ПРИВОДНАЯ СИСТЕМА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
VEHICLE DRIVE SYSTEM

Область техники
Настоящее изобретение относится к приводной системе транспортного средства, которая включает в себя несколько двигателей внутреннего сгорания.
Уровень техники
В качестве приводной системы транспортного средства предшествующего уровня техники известны различные системы (например, см. PTL 1-3). Из них, система согласно PTL 1 выполнена таким образом, что два двигателя (первый двигатель и второй двигатель) монтируются в качестве источника приведения в движение. Когда требуемый крутящий момент является небольшим, работает только первый двигатель, его вывод вводится в трансмиссию, а когда требуемый крутящий момент является большим, посредством дополнительного управления узлом второго двигателя выводы обоих двигателей объединяются и вводятся в трансмиссию, посредством чего требуемый крутящий момент формируется при оптимальных условиях в зависимости от состояния нагрузки так, чтобы повышать эффективность использования топлива транспортного средства.
Система согласно PTL 2 выполнена таким образом, что мощность двигателя (практически, рассматриваемого как два двигателя), имеющего два поршня с различными ходами, вводится в трансмиссию параллельно через одностороннюю муфту и передается на выходной вал.
Патентные документы
PTL 1: JP S63-035822 B;
PTL 2: JP 2003-083105 A; и
PTL 3: JP 2005-502543 A.
Задачи, на решение которых направлено изобретение
Поскольку приводные устройства согласно PTL 1 и 2 выполнены таким образом, что мощности двух независимых двигателей или фактически двух двигателей объединяются и вводятся в трансмиссию, невозможно по отдельности изменять число оборотов и т.п. каждого двигателя относительно требуемого вывода. По этой причине невозможно управлять двигателем в точке высокой эффективности, и существует ограничение на повышение эффективности использования топлива.
Настоящее изобретение осуществлено с учетом вышеизложенных обстоятельств, и его задачей является создание приводной системы транспортного средства, которая может уменьшать расход топлива с более высокой эффективностью.
Средство решения задач
Пункт 1 формулы изобретения раскрывает приводную систему транспортного средства (например, приводную систему 1 в варианте осуществления), включающую в себя:
узел первого двигателя внутреннего сгорания (например, первый двигатель ENG1 в варианте осуществления) и узел второго двигателя внутреннего сгорания (например, второй двигатель ENG2 в варианте осуществления), которые формируют вращательные мощности, соответственно;
первый трансмиссионный механизм (например, первую трансмиссию TM1 в варианте осуществления) и второй трансмиссионный механизм (например, вторую трансмиссию TM2 в варианте осуществления), которые выводят сформированные вращательные мощности узла первого двигателя внутреннего сгорания и узла второго двигателя внутреннего сгорания при изменении их скоростей, соответственно;
первую одностороннюю муфту (например, первую одностороннюю муфту OWC1 в варианте осуществления) и вторую одностороннюю муфту (например, вторую одностороннюю муфту OWC2 в варианте осуществления), которые предоставляются в выходных частях первого трансмиссионного механизма и второго трансмиссионного механизма, соответственно, причем каждая односторонняя муфта имеет:
входной элемент (например, входной элемент 122 в варианте осуществления), который принимает вращательные мощности из первого трансмиссионного механизма и второго трансмиссионного механизма;
выходной элемент (например, выходной элемент 121 в варианте осуществления); и
зацепляющий элемент (например, ролик 123 в варианте осуществления), который вынуждает входной элемент и выходной элемент переходить в сцепленное состояние или расцепленное состояние друг с другом, так что входной элемент и выходной элемент переходят в сцепленное состояние, когда частота вращения положительного направления входного элемента превышает частоту вращения положительного направления выходного элемента, тем самым передавая вращательную мощность из входного элемента в выходной элемент; и
целевой элемент приведения в движение (например, целевой элемент 11 приведения в движение в варианте осуществления), который обычно соединяется с выходными элементами первой односторонней муфты и второй односторонней муфты и передает вращательную мощность, которая должна быть передана в выходные элементы каждой односторонней муфты, на ведущее колесо (например, ведущее колесо 2 в варианте осуществления),
при этом сформированные вращательные мощности узла первого двигателя внутреннего сгорания и узла второго двигателя внутреннего сгорания вводятся в первую одностороннюю муфту и вторую одностороннюю муфту через первый трансмиссионный механизм и второй трансмиссионный механизм, соответственно, и вращательные мощности вводятся в целевой элемент приведения в движение через первую одностороннюю муфту и вторую одностороннюю муфту, соответственно.
Пункт 2 формулы изобретения раскрывает, на основе пункта 1, систему, в которой первый трансмиссионный механизм и второй трансмиссионный механизм состоят из механизмов бесступенчато регулируемой трансмиссии (например, механизмов BD1 и BD2 бесступенчато регулируемой трансмиссии в варианте осуществления), которые могут быть изменены бесступенчатым способом.
Пункт 3 формулы изобретения раскрывает, на основе пункта 2, систему, в которой механизм бесступенчато регулируемой трансмиссии включает в себя:
входной вал (например, входной вал 101 в варианте осуществления), который вращается вокруг входной центральной оси (например, входной центральной оси О1 в варианте осуществления) посредством приема вращательной мощности;
множество первых точек опоры (например, первую точку О3 опоры в варианте осуществления), которые предоставляются в направлении вдоль окружности входного вала через равные интервалы, могут изменять эксцентриситет (например, эксцентриситет r1 в варианте осуществления) относительно входной центральной оси, соответственно, и вращаться вместе с входным валом вокруг входной центральной оси при поддержании эксцентриситета;
множество эксцентриковых дисков (например, эксцентриковый диск 104 в варианте осуществления), которые удерживают первые точки опоры в качестве центров, соответственно, и вращаются вокруг входной центральной оси;
одностороннюю муфту (например, одностороннюю муфту 120 в варианте осуществления), которая имеет выходной элемент (например, выходной элемент 121 в варианте осуществления), который вращается вокруг выходной центральной оси (например, выходной центральной оси О2 в варианте осуществления), отделенной от входной центральной оси, входной элемент (например, входной элемент 122 в варианте осуществления), который колеблется вокруг выходной центральной оси посредством приема мощности направления вращения снаружи, и зацепляющий элемент (например, ролик 123 в варианте осуществления), который вынуждает входной элемент и выходной элемент переходить в сцепленное состояние или расцепленное состояние друг с другом, а когда частота вращения положительного направления входного элемента превышает частоту вращения положительного направления выходного элемента, односторонняя муфта передает вращательную мощность, которая введена во входной элемент, в выходной элемент, тем самым преобразуя колебательное движение входного элемента во вращательное движение выходного элемента;
вторую точку опоры (например, вторую точку О4 опоры в варианте осуществления), которая размещается отдельно от выходной центральной оси входного элемента;
множество соединительных элементов (например, соединительный элемент 130 в варианте осуществления), которые имеют одни концы (например, кольцевую часть 131 в варианте осуществления), соединенные с внешними перифериями эксцентриковых дисков так, что они являются вращающимися вокруг первой точки опоры, и другие концы (например, другую конечную часть 132 в варианте осуществления), соединенные со второй точкой опоры, предоставляемой на входном элементе односторонней муфты так, что они являются вращающимися, тем самым передавая вращательное движение, которое предоставляется из входного вала на эксцентриковый диск, во входной элемент односторонней муфты в качестве колебательного движения входного элемента; и
механизм варьирования передаточного числа (например, механизм 112 варьирования передаточного числа в варианте осуществления), который изменяет угол колебания для колебательного движения, которое должно быть передано из эксцентрикового диска во входной элемент односторонней муфты, посредством регулирования эксцентриситета первой точки опоры относительно входной центральной оси, тем самым изменяя передаточное число, когда вращательная мощность, которая должна вводиться во входной вал, передается в выходной элемент односторонней муфты через эксцентриковый диск и соединительный элемент в качестве вращательной мощности,
при этом механизм бесступенчато регулируемой трансмиссии конфигурируется как тип четырехзвенного рычажного механизма из механизма бесступенчато регулируемой трансмиссии, который может задавать передаточное число равным бесконечности посредством задания эксцентриситета равным нулю, выходной вал (например, выходные валы S1 и S2 в варианте осуществления) узла двигателя внутреннего сгорания соединяется с входным валом механизма бесступенчато регулируемой трансмиссии, и односторонняя муфта, которая является компонентом механизма бесступенчато регулируемой трансмиссии, также служит в качестве первой односторонней муфты и второй односторонней муфты, предоставляемой между первым трансмиссионным механизмом, вторым трансмиссионным механизмом и целевым элементом приведения в движение, соответственно.
Пункт 4 формулы изобретения раскрывает, на основе пункта 3, систему, дополнительно включающую в себя механизмы муфты (например, механизмы CL1 и CL2 муфты в варианте осуществления), которые могут передавать/отключать мощность между выходными элементами первой односторонней муфты и второй односторонней муфты и целевым элементом приведения в движение.
Пункт 5 формулы изобретения раскрывает, на основе пункта 1, систему, дополнительно включающую в себя главный электромотор/генератор (например, главный электромотор/генератор MG1 в варианте осуществления), соединенный с целевым элементом приведения в движение.
Пункт 6 формулы изобретения раскрывает, на основе пункта 1, систему, дополнительно включающую в себя вспомогательный электромотор/генератор (например, вспомогательный электромотор/генератор MG2 в варианте осуществления), соединенный с выходным валом узла первого двигателя внутреннего сгорания.
Пункт 7 формулы изобретения раскрывает, на основе пункта 1, систему, дополнительно включающую в себя:
главный электромотор/генератор, соединенный с целевым элементом приведения в движение; и
вспомогательный электромотор/генератор, соединенный с выходным валом узла первого двигателя внутреннего сгорания.
Пункт 8 формулы изобретения раскрывает, на основе пункта 1, систему, дополнительно включающую в себя механизмы муфты, которые могут передавать/отключать мощность между выходными элементами первой односторонней муфты и второй односторонней муфты и целевым элементом приведения в движение.
Пункт 9 формулы изобретения раскрывает, на основе пункта 1, систему, в которой узлы первого и второго двигателя внутреннего сгорания имеют высокоэффективные рабочие точки, отличающиеся друг от друга.
Пункт 10 формулы изобретения раскрывает, на основе пункта 1, систему, дополнительно включающую в себя контроллер (например, контроллер 5 в варианте осуществления), выполненный с возможностью осуществлять управление синхронизацией, которое управляет числом оборотов узлов первого и второго двигателя внутреннего сгорания и/или передаточными числами первого и второго трансмиссионных механизмов так, что частота вращения, которая должна вводиться в оба входных элемента первой односторонней муфты и второй односторонней муфты, превышает частоту вращения выходного элемента,
при этом контроллер управляет узлом первого двигателя внутреннего сгорания и/или первым трансмиссионным механизмом в состоянии фиксации рабочего режима определенным диапазоном таким образом, что число оборотов и/или крутящий момент узла первого двигателя внутреннего сгорания переходит в высокоэффективную рабочую область при выполнении управления синхронизацией, и управляет узлом второго двигателя внутреннего сгорания и вторым трансмиссионным механизмом в зависимости от выходного запроса, превышающего вывод, который должен быть получен посредством фиксированного рабочего режима.
Пункт 11 формулы изобретения раскрывает, на основе пункта 10, систему, в которой рабочий объем узла первого двигателя внутреннего сгорания, в котором зафиксирован рабочий режим, меньше рабочего объема узла второго двигателя внутреннего сгорания.
Пункт 12 формулы изобретения раскрывает, на основе пункта 10, систему, в которой рабочий объем узла первого двигателя внутреннего сгорания, в котором зафиксирован рабочий режим, превышает рабочий объем узла второго двигателя внутреннего сгорания.
Пункт 13 формулы изобретения раскрывает, на основе пункта 10, систему, в которой один из узла первого двигателя внутреннего сгорания и узла второго двигателя внутреннего сгорания задается так, что он имеет большой рабочий объем, а другой из них задается так, что он имеет небольшой рабочий объем,
при этом контроллер осуществляет управление таким образом, что когда запрашиваемый вывод равен или превышает предварительно определенное значение, узел двигателя внутреннего сгорания с небольшим рабочим объемом устанавливается на стороне фиксации рабочего режима, а когда запрашиваемый вывод равен или меньше предварительно определенного значения, узел двигателя внутреннего сгорания с большим рабочим объемом устанавливается на стороне фиксации рабочего режима.
Пункт 14 формулы изобретения раскрывает, на основе пункта 10, систему, в которой механизм бесступенчато регулируемой трансмиссии включает в себя:
входной вал, который вращается вокруг входной центральной оси посредством приема вращательной мощности;
множество первых точек опоры, которые предоставляются в направлении вдоль окружности входного вала через равные интервалы, могут изменять эксцентриситет относительно входной центральной оси соответствующим образом и вращаться вместе с входным валом вокруг входной центральной оси при поддержании эксцентриситета;
множество эксцентриковых дисков, которые удерживают первые точки опоры в качестве центров, соответственно, и вращаются вокруг входной центральной оси;
одностороннюю муфту, которая имеет выходной элемент, который вращается вокруг выходной центральной оси, отделенной от входной центральной оси, входной элемент, который колеблется вокруг выходной центральной оси посредством приема мощности направления вращения снаружи, и зацепляющий элемент, который вынуждает входной элемент и выходной элемент переходить в сцепленное состояние или расцепленное состояние друг с другом, а когда частота вращения положительного направления входного элемента превышает частоту вращения положительного направления выходного элемента, односторонняя муфта передает вращательную мощность, которая введена во входной элемент, в выходной элемент, тем самым преобразуя колебательное движение входного элемента во вращательное движение выходного элемента;
вторую точку опоры, которая размещается отдельно от выходной центральной оси на входном элементе;
множество соединительных элементов, которые имеют одни концы, соединенные с внешними перифериями эксцентриковых дисков так, что они являются вращающимися вокруг первой точки опоры, и другие концы, соединенные со второй точкой опоры, предоставляемой на входном элементе односторонней муфты так, что они являются вращающимися, тем самым передавая вращательное движение, которое предоставляется из входного вала на эксцентриковый диск, во входной элемент односторонней муфты в качестве колебательного движения входного элемента; и
механизм варьирования передаточного числа, который изменяет угол колебания для колебательного движения, которое должно быть передано из эксцентрикового диска во входной элемент односторонней муфты, посредством регулирования эксцентриситета первой точки опоры относительно входной центральной оси, тем самым изменяя передаточное число, когда вращательная мощность, которая должна вводиться во входной вал, передается в выходной элемент односторонней муфты через эксцентриковый диск и соединительный элемент в качестве вращательной мощности,
при этом механизм бесступенчато регулируемой трансмиссии конфигурируется как тип четырехзвенного рычажного механизма из механизма бесступенчато регулируемой трансмиссии, который может задавать передаточное число равным бесконечности посредством задания эксцентриситета равным нулю, выходной вал узла двигателя внутреннего сгорания соединяется с входным валом механизма бесступенчато регулируемой трансмиссии, и односторонняя муфта, которая является компонентом механизма бесступенчато регулируемой трансмиссии, также служит в качестве механизма первой односторонней муфты и механизма второй односторонней муфты, предоставляемого между первой трансмиссией, второй трансмиссией и целевым элементом приведения в движение, соответственно.
Пункт 15 формулы изобретения раскрывает, на основе пункта 1, систему, дополнительно включающую в себя контроллер, выполненный с возможностью осуществлять управление синхронизацией, которое управляет числом оборотов узлов первого и второго двигателя внутреннего сгорания и/или передаточными числами первого и второго трансмиссионных механизмов так, что частота вращения, которая должна вводиться в оба входных элемента первой односторонней муфты и второй односторонней муфты, превышает частоту вращения выходного элемента.
Пункт 16 формулы изобретения раскрывает, на основе пункта 15, систему, в которой первый трансмиссионный механизм и второй трансмиссионный механизм состоят из механизмов бесступенчато регулируемой трансмиссии, допускающих изменение передаточного числа бесступенчатым способом.
Пункт 17 формулы изобретения раскрывает, на основе пункта 16, систему, в которой механизм бесступенчато регулируемой трансмиссии включает в себя:
входной вал, который вращается вокруг входной центральной оси посредством приема вращательной мощности;
множество первых точек опоры, которые предоставляются в направлении вдоль окружности входного вала через равные интервалы, могут изменять эксцентриситет относительно входной центральной оси соответствующим образом и вращаться вместе с входным валом вокруг входной центральной оси при поддержании эксцентриситета;
множество эксцентриковых дисков, которые удерживают первые точки опоры в качестве центров, соответственно, и вращаются вокруг входной центральной оси;
одностороннюю муфту, которая имеет выходной элемент, который вращается вокруг выходной центральной оси, отделенной от входной центральной оси, входной элемент, который колеблется вокруг выходной центральной оси посредством приема мощности направления вращения снаружи, и зацепляющий элемент, который вынуждает входной элемент и выходной элемент переходить в сцепленное состояние или расцепленное состояние друг с другом, а когда частота вращения положительного направления входного элемента превышает частоту вращения положительного направления выходного элемента, односторонняя муфта передает вращательную мощность, которая введена во входной элемент, в выходной элемент, тем самым преобразуя колебательное движение входного элемента во вращательное движение выходного элемента;
вторую точку опоры, которая размещается отдельно от выходной центральной оси на входном элементе;
множество соединительных элементов, которые имеют одни концы, соединенные с внешними перифериями эксцентриковых дисков так, что они являются вращающимися вокруг первой точки опоры, и другие концы, соединенные со второй точкой опоры, предоставляемой на входном элементе односторонней муфты так, что они являются вращающимися, тем самым передавая вращательное движение, которое предоставляется из входного вала на эксцентриковый диск, во входной элемент односторонней муфты в качестве колебательного движения входного элемента; и
механизм варьирования передаточного числа, который изменяет угол колебания для колебательного движения, которое должно быть передано из эксцентрикового диска во входной элемент односторонней муфты, посредством регулирования эксцентриситета первой точки опоры относительно входной центральной оси, тем самым изменяя передаточное число, когда вращательная мощность, которая должна вводиться во входной вал, передается в выходной элемент механизма односторонней муфты через эксцентриковый диск и соединительный элемент в качестве вращательной мощности,
при этом механизм бесступенчато регулируемой трансмиссии конфигурируется как тип четырехзвенного рычажного механизма из механизма бесступенчато регулируемой трансмиссии, который может задавать передаточное число равным бесконечности посредством задания эксцентриситета равным нулю, выходной вал узла двигателя внутреннего сгорания соединяется с входным валом механизма бесступенчато регулируемой трансмиссии, и односторонняя муфта, которая является компонентом механизма бесступенчато регулируемой трансмиссии, также служит в качестве первой односторонней муфты и второй односторонней муфты, предоставляемой между первым трансмиссионным механизмом, вторым трансмиссионным механизмом и целевым элементом приведения в движение, соответственно.
Преимущества изобретения
Согласно пункту 1 формулы изобретения, поскольку соответствующие части первого и второго двигателя внутреннего сгорания по отдельности оснащаются трансмиссионными механизмами, посредством комбинирования числа оборотов узла двигателя внутреннего сгорания с заданием передаточного числа трансмиссионного механизма, может управляться выходное число оборотов (входное число оборотов входного элемента односторонней муфты) из трансмиссионного механизма. Таким образом, число оборотов каждого узла двигателя внутреннего сгорания может независимо управляться в зависимости от задания передаточного числа трансмиссионного механизма, и можно управлять каждым узлом двигателя внутреннего сгорания с эффективной точкой движения, соответственно, что может способствовать повышенной эффективности использования топлива.
Когда комбинация "узла двигателя внутреннего сгорания" и "трансмиссионного механизма" называется "силовым механизмом", поскольку два набора силовых механизмов соединяются с идентичным целевым элементом приведения в движение через механизм односторонней муфты, соответственно, избирательное переключение силового механизма, который должен быть использован в качестве источника приведения в движение, или объединение движущих сил из двух силовых механизмов может быть выполнено только посредством осуществления управления входным числом оборотов (числом оборотов, которое должно выводиться из силового механизма) относительно каждой односторонней муфты.
Согласно пункту 2 формулы изобретения, поскольку механизм бесступенчато регулируемой трансмиссии, переключаемый бесступенчатым способом, используется в качестве первого и второго трансмиссионных механизмов, только посредством изменения передаточного числа трансмиссионного механизма бесступенчатым способом при поддержании состояния движения в высокоэффективной рабочей точке без изменения числа оборотов узла двигателя внутреннего сгорания, можно плавно управлять включением/выключением передачи мощности из каждого силового механизма в целевой элемент приведения в движение ("соединение и разъединение" тракта передачи мощности вследствие сцепленного состояния или расцепленного состояния односторонней муфты называется "включением/выключением" для удобства).
В этом отношении, в случае механизма ступенчатой трансмиссии, чтобы плавно управлять включением/выключением односторонней муфты посредством изменения выходного числа оборотов силового механизма, существует необходимость регулировать число оборотов части двигателя внутреннего сгорания, чтобы удовлетворять ступени передаточного механизма. Между тем, в случае механизма бесступенчато регулируемой трансмиссии, поскольку выходное число оборотов силового механизма может быть плавно изменено только посредством регулирования передаточного числа трансмиссионного механизма бесступенчатым способом без изменения числа оборотов узла двигателя внутреннего сгорания, можно плавно выполнять переключение источника приведения в движение (узла двигателя внутреннего сгорания) вследствие включения/выключения передачи мощности между силовым механизмом и целевым элементом приведения в движение через одностороннюю муфту. Таким образом, можно поддерживать работу узла двигателя внутреннего сгорания в состоянии движения, имеющем удовлетворительный BSFC (удельный расход топлива при испытании двигателя на тормозном стенде).
Согласно пп. 3, 14 и 17 формулы изобретения, посредством приспособления механизма бесступенчато регулируемой трансмиссии, выполненного таким образом, что вращательное движение входного вала преобразуется в эксцентриковое вращательное движение эксцентрикового диска с переменным эксцентриситетом, эксцентриковое вращательное движение эксцентрикового диска передается во входной элемент односторонней муфты через соединительный элемент в качестве колебательного движения, и колебательное движение входного элемента преобразуется во вращательное движение выходного элемента односторонней муфты, передаточное число может быть увеличено до бесконечности только посредством изменения эксцентриситета. Таким образом, даже если отсутствует муфта, которая отделяет узел двигателя внутреннего сгорания в качестве источника приведения в движение от части инерционной массы стороны выхода потока мощности (выходной стороны) посредством задания передаточного числа равным бесконечности, когда часть двигателя внутреннего сгорания запускается и т.п., часть инерционной массы стороны выхода потока мощности может быть фактически отделена от узла двигателя внутреннего сгорания. По этой причине часть инерционной массы стороны выхода потока мощности (выходной стороны) не является эквивалентной сопротивлению, когда запускается узел двигателя внутреннего сгорания, но запуск узла двигателя внутреннего сгорания может плавно выполняться.
Посредством задания передаточного числа равным бесконечности, даже если отсутствует муфта, фактическое отделение узла двигателя внутреннего сгорания от части инерционной массы стороны выхода потока мощности является, в частности, эффективным при соединении главного электромотора/генератора с целевым элементом приведения в движение, так что он становится гибридным. Например, в случае перехода от EV-движения, в котором используется только движущая сила главного электромотора/генератора, к движению в последовательном режиме, в котором запускается узел первого двигателя внутреннего сгорания, вспомогательный электромотор/генератор, предоставляемый отдельно, приводится в действие посредством движущей силы узла первого двигателя внутреннего сгорания, электрическая энергия, выработанная во вспомогательном электромоторе/генераторе, подается в главный электромотор/генератор, и движение выполняется посредством движущей силы главного электромотора/генератора, существует необходимость запуска первого двигателя внутреннего сгорания в состоянии EV-движения. Тем не менее, поскольку может быть уменьшено сопротивление в ходе запуска части двигателя внутреннего сгорания, как упомянуто выше, может плавно выполняться переход от EV-движения к движению в последовательном режиме без толчка. Посредством фактического отделения узла двигателя внутреннего сгорания от части инерционной массы стороны выхода потока мощности, поскольку может быть уменьшено вращательное сопротивление при выполнении движения в последовательном режиме, можно уменьшать потери энергии во время движения в последовательном режиме и способствовать повышенной эффективности использования топлива.
В случае приспособления этого типа механизма бесступенчато регулируемой трансмиссии, поскольку может сокращаться число используемых шестерен, могут быть уменьшены потери энергии вследствие стирания от зацепления шестерен.
Согласно пп. 4 и 8 формулы изобретения, посредством принудительного перехода механизма муфты в состояние разъединения (называемое выключенным состоянием или отключенным состоянием), можно отделять тракт передачи мощности стороны входа потока мощности от тракта передачи мощности стороны выхода потока мощности посредством механизма муфты. Таким образом, можно предотвращать движение вследствие неполного расцепления односторонней муфты, которая не используется при приведении в движение колес, посредством чего могут быть уменьшены необязательные потери энергии.
Согласно пункту 5 формулы изобретения, поскольку главный электромотор/генератор соединяется с целевым элементом приведения в движение в качестве источника мощности, отличающегося от узла двигателя внутреннего сгорания, можно выполнять EV-движение только с использованием движущей силы главного электромотора/генератора. Во время EV-движения частота вращения положительного направления выходного элемента превышает частоту вращения положительного направления входного элемента в первой и второй односторонних муфтах, образуется состояние отключенной муфты (расцепленное состояние), и силовой механизм отделяется от целевого элемента приведения в движение.
При переходе от EV-движения к движению за счет работы двигателя с использованием движущей силы узла двигателя внутреннего сгорания, управление выполняется таким образом, что входное число оборотов односторонней муфты, присоединенной к узлу двигателя внутреннего сгорания с использованием движущей силы, превышает число оборотов целевого элемента приведения в движение, который приводится в действие посредством главного электромотора/генератора. Как результат, можно легко переключать режим движения с EV-движения на движение за счет работы двигателя.
Посредством синхронизации числа оборотов, которое должно вводиться из узла двигателя внутреннего сгорания в одностороннюю муфту, с числом оборотов, которое должно предоставляться из главного электромотора/генератора в целевой элемент приведения в движение, также можно выполнять движение в параллельном режиме, которое использует как движущую силу узла двигателя внутреннего сгорания, так и движущую силу главного электромотора/генератора. Поскольку также можно запускать узел двигателя внутреннего сгорания посредством использования движущей силы главного электромотора/генератора, отдельное стартерное устройство (например, стартерный электромотор и т.п.) для двигателя внутреннего сгорания может исключаться. Вследствие принудительного выступания главного электромотора/генератора в качестве генератора, когда замедляется транспортное средство, поскольку можно вынуждать рекуперативную тормозную силу действовать на ведущее колесо и получать мощность рекуперативного торможения, также стимулируется повышение эффективности использования энергии.
Согласно пункту 6 формулы изобретения, поскольку вспомогательный электромотор/генератор соединяется с выходным валом узла первого двигателя внутреннего сгорания, вспомогательный электромотор/генератор может быть использован в качестве стартера узла первого двигателя внутреннего сгорания, и нет необходимости предоставлять отдельное стартерное устройство для узла двигателя внутреннего сгорания. Посредством использования вспомогательного электромотора/генератора в качестве генератора, который вырабатывает электричество посредством движущей силы узла первого двигателя внутреннего сгорания, и подачи вырабатываемой электрической энергии в главный электромотор/генератор, предоставляемый отдельно, также может быть выполнено движение в последовательном режиме.
Согласно пункту 7 формулы изобретения, в качестве источника мощности, отличающегося от узла двигателя внутреннего сгорания, после того, как главный электромотор/генератор соединяется с целевым элементом приведения в движение, вспомогательный электромотор/генератор соединяется с выходным валом узла первого двигателя внутреннего сгорания. Таким образом, помимо движения за счет работы двигателя с использованием только движущей силы узла двигателя внутреннего сгорания, можно выбирать и выполнять различные режимы движения, к примеру, EV-движение, которое использует движущую силу главного электромотора/генератора, движение в параллельном режиме, которое параллельно использует движущие силы как узла двигателя внутреннего сгорания, так и главного электромотора/генератора, и движение в последовательном режиме, которое подает электрическую энергию, выработанную во вспомогательном электромоторе/генераторе, в главный электромотор/генератор с использованием движущей силы узла первого двигателя внутреннего сгорания, и выполняет движение посредством движущей силы главного электромотора/генератора.
Согласно пункту 9 формулы изобретения, поскольку высокоэффективные рабочие точки узлов первого и второго двигателя внутреннего сгорания отличаются друг от друга, посредством предпочтительного выбора узла двигателя внутреннего сгорания, имеющего высокую эффективность, в качестве источника приведения в движение, может стимулироваться общее повышение эффективности использования энергии. Чтобы задавать высокоэффективные рабочие точки части двигателя внутреннего сгорания отличающимися друг от друга, могут быть заданы отличающимися абсолютные величины рабочего объема узла двигателя внутреннего сгорания.
Согласно пункту 10 формулы изобретения, при выполнении управления синхронизацией, которое объединяет движущие силы двух узлов двигателя внутреннего сгорания, чтобы приводить в действие целевой элемент приведения в движение, к примеру, во время движения на высокой скорости, поскольку, по меньшей мере, одна сторона узла двигателя внутреннего сгорания (сторона узла первого двигателя внутреннего сгорания) работает в высокоэффективной рабочей области, можно способствовать повышенной эффективности использования топлива.
Согласно пункту 11 формулы изобретения, даже когда существует большая флуктуация в запрашиваемом выводе, поскольку сторона узла двигателя внутреннего сгорания высокого рабочего объема соответствует большой флуктуации, можно уменьшать задержку в зависимости от запроса.
Согласно пункту 12 формулы изобретения, поскольку узел двигателя внутреннего сгорания с большим рабочим объемом работает в высокоэффективной рабочей области, можно дополнительно способствовать повышенной эффективности использования топлива.
Согласно пункту 13 формулы изобретения, когда запрашиваемый вывод является большим, узел двигателя внутреннего сгорания с небольшим рабочим объемом устанавливается на стороне фиксации рабочего режима, и сторона узла двигателя внутреннего сгорания с большим рабочим объемом соответствует флуктуации в запрашиваемом выводе. Таким образом, можно уменьшать задержку в зависимости от запроса. Когда запрашиваемый вывод является небольшим, узел двигателя внутреннего сгорания с большим рабочим объемом устанавливается на стороне фиксации рабочего режима, и сторона узла двигателя внутреннего сгорания с небольшим рабочим объемом соответствует флуктуации в запрашиваемом выводе. Таким образом, можно дополнительно способствовать повышенной эффективности использования топлива.
Согласно пункту 15 формулы изобретения, при выполнении движения за счет работы двигателя посредством объединения мощности двух узлов двигателя внутреннего сгорания, только посредством осуществления управления таким образом, что входное число оборотов и первой односторонней муфты и второй односторонней муфты превышает выходное число оборотов, можно легко вводить большую движущую силу, в которой объединяются выводы двух узлов двигателя внутреннего сгорания, в целевой элемент приведения в движение, чтобы выполнять движение без осуществления специального режима работы муфты.
Согласно пункту 16 формулы изобретения, поскольку бесступенчато регулируемая трансмиссия, переключаемая бесступенчатым способом, используется в качестве первого и второго трансмиссионных механизмов, можно плавно управлять включением/выключением передачи мощности из каждого приводного механизма в целевой элемент приведения в движение ("соединение и разъединение" тракта передачи мощности вследствие сцепленного состояния или расцепленного состояния односторонней муфты называется "включением/выключением" для удобства), только посредством изменения передаточного числа трансмиссионного механизма бесступенчатым способом при поддержании состояния движения в высокоэффективной рабочей точке без изменения числа оборотов узла двигателя внутреннего сгорания. Таким образом, только посредством изменения передаточного числа трансмиссионного механизма бесступенчатым способом можно плавно выполнять переключение с движения с использованием движущей силы одного узла двигателя внутреннего сгорания на движение с использованием объединенной движущей силы двух узлов двигателя внутреннего сгорания без толчка.
В этом отношении, в случае механизма ступенчатой трансмиссии, чтобы плавно управлять включением/выключением односторонней муфты посредством изменения выходного числа оборотов силового механизма, существует необходимость регулировать число оборотов части двигателя внутреннего сгорания, чтобы удовлетворять ступени передаточного механизма. Между тем, в случае механизма бесступенчато регулируемой трансмиссии, поскольку выходное число оборотов силового механизма может быть плавно изменено только посредством регулирования передаточного числа трансмиссионного механизма бесступенчатым способом без изменения числа оборотов узла двигателя внутреннего сгорания, можно плавно выполнять переключение источника приведения в движение (узла двигателя внутреннего сгорания) вследствие включения/выключения передачи мощности между силовым механизмом и целевым элементом приведения в движение через одностороннюю муфту. Таким образом, можно поддерживать работу узла двигателя внутреннего сгорания в состоянии движения, имеющем удовлетворительный BSFC (удельный расход топлива при испытании двигателя на тормозном стенде).
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 схематично показывает приводную систему транспортного средства варианта осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 2 показывает в поперечном сечении механизм бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии, который является основной частью приводной системы.
Фиг. 3 показывает в поперечном сечении часть трансмиссионного механизма из осевого направления.
Фиг. 4A-4D показывает первую половину основных элементов трансмиссии посредством механизма варьирования передаточного числа в трансмиссионном механизме.
Фиг. 4A показывает состояние, в котором эксцентриситет r1 относительно входной центральной оси О1 в качестве центра вращения первой точки О3 опоры, которая является центральной точкой эксцентрикового диска 140, задается как "большой", а передаточное число i задается как "небольшое".
Фиг. 4B показывает состояние, в котором эксцентриситет r1 задается как "средний", а передаточное число i задается как "среднее".
Фиг. 4C показывает состояние, в котором эксцентриситет r1 задается как "небольшой", а передаточное число i задается как "небольшое", и
Фиг. 4D показывает состояние, в котором эксцентриситет r1 задается равным "нулю", а передаточное число i задается равным "бесконечности (∞)".
Фиг. 5A-5C показывают изменение угла θ2 колебания входного элемента 122 односторонней муфты 120 при изменении эксцентриситета r1 эксцентрикового диска и изменении передаточного числа i, в качестве второй половины основных элементов трансмиссии.
Фиг. 5A показывает состояние, в котором угол θ2 колебания входного элемента 122 является "большим" посредством задания эксцентриситета r1 как "большого", а передаточного числа i как "небольшого".
Фиг. 5B показывает состояние, в котором угол θ2 колебания входного элемента 122 является "средним" посредством задания эксцентриситета r1 как "среднего", и передаточного числа i как "среднего", и
Фиг. 5C показывает состояние, в котором угол θ2 колебания входного элемента 122 является "небольшим" посредством задания эксцентриситета r1 как "небольшого", а передаточного числа i как "большого".
Фиг. 6 показывает основные элементы трансмиссии для передачи движущей силы механизма бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии, сконфигурированного в качестве четырехзвенного рычажного механизма.
Фиг. 7 показывает взаимосвязь между углом θ поворота входного вала и углом ω2 поворота входного элемента односторонней муфты при изменении эксцентриситета r1 (передаточного числа i) эксцентрикового диска, который вращается с входным валом на постоянной скорости, на "большой", "средний" и "небольшой" в механизме бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии.
Фиг. 8 показывает основные принципы извлечения вывода, когда мощность передается из входной стороны (входного вала или эксцентрикового диска) на выходную сторону (выходной элемент односторонней муфты) посредством нескольких соединительных элементов в механизме бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии.
Фиг. 9 показывает шаблон A работы в приводной системе.
Фиг. 10 показывает шаблон B работы в приводной системе.
Фиг. 11 показывает шаблон C работы в приводной системе.
Фиг. 12 показывает шаблон D работы в приводной системе.
Фиг. 13 показывает шаблон E работы в приводной системе.
Фиг. 14 показывает шаблон F работы в приводной системе.
Фиг. 15 показывает шаблон G работы в приводной системе.
Фиг. 16 показывает шаблон H работы в приводной системе.
Фиг. 17 показывает шаблон I работы в приводной системе.
Фиг. 18 показывает шаблон J работы в приводной системе.
Фиг. 19 показывает шаблон K работы в приводной системе.
Фиг. 20 показывает шаблон L работы в приводной системе.
Фиг. 21 показывает шаблон M работы в приводной системе.
Фиг. 22 показывает шаблон N работы в приводной системе.
Фиг. 23 показывает шаблон O работы в приводной системе.
Фиг. 24 показывает режим управления в зависимости от состояния движения, который должен выполняться в приводной системе во время начала движения.
Фиг. 25 показывает режим управления в зависимости от состояния движения, который должен выполняться в приводной системе во время движения на низкой скорости.
Фиг. 26 показывает режим управления, который должен выполняться в приводной системе во время переключения (операции переключения) с EV-движения на движение за счет работы двигателя.
Фиг. 27 показывает режим управления в зависимости от состояния движения, который должен выполняться в приводной системе во время движения на средней скорости.
Фиг. 28 показывает режим управления, который должен выполняться в приводной системе во время переключения (операции переключения) из режима движения за счет работы двигателя посредством первого двигателя в режим движения за счет работы двигателя посредством второго двигателя.
Фиг. 29 показывает режим управления в зависимости от состояния движения, который должен выполняться в приводной системе во время движения на средневысокой скорости.
Фиг. 30 показывает режим управления, который должен выполняться в приводной системе во время переключения (операции переключения) из режима движения за счет работы двигателя посредством второго двигателя в параллельный режим движения за счет работы двигателя посредством второго двигателя и первого двигателя.
Фиг. 31 показывает режим управления в зависимости от состояния движения, который должен выполняться в приводной системе во время движения на высокой скорости.
Фиг. 32 показывает режим управления, который должен выполняться в приводной системе во время движения назад транспортного средства.
Фиг. 33 показывает режим управления, который должен выполняться в приводной системе во время остановки транспортного средства.
Фиг. 34A и 34B показывают состояние невозможности движения назад вследствие сцепления трансмиссии.
Фиг. 35 показывает рабочее состояние в области низких скоростей.
Фиг. 36 показывает рабочее состояние в области средних скоростей.
Фиг. 37 показывает рабочее состояние в области высоких скоростей.
Фиг. 38 показывает диапазон задания зацепления для двигателя в приводной системе.
Фиг. 39 схематично показывает приводную систему транспортного средства другого варианта осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 40 показывает в поперечном сечении модифицированный пример приводной системы транспортного средства настоящего изобретения.
Подробное описание вариантов осуществления изобретения
В дальнейшем в этом документе на основе чертежей описывается вариант осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 1 схематично показывает приводную систему транспортного средства варианта осуществления настоящего изобретения. Фиг. 2 показывает в поперечном сечении механизм бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии, который является основной частью приводной системы. Фиг. 3 показывает в поперечном сечении часть механизма бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии из осевого направления.
Общая конфигурация
Приводная система 1 транспортного средства включает в себя два двигателя ENG1 и ENG2 в качестве узлов первого и второго двигателя внутреннего сгорания, которые формируют вращательную мощность, соответственно; первую и вторую трансмиссии (трансмиссионный механизм) TM1 и TM2, которые предоставляются в каждой стороне выхода потока мощности первого и второго двигателей ENG1 и ENG2; первую и вторую односторонние муфты OWC1 и OWC2, которые предоставляются в выходных частях соответствующих трансмиссий TM1 и TM2; целевой элемент 11 приведения в движение, который принимает вращение выходного вала, передаваемое через односторонние муфты OWC1 и OWC2; главный электромотор/генератор MG1, который соединяется с целевым элементом 11 приведения в движение; вспомогательный электромотор/генератор MG2, который соединяется с выходным валом S1 первого двигателя ENG1; аккумулятор (накопитель) 8, который может отправлять и принимать электрическую энергию между главным и/или вспомогательным электромоторами/генераторами MG1 и MG2; и контроллер 5, который осуществляет управление шаблоном движения и т.п. посредством управления различными элементами.
Соответствующие односторонние муфты OWC1 и OWC2 имеют входной элемент (внешнюю муфту) 122, выходной элемент (внутреннюю муфту) 121, несколько роликов (зацепляющих элементов) 123, которые располагаются между входным элементом 122 и выходным элементом 121 и вынуждают оба элемента 122 и 121 переходить в сцепленное состояние или расцепленное состояние друг с другом, и смещающий элемент 126, который смещает ролики 123 в направлении, предоставляющем сцепленное состояние. Когда частота вращения положительного направления (направления стрелки RD1) входного элемента 122, принимающего каждую вращательную мощность из первой трансмиссии TM1 и второй трансмиссии TM2, превышает частоту вращения положительного направления выходного элемента 121, входной элемент 122 и выходной элемент 121 переходят в сцепленное состояние друг с другом, посредством чего вращательная мощность, вводимая во входной элемент 122, передается в выходной элемент 121.
Первая и вторая односторонние муфты OWC1 и OWC2 располагаются в левой и правой стороне с дифференциалом 10, размещенным между ними, и каждый выходной элемент 121 первой и второй односторонних муфт OWC1 и OWC2 соединяется с целевым элементом 11 приведения в движение через отдельные механизмы CL1 и CL2 муфты, соответственно. Механизмы CL1 и CL2 муфты предоставляются для того, чтобы управлять передачей/отключением мощности между каждым выходным элементом 121 первой и второй односторонних муфт OWC1 и OWC2 и целевым элементом 11 приведения в движение.
Целевой элемент 11 приведения в движение конфигурируется посредством картера дифференциала для дифференциала 10 и вращающей силы, передаваемой в выходные элементы 121 соответствующих односторонних муфт OWC1 и OWC2, передаются на левое и правое ведущие колеса 2 через дифференциал 10 и левый и правый приводные валы 13L и 13R. Сателлит дифференциала и полуосевая шестерня (не показаны) присоединены к картеру дифференциала (целевому элементу 11 приведения в движение) для дифференциала 10, левый и правый приводные валы 13L и 13R соединяются с левой и правой боковыми шестернями, и левый и правый приводные валы 13L и 13R подвергаются дифференциальному вращению.
В первом и втором двигателях ENG1 и ENG2 используются двигатели с высокоэффективной рабочей точкой, отличающейся друг от друга, первый двигатель ENG1 является двигателем с небольшим рабочим объемом, а второй двигатель ENG2 является двигателем с рабочим объемом, превышающим рабочий объем первого двигателя ENG1. Например, рабочий объем первого двигателя ENG1 составляет 500 куб.см, рабочий объем второго двигателя ENG2 составляет 1000 куб.см, а полный рабочий объем составляет 1500 куб.см. Конечно, комбинация рабочего объема является произвольной.
Ведущая шестерня 15, присоединенная к выходному валу главного электромотора/генератора MG1, зацепляется с ведущей шестерней 12, предоставляемой в целевом элементе 11 приведения в движение, посредством чего главный электромотор/генератор MG1 и целевой элемент 11 приведения в движение соединяются друг с другом с возможностью передачи мощности. Например, главный электромотор/генератор MG1 выступает в качестве электромотора, движущая сила передается из главного электромотора/генератора MG1 в целевой элемент 11 приведения в движение. При принудительной работе главного электромотора/генератора MG1 в качестве генератора мощность вводится из целевого элемента 11 приведения в движение в главный электромотор/генератор MG1, и механическая энергия преобразуется в электрическую энергию. Одновременно, мощность рекуперативного торможения действует на целевой элемент 11 приведения в движение из главного электромотора/генератора MG1.
Вспомогательный электромотор/генератор MG2 непосредственно соединяется с выходным валом S1 первого двигателя ENG1 и выполняет взаимную передачу мощности между вспомогательным электромотором/генератором MG2 и выходным валом S1. Даже в этом случае, когда вспомогательный электромотор/генератор MG2 выступает в качестве электромотора, движущая сила передается из вспомогательного электромотора/генератора MG2 на выходной вал S1 первого двигателя ENG1. Когда вспомогательный электромотор/генератор MG2 выступает в качестве генератора, мощность передается из выходного вала S1 первого двигателя ENG1 во вспомогательный электромотор/генератор MG2.
В приводной системе 1, включающей в себя вышеуказанные элементы, вращательная мощность, сформированная в первом двигателе ENG1 и втором двигателе ENG2, вводится в первую одностороннюю муфту OWC1 и вторую одностороннюю муфту OWC2 через первую трансмиссию TM1 и вторую трансмиссию TM2, и вращательная мощность вводится в целевой элемент 11 приведения в движение через первую одностороннюю муфту OWC1 и вторую одностороннюю муфту OWC2.
В приводной системе 1 между выходным валом S2 второго двигателя ENG2 и целевым элементом 11 приведения в движение предоставляется механизм 20 синхронизации (муфта, муфта стартера), который может включать и отключать передачу мощности между выходным валом S2 и целевым элементом 11 приведения в движение, отличающуюся от передачи мощности через вторую трансмиссию TM2. Механизм 20 синхронизации включает в себя первую шестерню 21, которая всегда зацепляется с ведущей шестерней 12, предоставляемой в целевом элементе 11 приведения в движение, и предоставляется вокруг выходного вала S2 второго двигателя ENG2 вращающимся способом; вторую шестерню 22, которая предоставляется так, что она вращается неразъемно с выходным валом S2 вокруг выходного вала S2 второго двигателя ENG2; и втулку 24, которая зацепляет или расцепляет первую шестерню 21 и вторую шестерню 22 посредством выполнения операции плавного перемещения в осевом направлении. Другими словами, механизм 20 синхронизации конфигурирует тракт передачи мощности, отличающийся от тракта передачи мощности через вторую трансмиссию TM2 и механизм CL2 муфты, и включает и отключает передачу мощности в тракте передачи мощности.
Конфигурация трансмиссии
Далее описываются первая и вторая трансмиссии TM1 и TM2, используемые в приводной системе 1.
Первая и вторая трансмиссии TM1 и TN2 конфигурируются посредством механизма бесступенчато регулируемой трансмиссии приблизительно идентичной конфигурации. Этот механизм бесступенчато регулируемой трансмиссии представляет собой вид механизма под названием IVT (бесконечная регулируемая трансмиссия - это трансмиссионный механизм типа, который задает передаточное число равным бесконечности без использования муфты и может обнулять выходное число оборотов), может изменять передаточное число (передаточное число=i) бесступенчатым способом и может задавать максимальное значение передаточного числа равным бесконечности (∞). Механизм бесступенчато регулируемой трансмиссии конфигурируется посредством механизма BD (BD1 и BD2) бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии.
Как показано на фиг. 2 и 3, механизм BD бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии включает в себя входной вал 101, который вращается вокруг входной центральной оси О1 посредством приема вращательной мощности из двигателей ENG1 и ENG2, несколько эксцентриковых дисков 104, которые вращаются неразъемно с входным валом 101, соединительные элементы 130 в числе, идентичном числу эксцентриковых дисков 104, для соединения входного вала с выходным валом, и односторонняя муфта 120, которая предоставляется в выходной стороне.
Эксцентриковые диски 104 создаются в круглой форме вокруг первых точек О3 опоры, соответственно. Первые точки О3 опоры предоставляются в направлении вдоль окружности входного вала 101 через равные интервалы, могут изменять эксцентриситет r1 относительно входной центральной оси О1 соответствующим образом и задаются так, что они вращаются с входным валом 101 вокруг входной центральной оси О1 при поддержании эксцентриситета r1. Таким образом, эксцентриковые диски 104 предоставляются так, что они эксцентрически вращаются вокруг входной центральной оси О1 вместе с вращением входного вала 101 в состоянии поддержания эксцентриситета r1, соответственно.
Как показано на фиг. 3, эксцентриковые диски 104 конфигурируются посредством диска 105 внешней периферийной стороны и диска 108 внутренней периферийной стороны, сформированного неразъемно с входным валом 101. Диск 108 внутренней периферийной стороны формируется в качестве толстого диска, в котором центр смещается к входной центральной оси О1, которая является центральной осью входного вала 101, на определенное эксцентрическое расстояние. Диск 105 внешней периферийной стороны формируется в качестве толстого диска вокруг первой точки О3 опоры и имеет первое круглое отверстие 106, имеющее центр, отклоняющийся от центра (первой точки О3 опоры). Внешняя периферия диска 108 внутренней периферийной стороны входит с возможностью вращения во внутреннюю периферию первого круглого отверстия 106.
В диске 108 внутренней периферийной стороны предоставляется второе круглое отверстие 109, которое задает входную центральную ось О1 в качестве центра, его часть направления вдоль окружности открывается к внешней периферии диска 108 внутренней периферийной стороны, и сателлит 110 размещается во внутренней части второго круглого отверстия 109 вращающимся способом. Зубья сателлита 110 зацепляются с внутренней зубчатой шестерней 107, сформированной во внутренней периферии первого круглого отверстия 106 диска 1056 внешней периферийной стороны, посредством открытия внешней периферии второго круглого отверстия 109.
Сателлит 110 предоставляется так, что он вращается концентрически с входной центральной осью О1, которая является центральной осью входного вала 101. Другими словами, центр вращения сателлита 110 совпадает с входной центральной осью О1, которая является центральной осью входного вала 101. Как показано на фиг. 2, сателлит 110 вращается во внутренней части второго круглого отверстия 109 посредством актуатора 180, сконфигурированного посредством электромотора постоянного тока и механизма замедления. В обычное время, сателлит 110 вращается синхронно с вращением входного вала 101, и посредством предоставления сателлиту 110 числа оборотов, превышающего или опускающегося ниже числа оборотов входного вала 101, на основе числа оборотов синхронизации сателлит 110 вращается относительно входного вала 101. Например, когда выходные валы сателлита 110 и актуатора 180 располагаются таким образом, что они соединяются друг с другом, и разность вращения для вращения актуатора 180 сформирована относительно вращения входного вала 101, это можно реализовать посредством использования механизма замедления (например, шестерни планетарной передачи), в котором относительный угол между входным валом 101 и сателлитом 110 изменяется посредством применения передаточного числа для замедления к разности вращения. В это время, когда актуатор 180 синхронизируется с входным валом 101 без разности вращения между ними, эксцентриситет r1 не изменяется.
Таким образом, посредством вращения сателлита 110 внутренняя зубчатая шестерня 107, с которой зацепляется сателлит 110, т.е. диск 105 внешней периферийной стороны, вращается относительно диска 108 внутренней периферийной стороны, посредством чего изменяется расстояние (т.е. эксцентриситет r1 эксцентрикового диска 104) между центром (входной центральной осью О1) сателлита 110 и центром (первой точкой О3 опоры) диска 105 внешней периферийной стороны.
В этом случае задание выполняется таким образом, что центр (первая точка О3 опоры) диска 105 внешней периферийной стороны совпадает с центром (входной центральной осью О1) сателлита 110 посредством вращения сателлита 110, и эксцентриситет r1 эксцентрикового диска 104 может задаваться равным "нулю" посредством принудительного совпадения обоих центров друг с другом.
Односторонняя муфта 120 имеет выходной элемент (внутреннюю муфту) 121, который вращается вокруг выходной центральной оси О2, отделенной от входной центральной оси О1; кольцеобразный входной элемент (внешнюю муфту) 122, который колеблется вокруг выходной центральной оси О2 посредством приема мощности направления вращения снаружи; несколько роликов (зацепляющих элементов) 123, которые вставляются между входным элементом 122 и выходным элементом 121 так, что они вынуждают входной элемент 122 и выходной элемент 121 переходить в сцепленное состояние или расцепленное состояние друг с другом; и смещающий элемент 126, который смещает ролик 123 в направлении, предоставляющем сцепленное состояние. Когда вращательная мощность положительного направления (например, направления, показанного стрелкой RD1 на фиг. 3) входного элемента 122 превышает частоту вращения положительного направления выходного элемента 121, односторонняя муфта 120 передает вращательную мощность, вводимую во входной элемент 122, в выходной элемент 121, посредством чего колебательное движение входного элемента 122 может быть преобразовано во вращательное движение выходного элемента 121.
Как показано на фиг. 2, выходной элемент 121 односторонней муфты 120 конфигурируется как элемент, неразъемно соединенный в осевом направлении, но входные элементы 122 разделяются на несколько элементов в осевом направлении и размещаются так, что элементы могут независимо колебаться в осевом направлении, соответственно. Ролик 123 вставляется между входным элементом 122 и выходным элементом 121 в расчете на каждый входной элемент 122 посредством определенного числа эксцентриковых дисков 104 и соединительных элементов 130a.
Консольный элемент 124 предоставляется на месте направления вдоль окружности на каждом кольцеобразном входном элементе 122, и вторая точка О4 опоры, отделенная от выходной центральной оси О2, предоставляется в консольном элементе 124. Штифт 125 располагается на второй точке О4 опоры каждого входного элемента 122, и верхушка (другая конечная часть) 132 соединительного элемента 130 соединяется с возможностью вращения с входным элементом 122 посредством штифта 125.
Соединительный элемент 130 имеет кольцевую часть 131 на одной торцевой стороне, и внутренняя периферия круглого отверстия 133 кольцевой части 131 входит с возможностью вращения во внешнюю периферию эксцентрикового диска 104 через подшипник 140. Таким образом, один конец соединительного элемента 130 соединяется с возможностью вращения с внешней периферией эксцентрикового диска 104, а другой конец соединительного элемента 130 соединяется с возможностью вращения со второй точкой О4 опоры, предоставляемой на входном элементе 122 односторонней муфты 120, посредством чего конфигурируется четырехзвенный рычажный механизм, который образует четыре звена из входной центральной оси О1, первой точки О3 опоры, выходной центральной оси О2 и второй точки О4 опоры в качестве точек вращения, вращательное движение, которое должно предоставляться из входного вала 101 на эксцентриковый диск 104, передается во входной элемент 122 односторонней муфты 120 в качестве колебательного движения входного элемента 122, и колебательное движение входного элемента 122 преобразуется во вращательное движение выходного элемента 121.
В это время посредством перемещения сателлита 110 механизма 112 варьирования передаточного числа, который конфигурируется посредством сателлита 110, диск 108 внутренней периферийной стороны, включающий в себя второе круглое отверстие 109, размещающее сателлит 110, диск 105 внешней периферийной стороны, включающий в себя первое круглое отверстие 106, размещающее с возможностью вращения диск 108 внутренней периферийной стороны, актуатор 180 и т.п., посредством актуатора 180 может быть изменен эксцентриситет r1 эксцентрикового диска 104. Посредством изменения эксцентриситета r1, угла θ2 колебания входного элемента 122 односторонней муфты 120 можно изменять передаточное число (передаточное число: передаточное число i) числа оборотов выходного элемента 121 относительно числа оборотов входного вала 101. Другими словами, посредством регулирования эксцентриситета r1 первой точки О3 опоры относительно входной центральной оси О1 изменяется угол θ2 колебания для колебательного движения, которое должно быть передано из эксцентрикового диска 104 во входной элемент 122 односторонней муфты 120, посредством чего можно изменять передаточное число, когда вращательное движение, которое должно вводиться во входной вал 101, передается в выходной элемент 121 односторонней муфты 120 через эксцентриковый диск 104 и соединительный элемент 130 в качестве вращательной мощности.
В этом случае выходные валы S1 и S2 первого и второго двигателей ENG1 и ENG2 неразъемно соединяются с входным валом 101 механизма BD (BD1 и BD2) бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии. Односторонняя муфта 120 в качестве компонента механизма BD (BD1 и BD2) бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии также выступает в качестве первой односторонней муфты OWC1 и второй односторонней муфты OWC2, предоставляемой между первой трансмиссией M1 и второй трансмиссией TM2 и целевым элементом 11 приведения в движение, соответственно.
Фиг. 4 и 5 показывают основные элементы трансмиссии посредством механизма 112 варьирования передаточного числа в механизме BD (BD1 и BD2) бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии. Как показано на фиг. 4 и 5, посредством вращения сателлита 110 механизма 112 варьирования передаточного числа, чтобы вращать диск 105 внешней периферийной стороны относительно диска 108 внутренней периферийной стороны, можно управлять эксцентриситетом r1 относительно входной центральной оси О1 (центра вращения сателлита 110) эксцентрикового диска 104.
Например, как показано на фиг. 4A и 5A, когда эксцентриситет r1 эксцентрикового диска 104 является "большим", угол θ2 колебания входного элемента 122 односторонней муфты 120 может быть увеличен, и тем самым может быть реализовано небольшое передаточное число i. Как показано на фиг. 4B и 5B, когда эксцентриситет r1 эксцентрикового диска 104 является "средним", угол θ2 колебания входного элемента 122 односторонней муфты 120 может задаваться равным "среднему", и тем самым может быть реализовано среднее передаточное число i. Как показано на фиг. 4C и 5C, когда эксцентриситет r1 эксцентрикового диска 104 является "небольшим", может быть снижен угол θ2 колебания входного элемента 122 односторонней муфты 120, и тем самым может быть реализовано большое передаточное число i. Как показано на фиг. 4D, когда эксцентриситет r1 эксцентрикового диска 104 является "нулем", угол θ2 колебания входного элемента 122 односторонней муфты 120 может задаваться равным "нулю", и тем самым передаточное число i может задаваться равным "бесконечности (∞)".
Фиг. 6 показывает основные элементы трансмиссии для передачи движущей силы механизма BD (BD1 и BD2) бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии, сконфигурированного в качестве четырехзвенного рычажного механизма. Фиг. 7 показывает взаимосвязь между углом поворота (0) входного вала 101 и углом ω2 поворота входного элемента 122 односторонней муфты 120 при изменении эксцентриситета r1 (передаточного числа i) эксцентрикового диска 104, который вращается с входным валом 101 на постоянной скорости, на "большой", "средний" и "небольшой" в механизме BD (BD1 и BD2) бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии. Фиг. 8 показывает основные принципы извлечения вывода, когда мощность передается из входной стороны (входного вала 101 или эксцентрикового диска 104) на выходную сторону (выходной элемент 121 односторонней муфты 120) посредством нескольких соединительных элементов 130 в механизме BD (BD1 и BD2) бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии.
Как показано на фиг. 6, входной элемент 122 односторонней муфты 120 выполняет колебательное движение посредством мощности, которая должна предоставляться из эксцентрикового диска 104 через соединительный элемент 130. Когда входной вал 101, вращающий эксцентриковый диск 104, вращается один раз, входной элемент 122 односторонней муфты 120 возвратно-поступательно колеблется один раз. Как показано на фиг. 7, период колебаний входного элемента 122 односторонней муфты 120 является всегда постоянным независимо от значения эксцентриситета r1 эксцентрикового диска 104. Угловая скорость ω2 входного элемента 122 определяется посредством угловой скорости ω1 вращения и эксцентриситета r1 эксцентрикового диска 104 (входного вала 101).
Один конец (кольцевая часть 131) соединительных элементов 130, соединяющих входной вал 101 и одностороннюю муфту 120, соединяется с возможностью вращения с эксцентриковым диском 104, предоставляемым вокруг входной центральной оси О1 в направлении вдоль окружности через равные расстояния. Таким образом, как показано на фиг. 8, колебательное движение, сформированное во входном элементе 122 односторонней муфты 120 посредством вращательного движения эксцентрикового диска 104, последовательно сформировано в определенной фазе.
В это время передача мощности (крутящего момента) из входного элемента 122 в выходной элемент 121 односторонней муфты 120 выполняется только посредством режима, при котором частота вращения положительного направления (направления стрелки RD1 на фиг. 3) входного элемента 122 превышает частоту вращения положительного направления выходного элемента 121. Другими словами, в односторонней муфте 120, когда частота вращения входного элемента 122 выше частоты вращения выходного элемента 121, зацепление (сцепление) первоначально сформировано через ролик 123, и мощность входного элемента 122 передается в выходной элемент 121 посредством соединительного элемента 130, посредством чего формируется движущая сила.
После того, как приведение в действие вследствие одного соединительного элемента 130 заканчивается, частота вращения входного элемента 122 понижается больше частоты вращения выходного элемента 121, и сцепление, обусловленное роликом 123, расцепляется посредством движущей силы другого соединительного элемента 130, тем самым возвращаясь в свободное состояние (рабочее состояние). Это последовательно выполняется посредством определенного числа соединительных элементов 130, колебательное движение преобразуется во вращательное движение одного направления. По этой причине только мощность входного элемента 122 для времени, превышающего частоту вращения выходного элемента 121, последовательно передается в выходной элемент 121, и фактически плавная обычная вращательная мощность предоставляется в выходной элемент 121.
В механизме BD (BD1 и BD2) бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии типа четырехзвенного рычажного механизма, посредством изменения эксцентриситета r1 эксцентрикового диска 104, может быть определено передаточное число (передаточное число=целевой элемент приведения в движение вращается посредством одного вращения коленчатого вала двигателя). В этом случае, посредством обнуления эксцентриситета r1, передаточное число i может задаваться равным бесконечности, посредством чего угол θ2 колебания, который должен быть передан во входной элемент 122, может задаваться равным нулю без ограничения даже во время вращения двигателя.
Основной режим работы контроллера
Далее описывается содержимое управления, выполняемого в приводной системе 1.
Как показано на фиг. 1, контроллер 5 управляет различными шаблонами движения (также называемыми шаблонами работы) посредством отправки управляющего сигнала в первый и второй двигатели ENG1, ENG2, главный электромотор/генератор MG1, вспомогательный электромотор/генератор MG2, актуатор 180 механизмов BD1 и BD2 бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии, составляющих первую и вторую трансмиссии TM1 и TM2, механизмы CL1 и CL2 муфты, механизм 20 синхронизации и т.п., чтобы управлять элементами. В дальнейшем в этом документе описывается содержимое типичного управления.
Контроллер 5 имеет функцию выбора и выполнения режима управления EV-движением, который управляет EV-движением только посредством движущей силы главного электромотора/генератора MG1, режима управления движением за счет работы двигателя, который управляет движением за счет работы двигателя только посредством движущей силы первого двигателя ENG1 и/или второго двигателя ENG2, и режима управления движением в последовательном режиме, который приводит в действие вспомогательный электромотор/генератор MG2 в качестве генератора посредством первого двигателя ENG1 и управляет движением в последовательном режиме, выполняющим движение в режиме посредством движущей силы главного электромотора/генератора MG1 при подаче созданной электрической энергии в главный электромотор/генератор MG1 и/или аккумулятор 8. Контроллер 5 также имеет функцию выполнения последовательного режима движения посредством использования как движущей силы главного электромотора/генератора MG1, так и движущей силы первого двигателя ENG1. EV-движение, движение в последовательном режиме и движение за счет работы двигателя выбираются и выполняются в зависимости от остаточной емкости (SOC) требуемой движущей силы и аккумулятора 8.
В данном документе движение в последовательном режиме выполняется между EV-движением и движением за счет работы двигателя при переключении режима движения с EV-движения на движение за счет работы двигателя. Во время движения в последовательном режиме, посредством управления числом оборотов первого двигателя ENG1 и/или передаточным числом первой трансмиссии TM1, управление выполняется таким образом, что частота вращения, которая должна вводиться во входной элемент 122 первой односторонней муфты OWC1, ниже частоты вращения выходного элемента 121.
При переключении режима движения из движения в последовательном режиме на движение за счет работы двигателя, посредством управления числом оборотов первого двигателя ENG1 и передаточным числом первой трансмиссии TM1, частота вращения, которая должна вводиться во входной элемент 122 первой односторонней муфты OWC1, изменяется на значение, превышающее частоту вращения выходного элемента 121, посредством чего режим движения переходит от движения в последовательном режиме к движению за счет работы двигателя.
Когда первый двигатель ENG1 запускается во время EV-движения в состоянии, в котором передаточное число первой трансмиссии TM1 задается таким образом, что входное число оборотов первой односторонней муфты OWC1 превышает выходное число оборотов (в состоянии задания передаточного числа равным бесконечности, с тем чтобы сводить нагрузку при вращении до минимума), первый двигатель ENG1 запускается с использованием движущей силы вспомогательного электромотора/генератора MG2. После переключения режима движения из движения в последовательном режиме на движение за счет работы двигателя прекращается выработка электричества посредством вспомогательного электромотора/генератора MG2. Тем не менее, после переключения режима движения из последовательного режима движения на режим движения за счет работы двигателя, когда остаточная емкость (SOC) аккумулятора 8 равна или меньше первого предварительно определенного значения (стандартного значения: например, стандартное SOCt=35%), поддерживается зарядка (операция зарядки аккумулятора 8 посредством выработки электричества) посредством вспомогательного электромотора/генератора MG2.
Затем, при выполнении запуска второго двигателя ENG2, например, в качестве одного способа, передаточное число второй трансмиссии TM2 управляется таким образом, что оно передается при ограниченном значении (значении ближе к целевому значению в максимально возможной степени), так что мощность из второго двигателя ENG2 может быть передана во вторую одностороннюю муфту OWC2 (i≠∞), и частота вращения входного элемента 122 второй односторонней муфты OWC2 ниже частоты вращения выходного элемента 121. В противном случае, в качестве другого способа, при запуске второго двигателя ENG2, управление выполняется таким образом, что передаточное число второй трансмиссии TM2 задается равным бесконечности (∞), и частота вращения входного элемента 122 второй односторонней муфты OWC2 ниже частоты вращения выходного элемента 121. После запуска второго двигателя ENG2, посредством изменения передаточного числа второй трансмиссии TM2 на ограниченное значение (целевое значение) управляется частота вращения, которая должна вводиться во вторую одностороннюю муфту OWC2.
В данном документе, в состоянии движения посредством использования движущей силы первого двигателя ENG1 или главного электромотора/генератора MG1, при запуске второго двигателя ENG2 посредством использования мощности целевого элемента 11 приведения в движение, посредством принудительного перехода механизма 20 синхронизации, предоставляемого между выходным валом S2 второго двигателя ENG2 и целевым элементом 11 приведения в движение, в состояние соединения с возможностью передачи движущей силы, проворачивание (вращение при запуске) второго двигателя ENG2 выполняется посредством использования мощности целевого элемента 11 приведения в движение, и запускается второй двигатель ENG2.
Когда запускается второй двигатель ENG2, чтобы переключать источник приведения в движение с первого двигателя ENG1 на второй двигатель ENG2 в состоянии, в котором сформированная мощность первого двигателя ENG1 вводится в целевой элемент 11 приведения в движение через первую одностороннюю муфту OWC1, число оборотов второго двигателя ENG2 и/или передаточное число второй трансмиссии TM2 изменяется таким образом, что число оборотов, которое должно вводиться во входной элемент 122 второй односторонней муфты OWC2, превышает число оборотов выходного элемента 121. Как результат, можно плавно переключать двигатель, используемый в качестве источника приведения в движение, с первого двигателя ENG1 на второй двигатель ENG2.
Когда движущие силы как первого двигателя ENG1, так и второго двигателя ENG2 объединяются и передаются в целевой элемент 11 приведения в движение, выполняется управление синхронизацией, которое управляет числом оборотов первого и второго двигателей ENG1 и ENG2 и/или передаточным числом первой и второй трансмиссий TM1 и TM2 таким образом, что частоты вращения, которые должны вводиться в оба входных элемента 122 первой односторонней муфты OWC1 и второй односторонней муфты OWC2, обычно синхронизируются так, что они превышают частоту вращения выходного элемента 121.
В этом случае, во время ускорения, оба двигателя ENG1 и ENG2 не перемещаются безусловно, но выполнены с возможностью зависеть от выходного запроса посредством повышения вывода другого двигателя (второго двигателя ENG2) в состоянии фиксации одного двигателя (первого двигателя ENG1) в высокоэффективной рабочей точке.
В частности, при управлении числом оборотов первого и второго двигателей ENG1 и ENG2 и/или передаточным числом первой и второй трансмиссий TM1 и TM2 таким образом, что частоты вращения, которые должны вводиться во входные элементы 122 первой односторонней муфты OWC1 и второй односторонней муфты OWC2, превышают частоту вращения выходного элемента 121 в состоянии фиксации рабочего режима в определенной области, так что число оборотов и/или крутящий момент первого двигателя ENG1 переходит в высокоэффективную рабочую область, управляется первый двигатель ENG1 и/или первая трансмиссия TM1, и управление вторым двигателем ENG2 и второй трансмиссией TM2 соответствует выходному запросу, превышающему вывод, который должен быть получен посредством фиксированного рабочего режима.
В качестве способа управления, отличающегося от вышеописанного способа, в зависимости от запрашиваемого вывода, второй двигатель ENG2 с большим рабочим объемом может устанавливаться на стороне фиксации рабочего режима, например, когда запрашиваемый вывод равен или превышает предварительно определенное значение, первый двигатель ENG1 устанавливается на стороне фиксации рабочего режима, а когда запрашиваемый вывод равен или меньше предварительно определенного значения, второй двигатель ENG2 может устанавливаться на стороне фиксации рабочего режима.
Во время движения назад транспортного средства механизмы CL1 и CL2 муфты переходят в состояние разъединения, посредством чего прекращается состояние неспособности выполнять движение назад посредством сцепления первой и второй трансмиссий TM1 и TM2. Между тем, во время начала движения на подъеме, по меньшей мере, один из механизмов CL1 и CL2 муфты переходит в состояние соединения.
Шаблон работы
Далее описывается шаблон работы для выполнения приводной системы варианта осуществления.
Фиг. 9-23 укрупнено показывают извлечение шаблонов A-O работы. Фиг. 24-33 показывают операцию управления, которая выполняется в зависимости от каждого рабочего состояния или режима управления во время переключения режима движения. Ссылки с номерами A-O в правой верхней части в рамке, показывающие каждый шаблон работы фиг. 24-33, соответствуют ссылкам с номерами шаблонов A-O работы, извлекаемых и показанных на фиг. 9-23. На чертежах, показывающих шаблоны работы, источник приведения в движение в ходе работы отличается и показывается посредством затенения, и тракт передачи мощности или потока электрической энергии показывается посредством стрелок со сплошными линиями, пунктирными линиями и т.п.
В шаблоне A работы, показанном на фиг. 9, EV-движение выполняется посредством движущей силы главного электромотора/генератора MG1. Другими словами, главный электромотор/генератор MG1 приводится в действие посредством проведения электричества из аккумулятора 8 в главный электромотор/генератор MG1, движущая сила главного электромотора/генератора MG1 передается в целевой элемент 11 приведения в движение через ведущую шестерню 15 и ведомую шестерню 12 и передается на ведущее колесо 2 через дифференциал 10 и левый и правый приводные валы 13L и 13R, чтобы выполнять движение. В это время механизмы CL1 и CL2 муфты находятся в состоянии разъединения (отключенном состоянии).
В шаблоне B работы, показанном на фиг. 10, вспомогательный электромотор/генератор MG вырабатывает электричество с использованием движущей силы первого двигателя ENG1, вырабатываемая электрическая энергия подается в главный электромотор/генератор MG1 и аккумулятор 8, тем самым выполняя движение в последовательном режиме. Запуск первого двигателя ENG1 выполняется посредством вспомогательного электромотора/генератора MG2. В это время передаточное число первой трансмиссии TM1 задается равным бесконечности.
В шаблоне C работы, показанном на фиг. 11, движение в параллельном режиме выполняется посредством использования движущих сил как главного электромотора/генератора MG1, так и первого двигателя ENG1. При передаче движущей силы первого двигателя ENG1 в целевой элемент 11 приведения в движение, число оборотов первого двигателя ENG1 и/или передаточное число первой трансмиссии TM1 управляется таким образом, что входное число оборотов первой односторонней муфты OWC1 превышает выходное число оборотов. Как результат, объединенная сила движущей силы главного электромотора/генератора MG1 и движущей силы первого двигателя ENG1 может быть передана в целевой элемент 11 приведения в движение. Шаблон C работы выполняется, когда запрашиваемая движущая сила во время ускорения и т.п. является большой при движении на низкой скорости или движении на средней скорости. В это время механизм CL1 муфты поддерживается в состоянии соединения, и механизм CL2 муфты поддерживается в состоянии разъединения. Как результат, движущая сила первого двигателя ENG1 передается в целевой элемент 11 приведения в движение, и предотвращается движение вследствие неполного расцепления второй односторонней муфты OWC2.
Шаблон D работы, показанный на фиг. 12, представляет собой шаблон начала движения, когда SOC является низким в состоянии выполнения движения за счет работы двигателя посредством использования движущей силы первого двигателя ENG1.
В шаблоне E работы, показанном на фиг. 13, посредством работы в рекуперативном режиме главного электромотора/генератора MG1, который использует мощность, которая должна быть передана из ведущего колеса 2 через целевой элемент 11 приведения в движение во время замедления, главный электромотор/генератор MG1 выступает в качестве генератора, механическая энергия, которая должна вводиться из ведущего колеса 2 через целевой элемент 11 приведения в движение, изменяется на электрическую энергию. Рекуперативная тормозная сила передается на ведущее колесо 2, и рекуперативная электрическая энергия заряжается в аккумулятор 8. В это время разъединяются механизмы CL1 и CL2 муфты.
В шаблоне F работы, показанном на фиг. 14, движение за счет работы двигателя выполняется с использованием только движущей силы первого двигателя ENG1, одновременно, вспомогательный электромотор/генератор MG2 вырабатывает электричество с использованием движущей силы первого двигателя ENG1, и созданная электрическая энергия заряжается в аккумулятор 8. Выработка электричества вспомогательного электромотора/генератора MG2 может быть прекращена в зависимости от SOC.
В шаблоне G работы, показанном на фиг. 15, второй двигатель ENG2 запускается посредством мощности, введенной в целевой элемент 11 приведения в движение (картер дифференциала) через механизм 20 синхронизации (муфту стартера) при движении посредством движущей силы первого двигателя ENG1, и недостаток вывода на ведущее колесо 2 вследствие увеличения нагрузки во время запуска компенсируется посредством движущей силы главного электромотора/генератора MG1. Вспомогательный электромотор/генератор MG2 вырабатывает электричество с использованием движущей силы первого двигателя ENG1, и созданная электрическая энергия подается в главный электромотор/генератор MG1 или заряжается в аккумулятор 8.
В шаблоне H работы, показанном на фиг. 16, движение за счет работы двигателя выполняется с использованием движущей силы первого двигателя ENG1, и посредством разъединения (или выхода из состояния зацепления) соединенного механизма 20 синхронизации в шаблоне G работы, целевой элемент 11 приведения в движение (картер дифференциала) и выходной вал S2 второго двигателя ENG2 переходят в разделенное состояние. В этом состоянии мощность второго двигателя ENG2 после запуска вводится во вторую трансмиссию TM2. Тем не менее, на этом этапе, входное число оборотов второй односторонней муфты OWC2 не превышает выходное число оборотов, и таким образом, вывод второй трансмиссии TM2 не вводится в целевой элемент 11 приведения в движение. Вспомогательный электромотор/генератор MG2 вырабатывает электричество с использованием движущей силы первого двигателя ENG1 и заряжает созданную электрическую энергию в аккумулятор 8.
В шаблоне I работы, показанном на фиг. 17, выполняется движение за счет работы двигателя вследствие движущей силы второго двигателя ENG2. Шаблон I работы изменяет передаточное число второй трансмиссии TM2 с состояния шаблона H работы на сторону OD (повышающей передачи), осуществляет управление таким образом, что число оборотов входного элемента 122 второй односторонней муфты OWC2 превышает число оборотов выходного элемента 121, посредством чего мощность второго двигателя ENG2 передается в целевой элемент 11 приведения в движение (картер дифференциала) через вторую трансмиссию TM2, тем самым реализуя движение за счет работы двигателя вследствие движущей силы второго двигателя ENG2. В шаблоне I работы, на этапе, на котором устанавливается зацепление посредством второго двигателя ENG2 (устанавливается передача мощности в целевой элемент 11 приведения в движение), первый двигатель ENG1 останавливается. В это время механизм CL2 муфты поддерживается в состоянии соединения, и механизм CL1 муфты поддерживается в состоянии разъединения. Как результат, движущая сила второго двигателя ENG2 передается в целевой элемент 11 приведения в движение, и предотвращается движение вследствие неполного расцепления односторонней муфты OWC1.
Шаблон J работы, показанный на фиг. 18, представляет собой шаблон работы, когда запрашиваемый вывод дополнительно увеличивается в состоянии выполнения движения за счет работы двигателя с использованием движущей силы второго двигателя ENG2. В шаблоне J работы, в состоянии движения посредством второго двигателя ENG2, запускается первый двигатель ENG1, движущие силы как первого двигателя ENG1, так и второго двигателя ENG2 объединяются и передаются в целевой элемент 11 приведения в движение (картер дифференциала). Другими словами, число оборотов первого и второго двигателей ENG1 и ENG2 и/или передаточные числа первой и второй трансмиссий TM1 и TM2 управляются таким образом, что число оборотов входных элементов 122 первой и второй односторонних муфт OWC1 и OWC2 синхронизируется, чтобы превышать число оборотов (число оборотов целевого элемента 11 приведения в движение) выходного элемента 121.
Шаблон K работы, показанный на фиг. 19, представляет собой, например, шаблон работы, когда запрос на замедление формируется во время движения на средней скорости. В шаблоне K работы останавливаются первый двигатель ENG1 и второй двигатель ENG2, главный электромотор/генератор MG1 выполняет выработку электричества посредством мощности, которая должна быть передана из ведущего колеса 2 через целевой элемент 11 приведения в движение наряду с замедлением, рекуперативная электрическая энергия, созданная таким образом, заряжается в аккумулятор 8, и рекуперативная мощность принудительно действует на ведущее колесо 2. Одновременно, механизм 20 синхронизации переходит в состояние соединения, и торможение двигателем за счет второго двигателя ENG2 принудительно действует на ведущее колесо 2 в качестве тормозной силы.
Шаблон L работы, показанный на фиг. 20, представляет собой шаблон работы во время переключения, когда запрашиваемый вывод увеличивается в состоянии движения посредством движущей силы второго двигателя ENG2. В шаблоне L работы, чтобы запускать первый двигатель ENG1, приводится в действие вспомогательный электромотор/генератор MG2. В это время передаточное число первой трансмиссии TM1 задается равным бесконечности. После того, как первый двигатель ENG1 запускается с использованием шаблона работы, выполняется шаблон J работы, в котором движущие силы первого и второго двигателей ENG1 и ENG2 передаются в целевой элемент 11 приведения в движение.
В шаблоне M работы, показанном на фиг. 21, механизм 20 синхронизации переходит в состояние соединения и переходит в состояние, в котором может быть использовано торможение двигателем за счет второго двигателя ENG2, вспомогательный электромотор/генератор MG2 вырабатывает электричество с использованием движущей силы первого двигателя ENG1, и созданная электрическая энергия заряжается в аккумулятор 8.
В шаблоне N работы, показанном на фиг. 22, механизм 20 синхронизации переходит в состояние соединения и переходит в состояние, в котором может быть использовано торможение двигателем за счет второго двигателя ENG2, и рекуперативная электрическая энергия создается в главном электромоторе/генераторе MG1 и заряжается в аккумулятор 8. Одновременно, вспомогательный электромотор/генератор MG2 вырабатывает электричество с использованием движущей силы первого двигателя ENG1, и созданная электрическая энергия заряжается в аккумулятор 8. Посредством поддержания механизма 20 синхронизации в состоянии соединения второй двигатель ENG2 находится в состоянии готовности к проворачиванию.
Шаблон O работы, показанный на фиг. 23, представляет собой шаблон работы во время остановки, и в шаблоне O работы вспомогательный электромотор/генератор MG2 вырабатывает электричество с использованием движущей силы первого двигателя ENG1, и созданная электрическая энергия заряжается в аккумулятор 8. В это время, посредством задания передаточных чисел первой и второй трансмиссий TM1 и TM2 равными бесконечности (∞) или разъединения муфт CL1 и CL2, могут подавляться потери от тормозного момента.
Режим управления в зависимости от рабочего состояния
Далее со ссылкой на фиг. 24-33 описываются режимы управления в различных рабочих состояниях. Различные рабочие состояния показаны в табличной форме, и в левой нижней части в каждой рамке в таблице для удобства описания приводятся ссылки с номерами, соответствующие числам в круглых скобках. Ссылки с номерами A-O в правой верхней части в каждой рамке соответствуют укрупненным видам фиг. 9-23 и упоминаются при необходимости.
Во время начала движения
Во-первых, со ссылкой на фиг. 24 описывается режим управления во время начала движения.
(1) Во время постепенного ускорения при движении в режиме оптимального регулирования скорости во время начала движения выполняется EV-движение посредством базового шаблона A работы. При EV-движении главный электромотор/генератор MG1 приводится в действие посредством электрической энергии, которая должна подаваться из аккумулятора 8, и движение выполняется только посредством движущей силы.
(2) Во время ускорения выполняется движение в последовательном режиме с использованием шаблона B работы. При движении в последовательном режиме, во-первых, первый двигатель ENG1 запускается посредством вспомогательного электромотора/генератора MG2. Когда запускается второй двигатель ENG2, вспомогательный электромотор/генератор MG2 выступает в качестве генератора, чтобы вырабатывать электричество, и созданная электрическая энергия подается в аккумулятор 8 и главный электромотор/генератор MG1, посредством чего электрическая энергия, выработанная во вспомогательном электромоторе/генераторе MG2 посредством мощности первого двигателя ENG1, эффективно используется при продолжении EV-движения. В это время число оборотов первого двигателя ENG1 и/или передаточное число первой трансмиссии TM1 управляется таким образом, что входное число оборотов первой односторонней муфты OWC1 ниже выходного числа оборотов.
(3) Когда число оборотов первого двигателя ENG1 посредством управления увеличивается в зависимости от запроса на ускорение, передаточное число первой трансмиссии TM1 изменяется таким образом, что входное число оборотов первой односторонней муфты OWC1 превышает выходное число оборотов, и выполняется движение в параллельном режиме, в котором объединяются движущие силы как главного электромотора/генератора MG1, так и первого двигателя ENG1. Когда SOC является низким, вспомогательный электромотор/генератор MG2 может быть использован в качестве генератора, чтобы выполнять зарядку аккумулятора 8.
(4) Когда SOC является низким, начало движения выполняется посредством движения за счет работы двигателя посредством первого двигателя ENG1, показанного в шаблоне D работы. Даже в этом случае вспомогательный электромотор/генератор MG2 может быть использован в качестве генератора, чтобы выполнять зарядку аккумулятора 8.
Таким образом, во время начала движения транспортного средства, режим EV-движения с использованием движущей силы главного электромотора/генератора MG1, последовательный режим движения с использованием первого двигателя ENG1, вспомогательного электромотора/генератора MG2 и главного электромотора/генератора MG1, параллельный режим движения с использованием движущих сил как главного электромотора/генератора MG1, так и первого двигателя ENG1 и режим движения за счет работы двигателя посредством первого двигателя ENG1 выбираются и выполняются в зависимости от рабочего состояния.
Во время движения на низкой скорости (например, 0-30 км/ч)
Далее со ссылкой на фиг. 25 описывается режим управления во время движения на низкой скорости.
(5), (6) Во время постепенного ускорения при движении в режиме оптимального регулирования скорости или во время постепенного замедления при движении в режиме оптимального регулирования скорости, когда, например, разделяется управление акселератором, выполняется EV-движение с использованием шаблона A работы.
(7) Во время замедления, когда тормоз ступенчато переключается, выполняется работа в рекуперативном режиме с использованием шаблона E работы.
(8), (9) Даже во время постепенного замедления при движении в режиме оптимального регулирования скорости и во время постепенного ускорения при движении в режиме оптимального регулирования скорости, когда остаточная емкость (SOC) аккумулятора 8 равна или меньше 35%, выполняется работа в последовательном режиме с использованием шаблона B работы.
(10) Даже в случае ускорения, выполняется работа в последовательном режиме с использованием шаблона B работы.
(11) Когда запрос на ускорение является высоким, посредством переключения на шаблон C работы выполняется движение в параллельном режиме с использованием движущих сил главного электромотора/генератора MG1 и первого двигателя ENG1.
Переключение источника приведения в движение с главного электромотора/генератора MG1 на первый двигатель ENG1
Когда источники приведения в движение переключаются с главного электромотора/генератора MG1 на первый двигатель ENG1, работа управляется так, как показано на фиг. 26.
(12), (13) Во-первых, из состояния, в котором выполняется EV-движение с использованием шаблона A работы, первый двигатель ENG1 запускается посредством вспомогательного электромотора/генератора MG2. В это время передаточное число первой трансмиссии TM1 задается равным бесконечности, и вывод первого двигателя ENG1 не поступает в целевой элемент 11 приведения в движение. После запуска выполняется переключение на шаблон B работы, и выполняется движение в последовательном режиме посредством выработки электричества вспомогательного электромотора/генератора MG2.
(14) Затем выполняется переход в шаблон F работы, число оборотов первой односторонней муфты OWC1 и/или передаточное число первой трансмиссии TM1 управляется таким образом, что входное число оборотов первой односторонней муфты OWC1 превышает выходное число оборотов, и мощность первого двигателя ENG1 передается в целевой элемент 11 приведения в движение. Например, после задания передаточного числа равным бесконечности, чтобы переходить в режим зарядки, передаточное число перемещается в сторону OD (повышающей передачи), и плавно выполняется переход от EV-движения посредством главного электромотора/генератора MG1 к движению за счет работы двигателя посредством первого двигателя ENG1 через движение в последовательном режиме. В это время соединение механизма CL1 муфты управляется в подходящее время, так что не формируется задержка.
Когда устанавливается передача мощности (переключение источника приведения в движение) в целевой элемент 11 приведения в движение посредством первого двигателя ENG1, останавливается главный электромотор/генератор MG1. Тем не менее, когда остаточная емкость аккумулятора (SOC) является небольшой, выработка электричества и зарядка посредством вспомогательного электромотора/генератора MG2 продолжается, а когда остаточная емкость аккумулятора (SOC) является достаточной, останавливается вспомогательный электромотор/генератор MG2.
Во время движения на средней скорости (например, 20-70 км/ч)
Далее со ссылкой на фиг. 27 описывается режим управления во время движения на средней скорости.
(15) Во время постепенного ускорения при движении в режиме оптимального регулирования скорости, с использованием шаблона F работы выполняется движение за счет одного двигателя с использованием только движущей силы первого двигателя ENG1. В это время аккумулятор 8 заряжается посредством электрической энергии, выработанной во вспомогательном электромоторе/генераторе MG2. Первый двигатель ENG1 работает в высокоэффективной рабочей точке, и управление передаточным числом первой трансмиссии TM1 соответствует рабочему состоянию.
(16), (17) Во время постепенного замедления и во время замедления, с использованием шаблона E работы останавливается первый двигатель ENG1, переключаются механизмы CL1 и CL2 муфты, и выполняется работа в рекуперативном режиме посредством главного электромотора/генератора MG1.
(18) Между тем, во время ускорения выполняется переключение на шаблон C работы, выполняется параллельная работа с использованием движущих сил как первого двигателя ENG1, так и главного электромотора/генератора MG1. В это время, по существу, выполняется движение за счет работы двигателя посредством первого двигателя ENG1, и главный электромотор/генератор MG1 усиливает запрос на ускорение. Режим управления выбирается, когда изменение передаточного числа первой трансмиссии TM1 не может соответствовать запросу на ускорение во время движения на средней скорости.
Переключение источника приведения в движение с первого двигателя ENG1 на второй двигатель ENG2
При выполнении переключения от движения за счет работы двигателя с использованием движущей силы первого двигателя ENG1 на движение за счет работы двигателя с использованием второго двигателя ENG2 выполняется оперативное управление, как показано на фиг. 28.
(19), (20) Во-первых, в состоянии, в котором двигатель работает посредством первого двигателя ENG1 с использованием шаблона F работы, выполняется переключение на шаблон G работы, и запускается второй двигатель ENG2. В этом случае механизм 20 синхронизации находится в состоянии соединения, и выходной вал S2 второго двигателя ENG2 проворачивается посредством мощности целевого элемента 11 приведения в движение, посредством чего запускается второй двигатель ENG2. В это время понижение числа оборотов целевого элемента 11 приведения в движение посредством толчка при запуске восполняется посредством главного электромотора/генератора MG1. Другими словами, запуск второго двигателя ENG2 может быть выполнен только посредством приведения в действие от первого двигателя ENG1, введенного в целевой элемент 11 приведения в движение, но может быть выполнен даже посредством использования движущей силы главного электромотора/генератора MG1. В это время передаточное число второй трансмиссии TM2 может задаваться таким образом, что входное число оборотов односторонней муфты ниже выходного числа оборотов, может задаваться равным бесконечности и может задаваться равным значению, немного меньшему целевого передаточного числа. Когда движущая сила первого двигателя ENG1 является достаточной, вспомогательный электромотор/генератор MG2 может вырабатывать электричество, чтобы заряжать аккумулятор 8.
(21) После этого, когда запускается второй двигатель ENG2, выполняется переключение на шаблон H работы, механизм 20 синхронизации находится в состоянии разъединения, и останавливается главный электромотор/генератор MG1. На этом этапе, мощность второго двигателя ENG2 находится в состоянии отсутствия перехода в целевой элемент 11 приведения в движение. Таким образом, передаточное число второй трансмиссии TM2 постепенно изменяется на OD-сторону. В это время вспомогательный электромотор/генератор MG2 вырабатывает электричество с использованием первого двигателя ENG1, чтобы заряжать аккумулятор 8.
(22) Передаточное число второй трансмиссии TM2 изменяется на OD-сторону, и входное число оборотов второй односторонней муфты OWC2 превышает выходное число оборотов, посредством чего выполняется переключение на шаблон I работы, и движущая сила второго двигателя ENG2 передается в целевой элемент 11 приведения в движение через вторую одностороннюю муфту OWC2.
Во время движения на средневысокой скорости (50-110 км/ч)
Далее на основе фиг. 29 описывается режим управления во время движения на средневысокой скорости.
(23) Во время постепенного ускорения при движении в режиме оптимального регулирования скорости с использованием шаблона I работы выполняется движение за счет одного двигателя с использованием движущей силы второго двигателя ENG2.
(24) Во время ускорения, посредством переключения на шаблон J работы, описанный ниже, выполняется движение с использованием движущей силы как второго двигателя ENG2, так и первого двигателя ENG1. Когда SOC является низким, вспомогательный электромотор/генератор MG2 может быть использован в качестве генератора, чтобы заряжать аккумулятор 8.
(25) Во время постепенного замедления при движении в режиме оптимального регулирования скорости с использованием шаблона E работы выполняется работа в рекуперативном режиме посредством главного электромотора/генератора MG1, и останавливаются двигателя ENG1 и ENG2. При возвращении от (25) к (23), механизм 20 синхронизации находится в состоянии соединения, и проворачивается второй двигатель ENG2.
(26) Во время замедления с использованием шаблона K работы главный электромотор/генератор MG1 переводится на работу в рекуперативном режиме, и одновременно механизм 20 синхронизации находится в состоянии соединения, посредством чего выполняется торможение двигателем за счет второго двигателя ENG2.
Переключение с движения за счет работы двигателя от второго двигателя ENG2 на движение за счет работы двигателя посредством второго двигателя ENG2 и первого двигателя ENG1
Когда движение за счет работы двигателя с использованием движущей силы второго двигателя ENG2 переходит к движению за счет работы двигателя с использованием обеих движущих сил первого двигателя ENG1 в дополнение к второму двигателю ENG2, работа управляется так, как показано на фиг. 30.
(27), (28) Во-первых, с использованием шаблона I работы, в состоянии, в котором выполняется движение за счет одного двигателя посредством второго двигателя ENG2, как показано в шаблоне L работы, первый двигатель ENG1 запускается с использованием вспомогательного электромотора/генератора MG2.
(29) После этого, как показано в шаблоне J работы, число оборотов первого и второго двигателей ENG1 и ENG2 и/или передаточные числа первой и второй трансмиссий TM1 и TM2 управляются таким образом, что число оборотов входных элементов 122 первой и второй односторонних муфт OWC1 и OWC2 синхронизируется и превышает число оборотов (число оборотов целевого элемента 11 приведения в движение) выходного элемента 121, и выполняется переход к движению за счет работы двигателя, в котором объединяются движущие силы второго двигателя ENG2 и первого двигателя ENG1.
Во время движения на высокой скорости (100-Vmax км/ч)
Далее на основе фиг. 31 описывается режим управления во время движения на высокой скорости.
(30), (31) Во время постепенного ускорения при движении в режиме оптимального регулирования скорости и во время ускорения, с использованием шаблона J работы выполняется движение за счет работы двигателя с использованием объединенной силы движущей силы второго двигателя ENG2 и движущей силы первого двигателя ENG1. В это время первый двигатель ENG1 с небольшим рабочим объемом работает в фиксированном рабочем режиме, в котором первый двигатель ENG1 и/или первая трансмиссия TM1 управляется таким образом, что число оборотов или крутящий момент переходит в высокоэффективную рабочую область, и в отношении дополнительного запрашиваемого вывода управляется второй двигатель ENG2 с большим рабочим объемом и/или вторая трансмиссия TM2. Когда SOC является низким, вспомогательный электромотор/генератор MG2 используется в качестве генератора, чтобы заряжать аккумулятор 8.
(32) Во время постепенного замедления при движении в режиме оптимального регулирования скорости с использованием шаблона M работы механизм 20 синхронизации находится в состоянии соединения, выполняется торможение двигателем за счет второго двигателя ENG2. В это время первый двигатель ENG1, не способствующий замедлению, используется в операции выработки электричества вспомогательного электромотора/генератора MG2, чтобы заряжать аккумулятор 8.
(33) Во время замедления, при ступенчатом переключении тормоза выполняется переключение на шаблон N работы, механизм 20 синхронизации находится в состоянии соединения, посредством чего выполняется торможение двигателем за счет второго двигателя ENG2. Одновременно, посредством работы в рекуперативном режиме главного электромотора/генератора MG1 применяется сильная тормозная сила. Рекуперативная электрическая энергия, созданная в главном электромоторе/генераторе MG1, заряжается в аккумулятор 8. Первый двигатель ENG1, не способствующий замедлению, используется в операции выработки электричества вспомогательного электромотора/генератора MG2, чтобы заряжать аккумулятор 8.
Во время движения назад
Далее на основе фиг. 32 описывается режим управления во время движения назад.
(34) Во время движения назад, в качестве постепенного ускорения при движении в режиме оптимального регулирования скорости, выполняется EV-движение с использованием шаблона A работы. Когда выполняется движение назад, в первой и второй односторонних муфтах OWC1 и OWC2 выходной элемент 121, соединенный целевым элементом 11 приведения в движение, вращается в противоположном направлении (направлении стрелки RD2 на фиг. 3) относительно положительного направления, и тем самым входной элемент 122 и выходной элемент 121 зацепляются друг с другом через ролик 123. Когда входной элемент 122 зацепляется с выходным элементом 121, вращающая сила противоположного направления выходного элемента 121 действует на входной элемент 122. Тем не менее, когда входная центральная ось О1 располагается на выносной линии соединительного элемента 130, показанного на фиг. 34A, и входная центральная ось О1 и вторая точка О4 опоры достигают самой отделенной позиции (или когда направление вращения противоположного направления относительно положительного направления представляет собой направление стрелки RD1 на фиг. 3, позиция, в которой соединительный элемент 130, показанный на фиг. 34B, проходит через входную центральную ось О1, и входная центральная ось О1 и вторая точка О4 опоры являются ближайшими друг к другу), входной элемент 122 соединяется с соединительным элементом 130, посредством чего ограничивается колебательное движение входного элемента 122. Таким образом, передача движения для дополнительного противоположного направления блокируется. Соответственно, даже если выходной элемент 121 вращается в режиме заднего хода, зацепляются первая и вторая трансмиссии TM1 и TM2, состоящие из механизмов BD1 и BD2 бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии, посредством чего образуется состояние, в котором движение назад является невозможным (состояние невозможности режима заднего хода). Таким образом, механизмы CL1 и CL2 муфты находятся в состоянии расцепления заранее, чтобы не допускать сцепления, главный электромотор/генератор MG1 вращается в режиме заднего хода в этом состоянии, посредством чего транспортное средство движется в режиме заднего хода.
(35) Даже во время движения назад при EV-движении, когда остаточная емкость SOC аккумулятора 8 равна или меньше 35%, выполняется переключение на движение в последовательном режиме шаблона B работы, и главный электромотор/генератор MG1 вращается в режиме заднего хода в ходе зарядки аккумулятора 8.
Во время остановки
Далее на основе фиг. 33 описывается режим управления во время остановки.
(36) На холостом ходу во время остановки транспортного средства выполняется переключение на шаблон O работы, работает только первый двигатель ENG1, например, передаточное число первой трансмиссии TM1 задается равным бесконечности, так что движущая сила не передается в целевой элемент 11 приведения в движение, вспомогательный электромотор/генератор MG2 вырабатывает электричество, и вырабатываемая электрическая энергия заряжается в аккумулятор 8.
(37) Когда прекращается холостой ход, останавливается весь источник мощности.
Хотя режим управления во время нормального движения описан выше, согласно приводной системе 1 также возможен следующий способ.
Как описано выше, когда транспортное средство движется в режиме заднего хода, входной элемент 121 вращается в режиме заднего хода в направлении входного элемента 122, посредством чего первая и вторая трансмиссии TM1 и TM2 переходят в сцепленное состояние. Таким образом, функция перехода в сцепленное состояние используется в качестве функции удержания на уклоне (предотвращения скатывания вниз) во время начала движения на подъеме. Другими словами, при определении состояния выполнения начала движения на подъеме посредством такого элемента, как датчик, по меньшей мере, один из механизмов CL1 и CL2 муфты удерживается в состоянии соединения. Затем, поскольку любая из трансмиссий TM1 и TM2 переходит в сцепленное состояние, может предотвращаться откат назад транспортного средства (реализация функции удержания на уклоне). Таким образом, нет необходимости выполнять другое управление для удержания на уклоне.
Далее со ссылкой на фиг. 35-37 описывается взаимосвязь между скоростью транспортного средства во время фактического движения или числом оборотов двигателя или электромотора/генератора, передаточным числом трансмиссии и остаточной емкостью аккумулятора (SOC). На чертежах скорость транспортного средства является пропорциональной числу оборотов главного электромотора/генератора MG1. Число оборотов первого двигателя ENG1 и второго двигателя ENG2 совпадает между собой.
Шаблон движения в области низких скоростей (0-V2 км/ч)
Рабочее состояние при движении в области низких скоростей (0-V2 км/ч) описывается с использованием фиг. 35. Значение V2 составляет, например, 50 км/ч.
Во-первых, при начале движения, выполняется EV-движение посредством главного электромотора/генератора MG1. От нулевой скорости транспортного средства до предварительно определенной скорости (<V2) EV-движение выполняется только посредством главного электромотора/генератора MG1. В это время останавливаются первый двигатель ENG1 и вспомогательный электромотор/генератор MG2. Первый механизм BD1 бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии, составляющий первую трансмиссию TM1, задается равным бесконечности.
Затем, во время EV-движения, когда остаточная емкость аккумулятора (SOC) снижается и понижается до стандартного значения (SOCt равно, например, приблизительно 35%), выполняется переход от EV-движения к движению в последовательном режиме. На этом этапе, во-первых, запускается первый двигатель ENG1 посредством вспомогательного электромотора/генератора MG2, и первый двигатель ENG1 работает на основе числа оборотов, переходящего в высокоэффективную рабочую область. В это время передаточное число первого механизма BD1 бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии поддерживается равным бесконечности.
Затем, когда запрос на ускорение формируется во время движения в последовательном режиме, число оборотов главного электромотора/генератора MG1 начинает возрастать, после дополнительного уменьшения передаточного числа первого механизма BD1 бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии в этом случае постепенно повышается число оборотов двигателя, и изменяется передаточное число, посредством чего движущая сила первого двигателя ENG1 передается в целевой элемент 11 приведения в движение, и выполняется переключение на движение за счет работы двигателя посредством первого двигателя ENG1. На этом этапе, останавливается главный электромотор/генератор MG1.
Когда скорость транспортного средства составляет V2 (максимальное значение области низких скоростей), первый двигатель ENG1 работает с высокой эффективностью, передаточное число первого механизма BD1 бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии задается равным значению, соответствующему этому, и выполняется движение в режиме оптимального регулирования скорости (стабильное движение при небольшой нагрузке) посредством первого двигателя ENG1.
Затем, когда запрос на замедление формируется посредством ступенчатого переключения тормоза и т.п., останавливается первый двигатель ENG1, изменяется передаточное число первого механизма BD1 бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии на бесконечность, и главный электромотор/генератор MG1 переводится на работу в рекуперативном режиме до тех пор, пока транспортное средство не остановлено.
Шаблон движения в области средних скоростей (V1-V3 км/ч)
Рабочее состояние при движении в области средних скоростей (V1-V3 км/ч) описывается с использованием фиг. 36. VI1<V2<V3, значение V1 составляет, например, 20 км/ч, а значение V3 составляет, например, 110 км/ч.
Во-первых, когда существует запрос на ускорение от скорости транспортного средства V1, на начальном этапе повышается число оборотов главного электромотора/генератора MG1, и затем повышается число оборотов двигателя первого двигателя ENG1, и изменяется передаточное число первого механизма BD1 бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии. Движущая сила первого двигателя ENG1 передается в целевой элемент 11 приведения в движение, и выполняется переключение с движения в последовательном режиме посредством первого двигателя ENG1 и главного электромотора/генератора MG1 на движение за счет работы двигателя посредством первого двигателя ENG1. На этом этапе останавливается главный электромотор/генератор MG1.
Когда скорость транспортного средства является стабильной, первый двигатель ENG1 работает с высокой эффективностью, передаточное число первого механизма BD1 бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии поддерживается при значении, соответствующем ему, и выполняется движение в режиме оптимального регулирования скорости посредством первого двигателя ENG1.
Затем, когда дополнительный запрос на ускорение формируется в случае, если выполняется движение в режиме оптимального регулирования скорости посредством первого двигателя ENG1, повышается число оборотов первого двигателя ENG1, и увеличивается передаточное число первого механизма BD1 бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии. Как следствие, движущая сила первого двигателя ENG1 передается в целевой элемент 11 приведения в движение, второй двигатель ENG2 запускается в состоянии, в котором передаточное число второго механизма BD2 бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии задается равным бесконечности, повышается число оборотов второго двигателя ENG2, зацепление выполняется в состоянии, в котором уменьшается передаточное число второго механизма BD2 бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии, передаточное число постепенно увеличивается, и движущая сила второго двигателя ENG2 передается в целевой элемент 11 приведения в движение. Движение за счет работы двигателя только посредством движущей силы первого двигателя ENG1 переключается на движение за счет работы двигателя, при котором движущие силы как первого двигателя ENG1, так и второго двигателя ENG2 синхронизируются, объединяются и передаются в целевой элемент 11 приведения в движение.
Когда скорость транспортного средства составляет V3 (максимальное значение области средних скоростей), передаточное число первого механизма BD1 бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии задается равным бесконечности, движущая сила первого двигателя ENG1 не передается в целевой элемент 11 приведения в движение, и выполняется переключение на движение за счет работы двигателя только посредством движущей силы второго двигателя ENG2. Второй двигатель ENG2 работает с высокой эффективностью, передаточное число второго механизма BD2 бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии задается равным значению, соответствующему этому, и выполняется движение в режиме оптимального регулирования скорости посредством второго двигателя ENG2. В начальный период движения за счет работы двигателя только посредством второго двигателя ENG2, вспомогательный электромотор/генератор MG2 приводится в действие посредством первого двигателя ENG1, и вырабатываемая электрическая энергия заряжается в аккумулятор 8. В это время первый двигатель ENG1 работает (в последовательном режиме) в высокоэффективной рабочей области, и затем, когда аккумулятор 8 заряжается вплоть до второго предварительно определенного значения (например, SOCu=80%), первый двигатель ENG1 останавливается.
Затем, когда запрос на замедление формируется посредством ступенчатого включения тормоза и т.п., передаточное число второго механизма BD2 бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии задается равным бесконечности, главный электромотор/генератор MG1 переводится на работу в рекуперативном режиме, и выполняется торможение двигателем за счет второго двигателя ENG2. Когда снижается скорость транспортного средства, запускается первый двигатель ENG1, повышается его число оборотов, и изменяется передаточное число первого механизма BD1 бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии, и движущая сила первого двигателя ENG1 передается в целевой элемент 11 приведения в движение. Выполняется переключение на движение за счет работы двигателя с использованием движущей силы первого двигателя ENG1.
Шаблон движения в области высоких скоростей (V2-V4 км/ч)
Рабочее состояние при движении в области высоких скоростей (V2-V4 км/ч) описывается с использованием фиг. 37. V2<V3<V4, и значение V4 составляет, например, 150 км/ч.
Во-первых, в состоянии, в котором двигатель работает только посредством движущей силы первого двигателя ENG1, когда существует запрос на ускорение, повышается число оборотов двигателя первого двигателя ENG1, изменяется передаточное число первого механизма BD1 бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии. Как следствие, движущая сила первого двигателя ENG1 передается в целевой элемент 11 приведения в движение, второй двигатель ENG2 запускается в состоянии, в котором передаточное число второго механизма BD2 бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии задается равным бесконечности, повышается число оборотов второго двигателя ENG2, передаточное число второго механизма BD2 бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии постепенно увеличивается с небольшого состояния, и движущая сила второго двигателя ENG2 передается в целевой элемент 11 приведения в движение. Движение за счет работы двигателя только посредством движущей силы первого двигателя ENG1 переключается на движение за счет работы двигателя, при котором движущие силы как первого двигателя ENG1, так и второго двигателя ENG2 синхронизируются, объединяются и передаются в целевой элемент 11 приведения в движение.
Когда скорость транспортного средства является стабильной, передаточное число первого механизма BD1 бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии задается равным бесконечности, движущая сила первого двигателя ENG1 не передается в целевой элемент 11 приведения в движение, и выполняется переключение на движение за счет работы двигателя только посредством движущей силы второго двигателя ENG2. Второй двигатель ENG2 работает с высокой эффективностью, передаточное число второго механизма BD2 бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии задается равным значению, соответствующему этому, и выполняется движение в режиме оптимального регулирования скорости посредством второго двигателя ENG2. В начальный период движения за счет работы двигателя только посредством второго двигателя ENG2, вспомогательный электромотор/генератор MG2 приводится в действие посредством первого двигателя ENG1, и вырабатываемая электрическая энергия заряжается в аккумулятор 8. В это время первый двигатель ENG1 работает с высокой эффективностью (в последовательном режиме), и затем первый двигатель ENG1 останавливается.
Затем, когда дополнительный запрос на ускорение формируется в состоянии, в котором выполняется движение в режиме оптимального регулирования скорости посредством второго двигателя ENG2, повышается число оборотов второго двигателя ENG2, изменяется передаточное число второго механизма BD2 бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии. Одновременно запускается первый двигатель ENG1, повышается его число оборотов, изменяется передаточное число первого механизма BD1 бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии, движущая сила первого двигателя ENG1 и движущая сила второго двигателя ENG2 передаются в целевой элемент 11 приведения в движение, и движение за счет работы двигателя только посредством движущей силы второго двигателя ENG2 переключается на движение за счет работы двигателя, при котором движущая сила как второго двигателя ENG2, так и первого двигателя ENG1 синхронизируется, объединяется и передается в целевой элемент 11 приведения в движение.
Когда скорость транспортного средства составляет V4 (максимальное значение области высоких скоростей), предпочтительно, первый двигатель ENG1 работает с высокой эффективностью, передаточное число первого механизма BD1 бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии задается равным значению, соответствующему этому, второй двигатель ENG2 и первый механизм BD1 бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии задаются равными значению, подходящему для движения в режиме оптимального регулирования скорости, и выполняется движение в режиме оптимального регулирования скорости (стабильное движение при небольшой нагрузке) посредством первого и второго двигателей ENG1 и ENG2.
Затем, когда запрос на замедление формируется посредством ступенчатого переключения тормоза и т.п., передаточное число первого механизма BD1 бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии задается равным бесконечности, останавливается первый двигатель ENG1, и главный электромотор/генератор MG1 переводится на работу в рекуперативном режиме. Одновременно выполняется торможение двигателем за счет второго двигателя ENG2. Когда понижается скорость транспортного средства, изменяется число оборотов второго двигателя ENG2 и передаточное число второго механизма BD2 бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии, движущая сила второго двигателя ENG2 передается в целевой элемент 11 приведения в движение, и выполняется переключение на движение за счет работы двигателя с использованием только движущей силы второго двигателя ENG2.
Фиг. 38 показывает диапазоны задания зацепления для первого и второго двигателей ENG1 и ENG2. Его поперечная ось показывает число оборотов двигателя, а его продольная ось показывает передаточное число трансмиссионного механизма.
Например, при запуске первого двигателя ENG1 в состоянии, в котором передаточное число является бесконечностью (∞), число оборотов двигателя повышается до предварительно определенного значения, передаточное число уменьшается от бесконечности (∞) в этом состоянии, в противном случае, когда число оборотов двигателя увеличивается, оно достигает линии скорости транспортного средства, и вывод двигателя передается в целевой элемент 11 приведения в движение (устанавливается зацепление). Даже когда работает второй двигатель ENG2, передаточное число постепенно снижается от бесконечности (∞) до ограниченного значения, немного большего целевого передаточного числа для того, чтобы зацепляться. В противном случае увеличивается число оборотов двигателя. Затем, посредством достижения линии скорости транспортного средства, вывод двигателя передается в целевой элемент 11 приведения в движение (устанавливается зацепление). По этой причине можно надлежащим образом задавать число оборотов соответствующих двигателей ENG1 и ENG2 и передаточное число трансмиссионного механизма в области зацепления в зависимости от скорости транспортного средства, посредством чего возможна высокоэффективная работа двигателя. Таким образом, первый двигатель ENG1 работает в высокоэффективной рабочей точке, когда формируется высокая запрашиваемая движущая сила, второй двигатель ENG2 может работать при выборе числа оборотов двигателя и передаточного числа, посредством чего также можно использовать оба двигателя EBG1 и ENG2 в рабочей точке удовлетворительной эффективности.
Далее описываются преимущества вышеописанной приводной системы 1. Приводная система 1 варианта осуществления предоставляет нижеописанные преимущества.
Поскольку соответствующие первый и второй двигатели ENG1 и ENG2 по отдельности оснащаются трансмиссиями TM1 и TM2 в качестве трансмиссионных механизмов, посредством комбинации задания числа оборотов двигателей ENG1 и ENG2 и передаточных чисел трансмиссий TM1 и TM2, можно управлять выходным числом оборотов (входным числом оборотов входных элементов 122 первой и второй односторонних муфт OWC1 и OWC2) из трансмиссий TM1 и TM2. Таким образом, в зависимости от задания передаточных чисел трансмиссий TM1 и TM2, число оборотов каждого двигателя ENG1 и ENG2 может независимо управляться, и каждый двигатель ENG1 и ENG2 может работать в рабочей точке удовлетворительной эффективности, соответственно, что может значительно способствовать повышенной эффективности использования топлива.
Когда группа "первого двигателя ENG1 и первой трансмиссии TM1" и группа "второго двигателя ENG2 и второй трансмиссии TM2" упоминаются как "силовые механизмы", силовые механизмы двух групп соединяются с идентичным целевым элементом 11 приведения в движение через односторонние муфты OWC1 и OWC2, соответственно. Таким образом, избирательное переключение силового механизма, который должен быть использован в качестве источника мощности, или объединение движущих сил из двух силовых механизмов может быть выполнено только посредством управления входным числом оборотов (числом оборотов, которое должно выводиться из силового механизма) относительно соответствующих односторонних муфт OWC1 и OWC2.
В качестве первой и второй трансмиссий TM1 и TM2, соответственно, используются механизмы BD1 и BD2 бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии, допускающие передачу бесступенчатым способом. Таким образом, только посредством изменения передаточных чисел механизмов BD1 и BD2 бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии бесступенчатым способом можно плавно управлять включением/выключением передачи мощности из каждого силового механизма в целевой элемент 11 приведения в движение при поддержании рабочего состояния в высокоэффективной рабочей точке без изменения числа оборотов первого и второго двигателей ENG1 и ENG2.
В этом отношении, в случае механизма ступенчатой трансмиссии, чтобы плавно управлять включением/выключением односторонних муфт OWC1 и OWC2 посредством числа оборотов изменения вывода силового механизма, существует необходимость регулировать число оборотов двигателей ENG1 и ENG2, чтобы удовлетворять ступени передаточного механизма. Между тем, в случае механизмов BD1 и BD2 бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии, поскольку выходное число оборотов силового механизма может быть плавно изменено только посредством регулирования передаточных чисел механизмов BD1 и BD2 бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии бесступенчатым способом без изменения числа оборотов двигателей ENG1 и ENG2, можно плавно выполнять переключение источника приведения в движение (двигатели ENG1 и ENG2) вследствие включения/выключения передачи мощности между силовым механизмом и целевым элементом 11 приведения в движение через односторонние муфты OWC1 и OWC2. Таким образом, можно поддерживать работу двигателей ENG1 и ENG2 в рабочем состоянии, имеющем удовлетворительный BSFC (удельный расход топлива при испытании двигателя на тормозном стенде).
В частности, посредством приспособления механизмов BD1 и BD2 бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии варианта осуществления, передаточное число может задаваться равным бесконечности только посредством изменения эксцентриситета r1 эксцентрикового диска 104. Таким образом, посредством задания передаточного числа равным бесконечности, когда запускаются двигатели ENG1 и ENG2 и т.п., часть инерционной массы стороны выхода потока мощности может быть фактически отделена от двигателей ENG1 и ENG2. По этой причине часть инерционной массы стороны выхода потока мощности (выходной стороны) не является эквивалентной сопротивлению запуска двигателей ENG1 и ENG2, но запуск двигателей ENG1 и ENG2 может плавно выполняться. В случае этого типа механизмов BD1 и BD2 бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии, поскольку может сокращаться число используемых шестерен, могут быть уменьшены потери энергии вследствие стирания от зацепления шестерен.
Поскольку главный электромотор/генератор MG1 соединяется с целевым элементом 11 приведения в движение в качестве источника мощности, отличающегося от двигателей ENG1 и ENG2, можно выполнять EV-движение с использованием только движущей силы главного электромотора/генератора MG1. Во время EV-движения, поскольку частота вращения положительного направления выходного элемента 121 превышает частоту вращения положительного направления входного элемента 122 в первой и второй односторонних муфтах OWC1 и OWC2, образуется состояние отключенной муфты (расцепленное состояние), силовой механизм отделяется от целевого элемента 11 приведения в движение, и может быть уменьшена вращательная нагрузка.
При переходе от EV-движения к движению за счет работы двигателя с использованием движущей силы первого двигателя ENG1, управление выполняется таким образом, что входное число оборотов первой односторонней муфты OWC1, присоединенной к первому двигателю ENG1 с использованием движущей силы, превышает число оборотов целевого элемента 11 приведения в движение, который приводится в действие посредством главного электромотора/генератора MG1. Как результат, можно легко переключать режим движения с EV-движения на движение за счет работы двигателя.
Посредством синхронизации числа оборотов, которое должно вводиться из первого двигателя ENG1 в первую одностороннюю муфту OWC1, с числом оборотов, которое должно предоставляться из главного электромотора/генератора MG1 в целевой элемент 11 приведения в движение, также можно выполнять движение в параллельном режиме, которое использует как движущую силу первого двигателя ENG1, так и движущую силу главного электромотора/генератора MG1. Поскольку также можно запускать второй двигатель ENG2 посредством использования движущей силы главного электромотора/генератора MG1, отдельное стартерное устройство (например, стартерный электромотор и т.п.) для второго двигателя ENG2 может исключаться. Вследствие принудительного выступания главного электромотора/генератора MG1 в качестве генератора, когда замедляется транспортное средство, поскольку можно вынуждать рекуперативную тормозную силу действовать на ведущее колесо 2 и заряжать рекуперативную электрическую энергию в аккумулятор 8, также стимулируется повышение эффективности использования энергии.
Поскольку вспомогательный электромотор/генератор MG2 соединяется с выходным валом S1 первого двигателя ENG1, вспомогательный электромотор/генератор MG2 может быть использован в качестве стартера первого двигателя ENG1, и нет необходимости предоставлять отдельное стартерное устройство для первого двигателя ENG1. Посредством использования вспомогательного электромотора/генератора MG2 в качестве генератора, который вырабатывает электричество посредством движущей силы первого двигателя ENG1, и подачи вырабатываемой электрической энергии в главный электромотор/генератор MG1, также может быть выполнено движение в последовательном режиме.
Таким образом, в качестве источника мощности, отличающегося от двигателей ENG1 и ENG2, посредством оснащения главного электромотора/генератора MG1 и вспомогательного электромотора/генератора MG2, помимо движения за счет работы двигателя с использованием только движущих сил двигателей ENG1 и ENG2, можно выбирать и выполнять различные режимы движения, к примеру, EV-движение, которое использует только движущую силу главного электромотора/генератора MG1, движение в параллельном режиме, которое использует движущие силы как двигателей ENG1 и ENG2, так и главного электромотора/генератора MG1, и движение в последовательном режиме, которое подает электрическую энергию, выработанную во вспомогательном электромоторе/генераторе MG2, в главный электромотор/генератор MG1 с использованием движущей силы первого двигателя ENG1 и выполняет движение посредством движущей силы главного электромотора/генератора MG1. Посредством выбора оптимального режима движения в зависимости от условий, можно способствовать повышенной эффективности использования топлива.
Во время переключения режимов движения, посредством использования механизмов BD1 и BD2 бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии в трансмиссиях TM1 и TM2, можно плавно переключать режим движения с EV-движения или движения в последовательном режиме с использованием движущей силы главного электромотора/генератора MG1 на движение за счет работы двигателя с использованием движущей силы первого двигателя ENG1 без толчка.
В данном документе, во время движения в последовательном режиме, выполняемого между EV-движением и движением за счет работы двигателя, число оборотов первого двигателя ENG1 и/или передаточное число первой трансмиссии TM1 регулируется (т.е. мощность посредством первого двигателя ENG1 непосредственно используется в качестве движущейся движущей силы) таким образом, что входное число оборотов первой односторонней муфты OWC1 превышает ее выходное число оборотов, и реализуется движение в последовательном режиме. После этого, на этапе перехода от движения в последовательном режиме к движению за счет работы двигателя, число оборотов первого двигателя ENG1 и/или передаточное число первой трансмиссии TM1 управляется таким образом, что входное число оборотов первой односторонней муфты OWC1 ниже ее выходного числа оборотов, и движущая сила первого двигателя ENG1 вводится в целевой элемент 11 приведения в движение. Таким образом, можно способствовать эффективному использованию энергии двигателя при переходе от запуска первого двигателя ENG1 к движению за счет работы двигателя. Другими словами, в то время как движущая сила передается в целевой элемент 11 приведения в движение после того, как двигатель запущен, энергия двигателя подается в главный электромотор/генератор MG1 или аккумулятор 8 в качестве электрической энергии и эффективно используется посредством выполнения движения в последовательном режиме. Таким образом, выработанная энергия может быть использована без потери, что может способствовать повышенной эффективности использования топлива.
В частности, при переходе от EV-движения с использованием только движущей силы главного электромотора/генератора MG1 к движению в последовательном режиме, существует необходимость запуска первого двигателя ENG1 в состоянии EV-движения. Тем не менее, поскольку сопротивление во время запуска может быть уменьшено посредством адаптации первой односторонней муфты OWC1 и задания передаточного числа первой трансмиссии TM1 равным бесконечности, можно плавно выполнять переход от EV-движения к движению в последовательном режиме без толчка. Посредством фактического отсоединения первого двигателя ENG1 от части инерционной массы стороны выхода потока мощности посредством задания передаточного числа первой трансмиссии TM1 равным бесконечности может быть уменьшено сопротивление вращения при выполнении движения в последовательном режиме, и таким образом, значительно уменьшаются потери энергии во время движения в последовательном режиме, что может способствовать повышенной эффективности использования топлива.
Передаточное число задается равным бесконечности, даже если число оборотов первого двигателя ENG1 увеличивается в любом случае, мощность первого двигателя ENG1 не передается в целевой элемент 11 приведения в движение через первую одностороннюю муфту OWC1, и таким образом, движение в последовательном режиме может стабильно поддерживаться.
Во время движения в последовательном режиме, только посредством управления входным числом оборотов первой односторонней муфты OWC1, даже если предоставляется муфта, или выполняется специальное управление, мощность первого двигателя ENG1 отключается от целевого элемента 11 приведения в движение, и первый двигатель ENG1 может выступать в качестве источника мощности с исключительным назначением генератору. Таким образом, двигатель ENG1 может стабильно работать в высокоэффективной точке без необходимости управления числом оборотов двигателя и т.п. в зависимости от нагрузки при движении, что может значительно способствовать повышенной эффективности использования топлива.
При переходе от движения в последовательном режиме к движению за счет работы двигателя, поскольку прекращается выработка электричества посредством вспомогательного электромотора/генератора MG2, может быть уменьшена нагрузка первого двигателя ENG1. Даже в случае перехода от движения в последовательном режиме к движению за счет работы двигателя, когда остаточная емкость аккумулятора является небольшой, выработка электричества посредством вспомогательного электромотора/генератора MG2 продолжается, чтобы выполнять зарядку, посредством чего можно способствовать уменьшению нагрузки первого двигателя ENG1 при соответствующем поддержании состояния зарядки аккумулятора 8.
Поскольку механизмы CL1 и CL2 муфты предоставляются между выходным элементом 121 первой и второй односторонних муфт OWC1 и OWC2 и целевым элементом 11 приведения в движение, посредством принудительного перехода механизмов CL1 и CL2 муфты в состояние разъединения можно отделять тракт передачи мощности (из двигателей ENG1 и ENG2 в односторонние муфты OWC1 и OWC2) стороны входа потока мощности от механизмов CL1 и CL2 муфты от тракта передачи мощности (из целевого элемента 11 приведения в движение на ведущее колесо 2) стороны выхода потока мощности. Таким образом, при приведении в действия целевого элемента 11 приведения в движение посредством одного из первого и второго двигателей ENG1 и ENG2 через одну из первой и второй односторонних муфт OWC1 и OWC2, посредством разъединения одного из механизмов CL1 и CL2 муфты, предоставляемых между другой из муфт OWC1 и OWC2 и целевым элементом 11 приведения в движение, можно предотвращать движение вследствие неполного расцепления односторонних муфт OWC1 и OWC2, не используемых при приведении в движение колес, посредством чего могут быть уменьшены необязательные потери энергии.
Когда входной элемент 122 и выходной элемент 121 односторонних муфт OWC1 и OWC2 вращаются в противоположном направлении (направлении вращения во время движения назад) относительно положительного направления (направления вращения, когда обычное транспортное средство движется вперед), первая и вторая трансмиссии TM1 и TM2, состоящие из вышеописанных механизмов BD1 и BD2 бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии, функционируют с возможностью сцепляться и предотвращать обратное вращение целевого элемента 11 приведения в движение. По этой причине посредством поддержания механизмов CL1 и CL2 муфты в состоянии расцепления, сторона входа потока мощности механизмов CL1 и CL2 муфты может быть отделена от целевого элемента 11 приведения в движение, посредством чего можно не допускать эффекта сцепления (также называемого эффектом предотвращения движения назад) посредством трансмиссий M1 и M2. Таким образом, можно выполнять вращение при движении назад целевого элемента 11 приведения в движение посредством операции обратного вращения главного электромотора/генератора MG1, посредством чего транспортное средство может двигаться в режиме заднего хода.
При начале движения на дороге с подъемом, посредством поддержания механизмов CL1 и CL2 муфты в состоянии соединения, можно получать функцию удержания на уклоне (функцию подавления скатывания вниз на дороге с подъемом) с использованием эффекта предотвращения отката назад посредством сцепления трансмиссий TM1 и TM2, и тем самым не требуется другое управление для удержания на уклоне.
Посредством задания размеров рабочих объемов первого и второго двигателей ENG1 и ENG2 так, что они отличаются друг от друга, высокоэффективные рабочие точки обоих двигателей ENG1 и ENG2 могут отличаться друг от друга. Таким образом, посредством выбора двигателей ENG1 и ENG2 высокоэффективной стороны в качестве источника приведения в движение в зависимости от состояния движения, может стимулироваться общее повышение эффективности использования энергии.
Посредством способа задания входного числа оборотов двух односторонних муфт OWC1 и OWC2 может выполняться плавное и простое переключение с движения посредством одного двигателя на движение посредством другого двигателя. Например, во время режима управления двигателем, показанного на фиг. 28 (при переключении с движения на средней скорости на движение на средневысокой скорости), в состоянии выполнения движения за счет работы двигателя посредством ввода движущей силы первого двигателя ENG1 в целевой элемент 11 приведения в движение через первую одностороннюю муфту OWC1, число оборотов второго двигателя ENG2 и/или передаточное число второй трансмиссии TM2 изменяется таким образом, что число оборотов, которое должно вводиться во входной элемент 122 второй односторонней муфты OWC2, превышает число оборотов выходного элемента 121, посредством чего можно легко переключать источник приведения в движение, выделяющий мощность в целевой элемент 11 приведения в движение, с первого двигателя ENG1 на второй двигатель ENG2. Операция переключения служит только для того, чтобы управлять числом оборотов, которое вводится в первую и вторую односторонние муфты OWC1 и OWC2 через механизмы BD1 и BD2 бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии, и может плавно выполняться без толчка.
Аналогично режиму управления, показанному на фиг. 28, посредством задания передаточного числа второй трансмиссии TM2 во время запуска второго двигателя ENG2 равным бесконечности, часть инерционной массы стороны выхода потока мощности второй трансмиссии TM2 может быть отделена от второго двигателя ENG2. Таким образом, может быть уменьшено сопротивление вследствие инерционной массы во время запуска второго двигателя ENG2, и может быть уменьшена пусковая энергия. Когда запускается второй двигатель ENG2, в то время как движущая сила переключается с первого двигателя ENG1 на второй двигатель ENG2, мощность не может быть передана из второй трансмиссии TM2 на сторону выхода потока мощности. Таким образом, даже когда число оборотов целевого элемента 11 приведения в движение уменьшается вследствие определенной причины (например, внезапного ступенчатого переключения тормоза и т.п.) во время запуска, толчок при запуске может быть уменьшен. После запуска второго двигателя ENG2, посредством изменения передаточного числа второй трансмиссии TM2 на ограниченное значение управляется частота вращения, которая должна вводиться во вторую одностороннюю муфту OWC2. Таким образом, посредством повышения входной частоты вращения до превышения частоты вращения выходного элемента 121 мощность второго двигателя ENG2 может быть надежно передана в целевой элемент 11 приведения в движение.
В качестве способа управления во время запуска второго двигателя ENG2 также может приспосабливаться другой режим управления. Другими словами, когда запускается второй двигатель ENG2, в состоянии задания второй трансмиссии TM2 при подходящем передаточном числе (передаточном числе при превышении целевого передаточного числа, ограниченного значения, при котором частота вращения входного элемента 122 второй односторонней муфты OWC2 ниже частоты вращения выходного элемента 121) заранее, запускается второй двигатель ENG2. В этом случае можно уменьшать время от запуска до задания целевого передаточного числа (передаточного числа, при котором частота вращения входного элемента 122 второй односторонней муфты OWC2 превышает частоту вращения выходного элемента 121), и таким образом, стимулируется сокращение времени срабатывания в зависимости от запроса.
Аналогично режиму управления, показанному на фиг. 30, в режиме управления посредством управления числом оборотов первого и второго двигателей ENG1 и ENG2 и/или передаточными числами первой и второй трансмиссий TM1 и TM2 таким образом, что частота вращения, которая должна вводиться в оба входных элемента 122 первой односторонней муфты OWC1 и второй односторонней муфты OWC2, превышает частоту вращения выходного элемента 121, большая движущая сила, в которой объединяются выводы двух двигателей ENG1 и ENG2, может легко вводиться в целевой элемент 11 приведения в движение, и можно выполнять движение за счет работы двигателя с использованием движущей силы как первого двигателя ENG1, так и второго ENG2. В это время в трансмиссиях TM1 и TM2 посредством использования механизмов BD1 и BD2 бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии можно плавно выполнять переключение с движения с использованием движущей силы одного двигателя ENG2 на движение с использованием объединенной движущей силы двух двигателей ENG1 и ENG2 без толчка.
При запуске первого двигателя ENG1 во время EV-движения первый двигатель ENG1 запускается в состоянии задания передаточного числа первой трансмиссии TM1 таким образом, что входное число оборотов первой односторонней муфты OWC1 не превышает выходное число оборотов, т.е. таким образом, что движущая сила первого двигателя ENG1 не передается в целевой элемент 11 приведения в движение со стороны выхода потока мощности первой трансмиссии TM1. Таким образом, можно не допускать передачи толчка при запуске двигателя на ведущее колесо 2. Также может быть уменьшена нагрузка во время запуска двигателя, и возможен плавный запуск.
Поскольку первый двигатель ENG1 запускается посредством вспомогательного электромотора/генератора MG2, нет необходимости отдельно предоставлять стартерное устройство с исключительным назначением для первого двигателя ENG1.
Поскольку целевой элемент 11 приведения в движение и выходной вал S2 второго двигателя ENG2 соединяются друг с другом через механизм 20 синхронизации, посредством принудительного перехода механизма 20 синхронизации в состояние соединения, в котором мощность вводится в целевой элемент 11 приведения в движение, можно выполнять вращение при запуске выходного вала S2 второго двигателя ENG2 посредством мощности целевого элемента 11 приведения в движение. Таким образом, нет необходимости предоставлять стартерное устройство с исключительным назначением для второго двигателя ENG2. Во время запуска мощность, необходимая для запуска второго двигателя ENG2, не может быть введена в целевой элемент 11 приведения в движение. Главным образом, во многих случаях, потому, что мощность из первого двигателя ENG1 в качестве источника приведения в движение вводится в целевой элемент 11 приведения в движение, мощность может использоваться. Аналогично операции, называемой так называемым "прижатием", мощность вследствие движения по инерции вводится со стороны ведущего колеса 2 в целевой элемент 11 приведения в движение.
По существу, запуск второго двигателя ENG2 выполняется при подаче мощности в целевой элемент 11 приведения в движение посредством первого двигателя ENG1. Тем не менее, даже когда мощность подается в целевой элемент 11 приведения в движение посредством главного электромотора/генератора MG1, посредством принудительного перехода механизма 20 синхронизации в состояние соединения можно выполнять проворачивание (предоставление вращения стартера двигателю также называется прокручиванием двигателя) второго двигателя ENG2 посредством мощности, которая должна быть передана из главного электромотора/генератора MG1 в целевой элемент 11 приведения в движение. В состоянии подачи мощности в целевой элемент 11 приведения в движение посредством первого двигателя ENG1, при запуске второго двигателя ENG2 имеется вероятность того, что мощность целевого элемента 11 приведения в движение является недостаточной (число оборотов понижается) вследствие выделения мощности на проворачивание второго двигателя ENG2, но недостаток может восполняться посредством движущей силы главного электромотора/генератора MG1. За счет этого может подавляться флуктуация мощности целевого элемента 11 приведения в движение, можно способствовать уменьшению толчка для ведущего колеса, когда запускается второй двигатель ENG2. Другими словами, можно плавно запускать второй двигатель ENG2 без толчка.
Сразу после того, как запускается второй двигатель ENG2, когда мощность приведения в движение второго двигателя ENG2 сразу передается в целевой элемент 11 приведения в движение через вторую трансмиссию TM2 и вторую одностороннюю муфту OWC2, может быть сформирован толчок на ведущем колесе 2. Тем не менее, когда второй двигатель ENG2 проворачивается посредством задания передаточного числа таким образом, что частота вращения входного элемента 122 второй односторонней муфты OWC2 ниже частоты вращения выходного элемента 121, сразу после запуска мощность из второго двигателя ENG2 не передается в целевой элемент 11 приведения в движение, и тем самым может подавляться толчок, сформированный на ведущем колесе 2. В частности, посредством задания передаточного числа равным бесконечности во втором механизме BD2 бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии, можно отделять инерционную массу внутренней части или стороны выхода потока мощности трансмиссионного механизма BD2 от выходного вала S2 второго двигателя ENG2 в максимально возможной степени. Таким образом, может быть уменьшено пусковое сопротивление второго двигателя ENG2, и легко выполняется запуск.
Когда объединяются движущие силы двух двигателей ENG1 и ENG2 во время движения на высокой скорости и т.п., чтобы приводить в действие целевой элемент 11 приведения в движение, по меньшей мере, один из первого двигателя ENG1 работает в высокоэффективной рабочей области, что может способствовать повышенной эффективности использования топлива. Другими словами, в состоянии фиксации рабочего режима в определенной области так, что число оборотов первого двигателя ENG1 и/или крутящего момента переходит в высокоэффективную рабочую область, управляется первый двигатель ENG1 и/или первая трансмиссия TM1, и управление вторым двигателем ENG2 и второй трансмиссией TM2 может соответствовать выходному запросу, превышающему вывод, который должен быть получен посредством фиксированного рабочего режима, что может способствовать повышенной эффективности использования топлива.
В частности, даже когда рабочий объем первого двигателя ENG1, в котором зафиксирован рабочий режим, меньше рабочего объема второго двигателя ENG2, и флуктуация в запрашиваемом выводе является большой, двигатель с большим рабочим объемом соответствует запрашиваемой флуктуации, и таким образом, может быть уменьшена задержка для запроса. Когда рабочий объем первого двигателя ENG1, в котором зафиксирован рабочий режим, превышает рабочий объем второго двигателя ENG2, двигатель с большим рабочим объемом работает в высокоэффективном рабочем диапазоне, что дополнительно может способствовать повышенной эффективности использования топлива.
Управление может быть выполнено таким образом, что когда запрашиваемый вывод равен или превышает предварительно определенное значение, двигатель с небольшим рабочим объемом устанавливается на стороне фиксации рабочего режима, а когда запрашиваемый вывод равен или меньше предварительно определенного значения, двигатель с большим рабочим объемом устанавливается при фиксации рабочего режима. В этом случае может быть уменьшена задержка для запроса, и может стимулироваться повышенная эффективность использования топлива.
Настоящее изобретение не ограничено вышеописанным вариантом осуществления, и может быть надлежащим образом модифицировано или улучшено. Материалы, формы, размеры, числа, места расположения и т.п. соответствующих компонентов в вышеописанных вариантах осуществления являются произвольными и не ограниченными при условии, что они позволяют осуществлять настоящее изобретение.
Например, в вышеприведенном варианте осуществления, в левой и правой стороне дифференциала 10 располагаются первая односторонняя муфта OWC1 и вторая односторонняя муфта OWC2, соответственно, и выходные элементы 121 соответствующих первой и второй односторонних муфт OWC1 и OWC2 соединяются с целевым элементом 11 приведения в движение через механизмы CL1 и CL2 муфты. Тем не менее, аналогично другому варианту осуществления, показанному на фиг. 39, первая и вторая односторонние муфты OWC1 и OWC2 могут быть расположены на одной стороне дифференциала 10, и односторонние муфты могут соединяться с целевым элементом 11 приведения в движение через один механизм CL муфты после соединения выходных элементов обеих односторонних муфт OWC1 и OWC2.
В вышеприведенном варианте осуществления первая и вторая трансмиссии TM1 и TM2 конфигурируются посредством типа с использованием эксцентрикового диска 104 или соединительного элемента 130 и односторонней муфты 120. Тем не менее, может быть использована другая CVT и аналогичная трансмиссия в качестве трансмиссионного механизма. При использовании трансмиссионного механизма другого типа односторонние муфты OWC1 и OWC2 могут предоставляться снаружи (на стороне выхода потока мощности) трансмиссионного механизма.
В вышеприведенном варианте осуществления описан случай, в котором состояние движения посредством движущей силы первого двигателя ENG1 переключается на состояние движения посредством движущей силы второго двигателя ENG2. Тем не менее, в отличие от этого, состояние движения посредством движущей силы второго двигателя ENG2 переключается на состояние движения посредством движущей силы первого двигателя ENG1. В этом случае в состоянии, в котором сформированная мощность второго двигателя, ENG2 через вторую одностороннюю муфту OWC2 вводится в целевой элемент 11 приведения в движение, посредством изменения числа оборотов первого двигателя ENG1 и/или передаточного числа первой трансмиссии TM1 таким образом, что число оборотов, которое должно вводиться во входной элемент 122 первой односторонней муфты OWC1, превышает число оборотов выходного элемента 121, переключение может плавно выполняться.
В вышеприведенном варианте осуществления описана конфигурация, которая имеет два двигателя и две трансмиссии, но может быть использована конфигурация, имеющая три или более двигателей и три или более трансмиссий. Двигатель может быть использован посредством комбинирования дизельного двигателя или водородного двигателя и бензинового двигателя.
Первый двигатель ENG1 и второй двигатель ENG2 вышеописанного варианта осуществления могут конфигурироваться как разделенные блоки или могут конфигурироваться как один блок. Например, как показано на фиг. 40, первый двигатель ENG1 и второй двигатель ENG2 могут быть расположены в общем блоке BL в качестве узла первого двигателя внутреннего сгорания и узла второго двигателя внутреннего сгорания, соответственно, настоящего изобретения.
Перечень ссылочных позиций
1 - приводная система
2 - ведущее колесо
5 - контроллер
8 - аккумулятор (накопитель)
11 - целевой элемент приведения в движение (картер дифференциала)
12 - ведомая шестерня
13L - левый приводной вал
13R - правый приводной вал
15 - ведомая шестерня
20 - механизм синхронизации (муфта)
101 - входной вал
104 - эксцентриковый диск
112 - механизм варьирования трансмиссии
120 - односторонняя муфта
121 - выходной элемент
122 - входной элемент
123 - ролик (зацепляющий элемент)
130 - соединительный элемент
131 - одна конечная часть (кольцевая часть)
132 - другая конечная часть
133 - круглое отверстие
140 - подшипник
180 - актуатор
BD1 - первый механизм бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии
BD2 - второй механизм бесконечной бесступенчато регулируемой трансмиссии
CL1 - механизм муфты
CL2L - механизм муфты
ENG1 - первый двигатель (узел первого двигателя внутреннего сгорания)
ENG2 - второй двигатель (узел второго двигателя внутреннего сгорания)
MG1 - главный электромотор/генератор
MG2 - вспомогательный электромотор/генератор
OWC1 - первая односторонняя муфта
OWC2 - вторая односторонняя муфта
51 - выходной вал
52 - выходной вал
TM1 - первая трансмиссия (первый трансмиссионный механизм)
TM2 - вторая трансмиссия (второй трансмиссионный механизм)
О1 - входная центральная ось
О2 - выходная центральная ось
О3 - первая точка опоры
О4 - вторая точка опоры
RD1 - направление положительного вращения
RD2 - направление обратного вращения
r1 - эксцентриситет
θ2 - угол колебания
ω1 - угловая скорость вращения входного вала
ω2 - угловая скорость выходного элемента