КОНТРОЛЛЕР ДЛЯ АВТОМОБИЛЯ И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ АВТОМОБИЛЕМ
CONTROLLER FOR THE CAR AND METHOD OF DRIVING THE CAR

Предпосылки создания изобретения
1. Область техники
[0001] Изобретение относится к контроллеру для автомобиля и способу управления автомобилем. В частности, изобретение относится к отказоустойчивым техническим приемам на случай сбоя механического механизма ступенчатой трансмиссии, установленного последовательно с механизмом бесступенчатой трансмиссии.
2. Описание предшествующего уровня техники
[0002] Автомобиль раскрыт в японской патентной заявке №2006-321392 (JP 2006-321392 А). Автомобиль оснащен: механизмом бесступенчатой трансмиссии, способным изменять частоту вращения источника привода бесступенчатым способом и передавать частоту вращения на промежуточный элемент трансмиссии; и механическим механизмом ступенчатой трансмиссии, предусмотренным между промежуточным элементом трансмиссии и ведущими колесами и способным механически устанавливать множество ступеней механической передачи, каждая из которых обладает своим передаточным числом для частоты вращения промежуточного элемента трансмиссии по отношению к выходной частоте вращения. В патентной заявке JP 2006-321392 А предлагается, что техника изменения передаточного числа механизма бесступенчатой трансмиссии (дифференциальная секция) является ступенчатой, что, таким образом, позволяет трансмиссии, содержащей механический механизм ступенчатой трансмиссии, выполнять изменение передачи подобно полностью ступенчатой трансмиссии.
Сущность изобретения
[0003] Отказоустойчивые технические приемы известны. Для отказоустойчивого технического приема в случае сбоя механизма ступенчатой трансмиссии ступень механической передачи механизма ступенчатой трансмиссии фиксируется на любой из множества ступеней механической передачи, и автомобиль, таким образом, может перемещаться в аварийном режиме. Когда такой технический прием применяется к техническому приему, позволяющему трансмиссии осуществлять изменение передачи подобно полностью ступенчатой трансмиссии, раскрытому выше, частота вращения промежуточного элемента трансмиссии ограничивается в соответствии со скоростью автомобиля в связи с фиксацией ступени механической передачи, и частота вращения источника привода далее ограничивается в связи со ступенчатой работой механизма бесступенчатой трансмиссии. В результате возможно затруднение в обеспечении рабочих характеристик мощности и возможно снижение топливной экономичности.
[0004] Изобретение предусматривает контроллер для автомобиля и способ управления автомобилем, улучшающий рабочие характеристики мощности и предотвращающий снижение топливной экономичности при возникновении сбоя механического механизма ступенчатой трансмиссии, когда трансмиссия, содержащая механизм бесступенчатой трансмиссии и механический механизм ступенчатой трансмиссии, осуществляет изменение передачи как ступенчатая трансмиссия в целом.
[0005] Первым объектом изобретения предложен контроллер для автомобиля. Автомобиль содержит механизм бесступенчатой трансмиссии, механический механизм ступенчатой трансмиссии и ведущее колесо. Механизм бесступенчатой трансмиссии выполнен с возможностью изменения частоты вращения источника привода бесступенчатым образом и передачи частоты вращения на промежуточный элемент трансмиссии. Механический механизм ступенчатой трансмиссии расположен между промежуточным элементом трансмиссии и ведущим колесом. Механический механизм ступенчатой трансмиссии выполнен с возможностью механически устанавливать множество ступеней механической передачи, каждая из которых обладает своим первым передаточным числом частоты вращения промежуточного элемента трансмиссии по отношению к выходной частоте вращения. Контроллер содержит электронный блок управления. Электронный блок управления выполнен с возможностью осуществлять управление изменением передачи механического механизма ступенчатой трансмиссии так, чтобы устанавливать любую ступень смоделированной передачи из множества ступеней смоделированной передачи, и с возможностью ступенчатым образом изменять передаточное число механизма бесступенчатой трансмиссии. Множество ступеней смоделированной передачи, является ступенями передачи, каждая из которых имеет свое второе передаточное число частоты вращения источника привода по отношению к выходной частоте вращения механического механизма ступенчатой трансмиссии. Множество ступеней смоделированной передачи распределено таким образом, что одна или больше ступеней смоделированной передачи устанавливается для каждой из множества ступеней механической передачи. Количество одной или больше ступеней смоделированной передачи равно или превышает количество множества ступеней механической передачи. Когда электронный блок управления обнаруживает наличие сбоя механического механизма ступенчатой трансмиссии, электронный блок управления выполняет фиксацию механического механизма ступенчатой трансмиссии на ступени механической передачи аварийного режима, выполняет запрет ступенчатого изменения передачи механизма бесступенчатой трансмиссии и выполняет изменение передаточного числа механизма бесступенчатой трансмиссии бесступенчатым образом на основе состояния автомобиля. Ступень механической передачи аварийного режима является любой ступенью механической передачи из множества ступеней механической передачи.
[0006] При вышеуказанной конфигурации множество ступеней смоделированной передачи, каждая из которых имеет свое передаточное число (свое второе передаточное число) трансмиссии в целом, устанавливается электронным блоком управления. Соответственно, когда ступень смоделированной передачи изменяется посредством ручного изменения передачи или автоматического изменения передачи, частота вращения источника привода изменяется в сторону увеличения или уменьшения. Таким образом, достигаются превосходные ощущения от вождения. В то же время, при управлении во время сбоя (отказоустойчивом управлении) в случае, когда обнаруживается, что произошел сбой механического механизма ступенчатой трансмиссии, автомобиль может перемещаться в аварийном режиме посредством установки заданной ступени механической передачи аварийного режима, ступенчатое изменение передачи механизма бесступенчатой трансмиссии запрещается, и передаточное число механизма бесступенчатой трансмиссии изменяется бесступенчатым образом на основе состояния автомобиля. Соответственно, в то время как частота вращения промежуточного элемента трансмиссии ограничена в соответствии со скоростью автомобиля, ограничение частоты вращения источника привода скоростью автомобиля ослаблено. Таким образом, когда передаточное число механизма бесступенчатой трансмиссии изменяется бесступенчатым образом, чтобы использовать максимальную мощность источника привода, например, во время движения в аварийном режиме могут быть обеспечены рабочие характеристики мощности. Дополнительно, когда передаточное число механизма бесступенчатой трансмиссии изменяется бесступенчатым образом, чтобы ввести в работу источник привода в соответствии с графиком оптимальной топливной экономичности, топливная экономичность может быть улучшена.
[0007] В контроллере ступень механической передачи аварийного режима может являться ступенью механической передачи наименьшей скорости, первое передаточное число которой является наибольшим из множества ступеней механической передачи.
[0008] При вышеуказанной конфигурации ступень механической передачи наименьшей скорости механического механизма ступенчатой трансмиссии установлена как ступень механической передачи аварийного режима. Таким образом, высокий крутящий момент может быть выдан при первом передаточном числе, являющемся высоким. Поэтому могут быть обеспечены максимальные рабочие характеристики для перемещения в аварийном режиме.
[0009] В контроллере механический механизм ступенчатой трансмиссии может устанавливать множество ступеней механической передачи в соответствии с состоянием зацепления и состоянием расцепления множества гидравлических устройств зацепления. Механический механизм ступенчатой трансмиссии может быть оснащен гидравлическим контуром управления, содержащим электромагнитные клапаны. Электромагнитные клапаны могут быть выполнены с возможностью электрического переключения состояния зацепления и состояния расцепления гидравлических устройств зацепления, соответственно. Гидравлический контур управления может содержать первый контур, который механически устанавливает заранее определенную ступень механической передачи аварийного режима из множества ступеней механической передачи, когда все источники питания, задействованные в гидравлическом управлении, отключены. Электронный блок управления может быть выполнен с возможностью установки ступени механической передачи аварийного режима посредством отключения всех источников питания, когда электронный блок управления обнаруживает сбой механизма механической ступенчатой трансмиссии.
[0010] В вышеуказанной конфигурации предусмотрен механический механизм ступенчатой трансмиссии. В механическом механизме ступенчатой трансмиссии множество ступеней механической передачи устанавливается, когда состояния зацепления/расцепления гидравлических устройств зацепления соответственно переключаются электромагнитными клапанами. Первый контур (контур установки ступени передачи для времени отключения всех источников питания) механически устанавливает ступень механической передачи аварийного режима, когда все источники питания отключаются. В таком случае, когда обнаруживается сбой механизма механической ступенчатой трансмиссии, все источники питания отключаются, и устанавливается ступень механической передачи аварийного режима. Таким образом, без идентификации неисправной детали, такой как электромагнитный клапан, все источники питания отключаются, и устанавливается ступень механической передачи аварийного режима. Поэтому автомобиль может перемещаться в аварийном режиме.
[0011] Автомобиль может дополнительно содержать устройство отображения сбоя. В контроллере электронный блок управления может быть выполнен с возможностью обеспечения отображения устройством отображения сбоя предупреждения о том, что произошел сбой механического механизма ступенчатой трансмиссии, когда электронный блок управления обнаружил, что произошел сбой механического механизма ступенчатой трансмиссии.
[0012] При вышеуказанной конфигурации, когда обнаруживается сбой механизма механической ступенчатой трансмиссии, устройство отображения сбоя отображает предупреждение, что произошел сбой механизма механической ступенчатой трансмиссии. Соответственно, даже в случае, когда управление изменением передачи, соответствующее степени нажатия педали акселератора, например, не выполняется, или не могут быть достигнуты характеристики требуемой движущей силы во время движения в аварийном режиме при отказоустойчивом управлении, осуществляемом участком управления во время сбоя, водитель может распознать сбой по предупреждению и немедленно перевести автомобиль в аварийный режим движения в зависимости от состояния автомобиля и т.п., когда необходимо.
[0013] В контроллере промежуточный элемент трансмиссии может быть выходным вращающимся элементом механизма бесступенчатой трансмиссии.
[0014] Вторым объектом изобретения является способ управления автомобилем. Автомобиль содержит механизм бесступенчатой трансмиссии, механический механизм ступенчатой трансмиссии, ведущее колесо и электронный блок управления. Механизм бесступенчатой трансмиссии выполнен с возможностью изменения частоты вращения источника привода бесступенчатым образом и передачи частоты вращения на промежуточный элемент трансмиссии. Механический механизм ступенчатой трансмиссии расположен между промежуточным элементом трансмиссии и ведущим колесом. Механический механизм ступенчатой трансмиссии выполнен с возможностью механической установки множества ступеней механической передачи, каждая из которых обладает своим первым передаточным числом частоты вращения промежуточного элемента трансмиссии по отношению к выходной частоте вращения. Способ управления включает в себя: осуществление посредством электронного блока управления такого управления изменением передачи механического механизма ступенчатой трансмиссии, чтобы устанавливать любую ступень смоделированной передачи из множества ступеней смоделированной передачи, и осуществление изменения передаточного числа механизма бесступенчатой трансмиссии ступенчатым образом, и когда электронный блок управления обнаруживает наличие сбоя механического механизма ступенчатой трансмиссии, посредством электронного блока управления выполняется фиксация механического механизма ступенчатой трансмиссии на ступени механической передачи аварийного режима, выполняется запрет ступенчатого изменения передачи механизма бесступенчатой трансмиссии, и выполняется изменение передаточного числа механизма бесступенчатой трансмиссии бесступенчатым образом на основе состояния автомобиля, причем ступень механической передачи аварийного режима является любой ступенью механической передачи из множества ступеней механической передачи. Множество ступеней смоделированной передачи является ступенями передачи, каждая из которых имеет свое второе передаточное число частоты вращения источника привода по отношению к выходной частоте вращения механического механизма ступенчатой трансмиссии. Множество ступеней смоделированной передачи распределено таким образом, что одна или больше ступеней смоделированной передачи установлена для каждой из множества ступеней механической передачи. Количество одной или больше ступеней смоделированной передачи равно или превышает количество множества ступеней механической передачи
Краткое описание чертежей
[0015] Отличительные признаки, преимущества, техническая и промышленная значимость примерных вариантов осуществления настоящего изобретения раскрыты ниже со ссылкой на сопроводительные чертежи, в которых одинаковые обозначения относятся к одинаковым элементам:
ФИГ. 1 представляет собой вид, иллюстрирующий схематическую конфигурацию приводной системы автомобиля, содержащейся в автомобиле, к которому применяется изобретение, а также является видом, иллюстрирующим функции управления для различных типов управления и основной участок системы управления в автомобиле;
ФИГ. 2 представляет собой таблицу приведения в действие зацепления, иллюстрирующую множество ступеней передач AT механического механизма ступенчатой трансмиссии на ФИГ. 1, и устройство зацепления, устанавливающее ступени передач AT;
ФИГ. 3 представляет собой коллинеарную схему, показывающую относительные взаимосвязи между частотами вращения вращающихся элементов в электрическом механизме бесступенчатой трансмиссии и механическом механизме ступенчатой трансмиссии;
ФИГ. 4 представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую гидравлический контур управления, относящийся к муфтам C1, С2 и тормозам B1, В2 механического механизма ступенчатой трансмиссии;
ФИГ. 5 представляет собой схему, иллюстрирующую один пример множества ступеней смоделированной передачи, каждая из которых устанавливается, когда передаточное число электрического механизма бесступенчатой трансмиссии на ФИГ. 1 изменяется ступенчатым образом;
ФИГ. 6 представляет собой один пример таблицы распределения передач, в которой множество ступеней смоделированной передачи распределены для каждой из множества ступеней передач AT;
ФИГ. 7 представляет собой коллинеарную схему, на которой представлены примеры ступеней смоделированной передачи с четвертой по шестую, каждая из которых установлена на второй ступени передачи AT;
ФИГ. 8 представляет собой один пример схемы изменения ступени смоделированной передачи, которая используется для управления изменением передачи из множества ступеней смоделированной передачи; и
ФИГ. 9 представляет собой блок-схему, показывающую частный случай управления, выполняемого электронным блоком управления.
Подробное описание вариантов осуществления
[0016] Изобретение применяется к автомобилю с приводом от двигателя, содержащему двигатель, такой как двигатель внутреннего сгорания, в качестве источника привода, электрическому автомобилю, содержащему вращающуюся машину в качестве источника привода и т.п. Изобретение может также быть применено к гибридному автомобилю, содержащему двигатель и вращающуюся машину в качестве источников привода. В качестве механизма бесступенчатой трансмиссии предпочтительно должен использоваться электрический механизм бесступенчатой трансмиссии, способный бесступенчатым образом изменять частоту вращения источника привода посредством управления крутящим моментом дифференциальной вращающейся машины, например, и передачи частоты вращения на промежуточный элемент трансмиссии. Однако также может использоваться механический механизм бесступенчатой трансмиссии ременного типа, тороидального типа и т.п. Электрический механизм бесступенчатой трансмиссии выполнен как снабженный дифференциальным механизмом, таким как планетарное передаточное устройство. Однако в электрическом механизме бесступенчатой трансмиссии также может использоваться электромотор с парными роторами, имеющий внутренний ротор и внешний ротор. В этом случае источник привода соединен с одним из этих роторов, а промежуточный элемент трансмиссии соединен с другим. Аналогично мотор-генератору, электромотор с парными роторами может выборочно выдавать движущий крутящий момент и восстановительный крутящий момент, и функционирует как дифференциальная вращающаяся машина. Источник привода и промежуточный элемент трансмиссии соединены с вышеуказанным дифференциальным механизмом и т.п. посредством муфты, передачи трансмиссии и т.п., когда необходимо. Когда необходимо, вращающаяся машина ходового привода соединена с промежуточным элементом трансмиссии напрямую или посредством передачи трансмиссии и т.п. Вращающаяся машина - это электрическая вращающаяся машина и, в частности, мотор-генератор, который альтернативно может выполнять функцию электромотора, функцию генератора или функции их обоих. Генератор может быть использован как дифференциальная вращающаяся машина, а электромотор может быть использован как вращающаяся машина ходового привода.
[0017] В качестве дифференциального электрического механизма бесступенчатой трансмиссии предпочтительно использовать одно планетарное передаточное устройство однорядного типа или двухрядного типа. Данное планетарное передаточное устройство содержит три вращающихся элемента, т.е. солнечную шестерню, водило и коронную шестерню. На коллинеарной схеме, где их частоты вращения могут быть соединены прямой линией, например, источник привода соединен с вращающимся элементом, размещенным в середине и имеющим промежуточную частоту вращения (водило планетарного передаточного устройства однорядного типа или коронная шестерня планетарного передаточного устройства двухрядного типа), при этом дифференциальная вращающаяся машина и промежуточный элемент трансмиссии соответственно соединены с вращающимися элементами с обоих концов. Однако промежуточный элемент трансмиссии может быть соединен с промежуточным вращающимся элементом. Дифференциальное вращение этих трех вращающихся элементов может всегда быть разрешено. В качестве альтернативы, их дифференциальное вращение может быть ограничено посредством соединения в одно целое этих трех вращающихся элементов с использованием двух произвольных муфт так, чтобы обеспечить их вращение как одного целого в соответствии с состоянием хода, или посредством остановки вращения вращающегося элемента, с которым соединена дифференциальная вращающаяся машина, используя тормоз.
[0018] В качестве механического механизма ступенчатой трансмиссии широко используются трансмиссии планетарного типа передачи и трансмиссии с параллельными валами. Механический механизм ступенчатой трансмиссии выполнен с возможностью установки множества ступеней передачи (ступеней механической передачи) посредством зацепления/расцепления множества гидравлических устройств зацепления, например.
[0019] Множество ступеней смоделированной передачи устанавливается посредством управления частотой вращения источника привода в соответствии с выходной частотой вращения так, что может поддерживаться передаточное число (второе передаточное число) каждой ступени смоделированной передачи. Однако каждое из передаточных чисел не должно всегда иметь постоянное значение, подобно ступени механической передачи механического механизма ступенчатой трансмиссии, но может быть изменено в пределах заданного диапазона или может быть ограничено посредством установки верхнего предела, нижнего предела и т.п. для частоты вращения каждого компонента. В качестве условия изменения ступени смоделированной передачи подходящим образом используется схема изменения передачи с линией повышения передачи, линией понижения передачи и т.п. Схема изменения передачи определяется заранее так, что состояния хода автомобиля определяются при использовании выходной частоты вращения и степени нажатия педали акселератора в качестве параметров. Однако может быть определено другое условие автоматического изменения передачи, и ступень передачи может быть изменена в соответствии с инструкцией изменения передачи от водителя с использованием рычага переключения, переключателя вверх/вниз и т.п.
[0020] Количество ступеней смоделированной передачи должно превышать количество ступеней механической передачи. Количество ступеней смоделированной передачи может быть равным количеству ступеней механической передачи; однако, количество ступеней смоделированной передачи предпочтительно должно быть больше количества ступеней механической передачи, причем количество ступеней смоделированной передачи предпочтительно в два раза или больше превышает количество ступеней механической передачи. Ступень механической передачи изменяется так, чтобы сохранять частоту вращения промежуточного элемента трансмиссии или частоту вращения вращающейся машины ходового привода, соединенной с промежуточным элементом трансмиссии, в рамках заданного диапазона частоты вращения. Ступень смоделированной передачи изменяется так, чтобы сохранять частоту вращения источника привода в пределах заданного диапазона частоты вращения. Количество данных ступеней механической передачи и ступеней смоделированной передачи определено соответствующим образом. Однако количество ступеней механической передачи соответствующим образом находится в пределах диапазона, например, от двух до шести ступеней. Количество ступеней смоделированной передачи соответствующим образом находится в пределах диапазона, например, от пяти до двенадцати ступеней. Количества данных ступеней механической передачи и ступеней смоделированной передачи может быть установлено большим, чем количества, указанные выше. Условие изменения передачи каждой из множества ступеней механической передачи определяется так, что ступень механической передачи изменяется в то же время, когда изменяется любая из ступеней смоделированной передачи. В таком случае ступень механической передачи механического механизма ступенчатой трансмиссии изменяется совместно с изменением частоты вращения источника привода. Таким образом, менее вероятно, что водитель ощутит дискомфорт, даже в случае удара при переключении передачи механическим механизмом ступенчатой трансмиссии. Однако когда применяется настоящее изобретение, любая из множества ступеней механической передачи не всегда должна быть изменена одновременно с изменением ступеней смоделированной передачи. Управление изменением передачи механизмом бесступенчатой трансмиссии может осуществляться таким образом, что частота вращения источника привода не будет изменяться при изменении ступени механической передачи.
[0021] Примером сбоя механического механизма ступенчатой трансмиссии является сбой электромагнитного клапана, управляющего зацеплением и расцеплением гидравлических устройств зацепления, например, для установки множества ступеней механической передачи. В качестве признака сбоя входная частота вращения разгоняется в связи со сбоем зацепления гидравлического устройства зацепления, и фактическое передаточное число отклоняется от теоретического передаточного числа текущей ступени механической передачи. Сбой зацепления гидравлического устройства зацепления может содержать состояние проскальзывания в дополнение к состоянию расцепления. Дополнительно, в случае сбоя датчика, определяющего выходную частоту вращения, определяется только увеличение входной частоты вращения, в то время как выходная частота вращения остается нулевой. Соответственно, заключение о наличии сбоя возможно сделать аналогичным способом, как и заключение о наличии сбоя зацепления вышеуказанного гидравлического устройства зацепления. Заключение о наличии сбоя электромагнитного клапана и т.п. может также быть сделано посредством использования гидравлического датчика, такого как реле давления масла. Также в случае, когда происходит сбой датчика гидравлического давления, датчика частоты вращения и т.п., управление изменением передачи не может быть выполнено надлежащим образом. Таким образом, заключение о наличии сбоя механического механизма ступенчатой трансмиссии предпочтительно включает в себя заключение о наличии сбоя любого из этих датчиков. Заключение о наличии сбоя делается не только, когда подтверждается сбой вышеуказанного электромагнитного клапана и т.п., но также, когда существует вероятность сбоя электромагнитного клапана и т.п. Например, в случае, когда гидравлическое масло подается из электрического масляного насоса во время работы электромотора, при которой автомобиль перемещается, используя вращающуюся машину в качестве источника привода, сбой зацепления гидравлического устройства зацепления приводит к разгону входной частоты вращения в связи с таким сбоем электрического масляного насоса, как разъединение. Однако причина сбоя не определяется простым установлением наличия разгона входной частоты вращения. Таким образом, в данном случае также может быть сделано заключение о наличии сбоя, отражающее возможный сбой электромагнитного клапана, и может быть осуществлено управление на время сбоя (отказоустойчивое управление), такое как фиксация ступени механической передачи на ступени механической передачи аварийного режима.
[0022] Далее будет представлено подробное раскрытие варианта осуществления изобретения со ссылкой на чертежи. ФИГ. 1 представляет собой вид, иллюстрирующий схематическую конфигурацию приводной системы 12 автомобиля, содержащейся в автомобиле 10, к которому применяется изобретение, а также является видом, иллюстрирующим основную часть системы управления для различных типов управления в автомобиле 10. На ФИГ. 1 приводная система 12 автомобиля содержит последовательно расположенные: двигатель 14, электрический механизм 18 бесступенчатой трансмиссии (далее - «механизм 18 бесступенчатой трансмиссии») и механический механизм 20 ступенчатой трансмиссии (далее - «механизм 20 ступенчатой трансмиссии»). Механизм 18 бесступенчатой трансмиссии соединен с двигателем 14 напрямую или опосредованно через непоказанный демпфер и т.п., и механизм 20 ступенчатой трансмиссии соединен с выходной стороной механизма 18 бесступенчатой трансмиссии. Механизм 18 бесступенчатой трансмиссии и механизм 20 ступенчатой трансмиссии расположены на общей оси в картере 16 трансмиссии (далее - «картер 16»), являющемся невращающимся элементом, прикрепленным к корпусу автомобиля. Приводная система 12 автомобиля дополнительно содержит: устройство 24 дифференциальной передачи, соединенное с выходным валом 22 как выходным вращающимся элементом механизма 20 ступенчатой трансмиссии, спаренный мост 26, соединенный с устройством 24 дифференциальной передачи, и т.п. В приводной системе 12 автомобиля мощность (крутящий момент и тяговое усилие имеют одинаковое значение, если не указано иное), выдаваемая от двигателя 14 или раскрытой ниже второй вращающейся машины MG2, передается механизмом 20 ступенчатой трансмиссии, а затем передается от механизма 20 ступенчатой трансмиссии к предусмотренным в автомобиле 10 ведущим колесам 28 устройством 24 дифференциальной передачи и т.п. Приводная система 12 автомобиля предпочтительно используется в автомобиле с переднемоторной, заднеприводной компоновкой (FR), где приводная система 12 автомобиля установлена в автомобиле 10, например, продольно. Следует отметить, что механизм 18 бесступенчатой трансмиссии, механизм 20 ступенчатой трансмиссии и т.п. обычно выполнены, по существу, симметричными относительно оси вращения двигателя 14 и т.п. (вышеуказанная общая ось), и их нижние половины под осью вращения не показаны на ФИГ. 1.
[0023] Двигатель 14 является источником мощности для движения автомобиля 10 и является двигателем внутреннего сгорания, например, бензиновым двигателем или дизельным двигателем. Управление крутящим моментом Те двигателя 14 осуществляется, когда раскрытый ниже электронный блок 80 управления осуществляет управление рабочими состояниями двигателя 14, такими как степень открытия дроссельной заслонки или количество впускного воздуха, количество подаваемого топлива и угол опережения зажигания. В данном варианте осуществления изобретения двигатель 14 соединен с механизмом 18 бесступенчатой трансмиссии без установки между ними устройства гидравлической трансмиссии, например, такого как преобразователь крутящего момента или гидравлическая муфта.
[0024] Механизм 18 бесступенчатой трансмиссии содержит: первую вращающуюся машину MG1, дифференциальный механизм 32 и вторую вращающуюся машину MG2. В качестве механизма разделения мощности дифференциальный механизм 32 механически разделяет мощность двигателя 14 в направлении первой вращающейся машины MG1 и промежуточного элемента 30 трансмиссии, являющегося выходным вращающимся элементом механизма 18 бесступенчатой трансмиссии. Вторая вращающаяся машина MG2 соединена с промежуточным элементом 30 трансмиссии способом, позволяющим передачу мощности. Механизм 18 бесступенчатой трансмиссии является электрической дифференциальной частью, в которой дифференциальное состояние дифференциального механизма 32 управляется посредством управления рабочим состоянием первой вращающейся машины MG1, и является электрической бесступенчатой трансмиссией. Первая вращающаяся машина MG1 относится к дифференциальной вращающейся машине. Вторая вращающаяся машина MG2 - это электромотор, функционирующий как ходовой источник питания и относящийся к вращающейся машине ходового привода. Автомобиль 10 является гибридным автомобилем, содержащим двигатель 14 и вторую вращающуюся машину MG2 как ходовые источники питания, т.е. источники привода.
[0025] Каждая из первой вращающейся машины MG1 и второй вращающейся машины MG2 является электрической вращающейся машиной, обладающей функцией электромотора и функцией генератора, т.е. - так называемым мотор-генератором. Каждая из первой вращающейся машины MG1 и второй вращающейся машины MG2 соединена с аккумулятором 52, предусмотренном в автомобиле 10, через инвертор 50, предусмотренный в автомобиле 10. Когда инвертором 50 управляется раскрытым ниже электронным блоком 80 управления, осуществляется управление крутящим моментом Tg MG1 и крутящим моментом Tm MG2 как выходными крутящими моментами (движущий крутящий момент или восстановительный крутящий момент) первой вращающейся машины MG1 и второй вращающейся машины MG2. Аккумулятор 52 является аккумуляторным устройством, подающим/получающим электричество на/от каждую(ой) из первой вращающейся машины MG1 и второй вращающейся машины MG2.
[0026] Дифференциальный механизм 32 выполнен как планетарное передаточное устройство однорядного типа и содержит три вращающихся элемента: солнечную шестерню S0, водило СА0 и коронную шестерню R0, установленные так, чтобы обеспечить их дифференциальное вращение. Двигатель 14 соединен с водилом СА0 соединительным валом 34 так, что обеспечивается передача мощности. Первая вращающаяся машина MG1 соединена с солнечной шестерней S0 так, что обеспечивается передача мощности. Вторая вращающаяся машина MG2 соединена с коронной шестерней R0 так, что обеспечивается передача мощности. В дифференциальном механизме 32 водило СА0 функционирует как входной элемент, солнечная шестерня S0 функционирует как противодействующий элемент, и ведомая шестерня R0 функционирует как выходной элемент.
[0027] Механизм 20 ступенчатой трансмиссии является ступенчатой трансмиссией, составляющей часть тракта передачи мощности между промежуточным элементом 30 трансмиссии и ведущими колесами 28. Промежуточный элемент 30 трансмиссии также функционирует как входной вращающийся элемент (входной вращающийся элемент AT) механизма 20 ступенчатой трансмиссии. Вторая вращающаяся машина MG2 соединена с промежуточным элементом 30 трансмиссии так, чтобы вращаться как одно целое с ним. Соответственно, механизм 20 ступенчатой трансмиссии является ступенчатой трансмиссией, составляющей часть тракта передачи мощности между второй вращающейся машиной MG2 и ведущими колесами 28. Механизм 20 ступенчатой трансмиссии является автоматической трансмиссией планетарного типа передачи, содержащей: множество блоков планетарных передаточных устройств, т.е. первое планетарное передаточное устройство 36 и второе планетарное передаточное устройство 38; и множество устройств зацепления, т.е., например, муфту С1, муфту С2, тормоз В1 и тормоз В2 (далее - просто «устройства СВ зацепления», если не указано на различие).
[0028] Устройство СВ зацепления является устройством зацепления с гидравлическим трением, выполненным содержащим: многодисковую или однодисковую муфту или тормоз, на который осуществляется давление гидравлическим приводом; ленточный тормоз, затягиваемый гидравлическим приводом и т.п. Максимальный крутящий момент (крутящий момент зацепления) Tcb устройств СВ зацепления изменяется регулируемым гидравлическим давлением Pcb зацепления, которое выводится каждым из линейных электромагнитных клапанов с SL1 по SL4 (см. ФИГ. 4) в гидравлическом контуре 54 управления, предусмотренном в автомобиле 10. Таким образом, осуществляется переключение каждого из рабочих состояний (состояния зацепления, расцепления и т.п.) устройств СВ зацепления.
[0029] В механизме 20 ступенчатой трансмиссии каждый вращающийся элемент (солнечные шестерни S1, S2, водила СА1, СА2, коронные шестерни R1, R2) первого планетарного передаточного устройства 36 и второго планетарного передаточного устройства 38 соединены друг с другом или с промежуточным элементом 30 трансмиссии, картером 16 или выходным валом 22 прямо или опосредованно (или выборочно) через устройство СВ зацепления или одностороннюю муфту F1.
[0030] В механизме 20 ступенчатой трансмиссии благодаря зацеплению определенных устройств зацепления из устройств СВ зацепления устанавливается любая из множества ступеней передачи, каждая из которых имеет свое передаточное число γat (= входная частота вращения AT ωi/выходная частота вращения ωо). В данном варианте осуществления изобретения ступень передачи, установленная в механизме 20 ступенчатой трансмиссии, обозначена как «ступень передачи АТ». Ступень передачи AT - это ступень механической передачи, и передаточное число γat - это первое передаточное число. Входная частота вращения AT ωi является частотой вращения (угловой скоростью) входного вращающегося элемента механизма 20 ступенчатой трансмиссии и равна по величине частоте вращения промежуточного элемента 30 трансмиссии, или равна по величине частоте вращения MG2 ωm, которая является частотой вращения второй вращающейся машины MG2. Входная частота вращения AT ωi может быть представлена частотой вращения MG2 ωm. Выходная частота вращения ωо является частотой вращения выходного вала 22, которая является выходной частотой вращения механизма 20 ступенчатой трансмиссии, а также выходной частотой вращения всей трансмиссии 40, содержащей механизм 18 бесступенчатой трансмиссии и механизм 20 ступенчатой трансмиссии.
[0031] Как показано в таблице приведения в зацепление на ФИГ. 2, например, в механизме 20 ступенчатой трансмиссии, четыре ступени передних ступеней передачи AT с первой ступени передачи AT «1-ая» по четвертую ступень передачи AT «4-я», установлены как множество ступеней передачи AT. Передаточное число γat является наибольшим на первой ступени передачи AT, и передаточное число γat уменьшается с увеличением скорости автомобиля (в сторону четвертой ступени передачи AT на высокой стороне). В таблице приведения в зацепление на ФИГ. 2 обобщены взаимосвязи между каждой из ступеней передач AT и состояниями приведения в зацепление устройств СВ зацепления (устройств зацепления, входящих в зацепление на каждой ступени передачи AT). «Круг» представляет собой зацепление, «треугольник» представляет собой зацепление во время торможения двигателем или снижения передачи во время движения накатом механизма 20 ступенчатой трансмиссии, и пробел представляет собой расцепление. Односторонняя муфта F1 установлена параллельно тормозу В2, устанавливающему первую ступень передачи AT «1-я». Таким образом, тормоз В2 не должен находиться в зацеплении при старте (во время ускорения) автомобиля 10. Следует учитывать, что при расцеплении всех устройств СВ зацепления механизм 20 ступенчатой трансмиссии приводится в нейтральное состояние, в котором не устанавливается ни одна из ступеней передачи AT (т.е. нейтральное состояние, в котором блокируется передача мощности).
[0032] Установленная ступень передачи AT механизма 20 ступенчатой трансмиссии переключается (т.е. выборочно устанавливается любая из множества ступеней передачи AT), когда электронный блок 80 управления, раскрытый ниже, управляет расцеплением устройств зацепления на стороне расцепления устройств СВ зацепления и зацеплением устройств зацепления на стороне зацепления устройств СВ зацепления в соответствии с нажатием водителем педали акселератора, скоростью V автомобиля и т.п. Т.е. при управлении изменением передачи механизма 20 ступенчатой трансмиссии осуществляется так называемое изменение передачи муфта-муфта. При изменении передачи муфта-муфта ступень передачи изменяется, например, посредством переключения зацепления устройств СВ зацепления (т.е. переключения между зацеплением и расцеплением устройств СВ зацепления). Например, при понижении передачи со второй ступени передачи AT «2-я» до первой ступени передачи AT «1-я» (понижение передачи 2→1), как показано в таблице приведения в зацепление на ФИГ. 2, тормоз В1 как устройство зацепления на стороне расцепления расцепляется, а тормоз В2 зацепляется. Из устройств зацепления (муфта С1 и тормоз В2), введенных в зацепление на первой ступени передачи AT «1-я», тормоз В2 является устройством зацепления на стороне зацепления, которое была расцеплено перед понижением передачи 2→1. В это время переходное гидравлическое давление для расцепления тормоза В1 и переходное гидравлическое давление для зацепления тормоза В2 подвергаются регулирующему управлению в соответствии с заранее определенными моделями изменения и т.п.
[0033] ФИГ. 4 представляет собой принципиальную схему основной части гидравлического контура 54 управления, содержащего линейные электромагнитные клапаны с SL1 по SL4, осуществляющие управление зацеплением/расцеплением вышеуказанных устройств СВ зацепления. В качестве источников гидравлического давления устройств СВ зацепления гидравлический контур 54 управления содержит: механический масляный насос 100, который приводится во вращательное движение двигателем 14; и электрический масляный насос ЭМН (ЕОР - electric oil pump) 104, который приводится во вращательное движение электромотором 102 насоса при не введенном в работу двигателе. Гидравлическое масло, выданное из этих масляных насосов 100, 104, подается в масляный канал 110 линейного давления через контрольные клапаны 106, 108 соответственно, и регулируется при заданном линейном давлении PL регулирующим клапаном 112 линейного давления, таким как главный клапан регулировки давления. Линейный электромагнитный клапан SLT (solenoid linear valve) соединен с регулирующим клапаном 112 линейного давления. Линейный электромагнитный клапан SLT подвергается электрическому управлению электронным блоком 80 управления и таким образом выдает сигнальное давление Pslt посредством использования модулирующего масляного давления Рmo, которое по существу является постоянным давлением, в качестве исходного давления. Затем, когда сигнальное давление Pslt подается на регулирующий клапан 112 линейного давления, золотник 114 регулирующего клапана 112 линейного давления прижимается сигнальным давлением Pslt. Золотник 114 движется в осевом направлении с изменением зоны открытия отводящего канала 116. Таким образом, линейное давление PL регулируется в соответствии с сигнальным давлением Pslt. Данное линейное давление PL регулируется, например, в соответствии со степенью нажатия на педаль акселератора θасс, рассматриваемой в качестве выдаваемого количественного запроса и т.п. Вышеуказанный линейный электромагнитный клапан SLT является электромагнитным клапаном регулирования давления для регулирования линейного давления, а регулирующий клапан 112 линейного давления является гидравлическим регулирующим клапаном, регулирующим линейное давление PL в соответствии с сигнальным давлением Pslt, подаваемым от линейного электромагнитного клапана SLT. Регулятор 118 линейного давления выполнен как содержащий эти регулирующий клапан 112 линейного давления и линейный электромагнитный клапан SLT. Линейный электромагнитный клапан SLT является нормально открытым (НО). Когда на линейный электромагнитный клапан SLT не подается энергия в связи с разъединением и т.п., модулирующее масляное давление Рmо выводится как сигнальное давление Pslt по существу неизменным образом и регулируется до высокого линейного давления PL регулирующим клапаном 112 линейного давления.
[0034] Гидравлическое масло под линейным давлением PL, которое регулируется регулятором 118 линейного давления, подается на линейные электромагнитные клапаны с SL1 по SL4 и т.п. по масляному каналу 110 линейного давления. Линейные электромагнитные клапаны с SL1 по SL4 предусмотрены таким образом, чтобы соответствовать назначенным гидравлическим приводам (гидравлическим цилиндрам) 120, 122, 124, 126 муфт C1, С2 и тормозов B1, В2, и их выходное гидравлическое давление (гидравлическое давление Pcb зацепления) регулируется в соответствии с командой зацепления/расцепления (током возбуждения электромагнита) командного сигнала Sat гидравлического управления, подаваемого от электронного блока управления 80. Таким образом, муфты C1, С2 и тормоза B1, В2 подвергаются управлению зацеплением/расцеплением индивидуально, и устанавливается любая из ступеней передачи AT с первой ступени передачи AT «1-я» по четвертую ступень передачи AT «4-я». Каждый линейный электромагнитный клапан с SL1 по SL4 является нормально закрытым (НЗ). Когда на линейные электромагнитные клапаны с SL1 по SL4 не поступает энергия в связи с разъединением и т.п., блокируется подача гидравлического давления на гидравлические приводы 120, 122, 124, 126, и муфты C1, С2, а также тормоза B1, В2 больше не могут входить в зацепление. Данные линейные электромагнитные клапаны с SL1 по SL4 являются электромагнитными клапанами, которые выборочно вводят в зацепление муфты C1, С2 и тормоза B1, В2 в соответствии с командным сигналом Sat гидравлического управления, подаваемым от электронного блока 80 управления.
[0035] Гидравлический контур 54 управления также оснащен контуром 130 установки ступени передачи для времени аварийного отключения всех источников питания (один пример первого контура), который механически устанавливает первую ступень передачи AT «1-я» во время аварийного отключения всех источников питания, когда отключены все источники питания, связанные с гидравлическим управлением. Первая ступень передачи AT «1-я» является одним примером ступени механической передачи аварийного режима и является ступенью механической передачи наименьшей скорости, на которой передаточное число γat является наибольшим из множества ступеней передачи AT механизма 20 ступенчатой трансмиссии. Контур 130 установки ступени передачи для времени аварийного отключения всех источников питания содержит: перепускные масляные каналы 132, 134, которые соответственно расположены параллельно линейным электромагнитным клапанам SL1, SL4; и переключающий клапан 136, соединяющий/блокирующий каждый из этих перепускных масляных каналов 132, 134 к/от масляного канала 110 линейного давления. Перепускной масляный канал 132 - это масляный канал, соединяющий гидравлический привод 120 муфты С1 и масляный канал 110 линейного давления без наличия линейного электромагнитного клапана SL1 между ними, и перепускной масляный канал 134 - это масляный канал, соединяющий гидравлический привод 126 тормоза В2 и масляный канал 110 линейного давления без наличия линейного электромагнитного клапана SL4 между ними. Первая ступень передачи AT «1-я» устанавливается, когда линейное давление PL соответственно подается на гидравлические приводы 120, 126 из данных перепускных масляных каналов 132, 134.
[0036] Когда давление Psc управления подается от двухпозиционного электромагнитного клапана SC, как показано на чертеже, переключающий клапан 136 переключается в положение блокировки, в котором переключающий клапан 136 блокирует оба перепускных масляных канала 132, 134. Когда подача давления Psc управления останавливается, переключающий клапан 136 переключается в положение соединения прижимным усилием пружины. В положении соединения переключающий клапан 136 соединяет оба перепускных масляных канала 132, 134. Двухпозиционный электромагнитный клапан SC является нормально закрытым (НЗ). Когда на двухпозиционный электромагнитный клапан SC подается энергия, выдается давление Psc управления, и переключающий клапан 136 переключается в положение блокировки. Когда на двухпозиционный электромагнитный клапан SC не подается энергия, выдача давления Psc управления останавливается, и переключающий клапан 136 переключается в положение соединения. В нормальном состоянии двухпозиционный электромагнитный клапан SC всегда находится в состоянии снабжения энергией и выдает давление Psc управления. В нормальный период, когда на двухпозиционный электромагнитный клапан SC может быть подана энергия, оба перепускных масляных канала 132, 134 заблокированы, и муфта С1 и тормоз В2 подвергаются управлению зацеплением/расцеплением в соответствии с гидравлическими давлениями Pc1, Pb2 зацепления, которые соответственно подаются от линейных электромагнитных клапанов SL1, SL4. Между тем, во время отключения всех источников питания оба перепускных масляных канала 132, 134 соединены. Соответственно, муфта С1 и тормоз В2 находятся в зацеплении, и установлена первая ступень передачи AT «1-я». Таким образом, автомобиль 10 может перемещаться в аварийном режиме на первой ступени передачи AT «1-я». Линейный электромагнитный клапан SLT регулятора 118 линейного давления является нормально открытым. Таким образом, даже во время отключения всех источников питания заданное линейное давление PL обеспечивается регулирующим клапаном 112 линейного давления. Следует отметить, что перепускной масляный канал 134 может не быть предусмотрен, и первая ступень передачи AT «1-я» может быть установлена во время отключения всех источников питания просто посредством зацепления муфты С1 через перепускной масляный канал 132. В качестве альтернативы, с учетом возникновения сбоя во время движения автомобиля 10, в качестве ступени механической передачи аварийного режима может быть установлена другая ступень передачи AT, например, третья ступень передачи AT «3-я».
[0037] ФИГ. 3 представляет собой коллинеарную схему, показывающую относительные взаимосвязи между частотами вращения вращающихся элементов в механизме 18 бесступенчатой трансмиссии и механизме 20 ступенчатой трансмиссии. На ФИГ. 3 три вертикальные линии Y1, Y2, Y3, которые соответствуют трем вращающимся элементам дифференциального механизма 32, составляющего механизм 18 бесступенчатой трансмиссии, представляют собой ось g, которая представляет собой частоту вращения солнечной шестерни S0, соответствующей второму вращающемуся элементу RE2, ось е, которая представляет собой частоту вращения водила СА0, соответствующего первому вращающемуся элементу RE1, и ось m, которая представляет собой частоту вращения коронной шестерни R0 (т.е. входную частоту вращения механизма 20 ступенчатой трансмиссии), соответствующей третьему вращающемуся элементу RE3 в порядке слева направо. Дополнительно, четыре вертикальные линии Y4, Y5, Y6, Y7 механизма 20 ступенчатой трансмиссии являются осями, которые соответственно представляют собой частоту вращения солнечной шестерни S2, соответствующей четвертому вращающемуся элементу RE4, частоты вращения коронной шестерни R1 и водила СА2 (т.е. частоту вращения выходного вала 22), которые соединены друг с другом, и каждое из которых соответствует пятому вращающемуся элементу RE5, частоты вращения водила СА1 и ведомой шестерни R2, которые соединены друг с другом, и каждое из которых соответствует шестому вращающемуся элементу RE6, и частоту вращения солнечной шестерни S1, соответствующей седьмому вращающемуся элементу RE7, в порядке слева направо. Интервал между каждыми двумя вертикальными линиями Y1, Y2, Y3 определяется в соответствии с передаточным числом (отношение числа зубьев) ρ0 дифференциального механизма 32. Дополнительно, интервал между каждыми двумя вертикальными линиями Y4, Y5, Y6, Y7 определяется в соответствии с передаточными числами ρ1, ρ2 первого и второго планетарных передаточных устройств 36, 38. В случае планетарного передаточного устройства однорядного типа, когда интервал между солнечной шестерней и водилом устанавливается соответствующим «1» во взаимосвязях между вертикальными осями на коллинеарной схеме, интервал между водилом и коронной шестерней соответствует передаточному числу ρ (= количество зубьев Zs солнечной шестерни / количество зубьев Zr коронной шестерни).
[0038] При выражении с использованием коллинеарной диаграммы на ФИГ. 3, в дифференциальном механизме 32 механизма 18 бесступенчатой трансмиссии двигатель 14 (см. «ENG» на чертеже) соединен с первым вращающимся элементом RE1, первая вращающаяся машина MG1 (см. «MG1» на чертеже) соединена со вторым вращающимся элементом RE2, и вторая вращающаяся машина MG2 (см. «MG2» на чертеже) соединена с третьим вращающимся элементом RE3, который вращается как одно целое с промежуточным элементом 30 трансмиссии. Таким образом, предусмотрено, что вращение двигателя 14 передается на механизм 20 ступенчатой трансмиссии посредством промежуточного элемента 30 трансмиссии. В механизме 18 бесступенчатой трансмиссии взаимосвязь между частотой вращения солнечной шестерни S0, водила СА0 и коронной шестерни R0 обозначена прямыми линиями L0, L0R, каждая из которых пересекает вертикальную линию Y2.
[0039] В механизме 20 ступенчатой трансмиссии четвертый вращающийся элемент RE4 выборочно соединяется с промежуточным элементом 30 трансмиссии через муфту С1, пятый вращающийся элемент RE5 соединен с выходным валом 22, шестой вращающийся элемент RE6 выборочно соединяется с промежуточным элементом 30 трансмиссии через муфту С2 и выборочно соединяется с картером 16 через тормоз В2, и седьмой вращающийся элемент RE7 выборочно соединяется с картером 16 через тормоз В1. В механизме 20 ступенчатой трансмиссии взаимосвязи между частотами вращения вращающихся элементов с RE4 по RE7 на ступенях передачи AT «1-я», «2-я», «3-я», «4-я», «Rev» обозначены соответствующими прямыми линиями L1, L2, L3, L4, LR, каждая из которых пересекает вертикальную линию Y5, при управлении зацеплением/расцеплением устройств СВ зацепления.
[0040] Прямая линия L0 и прямые линии L1, L2, L3, L4, обозначенные сплошными линиями на ФИГ. 3, показывают относительные частоты вращения вращающихся элементов при движении вперед в режиме гибридного движения, в котором движение может обеспечиваться за счет двигателя. При движении за счет двигателя автомобиль 10 перемещается с использованием как минимум двигателя 14 в качестве источника питания. В данном режиме гибридного движения, если солнечная шестерня S0 получает противодействующий крутящий момент при положительном вращении, который является отрицательным крутящим моментом, производимым первой вращающейся машиной MG1, относительно крутящего момента Те двигателя, полученного водилом СА0 в дифференциальном механизме 32, то напрямую передаваемый крутящий момент Td двигателя [= Те/(1+ρ)=-(1/ρ)×Tg], который является положительным крутящим моментом при положительном вращении, появляется на коронной шестерне R0. Затем, в ответ на требуемую движущую силу, соответствующую степени нажатия педали акселератора θасс и т.п., совокупный крутящий момент, состоящий из напрямую передаваемого крутящего момента Td двигателя и крутящего момента Тm от MG2, передается как приводной крутящий момент для движения автомобиля 10 в направлении вперед к ведущим колесам 28 посредством механизма 20 ступенчатой трансмиссии, в которой устанавливается любая ступень передачи AT с первой ступени передачи AT «1-я» по четвертую ступень передачи AT «4-я». В это время первая вращающаяся машина MG1 функционирует как генератор, производящий отрицательный крутящий момент при положительном вращении. Электрическая мощность Wg, генерируемая первой вращающейся машиной MG1, сохраняется в аккумуляторе 52 или потребляется второй вращающейся машиной MG2. Вторая вращающаяся машина MG2 выдает крутящий момент Тm от MG2, используя всю или часть сгенерированной электрической мощности Wg или используя электрическую мощность от аккумулятора 52 в дополнение к сгенерированной электрической мощности Wg.
[0041] Хотя это и не показано на ФИГ. 3, в режиме движения за счет электромотора может быть осуществлено движение за счет электромотора, при котором двигатель 14 остановлен и автомобиль 10 перемещается посредством использования второй вращающейся машины MG2 в качестве источника питания. На коллинеарной схеме при режиме движения за счет электромотора вращение водила СА0 является нулевым, и коронная шестерня R0 получает крутящий момент Тm от MG2 как положительный крутящий момент при положительном вращении в дифференциальном механизме 32. В это время первая вращающаяся машина MG1, соединенная с солнечной шестерней S0, переводится в состояние без нагрузки и вращается на холостом ходу при отрицательном вращении. Т.е. в режиме движения за счет электромотора двигатель 14 не приводится в движение, частота вращения двигателя ωе как частота вращения двигателя 14 равна нулю, и крутящий момент Тm от MG2 (крутящий момент электромотора при положительном вращении в данном случае) передается как приводной крутящий момент для движения автомобиля 10 в направлении вперед к ведущим колесам 28 посредством механизма 20 ступенчатой трансмиссии, в которой устанавливается любая ступень передачи AT с первой ступени передачи AT «1-я» по четвертую ступень передачи AT «4-я».
[0042] Прямая линия L0R и прямая линия LR, обозначенные пунктирными линиями на ФИГ. 3, показывают относительные частоты вращения вращающихся элементов при движении назад в режиме движения за счет электромотора. При движении назад в режиме движения за счет электромотора, коронная шестерня R0 получает крутящий момент Тm от MG2 как отрицательный крутящий момент при отрицательном вращении, и крутящий момент Тm от MG2 передается как приводной крутящий момент для движения автомобиля 10 в направлении назад к ведущим колесам 28 через механизм 20 ступенчатой трансмиссии, в котором установлена первая ступень передачи AT «1-я». Электронный блок 80 управления, раскрытый ниже, может осуществлять движение назад посредством выдачи крутящего момента Тm от MG2 для движения назад (крутящий момент электромотора как отрицательный крутящий момент при отрицательном вращении в данном случае; в частности, представленный как крутящий момент TmR от MG2) от второй вращающейся машины MG2 в состоянии, где установлена первая ступень передачи AT «1-я», являющаяся ступенью передачи для движения вперед на стороне низкой скорости автомобиля (низкая сторона) из ступеней передачи с первой ступени передачи AT «1-я» по четвертую ступень передачи AT «4-я». Крутящий момент Тm от MG2 для движения назад является крутящим моментом электромотора для движения назад, положительное/отрицательное вращение которого является противоположным крутящему моменту Тm от MG2 для движения вперед (движущий крутящий момент электромотора как положительный крутящий момент при положительном вращении в данном случае; в частности, представленный как крутящий момент TmF от MG2) как крутящему моменту для движения вперед. Как было раскрыто, автомобиль 10 в данном варианте осуществления осуществляет движение назад посредством обратного направления положительного/отрицательного вращения крутящего момента Тm от MG2 на ступени передачи AT для движения вперед (т.е. на той же ступени передачи AT, что и для движения вперед). В механизме 20 ступенчатой трансмиссии не предусмотрена ступень передачи AT для движения назад, у которой входное вращение направлено противоположно выходному вращению механизма 20 ступенчатой трансмиссии. Следует отметить, что в гибридном режиме также может быть сгенерировано отрицательное вращение второй вращающейся машины MG2, как показано прямой линией L0R, в то время как двигатель 14 продолжает вращаться в положительном направлении; таким образом, автомобиль может двигаться назад аналогичным образом, как в режиме движения за счет электромотора.
[0043] В приводной системе 12 автомобиля механизм 18 бесступенчатой трансмиссии как механизм электрической трансмиссии (электрический дифференциальный механизм) выполнен содержащим дифференциальный механизм 32, имеющий три вращающихся элемента: водило СА0 как первый вращающийся элемент RE1, с которым соединен двигатель 14 так, чтобы обеспечивать передачу мощности; солнечную шестерню S0 как второй вращающийся элемент RE2, с которым соединена первая вращающаяся машина MG1 в качестве дифференциального электромотора (дифференциальная вращающаяся машина) так, чтобы обеспечивать передачу мощности; и коронная шестерня R0 как третий вращающийся элемент RE3, с которым соединена вторая вращающаяся машина MG2 в качестве электромотора ходового привода (вращающаяся машина ходового привода) так, чтобы обеспечивать передачу мощности. Дополнительно, механизм 18 бесступенчатой трансмиссии выполнен таким образом, что дифференциальное состояние дифференциального механизма 32 управляется, когда осуществляется управление рабочим состоянием первой вращающейся машины MG1. Т.е. механизм 18 бесступенчатой трансмиссии выполнен содержащим: дифференциальный механизм 32, с которым соединен двигатель 14 так, чтобы обеспечивать передачу мощности; и первую вращающуюся машину MG1, соединенную с дифференциальным механизмом 32 так, чтобы обеспечивать передачу мощности; при этом дифференциальное состояние дифференциального механизма 32 управляется посредством управления рабочим состоянием первой вращающейся машины MG1. Механизм 18 бесступенчатой трансмиссии приводится в действие как электрическая бесступенчатая трансмиссия, в которой бесступенчатым образом (непрерывно) изменяется передаточное число γ0 (= ωе/ωm) частоты вращения соединительного вала 34 (т.е. частоты вращения двигателя ωе) по отношению к частоте вращения ωm MG2 как частоты вращения промежуточного элемента 30 трансмиссии. Частота вращения двигателя ωе соответствует частоте вращения источника привода.
[0044] Например, в гибридном режиме движения, когда заданная ступень передачи AT установлена в механизме 20 ступенчатой трансмиссии, управление частотой вращения первой вращающейся машины MG1 осуществляется относительно частоты вращения коронной шестерни R0, которая ограничена вращением ведущих колес 28 и, таким образом, частота вращения солнечной шестерни S0 увеличивается или уменьшается. Далее, увеличивается или уменьшается частота вращения водила СА0 (т.е. частота вращения двигателя сое). Таким образом, при движении за счет двигателя, когда автомобиль 10 перемещается с использованием двигателя 14 в качестве источника питания, двигатель 14 может быть задействован в эффективной рабочей точке. Т. е. посредством включения механизма 20 ступенчатой трансмиссии, в котором устанавливается заданная ступень передачи AT, и механизма 18 бесступенчатой трансмиссии, который вводится в работу как бесступенчатая трансмиссия, трансмиссия 40 в целом может быть выполнена как бесступенчатая трансмиссия.
[0045] Кроме того, так как передаточное число механизма 18 бесступенчатой трансмиссии может быть изменено подобно ступенчатой трансмиссии, передаточное число трансмиссии 40 в целом может быть изменено подобно ступенчатой трансмиссии посредством механизма 20 ступенчатой трансмиссии, в которой установлена ступень передачи AT, и механизма 18 бесступенчатой трансмиссии, передаточное число которого изменяется подобно ступенчатой трансмиссии. Т.е. в трансмиссии 40 совместное управление механизмом 20 ступенчатой трансмиссии и механизмом 18 бесступенчатой трансмиссии может осуществляться таким образом, что выборочно будет установлена любая из множества ступеней передачи (далее - «ступени смоделированной передачи»), имеющих различное передаточное число γt (= ωе/ωo) частоты вращения двигателя ωе относительно выходной частоты вращения ωо. Передаточное число γt является общим передаточным числом, которое реализуется механизмом 18 бесступенчатой трансмиссии и механизмом 20 ступенчатой трансмиссии, расположенными последовательно, и имеет значение (γt=γ0×γat), получаемое умножением передаточного числа γ0 механизма 18 бесступенчатой трансмиссии на передаточное число γat механизма 20 ступенчатой трансмиссии. Данное передаточное число γt соответствует второму передаточному числу.
[0046] Например, как показано на ФИГ. 5, множество ступеней смоделированной передачи может быть установлено, когда управление частотой вращения ωе двигателя осуществляется первой вращающейся машиной MG1 в соответствии с выходной частотой вращения ωо так, чтобы поддерживать передаточное число γt на каждой из множества ступеней смоделированной передачи. Передаточное число γt на каждой ступени смоделированной передачи не должно всегда иметь постоянное значение (прямая линия, проходящая через начало координат 0 на ФИГ. 5). Передаточное число γt может быть изменено в пределах заданного диапазона или может быть ограничено посредством установки верхнего предела, нижнего предела и т.п. частоты вращения каждого компонента. На ФИГ. 5 показан случай, где ступени смоделированной передачи с первой по десятую предусмотрены как множество ступеней смоделированной передачи, и ступень передачи может быть изменена на десяти ступенях. Как видно на ФИГ. 5, чтобы установить любую из множества ступеней смоделированной передачи, необходимо только управление частотой вращения ωе двигателя в соответствии с выходной частотой вращения ωo. Заданная ступень смоделированной передачи может быть установлена независимо от типа ступени передачи AT механического механизма 20 ступенчатой трансмиссии.
[0047] Например, посредством комбинирования каждой ступени передачи AT механизма 20 ступенчатой трансмиссии и одного или нескольких типов передаточных чисел γ0 механизма 18 бесступенчатой трансмиссии, ступени смоделированной передачи распределяются таким образом, что устанавливается один или множество их типов для каждой ступени передачи AT механизма 20 ступенчатой трансмиссии. Например, ФИГ. 6 представляет собой один пример таблицы распределения ступеней передачи (назначения передаточного числа). Таблица определяется предварительно так, что для первой ступени передачи AT устанавливаются ступени смоделированной передачи с первой по третью, для второй ступени передачи AT устанавливаются ступени смоделированной передачи с четвертой по шестую, для третьей ступени передачи AT устанавливаются ступени смоделированной передачи с седьмой по девятую, и для четвертой ступени передачи AT устанавливается десятая ступень смоделированной передачи. На такой же коллинеарной схеме, как на ФИГ. 3, на ФИГ. 7 представлен пример случая, где устанавливаются ступени смоделированной передачи с четвертой по шестую, когда ступень передачи AT механизма 20 ступенчатой трансмиссии является второй ступенью передачи AT. Каждая ступень смоделированной передачи устанавливается посредством управления механизмом 18 бесступенчатой трансмиссии так, что частота вращения двигателя ωе реализует заданное передаточное число γt с учетом выходной частоты вращения ωо.
[0048] Согласно ФИГ. 1, автомобиль 10 содержит электронный блок 80 управления, функционирующий как контроллер для осуществления управления двигателем 14, механизмом 18 бесступенчатой трансмиссии, механизмом 20 ступенчатой трансмиссии и т.п. ФИГ. 1 представляет собой вид, показывающий систему ввода/вывода электронного блока 80 управления, а также является функциональной блок-схемой, иллюстрирующей основную часть функции управления, выполняемой электронным блоком 80 управления. Электронный блок 80 управления выполнен содержащим так называемый микрокомпьютер, содержащий, например, ЦПУ, ОЗУ, ПЗУ, интерфейс ввода/вывода и т.п. ЦПУ осуществляет обработку сигнала в соответствии с программой, предварительно сохраненной в ПЗУ, с использованием функции временного хранения ОЗУ, и таким образом осуществляет различные типы управления автомобилем 10. Электронный блок 80 управления выполнен так, чтобы разделять управление двигателем, управление переключением передач и т.д. по необходимости.
[0049] На электронный блок 80 управления подаются различные сигналы и т.п. (например, частота ωе вращения двигателя, частота ωg вращения MG1 как частота вращения первой вращающейся машины MG1, частота ωm вращения MG2 как входная частота ωi вращения AT, выходная частота ωо вращения, соответствующая скорости автомобиля V, степень нажатия на педаль акселератора θасе водителем как величина операции ускорения (т.е. величина хода педали акселератора), отображающая вводимую водителем величину операции ускорения, степень открытия дроссельной заслонки θth как степень открытия электронной дроссельной заслонки, ускорение G вперед/назад автомобиля 10, рабочее положение POSsh рычага 56 переключения передач как рабочего элемента переключения передач, содержащегося в автомобиле 10, температура THbat аккумулятора, ток Ibat заряда/разрядки аккумулятора и напряжение Vbat аккумулятора 52 и т.п.), основанные на значениях, определенных различными датчиками и т.п. (например, датчиком 60 частоты вращения двигателя, датчиком 62 частоты вращения MG1, датчиком 64 частоты вращения MG2, датчиком 66 выходной частоты вращения, датчиком 68 степени нажатия на педаль акселератора, датчиком 70 степени открытия дроссельной заслонки, датчиком 72 G, датчиком 74 положения переключения, датчиком 76 аккумулятора и т.п.), предусмотренными в автомобиле 10. Электронный блок 80 управления выдает различные командные сигналы (например, командный сигнал Se управления двигателем для управления двигателем 14, командный сигнал Smg управления вращающейся машиной для управления первой вращающейся машиной MG1 и второй вращающейся машиной MG2, командный сигнал Sat гидравлического управления для управления состояниями ввода в работу мотора 102 насоса и устройств СВ зацепления (т.е. для управления переключением передач механизма 20 ступенчатой трансмиссии), командный сигнал Sds отображения сбоя и т.п.) на устройства (например, привод дроссельной заслонки, топливную форсунку, блок 58 управления двигателем, такой как запальное устройство, инвертор 50, гидравлический контур 54 управления, устройство 48 отображения сбоя и т.п.), предусмотренные в автомобиле 10. Командный сигнал Sat гидравлического управления является, например, командным сигналом (током возбуждения) для приведения в действие линейных электромагнитных клапанов с SL1 по SL4, каждый из которых регулирует гидравлическое давление Pcb зацепления, которое должно быть подано на соответствующие гидравлические приводы 120-126 устройств СВ зацепления. Электронный блок 80 управления задает гидравлическое командное значение (заданное давление), соответствующее значению гидравлического давления Pcb зацепления, которое должно подаваться на каждый гидравлический привод 120-126, и выдает ток возбуждения, соответствующий гидравлическому командному значению. Устройство 48 отображения сбоя является устройством, предупреждающим о сбое механизма 20 ступенчатой трансмиссии посредством включения сигнальной лампы или подачи звукового сигнала, и предусмотрено на приборной панели рядом с сиденьем водителя и т.п.
[0050] Рабочее положение POSsh рычага 56 переключения, например, содержит рабочие положения Р, R, N и D. Рабочее положение Р - это парковочное рабочее положение, при котором выбирается парковочное положение (положение Р) трансмиссии 40. В парковочном положении трансмиссии 40 трансмиссия 40 переводится в нейтральное состояние (например, механизм 20 ступенчатой трансмиссии переводится в нейтральное состояние, где мощность не может передаваться в связи с расцеплением всех устройств СВ зацепления), и вращение выходного вала 22 предотвращается (блокируется) механически. Рабочее положение R - это рабочее положение движения назад, при котором выбирается положение движения назад (положение R) трансмиссии 40. В положении движения назад трансмиссии 40 движение назад автомобиля 10 может осуществляться за счет крутящего момента TmR от MG2 для движения назад в состоянии, когда установлена первая ступень передачи AT «1-я» механизма 20 ступенчатой трансмиссии. Рабочее положение N - это нейтральное рабочее положение, при котором выбирается нейтральное положение (положение N) трансмиссии 40. В нейтральном положении трансмиссии 40 трансмиссия 40 переводится в нейтральное положение. Рабочее положение D - это рабочее положение движения вперед, при котором выбирается положение движения вперед (положение D) трансмиссии 40. В положении движения вперед трансмиссии 40 автоматическое управление изменением передачи осуществляется посредством использования всех ступеней передачи AT механизма 20 ступенчатой трансмиссии с первой ступени передачи AT «1-я» по четвертую ступень передачи AT «4-я» (например, посредством использования всех ступеней смоделированной передачи с первой по десятую), и, таким образом, автомобиль 10 может двигаться вперед. Рычаг 56 переключения функционирует как переключающий рабочий элемент, получающий запрос на переключение положения переключения трансмиссии 40 при управлении человеком.
[0051] Электронный блок 80 управления рассчитывает состояние заряда (оставшуюся величину заряда) СЗ (SOC) аккумулятора 52, например, на основе тока Ibat зарядки/разрядки аккумулятора, напряжения Vbat аккумулятора и т.п. Дополнительно, электронный блок 80 управления, например, рассчитывает электрическую энергию Win зарядки (входную разрешенную электрическую энергию), определяющую ограничение входной электрической энергии аккумулятора 52, и электрическую энергию Wout разрядки (выходную разрешенную электрическую энергию), определяющую ограничение выходной электрической энергии аккумулятора 52, на основе температуры THbat аккумулятора и состояния заряда СЗ аккумулятора 52. Электрическая энергия Win, Wout зарядки/разрядки установлена, например, меньшей при уменьшении температуры THbat аккумулятора до диапазона низких температур, где температура THbat аккумулятора ниже диапазона нормального использования, и установлена меньшей при увеличении температуры THbat аккумулятора до диапазона высоких температур, где температура THbat аккумулятора выше диапазона нормального использования. Дополнительно, электрическая энергия Win зарядки, например, снижается с увеличением состояния заряда СЗ в области, где состояние заряда СЗ высокое. Электрическая энергия Wout разрядки, например, снижается со снижением состояния заряда СЗ в области, где состояние заряда СЗ низкое.
[0052] Электронный блок 80 управления осуществляет различные типы управления в автомобиле 10. Участок 82 управления изменением передачи AT, участок 84 гибридного управления и участок 90 управления во время сбоя, показанные на ФИГ. 1, представляют собой основные участки различных функций управления, осуществляемых электронным блоком 80 управления, когда основные участки различных функций управления показаны как участки управления.
[0053] Участок 82 управления изменением передачи AT определяет изменение передачи механизма 20 ступенчатой трансмиссии, используя взаимосвязь (например, схему изменения ступени передачи AT), установленную и сохраненную экспериментально или рассчитанную априорно (т.е. заранее заданную); осуществляет управление изменением передачи механизма 20 ступенчатой трансмиссии, когда необходимо; и выдает командный сигнал Sat гидравлического управления, используемый для переключения состояний зацепления/расцепления устройств СВ зацепления посредством электромагнитных клапанов с SL1 по SL4, на гидравлический контур 54 управления так, чтобы автоматически переключать ступень передачи AT механизма 20 ступенчатой трансмиссии. Вышеуказанная схема изменения ступени передачи AT, например, соответствует условию изменения передачи, и определяется линиями изменения передачи, обозначенными как AT на ФИГ. 8. Сплошные линии являются линиями повышения передачи, а пунктирные линии являются линиями понижения передачи. Заданный гистерезис предусмотрен между каждыми двумя линиями повышения передачи или линиями понижения передачи. Данная схема изменения передачи определяется, например, двухмерными координатами, имеющими в качестве переменных величин выходную частоту ωо вращения (скорость V автомобиля имеет здесь то же значение) и степень нажатия на педаль акселератора θасс (требуемый крутящий момент Tdem привода, степень открытия дроссельного клапана θth и т.п. имеют здесь то же значение), и определяется таким образом, что ступень передачи AT переключается на сторону высокой скорости автомобиля (высокую сторону), на которой передаточное число γat является низким, при увеличении выходной частоты ωо вращения, и ступень передачи AT переключается на сторону низкой скорости автомобиля (низкая сторона), на которой передаточное число γat является высоким, при увеличении степени нажатия акселератора θасс.
[0054] Участок 84 гибридного управления имеет функцию средства управления двигателем, т.е. является участком управления двигателем, управляющим вводом в действие двигателя 14, и имеет функцию средства управления вращающейся машиной, т.е. является участком управления вращающейся машиной, управляющим вводом в действие первой вращающейся машины MG1 и второй вращающейся машины MG2 через инвертор 50, и за счет данных функций управления осуществляет управление гибридным приводом от двигателя 14, первой вращающейся машины MG1, второй вращающейся машины MG2 и т.п. Например, участок 84 гибридного управления рассчитывает требуемую движущую силу Pdem (с другой точки зрения, требуемый крутящий момент Tdem привода при скорости V автомобиля в это время) на основе степени нажатия на педаль акселератора θасс, скорости V автомобиля и т.п. Затем, учитывая электрическую энергию зарядки и разрядки Win, Wout аккумулятора 52 и т.п., участок 84 гибридного управления выдает командные сигналы (командный сигнал Se управления двигателем и командный сигнал Smg управления вращающейся машиной), используемые для управления двигателем 14, первой вращающейся машиной MG1 и второй вращающейся машиной MG2 так, чтобы обеспечить требуемую движущую силу Pdem. Командный сигнал Se управления двигателем является, например, командным значением мощности Ре двигателя, при которой выдается крутящий момент Те двигателя при частоте ωе вращения двигателя в данный момент времени. Командный сигнал Smg управления вращающейся машиной является, например, командным значением генерирования электрической мощности Wg первой вращающейся машины MG1, выдающей реактивный крутящий момент (крутящий момент Tg от MG1 при частоте ωg вращения MG1 в данный момент времени) относительно крутящего момента Те двигателя, а также командное значение потребляемой электрической мощности Wm второй вращающейся машины MG2, которая выдает крутящий момент Тm от MG2 при частоте ωm вращения MG2 в данный момент времени.
[0055] Участок 84 гибридного управления выборочно устанавливает в качестве режима движения режим движения за счет электромотора или гибридный режим движения согласно состоянию автомобиля. Например, когда требуемая движущая сила Pdem находится в области движения за счет электромотора (например, области с низкой скоростью автомобиля и низким крутящим моментом привода), т.е. меньше чем заранее установленное пороговое значение, участок 84 гибридного управления устанавливает режим движения за счет электромотора, при котором двигатель 14 останавливается, и автомобиль 10 движется только за счет второй вращающейся машины MG2. В то же время, когда требуемая движущая сила Pdem находится в области гибридного движения, т.е. равна или больше чем заранее установленное пороговое значение, участок 84 гибридного управления устанавливает режим гибридного движения, при котором автомобиль 10 движется за счет ввода в действие двигателя 14. В гибридном режиме движения при необходимости используется вспомогательный крутящий момент. При вспомогательном крутящем моменте электрическая энергия от первой вращающейся машины MG1, подвергнутой рекуперативному торможению, и/или электрическая энергия от аккумулятора 52 подается на вторую вращающуюся машину MG2, и вторая вращающаяся машина MG2 приводится в движение (управление ходовой мощностью) для передачи крутящего момента к ведущим колесам 28, являющегося вспомогательным для мощности двигателя 14. Дополнительно, даже в области движения за счет электромотора, в случае, когда состояние зарядки СЗ или электрическая энергия Wout разрядки аккумулятора 52 меньше заранее определенного порогового значения, устанавливается режим гибридного движения. Когда режим движения переключается с режима движения за счет электромотора на гибридный режим движения, независимо от того, движется или остановлен автомобиль 10, двигатель 14 может быть заведен посредством увеличения частоты ωе вращения двигателя при помощи первой вращающейся машиной MG1, например.
[0056] Участок 84 гибридного управления также содержит участок 86 управления изменением бесступенчатой передачи, функционирующий как средство управления изменением бесступенчатой передачи, и участок 88 управления изменением смоделированной ступенчатой передачи, функционирующий как средство управления изменением смоделированной ступенчатой передачи. Участок 86 управления изменением бесступенчатой передачи вводит в действие механизм 18 бесступенчатой трансмиссии как бесступенчатую трансмиссию и, таким образом, вводит в действие трансмиссию 40 в целом как бесступенчатую трансмиссию. Например, учитывая график оптимальной топливной экономичности двигателя и т.п., участок 86 управления изменением бесступенчатой передачи управляет двигателем 14, чтобы достичь частоты ωе вращения двигателя и крутящего момента Те двигателя, при котором достигается мощность Ре двигателя, обеспечивающая требуемую движущую силу Pdem, а также управляет сгенерированной электрической энергией Wg первой вращающейся машины MG1. Таким образом, участок 86 управления изменением бесступенчатой передачи осуществляет управление изменением бесступенчатой передачи механизма 18 бесступенчатой трансмиссии так, чтобы изменить передаточное число γ0 механизма 18 бесступенчатой трансмиссии. В результате такого управления осуществляется управление передаточным числом γt трансмиссии 40 в целом в то время, когда трансмиссия 40 вводится в действие как бесступенчатая трансмиссия. При сбое механизма 20 ступенчатой трансмиссии и т.п. участок 86 управления изменением бесступенчатой передачи управляет состоянием ввода в действие (частотой ωе вращения двигателя и крутящим моментом Те двигателя) двигателя 14 таким способом, чтобы отделить состояние ввода в действие от вышеуказанного графика оптимальной топливной экономичности так, что двигатель 14 может выдавать максимальную мощность, когда необходимо, в случае высокой степени нажатия на педаль акселератора θасс. Дополнительно, участок 86 управления изменением бесступенчатой трансмиссии изменяет передаточное число γ0 механизма 18 бесступенчатой трансмиссии бесступенчатым образом посредством управления сгенерированной электрической энергией Wg первой вращающейся машины MG1.
[0057] Участок 88 управления изменением смоделированной бесступенчатой передачи изменяет передаточное число механизма 18 бесступенчатой трансмиссии как для ступенчатой трансмиссии, и, таким образом, изменяет передаточное число трансмиссии 40 в целом как для ступенчатой трансмиссии. Участок 88 управления изменением смоделированной ступенчатой передачи определяет требуемое изменение передачи трансмиссии 40, используя заранее определенную взаимосвязь (например, схему изменения ступени смоделированной передачи), и осуществляет управление изменением передачи (ступенчатое изменение передачи) в механизме 18 бесступенчатой трансмиссии в координации с управлением изменением передачи для ступени передачи AT в механизме 20 ступенчатой трансмиссии, осуществляемым участком 82 управления изменением передачи AT, так, чтобы выборочно установить любую из множества ступеней смоделированной передачи. Аналогично схеме изменения ступени передачи AT, схема изменения ступени смоделированной передачи заранее установлена с выходной частотой вращения ωо и степенью нажатия на педаль акселератора θасс в качестве параметров. ФИГ. 8 является одним примером схемы изменения ступени смоделированной передачи. Сплошные линии являются линиями повышения передачи, а пунктирные линии являются линиями понижения передачи. Посредством переключения ступени смоделированной передачи в соответствии со схемой изменения ступени смоделированной передачи, для трансмиссии 40 в целом, в которой механизм 18 бесступенчатой трансмиссии и механизм 20 ступенчатой трансмиссии расположены последовательно, достигается ощущение изменения передачи, аналогичное ступенчатой трансмиссии. Управление изменением смоделированной ступенчатой передачи для изменения передаточного числа трансмиссии 40 в целом как для ступенчатой трансмиссии может естественным образом осуществляться вместо управления изменением ступенчатой передачи при функционировании трансмиссии 40 в целом как бесступенчатой трансмиссии, например, в случае, когда водителем выбран режим движения с упором на характеристики движения, такой как спортивный режим движения, или в случае, когда требуемый крутящий момент Tdem привода относительно высокий. Однако управление изменением смоделированной ступенчатой передачи может в основном быть осуществлено, за исключением заданного ограниченного времени осуществления. Следует учитывать, что может быть предусмотрен режим ручного изменения передачи, где ступень смоделированной передачи переключается водителем в соответствии с инструкцией изменения передачи с использованием рычага 56 переключения, переключателя вверх/вниз и т.п.
[0058] Управление изменением смоделированной ступенчатой передачи участком 88 управления изменением смоделированной ступенчатой передачи и управление изменением передачи механизма 20 ступенчатой трансмиссии участком 82 управления изменением передачи AT осуществляется совместно. В данном варианте осуществления десять типов ступеней смоделированной передачи с первой по десятую ступень смоделированной передачи предусмотрено для четырех типов ступеней передачи AT с первой по четвертую ступень передачи AT. Соответственно, когда ступень передачи изменяется между третьей ступенью смоделированной передачи и четвертой ступенью смоделированной передачи (раскрыто как изменение смоделированной передачи 3↔4), ступень передачи изменяется между первой ступенью передачи AT и второй ступенью передачи AT (раскрыто как изменение передачи AT 1↔2). Когда осуществляется изменение смоделированной передачи 6↔7, осуществляется изменение передачи AT 2↔3. Когда осуществляется изменение смоделированной передачи 9↔10, осуществляется изменение передачи AT 3↔4 (см. ФИГ. 6). Таким образом, схема изменения ступени передачи AT определяется так, что ступень передачи AT изменяется в то же время, что и ступень смоделированной передачи. В частности, линии повышения передачи «3→4», «6→7», «9→10» ступеней смоделированной передачи на ФИГ. 8 в указанном порядке соответствуют линиям повышения передачи «1→2», «2→3», «3→4» на схеме изменения ступени передачи AT (см. «АТ 1→2» на ФИГ. 8 и т.п.). Дополнительно, линии понижения передачи «3←4», «6←7», «9←10» ступеней смоделированной передачи на ФИГ. 8 в указанном порядке соответствуют линиям понижения передачи «1←2», «2←3», «3←4» на схеме изменения ступени передачи AT (см. «АТ 1←2» на ФИГ. 8 и т.п.). В качестве альтернативы, команда изменения передачи ступени передачи АТ может быть выдана на участок 82 управления изменением передачи АТ на основе определения изменения передачи для ступени смоделированной передачи посредством использования схемы изменения ступени смоделированной передачи на ФИГ. 8. Как было раскрыто, участок 82 управления изменением передачи АТ переключает ступень передачи АТ механизма 20 ступенчатой трансмиссии, когда переключается ступень смоделированной передачи. Так как ступень передачи АТ изменяется в то же время, что и время изменения ступени смоделированной передачи, ступень передачи механизма 20 ступенчатой трансмиссии изменяется во взаимосвязи с изменением частоты вращения двигателя сое. Таким образом, менее вероятно, что водитель ощутит дискомфорт, даже в случае удара при переключении передачи механического механизма 20 ступенчатой трансмиссии.
[0059] Участок 90 управления во время сбоя осуществляет управление во время сбоя (отказоустойчивое управление), позволяющее движение в аварийном режиме, когда происходит сбой зацепления устройства СВ зацепления в связи со сбоем любого линейного электромагнитного клапана с SL1 по SL4 и т.п., задействованного в управлении изменением передачи механизма 20 ступенчатой трансмиссии. Участок 90 управления во время сбоя содержит: участок 92 обнаружения сбоя, функционирующий как средство определения сбоя; и участок 94 управления во время аварийного отключения всех источников питания, функционирующий как средство управления во время аварийного отключения всех источников питания, и осуществляет обработку сигналов в соответствии с шагами с S1 по S5 (далее называемыми просто - с «S1 по S5») блок-схемы на ФИГ. 9. S1 на ФИГ. 9 соответствует участку 92 обнаружения сбоя, и S3 соответствует участку 94 управления во время аварийного отключения всех источников питания.
[0060] На шаге S1 на ФИГ. 9 определяется, произошел ли сбой механизма 20 ступенчатой трансмиссии (секции АТ). Сбой механизма 20 ступенчатой трансмиссии - это такой сбой, когда управление изменением передачи механизма 20 ступенчатой трансмиссии не может быть осуществлено надлежащим образом, и примером такого сбоя является отсоединение или отделение соединителей для линейных электромагнитных клапанов с SL1 по SL4, осуществляющих управление зацеплением/расцеплением устройств СВ зацепления, для датчика 66 выходной частоты вращения и т.п. В данном варианте осуществления определяется, произошел ли при пуске автомобиля или во время движения автомобиля разгон, вызвавший избыточное увеличение входной частоты ωi вращения АТ, т.е. частоты ωm вращения MG2. Возникновение такого разгона отображает аномальное состояние передачи мощности, когда мощность надлежащим образом не передается устройствами СВ зацепления, и примерами аномального состояния передачи мощности являются сбой зацепления устройства СВ зацепления и случай, в котором значение определения выходной частоты ωо вращения становится равным 0 в связи со сбоем датчика 66 выходной частоты вращения. Когда заданная ступень передачи АТ установлена нормально, значение (ωо×γatR), полученное умножением выходной частоты вращения ωо на теоретическое передаточное число γatR на текущей ступени передачи АТ, по существу соответствует фактической входной частоте ωi вращения АТ. Таким образом, наличие или отсутствие разгона может быть определено, например, посредством определения того, выполняется ли следующее равенство (1). В частности, в случае, когда входная частота ωi вращения АТ равна или превышает значение (ωо×γatR+X), полученное прибавлением допустимого значения X к значению, полученному посредством умножения выходной частоты ωо вращения на теоретическое передаточное число γatR, считается, что сбой зацепления устройства СВ зацепления вызывает разгон. Таким образом, делается вывод об обнаружении сбоя, определяющий, что возможно произошел сбой механизма 20 ступенчатой трансмиссии.
ωi≥ωо×γatR+X… (1)
[0061] Если на S1 определено «НЕТ» (отрицательно), т.е. если разгон не обнаружен, то осуществление управления изменением смоделированной ступенчатой передачи участком 88 управления изменением смоделированной ступенчатой передачи разрешается на S5, и последовательность управления завершается. Если на S1 определено «ДА» (положительно), т.е. если обнаружен разгон, и сделан вывод об обнаружении сбоя, то осуществляется отказоустойчивое управление с S2 по S4. На S2 командный сигнал Sds отображения сбоя выдается на устройство 48 отображения сбоя, и загорается сигнальная лампа, или подается звуковой сигнал. Таким образом, водитель уведомляется о произошедшем сбое. Соответственно, даже в том случае, когда, например, управление изменением передачи, соответствующее степени нажатия педали акселератора θасс, не выполняется, или не могут быть достигнуты характеристики требуемой движущей силы в связи со сбоем механизма 20 ступенчатой трансмиссии, водитель может распознать сбой и немедленно перевести автомобиль 10 в аварийный режим движения в зависимости от состояния автомобиля и т.п., когда необходимо.
[0062] На S3 управление во время аварийного отключения всех источников питания осуществляется таким образом, что автомобиль 10 может двигаться в аварийном режиме независимо от наличия или отсутствия сбоя в работе линейных электромагнитных клапанов с SL1 по SL4. Управление во время аварийного отключения всех источников питания - это управление, при котором все источники питания, задействованные в гидравлическом управлении, отключены, и в котором переключающий клапан 136 контура 130 установки ступени передачи для времени аварийного отключения всех источников питания переключен в соединенное положение так, чтобы линейное давление PL могло подаваться из перепускных масляных каналов 132, 134 на муфту С1 и тормоз В2, и в котором, таким образом, механически установлена первая ступень передачи АТ «1-я». Таким образом, даже в том случае, когда происходит сбой всех или некоторых линейных электромагнитных клапанов с SL1 по SL4, мощность передается через механизм 20 ступенчатой трансмиссии, где устанавливается первая ступень передачи АТ «1-я». Таким образом, автомобиль 10 может перемещаться в аварийном режиме. Следует отметить, что в случае, когда происходит сбой только одного линейного электромагнитного клапана из SL1-SL4, такое управление во время аварийного отключения всех источников питания не всегда должно осуществляться. Любая из ступеней передачи АТ, для которой не требуется использование претерпевшего сбой линейного электромагнитного клапана, может быть установлена как ступень механической передачи аварийного режима.
[0063] На S4 осуществление управления изменением смоделированной ступенчатой передачи участком 88 управления изменением смоделированной ступенчатой передачи запрещено, и передаточное число механизма 18 бесступенчатой трансмиссии изменяется бесступенчатым образом участком 86 управления изменением бесступенчатой передачи. Участок 86 управления изменением бесступенчатой передачи управляет состоянием ввода в действие (частотой ωе вращения двигателя и крутящим моментом Те двигателя) двигателя 14 и сгенерированной электрической энергией Wg первой вращающейся машины MG1 в соответствии с состоянием автомобиля, например, скоростью V автомобиля и степенью нажатия педали акселератора θасс, и бесступенчатым образом изменяет передаточное число γ0 механизма 18 бесступенчатой трансмиссии так, чтобы ввести в действие двигатель 14, например, на линии оптимальной топливной экономичности. Дополнительно, в случае, когда механизм 20 ступенчатой трансмиссии зафиксирован на первой ступени передачи АТ «1-я» при управлении во время аварийного отключения всех источников питания в связи со сбоем механизма 20 ступенчатой трансмиссии, частота ωi вращения промежуточного элемента 30 трансмиссии как выходного элемента механизма 18 бесступенчатой трансмиссии ограничена в соответствии со скоростью V автомобиля. Таким образом, такое введение в действие двигателя 14, которое отделено от вышеуказанной линии оптимальной экономии топлива, разрешено. Например, управление состоянием введения в действие двигателя 14 и сгенерированной электрической энергией Wg первой вращающейся машины MG1 осуществляется так, что двигатель 14 может выдавать максимальную мощность, когда необходимо, в случае высокой степени нажатия на педаль акселератора θасс. Таким образом, передаточное число γ0 механизма 18 бесступенчатой трансмиссии может быть изменено бесступенчатым образом, и характеристики движущей силы могут быть значительно улучшены. Т.е. когда механизм 20 ступенчатой трансмиссии зафиксирован на первой ступени передачи АТ «1-я», ступень смоделированной передачи ограничена третьей или более низшей ступенью смоделированной передачи согласно таблице распределения на ФИГ. 6. Соответственно, когда управление изменением смоделированной ступенчатой передачи поддерживается участком 88 управления изменением смоделированной ступенчатой передачи как есть, максимальная скорость автомобиля ограничена, как видно на ФИГ. 5. Однако поскольку управление изменением смоделированной ступенчатой передачи переключается на управление изменением бесступенчатой передачи, передаточное число γ0 механизма 18 бесступенчатой трансмиссии может быть снижено даже на первой ступени передачи АТ механизма 20 ступенчатой трансмиссии. Таким образом, максимальная скорость автомобиля может быть в значительной степени увеличена.
[0064] Здесь может быть предусмотрено условие разрешения запуска для запуска отказоустойчивого управления на S3 и S4. Когда первая ступень передачи АТ «1-я» установлена при состоянии высокой скорости автомобиля 10, частота ωi вращения промежуточного элемента 30 трансмиссии становится слишком высокой. Соответственно, в качестве условия разрешения запуска может быть предусмотрено, например, такое условие, что автомобиль 10 находится в состоянии низкой скорости автомобиля, или такое условие, что операция (например, операция включения источника питания электронного блока 80 управления (операция готовности)) выполняется после того, как определена остановка автомобиля 10. Затем, когда условие разрешения запуска удовлетворено, может быть запущено отказоустойчивое управление на S3 и S4.
[0065] Как описано выше, согласно электронному блоку 80 управления автомобиля 10 в данном варианте осуществления, множество ступеней смоделированной передачи, каждая из которых имеет свое передаточное число γt, устанавливается участком 88 управления изменением смоделированной ступенчатой передачи для трансмиссии 40 в целом. Таким образом, когда ступень смоделированной передачи изменяется посредством ручного изменения передачи или автоматического изменения передачи, частота ωе вращения двигателя изменяется в сторону увеличения или уменьшения. Таким образом, достигаются превосходные ощущения от вождения. Например, когда ступень смоделированной передачи постепенно увеличивается вместе с увеличением скорости V автомобиля во время ускорения, частота ωе вращения двигателя ритмично изменяется для увеличения или снижения в соответствии с изменением ступени смоделированной передачи. Таким образом, достигаются превосходные ощущения при ускорении.
[0066] В то же время, при управлении во время сбоя (отказоустойчивом управлении) в случае, где определяется, что произошел сбой механизма 20 ступенчатой трансмиссии, первая ступень передачи АТ «1-я» устанавливается механически как ступень механической передачи аварийного режима посредством управления во время аварийного отключения всех источников питания. Таким образом, автомобиль 10 может перемещаться в аварийном режиме. Дополнительно, управление изменением смоделированной ступенчатой передачи запрещено, и передаточное число механизма 18 бесступенчатой трансмиссии бесступенчатым образом изменяется на основе состояния автомобиля, например, степени нажатия на педаль акселератора θасс и скорости V автомобиля. Соответственно, в то время как частота ωi вращения промежуточного элемента 30 трансмиссии ограничена в соответствии со скоростью V автомобиля посредством фиксации механизма 20 ступенчатой трансмиссии на первой ступени передачи АТ «1-я», ограничение частоты ωе вращения двигателя скоростью V автомобиля ослабляется. Таким образом, когда передаточное число механизма 18 бесступенчатой трансмиссии изменяется бесступенчатым образом, чтобы ввести в действие двигатель 14 на линии оптимальной топливной экономичности, может быть улучшена топливная экономичность. Дополнительно, когда передаточное число механизма 18 бесступенчатой трансмиссии изменяется бесступенчатым образом, чтобы использовать максимальную мощность двигателя 14, если необходимо, могут быть обеспечены характеристики мощности, требуемые для перемещения в аварийном режиме.
[0067] Когда выполнено обнаружение сбоя механизма 20 ступенчатой трансмиссии, первая ступень передачи АТ «1-я», являющаяся ступенью низшей скорости механической передачи, механически устанавливается как ступень механической передачи аварийного режима. Соответственно, высокий крутящий момент может быть выдан при высоком передаточном числе γt. Поэтому могут быть обеспечены максимальные рабочие характеристики для перемещения в аварийном режиме.
[0068] Автомобиль 10 имеет механизм 20 ступенчатой трансмиссии, в котором устанавливается множество ступеней передачи АТ с «1-й» по «4-ю», когда состояния зацепления/расцепления гидравлических устройств СВ зацепления переключаются линейными электромагнитными клапанами с SL1 по SL4. Гидравлический контур 54 управления механизма 20 ступенчатой трансмиссии содержит контур 130 установки ступени передачи для времени аварийного отключения всех источников питания, который устанавливает первую ступень передачи АТ «1-я» как ступень механической передачи аварийного режима в течение времени отключения всех источников питания. Когда обнаруживается наличие сбоя механизма 20 ступенчатой трансмиссии, все источники питания отключаются, и устанавливается первая ступень передачи АТ «1-я». Таким образом, без конкретизации неисправной детали(ей), такой как линейные электромагнитные клапаны с SL1 по SL4, все источники питания отключаются, и устанавливается первая ступень передачи АТ «1-я», и, таким образом, автомобиль 10 может перемещаться в аварийном режиме.
[0069] Когда обнаруживается наличие сбоя механизма 20 ступенчатой трансмиссии, устройство 48 отображения сбоев отображает предупреждение, что произошел сбой механизма 20 ступенчатой трансмиссии. Соответственно, даже в случае, когда управление изменением передачи, соответствующее степени нажатия педали акселератора θасс, не выполняется, или когда не могут быть достигнуты характеристики требуемой движущей силы, например, во время движения в аварийном режиме при отказоустойчивом управлении, выполняемом участком 90 управления во время сбоя, водитель может распознать наличие сбоя по предупреждению и немедленно перевести автомобиль 10 в аварийный режим движения в зависимости от состояния автомобиля и т.п., когда необходимо.
[0070] Вариант осуществления изобретения, таким образом, был подробно раскрыт со ссылкой на чертежи. Изобретение может также быть применено к другим аспектам.
[0071] Например, в раскрытом выше варианте осуществления изобретения механизм 20 ступенчатой трансмиссии является автоматической трансмиссией планетарного типа, где установлены четыре передние ступени передачи АТ. Однако изобретение не ограничено данным аспектом. Например, механизм 20 ступенчатой трансмиссии может быть автоматической трансмиссией, такой как трансмиссия с двойным сцеплением ТДС (dual clutch transmission - DCT). ТДС - это автоматическая трансмиссия с синхронным сцеплением с параллельными валами, которая является типом трансмиссии, содержащим две системы входных валов, где гидравлическое фрикционное устройство зацепления (муфта) предусмотрено на входном валу каждой системы, и ступени передачи с четными и нечетными номерами соответственно устанавливаются гидравлическими фрикционными устройствами зацепления. Кроме того, может быть использован механизм механической ступенчатой трансмиссии, способный устанавливать ступень задней передачи, на которой вращение направляется в обратную сторону.
[0072] В раскрытом выше варианте осуществления изобретения дифференциальный механизм 32 выполнен как планетарное передаточное устройство однорядного типа, имеющее три вращающихся элемента. Однако изобретение не ограничено данным аспектом. Например, дифференциальный механизм 32 может быть дифференциальным механизмом с четырьмя или более вращающимися элементами при соединении друг с другом множества планетарных устройств. Кроме того, дифференциальный механизм 32 может быть планетарным передаточным устройством двухрядного типа. Кроме того, в дифференциальном механизме 32 в настоящем варианте осуществления двигатель 14 соединен с вращающимся элементом RE1 (водило СА0), расположенным в середине коллинеарной схемы на ФИГ. 3. Однако, например, входной вращающийся элемент АТ (промежуточный элемент 30 трансмиссии) может быть соединен с вращающимся элементом, расположенным в середине коллинеарной схемы. Таким образом, могут быть применены различные аспекты.
[0073] Вариант осуществления изобретения, таким образом, подробно раскрыт на основе чертежей. Однако то, что было раскрыто, является только одним вариантом осуществления, и изобретение может быть внедрено в различных аспектах посредством осуществления различных изменений и улучшений на основе знаний специалистов в данной области техники.