JP5304454B2

JP5304454B2 - ハイブリッド車両の駆動装置

Info

Publication number: JP5304454B2
Application number: JP2009136019A
Authority: JP
Inventors: 茂奥脇; 英治前田; 秀幹中園; 春哉加藤; 秀洋大庭
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-06-05
Filing date: 2009-06-05
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2029-06-05
Also published as: JP2010280315A

Description

本発明は、複数の電動機及び内燃機関が動力源として設けられ、電動機を使用して内燃機関を始動するハイブリッド車両の駆動装置に関する。

ハイブリッド車両の駆動装置として、内燃機関及び複数の電動機が動力源として搭載され、それら動力源から出力された動力を複数の差動機構で変速して駆動輪に伝達する駆動装置が知られている。例えば、サンギアが第１モータジェネレータと、キャリアが内燃機関と、リングギアが出力ギアとそれぞれ連結された第１遊星歯車機構と、サンギアが第２モータジェネレータと、キャリアが第１遊星歯車機構のリングギア及び出力ギアとそれぞれ連結され、リングギアがブレーキで拘束可能であるとともにクラッチで第１遊星歯車機構のサンギアと断続可能な第２遊星歯車機構とを備えた駆動装置が知られている（特許文献１参照）。

特開２００８−１１４８１１号公報

特許文献１に示されているような駆動装置では、一般に車両の停止中に内燃機関を始動する場合、動力源として設けた電動機を利用して内燃機関を回転駆動する。その際、差動機構間の接続状態によっては内燃機関の始動に使用可能な電動機が一つに制限される場合がある。この場合、種々の条件下でも内燃機関を始動可能なようにその一つの電動機の最大トルクを大きくする必要がある。そして、これによりこの電動機が大型化するおそれがある。特許文献１には、内燃機関を始動する際に差動機構間をどのように接続するか開示も示唆もない。

そこで、本発明は、電動機にて内燃機関を始動可能としつつ電動機の小型化に有利なハイブリッド車両の駆動装置を提供することを目的とする。

本発明のハイブリッド車両の駆動装置は、相互に差動回転可能な第１回転要素、第２回転要素、及び第３回転要素を有し、第１回転要素が内燃機関の出力軸と連結され、第２回転要素が出力部材と連結され、第３回転要素が第１電動機と連結された第１差動機構と、相互に差動回転可能な第１回転要素、第２回転要素、及び第３回転要素を有し、第１回転要素が第２電動機と連結され、第２回転要素が前記第１差動機構の第２回転要素と連結された第２差動機構と、前記第１差動機構の第３回転要素と前記第２差動機構の第３回転要素とがこれらの回転要素間で動力伝達が可能なように連結される係合状態及びその連結が解除される解放状態に切り替え可能なクラッチ手段と、前記第２差動機構の第３回転要素を回転不能に制動する制動状態及びその制動を解除する制動解除状態に切り替え可能なブレーキ手段と、を備えたハイブリッド車両の駆動装置において、前記車両が停止しているときに前記内燃機関を始動すべき所定の始動条件が成立した場合、前記ブレーキ手段を前記制動解除状態に切り替えるとともに前記クラッチ手段を前記係合状態に切り替え、その後前記内燃機関が始動されるように前記第１電動機及び前記第２電動機の動作をそれぞれ制御する制御手段をさらに備え、前記クラッチ手段は、前記係合状態において摩擦力を利用して前記第１差動機構の第３回転要素と前記第２差動機構の第３回転要素との間の動力伝達を行うとともに、前記摩擦力を調整して前記第１差動機構の第３回転要素と前記第２差動機構の第３回転要素との間の動力伝達を行いつつこれら回転要素間に回転数差を生じさせることが可能であり、前記制御手段は、前記クラッチ手段が前記解放状態であるとともに前記ブレーキ手段が前記制動状態であり、かつ前記第２電動機から出力された動力で前記車両が走行しているときに前記始動条件が成立した場合、前記ブレーキ手段を前記制動状態に維持しつつ前記クラッチ手段を前記係合状態に切り替え、その後前記内燃機関が始動されるように前記第１電動機及び前記第２電動機の動作をそれぞれ制御する（請求項１）。

本発明の駆動装置では、ブレーキ手段を制動解除状態に切り替えるとともにクラッチ手段を係合状態に切り替えることで、第１差動機構の第３回転要素と第２差動機構の第３回転要素とを連結し、これらを一体に回転させることができる。各差動機構の第２回転要素同士は連結されているため、このように第３回転要素同士を連結することにより、２つの差動機構を４つの回転要素を有する一つの差動機構として機能させることができる。この場合、第１電動機及び第２電動機のそれぞれの出力トルクを内燃機関に伝達することができる。

本発明の駆動装置によれば、車両が停止しているときに内燃機関を始動する場合、ブレーキ手段が制動解除状態に、クラッチ手段が係合状態にそれぞれ切り替えられるので、２つの電動機にて内燃機関を始動することができる。この場合、各電動機の出力トルクの最大値をそれぞれ抑えることができる。そのため、電動機にて内燃機関を始動可能としつつ電動機を小型化することができる。クラッチ手段が解放状態であり、かつブレーキ手段が制動状態である接続モードからブレーキ手段を制動解除状態にすると第２電動機の出力トルクが出力部材に殆ど伝達されず、出力部材への動力の伝達が途切れる。本発明の駆動装置では、このような接続モードで車両が走行している場合は、ブレーキ手段を制動状態にしたままクラッチ手段を係合状態に切り替えるので、出力部材への動力伝達を途切れさせることなく内燃機関を始動することができる。

本発明のハイブリッド車両の駆動装置の一形態において、前記制御手段は、外気温が所定外気温以下又は前記内燃機関の温度が所定温度以下であり、かつ前記車両が停止しているときに前記内燃機関を始動すべき所定の始動条件が成立した場合、前記ブレーキ手段を前記制動解除状態に切り替えるとともに前記クラッチ手段を前記係合状態に切り替え、その後前記内燃機関が始動されるように前記第１電動機及び前記第２電動機の動作をそれぞれ制御してもよい（請求項２）。周知のように内燃機関の温度が低いとオイルの粘度が高くなるため、始動に必要なトルクが大きくなる。この形態では、内燃機関がこのような状態の場合に２つの電動機にて内燃機関を始動するので、各電動機から出力すべきトルクを抑えつつ内燃機関を速やかに始動することができる。

以上に説明したように、本発明のハイブリッド車両の駆動装置によれば、第１電動機及び第２電動機の両方を使用して内燃機関を始動するので、各電動機の出力トルクの最大値をそれぞれ抑えることができる。そのため、電動機にて内燃機関を始動可能としつつ電動機を小型化することができる。

本発明の一形態に係る駆動装置のスケルトン図。クラッチが係合状態、かつブレーキが制動解除状態でエンジンを始動しているときの駆動装置の共線図。クラッチが解放状態、かつブレーキが制動状態でエンジンを始動しているときの駆動装置の共線図。クラッチが解放状態、かつブレーキが制動状態であり、かつ第２ＭＧで車両が駆動されているときの駆動装置の共線図。図４に示した状態からクラッチを係合状態に切り替えてエンジンを始動しているときの駆動装置の共線図。本発明で実行される始動モード制御ルーチンを示すフローチャート。本発明の実施の形態に対する参考例に係る駆動装置のスケルトン図。図７のドグクラッチを拡大して示す図。参考例においてクラッチが係合状態、かつブレーキが制動解除状態でエンジンを始動しているときの駆動装置の共線図。参考例においてクラッチが解放状態、かつブレーキが制動状態でエンジンを始動しているときの駆動装置の共線図。参考例で実行される始動モード制御ルーチンを示すフローチャート。

図１は、本発明の一形態に係る駆動装置のスケルトン図を示している。この駆動装置１０は、ハイブリッド車両１に搭載されるものであり、内燃機関（以下、エンジンと称することがある。）１１と、第１電動機としての第１モータジェネレータ（以下、第１ＭＧと略称することがある。）１２と、第２電動機としての第２モータジェネレータ（以下、第２ＭＧと略称することがある。）１３とを備えている。エンジン１１は、ハイブリッド車両に動力源として搭載される周知のものであるため、詳細な説明は省略する。第１ＭＧ１２は、ケース２に回転不能に固定されるステータ１２ａと、そのステータ１２ａの内周側に同軸に配置されたロータ１２ｂとを備えている。第２ＭＧ１３も同様にケース２に回転不能に固定されるステータ１３ａと、そのステータ１３ａの内周側に同軸に配置されたロータ１３ｂとを備えている。これら第１ＭＧ１２及び第２ＭＧ１３は、それぞれ電動機及び発電機として機能する周知のものであるため、詳細な説明は省略する。

エンジン１１、第１ＭＧ１２、及び第２ＭＧ１３は、それぞれ動力分割機構１４と接続されている。動力分割機構１４は、エンジン１１、第１ＭＧ１２、及び第２ＭＧ１３の接続状態を切り替えてエンジン１１、第１ＭＧ１２、及び第２ＭＧ１３から出力された動力の伝達先を切り替える。動力分割機構１４には、車両１の駆動輪３に動力を出力するための出力部材としての出力ギア４が接続されている。動力分割機構１４から駆動輪３までの動力伝達経路には、カウンタギア５及びドライブギア６が一体回転するように設けられているカウンタシャフト７と、ドライブギア６の回転が伝達されるディファレンシャル機構８と、ドライブシャフト９とが設けられている。カウンタシャフト７は、カウンタギア５が出力ギア４と噛み合うように設けられている。そのため、動力分割機構１４から出力された動力は、出力ギア４、カウンタギア５、カウンタシャフト７、ドライブギア６を介してディファレンシャル機構８に伝達される。ディファレンシャル機構８に伝達された動力は、その後ドライブシャフト９を介して駆動輪３に伝達される。

動力分割機構１４は、第１差動機構としての第１遊星歯車機構１５及び第２差動機構としての第２遊星歯車機構１６を備えている。これら第１遊星歯車機構１５及び第２遊星歯車機構１６は、それぞれシングルピニオン型の遊星歯車機構である。第１遊星歯車機構１５は、外歯歯車であるサンギア（以下、第１サンギアと称することがある。）Ｓ１と、そのサンギアＳ１に対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギア（以下、第１リングギアと称することがある。）Ｒ１と、これらのギアＳ１、Ｒ１に噛み合うピニオンギアＰ１を自転可能かつサンギアＳ１の周囲を公転可能に保持するキャリア（以下、第１キャリアと称することがある。）Ｃ１とを備えている。第２遊星歯車機構１６も同様に、外歯歯車であるサンギア（以下、第２サンギアと称することがある。）Ｓ２と、そのサンギアＳ２に対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギア（以下、第２リングギアと称することがある。）Ｒ２と、これらのギアＳ２、Ｒ２に噛み合うピニオンギアＰ２を自転可能かつサンギアＳ２の周囲を公転可能に保持するキャリア（以下、第２キャリアと称することがある。）Ｃ２とを備えている。

第１サンギアＳ１は、ケース２に回転可能に支持された回転軸１７と一体に回転するように連結されている。この図に示したように回転軸１７の一端は、ダンパー１８を介してエンジン１１の出力軸１１ａと接続されている。なお、ダンパー１８は、エンジン１１のトルク変動を吸収可能な周知のものであるため、詳細な説明を省略する。一方、回転軸１７の他端は、オイルポンプ１９と接続されている。回転軸１７には、ワンウェイクラッチ２０が設けられている。ワンウェイクラッチ２０は、回転軸１７が所定の正転方向に回転することは許容し、回転軸１７が正転方向とは反対の逆転方向に回転することは阻止する。なお、正転方向には、エンジン１１の運転時にエンジン１１の出力軸１１ａが回転する方向が設定される。

第１リングギアＲ１は、第１ＭＧ１２のロータ１２ｂと連結されている。第１キャリアＣ１及び第２キャリアＣ２は、出力ギア４と連結されている。第２サンギアＳ２は、第２ＭＧ１３のロータ１３ｂと連結されている。第２リングギアＲ２は、クラッチ手段としてのクラッチ２１を介して第１リングギアＲ１と接続されている。クラッチ２１は、第１係合部材２１ａ及び第２係合部材２１ｂを備え、不図示のアクチュエータでこれら係合部材２１ａ、２１ｂの接触及び離間を切り替える周知のものである。第１係合部材２１ａは第１リングギアＲ１に、第２係合部材２１ｂは第２リングギアＲ２にそれぞれ設けられている。そのため、係合部材２１ａ、２１ｂ同士を接触させた場合に、摩擦力を利用して第１リングギアＲ１と第２リングギアＲ２との間の動力伝達を行うことができる。この際、クラッチ２１は、アクチュエータにて係合部材２１ａ、２１ｂ間の摩擦力を調整し、これら係合部材２１ａ、２１ｂ間に回転数差を発生させつつこれらの間の動力伝達を行うことができる。以降、このように係合部材２１ａ、２１ｂ同士を接触させた状態を係合状態と称する。また、係合部材２１ａ、２１ｂ同士を離間させた状態を解放状態と称する。また、第２リングギアＲ２には、ブレーキ手段としてのブレーキ２２が設けられている。ブレーキ２２は、第２リングギアＲ２を回転不能に制動する制動状態、及びその制動を解除する制動解除状態に切り替え可能に設けられている。

このように各遊星歯車機構１５、１６の各回転要素が接続されることにより、第１サンギアＳ１が本発明の第１差動機構の第１回転要素に、第１キャリアＣ１が本発明の第１差動機構の第２回転要素に、第１リングギアＲ１が本発明の第１差動機構の第３回転要素にそれぞれ相当する。また、第２サンギアＳ２が本発明の第２差動機構の第１回転要素に、第２キャリアＣ２が本発明の第２差動機構の第２回転要素に、第２リングギアＲ２が本発明の第２差動機構の第３回転要素にそれぞれ相当する。

この動力分割機構１４では、クラッチ２１を係合状態に切り替えるとともにブレーキ２２を制動解除状態に切り替えることにより、第１リングギアＲ１と第２リングギアＲ２とを一体に回転させることができる。上述したように第１キャリアＣ１と第２キャリアＣ２とは連結されているので、この場合は第１遊星歯車機構１５及び第２遊星歯車機構１６を４つの回転要素を有する１つの差動機構として機能させることができる。以降、このように遊星歯車機構１５、１６同士を接続するモード（以下、接続モードと称することがある。）を第１接続モードと称する。一方、クラッチ２１を解放状態に切り替えるとともにブレーキ２２を制動状態に切り替えた場合は、第２リングギアＲ２を回転不能に拘束し、第１リングギアＲ１のみを第１ＭＧ１２のロータ１２ｂと一体に回転させることができる。この場合、第１遊星歯車機構１５と第２遊星歯車機構１６とが別の差動機構として機能する。以降、このように遊星歯車機構１５、１６同士を接続する接続モードを第２接続モードと称する。さらに、この動力分割機構１４では、回転軸１７にワンウェイクラッチ２０が設けられているので、第１サンギアＳ１が逆転方向に回転することを阻止できる。

駆動装置１０の動作は、制御装置３０にて制御される。制御装置３０は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータユニットとして構成され、車両１の走行状態及びエンジン１１の運転状態等に応じて駆動装置１０の動作を制御する。例えば、制御装置３０は、車両１の走行状態に応じてエンジン１１、第１ＭＧ１２、及び第２ＭＧ１３のそれぞれの動作を制御する。より具体的には、制御装置３０は車両１の走行状態に応じてエンジン１１の運転及び停止を切り替える。また、制御装置３０は、車両１の走行状態に応じて駆動装置１０の接続モードを切り替える。例えば、エンジン１１が停止され、第２ＭＧ１３の動力で車両１が走行されている場合、駆動装置１０の接続モードを第２接続モードに切り替える。さらに制御装置３０は、車両１の走行状態に応じて各ＭＧ１２、１３の動作を制御する。制御装置３０には、車両１の走行状態及びエンジン１１の運転状態を検出するためのセンサとして例えばアクセル開度に対応する信号を出力するアクセル開度センサ３１、車両１の速度に対応する信号を出力する車速センサ３２、外気温に対応する信号を出力する外気温センサ３３、エンジン１１の冷却水の温度（冷却水温）に対応する信号を出力する冷却水温センサ３４、及びエンジン１１の機関回転速度（回転数）に対応する信号を出力するクランク角センサ３５等が接続されている。この他にも制御装置３０には各種センサが接続されているが、それらの図示は省略した。

制御装置３０は、停止しているエンジン１１を始動する場合、車両１の走行状態やエンジン１１の状態に応じて始動方法を変更する。例えば、車両１が停止しているときにエンジン１１を始動する場合、制御装置３０はエンジン１１の温度に応じて始動方法を切り替える。エンジン１１の温度が低い場合、制御装置３０は駆動装置１０の接続モードを第１接続モードに切り替え、その後第１ＭＧ１２及び第２ＭＧ１３にてエンジン１１を始動する。以下、このようにエンジン１１を始動する方法を第１始動モードと称する。図２は、この第１始動モードでエンジン１１を始動しているときの駆動装置１０の共線図を示している。この図では、第１サンギアＳ１、第１キャリアＣ１、第１リングギアＲ１、第２サンギアＳ２、第２キャリアＣ２、及び第２リングギアＲ２をそれぞれの符号Ｓ１、Ｃ１、Ｒ１、Ｓ２、Ｃ２、及びＲ２で示した。また、この図の「正転」の回転方向は、上述した回転軸１７の正転方向であり、「逆転」の回転方向は回転軸１７の逆転方向である。そして、図中の矢印は、各回転要素のトルクを示している。上述したように第１接続モードでは２つの遊星歯車機構１５、１６が１つの差動機構として機能するので、第１始動モードでは両方のＭＧ１２、１３の出力トルクをそれぞれ使用してエンジン１１を始動することができる。

一方、エンジン１１の温度が高い場合、制御装置３０は駆動装置１０の接続モードを第２接続モードに切り替え、その後第１ＭＧ１２にてエンジン１１を始動する。以下、このようにエンジン１１を始動する方法を第２始動モードと称する。図３は、この第２始動モードでエンジン１１を始動しているときの駆動装置１０の共線図を示している。なお、図３において図２と共通の部分には共通の符号を付して説明を省略する。この図に示したように第２始動モードでは、第１ＭＧ１２のみにてエンジン１１が始動される。

この他、制御装置３０は、駆動装置１０の接続モードが第２接続モードの状態であり、かつ第２ＭＧ１３の出力トルクにて車両１が走行しているときにエンジン１１を始動する場合は、クラッチ２１を係合状態に切り替えることによりエンジン１１の始動を行う。この際、クラッチ２１は、第１リングギアＲ１と第２リングギアＲ２との間に回転数差が生じるように制御される。以下、このようにエンジン１１を始動する方法を走行時始動モードと称する。図４は、駆動装置１０の接続モードが第２接続モードの状態であり、かつ第２ＭＧ１３の出力トルクにて車両１が走行しているときの駆動装置１０の共線図を示している。また、図５は、走行時始動モードでエンジン１１を始動しているときの駆動装置１０の共線図を示している。なお、これらの図で図２と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。この走行時始動モードでは、図４に示した状態からクラッチ２１を係合状態に切り替えるので、図５に示したように第２リングギアＲ２の回転速度（回転数）が低下してエンジン１１の回転数が上昇する。この際、クラッチ２１は、第１リングギアＲ１と第２リングギアＲ２との間に回転数差Ｎ（図５参照）が生じるように制御されるので、第２ＭＧ１３に掛かる負荷が急に増加することを抑制できる。そのため、出力ギア４の回転数変動を抑制することができる。

図６は、制御装置３０がこれら始動モードを使い分けるために所定の周期で繰り返し実行する始動モード制御ルーチンを示している。この制御ルーチンは、車両１の走行状態やエンジン１１の運転状態に拘わらず繰り返し実行される。この制御ルーチンを実行することにより、制御装置３０が本発明の制御手段として機能する。

この制御ルーチンにおいて制御装置３０は、まずステップＳ１１で車両１の走行状態及びエンジン１１の運転状態を取得する。車両１の走行状態としては、アクセル開度及び車両１の速度（車速）等が取得される。エンジン１１の運転状態としては、エンジン１１の回転数、エンジン１１の冷却水温、及び外気温等が取得される。次のステップＳ１２において制御装置３０は、エンジン１１が停止中か否か判断する。この判断は、例えばエンジン１１の回転数に基づいて行えばよい。エンジン１１が運転中の場合は今回の制御ルーチンを終了する。

一方、エンジン１１が停止中と判断した場合はステップＳ１３に進み、エンジン１１を始動すべき所定の始動条件が成立したか否か判断する。この始動条件は、例えば車両１がＭＧ１２、１３で走行しているときに車両１に対して要求されるトルクが増加し、この要求トルクをＭＧ１２、１３で対応できない場合などに成立したと判断される。また、車両１の停止中は、例えば各ＭＧ１２、１３に接続されているバッテリの容量が少なくなった場合などに成立したと判断される。所定の始動条件が不成立と判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。

一方、所定の始動条件が成立したと判断した場合はステップＳ１４に進み、制御装置３０は車両１が停止中か否か判断する。この判断は、例えば車速に基づいて行えばよい。車両１が走行中と判断した場合はステップＳ１５に進み、制御装置３０は走行時始動モードを実行する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。上述したようにエンジン１１を停止させ、第２ＭＧ１３で車両１を走行させる場合は駆動装置１０の接続モードが第２接続モードに切り替えられる。そのため、走行時始動モードにてエンジン１１が始動される。

一方、車両１が停止中と判断した場合はステップＳ１６に進み、制御装置３０は第１始動モードでエンジン１１を始動すべき第１始動モード条件が成立しているか否か判断する。上述したように第１始動モードでは、２つのＭＧ１２、１３の両方を使用してエンジン１１を始動するので、エンジン１１を回転させるために必要なトルクが大きい場合にこの第１始動モード条件が成立したと判断される。エンジン１１を回転させるために必要なトルクは、エンジン１１の温度が低く、オイルの粘度が高い場合に大きくなる。そこで、例えば、エンジン１１の冷却水温が予め設定した所定温度以下の場合や、外気温が予め設定した所定外気温以下の場合などに第１始動モード条件が成立したと判断される。なお、所定温度及び所定外気温は、例えば第１ＭＧ１２及び第２ＭＧ１３の出力トルクの最大値に応じて適宜に設定すればよい。第１始動モード条件が成立していると判断した場合はステップＳ１７に進み、制御装置３０は第１始動モードを実行する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。一方、第１始動モード条件が不成立と判断した場合はステップＳ１８に進み、制御装置３０は第２始動モードを実行する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。

この本発明の駆動装置によれば、エンジン１１の温度が低い場合は第１始動モードでエンジン１１が始動されるので、エンジン１１の始動時に各ＭＧ１２、１３から出力すべきトルクを抑えることができる。これにより各ＭＧ１２、１３の出力トルクの最大値をそれぞれ抑えることができる。そのため、各ＭＧ１２、１３でエンジン１１を始動可能としつつこれらＭＧ１２、１３を小型化することができる。また、エンジン１１の温度が低い場合に２つのＭＧ１２、１３でエンジン１１を始動することにより、各ＭＧ１２、１３から出力すべきトルクを低減しつつエンジン１１を速やかに始動することができる。

本発明の駆動装置では、駆動装置１０の接続モードが第２接続モードであり、かつ第２ＭＧ１３の出力トルクで車両１が走行しているときは、走行時始動モードでエンジン１１を始動するので、出力ギア４への動力伝達を途切れさせることなくエンジン１１を始動することができる。

（参考例）
次に図７〜図１１を参照して本発明の実施の形態に対する参考例に係る駆動装置について説明する。図７は、参考例の駆動装置１０のスケルトン図を示している。なお、図７において図１と共通の部分については同一の符号を付して説明を省略する。この図に示したように参考例の駆動装置１０では、一方の側（図４の右側）からエンジン１１、第２ＭＧ１３、第２遊星歯車機構１６、第１遊星歯車機構１５、第１ＭＧ１２の順でこれらが並ぶように設けられている。また、この駆動装置１０では、第１遊星歯車機構１５が２つのピニオンギアＰ１１、Ｐ１２を有するダブルピニオン型の遊星歯車機構である。この駆動装置１０では、エンジン１１の出力軸１１ａは第１キャリアＣ１と連結されている。また、第１ＭＧ１２のロータ１２ｂは、第１サンギアＳ１と、第２ＭＧ１３のロータ１３ｂは、第２サンギアＳ２とそれぞれ連結されている。そして、出力ギア４は、第１リングギアＲ１及び第２キャリアＣ２と連結されている。

この図に示したように参考例の駆動装置１０は、ドグクラッチ４０を備えている。図８は、ドグクラッチ４０の部分を拡大して示している。ドグクラッチ４０は、第２リングギアＲ２と一体に回転する係合ハブ４１と、ケース２に回転不能に固定されるブレーキハブ４２と、第１サンギアＳ１及び第１ＭＧ１２のロータ１２ｂと一体に回転するクラッチハブ４３とを備えている。この図に示したようにブレーキハブ４２は係合ハブ４１の一方の側に、クラッチハブ４３は係合ハブ４１の他方の側にそれぞれ配置されている。

これらのハブ４１、４２、４３の外周面にはスプライン歯がそれぞれ形成されており、これらのスプライン歯にはスリーブ４４が図８の左右方向に移動可能なように噛み合わされている。スリーブ４４は、係合ハブ４１のみと噛み合うことが可能な長さであるとともに、図８の右側に移動したときには係合ハブ４１及びブレーキハブ４２とそれぞれ噛み合い、図８の左側に移動したときには係合ハブ４１及びクラッチハブ４３とそれぞれ噛み合うように設けられている。そのため、このスリーブ４４を図８の右側に移動させることにより、第２リングギアＲ２に回転不能に制動できる。この場合、ドグクラッチ４０が本発明のブレーキ手段として機能する。一方、スリーブ４４を図８の左側に移動させることにより、第２リングギアＲ２と第１サンギアＳ１とを一体に回転させることができる。この場合、ドグクラッチ４０が本発明のクラッチ手段として機能する。以降、スリーブ４４が係合ハブ４１のみと噛み合っている状態を解放状態と称することがある。また、スリーブ４４が係合ハブ４１及びブレーキハブ４２とそれぞれ噛み合っている状態をブレーキ状態と称し、スリーブ４４が係合ハブ４１及びクラッチハブ４３とそれぞれ噛み合っている状態をクラッチ状態と称することがある。図７に示したようにドグクラッチ４０の動作は、制御装置３０にて制御される。

この駆動装置１０では、ドグクラッチ４０をクラッチ状態に切り替えた場合に、動力分割機構１４の接続モードが第１接続モードになる。一方、ドグクラッチ４０をブレーキ状態に切り替えた場合に、動力分割機構１４の接続モードが第２接続モードになる。

この参考例の駆動装置１０においても制御装置３０は、エンジン１１の温度に応じて始動モードを切り替える。この参考例においても第１始動モードでは、まず駆動装置１０の接続モードが第１接続モードに切り替えられ、その後第１ＭＧ１２及び第２ＭＧ１３にてエンジン１１が始動される。また、第２始動モードでは、まず駆動装置１０の接続モードが第２接続モードに切り替えられ、その後第１ＭＧ１２にてエンジン１１が始動される。

図９は、本発明の実施の形態の図２に対応し、第１始動モードでエンジン１１を始動しているときの駆動装置１０の共線図を示している。また、図１０は、本発明の実施の形態の図３に対応し、第２始動モードでエンジン１１を始動しているときの駆動装置１０共線図を示している。なお、これらの図において図２と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。この参考例では、第１遊星歯車機構１５がダブルピニオン型の遊星歯車機構になったので、共線図においては図２の第１リングギアＲ１の位置に第１サンギアＳ１が、第１キャリアＣ１の位置に第１リングギアＲ１が、第１サンギアＳ１の位置に第１キャリアＣ１がそれぞれ配置される。それ以外は、図２と同じである。

図１１は、この参考例の制御装置３０が実行する始動モード制御ルーチンを示している。この図に示したように参考例では、図６のステップＳ１５が省略され、ステップＳ１４が否定判断された場合は制御ルーチンを終了する点が本発明の実施の形態と異なる。それ以外は図６と同じである。そのため、詳細な説明は省略する。なお、この参考例では、車両１の走行中におけるエンジン１１の始動は、制御装置３０がこの制御ルーチンと並行して実行している他の制御ルーチンにて行われる。

この参考例の駆動装置１０においても、エンジン１１の温度が低い場合は第１始動モードでエンジン１１が始動されるので、エンジン１１の始動時に各ＭＧ１２、１３から出力すべきトルクを抑えることができる。そのため、各ＭＧ１２、１３でエンジン１１を始動可能としつつこれらＭＧ１２、１３を小型化することができる。また、エンジン１１の温度が低くても各ＭＧ１２、１３から出力すべきトルクを低減しつつエンジン１１を速やかに始動することができる。

本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明の駆動装置では、第１遊星歯車機構がシングルピニオン型で、第２遊星歯車機構がダブルピニオン型でもよいし、第１遊星歯車機構及び第２遊星歯車機構の両方がダブルピニオン型でもよい。また、差動機構は遊星歯車機構に限定されず、例えばピニオンギアの代わりにローラが設けられた遊星ローラ機構が差動機構として設けられてもよい。

上述した形態では回転軸にワンウェイクラッチが設けられている駆動装置を示したが、このワンウェイクラッチは無くてもよい。この場合でも上述した形態と同様に第１ＭＧ及び第２ＭＧの両方を使用してエンジンを始動することができるので、各ＭＧでエンジンを始動可能としつつこれらＭＧを小型化できる。

１ハイブリッド車両
４出力ギア（出力部材）
１０駆動装置
１１内燃機関
１１ａ出力軸
１２第１モータジェネレータ（第１電動機）
１３第２モータジェネレータ（第２電動機）
１５第１遊星歯車機構（第１差動機構）
１６第２遊星歯車機構（第２差動機構）
２１クラッチ（クラッチ手段）
２２ブレーキ（ブレーキ手段）
３０制御装置（制御手段）
４０ドグクラッチ（ブレーキ手段、クラッチ手段）
Ｓ１サンギア（第１差動機構の第１回転要素、第１差動機構の第３回転要素）
Ｃ１キャリア（第１差動機構の第２回転要素、第１差動機構の第１回転要素）
Ｒ１リングギア（第１差動機構の第３回転要素、第１差動機構の第２回転要素）
Ｓ２サンギア（第２差動機構の第１回転要素）
Ｃ２キャリア（第２差動機構の第２回転要素）
Ｒ２リングギア（第２差動機構の第３回転要素）
Ｎ回転数差

Claims

相互に差動回転可能な第１回転要素、第２回転要素、及び第３回転要素を有し、第１回転要素が内燃機関の出力軸と連結され、第２回転要素が出力部材と連結され、第３回転要素が第１電動機と連結された第１差動機構と、
相互に差動回転可能な第１回転要素、第２回転要素、及び第３回転要素を有し、第１回転要素が第２電動機と連結され、第２回転要素が前記第１差動機構の第２回転要素と連結された第２差動機構と、
前記第１差動機構の第３回転要素と前記第２差動機構の第３回転要素とがこれらの回転要素間で動力伝達が可能なように連結される係合状態及びその連結が解除される解放状態に切り替え可能なクラッチ手段と、
前記第２差動機構の第３回転要素を回転不能に制動する制動状態及びその制動を解除する制動解除状態に切り替え可能なブレーキ手段と、を備えたハイブリッド車両の駆動装置において、
前記車両が停止しているときに前記内燃機関を始動すべき所定の始動条件が成立した場合、前記ブレーキ手段を前記制動解除状態に切り替えるとともに前記クラッチ手段を前記係合状態に切り替え、その後前記内燃機関が始動されるように前記第１電動機及び前記第２電動機の動作をそれぞれ制御する制御手段をさらに備え、
前記クラッチ手段は、前記係合状態において摩擦力を利用して前記第１差動機構の第３回転要素と前記第２差動機構の第３回転要素との間の動力伝達を行うとともに、前記摩擦力を調整して前記第１差動機構の第３回転要素と前記第２差動機構の第３回転要素との間の動力伝達を行いつつこれら回転要素間に回転数差を生じさせることが可能であり、
前記制御手段は、前記クラッチ手段が前記解放状態であるとともに前記ブレーキ手段が前記制動状態であり、かつ前記第２電動機から出力された動力で前記車両が走行しているときに前記始動条件が成立した場合、前記ブレーキ手段を前記制動状態に維持しつつ前記クラッチ手段を前記係合状態に切り替え、その後前記内燃機関が始動されるように前記第１電動機及び前記第２電動機の動作をそれぞれ制御するハイブリッド車両の駆動装置。
前記制御手段は、外気温が所定外気温以下又は前記内燃機関の温度が所定温度以下であり、かつ前記車両が停止しているときに前記内燃機関を始動すべき所定の始動条件が成立した場合、前記ブレーキ手段を前記制動解除状態に切り替えるとともに前記クラッチ手段を前記係合状態に切り替え、その後前記内燃機関が始動されるように前記第１電動機及び前記第２電動機の動作をそれぞれ制御する請求項１に記載のハイブリッド車両の駆動装置。