СИСТЕМА ПРИВОДА ГИБРИДНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
DRIVE FOR HYBRID TRANSPORT FACILITY

Область техники
Настоящее изобретение относится к системе привода гибридного транспортного средства.
Уровень техники
Обычно, привод гибридных транспортных средств осуществляется посредством приведения в действие электромотора и/или двигателя внутреннего сгорания в качестве приводного устройства и может осуществляться в различных режимах привода, включая режим привода электромобиля (EV), в котором привод транспортного средства осуществляется лишь за счет мощности электромотора, и режим привода двигателя, в котором привод транспортного средства осуществляется лишь за счет мощности двигателя внутреннего сгорания.
В Патентной Литературе 1, как показано на фиг. 17, система привода транспортного средства 200 включает в себя ведущие валы 203, 204, которые соединяются, соответственно, с муфтами сцепления С1, С2 таким образом, что на них подается выходной крутящий момент источника мощности 201, ведомые валы 205, 206, которые выдают свой выходной крутящий момент на ведомый элемент 212, и механизмы переключения S1-S4, которые избирательно устанавливают режим трансмиссии между ведущими валами 203, 204 и ведомыми валами 205, 206. Система привода транспортного средства 200 дополнительно включает в себя трансмиссию типа двойного сцепления для управления муфтами сцепления С1, С2 и механизмами переключения S1-S4 для установления посредством этого множества положений переключения. Ведомый вал 206, который является одним из ведомых валов, соединяется с электромотором 217 для силовой передачи.
При автоматическом переключении передач с помощью трансмиссии типа двойного сцепления при переключении на более высокую передачу, например, с шестерни первой передачи на шестерню второй передачи второй механизм переключения S2 для передачи мощности от первого ведущего вала 203 к первому ведомому валу 205 через зубчатую пару второй передачи 209 заранее срабатывает для переключения (предварительно переключается). Затем расцепляется вторая муфта сцепления С2, которая введена в зацепление в первой передаче, а первая муфта сцепления С1 вводится в зацепление, в результате чего устанавливается вторая передача.
Патентная литература
Патентная Литература 1: JP 2009-154610 A
Проблема, на решение которой направлено изобретение
В системе привода гибридного транспортного средства желательно минимизировать ударную нагрузку, сводя к минимуму потери крутящего момента при переключении передач. Однако в Патентной Литературе 1 это не упоминается. В частности, также в гибридном транспортном средстве, в котором мощность электромотора передается на ведомый вал только через механизм переключения передач, который предусматривается на одном из двух ведущих валов, желательно, чтобы ударная нагрузка в коробке передач была уменьшена. Кроме того, в системе привода гибридного транспортного средства важно, чтобы энергия, которая образуется путем регенерации, использовалась для мощности электромотора, и желательно, чтобы в электромоторе была реализована более эффективная регенерация.
Данное изобретение сделано с учетом описанных выше обстоятельств, и его задачей является создание системы привода гибридного транспортного средства, которая может обеспечивать хорошую маневренность при содействии электромотора и которая может реализовать более эффективную регенерацию.
Средства решения задачи
Для решения указанной задачи в п.1 определена система привода гибридного транспортного средства, содержащая:
двигатель внутреннего сгорания (например, двигатель 6 в варианте осуществления);
электромотор (например, мотор 7 в варианте осуществления);
блок аккумуляторных батарей (например, аккумуляторную батарею 3 в варианте осуществления), который подает электрическую энергию в электромотор; и
механизм трансмиссии (например, трансмиссию 20 в варианте осуществления), содержащий
первый ведущий вал (например, первый первичный вал 11 в варианте осуществления), который соединяется с электромотором и который избирательно соединяется с двигателем внутреннего сгорания через первый узел зацепления/расцепления (например, первую муфту 41 сцепления в варианте осуществления),
второй ведущий вал (например, второй первичный вал 12 в варианте осуществления), который избирательно соединяется с двигателем внутреннего сгорания через второй узел зацепления/расцепления (например, вторую муфту 42 сцепления в варианте осуществления),
первый механизм переключения передач (например, планетарный зубчатый механизм 30, зубчатую пару третьей передачи 23, зубчатую пару пятой передачи 25 в варианте осуществления), который может настраивать множество уровней первой передачи на пути передачи крутящего момента между первым ведущим валом и ведомой частью,
второй механизм переключения передач (например, зубчатую пару второй передачи 22, зубчатую пару четвертой передачи 24 в варианте осуществления), который может настраивать множество уровней второй передачи на пути передачи крутящего момента между вторым ведущим валом и ведомой частью,
первый блок синхронизации (например, механизм 61 блокировки, первый переключатель 51 передач в варианте осуществления), который переключает первый механизм переключения передач с тем, чтобы выбирать любой из уровней первой передачи, и
второй блок синхронизации (например, второй переключатель 52 передач в варианте осуществления), который переключает второй механизм переключения передач с тем, чтобы выбирать любой из уровней второй передачи,
при этом в тех случаях, когда транспортное средство приводится в движение путем выбора заданного уровня второй передачи вторым блоком синхронизации, предварительное переключение на уровень первой передачи, который ниже заданного уровня второй передачи, осуществляется первым блоком синхронизации.
В п.2 на основе п.1 определена система, в которой в случае, если электромотор превышает допустимую частоту вращения, электромотор находится в состоянии высокой температуры или аккумуляторная батарея находится в состоянии криогенной температуры, в тех случаях, когда транспортное средство приводится в движение путем выбора заданного уровня второй передачи вторым блоком синхронизации, предварительное переключение на уровень первой передачи, который выше заданного уровня второй передачи, осуществляется первым блоком синхронизации.
В п.3 на основе п.2 определена система, в которой в случае, если аккумуляторная батарея находится в состоянии криогенной температуры, при понижении передачи с заданного уровня второй передачи первый узел зацепления/расцепления вводится в скользящее зацепление для согласования скорости вращения электромотора со скоростью вращения двигателя внутреннего сгорания, после чего при расцепленном первом узле зацепления/расцепления уровень первой передачи, который на одну передачу ниже, выбирается первым блоком синхронизации, после чего приводится в действие первый узел зацепления/расцепления.
В п.4 на основе п.1 определена система, в которой в тех случаях, когда транспортное средство приводится в движение путем выбора заданного уровня первой передачи первым блоком синхронизации в случае, если понижение передачи на уровень первой передачи, которая на две передачи ниже, осуществляется ввиду значительного увеличения отверстия педалью акселератора, причем как первый узел зацепления/расцепления, так и второй приводятся в действие путем введения обоих указанных узлов в скользящее зацепление, первый механизм переключения передач постоянно переключается с заданного уровня первой передачи на уровень первой передачи, который на две передачи ниже, через уровень второй передачи, который на одну передачу ниже, в фазе его инерции.
В п.5 на основе п.1 определена система, в которой на карте переключений имеются линия повышения передачи и линия понижения передачи, которые устанавливаются индивидуально со смещением относительно нижней линии крутящего момента удельного расхода топлива при испытании двигателя на тормозном стенде (BSFC), нижняя часть которой прослеживает BSFC двигателя внутреннего сгорания для каждого уровня передачи, при этом линия повышения передачи и линия понижения передачи - каждая в отдельности - имеют линию предварительного переключения для осуществления предварительного переключения на уровень следующей передачи непосредственно перед пересечением линии повышения передачи и линии понижения передачи.
В п.6 на основе п.5 определена система, в которой карта переключений смещает линию повышения передачи, линию понижения передачи и линию предварительного переключения на сторону высокого крутящего момента в соответствии с крутящим моментом электромотора, который имеется для содействия.
В п.7 на основе п.5 определена система, в которой карта переключений смещает линию повышения передачи, линию понижения передачи и линию предварительного переключения на сторону высокого крутящего момента или на сторону низкого крутящего момента в соответствии с максимальным выходным крутящим моментом двигателя внутреннего сгорания.
В п.8 на основе п.1 определена система, в которой предварительное переключение на уровень первой передачи, который на одну передачу ниже уровня второй передачи, с помощью блока синхронизации осуществляется посредством
удержания уровня первой передачи, который на одну передачу ниже, при повышении передачи на заданный уровень второй передачи с уровня первой передачи, который на одну передачу ниже, и
включения уровня первой передачи, который на одну передачу ниже, при понижении передачи на заданный уровень второй передачи с уровня первой передачи, который на одну передачу выше.
В п.9 на основе п.1 определена система, в которой в случае, если мощность на выходном валу двигателя внутреннего сгорания превышает нижнюю линию крутящего момента BSFC двигателя внутреннего сгорания,
в тех случаях, когда осуществляется предварительное переключение на уровень первой передачи, который на одну передачу ниже заданного уровня второй передачи, или когда осуществляется включение пониженной передачи на предельно низкий уровень передачи, электромотор выполняет содействие, и
в тех случаях, когда не осуществляется предварительное переключение, содействие электромотором запрещается.
В п.10 на основе п.1 определена система, в которой в случае, если предварительное переключение на уровень первой передачи осуществляется первым механизмом переключения передач, в тех случаях, когда приведение транспортного средства в движение осуществляется путем выбора заданного уровня второй передачи, мощность, которая передается в двигатель внутреннего сгорания через второй узел зацепления/расцепления, может поглощаться за счет регенерации электромотора.
В п.11 на основе п.1 определена система, в которой линия понижения передачи карты переключений устанавливается на уровне нижней линии крутящего момента BSFC, за исключением состояния, в котором дроссельная заслонка полностью открыта, и в которой при приведении транспортного средства в движение путем выбора заданного уровня второй передачи в тех случаях, когда понижение передачи на уровень первой передачи, который на одну передачу ниже, осуществляется ввиду увеличения отверстия педалью акселератора из состояния, в котором уровень первой передачи, который на одну передачу выше, устанавливается предварительно, двигатель внутреннего сгорания поддерживает мощность на выходном валу вдоль нижней линии крутящего момента BSFC, переключение передач осуществляется в случаях, когда крутящий момент электромотора становится равным 0 Нм, при этом избыточный крутящий момент поглощается за счет регенерации электромотора с момента времени, когда завершается фаза инерции.
Преимущество изобретения
В соответствии с пп.1 и 8-10, даже в гибридном транспортном средстве, в котором мощность электромотора передается на ведомую часть только через первый механизм переключения передач, который предусматривается на первом ведущем валу, в случаях, если транспортное средство приводится в движение путем выбора заданного уровня второй передачи, посредством осуществления предварительного переключения на уровень первой передачи, который ниже заданного уровня второй передачи, хорошая маневренность может обеспечиваться при содействии электромотора. Кроме того, может быть реализована более эффективная регенерация.
В соответствии с п.2, электромотор получает возможность эффективного содействия путем осуществления предварительного переключения в соответствии с режимом электромотора и аккумуляторной батареи, благодаря чему обеспечивается хорошая маневренность.
В соответствии с п.3, в случаях, когда аккумуляторная батарея находится в состоянии криогенной температуры, понижение передачи с заданного уровня второй передачи может осуществляться без какой-либо ударной нагрузки переключения.
В соответствии с п.4, включение пониженной передачи с заданного уровня первой передачи на уровень первой передачи, который на две передачи ниже, может осуществляться в течение короткого временного интервала.
В соответствии с п.5, предварительное переключение может осуществляться путем использования карты переключений.
В соответствии с п.6, двигатель внутреннего сгорания может использоваться на более высоких передачах в течение длительного времени, тем самым обеспечивая хорошую экономию топлива с уменьшением рывков при переключении передач.
В соответствии с п.7, в тех случаях, когда максимальный выходной крутящий момент двигателя понижается ввиду управления транспортным средством на холмистой местности, управление транспортным средством может осуществляться на низших передачах в течение длительного интервала времени за счет смещения линии повышения передачи и линии предварительного переключения на сторону низкого крутящего момента, благодаря чему достигается требуемый крутящий момент.
В соответствии с п.11, в тех случаях, когда понижение передачи из состояния, в котором уровень первой передачи, который на одну передачу выше, предварительно переключается на уровень первой передачи, который на одну передачу ниже, осуществляется ввиду увеличения отверстия педалью акселератора, в то время как приведение транспортного средства в движение осуществляется выбором заданного уровня второй передачи, ударная нагрузка при переключении может быть уменьшена и понижение передачи может осуществляться эффективно.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - вид в разрезе примера системы привода гибридного транспортного средства согласно изобретению;
Фиг. 2 - схематический вид системы привода гибридного транспортного средства с фиг. 1;
Фиг. 3 - схематический вид блока управления системы привода гибридного транспортного средства с фиг. 1;
Фиг. 4 - карта управления;
Фиг. 5 - карта переключений;
Фиг. 6 - часть карты переключений в увеличенном виде;
Фиг. 7 - иллюстрация смещения линий переключения;
Фиг. 8 - изменение состояния, когда понижение передачи осуществляется из движения на четвертой передаче, при котором осуществляется предварительное переключение на третью передачу;
Фиг. 9 - изменение состояния, когда понижение передачи осуществляется из движения на четвертой передаче, при котором осуществляется предварительное переключение на пятую передачу;
Фиг. 10А - случай, в котором время проведения понижения передачи при обеспечении содействия мотора устанавливается в момент времени, когда определяется спад;
Фиг. 10В - случай, в котором время проведения понижения передачи при обеспечении содействия мотора устанавливается в момент времени, когда двигатель не может содействовать обеспечению требуемой движущей силы;
Фиг. 11 показано изменение состояния, когда повышение передачи осуществляется из движения на четвертой передаче, при котором осуществляется предварительное переключение на третью передачу, на движение на пятой передаче;
Фиг. 12 - изменение состояния, когда понижение передачи осуществляется из движения на второй передаче, при котором аккумуляторная батарея находится в состоянии криогенной температуры, на движение на первой передаче;
Фиг. 13 - изменение состояния, когда понижение передачи осуществляется из состояния, в котором предварительное переключение на пятую передачу осуществляется при движении на четвертой передаче, на движение на третьей передаче;
Фиг. 14 - изменение состояния, когда включение пониженной передачи осуществляется из движения на пятой передаче на движение на третьей передаче;
Фиг. 15 - алгоритм управления при предварительном переключении на нечетную передачу;
Фиг. 16 - схематический вид системы привода в соответствии с модифицированным примером изобретения; и
Фиг. 17 - схематический вид системы привода транспортного средства согласно Патентной Литературе 1.
Способ осуществления изобретения
Ниже со ссылкой на чертежи описывается вариант осуществления системы привода гибридного транспортного средства, в которой может быть установлен блок управления данного изобретения.
Система привода гибридного транспортного средства (система привода транспортного средства) 1 данного варианта осуществления предназначена для привода ведущих колес DW, DW (ведомых частей) транспортного средства (не показано) через его ведущие валы 9, 9, как показано на фиг. 1 и 2, и содержит двигатель внутреннего сгорания (двигатель) 6, который является приводным устройством, электромотор (мотор) 7 и трансмиссию 20 для передачи мощности на ведущие колеса DW, DW.
Двигатель 6 представляет собой, например, бензиновый двигатель или дизельный двигатель, при этом на коленчатом валу 6а этого двигателя 6 предусматриваются первая муфта 41 сцепления (первый узел зацепления/расцепления) и вторая муфта 42 сцепления (второй узел зацепления/расцепления) трансмиссии 20.
Мотор 7 представляет собой трехфазный бесщеточный электромотор постоянного тока и имеет статор 71, который содержит 3n якорей 71а, и ротор 72, который располагается таким образом, что он обращен к статору 71. Каждый из якорей 71а содержит железный сердечник 71b и катушку 71с, намотанную вокруг железного сердечника 71b, которые закреплены на кожухе (не показан) таким образом, что они располагается параллельно оси вращения на практически равных интервалах по направлению вдоль окружности. 3n катушек 71с оставляют n наборов катушек трех фаз: фазы U, фазы V и фазы W.
В роторе 72 имеются железный сердечник 72а и n постоянных магнитов 72b, которые располагается параллельно оси вращения на практически равных интервалах, при этом любые два постоянных магнита 72b, расположенные рядом друг с другом, имеют различные полярности. Крепежный узел 72с, который закрепляет железный сердечник 72а, представляет собой полый цилиндрический элемент, изготовленный из магнитомягкого материала, располагается на наружной цилиндрической поверхности зубчатого венца 35 планетарного зубчатого механизма 30, который описывается ниже, и соединяется с солнечной шестерней 32 планетарного зубчатого механизма 30. При этом ротор 72 вращается вместе с солнечной шестерней 32 планетарного зубчатого механизма 30.
В планетарном зубчатом механизме 30 имеются солнечная шестерня 32, зубчатый венец 35, который располагается концентрически относительно солнечной шестерни 32 и который располагается таким образом, что окружает периферию солнечной шестерни 32, шестерни планетарной передачи 34, которые сцепляются с солнечной шестерней 32 и зубчатым венцом 35, и водило 36, которое поддерживает шестерни планетарной передачи 34, позволяя им поворачиваться на собственных осях и «обходить» вокруг солнечной шестерни 32. При этом солнечная шестерня 32, зубчатый венец 35 и водило 36 дифференциально вращаются относительно друг друга.
Механизм 61 блокировки (первый блок синхронизации), в котором имеется механизм синхронизации (механизм синхронизатора) и который выполнен с возможностью остановки (блокировки) вращения зубчатого венца 35, предусматривается на зубчатом венце 35. В механизме 61 блокировки может использоваться блок фрикционного сцепления, состоящий из стопора и муфты.
Трансмиссия 20 представляет собой так называемую трансмиссию типа двойного сцепления, которая содержит первую муфту 41 сцепления и вторую муфту 42 сцепления, которые были описаны выше, планетарный зубчатый механизм 30 и множество блоков шестерен, которые описываются ниже.
В частности, трансмиссия 20 содержит первый первичный вал 11 (первый ведущий вал), который размещается соосно с коленчатым валом 6а двигателя 6 (с осью вращения А1), второй первичный вал 12 (второй ведущий вал), соединительный вал 13, контрвал 14 (ведомый вал), который может вращаться вокруг оси вращения В1, расположенной параллельно оси вращения А1, первый промежуточный вал 15, который может вращаться вокруг оси вращения С1, расположенной параллельно оси вращения А1, второй промежуточный вал 16, который может вращаться вокруг оси вращения D1, расположенной параллельно оси вращения А1, и вал заднего хода 17, который может вращаться вокруг оси вращения Е1, расположенной параллельно оси вращения А1.
Первая муфта 41 сцепления предусматривается на конце первого первичного вала 11, обращенного к двигателю 6, в то время как солнечная шестерня 32 планетарного зубчатого механизма 30 и ротор 72 мотора 7 устанавливаются на противоположном конце первого первичного вала 11 на конце, обращенном к двигателю 6. Следовательно, первый первичный вал 11 избирательно соединяется с коленчатым валом 6а двигателя 6 посредством первой муфты 41 сцепления и соединяется непосредственно с мотором 7 таким образом, что мощность двигателя 6 и/или мотора 7 передается на солнечную шестерню 32.
Второй первичный вал 12 выполнен короче первого первичного вала 11 и полым и свободно вращается относительно первого первичного вала 11 таким образом, что он закрывает периферию части первого первичного вала 11, которая находится ближе к двигателю 6. Кроме того, вторая муфта 41 сцепления предусматривается на конце второго первичного вала 12, обращенном к двигателю 6, а паразитная ведущая шестерня 27а установлена как неотъемлемая часть на втором первичном валу 12 на противоположном конце относительно конца, обращенного к двигателю 6. Следовательно, второй первичный вал 12 избирательно соединяется с коленчатым валом 6а двигателя 6 посредством второй муфты 42 сцепления таким образом, что мощность двигателя 6 передается на паразитную ведущую шестерню 27а.
Соединительный вал 13 выполнен короче, чем первый первичный вал 11, и полым и свободно вращается относительно первого первичного вала 11 таким образом, что он закрывает периферию части первого первичного вала 11, которая противолежит двигателю 6. Кроме того, ведущая шестерня третьей передачи 23а установлена как неотъемлемая часть на соединительном валу 13 на конце, обращенном к двигателю 6, а водило 36 планетарного зубчатого механизма 30 установлено как неотъемлемая часть на соединительном валу 13 на конце, который противолежит концу, обращенному к двигателю 6. Следовательно, благодаря вращению шестерен планетарной передачи 34 водило 36 и ведущая шестерня третьей передачи 23а, установленные на соединительном валу 13, вращаются вместе.
Кроме того, на первом первичном валу 11 между ведущей шестерней третьей передачи 23а, установленной на соединительном валу 13, и паразитной ведущей шестерней 27а, установленной на втором первичном валу 12, предусматриваются ведущая шестерня пятой передачи 25а, которая вращается относительно первого первичного вала 11, и ведомая шестерня заднего хода 28b, которая вращается вместе с первым первичным валом 11. Кроме того, первый переключатель передач (первый блок синхронизации) 51, который соединяет первый первичный вал 11 с ведущей шестерней третьей передачи 23а или ведущей шестерней пятой передачи 25а и расцепляет их, предусматривается между ведущей шестерней третьей передачи 23а и ведущей шестерней пятой передачи 25а. Кроме того, в тех случаях, когда первый переключатель 51 передач вводится в зацепление в положение включения третьей передачи, первый первичный вал 11 и ведущая шестерня третьей передачи 23а соединяются друг с другом для совместного вращения, а в тех случаях, когда первый переключатель 51 передач вводится в зацепление в положение включения пятой передачи, первый первичный вал 11 и ведущая шестерня пятой передачи 25а вращаются вместе. Кроме того, в тех случаях, когда первый переключатель 51 передач находится в нейтральном положении, первый первичный вал 11 вращается относительно ведущей шестерни третьей передачи 23а и ведущей шестерни пятой передачи 25а. Кроме того, в тех случаях, когда первый первичный вал 11 и ведущая шестерня третьей передачи 23а вращаются вместе, солнечная шестерня 32, которая установлена на первом первичном валу 11, и водило 36, которое соединяется с ведущей шестерней третьей передачи 23а с помощью соединительного вала 13, вращаются вместе, и зубчатый венец 35 также вращается вместе, в результате чего планетарный зубчатый механизм 30 выполнен как единое целое. В тех случаях, когда указанный планетарный зубчатый механизм 30 вращается как единое целое, осуществляется движение на третьей передаче, которая описывается ниже. Кроме того, в тех случаях, когда первый переключатель 51 передач находится в нейтральном положении, а механизм 61 блокировки введен в зацепление в положение первой передачи, зубчатый венец 35 заблокирован, и вращение солнечной шестерни 32 передается на водило 36 при его пониженной скорости вращения. При этом осуществляется движение на первой передаче, которая описывается ниже.
Первая паразитная ведомая шестерня 27b, которая выполнена с возможностью сцепления с паразитной ведущей шестерней 27а, установленной на втором первичном валу 12, установлена на первом промежуточном валу 15.
Вторая паразитная ведомая шестерня 27с, которая выполнена с возможностью сцепления с первой паразитной ведомой шестерней 27b, установленной на первом промежуточном валу 15, установлена на втором промежуточном валу 16. Вторая паразитная ведомая шестерня 27с составляет первый паразитный блок шестерен 27А вместе с паразитной ведущей шестерней 27а и первой паразитной ведомой шестерней 27b, которые были описаны выше. Кроме того, ведущая шестерня второй передачи 22а и ведущая шестерня четвертой передачи 24а, которые выполнены с возможностью вращения относительно второго промежуточного вала 16, предусматриваются на втором промежуточном валу 16 в таких положениях, что ведущая шестерня второй передачи 22а и ведущая шестерня четвертой передачи 24а обращены, соответственно, к ведущей шестерне третьей передачи 23а и ведущей шестерне пятой передачи 25а, которые предусматриваются вокруг первого первичного вала 11. Кроме того, второй переключатель 52 передач (второй блок синхронизации), который выполнен с возможностью соединения второго промежуточного вала 16 с ведущей шестерней второй передачи 22а или ведущей шестерней четвертой передачи 24а либо расцепления вала и ведущей шестерни, предусматривается между ведущей шестерней второй передачи 22а и ведущей шестерней четвертой передачи 24а на втором промежуточном валу 16. Далее, в тех случаях, когда второй переключатель 52 передач вводится в зацепление в положение включения второй передачи, второй промежуточный вал 16 и ведущая шестерня второй передачи 22а вращаются вместе, а в тех случаях, когда второй переключатель 52 передач вводится в зацепление в положение включения четвертой передачи, второй промежуточный вал 16 и ведущая шестерня четвертой передачи 24а вращаются вместе. Кроме того, в тех случаях, когда второй переключатель 52 передач находится в нейтральном положении, второй промежуточный вал 16 вращается относительно ведущей шестерни второй передачи 22а и ведущей шестерни четвертой передачи 24а.
Первая общая ведомая шестерня 23b, вторая общая ведомая шестерня 24b, парковочная шестерня 21 и редуктор 26а установлены как единое целое на контрвалу 14 последовательно в указанном порядке от противоположного конца контрвала 14 к концу, обращенному к двигателю 6.
При этом первая общая ведомая шестерня 23b сцепляется с ведущей шестерней третьей передачи 23а, которая установлена на соединительном валу 13, тем самым составляя зубчатую пару третьей передачи 23 вместе с ведущей шестерней третьей передачи 23а, и сцепляется с ведущей шестерней второй передачи 22а, которая установлена на втором промежуточном валу 16, тем самым составляя зубчатую пару второй передачи 22 вместе с ведущей шестерней второй передачи 22а.
Вторая общая ведомая шестерня 24b сцепляется с ведущей шестерней пятой передачи 25а, которая предусматривается на первом первичном валу 11, тем самым составляя зубчатую пару пятой передачи 25 вместе с ведущей шестерней пятой передачи 25а, и сцепляется с ведущей шестерней четвертой передачи 24а, которая установлена на втором промежуточном валу 16, тем самым составляя зубчатую пару четвертой передачи 24 вместе с ведущей шестерней четвертой передачи 24а.
Редуктор 26а сцепляется с механизмом полуосевой шестерни 8, а механизм полуосевой шестерни 8 соединяется с ведущими колесами DW, DW через ведущие валы 9, 9. Поэтому мощность, передаваемая на контрвал 14, выдается с редуктора 26а на ведущие колеса DW, DW через механизм полуосевой шестерни 8 и ведущие валы 9, 9.
Третья паразитная ведомая шестерня 27d, которая выполнена с возможностью сцепления с первой паразитной ведомой шестерней 27b, установленной на первом промежуточном валу 15, установлена как единое целое на валу заднего хода 17. Третья паразитная ведомая шестерня 27d составляет второй паразитный блок шестерен 27В вместе с паразитной ведущей шестерней 27а и первой паразитной ведомой шестерней 27b, которые описаны выше. Кроме того, ведущая шестерня заднего хода 28а, которая выполнена с возможностью сцепления с ведомой шестерней заднего хода 28b, установленной на первом первичном валу 11, предусматривается на валу заднего хода 17 таким образом, что она вращается относительно вала заднего хода 17. Ведущая шестерня заднего хода 28а составляет блок шестерен заднего хода 28 вместе с ведомой шестерней заднего хода 28b. Далее, механизм включения заднего хода 53, выполненный с возможностью соединения вала заднего хода 17 с ведущей шестерней заднего хода 28а или расцепления вала и ведущей шестерни, предусматривается на противоположной стороне ведущей шестерни заднего хода 28а относительно стороны, обращенной к двигателю 6. При этом в тех случаях, когда механизм включения заднего хода 53 вводится в зацепление в положение включения заднего хода, вал заднего хода 17 и ведущая шестерня заднего хода 28а вращаются вместе, а в тех случаях, когда механизм включения заднего хода 53 находится в нейтральном положении, вал заднего хода 17 и ведущая шестерня заднего хода 28а вращаются относительно друг друга.
Первый переключатель 51 передач, второй переключатель 52 передач и механизм включения заднего хода 53 используют механизм сцепления, имеющий механизм синхронизации (механизм синхронизатора), который обеспечивает совпадение скоростей вращения вала и шестерни, соединенных друг с другом.
В трансмиссии 20 первый первичный вал 11 и второй промежуточный вал 16 выполняют функции двух передаточных валов. На первом первичном валу 11 предусматривается блок нечетных шестерен (первый блок шестерен), который состоит из ведущей шестерни третьей передачи 23а и ведущей шестерни пятой передачи 25а. На втором первичном валу 12 предусматривается блок четных шестерен (второй блок шестерен), который состоит из ведущей шестерни второй передачи 22а и ведущей шестерни четвертой передачи 24а.
В соответствии с вышеописанной конфигурацией, система привода транспортного средства 1 данного варианта осуществления имеет следующие пути передачи крутящего момента с первого по пятый.
(1) В первом пути передачи крутящего момента коленчатый вал 6а двигателя 6 соединяется с ведущими колесами DW, DW через первый первичный вал 11, планетарный зубчатый механизм 30, соединительный вал 13, зубчатую пару третьей передачи 23 (ведущую шестерню третьей передачи 23а, первую общую ведомую шестерню 23b), контрвал 14, редуктор 26а, механизм полуосевой шестерни 8 и ведущие валы 9, 9. При этом крутящий момент двигателя, соответствующий первой передаче, устанавливается посредством передаточного числа планетарного зубчатого механизма 30. В частности, произведение передаточного числа планетарного зубчатого механизма 30 и передаточного числа зубчатой пары третьей передачи 23 соответствует третьей передаче.
(2) Во втором пути передачи крутящего момента коленчатый вал 6а двигателя 6 соединяется с ведущими колесами DW, DW через второй первичный вал 12, первый паразитный блок шестерен 27А (паразитную ведущую шестерню 27а, первую паразитную ведомую шестерню 27b, вторую паразитную ведомую шестерню 27с), второй промежуточный вал 16, зубчатую пару второй передачи 22 (ведущую шестерню второй передачи 22а, первую общую ведомую шестерню 23b) или зубчатую пару четвертой передачи 24 (ведущую шестерню четвертой передачи 24а, вторую общую ведомую шестерню 24b), контрвал 14, редуктор 26а, механизм полуосевой шестерни 8 и ведущие валы 9, 9.
(3) В третьем пути передачи крутящего момента коленчатый вал 6а двигателя 6 соединяется с ведущими колесами DW, DW через первый первичный вал 11, зубчатую пару третьей передачи 23 (ведущую шестерню третьей передачи 23а, первую общую ведомую шестерню 23b) или зубчатую пару пятой передачи 25 (ведущую шестерню пятой передачи 25а, вторую общую ведомую шестерню 24b), контрвал 14, редуктор 26а, механизм полуосевой шестерни 8 и ведущие валы 9, 9 без участия планетарного зубчатого механизма 30.
(4) В четвертом пути передачи крутящего момента мотор 7 соединяется с ведущими колесами DW, DW через планетарный зубчатый механизм 30 или зубчатую пару третьей передачи 23 (ведущую шестерню третьей передачи 23а, первую общую ведомую шестерню 23b) или зубчатую пару пятой передачи 25 (ведущую шестерню пятой передачи 25а, вторую общую ведомую шестерню 24b), контрвал 14, редуктор 26а, механизм полуосевой шестерни 8 и ведущие валы 9, 9.
(5) В пятом пути передачи крутящего момента коленчатый вал 6а двигателя 6 соединяется с ведущими колесами DW, DW через второй первичный вал 12, второй паразитный блок шестерен 27В (паразитную ведущую шестерню 27а, первую паразитную ведомую шестерню 27b, третью паразитную ведомую шестерню 27d), вал заднего хода 17, блок шестерен заднего хода 28 (ведущую шестерню заднего хода 28а, ведомую шестерню заднего хода 28b), планетарный зубчатый механизм 30, соединительный вал 13, зубчатую пару третьей передачи 23 (ведущую шестерню третьей передачи 23а, первую общую ведомую шестерню 23b), контрвал 14, редуктор 26а, механизм полуосевой шестерни 8 и ведущие валы 9, 9.
Система привода транспортного средства 1 может реализовывать движение на передачах с первой по пятую и движение задним ходом с помощью двигателя 6 путем управления зацеплением и расцеплением механизма 61 блокировки и первой и второй муфт 41, 42 сцепления и управления положениями включения первого переключателя 51 передач, второго переключателя 52 передач и механизма включения заднего хода 53.
При движении на первой передаче первая муфта 41 сцепления приводится в действие, и механизм 61 блокировки вводится в зацепление, при этом движущая сила передается на ведущие колеса DW, DW по первому пути передачи крутящего момента. При движении на второй передаче вторая муфта 42 сцепления приводится в действие, и второй переключатель 52 передач вводится в зацепление в положение включения второй передачи, при этом движущая сила передается на ведущие колеса DW, DW по второму пути передачи крутящего момента. При движении на третьей передаче первая муфта 41 сцепления приводится в действие, и первый переключатель 51 передач вводится в зацепление в положение включения третьей передачи, при этом движущая сила передается на ведущие колеса DW, DW по третьему пути передачи крутящего момента.
Кроме того, при движении на четвертой передаче вторая муфта 42 сцепления приводится в действие, и второй переключатель 52 передач вводится в зацепление в положение включения четвертой передачи, при этом движущая сила передается на ведущие колеса DW, DW по второму пути передачи крутящего момента, а при движении на пятой передаче первая муфта 41 сцепления приводится в действие, и первый переключатель 51 передач вводится в зацепление в положение включения пятой передачи, при этом движущая сила передается на ведущие колеса DW, DW по третьему пути передачи крутящего момента. Кроме того, вторая муфта 42 сцепления приводится в действие, и механизм включения заднего хода 53 вводится в зацепление, при этом движение задним ходом реализуется по пятому пути передачи крутящего момента.
Кроме того, посредством соответствующего введения в зацепление механизма 61 блокировки либо первого или второго переключателя 51, 52 передач для предварительного переключения во время движения транспортного средства мотор 7 получает возможность содействия в движении транспортного средства или в осуществлении регенерации. Кроме того, в тех случаях, когда двигатель работает на холостом ходу, мотор 7 получает возможность пуска двигателя 6, либо аккумуляторная батарея 3 может заряжаться. Кроме того, посредством расцепления первой и второй муфт 41, 42 сцепления мотором 7 может обеспечиваться возможность движения в режиме электромобиля (EV). В качестве режимов EV имеются режим EV на первой передаче, в котором первая и вторая муфты 41, 42 сцепления расцепляются, а механизм 61 блокировки вводится в зацепление, при этом транспортное средство получает возможность привода по четвертому пути передачи крутящего момента, режим EV на третьей передаче, в котором первый переключатель 51 передач вводится в зацепление в положение включения третьей передачи, при этом транспортное средство получает возможность привода по четвертому пути передачи крутящего момента, и режим EV на пятой передаче, в котором первый переключатель 51 передач вводится в зацепление в положение включения пятой передачи, при этом транспортное средство получает возможность привода по четвертому пути передачи крутящего момента.
Как показано на фиг. 3, мотор 7 соединяется с силовым приводом (PDU) 2, который управляет его работой, при этом PDU 2 соединяется с аккумуляторной батареей 3, которая подает электрическую энергию в мотор 7 и накапливает электрическую энергию от мотора 7. То есть, привод мотора 7 осуществляется посредством электрической энергии, подаваемой от аккумуляторной батареи 3 через PDU 2, при этом, когда транспортное средство снижает скорость, регенеративное генерирование осуществляется за счет вращения ведущих колес DW, DW и мощности двигателя 6 с тем, чтобы заряжать аккумуляторную батарею 3 (рекуперация энергии).
Кроме того, PDU 2 соединяется с блоком управления 5, который различным образом управляет транспортным средством в целом. С блоком управления 5 соединяются датчик уклона 55 для измерения уклона дорожного покрытия, на котором осуществляется привод транспортного средства, датчик скорости транспортного средства 56 для измерения скорости транспортного средства, датчик положения педали акселератора 57 для измерения степени срабатывания (степени понижения) педали акселератора, датчик положения педали тормоза 58 для измерения степени срабатывания (степени понижения) педали тормоза и датчик внешнего атмосферного давления 59 для измерения атмосферного давления вне транспортного средства.
Блок управления 5 содержит модуль определения требуемой движущей силы 81, модуль измерения состояния аккумуляторной батареи 82 и модуль определения положения рычага переключения передач 83. Требования к ускорению, требования к торможению, частота вращения двигателя, частота вращения мотора, температура мотора, частота вращения первого и второго первичных валов 11, 12, частота вращения контрвала 14, скорость транспортного средства, положение переключения, состояние заряда и т.д. вводятся в блок управления 5 датчиками 55 и 59, которые описывались выше, а сигнал, управляющий двигателем 6, сигнал, управляющий мотором 7, сигналы, сигнализирующие о состоянии генерирования, заряженном состоянии и разряженном состоянии аккумуляторной батареи 3, сигналы, управляющие первым и вторым переключателями 51, 52 передач и механизмом включения заднего хода 53, и сигнал, управляющий зацеплением (блокировкой) и расцеплением (нейтралью) механизма 61 блокировки, выдаются с блока управления 5.
В указанном блоке управления 5 имеется схема управления Map, показанная на фиг. 4, которая определяет разрешение/запрет различных управляющих воздействий на основе состояния заряда (SOC) аккумуляторной батареи 3, при этом, как правило, разрешение/запрет пуска двигателя, выключения холостого хода, регенерации при замедлении, вывода двигателя из зацепления, движения в режиме EV и приведения в действие компрессора кондиционера определяются на основе данной схемы управления Map. На фиг. 4 Ο означает разрешение, × означает запрет, а Δ означает условное разрешение.
На данной схеме управления Map SOC разделяется по зонам, таким как зона С, зона В, зона А и зона D в порядке возрастания SOC, и, кроме того, зона А разделяется на три зоны, такие как зона A-L, зона А-М и зона А-Н в порядке возрастания SOC, таким образом, SOC разбивается на шесть зон. Затем ее управление осуществляется таким образом, что в зоне D, которая близка к максимальной емкости заряда, регенерация при замедлении и вывод двигателя из зацепления разрешаются в зависимости от состояния, в зоне В и зоне С движение в режиме EV и выключение холостого хода запрещаются, а зона А-М выполняет функцию требуемой емкости заряда.
Модуль определения требуемой движущей силы 81 получает требуемую движущую силу, которую должен обеспечивать контрвал 14 в соответствии со скоростью транспортного средства V, измеряемой датчиком скорости транспортного средства 56, степенью срабатывания педали акселератора, измеряемой датчиком положения педали акселератора 57, и степенью срабатывания педали тормоза, измеряемой датчиком положения педали тормоза 58. Модуль определения требуемой движущей силы 81 получает требуемую движущую силу путем использования изображенной на фиг. 5 карты переключений М, хранящейся в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) (не показано) в блоке управления двигателем (ECU) 5.
В данной конфигурации блок управления 5 управляет режимами движения (режим привода двигателя, режим привода EV, режим привода гибридного электромобиля (HEV)) транспортного средства и положениями рычага переключения передач трансмиссии 20 на основе карты управления на фиг. 4 и карты переключений М на фиг. 5.
Карта переключений М устанавливается с точки зрения экономии топлива таким образом, что мотор 7 не содействует двигателю 6, а лишь регенерирует энергию во время привода двигателя для приведения тем самым транспортного средства в движение в режиме привода EV в максимальной степени за счет энергии, накапливаемой путем регенерации. Поэтому двигатель 6 не выдает крутящий момент, равный или больший нижнего крутящего момента BSFC в состояниях, отличных от состояния, в котором дроссельная заслонка полностью открыта (WOT: большое открытие дроссельной заслонки), и в шестернях, отличных от самой низкой передачи, которая может быть включена. Кроме того, мотор 7 получает возможность содействовать двигателю 6 лишь в тех случаях, когда осуществляется предварительное переключение на самую низкую передачу, которая может быть включена, или передачу, которая на одну передачу ниже.
На карте переключений М для каждого положения рычага переключения передач имеются линия повышения передачи и линия понижения передачи, которые устанавливаются индивидуально со смещением относительно нижней линии крутящего момента BSFC, нижняя часть которой прослеживает BSFC двигателя 6 при следовании по нижней линии крутящего момента BSFC. Кроме того, как показано на фиг. 6, на карте переключений М имеются линии предварительного переключения, которые следуют по линии повышения передачи и линии понижения передачи с тем, чтобы осуществлять предварительное переключение на уровень следующей передачи непосредственно перед тем, как линия повышения передачи и линия понижения передачи пересекаются. Между линией повышения передачи и линией понижения передачи предусматривается гистерезис с тем, чтобы уменьшать рывки при переключении передач, при которых часто возникают переходы между состояниями переключения.
Кроме того, как показано на фиг. 7, линия повышения передачи, линия понижения передачи и линия предварительного переключения смещены на сторону высокого крутящего момента в тех случаях, когда мотор 7 имеет крутящий момент для содействия и получает возможность содействовать при использовании предварительного переключения на передачу, которая осуществляется на одну передачу ниже.
Кроме того, линия повышения передачи, линия понижения передачи и линия предварительного переключения смещены на сторону высокого крутящего момента или на сторону низкого крутящего момента в соответствии с максимальным выходным крутящим моментом двигателя 6. Например, когда датчиком внешнего атмосферного давления 59 обнаруживается снижение внешнего атмосферного давления в результате управления транспортным средством на холмистой местности, приводящего к снижению максимального выходного крутящего момента двигателя, линия повышения передачи, линия понижения передачи и линия предварительного переключения смещаются на сторону низкого крутящего момента, при этом двигатель 6 может использоваться на низших передачах в течение длительного интервала времени, благодаря чему достигается требуемый крутящий момент. Следовательно, как показано в таблице на фиг. 7, передачи, выбираемые на участках a, b, изменяются в соответствии с положениями линий переключения передач.
В данном варианте осуществления при нормальном движении, когда не ограничиваются ни отдача аккумуляторной батареи, ни работа мотора, в тех случаях, когда управление транспортным средством осуществляется путем выбора четной передачи (уровня второй передачи), осуществляется предварительное переключение на нечетную передачу (уровень первой передачи), которая на одну передачу ниже.
В частности, как показано на фиг. 6, при осуществлении повышения передачи с движения на первой передаче на движение на второй передаче предварительное переключение осуществляется путем введения в зацепление второго переключателя 52 передач в положение включения второй передачи, после чего вторая муфта 42 сцепления приводится в действие, а первая муфта 41 сцепления расцепляется, при этом движущая сила двигателя 6 передается на ведущие колеса DW, DW по второму пути передачи крутящего момента. Однако сохраняется зацепление механизма 61 блокировки в положении включения первой передачи.
При осуществлении понижения передачи с движения на третьей передаче на движение на второй передаче предварительное переключение осуществляется путем введения в зацепление второго переключателя 52 передач в положение включения второй передачи, после чего вторая муфта 42 сцепления приводится в действие, а первая муфта 41 сцепления расцепляется, при этом движущая сила двигателя 6 передается на ведущие колеса DW, DW по второму пути передачи крутящего момента. Как только это происходит, первый переключатель 51 передач расцепляется из положения включения третьей передачи в нейтральное положение, а механизм 61 блокировки вводится в зацепление в положение включения первой передачи.
При этом в то время, как приведение транспортного средства в движение осуществляется путем выбора второй передачи, осуществляется предварительное переключение на первую передачу. Кроме того, при движении на второй передаче мотор 7 получает возможность содействия в осуществлении регенерации. Кроме того, благодаря осуществлению регенерации при осуществлении предварительного переключения на нечетную передачу, которая на одну передачу ниже, становится возможным осуществлять более эффективную регенерацию, чем регенерация, которая осуществляется при осуществлении предварительного переключения на нечетную передачу, которая на одну передачу выше.
Кроме того, при повышении передачи с движения на второй передаче (четная передача) на движение на третьей передаче (нечетная передача) предварительное переключение осуществляется введением в зацепление первого переключателя 51 передач в положение включения третьей передачи, после чего первая муфта 41 сцепления приводится в действие, а вторая муфта 42 сцепления расцепляется, при этом движущая сила двигателя 6 передается на ведущие колеса DW, DW по третьему пути передачи крутящего момента. Затем второй переключатель 52 передач расцепляется из положения включения второй передачи в нейтральное положение. Кроме того, при понижении передачи с движения на второй передаче (четная передача) на движение на первой передаче (нечетная передача) предварительное переключение осуществляется введением в зацепление механизма 61 блокировки в положение включения первой передачи, после чего первая муфта 41 сцепления приводится в действие, а вторая муфта 42 сцепления расцепляется, при этом движущая сила двигателя 6 передается на ведущие колеса DW, DW по третьему пути передачи крутящего момента. Затем второй переключатель 52 передач расцепляется из положения включения второй передачи в нейтральное положение.
Кроме того, как показано на фиг. 8, в случаях, когда требуемая движущая сила приводного устройства превышает нижний выходной крутящий момент BSFC двигателя 6, в то время как приведение транспортного средства в движение осуществляется на четной передаче (четвертой передаче), на которой осуществляется предварительное переключение на нечетную передачу, которая на одну передачу ниже (третью передачу), требуемая движущая сила может обеспечиваться при содействии мотора 7 без переключения передачи на нечетную передачу. В случаях, когда понижение передачи (включение пониженной передачи) осуществляется ввиду дальнейшего понижения педали акселератора, наступление фазы инерции может быть отменено путем содействия мотора 7, тем самым уменьшая потери движущей силы. С другой стороны, как показано на фиг. 9, в случаях, когда понижение передачи осуществляется при приведении транспортного средства в движение на четной передаче (четвертой передаче), на которой осуществляется предварительное переключение на нечетную передачу, которая на одну передачу выше (пятую передачу), поскольку передачи изменяются на нечетную передачу, которая на одну передачу ниже, при переключении передачи мотором 7 не оказывается никакого содействия, и, следовательно, при переключении передачи происходят большие потери движущей силы. На фиг. 8 и последующих чертежах условное обозначение АР означает поднятие педали, Ne означает скорость вращения двигателя 6, Nm означает скорость вращения мотора 7, С41 означает состояние первой муфты 41 сцепления, С42 означает состояние второй муфты 42 сцепления, Те означает крутящий момент двигателя 6, Tm означает содействие или регенерированный крутящий момент мотора 7, а Tds означает мощность на контрвалу.
Кроме того, как показано на фиг. 10В, когда мотор 7 получает возможность содействия, устанавливается линия нормального включения пониженной передачи (линия KD), то есть линия KD, которая смещена на предел содействия относительно предела приведения двигателя в движение. Как только это происходит, линия KD понижается при уменьшении SOC в результате содействия мотором 7, и, следовательно, включение пониженной передачи осуществляется в тех случаях, когда требуемая движущая сила, требуемая приводным устройством, не может обеспечиваться, несмотря на то, что понижение педали акселератора является постоянным.
Поэтому в данном варианте осуществления, как показано на фиг. 10А, включение пониженной передачи предотвращается даже в тех случаях, когда степень содействия постепенно уменьшается с уменьшением SOC и образуется отклонение (заштрихованный участок на фиг. 10А) от требуемой движущей силы, благодаря чему осуществляется требуемая движущая сила, но допускается после понижения педали акселератора водителем в качестве пускового механизма. При этом включение пониженной передачи может осуществляться водителем в требуемое время, не вызывая у водителя ощущения физического дискомфорта.
На фиг. 11 показано изменение состояния, когда осуществляется предварительное переключение на третью передачу и повышение передачи с движения на четвертой передаче, на которой мотор 7 работает для регенерации, на движение на пятой передаче. В этом случае блок управления 5 управляет мотором 7 таким образом, что регенерированный крутящий момент Tm мотора 7 становится равным 0 Нм перед тем, как путь передачи крутящего момента трансмиссии 20 переключается со второго пути передачи крутящего момента через зубчатую пару четвертой передачи 24 на третий путь передачи крутящего момента через зубчатую пару пятой передачи 25 и уменьшает крутящий момент Те двигателя 6, работающего в нижней части BSFC (удельного расхода топлива при испытании двигателя на тормозном стенде) для согласования движущей силы. Работа в нижней части BSFC означает работу в постоянной точке при постоянной скорости вращения, когда обеспечивается наименьший расход топлива. Затем положение включения первого переключателя 51 передач мотора 7 изменяется с положения включения третьей передачи на положение включения пятой передачи.
Далее блок управления 5 повышает степень включения первой муфты 41 сцепления одновременно с началом фазы крутящего момента, на которой включенное состояние второй муфты 42 сцепления начинает выключаться. Затем в заданной степени осуществляется согласование движущей силы на основе крутящего момента первой муфты 41 сцепления. После этого первая муфта 41 сцепления начинает вводиться в зацепление, и на фазе инерции, когда скорость вращения двигателя уменьшается, согласование движущей силы дополнительно осуществляется в оставшейся степени на основе отношения скоростей вращения вход-выход GRatio для завершения тем самым согласования движущей силы во время переключения передач. Затем первая муфта 41 сцепления полностью вводится в зацепление, и движущая сила транспортного средства переключается на движение на пятой передаче.
Отношение скоростей вращения вход-выход GRatio означает значение, которое получается, когда отношение скоростей вращения первого первичного вала 11 и контрвала 14 корректируется на основе заданной таблицы (не показана). Поэтому GRatio сходится к некоторому диапазону на основе соответствующих передаточных чисел положений рычага переключения передач при условии, что муфта сцепления полностью расцеплена, и изменяется постепенно в соответствии со степенью зацепления при переключении передач, и, следовательно, GRatio может являться показателем, который указывает на степень выполнения переключения передач.
Кроме того, в случае, если приведение транспортного средства в движение осуществляется путем выбора четной передачи при превышении мотором 7 допустимой частоты вращения (при частоте вращения выше заданной частоты вращения), мотор 7 находится в состоянии высокой температуры (при более высокой температуре, чем первая заданная температура) или аккумуляторная батарея 3 находится в состоянии криогенной температуры (при температуре ниже заданной второй температуры), аномальное увеличение температуры мотора 7 предотвращается, и отдача аккумуляторной батареи 3 уменьшается для уменьшения тем самым мощности мотора 7. Следовательно, осуществляется предварительное переключение на более высокую нечетную передачу, чем текущая четная передача. Однако, как только это происходит, содействие, оказываемое мотором 7, должно попадать в диапазон движущей силы двигателя 6.
Как показано на фиг. 12, при движении на второй передаче, при котором аккумуляторная батарея 3 находится в состоянии криогенной температуры и осуществляется предварительное переключение на третью передачу, которая на одну передачу выше, в случаях, когда осуществляется понижение передачи со второй передачи на первую передачу, первый переключатель 51 передач расцепляется из положения включения третьей передачи в нейтральное положение, после чего вторая муфта 42 сцепления расцепляется, в то время как первая муфта 41 сцепления вводится в скользящее зацепление в состояние неполного включения сцепления, при этом скорость вращения мотора 7 согласуется со скоростью вращения двигателя 6 таким образом, что управление скоростями вращения как мотора 7, так и двигателя 6 осуществляется с тем, чтобы частота вращения не снижалась. После этого при расцеплении первой муфты 41 сцепления механизм 61 блокировки вводится в зацепление в положение включение первой передачи, и первая муфта 41 сцепления приводится в действие. При этом может быть уменьшена ударная нагрузка, которая создавалась бы в иных случаях, когда механизм 61 блокировки вводится в зацепление в положение включение первой передачи при понижении передачи.
Далее, на фиг. 13 показано изменение состояния, которое возникает при понижении передачи из состояния, в котором пятая передача, которая на одну передачу выше, предварительно переключается при движении на четвертой передаче на третью передачу, которая на одну передачу ниже. При условии, что линия понижения передачи устанавливается на нижнюю линию крутящего момента BSFC, за исключением ситуации, в которой дроссельная заслонка полностью открыта, при понижении педали акселератора степень регенерации мотора 7 постепенно уменьшается. При достижении линии понижения передачи степень регенерации становится равной 0 Нм. В этот момент времени первая муфта 41 сцепления вводится в зацепление со скольжением, в то время как зацепление второй муфты 42 сцепления частично освобождается, и положение первого переключателя 51 передач изменяется с положения включения пятой передачи на положение включения третьей передачи. Двигатель 6 сохраняет мощность, которая следует по нижней линии крутящего момента BSFC, и первая муфта 41 сцепления полностью приводится в действие таким образом, что избыточный крутящий момент постепенно поглощается за счет регенерации мотора 7 с момента времени, когда заканчивается фаза инерции.
Кроме того, как показано на фиг. 14, в случае, если включение пониженной передачи на третью передачу осуществляется ввиду значительного увеличения отверстия педалью акселератора при приведении транспортного средства в движение путем выбора пятой передачи, первая муфта 41 сцепления начинает расцепляться, в то время как вторая муфта 42 сцепления начинает вводиться в зацепление. Затем зацепление второй муфты 42 сцепления вводится в состояние скользящего зацепления, в то время как скорость вращения двигателя 6 повышается в фазе инерции с однократным переключением на четвертую передачу. Затем, после расцепления первой муфты 41 сцепления из состояния скользящего зацепления, положение первого переключателя 51 передач изменяется с положения включения пятой передачи на положение включения третьей передачи. После этого зацепление второй муфты 42 сцепления освобождается, и путем зацепления первой муфты 41 сцепления осуществляется понижение передачи на третью передачу. Продолжительность фазы инерции определяется исходя из того, является ли шестерней для понижения передачи шестерня четвертой передачи, которая на одну передачу ниже, или шестерня третьей передачи, которая на две передачи ниже.
Ниже со ссылкой на фиг. 15 описывается управление предварительным переключением на нечетные передачи данного изобретения.
Сначала на этапе S1 определяется, ограничены ли SOC и температура аккумуляторной батареи. Затем, в случае «Да» на этапе S1, то есть, если отдача аккумуляторной батареи не ограничена, последовательность операций переходит на этап S2, на котором определяется, является ли передача, на которой транспортное средство приводится в движение, четной передачей. В случае «Нет» на этапе S2, то есть, если передача, на которой транспортное средство приводится в движение, является нечетной передачей, процесс завершается. В случае «Да» на этапе S2, то есть, если передача, на которой транспортное средство приводится в движение, является четной передачей, процесс переходит на этап S3, на котором определяется, возможно ли предварительное переключение на нечетную передачу, которая на одну передачу ниже. В частности, выполняется сравнение требуемой шестерни с ограничением частоты вращения мотора 7, и определяется, переключаются ли передачи. Затем, в случае «Да» на этапе 3, то есть, если определяется, что предварительное переключение возможно, на этапе S4 определяется, было ли осуществлено предварительное переключение на нечетную передачу, которая на одну передачу ниже. Если предварительное переключение уже было выполнено, процесс завершается. Если определяется, что предварительное переключение еще не было выполнено, осуществляется предварительное переключение на нечетную передачу, которая на одну передачу ниже, чем передача, на которой транспортное средство в данный момент приведено в движение на этапе S4.
Кроме того, в случае «Нет» на этапе S3, то есть, если предварительное переключение на нечетную передачу, которая на одну передачу ниже, невозможно, на этапе S6 определяется, возможно ли предварительное переключение на нечетную передачу, которая на одну передачу выше. В частности, определяется, переключаются ли передачи. Затем, в случае «Да» на этапе S6, то есть, если предварительное переключение возможно, на этапе S7 определяется, было ли осуществлено предварительное переключение на нечетную передачу, которая на одну передачу выше. Если определяется, что предварительное переключение уже было выполнено, процесс завершается. Если определяется, что предварительное переключение еще не было выполнено, на этапе S8 осуществляется предварительное переключение на нечетную передачу, которая на одну передачу выше.
С другой стороны, в случае «Нет» на этапе S1, то есть, если отдача аккумуляторной батареи 3 ограничена, последовательность операций переходит на этап S9, на котором определяется, является ли передача, на которой транспортное средство приводится в движение, четной передачей. В случае «Да» на этапе S9, то есть, если передача, на которой транспортное средство приводится в движение, является четной передачей, последовательность операций переходит на описанный выше этап S6, на котором определяется, возможно ли предварительное переключение на нечетную передачу, которая на одну передачу выше.
Кроме того, в случае «Нет» на этапе S9, то есть, если передача, на которой транспортное средство приводится в движение, является нечетной передачей, последовательность операций переходит на этап S10, на котором определяется, является ли включенная передача наивысшей передачей и остановлено ли транспортное средство. В случае «Да» на этапе S10 осуществляется предварительное переключение на первую передачу (этап S11), а в случае «Нет» процесс завершается.
Таким образом, как было описано выше, в соответствии с системой привода гибридного транспортного средства 1 данного варианта осуществления, даже в конфигурации, в которой мощность мотора 7 передается на контрвал 14 только через зубчатую пару третьей передачи 23 или зубчатую пару пятой передачи 25, которые предусматриваются на первом первичном валу 11, в случаях, когда приведение транспортного средства в движение осуществляется путем выбора четной передачи, посредством механизма 61 блокировки или первого переключателя 51 передач, осуществляется предварительное переключение на нечетную передачу, которая ниже четной передачи, благодаря чему при содействии мотора 7 может обеспечиваться хорошая маневренность, и может быть реализована более эффективная регенерация.
Данное изобретение не ограничивается вышеописанным вариантом осуществления и при необходимости может быть изменено или усовершенствовано.
Например, в системе привода транспортного средства 1 шестерни нечетных передач располагаются на первом первичном валу 11, который является ведущим валом трансмиссии типа двойного сцепления, с которым соединяется мотор 7, а шестерни четных передач располагаются на втором промежуточном валу 16, который является ведущим валом, с которым мотор 7 не соединяется. Однако данное изобретение этим не ограничивается. Шестерни четных передач могут располагаться на первом первичном валу 11, который является ведущим валом, с которым соединяется мотор 7, а шестерни нечетных передач могут располагаться на втором промежуточном валу 16, который является ведущим валом, с которым мотор 7 не соединяется.
Шестерни нечетных передач в дополнение к планетарному зубчатому механизму 30, выполняющему функцию ведущей шестерни первой передачи, зубчатой паре третьей передачи 23 и зубчатой паре пятой передачи 25 могут предусматриваться зубчатые пары седьмой, девятой,... передач, а в качестве четных шестерен в дополнение к зубчатой паре второй передачи 22 и зубчатой паре четвертой передачи 24 могут предусматриваться зубчатые пары шестой, восьмой,... передач.
Несмотря на то, что первая общая ведомая шестерня 23b, которая в большинстве случаев сцепляется с ведущей шестерней второй передачи 22а и ведущей шестерней третьей передачи 23а, и вторая общая ведомая шестерня 24b, которая в большинстве случаев сцепляется с ведущей шестерней четвертой передачи 24а и ведущей шестерней пятой передачи 25а, предусматриваются в качестве ведомых шестерен, которые устанавливаются на контрвалу 14, данное изобретение этим не ограничивается. Может предусматриваться множество ведомых валов, которые выполнены с возможностью индивидуального сцепления с ведущими шестернями. Кроме того, несмотря на то, что планетарный зубчатый механизм 30 описывается как ведущая шестерня первой передачи, данное изобретение этим не ограничивается, и, следовательно, как и в случае ведущей шестерни третьей передачи 23а и т.д., может предусматриваться ведущая шестерня первой передачи.
Например, иная система привода 1А, изображенная на фиг. 16, отличается от системы привода 1 тем, что ведущая шестерня шестой передачи 96 и зубчатая пара седьмой передачи 97 предусматриваются в трансмиссии 20А в дополнение к планетарному зубчатому механизму 30 и зубчатым парам со второй по пятую 22-25. Ниже описывается система привода 1А, при этом особое внимание обращается на отличия от вышеописанной системы привода 1.
Ведущая шестерня седьмой передачи 97а предусматривается между ведущей шестерней третьей передачи 23а и ведущей шестерней пятой передачи 25а на первом первичном валу 11 с тем, чтобы вращаться относительно первого первичного вала 11. Кроме того, первый переключатель 51А передач предусматривается между ведущей шестерней третьей передачи 23а и ведущей шестерней седьмой передачи 97а с тем, чтобы соединять первый первичный вал 11 с ведущей шестерней третьей передачи 23а или с ведущей шестерней седьмой передачи 97а либо отсоединять первый первичный вал 11 от ведущей шестерни, а третий переключатель 51В передач предусматривается между ведущей шестерней седьмой передачи 97а и ведущей шестерней пятой передачи 25а с тем, чтобы соединять первый первичный вал 11 с ведущей шестерней пятой передачи 25а либо отсоединять первый первичный вал от ведущей шестерни. Затем, когда первый переключатель 51А передач вводится в зацепление в положение включения третьей передачи, первый первичный вал 11 и ведущая шестерня третьей передачи 23а соединяются друг с другом с тем, чтобы вращаться вместе. Когда первый переключатель 51А передач вводится в зацепление в положение включения седьмой передачи, первый первичный вал 11 и ведущая шестерня седьмой передачи вращаются вместе. Когда первый переключатель 51А передач находится в нейтральном положении, первый первичный вал 11 вращается относительно ведущей шестерни третьей передачи 23а и ведущей шестерни седьмой передачи 97а. Кроме того, когда третий переключатель 51В передач вводится в зацепление в положение включения пятой передачи, первый первичный вал 11 и ведущая шестерня пятой передачи 25а соединяются друг с другом с тем, чтобы вращаться вместе, а когда третий переключатель 51В передач находится в нейтральном положении, первый первичный вал 11 вращается относительно ведущей шестерни пятой передачи 25а.
Ведущая шестерня шестой передачи 96а предусматривается между ведущей шестерней второй передачи 22а и ведущей шестерней четвертой передачи 24а на втором промежуточном валу 16 с тем, чтобы вращаться относительно второго промежуточного вала 16. Кроме того, второй переключатель 52А передач предусматривается между ведущей шестерней второй передачи 22а и ведущей шестерней шестой передачи 96а с тем, чтобы соединять второй промежуточный вал 16 с ведущей шестерней второй передачи 24а либо отсоединять промежуточный вал от ведущей шестерни, а четвертый переключатель 52В передач предусматривается между ведущей шестерней шестой передачи 96а и ведущей шестерней четвертой передачи 24а с тем, чтобы соединять второй промежуточный вал 16 с ведущей шестерней четвертой передачи 24а либо отсоединять промежуточный вал от ведущей шестерни. Затем, когда второй переключатель 52А передач вводится в зацепление в положение включения второй передачи, второй промежуточный вал 16 и ведущая шестерня второй передачи 22а вращаются вместе, а когда второй переключатель 52А передач вводится в зацепление в положение включения шестой передачи, второй промежуточный вал 16 и ведущая шестерня шестой передачи 96а вращаются вместе. Кроме того, когда второй переключатель 52А передач находится в нейтральном положении, второй промежуточный вал 16 вращается относительно ведущей шестерни второй передачи 22а и ведущей шестерни шестой передачи 96а. Кроме того, когда четвертый переключатель 52В передач вводится в зацепление в положение включения четвертой передачи, второй промежуточный вал 16 и ведущая шестерня четвертой передачи 24а соединяются друг с другом с тем, чтобы вращаться вместе. Когда четвертый переключатель 52В передач находится в нейтральном положении, второй промежуточный вал 16 вращается относительно ведущей шестерни четвертой передачи 24а.
Третья общая ведомая шестерня 96b устанавливается как единое целое на контрвалу 14 между первой общей ведомой шестерней 23b и второй общей ведомой шестерней 24b. При этом третья общая ведомая шестерня 96b сцепляется с ведущей шестерней седьмой передачи 97а, которая предусматривается на первом первичном валу 11, с тем, чтобы составлять зубчатую пару седьмой передачи 97 вместе с ведущей шестерней седьмой передачи 97а, и сцепляется с ведущей шестерней шестой передачи 96а, которая предусматривается на втором промежуточном валу 16, с тем, чтобы составлять зубчатую пару шестой передачи 26 вместе с ведущей шестерней шестой передачи 96а.
В этом случае движение на шестой передаче может осуществляться путем введения в зацепление второй муфты 42 сцепления, при этом второй переключатель 52А передач вводится в зацепление в положение включения шестой передачи, а движение на седьмой передаче может осуществляться путем введения в зацепление первой муфты 41 сцепления, при этом первый переключатель 51А передач вводится в зацепление в положение включения седьмой передачи, в этом случае мотор 7 получает возможность содействия или заряда аккумуляторной батареи.
Перечень ссылочных позиций
1, 1А - система привода транспортного средства;
2 - блок управления;
3 - аккумуляторная батарея (блок аккумуляторных батарей);
6 - двигатель (двигатель внутреннего сгорания);
7 - мотор (электромотор);
11 - первый первичный вал (первый ведущий вал);
12 - второй первичный вал (второй ведущий вал);
14 - контрвал (ведомый вал);
16 - второй промежуточный вал;
20, 20А - трансмиссия;
22 - зубчатая пара второй передачи;
23 - зубчатая пара третьей передачи;
24 - зубчатая пара четвертой передачи;
25 - зубчатая пара пятой передачи;
30 - планетарный зубчатый механизм;
41 - первая муфта сцепления (первый узел зацепления/расцепления);
42 - вторая муфта сцепления (второй узел зацепления/расцепления);
51 - первый переключатель передач (первый блок синхронизации);
52 - второй переключатель передач (второй блок синхронизации);
61 - механизм блокировки (первый блок синхронизации).