JP6982543B2 - ハイブリッド車両の駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、変速機構を備えるハイブリッド車両の駆動装置に関する。

この種の装置として、従来、主動力源としてのエンジンから出力される動力を第１電動機と伝達部材とに分配する動力分配機構と、伝達部材に接続された第２電動機と、伝達部材と駆動輪との間に設けられた変速機構と、を備える装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１記載の装置では、変速機構が一対の摩擦係合機構を有しており、変速機構のアップシフトが指令されると、解放状態にある一方の摩擦係合機構を係合するとともに、係合状態にある他方の摩擦係合機構を解放し、変速機構を低速段から高速段に切り換える。

特開２０１２−２４０５５１号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の装置では、高速走行時にアップシフトを行うと、係合側の摩擦係合機構の発熱量が増大する。このため、摩擦係合機構を、耐熱性を高めた構成とする必要があり、装置の価格上昇および大型化を招きやすい。

本発明の一態様であるハイブリッド車両の駆動装置は、内燃機関と、第１モータ回転軸を有する第１モータジェネレータと、内燃機関の出力軸と第１モータ回転軸と第１回転軸とにそれぞれ接続され、内燃機関で発生した動力を、第１モータジェネレータと第１回転軸とに分割し、または、内燃機関と第１モータジェネレータとで発生した動力を、第１回転軸に伝達する動力分割機構と、第１回転軸から入力された回転を変速して第２回転軸から動力を出力する変速機構と、第２回転軸から出力された動力を車軸に伝達するための動力伝達経路を形成する経路形成部と、動力伝達経路に接続された第２モータ回転軸を有する第２モータジェネレータと、車速を検出する車速検出部と、車両の加減速指令を検出する加減速指令検出部と、車速検出部により検出された車速と加減速指令検出部により検出された加減速指令とに応じて、変速機構と第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとを制御する制御部と、を備える。変速機構は、係合および解放が可能な摩擦係合機構を有し、摩擦係合機構が解放されると変速段が低速段に切り換わり、摩擦係合機構が係合されると変速段が高速段に切り換わるように構成される。制御部は、車速検出部により検出された車速が所定値以上であり、かつ、加減速指令検出部により加速指令が検出されると、変速段が低速段に切り換わり、第１モータジェネレータがモータとして機能し、第２モータジェネレータがジェネレータとして機能するように変速機構と第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとを制御し、車速検出部により検出された車速が所定値以上であり、かつ、加減速指令検出部により減速指令または加速の停止指令が検出されると、変速段が高速段に切り換わり、第１モータジェネレータがジェネレータとして機能し、第２モータジェネレータがモータとして機能するように変速機構と第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとを制御する。

本発明によれば、高速走行時に係合される摩擦係合機構の発熱量を抑えることができ、装置の価格上昇や大型化を防ぐことができる。

本発明の実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置の全体構成を概略的に示すスケルトン図。 本発明の実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置により実現可能な走行モードの例を示す図。 図１の駆動装置のＥＶモードにおけるトルク伝達の流れを示すスケルトン図。 図１の駆動装置のＷモータモードにおけるトルク伝達の流れを示すスケルトン図。 図１の駆動装置のシリーズモードにおけるトルク伝達の流れを示すスケルトン図。 図１の駆動装置の第１ＨＶローモードにおけるトルク伝達の流れを示すスケルトン図。 図１の駆動装置の第２ＨＶローモードにおけるトルク伝達の流れを示すスケルトン図。 図１の駆動装置のＨＶハイモードにおけるトルク伝達の流れを示すスケルトン図。 本発明の実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置によるＨＶローモードおよびＨＶハイモードにおける車速とアクセルペダル全開時の駆動力との関係を示す図。 第１ＨＶローモードにおける動作の一例を示す共線図。 第２ＨＶローモードにおける動作の一例を示す共線図。 ＨＶハイモードにおける動作の一例を示す共線図。 図１のコントローラで実行される処理の一例を示すフローチャート。 第２ＨＶローモードからＨＶハイモードへ切り換わる途中の動作の一例を示す共線図。 本発明の実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置の動作の一例を示すタイムチャート。 図１３の変形例を示すタイムチャート。

以下、図１〜図１４を参照して本発明の一実施形態について説明する。本発明の実施形態に係る駆動装置は、走行駆動源としてエンジンとモータジェネレータとを備えるハイブリッド車両に適用される。図１は、本発明の実施形態に係る駆動装置１００の全体構成を概略的に示す図である。

図１に示すように、駆動装置１００は、エンジン（ＥＮＧ）１と、第１および第２モータジェネレータ（ＭＧ１，ＭＧ２）２、３と、動力分割用の第１遊星歯車機構１０と、変速用の第２遊星歯車機構２０とを備える。駆動装置１００は車両の前部に搭載され、駆動装置１００の動力は前輪１０１に伝達される。したがって、車両は前輪駆動式車両（いわゆるＦＦ車両）として構成される。

エンジン１は、スロットルバルブを介して供給される吸入空気とインジェクタから噴射される燃料とを適宜な割合で混合し、点火プラグ等により点火して燃焼させ、これにより回転動力を発生する内燃機関（例えばガソリンエンジン）である。なお、ガソリンエンジンに代えてディーゼルエンジン等、各種エンジンを用いることもできる。スロットルバルブの開度、インジェクタからの燃料の噴射量（噴射時期、噴射時間）、および点火時期等はコントローラ（ＥＣＵ）４により制御される。エンジン１の出力軸１ａは、軸線ＣＬ１を中心に延在する。

第１および第２モータジェネレータ２，３は、それぞれ軸線ＣＬ１を中心とした略円筒形状のロータと、ロータの周囲に配置された略円筒形状のステータとを有し、モータおよび発電機として機能することができる。すなわち、第１および第２モータジェネレータ２，３のロータは、電力制御ユニット（ＰＣＵ）５を介してバッテリ（ＢＡＴ）６からステータのコイルに供給される電力により駆動する。このとき第１および第２モータジェネレータ２，３は、モータとして機能する。

一方、第１および第２モータジェネレータ２，３のロータの回転軸２ａ，３ａが外力により駆動されると、第１および第２モータジェネレータ２，３は発電し、電力制御ユニット５を介して電力がバッテリ６に蓄電される。このとき第１および第２モータジェネレータ２，３は、発電機として機能する。なお、通常走行時、例えば定速走行時や加速走行時等には、第１モータジェネレータ２は主に発電機として機能し、第２モータジェネレータ３は主にモータとして機能する。電力制御ユニット５は、インバータを含んで構成され、コントローラ４からの指令によりインバータが制御されることにより、第１モータジェネレータ２と第２モータジェネレータ３のそれぞれの出力トルクまたは回生トルクが制御される。

第１モータジェネレータ２と第２モータジェネレータ３とは、同軸上に軸方向に互いに離間して配置される。第１モータジェネレータ２と第２モータジェネレータ３とは、例えば同一のケース７内に収容され、第１モータジェネレータ２と第２モータジェネレータ３との間の空間ＳＰは、ケース７によって包囲される。なお、第１モータジェネレータ２と第２モータジェネレータ３とが互いに別々のケースに収容されてもよい。

第１モータジェネレータ２と第２モータジェネレータ３との間の空間ＳＰには、第１遊星歯車機構１０と第２遊星歯車機構２０とが配置される。より詳しくは、第１モータジェネレータ２側に第１遊星歯車機構１０が、第２モータジェネレータ３側に第２遊星歯車機構２０がそれぞれ配置される。

第１遊星歯車機構１０は、それぞれ軸線ＣＬ１を中心として回転する第１サンギヤ１１および第１サンギヤ１１の周囲に配置された第１リングギヤ１２と、第１サンギヤ１１と第１リングギヤ１２との間にこれらギヤ１１，１２に噛合して配置された周方向複数の第１ピニオン（プラネタリギヤ）１３と、第１ピニオン１３を自転可能に、かつ、軸線ＣＬ１を中心として公転可能に支持する第１キャリア１４とを有する。

第２遊星歯車機構２０も第１遊星歯車機構１０と同様に、それぞれ軸線ＣＬ１を中心として回転する第２サンギヤ２１および第２サンギヤ２１の周囲に配置された第２リングギヤ２２と、第２サンギヤ２１と第２リングギヤ２２との間にこれらギヤ２１，２２に噛合して配置された周方向複数の第２ピニオン（プラネタリギヤ）２３と、第２ピニオン２３を自転可能に、かつ、軸線ＣＬ１を中心として公転可能に支持する第２キャリア２４とを有する。

エンジン１の出力軸１ａは第１キャリア１４に連結され、エンジン１の動力が第１キャリア１４を介して第１遊星歯車機構１０に入力される。なお、エンジン１を始動させる場合には、第１遊星歯車機構１０を介してエンジン１に第１モータジェネレータ２からの動力が入力される。第１キャリア１４は、ケース７の周壁の内周面に設けられたワンウェイクラッチ１５に連結される。ワンウェイクラッチ１５は、第１キャリア１４の正方向の回転、すなわちエンジン１と同一方向の回転を許可し、逆方向の回転を禁止する。ワンウェイクラッチ１５を設けたことにより、第１キャリア１４を介してエンジン１に逆方向のトルクが作用すること、つまりエンジン１の逆転を防止できる。

第１サンギヤ１１は、第１モータジェネレータ２のロータの回転軸２ａに連結され、第１サンギヤ１１と第１モータジェネレータ２（ロータ）とは一体に回転する。第１リングギヤ１２は第２キャリア２４に連結され、第１リングギヤ１２と第２キャリア２４とは一体に回転する。このような構成により、第１遊星歯車機構１０は、キャリア１４を介して入力された動力を、第１サンギヤ１１を介して第１モータジェネレータ２に出力するとともに、第１リングギヤ１２を介して車軸５７側の第２キャリア２４に出力することができる。すなわち、エンジン１からの動力を、ジェネレータとして機能する第１モータジェネレータ２と、第２遊星歯車機構２０とに分割して出力することができる。なお、第１モータジェネレータ２がモータとして機能するとき、エンジン１と第１モータジェネレータ２とからの動力を、第２遊星歯車機構２０に出力することができる。

第２リングギヤ２２の径方向外側には、軸線ＣＬ１を中心とした略円筒形状の外側ドラム２５が設けられる。第２リングギヤ２２は外側ドラム２５に連結され、両者は一体に回転する。外側ドラム２５の径方向外側には、ブレーキ機構３０が設けられる。ブレーキ機構３０は、例えば湿式多板式ブレーキとして構成され、径方向に延在する軸方向複数のプレート（摩擦材）３１と、プレート３１に対し軸方向交互に配置されるとともに、径方向に延在する軸方向複数（複数の図示は省略）のディスク（摩擦材）３２とを有する。すなわち、複数の摩擦係合要素としてプレート３１とディスク３２とを有する。

複数のプレート３１は、その外径側端部がケース７の周壁の内周面に軸方向に移動可能に係合される。複数のディスク３２は、その内径側端部が外側ドラム２５の外周面に軸方向に移動可能に係合され、外側ドラム２５と一体に回転する。ケース７の周壁の内周面には、ブレーキ機構３０の軸方向側方に、外側ドラム２５の外周面に面して、外側ドラム２５の回転数を検出する非接触式の回転数センサ３５が設けられる。

ブレーキ機構３０は、プレート３１とディスク３２とを互いに離間させ、ディスク３２をプレート３１から解放させるような付勢力を付与するばね（不図示）と、ばねの付勢力に抗してプレート３１とディスク３２とを互いに係合させるような押圧力を付与するピストン（不図示）とを有する。ピストンは、油圧制御装置８を介して供給される油の圧力により駆動される。ピストンに油圧力が作用しない状態では、プレート３１とディスク３２とが互いに離間してブレーキ機構３０が解除（オフ）され、第２リングギヤ２２の回転が許可される。一方、ピストンに油圧力が作用すると、プレート３１とディスク３２とが係合され、ブレーキ機構３０が作動（オン）する。この状態では、第２リングギヤ２２の回転が阻止される。

外側ドラム２５の径方向内側には、軸線ＣＬ１を中心とした略円筒形状の内側ドラム２６が外側ドラム２５に対向して設けられる。第２サンギヤ２１は、軸線ＣＬ１に沿って延在する第２遊星歯車機構２０の出力軸２７に連結されるとともに、内側ドラム２６に連結され、第２サンギヤ２１と出力軸２７と内側ドラム２６とは一体に回転する。外側ドラム２５と内側ドラム２６との間には、クラッチ機構４０が設けられる。

クラッチ機構４０は、例えば湿式多板式クラッチとして構成され、径方向に延在する軸方向複数のプレート（摩擦材）４１と、プレート４１に対し軸方向交互に配置されるとともに、径方向に延在する軸方向複数（複数の図示は省略）のディスク（摩擦材）４２とを有する。すなわち、複数の摩擦係合要素としてプレート４１とディスク４２とを有する。複数のプレート４１は、その外径側端部が外側ドラム２５の内周面に軸方向に移動可能に係合され、外側ドラム２５と一体に回転する。複数のディスク４２は、その内径側端部が内側ドラム２６の外周面に軸方向に移動可能に係合され、内側ドラム２６と一体に回転する。

クラッチ機構４０は、プレート４１とディスク４２とを互いに離間させ、ディスク４２をプレート４１から解放させるような付勢力を付与するばね（不図示）と、ばねの付勢力に抗してプレート４１とディスク４２とを互いに係合させるような押圧力を付与するピストン（不図示）とを有する。ピストンは、油圧制御装置８を介して供給される油の圧力により駆動される。

ピストンに油圧力が作用しない状態では、プレート４１とディスク４２とが互いに離間してクラッチ機構４０が解除（オフ）され、第２リングギヤ２２に対する第２サンギヤ２１の相対回転が可能となる。このとき、ブレーキ機構３０のオンにより第２リングギヤ２２の回転が阻止されると、第２キャリア２４に対する出力軸２７の回転が増速される。この状態は、変速段が高速段（ハイ）に切り換わった状態に相当する。

一方、ピストンに油圧力が作用すると、プレート４１とディスク４２とが係合してクラッチ機構４０が作動（オン）し、第２サンギヤ２１と第２リングギヤ２２とが一体に結合される。このとき、ブレーキ機構３０のオフにより第２リングギヤ２２の回転が許容されると、出力軸２７は第２キャリア２４と一体となって第２キャリア２４と同一速度で回転する。この状態は、変速段が低速段（ロー）に切り換わった状態に相当する。

第２遊星歯車機構２０と、ブレーキ機構３０と、クラッチ機構４０とは、第２キャリア２４の回転をロー、ハイの２段階に変速して、変速後の回転を出力軸２７から出力する変速機構７０を構成する。

出力軸２７は、ワンウェイクラッチ５０を介して、軸線ＣＬ１を中心とした出力ギヤ５１に連結される。ワンウェイクラッチ５０は、出力軸２７に対する出力ギヤ５１の正方向の回転、すなわち車両の前進方向に対応する相対回転を許容し、後進方向に対応する相対回転を禁止する。換言すると、車両前進方向に対応する出力軸２７の回転速度が出力ギヤ５１の回転速度よりも速いときは、ワンウェイクラッチ５０はロックし、出力軸２７と出力ギヤ５１とが一体に回転する。一方、車両前進方向に対応する出力ギヤ５１の回転速度が出力軸２７の回転速度よりも速いときは、ワンウェイクラッチ５０は解放（アンロック）し、出力ギヤ５１は、トルクの引き込みを生じることなく出力軸２７に対しフリーに回転する。

出力ギヤ５１には、第２モータジェネレータ３のロータの回転軸３ａが連結され、出力ギヤ５１と第２モータジェネレータ３（回転軸３ａ）とは一体に回転する。出力軸２７と回転軸３ａとの間にはワンウェイクラッチ５０が介装されるため、出力軸２７に対する回転軸３ａの正方向の相対回転が許容される。すなわち、第２モータジェネレータ３の回転速度が出力軸２７の回転速度よりも速いときは、第２モータジェネレータ３は、出力軸２７（第２遊星歯車機構２０）のトルクの引き込みなく効率よく回転できる。ワンウェイクラッチ５０は、回転軸３ａの径方向内側に配置される。このため、駆動装置１００全体の軸方向長さを抑えることができ、駆動装置１００の小型化も実現できる。

第２モータジェネレータ３のロータの径方向内側には、機械式オイルポンプ（ＭＯＰ）６０が配置される。機械式オイルポンプ６０は、エンジン１の出力軸１ａに連結され、エンジン１により駆動される。エンジン１の停止時にオイルの供給が必要なときは、バッテリ６からの電力により電動式オイルポンプ（ＥＯＰ）６１を駆動することで、必要なオイルが賄われる。

出力ギヤ５１には、軸線ＣＬ１に対し平行に延在するカウンタ軸５２を中心に回転可能な大径ギヤ５３が噛合され、大径ギヤ５３を介してカウンタ軸５２にトルクが伝達される。カウンタ軸５２に伝達されたトルクは、小径ギヤ５４を介して差動装置５５のリングギヤ５６に伝達され、さらに差動装置５５を介して左右の車軸５７に伝達される。これにより前輪１０１が駆動され、車両が走行する。なお、回転軸３ａ、出力ギヤ５１、大径ギヤ５３、小径ギヤ５４，および差動装置５５などが、出力軸２７から車軸５７に至る動力伝達経路７１を構成する。

油圧制御装置８は、電気信号により作動する電磁弁や電磁比例弁などの制御弁を含む。これら制御弁はコントローラ４からの指令に応じて作動し、ブレーキ機構３０やクラッチ機構４０などへの圧油の流れを制御する。これによりブレーキ機構３０およびクラッチ機構４０のオンオフを切り換えることができる。

コントローラ４は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ、その他の周辺回路などを有する演算処理装置を含んで構成され、エンジン制御用ＥＣＵ４ａと、変速機構制御用ＥＣＵ４ｂと、モータジェネレータ制御用ＥＣＵ４ｃとを有する。なお、単一のコントローラ４が複数のＥＣＵ４ａ〜４ｃを有するのではなく、各ＥＣＵ４ａ〜４ｃに対応して複数のコントローラ４が設けられてもよい。

コントローラ４には、ドラム２５の回転数を検出する回転数センサ３５と、車速を検出する車速センサ３６と、アクセルペダルの操作量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ３７などからの信号が入力される。なお、図示は省略するが、コントローラ４には、エンジン１の回転数を検出するセンサ、第１モータジェネレータ２の回転数を検出するセンサ、第２モータジェネレータ３の回転数を検出するセンサなどからの信号も入力される。

コントローラ４は、これらの入力信号に基づいて、予め定められた車速とアクセル開度などから規定される車両の駆動力特性を示す駆動力マップに従い、走行モードを自動的に決定する。さらにコントローラ４は、走行モードに応じて車両が走行するように、スロットルバルブ開度調整用アクチュエータと、燃料噴射用インジェクタと、電力制御ユニット５と、油圧制御装置８などに制御信号を出力し、エンジン１、第１および第２モータジェネレータ２，３、およびブレーキ機構３０とクラッチ機構４０の作動を制御する。

図２は、本発明の実施形態に係る駆動装置１００により実現可能ないくつかの走行モードの例と、各走行モードに対応するブレーキ機構（ＢＲ）３０、クラッチ機構（ＣＬ）４０、ワンウェイクラッチ（ＯＷＹ）５０およびエンジン（ＥＮＧ）１の作動状態とを表形式で示す図である。

図２には、代表的な走行モードとして、ＥＶモード、Ｗモータモード、シリーズモード、およびＨＶモードが示される。ＨＶモードはローモード（ＨＶローモード）とハイモード（ＨＶハイモード）とに分類される。図中、ブレーキ機構３０のオン（係合）、クラッチ機構４０のオン（係合）、ワンウェイクラッチ５０のロック、およびエンジン１の作動をそれぞれ○印で示し、ブレーキ機構３０のオフ（解放）、クラッチ機構４０のオフ（解放）、ワンウェイクラッチ５０のアンロック（解放）およびエンジン１の停止をそれぞれ×印で示す。

ＥＶモードは、第２モータジェネレータ３の動力のみによって走行するモードである。図２に示すように、ＥＶモードでは、コントローラ４からの指令によりブレーキ機構３０とクラッチ機構４０とがともにオフされ、エンジン１が停止される。図３は、ＥＶモードにおけるトルク伝達の流れを示すスケルトン図である。

図３に示すように、ＥＶモードでは、第２モータジェネレータ３から出力されたトルクが、出力ギヤ５１、大径ギヤ５３、小径ギヤ５４、および差動装置５５を介して車軸５７に伝達される。このとき、ワンウェイクラッチ５０の作用により出力軸２７は停止したままであり、第２モータジェネレータ３の上流側（第２遊星歯車機構側）の回転要素によるトルクの引き込み（回転抵抗）を生じさせることなく、効率よく車両を走行させることができる。

Ｗモータモードは、第１モータジェネレータ２および第２モータジェネレータ３の動力によって走行するモードである。図２に示すように、Ｗモータモードでは、コントローラ４からの指令によりブレーキ機構３０がオフされ、クラッチ機構４０がオンされ、エンジン１が停止される。図４は、Ｗモータモードにおけるトルク伝達の流れを示すスケルトン図である。

図４に示すように、Ｗモータモードでは、ワンウェイクラッチ１５の作用により第１キャリア１４の回転が阻止されており、第１モータジェネレータ２から出力されたトルクが、第１サンギヤ１１、第１ピニオン１３、第１リングギヤ１２、第２キャリア２４（第２サンギヤ２１および第２リングギヤ２２と一体に回転する第２キャリア２４）を介して出力軸２７に伝達される。出力軸２７に伝達されたトルクは、ロック状態のワンウェイクラッチ５０を介して出力ギヤ５１に伝達され、第２モータジェネレータ３から出力されたトルクとともに車軸５７に伝達される。このようにＷモータモードでは、第１モータジェネレータ２と第２モータジェネレータ３とからのトルクが車軸５７に作用するため、ＥＶモードよりも走行駆動力を大きくすることができる。

シリーズモードは、エンジン１で発生した動力で第１モータジェネレータ２を駆動して発電させながら、第２モータジェネレータ３の動力によって走行するモードである。図２に示すように、シリーズモードでは、コントローラ４からの指令によりブレーキ機構３０とクラッチ機構４０がともにオンされ、エンジン１が作動される。図５は、シリーズモードにおけるトルク伝達の流れを示すスケルトン図である。

図５に示すように、シリーズモードでは、第１リングギヤ１２から出力軸２７までの回転が阻止されるため、エンジン１から出力された動力は全て、第１ピニオン１３、第１サンギヤ１１を介して第１モータジェネレータ２の回転軸２ａに入力される。これにより第１モータジェネレータ２が駆動されて発電し、この発電された電力を用いて第２モータジェネレータ３を駆動し、車両を走行させることができる。すなわち、第１モータジェネレータ２で発生した電気エネルギが第２モータジェネレータ３へ供給される電気パスが構成され、これにより、第２モータジェネレータ３による駆動走行を行う。シリーズモードでは、ＥＶモードと同様、ワンウェイクラッチ５０の作用によりトルクの引き込みを防止できる。

ＨＶモードは、エンジン１で発生した動力と第１モータジェネレータ２または第２モータジェネレータ３の動力とによって走行するモードである。このうち、ＨＶローモードは、低速からの全開加速走行に対応するモードであり、ＨＶハイモードは、ＥＶ走行後の常用運転に対応するモードである。図２に示すように、ＨＶローモードでは、コントローラ４からの指令によりブレーキ機構３０がオフかつクラッチ機構４０がオンされ、エンジン１が作動される。ＨＶハイモードでは、コントローラ４からの指令によりブレーキ機構３０がオンかつクラッチ機構４０がオフされ、エンジン１が作動される。

図６，７は、ＨＶローモードにおけるトルク伝達の流れを示すスケルトン図である。なお、図６は、主に低速走行および中速走行に対応したＨＶローモードのスケルトン図であり、図７は、主に高速走行に対応したＨＶローモードのスケルトン図である。図６，７では、トルク伝達経路が互いに異なっており、図６、７に対応するモードをそれぞれ第１ＨＶローモード、第２ＨＶローモードと呼ぶことがある。

図６に示すように、第１ＨＶローモードでは、エンジン１から出力されたトルクの一部が第１サンギヤ１１を介して第１モータジェネレータ２に伝達される。これにより第１モータジェネレータ２で発電され、電力制御ユニット５を介して第２モータジェネレータ３に駆動電力が供給される。このとき、電力制御ユニット５とバッテリ６との間で電力が送受されることがある。一方、エンジン１から出力されたトルクの残りは、第１リングギヤ１２、第２キャリア２４（第２サンギヤ２１および第２リングギヤ２２と一体に回転する第２キャリア２４）を介して出力軸２７に伝達される。このときの出力軸２７の回転数は第２キャリア２４の回転数と等しい。出力軸２７に伝達されたトルクは、ロック状態のワンウェイクラッチ５０を介して出力ギヤ５１に伝達され、第２モータジェネレータ３から出力されたトルクとともに、車軸５７に伝達される。これにより第１モータジェネレータ２での発電によって十分なバッテリ残容量を保ちつつ、エンジン１と第２モータジェネレータ３からのトルクにより、高トルクで車両を走行させることができる。

図７に示すように、第２ＨＶローモードでは、第１モータジェネレータ２がモータとして機能し、エンジン１から出力されたトルクと第１モータジェネレータ２から出力されたトルクとが、第１リングギヤ１２、第２キャリア２４、ワンウェイクラッチ５０および出力ギヤ５１を介して車軸５７に伝達される。このとき、車軸５７からのトルクが第２モータジェネレータ３に入力され、第２モータジェネレータ３で発電され、電力制御ユニット５を介して第１モータジェネレータ２に駆動電力として供給される。このとき、電力制御ユニット５とバッテリ６との間で電力が送受されることがある。これにより第２モータジェネレータ３での発電によって十分なバッテリ残容量を保ちつつ、エンジン１と第１モータジェネレータ２からのトルクにより、高トルクで車両を走行させることができる。

図８は、ＨＶハイモードにおけるトルク伝達の流れを示すスケルトン図である。図８に示すように、ＨＶハイモードでは、第１ＨＶローモードと同様、例えばエンジン１から出力されたトルクの一部が第１サンギヤ１１を介して第１モータジェネレータ２に伝達される。エンジン１から出力されたトルクの残りは、第１リングギヤ１２、第２キャリア２４、第２サンギヤ２１を介して出力軸２７に伝達される。このときの出力軸２７の回転数は第２キャリア２４の回転数よりも大きい。

出力軸２７に伝達されたトルクは、ロック状態のワンウェイクラッチ５０を介して出力ギヤ５１に伝達され、第２モータジェネレータ３から出力されたトルクとともに、車軸５７に伝達される。これにより十分なバッテリ残容量を保ちつつ、エンジン１と第２モータジェネレータ３からのトルクにより、ＨＶローモードよりは低いもののＥＶモードよりは高いトルクで車両を走行させることができる。ＨＶハイモードでは、第２遊星歯車機構２０で増速されるため、ＨＶローモードよりもエンジン回転数を抑えて走行することができる。したがって、ＨＶハイモードで走行することにより、ＨＶローモードで走行するときよりも、燃費を向上することができるとともに騒音を抑えることができる。

図９は、本実施形態に係る駆動装置１００によるＨＶローモードおよびＨＶハイモードにおける車速Ｖとアクセルペダル全開時の駆動力Ｇとの関係を示す図である。なお、図中の特性ｆ１はＨＶローモードにおける特性であり、特性ｆ２はＨＶハイモードにおける特性であり、特性ｆ３は走行抵抗の特性である。図９示すように、本実施形態に係る駆動装置１００によれば、ＨＶローモードおよびＨＶハイモードのいずれにおいても、低速（例えば車速０）から最高車速Ｖｍａｘに至るまで走行抵抗よりも大きな駆動力Ｇを出力することができ、これにより車速Ｖの全域においてＨＶローモードおよびＨＶハイモードでの走行が可能である。

特に、車速Ｖの全域にわたって特性ｆ１が特性ｆ２を上回っており、ＨＶローモードでは、ＨＶハイモードにおけるより大きな駆動力Ｇを得ることができる。また、本実施形態では、低速段と高速段との間の段間比が大きく設定されており、ＨＶハイモードでは、ＨＶローモードにおけるより燃費およびエンジン静粛性を向上することができる。

ところで、このような駆動装置１００において、車両がＨＶローモードで走行中に変速機構７０のアップシフトが指令され、変速機構７０が高速段に切り換えられると、クラッチ機構４０が解放され、ブレーキ機構３０が係合する。このとき、ブレーキ機構３０のディスク３２の回転を停止させるため、ブレーキ機構３０がプレート３１とディスク３２との摩擦によって発熱する。この発熱量は、プレート３１とディスク３２との間の差回転が大きいほど大きく、高速走行時のＨＶローモード（第２ＨＶローモード）からＨＶハイモードに切り換える状況で最大となる。このようなブレーキ機構３０の発熱に備えるために耐熱性を高めるようにブレーキ機構３０を構成すると、駆動装置１００の価格上昇および大型化を招きやすい。そこで、本実施形態では、以下のように駆動装置１００を構成する。

本実施形態に係る駆動装置１００は、コントローラ４からの指令によるＨＶローモードからＨＶハイモードへの変速動作に特徴がある。図１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃは、それぞれ第１ＨＶローモード、第２ＨＶローモード、ＨＶハイモードの共線図の一例を示す図である。図中、第１サンギヤ１１、第１キャリア１４、第１リングギヤ１２をそれぞれ１Ｓ，１Ｃ，１Ｒで示し、第２サンギヤ２１、第２キャリア２４、第２リングギヤ２２をそれぞれ２Ｓ，２Ｃ，２Ｒで示す。車両が前進するときの第１リングギヤ１２および第２キャリア２４の回転方向を正方向と定義し、正方向を＋で示すとともに、正方向に作用するトルクを上向きの矢印で示す。

図１０Ａに示すように、第１ＨＶローモードにおいては、コントローラ４からの指令に応じた油圧制御装置８の動作により、ブレーキ機構３０（ＢＲ）がオフかつクラッチ機構４０（ＣＬ）がオンされる。この状態で、エンジン１により第１キャリア１４（１Ｃ）が正方向に回転させられ、第１モータジェネレータ２（ＭＧ１）が正方向に回転駆動されて発電するとともに、第１リングギヤ１２（１Ｒ）が正方向に回転し、第２キャリア（２Ｃ）も正方向に回転する。このとき、第２キャリア２４と第２サンギヤ２１（２Ｓ）と第２リングギヤ２２（２Ｒ）とは一体化しているため、第２キャリア２４と等速で第２サンギヤ２１が回転し、この回転トルクと第２モータジェネレータ３（ＭＧ２）のトルクとにより車両が走行する。

図１０Ｂに示すように、第２ＨＶローモードにおいては、第２モータジェネレータ３で発電され、第１モータジェネレータ２（ＭＧ１）は電力制御ユニット５を介して供給される駆動電力によりマイナス方向に回転駆動する。これにより第１リングギヤ１２（１Ｒ）の回転数が上昇し、第１リングギヤ１２は高速で回転する。その結果、第１モータジェネレータ２とエンジン１（ＥＮＧ）とからのトルクにより、第１ＨＶローモードよりも高速で車両を走行させることができる。

図１０Ｃに示すように、ＨＶハイモードにおいては、コントローラ４からの指令に応じて油圧制御装置８がブレーキ機構３０およびクラッチ機構４０を制御することにより、ブレーキ機構３０（ＢＲ）がオンかつクラッチ機構４０（ＣＬ）がオフされる。この状態では、エンジン１により第１キャリア１４（１Ｃ）が正方向に回転させられ、第１モータジェネレータ２（ＭＧ１）が回転駆動されて発電するとともに、第１リングギヤ１２（１Ｒ）が正方向に回転する。このとき、第２リングギヤ２２（２Ｒ）の回転は阻止されるため、第２サンギヤ２１（２Ｓ）は、第２キャリア２４（２Ｃ）よりも高速で回転し、この回転トルクと第２モータジェネレータ３（ＭＧ２）のトルクとにより車両が走行する。

図１１は、予めメモリに記憶されたプログラムに従いコントローラ４で実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、変速機構７０のアップシフトに係る処理に対応し、例えば走行モードがＨＶローモード（第２ＨＶローモード）であるとき、所定周期で繰り返し実行される。そして、走行モードがＨＶハイモードに移行してアップシフトが完了すると、処理を終了する。

まず、ステップＳ１で、車速センサ３６により検出された車速Ｖが所定値Ｖａ以上であるか否かを判定する。この判定は、例えば車両が第２ＨＶローモード（図１０Ｂ）で走行中であり、かつ、第１モータジェネレータ２のマイナス方向の回転数（モータ駆動時の回転数）が所定値以上であるか否かの判定である。図９には、車速の所定値Ｖａの一例が示される。なお、所定値Ｖａは可変値であってもよい。ステップＳ１で肯定されるとステップＳ２に進み、否定されるとリターンする。

ステップＳ２では、アクセル開度センサ３７により検出されたアクセル開度ＡＰが所定値ＡＰａ以下か否かを判定する。この判定は、例えば車両の減速指令がなされたか否か、あるいは加速指令後の加速の停止指令がなされたか否かの判定である。アクセル開度ＡＰは要求駆動力に対応し、図９には所定値ＡＰａに対応した駆動力Ｇａが一例として示される。所定値ＡＰａは車速Ｖに応じた可変値としてもよい。例えば車速Ｖが速いほど、所定値ＡＰａを大きくしてもよい。

なお、図９には、変速機構７０をダウンシフトさせるダウンシフト条件としての駆動力Ｇｂも一例として示される。すなわち、ＨＶハイモードにおいて駆動力（要求駆動力）Ｇが所定値Ｇｂ以上になると、変速機構７０がダウンシフトされる。所定値Ｇｂには所定のアクセル開度ＡＰｂが対応する。所定値Ｇｂは、例えばアップシフト条件としての駆動力Ｇａよりも大きい値に設定される。ＧｂをＧａと等しくしてもよく、車速Ｖに応じた可変値としてもよい。したがって、ＡＰａとＡＰｂとの関係は、例えばＡＰａ≦ＡＰｂである。

ステップＳ２で肯定されるとステップＳ３に進み、否定されるとリターンする。ステップＳ３では、アップシフトを指令する。次いで、ステップＳ４で、アップシフト指令に従い、変速機構７０のアップシフトを実行する。すなわち、油圧制御装置８の制御弁に制御信号を出力してブレーキ機構３０およびクラッチ機構４０のピストン駆動用の油圧力（クラッチ圧）を制御し、ブレーキ機構３０のクラッチトルクを増加させるとともに、クラッチ機構４０のクラッチトルクを減少させる。つまり、ブレーキ機構３０を係合かつクラッチ機構４０を解放させる。

さらにステップＳ４では、回転数センサ３５などからの信号に基づいてエンジン１と第１モータジェネレータ２と第２モータジェネレータ３とを互いに協調制御する。すなわち、回転数センサ３５により、変速過渡状態でのクラッチ機構４０の外側ドラム２５の回転数の変化を検出し、その検出値に基づいて、エンジン１と第１モータジェネレータ２と第２モータジェネレータ３とを協調制御する。より具体的には、第１モータジェネレータ２の駆動トルクを０にした後、第１モータジェネレータ２の吸収トルクを増大させ、第１モータジェネレータ２で発電させる。また、第２モータジェネレータ３の吸収トルクを０にした後、第２モータジェネレータ３の駆動トルクを増大させ、第２モータジェネレータ３で走行駆動力を発生させる。

本実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置１００の動作をより具体的に説明する。図９の動作点Ａに示すように、車速Ｖが所定値Ｖａ以上で、かつ、駆動力Ｇが所定値Ｇｂ以上であるとき、走行モードは第２ＨＶローモードとなる。この状態から、アクセルペダルの操作により加速が指令されて動作点がＢに移動するとき、駆動力Ｇは所定値Ｇａよりも大きいため、アクセル開度ＡＰは所定値ＡＰａよりも大きい。このため、変速機構７０のアップシフトは行われず、第２ＨＶローモードが維持される。一方、第２ＨＶローモードで走行中に、例えばアクセルペダルが非操作となり、駆動力Ｇが０になると（動作点Ｃ）、アクセル開度ＡＰは所定値ＡＰａ以下となり、アップシフトが指令される（ステップＳ３）。

このように車両が高速走行中（Ｖ≧Ｖａ）に加速が指令されると（駆動力Ｇ≧Ｇａ）、アップシフトは指令されず、アクセルペダルの非操作等により減速走行または加速の停止が指令されるとアップシフトが指令される。このため、加速指令時に変速機構７０は低速段のままであり、車両は変速動作を伴わずにスムーズに加速走行することができる。

第２ＨＶローモードで走行中にアップシフトが指令されると、エンジン１と第１モータジェネレータ２と第２モータジェネレータ３とが協調制御される（ステップＳ４）。協調制御においては、例えば第１モータジェネレータ２が制御され、次いで、第１モータジェネレータ２の動作結果に従い第２モータジェネレータ３が従属的に制御される。図１２は、この場合の共線図の変化の一例を示す図である。図中の特性ｇ１、ｇ２（実線）は、図１０Ｂと同様、第２ＨＶローモードの特性であり、特性ｇ３、ｇ４（一点鎖線）は、ＨＶハイモードに移行する途中の特性である。

図１２に示すように、第２ＨＶローモードからＨＶハイモードに移行する途中で、第１モータジェネレータ２（１Ｓ）の回転数は、矢印Ａに示すようにプラス側に増加（マイナスの回転数は減少）して０になる。その結果、第１リングギヤ１２（１Ｒ）に作用する第１モータジェネレータ２の反力が増大し、矢印Ｂに示すように第１リングギヤ１２の回転数が減少し、それに伴い矢印Ｃに示すように第２リングギヤ２２（２Ｒ）の回転数が減少する。これによりブレーキ機構３０のプレート３１とディスク３２との間の差回転が減少するため、ブレーキ機構３０の係合時の発熱量を抑えることができる。このとき、第１モータジェネレータ２は、自己の回転エネルギを吸収することで発電し、第１モータジェネレータ２で発生した電力により第２モータジェネレータ３が力行される。

ブレーキ機構３０の係合時には、図１２の矢印Ｄに示すように第１モータジェネレータ２の反力が第２サンギヤ２１（２Ｓ）に対し引き込み側（マイナス側）に作用する。しかし、本実施形態では、第２モータジェネレータ３と第２サンギヤ２１（出力軸２７）との間にワンウェイクラッチ５０が設けられ（図１）、ワンウェイクラッチ５０がアンロック状態となることで、第２モータジェネレータ３の回転軸３ａに対し第２サンギヤ２１が相対回転可能である。これにより、ワンウェイクラッチ５０の上流側の回転要素のトルクの引き込みによるマイナス加速度の発生を防いで、変速機構７０を応答性よく迅速に切り換えることができ、効率よくスムーズな変速動作を実現できる。

図１３は、本実施形態に係る駆動装置１００の動作の一例、特に第２ＨＶローモードからＨＶハイモードへの切換時における動作の一例を示すタイムチャートである。このタイムチャートは、コントローラ４がブレーキ機構３０とクラッチ機構４０の係合動作を制御するとともに、エンジン１、第１モータジェネレータ２および第２モータジェネレータ３を協調制御（ステップＳ４）することにより得られる。

図１３では、エンジン回転数（Ｎｅ）、エンジントルク（Ｔｅ）、第１モータジェネレータ２の回転数（Ｎｍｇ１）、第２リングギヤ２２（ブレーキ機構のディスク）の回転数（Ｎｂｒ）、ブレーキ機構３０のクラッチトルク（Ｔｂｒ）、クラッチ機構４０のクラッチトルク（Ｔｃｌ）、第１モータジェネレータ２のトルク（Ｔｍｇ１）、および第２モータジェネレータ３のトルク（Ｔｍｇ２）の時間経過に伴う変化を示す。なお、図中の実線は、本実施形態による特性であり、点線は、一般的なクラッチツウクラッチ制御を行う場合の特性（本実施形態の比較例）である。

図１３に示すように、初期状態では、第１モータジェネレータ２は、マイナス方向に回転駆動する一方、第２モータジェネレータ３は発電する。この状態から時点ｔ１でアップシフトが指令されると、比較例では、時点ｔ１〜時点ｔ３のトルク相の範囲において、ブレーキ機構３０のクラッチトルクＴｂｒが徐々に増加し、かつ、クラッチ機構４０のクラッチトルクＴｃｌが徐々に減少する。これに対し、本実施形態では、時点ｔ３で、第１モータジェネレータ２のイナーシャを吸収して第１モータジェネレータ２が駆動状態から発電状態へと変化することにより、第２リングギヤ２２の回転数Ｎｂｒが減少する。このため、ブレーキ機構３０のクラッチトルクＴｂｒが比較例のものよりも減少し、これによりブレーキ機構３０の係合時の発熱量を抑えることができる。なお、ブレーキ機構３０のクラッチトルクＴｂｒを減少させる代わりに、ブレーキ機構３０の係合に要する時間を短縮させることもでき、これによりブレーキ機構３０の発熱量を抑えるようにしてもよい。

トルク相では、ブレーキ機構３０とクラッチ機構４０とが共掴みする状態が生じ、これにより走行駆動力が低下するおそれがある。この点を考慮し、時点ｔ１と時点ｔ３との間の時点ｔ２では、第２モータジェネレータ３での発電量を減少させる。これにより駆動装置１００全体では実質的にアシスト状態となり、走行駆動力の低下を抑えることができる。

時点ｔ３〜時点ｔ５は、クラッチツウクラッチのイナーシャ相の範囲である。時点ｔ３で、第１モータジェネレータ２がイナーシャの吸収を開始すると、エンジン１が吹き上がるおそれがある。この点を考慮し、本実施形態では、時点ｔ３でエンジントルクＴｅを減少させる。これによりエンジン回転数Ｎｅの急激な上昇を防ぐことができる。なお、図１３では、エンジントルクＴｅを０トルクより低くして、エンブレを生じさせるようにしているが、エンジントルクＴｅの減少の程度はこれに限らない。時点ｔ３と時点ｔ５との間の時点ｔ４で第１モータジェネレータ２の回転数Ｎｍｇ１が０となるが、エンブレは、この時点ｔ４までに終了させる。

イナーシャ相では、第１モータジェネレータ２による反力およびブレーキ機構３０の係合により、第２リングギヤ２２の回転数Ｎｂｒが徐々に減少し、時点ｔ５で０となる。第２モータジェネレータ３には、第１モータジェネレータ２の発電による電力とバッテリ６からの電力とが供給される。第１モータジェネレータ２の発電量は第１モータジェネレータ２のトルクＴｍｇ１と回転数Ｎｍｇ１とに比例するため、回転数Ｎｍｇ１が減少するときには、トルクＴｍｇ１を増大またはバッテリ６からの電力供給量を増やす。時点ｔ４以降において、第１モータジェネレータ２のトルクＴｍｇ１は、第２リングギヤ２２の回転数Ｎｂｒとエンジン回転数Ｎｅと第２モータジェネレータ３の回転数Ｎｍｇ１とに応じて変化する。

図１４は、図１３の変形例を示すタイムチャートである。図１３では、イナーシャ相で第１モータジェネレータ２等の制御を開始するようにしたが、図１４では、トルク相で開始する。時点ｔ７〜時点ｔ９はトルク相の範囲である。なお、時点ｔ９以降がイナーシャ相の範囲となる。

図１４では、時点ｔ７で、ブレーキ機構３０のクラッチトルクＴｂｒを増大させる前に、エンジントルクＴｅとクラッチ機構４０のクラッチトルクＴｃｌとを減少させる。また、走行駆動力の低下を抑えるため、第２モータジェネレータ３の発電量を減少させる。さらに、エンジン１の吹き上がりに備え、第１モータジェネレータ２のトルクＴｍｇ１を維持する。その結果、第１モータジェネレータ２のマイナス側の回転数Ｎｍｇ１が増加し、時点ｔ８で、第１モータジェネレータ２がイナーシャを吸収するときの、吸収エネルギを増加させることができる。

本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）ハイブリッド車両の駆動装置１００は、エンジン１と、ロータ回転軸（第１モータ回転軸）２ａを有する第１モータジェネレータ２と、エンジン１の出力軸１ａとロータ回転軸２ａと第２遊星歯車機構２０の第２キャリア２４とにそれぞれ接続され、エンジン１で発生した動力を、第１モータジェネレータ２と第２キャリア２４とに分割し、または、エンジン１と第１モータジェネレータ２とで発生した動力を、第２キャリア２４に伝達する第１遊星歯車機構１０と、第２キャリア２４から入力された回転を変速して出力軸２７から動力を出力する変速機構７０と、出力軸２７から出力された動力を車軸５７に伝達するための動力伝達経路７１を形成する部品（出力ギヤ５１など）と、動力伝達経路７１に接続されたロータ回転軸（第２モータ回転軸）３ａを有する第２モータジェネレータ３と、車速Ｖを検出する車速センサ３６と、アクセル開度ＡＰを検出するアクセル開度センサ３７と、車速センサ３６により検出された車速Ｖとアクセル開度センサ３７により検出されたアクセル開度ＡＰとに応じて、変速機構７０と第１モータジェネレータ２と第２モータジェネレータ３とを制御するコントローラ４と、を備える（図１）。変速機構７０は、係合および解放が可能なブレーキ機構３０を有し、ブレーキ機構３０が解放されると変速段が低速段に切り換わり、係合されると変速段が高速段に切り換わるように構成される（図１）。コントローラ４は、車速センサ３６により検出された車速Ｖが所定値Ｖａ以上であり、かつ、アクセル開度センサ３７により検出されたアクセル開度ＡＰが所定値ＡＰｂ以上であるとき、変速段が低速段に切り換わり、第１モータジェネレータ２がモータとして機能し、第２モータジェネレータ３がジェネレータとして機能するように変速機構７０と第１モータジェネレータ２と第２モータジェネレータ３とを制御する（図１０Ｂ）。さらに、車速センサ３６により検出された車速Ｖが所定値Ｖａ以上であり、かつ、アクセル開度センサ３７により検出されたアクセル開度ＡＰが所定値ＡＰａ以下であるとき、コントローラ４は、変速段が高速段に切り換わり、第１モータジェネレータ２がジェネレータとして機能し、第２モータジェネレータ３がモータとして機能するように変速機構７０と第１モータジェネレータ２と第２モータジェネレータ３とを制御する（図１０Ｃ，図１１）。

この構成により、アップシフト時に第１モータジェネレータ２の回転数Ｎｍｇ１が一旦０になって、第１モータジェネレータ２のイナーシャを吸収することで第２リングギヤ２２の回転が減速される。したがって、ブレーキ機構３０のプレート３１とディスク３２との間の差回転が減少し、車速Ｖが所定値Ｖａ以上で走行中におけるアップシフト時のブレーキ機構３０の発熱量を抑えることができる。その結果、ブレーキ機構３０の耐熱性の要件を満たしやすくなり、駆動装置１００の価格上昇および大型化を防ぐことができる。また、車速Ｖが所定値Ｖａ以上かつアクセル開度ＰＡが所定値ＰＡａ以下を条件としてアップシフトが行われるため、高車速での加速走行時にはアップシフトが行われず、低速段のままスムーズな加速走行を実現可能である。

（２）ハイブリッド車両の駆動装置１００は、出力軸２７とロータ回転軸３ａとの間の動力伝達経路７１に介装され、出力軸２７に対するロータ回転軸３ａの一方向の相対回転を許容する一方、反対方向の相対回転を禁止するワンウェイクラッチ５０をさらに備える（図１）。これにより、アップシフト時にワンウェイクラッチ５０がアンロック状態となることで、車軸５７に対するワンウェイクラッチ５０の上流側の動力を遮断することができる。このため、トルクの引き込みによるマイナス加速度が発生することを防止することができ、車両の走行駆動力の低下を抑えつつスムーズな変速動作を実現できる。

（３）変速機構７０は、係合および解放が可能なクラッチ機構４０をさらに有し、ブレーキ機構３０が解放かつクラッチ機構４０が係合すると、変速段が低速段に切り換わり、ブレーキ機構３０が係合かつクラッチ機構４０が解放すると、変速段が高速段に切り換わるように構成される（図１）。これにより簡易な構成で、高速段と低速段とに変速段を切り換えることができる。

（４）第１遊星歯車機構１０は、ロータ回転軸２ａに接続された第１サンギヤ１１と、第２遊星歯車機構２０に接続された第１リングギヤ１２と、エンジン１の出力軸１ａに接続された第１キャリア１４とを有する（図１）。変速機構７０は、出力軸２７に接続された第２サンギヤ２１と、第２リングギヤ２２と、第１遊星歯車機構１０に接続された第２キャリア２４とを有する第２遊星歯車機構２０を有する。ブレーキ機構３０は、第２リングギヤ２２の回転を制動または非制動し、クラッチ機構４０は、第２サンギヤ２１と第２リングギヤ２２とを一体に結合または分離するように構成される（図１）。これにより、エンジン１の動力を第１モータジェネレータ２と出力側とに分割可能、かつ、変速段を低速段と高速段とに変更可能な駆動装置１００を、コンパクトに構成することができる。このような駆動装置１００の構成によれば、ＥＶモード、ＨＶローモード、ＨＶハイモード等の種々の走行モードを容易に実現できる。

上記実施形態は種々の形態に変形することができる。以下、変形例について説明する。上記実施形態では、車速センサ３６により車速を検出したが、車速検出部の構成はこれに限らない。上記実施形態では、アクセル開度センサ３７により車両の加減速指令を検出したが、加減速指令検出部の構成はこれに限らない。上記実施形態では、第２遊星歯車機構２０とブレーキ機構３０とクラッチ機構４０とにより変速機構７０を構成したが、変速機構の構成はこれに限らない。変速機構がブレーキ機構とクラッチ機構とを１つずつ有するのではなく、一対のブレーキ機構を有する、あるいは一対のクラッチ機構を有するようにしてもよい。上記実施形態では、ブレーキ機構３０の発熱を抑えるように構成したが、アップシフト時に係合されるのがクラッチ機構である場合、クラッチ機構の発熱を抑えるように構成することもできる。なお、一対の摩擦係合機構を有するのではなく、アップシフト時に係合する単一の摩擦係合機構を有するものにも本発明は適用可能である。

上記実施形態では、油圧力によりプレート３１とディスク３２とが係合するようにブレーキ機構３０を構成したが、プレート３１とディスク３２とをばねの付勢力により係合するとともに、油圧力により係合を解除するようにしてもよい。ブレーキ機構３０とクラッチ機構４０とに湿式多板式の係合要素を用いたが、バンドブレーキ等、他の形式の摩擦係合要素を用いることもできる。すなわち、第１摩擦係合機構および第２摩擦係合機構の構成は上述したものに限らない。

上記実施形態では、動力分割機構としての第１遊星歯車機構１０の第１リングギヤ１２に第１回転軸として第２遊星歯車機構２０の第２キャリア２４を接続するようにしたが、第１回転軸の構成はこれに限らない。上記実施形態では、第２キャリア２４を介して入力された回転を変速機構７０で変速して第２回転軸としての出力軸２７から出力するようにしたが、第２回転軸の構成はこれに限らない。上記実施形態では、出力軸２７とロータ回転軸３ａとの間にワンウェイクラッチ５０を設けるようにしたが、ワンウェイクラッチを省略してもよい。この場合、第１モータジェネレータ２とブレーキ機構３０等の協調制御により、アップシフト時にトルクの引き込みによるマイナス加速度が発生しないように構成することもできる。

制御部としてのコントローラ４の構成は上述したものに限らない。すなわち、車速が所定値Ｖａ以上であり、かつ、加速指令が検出されると、変速段が低速段に切り換わり、第１モータジェネレータ２がモータとして機能し、第２モータジェネレータ３がジェネレータとして機能するように変速機構７０と第１モータジェネレータ２と第２モータジェネレータ３とを制御し、車速が所定値Ｖａ以上であり、かつ、減速指令または加速の停止指令が検出されると、変速段が高速段に切り換わり、第１モータジェネレータ２がジェネレータとして機能し、第２モータジェネレータ３がモータとして機能するように変速機構７０と第１モータジェネレータ２と第２モータジェネレータ３とを制御するのであれば、制御部の構成はいかなるものでもよい。

上記実施形態では、コントローラ４がブレーキ機構３０とクラッチ機構４０の動作を制御することで、ＥＶモード、Ｗモータモード、シリーズモード、ＨＶローモード（第１ＨＶローモード、第２ＨＶローモード）、ＨＶハイモードなどを実現するようにしたが、他の走行モードを実現するようにしてもよい。

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。

１ エンジン、１ａ 出力軸、２ 第１モータジェネレータ、２ａ 回転軸、３ 第２モータジェネレータ、３ａ 回転軸、４ コントローラ、８ 油圧制御装置、１０ 第１遊星歯車機構、１１ 第１サンギヤ、１２ 第１リングギヤ、１４ 第１キャリア、２０ 第２遊星歯車機構、２１ 第２サンギヤ、２２ 第２リングギヤ、２４ 第２キャリア、２７ 出力軸、３０ ブレーキ機構、３６ 車速センサ、３７ アクセル開度センサ、４０ クラッチ機構、５０ ワンウェイクラッチ、５７ 車軸、７０ 変速機構、７１ 動力伝達経路、１００ 駆動装置

Claims (4)

1. 内燃機関と、
   第１モータ回転軸を有する第１モータジェネレータと、
   前記内燃機関の出力軸と前記第１モータ回転軸と第１回転軸とにそれぞれ接続され、前記内燃機関で発生した動力を、前記第１モータジェネレータと前記第１回転軸とに分割し、または、前記内燃機関と前記第１モータジェネレータとで発生した動力を、前記第１回転軸に伝達する動力分割機構と、
   前記第１回転軸から入力された回転を変速して第２回転軸から動力を出力する変速機構と、
   前記第２回転軸から出力された動力を車軸に伝達するための動力伝達経路を形成する経路形成部と、
   前記動力伝達経路に接続された第２モータ回転軸を有する第２モータジェネレータと、
   車速を検出する車速検出部と、
   車両の加減速指令を検出する加減速指令検出部と、
   前記車速検出部により検出された車速と前記加減速指令検出部により検出された加減速指令とに応じて、前記変速機構と前記第１モータジェネレータと前記第２モータジェネレータとを制御する制御部と、を備え、
   前記変速機構は、係合および解放が可能な摩擦係合機構を有し、前記摩擦係合機構が解放されると変速段が低速段に切り換わり、前記摩擦係合機構が係合されると変速段が高速段に切り換わるように構成され、
   前記制御部は、
   前記車速検出部により検出された車速が所定値以上であり、かつ、前記加減速指令検出部により加速指令が検出されると、変速段が低速段に切り換わり、前記第１モータジェネレータがモータとして機能し、前記第２モータジェネレータがジェネレータとして機能するように前記変速機構と前記第１モータジェネレータと前記第２モータジェネレータとを制御し、
   前記車速検出部により検出された車速が前記所定値以上であり、かつ、前記加減速指令検出部により減速指令または加速の停止指令が検出されると、変速段が高速段に切り換わり、前記第１モータジェネレータがジェネレータとして機能し、前記第２モータジェネレータがモータとして機能するように前記変速機構と前記第１モータジェネレータと前記第２モータジェネレータとを制御することを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
2. 請求項１に記載のハイブリッド車両の駆動装置において、
   前記第２回転軸と前記第２モータ回転軸との間の前記動力伝達経路に介装され、前記第２回転軸に対する前記第２モータ回転軸の一方向の相対回転を許容する一方、反対方向の相対回転を禁止するワンウェイクラッチをさらに備えることを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
3. 請求項１または２に記載の車両駆動装置において、
   前記摩擦係合機構は、第１摩擦係合機構であり、
   前記変速機構は、係合および解放が可能な第２摩擦係合機構をさらに有し、前記第１摩擦係合機構が解放かつ前記第２摩擦係合機構が係合すると、変速段が低速段に切り換わり、前記第１摩擦係合機構が係合かつ前記第２摩擦係合機構が解放すると、変速段が高速段に切り換わるように構成されることを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
4. 請求項３に記載の車両駆動装置において、
   前記動力分割機構は、前記第１モータ回転軸に接続された第１サンギヤと、前記第１回転軸に接続された第１リングギヤと、前記内燃機関に接続された第１キャリアとを有する第１遊星歯車機構を有し、
   前記変速機構は、前記第２回転軸に接続された第２サンギヤと、第２リングギヤと、前記第１回転軸に接続された第２キャリアとを有する第２遊星歯車機構を有し、
   前記第１摩擦係合機構および前記第２摩擦係合機構のいずれか一方は、前記第２リングギヤの回転を制動または非制動するブレーキ機構であり、
   前記第１摩擦係合機構および前記第２摩擦係合機構のいずれか他方は、前記第２サンギヤと前記第２リングギヤとを一体に結合または分離するクラッチ機構であることを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。

Images