JP2013184487A - ハイブリッド車両の駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】電動発電機によってオイルポンプを駆動するハイブリッド車両の駆動装置において、オイルポンプの回転数を車両の走行速度と関係なく変更できる構造とし、オイルポンプの駆動損失(ロス)を低減させることにある。
【解決手段】4個の回転要素(T1〜T4)を共線図上に配置した場合、各回転要素(T1〜T4)が直線上に並びかつ共線図の中央に配置される2つの回転要素(T2、T3)の一方(T2)にワンウェイクラッチ(21)を介してエンジン(1)の出力軸(3)を連結し、前記2つの回転要素(T2、T3)の他方(T3)には出力部材(8)を連結し、共線図の両端に配置される2つの回転要素(T1、T4)に夫々電動発電機(5、6)を連結し、2つの電動発電機(5、6)のうちどちらか一方にオイルポンプ(22)を連結している。
【選択図】図1
【解決手段】4個の回転要素(T1〜T4)を共線図上に配置した場合、各回転要素(T1〜T4)が直線上に並びかつ共線図の中央に配置される2つの回転要素(T2、T3)の一方(T2)にワンウェイクラッチ(21)を介してエンジン(1)の出力軸(3)を連結し、前記2つの回転要素(T2、T3)の他方(T3)には出力部材(8)を連結し、共線図の両端に配置される2つの回転要素(T1、T4)に夫々電動発電機(5、6)を連結し、2つの電動発電機(5、6)のうちどちらか一方にオイルポンプ(22)を連結している。
【選択図】図1
Description
この発明は、ハイブリッド車両の駆動装置に係り、特に出力部材の回転数を変化させずにオイルポンプの回転数を自在に変更可能なハイブリッド車両の駆動装置に関する。
近年、車両としては、駆動源として、エンジンとこのエンジン以外に電動発電機とを備えたハイブリッド車両がある。
このハイブリッド車両の駆動装置は、エンジンと電動発電機とから発生する動力を、駆動輪に動力伝達機構を介して伝達している。
このハイブリッド車両の駆動装置は、エンジンと電動発電機とから発生する動力を、駆動輪に動力伝達機構を介して伝達している。
特許文献1に係る車両のパワートレインは、エンジンと第1電動発電機・第2電動発電機と遊星歯車機構からなる動力伝達機構とを備え、遊星歯車機構がサンギヤとキャリアとリングギヤとからなる3つの回転要素を備え、サンギヤに第1電動発電機を連結し、キャリアにエンジンを連結し、リングギヤに動力を駆動輪に伝達する出力部材と第2電動発電機とを連結している。
そして、第1電動発電機とサンギヤ間にクラッチを配置する一方、第1電動発電機にワンウェイクラッチを介してオイルポンプを連結し、第1電動発電機によってオイルポンプを駆動するとともに、ワンウェイクラッチによりオイルポンプの逆回転を防止している。
そして、第1電動発電機とサンギヤ間にクラッチを配置する一方、第1電動発電機にワンウェイクラッチを介してオイルポンプを連結し、第1電動発電機によってオイルポンプを駆動するとともに、ワンウェイクラッチによりオイルポンプの逆回転を防止している。
ところで、上記の特許文献1に記載の構造では、第2電動発電機の回転数の変更に応じて、第1電動発電機の回転数が変動する。しかし、第2電動発電機は出力部材に連結されているため、第2電動発電機の回転数が変化した場合、ハイブリッド車両の走行速度も変化する。
このため、駆動装置内で掻き上げられるオイル等によって被潤滑部位が潤滑できる場合であっても、オイルポンプの回転数を低下又は停止させることができず、オイルポンプの駆動損失(ロス)が増加するという問題があった。
このため、駆動装置内で掻き上げられるオイル等によって被潤滑部位が潤滑できる場合であっても、オイルポンプの回転数を低下又は停止させることができず、オイルポンプの駆動損失(ロス)が増加するという問題があった。
そこで、この発明の目的は、電動発電機によってオイルポンプを駆動するハイブリッド車両の駆動装置において、オイルポンプの回転数を車両の走行速度と関係なく変更できる構造とし、オイルポンプの駆動損失(ロス)を低減させるハイブリッド車両の駆動装置を提供することにある。
この発明は、駆動源としてのエンジンに連結されるハイブリッド車両の駆動装置であって、2つの電動発電機と動力伝達機構と駆動輪に動力を伝達する出力部材とオイルポンプとを備え、前記動力伝達機構は、サンギヤとピニオンギヤとリングギヤと前記ピニオンギヤを支持するキャリアとを夫々備える第1遊星歯車機構と第2遊星歯車機構とによって構成され、前記第1遊星歯車機構を構成するサンギヤとリングギヤとキャリアのうち2つと、前記第2遊星歯車機構を構成するサンギヤとリングギヤとキャリアのうち2つとを個別に連結して互いに差動回転する4つの回転要素を形成し、この4個の回転要素を共線図上に配置した場合、各回転要素が直線上に並びかつ前記共線図の中央に配置される2つの回転要素の一方にワンウェイクラッチを介して前記エンジンの出力軸を連結し、前記2つの回転要素の他方には前記出力部材を連結し、前記共線図の両端に配置される2つの回転要素に夫々前記電動発電機を連結してなるハイブリッド車両の駆動装置において、前記2つの電動発電機のうちどちらか一方に前記オイルポンプを連結したことを特徴とする。
この発明は、オイルポンプの回転数を車両の走行速度と関係なく変更できる構造であって、これにより、オイルポンプの駆動損失(ロス)を低減させることができる。
この発明は、オイルポンプの回転数を車両の走行速度と関係なく変更できる構造とし、オイルポンプの駆動損失(ロス)を低減させる目的を、2つの電動発電機のうちどちらか一方にオイルポンプを連結して実現するものである。
図1〜図6は、この発明の実施例を示すものである。
図1、図4において、1はハイブリッド車両に搭載されてトルクを出力する駆動源としてのエンジン、2はこのエンジン1に連結された駆動装置である。エンジン1は、出力軸3を備えている。
駆動装置2は、エンジン1の出力軸3に連結される入力軸4と、2つの電動発電機としての第1電動発電機(主として発電用)(図面上では「MG1」と記する)5及び第2電動発電機(主として駆動用)(図面上では「MG2」と記する)6と、動力伝達機構7と、左右の駆動輪に動力を伝達する出力部材(図面上では「OUT」と記する)8とを備えている。この出力部材8の回転数は、ハイブリッド車両の走行速度を決定するものである。
図1、図4において、1はハイブリッド車両に搭載されてトルクを出力する駆動源としてのエンジン、2はこのエンジン1に連結された駆動装置である。エンジン1は、出力軸3を備えている。
駆動装置2は、エンジン1の出力軸3に連結される入力軸4と、2つの電動発電機としての第1電動発電機(主として発電用)(図面上では「MG1」と記する)5及び第2電動発電機(主として駆動用)(図面上では「MG2」と記する)6と、動力伝達機構7と、左右の駆動輪に動力を伝達する出力部材(図面上では「OUT」と記する)8とを備えている。この出力部材8の回転数は、ハイブリッド車両の走行速度を決定するものである。
動力伝達機構7は、第1遊星歯車機構(PG1)9と第2遊星歯車機構(PG2)10とを合わせて構成された、いわゆる複合遊星歯車機構である。
第1遊星歯車機構9は、第1電動発電機5に第1入力側連結軸11を介して連結した第1サンギヤ12と、この第1サンギヤ12に噛み合う第1ピニオンギヤ13と、この第1ピニオンギヤ13を支持し且つ入力軸4に連結した第1キャリア14と、第1ピニオンギヤ13に噛み合って且つ出力部材8に連結する第1リングギヤ15とを備えている。
第2遊星歯車機構10は、入力軸4に連結した第2サンギヤ16と、この第2サンギヤ16に噛み合う第2ピニオンギヤ17と、この第2ピニオンギヤ17を支持して且つ第1リングギヤ15に連結する第2キャリア18と、第2ピニオンギヤ17に噛み合う第2リングギヤ19とを備えている。この第2リングギヤ19は、第2入力側連結軸20を介して第2電動発電機10に連結する。
第1遊星歯車機構9は、第1電動発電機5に第1入力側連結軸11を介して連結した第1サンギヤ12と、この第1サンギヤ12に噛み合う第1ピニオンギヤ13と、この第1ピニオンギヤ13を支持し且つ入力軸4に連結した第1キャリア14と、第1ピニオンギヤ13に噛み合って且つ出力部材8に連結する第1リングギヤ15とを備えている。
第2遊星歯車機構10は、入力軸4に連結した第2サンギヤ16と、この第2サンギヤ16に噛み合う第2ピニオンギヤ17と、この第2ピニオンギヤ17を支持して且つ第1リングギヤ15に連結する第2キャリア18と、第2ピニオンギヤ17に噛み合う第2リングギヤ19とを備えている。この第2リングギヤ19は、第2入力側連結軸20を介して第2電動発電機10に連結する。
第1遊星歯車機構9と第2遊星歯車機構10とにおいて、第1遊星歯車機構9を構成する第1サンギヤ12と第1リングギヤ15と第1キャリア14のうち2つと、第2遊星歯車機構10を構成する第2サンギヤ16と第2リングギヤ19と第2キャリア18のうち2つとを個別に連結し、図2に示すように、互いに差動回転する4個の回転要素T1〜T4を形成する構造である。
具体的には、第1遊星歯車機構9と第2遊星歯車機構10とは、第1キャリア14と第2サンギヤ16とが入力軸4を介して連結し、また、第2キャリア18と第1リング15とを相互に連結する。このような構造において、第1サンギヤ12が第1の回転要素T1を構成し、第1キャリア14と第2サンギヤ16とが一体に連結されて第2の回転要素T2を構成し、第1リングギヤ15と第2キャリア18とが一体に連結されて第3の回転要素T3を構成し、第2リングギヤ19が第4の回転要素T4を構成する。
具体的には、第1遊星歯車機構9と第2遊星歯車機構10とは、第1キャリア14と第2サンギヤ16とが入力軸4を介して連結し、また、第2キャリア18と第1リング15とを相互に連結する。このような構造において、第1サンギヤ12が第1の回転要素T1を構成し、第1キャリア14と第2サンギヤ16とが一体に連結されて第2の回転要素T2を構成し、第1リングギヤ15と第2キャリア18とが一体に連結されて第3の回転要素T3を構成し、第2リングギヤ19が第4の回転要素T4を構成する。
この駆動装置2においては、図2に示すように、4つの回転要素T1〜T4を共線図上に配置した場合、各回転要素T1〜T4が直線上に並びかつ共線図の中央に配置される2つの回転要素T2、T3の一方である回転要素T2には、ワンウェイクラッチ21を介してエンジン1の出力軸3が連結され、前記2つの回転要素T2、T3の他方である回転要素T3には、出力部材8が連結される。ワンウェイクラッチ21は、駆動装置2のハウジングと入力軸4との間に配置され、入力軸4がエンジン1の出力軸3の回転方向と逆方向へ回転することを防止するものである。
具体的には、上記のように、第2の回転要素T2としての第1キャリア14と第2サンギヤ16とが入力軸4を介してエンジン1の出力軸3に連結されるとともに、第3の回転要素T3としての第1リングギヤ15と第2キャリア18とが出力部材8に連結される。
また、動力伝達機構7において、共線図上で両端に配置される2つの回転要素には、電動発電機を夫々連結する。
具体的には、上記のように、第1の回転要素T1としての第1サンギヤ12には、第1入力側連結軸11を介して第1電動発電機5が連結される。第4の回転要素T4としての第2リングギヤ19には、第2入力側連結軸20を介して第2電動発電機6が連結される。
具体的には、上記のように、第2の回転要素T2としての第1キャリア14と第2サンギヤ16とが入力軸4を介してエンジン1の出力軸3に連結されるとともに、第3の回転要素T3としての第1リングギヤ15と第2キャリア18とが出力部材8に連結される。
また、動力伝達機構7において、共線図上で両端に配置される2つの回転要素には、電動発電機を夫々連結する。
具体的には、上記のように、第1の回転要素T1としての第1サンギヤ12には、第1入力側連結軸11を介して第1電動発電機5が連結される。第4の回転要素T4としての第2リングギヤ19には、第2入力側連結軸20を介して第2電動発電機6が連結される。
そして、第1電動発電機5、第2電動発電機6のうちどちらか一方として、例えば、図1に示すように、第1電動発電機5には、第1入力側連結軸11を介してオイルポンプ(図面上では「O/P」と記する)22が連結される。このオイルポンプ22は、駆動装置2内で潤滑に必要な箇所へ潤滑油を供給するものである。
なお、図4に示すように、第1電動発電機5、第2電動発電機6のうちどちらか一方として、第2電動発電機6に、第2入力側連結軸20を介してオイルポンプ22を連結することも可能である。
従って、オイルポンプ22の回転数は、出力部材8の回転数としてのハイブリッド車両の走行速度とは関係なく、第1電動発電機5又は第2電動発電機6の駆動状態によって変更される。
なお、図4に示すように、第1電動発電機5、第2電動発電機6のうちどちらか一方として、第2電動発電機6に、第2入力側連結軸20を介してオイルポンプ22を連結することも可能である。
従って、オイルポンプ22の回転数は、出力部材8の回転数としてのハイブリッド車両の走行速度とは関係なく、第1電動発電機5又は第2電動発電機6の駆動状態によって変更される。
即ち、この実施例では、出力部材8が連結される第3の回転要素T3の回転数を変化させずに、他の3つの回転要素(第1の回転要素T1、第2の回転要素T2、第4の回転要素T4)の回転数を変化させることができる。
このような構造において、エンジン1と第1電動発電機5・第2電動発電機6とを併用してハイブリッド車両を走行する場合に、第1電動発電機5・第2電動発電機6のうち一方の回転を停止させ、この回転が停止された電動発電機の消費電力をゼロとして走行可能となる。
この際、オイルポンプ22が連結された第1電動発電機5(又は第2電動発電機6)を停止させると、オイルポンプ22の駆動損失による影響を受けずに、走行可能な状態となる。
そして、オイルポンプ22から潤滑油を供給することが必要な状況になった場合には、オイルポンプ22を連結した第1電動発電機5(又は第2電動発電機6)の回転数を上昇させればよい。
このような構造において、エンジン1と第1電動発電機5・第2電動発電機6とを併用してハイブリッド車両を走行する場合に、第1電動発電機5・第2電動発電機6のうち一方の回転を停止させ、この回転が停止された電動発電機の消費電力をゼロとして走行可能となる。
この際、オイルポンプ22が連結された第1電動発電機5(又は第2電動発電機6)を停止させると、オイルポンプ22の駆動損失による影響を受けずに、走行可能な状態となる。
そして、オイルポンプ22から潤滑油を供給することが必要な状況になった場合には、オイルポンプ22を連結した第1電動発電機5(又は第2電動発電機6)の回転数を上昇させればよい。
よって、駆動装置2は、ハイブリッド車両の走行中、出力部材8の回転数を変動させずに、オイルポンプ22及びこのオイルポンプ22に連結される電動発電機5・6のうち一方を停止させるように、エンジン1及び第1電動発電機5(又は第2電動発電機6)の回転数を制御する構造である。
次いで、第1電動発電機5にオイルポンプ22を連結した図1に示す駆動装置2において、オイルポンプ22の作動状態を、図2、図3に基づいて説明する。
図2は、第1電動発電機5にオイルポンプ22を連結し、エンジン1と第2電動発電機6との駆動力でハイブリッド車両を走行させる場合を示す。本図は、オイルポンプ22を駆動する必要がない状態であり、第1電動発電機5の回転が停止するように、エンジン1と第2電動発電機6の回転数を調整している。この時の出力部材8の回転数は、所定値F1に維持できる。
一方、オイルポンプ22を駆動することが必要な場合、図3に示すように、エンジン1と第2電動発電機6の回転数を上昇させれば、出力部材8の回転数を所定値F1に維持しつつ第1電動発電機5の回転の回転数をP1まで上昇させ、オイルポンプ22を駆動することができる。
図2は、第1電動発電機5にオイルポンプ22を連結し、エンジン1と第2電動発電機6との駆動力でハイブリッド車両を走行させる場合を示す。本図は、オイルポンプ22を駆動する必要がない状態であり、第1電動発電機5の回転が停止するように、エンジン1と第2電動発電機6の回転数を調整している。この時の出力部材8の回転数は、所定値F1に維持できる。
一方、オイルポンプ22を駆動することが必要な場合、図3に示すように、エンジン1と第2電動発電機6の回転数を上昇させれば、出力部材8の回転数を所定値F1に維持しつつ第1電動発電機5の回転の回転数をP1まで上昇させ、オイルポンプ22を駆動することができる。
また、第2電動発電機6にオイルポンプ22を連結した図4に示す駆動装置において、オイルポンプ22の作動状態を、図5、図6に基づいて説明する。
図5は、第2電動発電機6にオイルポンプ22を連結し、エンジン1と第1電動発電機5との駆動力でハイブリッド車両を走行させる場合を示す。本図は、オイルポンプ22を駆動する必要がない状態であり、第2電動発電機6の回転が停止するように、エンジン1と第1電動発電機5の回転数を調整している。この時の出力部材8の回転数は、所定値F2に維持できる。
一方、オイルポンプ22を駆動することが必要な場合、図6に示すように、第1電動発電機5を逆方向へ回転させれば、出力部材8の回転数を所定値F2に維持しつつ第2電動発電機6の回転が回転数P2まで上昇すると、オイルポンプ22が作動して潤滑が行われる。
図5は、第2電動発電機6にオイルポンプ22を連結し、エンジン1と第1電動発電機5との駆動力でハイブリッド車両を走行させる場合を示す。本図は、オイルポンプ22を駆動する必要がない状態であり、第2電動発電機6の回転が停止するように、エンジン1と第1電動発電機5の回転数を調整している。この時の出力部材8の回転数は、所定値F2に維持できる。
一方、オイルポンプ22を駆動することが必要な場合、図6に示すように、第1電動発電機5を逆方向へ回転させれば、出力部材8の回転数を所定値F2に維持しつつ第2電動発電機6の回転が回転数P2まで上昇すると、オイルポンプ22が作動して潤滑が行われる。
以上、この発明の実施例について説明してきたが、上述の実施例の構成を請求項毎に当てはめて説明する。
先ず、請求項1に係る発明では、共線図の両端に配置される2つの回転要素T1・T4に夫々電動発電機5・6を連結してなる駆動装置2において、電動発電機5・6のうちどちらか一方にオイルポンプ22を連結した。
これにより、互いに差動回転する4個の回転要素T1〜T4が共線図上に直線上に並ぶように構成された動力伝達機構7に対して、エンジン1と、2個の電動発電機5・6と、出力部材8とを上記のような関係で連結した場合、電動発電機5・6の1つとエンジン1の回転数を変更することで出力部材8の回転数を変化させずに、残りの電動発電機の回転数を自在に変更することができる。
また、上記の状態を考慮し、電動発電機5・6のうちどちらか一方にオイルポンプ22を連結したため、出力部材8の回転数を変化させずに、オイルポンプ22の回転数を自在に変更することができる。よって、動力伝達機構7によって跳ね上げられるオイルによって動力伝達機構7が潤滑でき、オイルポンプ22を駆動する必要が無い場合には、電動発電機5・6とエンジン1の回転数を変更してオイルポンプ22の回転数を低下又は停止させ、オイルポンプ22の駆動損失(ロス)を低減して、燃料又は電力の消費を低減させることができる。
さらに、上記の構造によれば、クラッチ等を使用せず、オイルポンプ22を停止させることができるため、駆動装置2の構造を簡素化できる。
また、請求項2に係る発明では、ハイブリッド車両の走行中、出力部材8の回転数を変動させずにオイルポンプ22及びこのオイルポンプ22に連結される電動発電機5・6を停止させるようエンジン1及び電動発電機5・6の回転数を制御する。
これにより、ハイブリッド車両の走行中、出力部材8の回転数を変更せずに、オイルポンプ22及びこのオイルポンプ22に連結される電動発電機5・6を停止させ、これらを駆動することによって発生する駆動損失(ロス)を低減できる。
先ず、請求項1に係る発明では、共線図の両端に配置される2つの回転要素T1・T4に夫々電動発電機5・6を連結してなる駆動装置2において、電動発電機5・6のうちどちらか一方にオイルポンプ22を連結した。
これにより、互いに差動回転する4個の回転要素T1〜T4が共線図上に直線上に並ぶように構成された動力伝達機構7に対して、エンジン1と、2個の電動発電機5・6と、出力部材8とを上記のような関係で連結した場合、電動発電機5・6の1つとエンジン1の回転数を変更することで出力部材8の回転数を変化させずに、残りの電動発電機の回転数を自在に変更することができる。
また、上記の状態を考慮し、電動発電機5・6のうちどちらか一方にオイルポンプ22を連結したため、出力部材8の回転数を変化させずに、オイルポンプ22の回転数を自在に変更することができる。よって、動力伝達機構7によって跳ね上げられるオイルによって動力伝達機構7が潤滑でき、オイルポンプ22を駆動する必要が無い場合には、電動発電機5・6とエンジン1の回転数を変更してオイルポンプ22の回転数を低下又は停止させ、オイルポンプ22の駆動損失(ロス)を低減して、燃料又は電力の消費を低減させることができる。
さらに、上記の構造によれば、クラッチ等を使用せず、オイルポンプ22を停止させることができるため、駆動装置2の構造を簡素化できる。
また、請求項2に係る発明では、ハイブリッド車両の走行中、出力部材8の回転数を変動させずにオイルポンプ22及びこのオイルポンプ22に連結される電動発電機5・6を停止させるようエンジン1及び電動発電機5・6の回転数を制御する。
これにより、ハイブリッド車両の走行中、出力部材8の回転数を変更せずに、オイルポンプ22及びこのオイルポンプ22に連結される電動発電機5・6を停止させ、これらを駆動することによって発生する駆動損失(ロス)を低減できる。
この発明に係る駆動装置を、ハイブリッド車両に限られず、電気自動車等の他の電動車両にも適用可能である。
1 エンジン
2 ハイブリッド車両の駆動装置
3 エンジンの出力軸
4 入力軸
5 第1電動発電機(MG1)
6 第2電動発電機(MG2)
7 動力伝達機構
8 出力部材(OUT)
9 第1遊星歯車機構(PL1)
10 第2遊星歯車機構(PL2)
11 第1入力側連結軸
12 第1サンギヤ
13 第1ピニオンギヤ
14 第1キャリア14
15 第1リングギヤ
16 第2サンギヤ
17 第2ピニオンギヤ
18 第2キャリア
19 第2リングギヤ
20 第2入力側連結軸
21 ワンウェイクラッチ
22 オイルポンプ(O/P)
2 ハイブリッド車両の駆動装置
3 エンジンの出力軸
4 入力軸
5 第1電動発電機(MG1)
6 第2電動発電機(MG2)
7 動力伝達機構
8 出力部材(OUT)
9 第1遊星歯車機構(PL1)
10 第2遊星歯車機構(PL2)
11 第1入力側連結軸
12 第1サンギヤ
13 第1ピニオンギヤ
14 第1キャリア14
15 第1リングギヤ
16 第2サンギヤ
17 第2ピニオンギヤ
18 第2キャリア
19 第2リングギヤ
20 第2入力側連結軸
21 ワンウェイクラッチ
22 オイルポンプ(O/P)
Claims (2)
- 駆動源としてのエンジンに連結されるハイブリッド車両の駆動装置であって、2つの電動発電機と動力伝達機構と駆動輪に動力を伝達する出力部材とオイルポンプとを備え、前記動力伝達機構は、サンギヤとピニオンギヤとリングギヤと前記ピニオンギヤを支持するキャリアとを夫々備える第1遊星歯車機構と第2遊星歯車機構とによって構成され、前記第1遊星歯車機構を構成するサンギヤとリングギヤとキャリアのうち2つと、前記第2遊星歯車機構を構成するサンギヤとリングギヤとキャリアのうち2つとを個別に連結して互いに差動回転する4つの回転要素を形成し、この4個の回転要素を共線図上に配置した場合、各回転要素が直線上に並びかつ前記共線図の中央に配置される2つの回転要素の一方にワンウェイクラッチを介して前記エンジンの出力軸を連結し、前記2つの回転要素の他方には前記出力部材を連結し、前記共線図の両端に配置される2つの回転要素に夫々前記電動発電機を連結してなるハイブリッド車両の駆動装置において、前記2つの電動発電機のうちどちらか一方に前記オイルポンプを連結したことを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
- 前記ハイブリッド車両の走行中、前記出力部材の回転数を変動させずに前記オイルポンプ及び該オイルポンプに連結される電動発電機を停止させるように、前記エンジン及び前記電動発電機の回転数を制御することを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
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