generator target speed calculation unit
36 1st (input side) motor / generator target torque calculator
37 Second (output side) motor / generator target torque calculator
45 Second (output side) motor / generator target speed calculation unit
46 Second (Output) Motor / Generator Target Torque Calculator
47 1st (input side) motor / generator target torque calculator
36a First (input side) motor / generator target torque feedback calculator
37a Direct power distribution second (output side) motor / generator target torque calculation unit
46b second (output side) motor / generator target torque feedback calculator
47b First (input side) motor / generator target torque calculator for direct power distribution
51 Motor / generator target torque selector

Claims

It has four or more rotating members as rotating members arranged on the alignment chart, and when the rotating state of two of these rotating members is determined, the rotating state of the other members is determined. Two internal rotating members located on the inner side of the nomographic chart are coupled with the input from the prime mover and the output to the drive train, respectively, and two outer rotating members located on the outer side of the nomographic chart are provided. A hybrid transmission in which two motors / generators are connected to each other so that a continuously variable shift can be performed by controlling these motors / generators.
Target motor output calculation means for calculating a target motor output from a target drive torque and a vehicle speed obtained from the accelerator operation amount of the motor,
A prime mover operating point determining means for determining a prime mover operating point defined by a combination of a target prime mover speed and a target prime mover torque for generating the target prime mover output;
Input-side motor / generator target speed calculating means for solving a rotational balance equation on a collinear diagram from the target prime mover speed and vehicle speed to obtain a target speed of the input-side motor / generator on the side closer to the input;
Input-side motor / generator target torque calculating means for obtaining a target torque of the input-side motor / generator for matching the actual rotation speed of the input-side motor / generator to the input-side motor / generator target rotation speed;
An output motor / generator required for direct power distribution in which the power generated by one of these motors / generators and the power consumption by the other are the same based on the actual rotation speeds of the two motors / generators and the target torque of the input motor / generator. Output motor / generator target torque calculating means for obtaining the target torque of
A motor, an input-side motor / generator, and an output-side motor / generator each controlled to achieve the corresponding target torque so as to achieve the target drive torque. Transmission control device.

2. The hybrid transmission according to claim 1, wherein the input-side motor / generator target torque calculation unit performs feedback control that matches an actual rotation speed of the input-side motor / generator with the input-side motor / generator target rotation speed. 3. A shift control device for a hybrid transmission, wherein the shift control device is configured to obtain a target torque of a motor / generator.

It has four or more rotating members as rotating members arranged on the alignment chart, and when the rotating state of two of these rotating members is determined, the rotating state of the other members is determined. Two internal rotating members located on the inner side of the nomographic chart are coupled with the input from the prime mover and the output to the drive train, respectively, and two outer rotating members located on the outer side of the nomographic chart are provided. A hybrid transmission in which two motors / generators are connected to each other so that a continuously variable shift can be performed by controlling these motors / generators.
Target motor output calculation means for calculating a target motor output from a target drive torque and a vehicle speed obtained from the accelerator operation amount of the motor,
A prime mover operating point determining means for determining a prime mover operating point defined by a combination of a target prime mover speed and a target prime mover torque for generating the target prime mover output;
Output-side motor / generator target speed calculating means for solving a rotational balance equation on a nomographic chart from the target prime mover speed and vehicle speed to obtain a target speed of the output-side motor / generator on the side closer to the output;
Output-side motor / generator target torque calculating means for obtaining a target torque of the output-side motor / generator for matching the actual rotation speed of the output-side motor / generator to the output-side motor / generator target rotation speed;
An input-side motor / generator required for direct power distribution in which the power generated by one of the motors / generators and the power consumption by the other are the same based on the actual rotation speeds of the two motors / generators and the target torque of the output-side motor / generator. Input-side motor / generator target torque calculating means for obtaining the target torque of
A motor, an input-side motor / generator, and an output-side motor / generator each controlled to achieve the corresponding target torque so as to achieve the target drive torque. Transmission control device.

4. The hybrid transmission according to claim 3, wherein the output-side motor / generator target torque calculating means performs feedback control to match an actual rotation speed of the output-side motor / generator to the output-side motor / generator target rotation speed. A shift control device for a hybrid transmission, wherein the shift control device is configured to obtain a target torque of a motor / generator.

It has four or more rotating members as rotating members arranged on the alignment chart, and when the rotating state of two of these rotating members is determined, the rotating state of the other members is determined. Two internal rotating members located on the inner side of the nomographic chart are coupled with the input from the prime mover and the output to the drive train, respectively, and two outer rotating members located on the outer side of the nomographic chart are provided. A hybrid transmission in which two motors / generators are connected to each other so that a continuously variable shift can be performed by controlling these motors / generators.
Target motor output calculation means for calculating a target motor output from a target drive torque and a vehicle speed obtained from the accelerator operation amount of the motor,
A prime mover operating point determining means for determining a prime mover operating point defined by a combination of a target prime mover speed and a target prime mover torque for generating the target prime mover output;
Input-side motor / generator target speed calculating means for solving a rotational balance equation on a collinear diagram from the target prime mover speed and vehicle speed to obtain a target speed of the input-side motor / generator on the side closer to the input;
Input-side motor / generator target torque feedback calculating means for obtaining a target torque of the input-side motor / generator by feedback control for matching the actual rotation speed of the input-side motor / generator to the input-side motor / generator target rotation speed;
Based on the actual rotation speeds of the two motors / generators and the input side motor / generator target torque obtained by the feedback control, it is necessary for direct power distribution in which the power generated by one of these motors / generators and the power consumption by the other become the same. An output motor / generator target torque calculating means for direct power distribution for obtaining a target torque of the output motor / generator;
Output-side motor / generator target speed calculating means for solving a rotational balance equation on a nomographic chart from the target prime mover speed and vehicle speed to obtain a target speed of the output-side motor / generator on the side closer to the output;
Output-side motor / generator target torque feedback calculation means for obtaining a target torque of the output-side motor / generator by feedback control for matching the actual rotation speed of the output-side motor / generator to the output-side motor / generator target rotation speed;
From the actual rotation speeds of the two motors / generators and the output side motor / generator target torque obtained by the feedback control, it is necessary for direct power distribution in which the power generated by one of these motors / generators and the power consumption by the other become the same. In addition to an input side motor / generator target torque calculating means for direct power distribution for obtaining a target torque of the input side motor / generator,
The motor / generator which sets the target torque related to the motor / generator having the lower absolute value of the rotation speed of the two motors / generators as the target torque by the feedback control and sets the target torque of the other motor / generator as the target torque for direct power distribution. Providing a generator target torque selecting means,
A motor, an input-side motor / generator, and an output-side motor / generator each controlled to achieve the corresponding target torque so as to achieve the target drive torque. Transmission control device.

6. The hybrid transmission according to claim 5, wherein the motor / generator target torque selecting means determines which motor / generator is to use the target torque by the feedback control, and the number of rotations of the motor / generator. Or the difference between the rotation speeds of the two motors / generators, the ratio between the rotation speed of the prime mover and the output rotation speed of the transmission, or the difference between the rotation speed of the prime mover and the output rotation speed of the transmission. A shift control device for a hybrid transmission, comprising:

7. The hybrid transmission according to claim 1, wherein the motor operating point determining unit determines a combination of a motor speed and a motor torque that generates the target motor output with minimum fuel consumption. 6. A shift control device for a hybrid transmission, wherein a prime mover operating point is determined as a target prime mover torque.