ハイブリッド車両の駆動装置
【課題】内燃機関と第１、第２の回転電機を備えると共に、走行用の回転電機が故障しても走行を継続でき、後進時に走行用の回転電機で走行できると共に、急速発電が必要な場合に走行中の発電も可能にするハイブリッド車両の駆動装置を提供する。
【解決手段】エンジン（内燃機関）１２から出力される駆動力が入力される第１入力軸１４と、２個の回転電機１６，２０のいずれかから出力される駆動力が入力される第２入力軸２２と、サンギヤＳとキャリアＣとリングギヤＲからなる３つの要素のいずれかからなる第１要素が第１入力軸１４、第２要素が第２入力軸２２、第３要素が出力軸２４にそれぞれ連結される遊星歯車機構２６と、第１入力軸１４と第２入力軸２２の接続を断接するクラッチ３０と、第１要素を装置ハウジング１０ａに固定可能な２ＷＡＹＣ３２と、エンジン１２などの動作を制御するＥＣＵ３４を備える。
【解決手段】エンジン（内燃機関）１２から出力される駆動力が入力される第１入力軸１４と、２個の回転電機１６，２０のいずれかから出力される駆動力が入力される第２入力軸２２と、サンギヤＳとキャリアＣとリングギヤＲからなる３つの要素のいずれかからなる第１要素が第１入力軸１４、第２要素が第２入力軸２２、第３要素が出力軸２４にそれぞれ連結される遊星歯車機構２６と、第１入力軸１４と第２入力軸２２の接続を断接するクラッチ３０と、第１要素を装置ハウジング１０ａに固定可能な２ＷＡＹＣ３２と、エンジン１２などの動作を制御するＥＣＵ３４を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はハイブリッド車両の駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車両の駆動装置として特許文献１記載の技術が知られる。その技術にあっては、内燃機関と第１、第２の回転電機と、内燃機関と第２の回転電機が接続される第１入力軸と、第１の回転電機が接続される第２入力軸と、サンギヤとキャリアとリングギヤからなる３つの要素を有し、３つの要素のいずれかからなる第１要素が第１入力軸に、第２要素が第２入力軸に、第３要素が出力軸にそれぞれ連結される遊星歯車機構と、内燃機関などの動作を制御する制御手段とを備えるように構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１９０００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１記載の技術は、上記のように構成することで、エネルギ伝達効率を高くして走行状態が変化しても内燃機関を効率良く駆動することを意図しているが、走行用の回転電機（第１の回転電機）が故障すると走行不能になると共に、後進時に走行用の回転電機で走行できず、さらに急速発電が必要な場合に減速回生以外では第１、第２の回転電機で発電できない不都合があった。
【０００５】
従って、この発明の目的は上記した不都合を解消し、内燃機関と第１、第２の回転電機を備えると共に、走行用の回転電機が故障しても走行を継続でき、後進時に走行用の回転電機で走行できると共に、急速発電が必要な場合に走行中の発電も可能にするハイブリッド車両の駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した目的を達成するために、請求項１に係るハイブリッド車両の駆動装置にあっては、内燃機関と、前記内燃機関から出力される駆動力が入力される第１入力軸と、２個の回転電機と、前記２個の回転電機のいずれかから出力される駆動力が入力される第２入力軸と、少なくともサンギヤとキャリアとリングギヤからなる３つの要素を有し、前記３つの要素のいずれかからなる第１要素が前記第１入力軸に、第２要素が前記第２入力軸に、第３要素が出力軸にそれぞれ連結される遊星歯車機構と、前記第１入力軸と前記第２入力軸の接続を断接するクラッチと、前記第１要素を装置ハウジングに固定可能な固定手段と、前記内燃機関と回転電機とクラッチと固定手段の動作を制御する制御手段とを備える如く構成した。
【０００７】
請求項２に係るハイブリッド車両の駆動装置にあっては、前記制御手段は、車速が所定値未満のとき、前記固定手段を動作させる如く構成した。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に係るハイブリッド車両の駆動装置にあっては、内燃機関から出力される駆動力が入力される第１入力軸と、２個の回転電機のいずれかから出力される駆動力が入力される第２入力軸と、少なくともサンギヤとキャリアとリングギヤからなる３つの要素を有し、３つの要素のいずれかからなる第１要素が第１入力軸に、第２要素が第２入力軸に、第３要素が出力軸にそれぞれ連結される遊星歯車機構と、第１入力軸と第２入力軸の接続を断接するクラッチと、第１要素を装置ハウジングに固定可能な固定手段と、内燃機関などの動作を制御する制御手段とを備える如く構成したので、制御手段は、走行用の回転電機（具体的には遊星歯車機構に接続される回転電機）が故障したとき、クラッチを動作（係合）させて遊星歯車機構を直結させることで、内燃機関と他方の（遊星歯車機構に接続されない側の）回転電機の駆動力で走行させることができる。
【０００９】
また、制御手段は、後進時には固定手段を動作させることで、走行用の回転電機（具体的には遊星歯車機構に接続される回転電機）の駆動力で後進走行させることができ、内燃機関で走行する場合に比し、燃費を低減することができる。さらに、後進走行時の車速は概ね低速で、かつ車両停止状態からの発進なので、内燃機関で走行する場合に比し、同様に燃費を低減することができる。また、回転電機の駆動は前進走行する場合と回転方向が逆になる以外は同一なので、車両の切返しがスムーズとなる。
【００１０】
請求項２に係るハイブリッド車両の駆動装置にあっては、制御手段は、車速が所定値未満のとき、固定手段を動作させる如く構成したので、上記した効果に加え、固定手段で運動エネルギを吸収するときのショックを軽減できると共に、衝撃音などの異音を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施例に係るハイブリッド車両の駆動装置を模式的に示す概略図である。
【図２】図１に示すハイブリッド車両の駆動装置の概略図の一部を詳細に示す拡大図である。
【図３】図１に示すハイブリッド車両の走行状態に応じた駆動装置の作動を一覧的に示す説明図である。
【図４】図３に示すハイブリッド車両の走行状態に応じた駆動装置の作動を速度線図で示す説明図である。
【図５】ＥＶ走行においてパワーオフからパワーオンに変化するときの２ＷＡＹＣの作動を示す、図４と同様の説明図である。
【図６】同様にハイブリッド走行においてパワーオフからパワーオンに変化するときの２ＷＡＹＣの作動を示す、図４と同様の説明図である。
【図７】図１に示す第１、第２の回転電機の発電と駆動の選択を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面に即してこの発明に係るハイブリッド車両の駆動装置を実施するための形態を説明する。
【実施例】
【００１３】
図１はこの発明の実施例に係るハイブリッド車両の駆動装置を模式的に示す概略図、図２はその一部を詳細に示す拡大図、図３は図１に示すハイブリッド車両の走行状態に応じた装置の作動を一覧的に示す説明図である。
【００１４】
以下説明すると、符号１０はハイブリッド車両の駆動装置を示し、駆動装置１０は内燃機関（エンジン）１２と、内燃機関１２から出力される駆動力が入力される第１入力軸１４と、２個（第１、第２）の回転電機１６，２０と、２個の回転電機のいずれか、具体的には第２の回転電機２０から出力される駆動力が入力される第２入力軸２２と、少なくともサンギヤＳとキャリアＣとリングギヤＲからなる３つの要素を有し、３つの要素のいずれかからなる第１要素（具体的にはサンギヤＳ）が第１入力軸１４に、第２要素（具体的にはリングギヤＲ）が第２入力軸２２に、第３要素（具体的にはキャリアＣ）が出力軸２４にそれぞれ連結される遊星歯車機構２６と、第１入力軸１４と第２入力軸２２の接続を断接するクラッチ３０と、第１要素（サンギヤＳ）を装置ハウジング１０ａに固定可能な２ＷＡＹＣ（固定手段）３２と、内燃機関１２と第１、第２の回転電機１６，２０とクラッチ３０と２ＷＡＹＣ３２の動作を制御する電子制御ユニット（制御手段）３４とを備える。
【００１５】
駆動装置１０は具体的には自動変速機からなり、ハイブリッド車両（図示せず。以下「車両」という）に搭載され、内燃機関１２と第１、第２の回転電機１６，２０による変速によって駆動力を車軸から駆動輪に伝達し、車両を走行させる。
【００１６】
内燃機関（以下「エンジン」という）１２はガソリンを燃料とする火花点火式のガソリンエンジン（あるいは軽油を燃料とする圧着着火式のディーゼルエンジン）からなり、燃料と空気の混合気を点火（着火）されるとき、燃焼してピストン（図示せず）を駆動する。
【００１７】
ピストンの駆動はクランク軸の回転に変換され、クランク軸から出力されるエンジン１２の出力はフライホイール１２ａと第１入力軸１４に入力される。
【００１８】
第１、第２の回転電機１６，２０は共にブラシレス電動機からなり、装置ハウジング１０ａに固定されるステータ１６ａ，２０ａとステータ１６ａ，２０ａに対して相対回転自在に配置されるロータ１６ｂ，２０ｂを備え、通電されて回転させられるときは電動機（モータ）として機能すると共に、エンジン１２（あるいは駆動輪）によって回転させられるときは発電機（ジェネレータ）として機能する。
【００１９】
このように、この明細書において「回転電機」は電動機（モータ）と発電機（ジェネレータ）の機能を共に有する機器を意味する。以下、第１の回転電機１６を「第１モータ・ジェネレータ」、第２の回転電機を「第２モータ・ジェネレータ」といい、図に「Ｍ１」「Ｍ２」と示す。
【００２０】
出力軸２４は減速ギヤ、ディファレンシャル機構、車軸など（全て図示せず）を介して駆動輪（図示せず）に接続され、エンジン１２あるいは第１、第２モータ・ジェネレータ１６，２０の出力を駆動輪に伝達する。
【００２１】
第１モータ・ジェネレータ１６は、エンジン１２のクランク端に取り付けられると共に、第２モータ・ジェネレータ２０はエンジン１２のフライホイール１２ａを越えた下流位置において、第１入力軸１４と平行かつ同軸に配置された第２入力軸２２に取り付けられる。
【００２２】
より具体的には、図２に示す如く、第２入力軸２２は第２モータ・ジェネレータ２０のロータ２０ｂにスプライン結合などによって固定されると共に、ベアリング３６を介してフライホイールと第１入力軸１４に回転自在に構成される。
【００２３】
このように第２入力軸２２は第２モータ・ジェネレータ２０のロータ２０ｂと共に回転することで、第２モータ・ジェネレータ２０から出力される駆動力が入力されるように構成される。
【００２４】
第１入力軸１４と第２入力軸２２の間にはクラッチ３０が配置され、第１入力軸１４と第２入力軸２２の接続を断接する。クラッチ３０は油圧式の多板クラッチからなる。
【００２５】
図２に示す如く、クラッチ３０はクラッチディスク３０ａとクラッチプレート３０ｂとクラッチピストン３０ｃを備える。クラッチディスク３０ａは連結部材３０ｄを介して第１入力軸１４に、クラッチプレート３０ｂは第２入力軸２２の一端に固定される。
【００２６】
クラッチピストン３０ｃはシリンダ室３０ｃ１に油圧が供給されると、移動してクラッチディスク３０ａをクラッチプレート３０ｂに押圧（係合）すると共に、油圧が排出されると、復帰スプリング３０ｃ２で復帰する。
【００２７】
このように、クラッチ３０は、油圧を供給されるとき、動作（係合。オン）して第１入力軸１４と第２入力軸２２を接続させる（接）一方、油圧を排出されるとき、解放（オフ）されてその接続を遮断（断）する。
【００２８】
図１の説明に戻ると、駆動装置１０はＥＯＰ（電動オイルポンプ）４０を備える。ＥＯＰ４０はその電動機（図示せず）が通電されて動作し、リザーバ（図示せず）から作動油（オイル）を汲み上げ、油圧供給回路（図示せず）を介してクラッチ３０に油圧として供給する。
【００２９】
クラッチ３０への油圧供給回路にはリニアソレノイドバルブが介挿され、励磁されるとき、動作してクラッチ３０に油圧を供給する。また、油圧供給回路は、遊星歯車機構２６、ディファレンシャル機構などに油圧を供給し、それらを潤滑する。
【００３０】
遊星歯車機構２６は、サンギヤＳと、ピニオンギヤキャリア（プラネタリキャリア。以下「キャリア」という）Ｃと、リングギヤＲからなる少なくとも３つの要素を備える。キャリアＣはシングル式のピニオンギヤを備え、サンギヤＳの回転はピニオンギヤで逆転させられてリングギヤＲに伝えられる。
【００３１】
遊星歯車機構２６の３つの要素のうち、サンギヤＳを第１の要素、リングギヤＲを第２の要素、キャリアＣを第３の要素とするとき、図２に良く示す如く、サンギヤＳは第１入力軸１４、リングギヤＲは第２入力軸２２、キャリアＣは出力軸２４に連結される。
【００３２】
即ち、サンギヤＳはエンジン１２の駆動力が入力される第１入力軸１４に連結され、エンジン１２の駆動力で回転させられる。また、第１モータ・ジェネレータ１６も第１入力軸１４に取り付けられることから、サンギヤＳは第１モータ・ジェネレータ１６の駆動力でも回転させられる。
【００３３】
尚、遊星歯車機構２６はサンギヤＳ、キャリアＣ、リングギヤＲからなる３つの要素を有するが、この明細書において第１要素、第２要素、第３要素は必ずしもサンギヤＳ、リングギヤＲ、キャリアＣを示すものではない。先に「３つの要素のいずれかからなる第１の要素・・・」と記載したのは、それを意味する。
【００３４】
遊星歯車機構２６のリングギヤＲは第２モータ・ジェネレータ２０から駆動力が入力されるとき、その駆動力で回転させられる一方、クラッチ３０が係合（オン）されるとき、エンジン１２あるいは第１モータ・ジェネレータ１６から入力される駆動力で回転させられて第２モータ・ジェネレータ２０のロータ２０ｂを回転させる。
【００３５】
第２モータ・ジェネレータ２０は、ロータ２０ｂの回転に応じてジェネレータとして動作して発電する。発電された電力（電気エネルギ）は、ＰＤＵ（パワードライブユニット）４２を介してバッテリ（エネルギ貯留源）４４に貯留される。
【００３６】
前記したように第１入力軸１４と第２入力軸２２はベアリング３６を介して装置ハウジング１０ａに回転自在に支承されると共に、第１入力軸１４には電磁式の２ＷＡＹＣ（ツーウエイクラッチ（機械式クラッチ））３２が配置される。
【００３７】
２ＷＡＹＣ３２は２個の１ＷＡＹＣ（ワンウエイクラッチ）を備えてなり、ソレノイドが励磁されるとき、第１入力軸１４を装置ハウジング１０ａに固定することで、その回転をロック、換言すれば、励磁されると、正逆転でのワンウエイ機能を実現する。
【００３８】
図示は省略するが、車両のドライブシャフトの付近には車速センサが配置されて車速を示す信号を出力すると共に、バッテリ４４には電圧・電流センサが配置されてバッテリ４４に貯留された電力のＳＯＣ（State of Charge。残容量）を示す信号を出力する。第２入力軸２２にはレゾルバからなる回転数センサが配置され、第２入力軸２２の回転数を示す信号を出力する。
【００３９】
それらセンサの出力は前記した、エンジン１２と第１、第２モータ・ジェネレータ１６，２０の動作を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ（Electronic Control Unit））３４に送られる。
【００４０】
電子制御ユニット（ＥＣＵ）３４は、第１、第２モータ・ジェネレータ１６，２０とクラッチ３０と２ＷＡＹＣ３２とＥＯＰ４０の動作を制御するＥＣＵ（以下「ＭＯＴＥＣＵ３４ａ」という）と、エンジン１２の動作を制御するＥＣＵ（以下「ＥＮＧＥＣＵ３４ｂ」という）と、バッテリ４４の動作を制御するＥＣＵ（以下「ＢＡＴＥＣＵ３４ｃ」という）からなる。
【００４１】
ＭＯＴＥＣＵ３４ａとＥＮＧＥＣＵ３４ｂとＢＡＴＥＣＵ３４ｃはそれぞれマイクロコンピュータを備えると共に、バス４６を介して接続され、相互に通信自在に構成される。ＭＯＴＥＣＵ３４ａは、ＥＮＧＥＣＵ３４ｂからエンジン回転数、即ち、第１入力軸１４の回転数などの情報を入力する。
【００４２】
ＭＯＴＥＣＵ３４ａは車両の走行状態に応じて第１、第２モータ・ジェネレータ１６，２０とＰＤＵ４２の動作を制御すると共に、クラッチ３０の動作を制御、即ち、係合（オン）・解放（オフ）し、さらにＥＯＰ４０の動作を制御、即ち、駆動・停止する。
【００４３】
また、ＭＯＴＥＣＵ３４ａは、２ＷＡＹＣ３２のソレノイドを励磁・消磁してその動作を制御する。具体的には、図３に示すＦＷＤ−Ｄ（Ｄレンジでの前進走行時）、即ち、第２モータ・ジェネレータ２０を駆動して前進走行するとき、第２モータ・ジェネレータ２０によって遊星歯車機構２６のリングギヤＲが正転すると、サンギヤＳは逆転するので、ＭＯＴＥＣＵ３４ａはソレノイドを励磁してサンギヤＳの逆転をロックする。
【００４４】
また、ＲＶＳ（後進走行）時、第２モータ・ジェネレータ２０によって遊星歯車機構２６のリングギヤＲが逆転すると、サンギヤＳは正転するので、ＭＯＴＥＣＵ３４ａはソレノイドを励磁してサンギヤＳの正転をロックし、固定レシオを実現する。このように、ＭＯＴＥＣＵ３４ａとＥＮＧＥＣＵ３４ｂとＢＡＴＥＣＵ３４ｃがＥＣＵ３４として機能する。
【００４５】
尚、図示は省略するが、エンジン１２は、搭載バッテリと搭載バッテリから電気エネルギを供給されて動作するスタータモータ（電動機）を備える。
【００４６】
図４は、図３に示すハイブリッド車両の走行状態に応じた駆動装置１０の作動を速度線図で示す説明図である。
【００４７】
図４の速度線図において、３つの縦軸は遊星歯車機構２６の３つの要素、即ち、サンギヤＳ、キャリアＣ、リングギヤＲに対応し、紙面の上方への長さがＦＷＤ−Ｄ（前進）方向の回転数、下方への長さがＲＶＳ（後進）方向の回転数を示す。
【００４８】
またＳＣ間の距離はサンギヤＳの歯数の逆数、ＣＲ間の距離はリングギヤＲの歯数の逆数に比例する。尚、キャリアＣが中央に表記されることは、サンギヤＳとリングギヤＲの回転がキャリアＣによって逆転することを意味する。
【００４９】
図３と図４を参照して車両の走行状態に応じた駆動装置１０のＥＣＵ３４による作動を説明する。尚、以下の説明において、上記したようにＥＣＵ３４は具体的にはＭＯＴＥＣＵ３４ａ，ＥＮＧＥＣＵ３４ｂ，ＢＡＴＥＣＵ３４ｃを意味する。
【００５０】
概説すると、ＥＣＵ３４は、第２モータ・ジェネレータ２０を駆動して図４に「ＥＶ走行」と示すように第２モータ・ジェネレータ２０の出力で車両を発進させると共に、ある車速に達すると、第１モータ・ジェネレータ１６でエンジン１２を始動して図４に「ハイブリッド走行」と示す走行に移行し、その後所望のレシオ（変速比）となるように電気的な無段変速制御を行う。
【００５１】
またＥＣＵ３４は、ある車速に達すると、２ＷＡＹＣ３２の励磁を解除し、第１モータ・ジェネレータ１６を駆動してエンジン１２をクランキングし、点火と燃料噴射を行ってエンジン１２を始動させる。
【００５２】
ＥＣＵ３４は同時に、第２モータ・ジェネレータ２０の回転数を、出力軸２４を中心とした図４速度線図Ｒ（リングギヤ）回転数まで下降制御する。次いで、車速に応じて第２モータ・ジェネレータ２０の回転数を上昇させ、電気的なＣＶＴ（無段変速）制御を行う。
【００５３】
以下詳細に説明する。
【００５４】
ＦＷＤ−Ｄ（前進走行時）の「低速」「中速（エンジン始動前）」において、ＥＣＵ３４は上記したように第２モータ・ジェネレータ２０に通電して駆動し、サンギヤＳに接続される２ＷＡＹＣ３２を励磁（図３などに丸印で示す）して前記した逆転をロックしつつ、第２モータ・ジェネレータ２０の出力によって車両を発進させる。尚、電気エネルギの節約のため、２ＷＡＹＣ３２の励磁は短時間とする。
【００５５】
次いで車両の走行速度が中速のある車速に達したとき、ＥＣＵ３４は第１モータ・ジェネレータ１６に通電して駆動し、第１モータ・ジェネレータ１６でエンジン１２を始動し、それと同時に２ＷＡＹＣ３２のソレノイドの励磁を停止（消磁。図３などに×印で示す）する。
【００５６】
尚、バッテリ残容量ＳＯＣが零のとき、ＥＣＵ３４は車載バッテリから通電してスタータモータを駆動してエンジン１２を始動し、エンジン１２が始動した後、第１モータ・ジェネレータ１６で発電させて第２モータ・ジェネレータ２０に発電された電力を供給する。
【００５７】
エンジン１２の始動直後の第２モータ・ジェネレータ２０は無負荷であるが、ＥＣＵ３４は、所定車速（図４のキャリア速度線上の所定回転数）になったら、エンジン回転数とキャリア回転数で決まるリングギヤ回転数となるように、第２モータ・ジェネレータ２０を減速させてレシオ（変速比）を所望の値に制御する。
【００５８】
この場合、エンジン１２が始動した後の各部のイナーシャは、車体＞エンジン１２＞第２モータ・ジェネレータ２０となり、イナーシャの小さい部材の回転数変化が大きくなるので、第２モータ・ジェネレータ２０の回転数は図４に破線ａで示すように変化する。
【００５９】
図３に示す如く、ＥＣＵ３４は、エンジン１２を始動した後は、エンジン１２で第１モータ・ジェネレータ１６を駆動して発電（バッテリ４４を充電）すると共に、第２モータ・ジェネレータ２０への通電を継続し、第２モータ・ジェネレータ２０の駆動力で走行する。
【００６０】
高速走行において高ＡＰ（アクセル開度ＡＰが大）となって運転者の要求トルクが大きいとき、ＥＣＵ３４は、バッテリ残容量ＳＯＣが高ければ、第１モータ・ジェネレータ１６にも通電して駆動し、第１モータ・ジェネレータ１６で走行をアシストさせる。
【００６１】
図５はＥＶ走行においてパワーオフ（アクセル開度ＡＰ零）からパワーオン（ＡＰ増加）に変化するときの２ＷＡＹＣ３２の作動を示す説明図である。
【００６２】
第１入力軸１４が回転している状態で２ＷＡＹＣ３２を励磁して係合させると、第１入力軸１４の運動エネルギを２ＷＡＹＣ３２で吸収するため、ショックや衝撃音が発生することがある。
【００６３】
従って、２ＷＡＹＣ３２の係合は、所定車速未満のとき（換言すればショックや衝撃音が小さい場合）に行う。その場合はＥＶ走行となる。所定車速以上の場合、エンジン始動前を除き、２ＷＡＹＣ３２を励磁しないこととする。尚、パワーオフ時は図３の減速と同様である。
【００６４】
図６はハイブリッド走行においてパワーオフ（ＡＰ零）からパワーオン（ＡＰ増加）に変化するときの２ＷＡＹＣ３２の作動を示す説明図である。
【００６５】
同様に第１入力軸１４が回転している状態で２ＷＡＹＣ３２を励磁して係合させると、ショックや衝撃音が発生することがあるため、２ＷＡＹＣ３２の励磁は、所定車速未満の場合に限って行う。
【００６６】
尚、所定車速以上の場合、第１モータ・ジェネレータ１６をエンジン１２で駆動して発電させることを基本とするが、ＥＣＵ３４は、バッテリ残容量ＳＯＣが所定値以上であり、かつＡＰが所定値以上の場合、第１モータ・ジェネレータ１６にも通電して駆動させ、第２モータ・ジェネレータ２０による走行をアシストさせる。
【００６７】
図３の説明に戻ると、高速走行においてバッテリ残容量ＳＯＣが低い場合、ＥＣＵ３４は、第１モータ・ジェネレータ１６への通電を停止、エンジン１２で駆動し、第１モータ・ジェネレータ１６で発電させる。
【００６８】
尚、ローレシオ（極小変速比）が必要な場合、ＥＣＵ３４は、第２モータ・ジェネレータ２０の回転数を制御してそのレシオを生成して車両を走行させることも可能である。
【００６９】
上記したＦＷＤ−Ｄ（前進走行）における駆動装置１０の作動は、第２モータ・ジェネレータ２０の回転方向が逆になるのを除くと、ＲＶＳ（後進走行）の場合も同様である。即ち、この実施例においては、車両の後進走行時にＥＶ走行あるいはハイブリッド走行させることができる。
【００７０】
尚、ＥＣＵ３４は第１モータ・ジェネレータ１６に通電してエンジン１２を始動させ、エンジン１２の駆動力で、後進走行することも可能である。
【００７１】
減速時、例えばブレーキ時には、エンジン１２は停止されてＦ／Ｃ（フュエルカット）がなされると共に、遊星歯車機構２６は駆動輪側から駆動される。
【００７２】
その場合、遊星歯車機構２６のキャリアＣが駆動輪に接続される出力軸２４に連結されることから、駆動輪側から入力される駆動力をキャリアＣを介して第２モータ・ジェネレータ２０に伝達し、それによって第２モータ・ジェネレータ２０を駆動して発電する。
【００７３】
また、そのとき、ＥＣＵ３４は、クラッチ３０を係合して第１入力軸１４と第２入力軸２２を接続し、同時に第１モータ・ジェネレータ１６も駆動輪で駆動して発電させる。
【００７４】
また、走行用のモータ・ジェネレータ、即ち、第２モータ・ジェネレータ２０が故障した場合、ＥＣＵ３４は、クラッチ３０を係合して第１入力軸１４と第２入力軸２２を接続し、エンジン１２あるいは第１モータ・ジェネレータ１６（あるいはエンジン１２と第１モータ・ジェネレータ１６の双方）の駆動力で車両を走行させる。
【００７５】
図７を参照してこの実施例に係る、第１、第２モータ・ジェネレータ１６，２０の発電と駆動の選択についての制御を説明する。
【００７６】
例えば、長い（通常勾配の）登坂路をハイブリッド走行において第１モータ・ジェネレータ１６発電、第２モータ・ジェネレータ２０駆動で、有段自動変速機の変速比１．０相当の中速段で登坂している状況を想定する。
【００７７】
運転者がＡＰを一定に保持して一定車速で走行している状態においてバッテリ残容量ＳＯＣが所定値ａ未満になった場合、ＥＣＵ３４はクラッチ３０を係合して第１、第２モータ・ジェネレータ１６，２０を共に発電モードにして積極的に発電させる。
【００７８】
クラッチ３０を係合すると、レシオは１となるが、ディファレンシャル機構までのギヤ比を例えば変速比１．０相当の３．２７とすると、その総減速比は通常勾配の登坂路を登坂するに十分なギヤ比である。
【００７９】
バッテリ残容量ＳＯＣが所定値ｂ（ｂ＞ａ）以上の場合、運転者は追い越しを意図したり、あるいは勾配が増加したりしたとき、アクセルペダルを踏み込む結果、ＡＰが中程度まで増加する。
【００８０】
その場合、ＥＣＵ３４はクラッチ３０を解放（オフ）し、第１モータ・ジェネレータ１６で発電し、第２モータ・ジェネレータ２０で駆動するという通常モードに復帰する。
【００８１】
運転者がさらにアクセルペダルを踏み込み、ＡＰが全開開度付近まで到達した場合、ＥＣＵ３４は運転者がより以上の駆動力を要求していると判断し、第１モータ・ジェネレータ１６と第２モータ・ジェネレータ２０を共に駆動するように切り換える。
【００８２】
尚、図１などに示す如く、サンギヤＳ軸と第１入力軸１４が同軸上に配置されているので、エンジン回転数とリングギヤＲ上の第２モータ・ジェネレータ２０の回転数がほぼ同一となったときにクラッチ３０に油圧を供給して係合しても、レシオ１．０であることから、回転イナーシャ変化が生じないため、変速ショックが発生しない。
【００８３】
上記した如く、この実施例に係るハイブリッド車両の駆動装置１０にあっては、エンジン（内燃機関）１２と、前記エンジン（内燃機関）１２から出力される駆動力が入力される第１入力軸１４と、２個の回転電機、具体的には第１モータ・ジェネレータ１６、第２モータ・ジェネレータ２０と、前記２個の回転電機のいずれか、具体的には第２モータ・ジェネレータ２０から出力される駆動力が入力される第２入力軸２２と、少なくともサンギヤＳとキャリアＣとリングギヤＲからなる３つの要素を有し、前記３つの要素のいずれかからなる第１要素、具体的にはサンギヤＳが前記第１入力軸１４に、第２要素、具体的にはリングギヤＲが前記第２入力軸２２に、第３要素、具体的にはキャリアＣが出力軸２４にそれぞれ連結される遊星歯車機構２６と、前記第１入力軸１４と前記第２入力軸２２の接続を断接するクラッチ３０と、前記第１要素を装置ハウジング１０ａに固定可能な２ＷＡＹＣ（固定手段）３２と、前記エンジン（内燃機関）１２と第１モータ・ジェネレータ１６、第２モータ・ジェネレータ２０とクラッチ３０と２ＷＡＹＣ３２などの動作を制御するＥＣＵ（制御手段）３４（ＭＯＴＥＣＵ３４ａ，ＥＮＧＥＣＵ３４ｂ，ＢＡＴＥＣＵ３４ｃ）とを備える如く構成したので、ＥＣＵ（制御手段）３４は、走行用の回転電機（具体的には遊星歯車機構２６に接続される第２モータ・ジェネレータ２０）が故障したとき、クラッチ３０を動作（係合）させて遊星歯車機構２６を直結させることで、エンジン１２と他方の（遊星歯車機構に接続されない側の）第１モータ・ジェネレータ１６の駆動力で走行させることができる。
【００８４】
また、ＥＣＵ３４は、第２モータ・ジェネレータ２０を駆動して発進してから第１モータ・ジェネレータ１６でエンジン１２を駆動して始動するように構成したので、発進時にエンジン１２を始動して走行する場合に比し、燃費を低減することができる。
【００８５】
また、ＥＣＵ３４は、後進（ＲＶＳ）時には２ＷＡＹＣ３２を動作させることで、走行用の回転電機、具体的には遊星歯車機構２６に接続される第２モータ・ジェネレータ２０の駆動力で後進走行させることができるため、エンジン１２で走行する場合に比し、燃費を低減することができる。
【００８６】
さらに、後進走行時の車速は概ね低速で、かつ車両停止状態からの発進なので、エンジン１２で走行する場合に比し、同様に燃費を低減することができる。また、第２モータ・ジェネレータ２０の駆動は前進走行する場合と回転方向が逆になる以外は同一なので、車両の切返しがスムーズとなる。
【００８７】
さらに、ＥＣＵ３４は、急速発電が必要な場合、クラッチ３０を動作（係合）させることで、減速時に限らず、例えば登坂路を走行中などであっても、２個の回転電機、即ち、第１モータ・ジェネレータ１６と第２モータ・ジェネレータ２０の双方で発電させることができる。
【００８８】
また、２ＷＡＹＣ３２が機械式のクラッチからなる如く構成したので、油圧クラッチを用いる場合に比し、応答性を上げることができると共に、電磁ソレノイドを介して油圧を供給する必要がないので、構成として簡易であり、コストダウンも可能となる。
【００８９】
また、前記ＥＣＵ（制御手段）３４は、車速が所定値未満のとき、前記２ＷＡＹＣ（固定手段）３２を動作させる如く構成したので、上記した効果に加え、２ＷＡＹＣ３２で運動エネルギを吸収するときのショックを軽減できると共に、衝撃音などの異音を低減させることができる。
【００９０】
尚、上記において、固定手段として２ＷＡＹＣ３２を用いて遊星歯車機構２６のサンギヤＳの回転をロックしたが、２ＷＡＹＣ３２に代え、１ＷＡＹＣ（ワンウエイクラッチ）を２個用いても良く、あるいはブレーキクラッチなどを用いても良い。
【００９１】
また、図５と図６を参照して説明した制御において、ＥＣＵ３４は車速から判断したが、エンジン１２の回転数から判断しても良い。
【符号の説明】
【００９２】
１０ ハイブリッド車両の駆動装置、１２ 内燃機関（エンジン）、１２ａ フライホイール、１４ 第１入力軸、１６ 第１の回転電機（第１モータ・ジェネレータ）、２０ 第２の回転電機（第２モータ・ジェネレータ）、２２ 第２入力軸、２４ 出力軸、２６ 遊星歯車機構、Ｓ サンギヤ、Ｃ キャリア、Ｒ リングギヤ、３０ クラッチ、３２ ２ＷＡＹＣ（固定手段）、３４ ＥＣＵ（電子制御ユニット）、３４ａ ＭＯＴＥＣＵ，３４ｂ ＥＮＧＥＣＵ，３４ｃ ＢＡＴＥＣＵ，４０ ＥＯＰ(電動オイルポンプ)、４２ ＰＤＵ，４４ バッテリ、４６ バス
【技術分野】
【０００１】
この発明はハイブリッド車両の駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車両の駆動装置として特許文献１記載の技術が知られる。その技術にあっては、内燃機関と第１、第２の回転電機と、内燃機関と第２の回転電機が接続される第１入力軸と、第１の回転電機が接続される第２入力軸と、サンギヤとキャリアとリングギヤからなる３つの要素を有し、３つの要素のいずれかからなる第１要素が第１入力軸に、第２要素が第２入力軸に、第３要素が出力軸にそれぞれ連結される遊星歯車機構と、内燃機関などの動作を制御する制御手段とを備えるように構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１９０００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１記載の技術は、上記のように構成することで、エネルギ伝達効率を高くして走行状態が変化しても内燃機関を効率良く駆動することを意図しているが、走行用の回転電機（第１の回転電機）が故障すると走行不能になると共に、後進時に走行用の回転電機で走行できず、さらに急速発電が必要な場合に減速回生以外では第１、第２の回転電機で発電できない不都合があった。
【０００５】
従って、この発明の目的は上記した不都合を解消し、内燃機関と第１、第２の回転電機を備えると共に、走行用の回転電機が故障しても走行を継続でき、後進時に走行用の回転電機で走行できると共に、急速発電が必要な場合に走行中の発電も可能にするハイブリッド車両の駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した目的を達成するために、請求項１に係るハイブリッド車両の駆動装置にあっては、内燃機関と、前記内燃機関から出力される駆動力が入力される第１入力軸と、２個の回転電機と、前記２個の回転電機のいずれかから出力される駆動力が入力される第２入力軸と、少なくともサンギヤとキャリアとリングギヤからなる３つの要素を有し、前記３つの要素のいずれかからなる第１要素が前記第１入力軸に、第２要素が前記第２入力軸に、第３要素が出力軸にそれぞれ連結される遊星歯車機構と、前記第１入力軸と前記第２入力軸の接続を断接するクラッチと、前記第１要素を装置ハウジングに固定可能な固定手段と、前記内燃機関と回転電機とクラッチと固定手段の動作を制御する制御手段とを備える如く構成した。
【０００７】
請求項２に係るハイブリッド車両の駆動装置にあっては、前記制御手段は、車速が所定値未満のとき、前記固定手段を動作させる如く構成した。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に係るハイブリッド車両の駆動装置にあっては、内燃機関から出力される駆動力が入力される第１入力軸と、２個の回転電機のいずれかから出力される駆動力が入力される第２入力軸と、少なくともサンギヤとキャリアとリングギヤからなる３つの要素を有し、３つの要素のいずれかからなる第１要素が第１入力軸に、第２要素が第２入力軸に、第３要素が出力軸にそれぞれ連結される遊星歯車機構と、第１入力軸と第２入力軸の接続を断接するクラッチと、第１要素を装置ハウジングに固定可能な固定手段と、内燃機関などの動作を制御する制御手段とを備える如く構成したので、制御手段は、走行用の回転電機（具体的には遊星歯車機構に接続される回転電機）が故障したとき、クラッチを動作（係合）させて遊星歯車機構を直結させることで、内燃機関と他方の（遊星歯車機構に接続されない側の）回転電機の駆動力で走行させることができる。
【０００９】
また、制御手段は、後進時には固定手段を動作させることで、走行用の回転電機（具体的には遊星歯車機構に接続される回転電機）の駆動力で後進走行させることができ、内燃機関で走行する場合に比し、燃費を低減することができる。さらに、後進走行時の車速は概ね低速で、かつ車両停止状態からの発進なので、内燃機関で走行する場合に比し、同様に燃費を低減することができる。また、回転電機の駆動は前進走行する場合と回転方向が逆になる以外は同一なので、車両の切返しがスムーズとなる。
【００１０】
請求項２に係るハイブリッド車両の駆動装置にあっては、制御手段は、車速が所定値未満のとき、固定手段を動作させる如く構成したので、上記した効果に加え、固定手段で運動エネルギを吸収するときのショックを軽減できると共に、衝撃音などの異音を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施例に係るハイブリッド車両の駆動装置を模式的に示す概略図である。
【図２】図１に示すハイブリッド車両の駆動装置の概略図の一部を詳細に示す拡大図である。
【図３】図１に示すハイブリッド車両の走行状態に応じた駆動装置の作動を一覧的に示す説明図である。
【図４】図３に示すハイブリッド車両の走行状態に応じた駆動装置の作動を速度線図で示す説明図である。
【図５】ＥＶ走行においてパワーオフからパワーオンに変化するときの２ＷＡＹＣの作動を示す、図４と同様の説明図である。
【図６】同様にハイブリッド走行においてパワーオフからパワーオンに変化するときの２ＷＡＹＣの作動を示す、図４と同様の説明図である。
【図７】図１に示す第１、第２の回転電機の発電と駆動の選択を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面に即してこの発明に係るハイブリッド車両の駆動装置を実施するための形態を説明する。
【実施例】
【００１３】
図１はこの発明の実施例に係るハイブリッド車両の駆動装置を模式的に示す概略図、図２はその一部を詳細に示す拡大図、図３は図１に示すハイブリッド車両の走行状態に応じた装置の作動を一覧的に示す説明図である。
【００１４】
以下説明すると、符号１０はハイブリッド車両の駆動装置を示し、駆動装置１０は内燃機関（エンジン）１２と、内燃機関１２から出力される駆動力が入力される第１入力軸１４と、２個（第１、第２）の回転電機１６，２０と、２個の回転電機のいずれか、具体的には第２の回転電機２０から出力される駆動力が入力される第２入力軸２２と、少なくともサンギヤＳとキャリアＣとリングギヤＲからなる３つの要素を有し、３つの要素のいずれかからなる第１要素（具体的にはサンギヤＳ）が第１入力軸１４に、第２要素（具体的にはリングギヤＲ）が第２入力軸２２に、第３要素（具体的にはキャリアＣ）が出力軸２４にそれぞれ連結される遊星歯車機構２６と、第１入力軸１４と第２入力軸２２の接続を断接するクラッチ３０と、第１要素（サンギヤＳ）を装置ハウジング１０ａに固定可能な２ＷＡＹＣ（固定手段）３２と、内燃機関１２と第１、第２の回転電機１６，２０とクラッチ３０と２ＷＡＹＣ３２の動作を制御する電子制御ユニット（制御手段）３４とを備える。
【００１５】
駆動装置１０は具体的には自動変速機からなり、ハイブリッド車両（図示せず。以下「車両」という）に搭載され、内燃機関１２と第１、第２の回転電機１６，２０による変速によって駆動力を車軸から駆動輪に伝達し、車両を走行させる。
【００１６】
内燃機関（以下「エンジン」という）１２はガソリンを燃料とする火花点火式のガソリンエンジン（あるいは軽油を燃料とする圧着着火式のディーゼルエンジン）からなり、燃料と空気の混合気を点火（着火）されるとき、燃焼してピストン（図示せず）を駆動する。
【００１７】
ピストンの駆動はクランク軸の回転に変換され、クランク軸から出力されるエンジン１２の出力はフライホイール１２ａと第１入力軸１４に入力される。
【００１８】
第１、第２の回転電機１６，２０は共にブラシレス電動機からなり、装置ハウジング１０ａに固定されるステータ１６ａ，２０ａとステータ１６ａ，２０ａに対して相対回転自在に配置されるロータ１６ｂ，２０ｂを備え、通電されて回転させられるときは電動機（モータ）として機能すると共に、エンジン１２（あるいは駆動輪）によって回転させられるときは発電機（ジェネレータ）として機能する。
【００１９】
このように、この明細書において「回転電機」は電動機（モータ）と発電機（ジェネレータ）の機能を共に有する機器を意味する。以下、第１の回転電機１６を「第１モータ・ジェネレータ」、第２の回転電機を「第２モータ・ジェネレータ」といい、図に「Ｍ１」「Ｍ２」と示す。
【００２０】
出力軸２４は減速ギヤ、ディファレンシャル機構、車軸など（全て図示せず）を介して駆動輪（図示せず）に接続され、エンジン１２あるいは第１、第２モータ・ジェネレータ１６，２０の出力を駆動輪に伝達する。
【００２１】
第１モータ・ジェネレータ１６は、エンジン１２のクランク端に取り付けられると共に、第２モータ・ジェネレータ２０はエンジン１２のフライホイール１２ａを越えた下流位置において、第１入力軸１４と平行かつ同軸に配置された第２入力軸２２に取り付けられる。
【００２２】
より具体的には、図２に示す如く、第２入力軸２２は第２モータ・ジェネレータ２０のロータ２０ｂにスプライン結合などによって固定されると共に、ベアリング３６を介してフライホイールと第１入力軸１４に回転自在に構成される。
【００２３】
このように第２入力軸２２は第２モータ・ジェネレータ２０のロータ２０ｂと共に回転することで、第２モータ・ジェネレータ２０から出力される駆動力が入力されるように構成される。
【００２４】
第１入力軸１４と第２入力軸２２の間にはクラッチ３０が配置され、第１入力軸１４と第２入力軸２２の接続を断接する。クラッチ３０は油圧式の多板クラッチからなる。
【００２５】
図２に示す如く、クラッチ３０はクラッチディスク３０ａとクラッチプレート３０ｂとクラッチピストン３０ｃを備える。クラッチディスク３０ａは連結部材３０ｄを介して第１入力軸１４に、クラッチプレート３０ｂは第２入力軸２２の一端に固定される。
【００２６】
クラッチピストン３０ｃはシリンダ室３０ｃ１に油圧が供給されると、移動してクラッチディスク３０ａをクラッチプレート３０ｂに押圧（係合）すると共に、油圧が排出されると、復帰スプリング３０ｃ２で復帰する。
【００２７】
このように、クラッチ３０は、油圧を供給されるとき、動作（係合。オン）して第１入力軸１４と第２入力軸２２を接続させる（接）一方、油圧を排出されるとき、解放（オフ）されてその接続を遮断（断）する。
【００２８】
図１の説明に戻ると、駆動装置１０はＥＯＰ（電動オイルポンプ）４０を備える。ＥＯＰ４０はその電動機（図示せず）が通電されて動作し、リザーバ（図示せず）から作動油（オイル）を汲み上げ、油圧供給回路（図示せず）を介してクラッチ３０に油圧として供給する。
【００２９】
クラッチ３０への油圧供給回路にはリニアソレノイドバルブが介挿され、励磁されるとき、動作してクラッチ３０に油圧を供給する。また、油圧供給回路は、遊星歯車機構２６、ディファレンシャル機構などに油圧を供給し、それらを潤滑する。
【００３０】
遊星歯車機構２６は、サンギヤＳと、ピニオンギヤキャリア（プラネタリキャリア。以下「キャリア」という）Ｃと、リングギヤＲからなる少なくとも３つの要素を備える。キャリアＣはシングル式のピニオンギヤを備え、サンギヤＳの回転はピニオンギヤで逆転させられてリングギヤＲに伝えられる。
【００３１】
遊星歯車機構２６の３つの要素のうち、サンギヤＳを第１の要素、リングギヤＲを第２の要素、キャリアＣを第３の要素とするとき、図２に良く示す如く、サンギヤＳは第１入力軸１４、リングギヤＲは第２入力軸２２、キャリアＣは出力軸２４に連結される。
【００３２】
即ち、サンギヤＳはエンジン１２の駆動力が入力される第１入力軸１４に連結され、エンジン１２の駆動力で回転させられる。また、第１モータ・ジェネレータ１６も第１入力軸１４に取り付けられることから、サンギヤＳは第１モータ・ジェネレータ１６の駆動力でも回転させられる。
【００３３】
尚、遊星歯車機構２６はサンギヤＳ、キャリアＣ、リングギヤＲからなる３つの要素を有するが、この明細書において第１要素、第２要素、第３要素は必ずしもサンギヤＳ、リングギヤＲ、キャリアＣを示すものではない。先に「３つの要素のいずれかからなる第１の要素・・・」と記載したのは、それを意味する。
【００３４】
遊星歯車機構２６のリングギヤＲは第２モータ・ジェネレータ２０から駆動力が入力されるとき、その駆動力で回転させられる一方、クラッチ３０が係合（オン）されるとき、エンジン１２あるいは第１モータ・ジェネレータ１６から入力される駆動力で回転させられて第２モータ・ジェネレータ２０のロータ２０ｂを回転させる。
【００３５】
第２モータ・ジェネレータ２０は、ロータ２０ｂの回転に応じてジェネレータとして動作して発電する。発電された電力（電気エネルギ）は、ＰＤＵ（パワードライブユニット）４２を介してバッテリ（エネルギ貯留源）４４に貯留される。
【００３６】
前記したように第１入力軸１４と第２入力軸２２はベアリング３６を介して装置ハウジング１０ａに回転自在に支承されると共に、第１入力軸１４には電磁式の２ＷＡＹＣ（ツーウエイクラッチ（機械式クラッチ））３２が配置される。
【００３７】
２ＷＡＹＣ３２は２個の１ＷＡＹＣ（ワンウエイクラッチ）を備えてなり、ソレノイドが励磁されるとき、第１入力軸１４を装置ハウジング１０ａに固定することで、その回転をロック、換言すれば、励磁されると、正逆転でのワンウエイ機能を実現する。
【００３８】
図示は省略するが、車両のドライブシャフトの付近には車速センサが配置されて車速を示す信号を出力すると共に、バッテリ４４には電圧・電流センサが配置されてバッテリ４４に貯留された電力のＳＯＣ（State of Charge。残容量）を示す信号を出力する。第２入力軸２２にはレゾルバからなる回転数センサが配置され、第２入力軸２２の回転数を示す信号を出力する。
【００３９】
それらセンサの出力は前記した、エンジン１２と第１、第２モータ・ジェネレータ１６，２０の動作を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ（Electronic Control Unit））３４に送られる。
【００４０】
電子制御ユニット（ＥＣＵ）３４は、第１、第２モータ・ジェネレータ１６，２０とクラッチ３０と２ＷＡＹＣ３２とＥＯＰ４０の動作を制御するＥＣＵ（以下「ＭＯＴＥＣＵ３４ａ」という）と、エンジン１２の動作を制御するＥＣＵ（以下「ＥＮＧＥＣＵ３４ｂ」という）と、バッテリ４４の動作を制御するＥＣＵ（以下「ＢＡＴＥＣＵ３４ｃ」という）からなる。
【００４１】
ＭＯＴＥＣＵ３４ａとＥＮＧＥＣＵ３４ｂとＢＡＴＥＣＵ３４ｃはそれぞれマイクロコンピュータを備えると共に、バス４６を介して接続され、相互に通信自在に構成される。ＭＯＴＥＣＵ３４ａは、ＥＮＧＥＣＵ３４ｂからエンジン回転数、即ち、第１入力軸１４の回転数などの情報を入力する。
【００４２】
ＭＯＴＥＣＵ３４ａは車両の走行状態に応じて第１、第２モータ・ジェネレータ１６，２０とＰＤＵ４２の動作を制御すると共に、クラッチ３０の動作を制御、即ち、係合（オン）・解放（オフ）し、さらにＥＯＰ４０の動作を制御、即ち、駆動・停止する。
【００４３】
また、ＭＯＴＥＣＵ３４ａは、２ＷＡＹＣ３２のソレノイドを励磁・消磁してその動作を制御する。具体的には、図３に示すＦＷＤ−Ｄ（Ｄレンジでの前進走行時）、即ち、第２モータ・ジェネレータ２０を駆動して前進走行するとき、第２モータ・ジェネレータ２０によって遊星歯車機構２６のリングギヤＲが正転すると、サンギヤＳは逆転するので、ＭＯＴＥＣＵ３４ａはソレノイドを励磁してサンギヤＳの逆転をロックする。
【００４４】
また、ＲＶＳ（後進走行）時、第２モータ・ジェネレータ２０によって遊星歯車機構２６のリングギヤＲが逆転すると、サンギヤＳは正転するので、ＭＯＴＥＣＵ３４ａはソレノイドを励磁してサンギヤＳの正転をロックし、固定レシオを実現する。このように、ＭＯＴＥＣＵ３４ａとＥＮＧＥＣＵ３４ｂとＢＡＴＥＣＵ３４ｃがＥＣＵ３４として機能する。
【００４５】
尚、図示は省略するが、エンジン１２は、搭載バッテリと搭載バッテリから電気エネルギを供給されて動作するスタータモータ（電動機）を備える。
【００４６】
図４は、図３に示すハイブリッド車両の走行状態に応じた駆動装置１０の作動を速度線図で示す説明図である。
【００４７】
図４の速度線図において、３つの縦軸は遊星歯車機構２６の３つの要素、即ち、サンギヤＳ、キャリアＣ、リングギヤＲに対応し、紙面の上方への長さがＦＷＤ−Ｄ（前進）方向の回転数、下方への長さがＲＶＳ（後進）方向の回転数を示す。
【００４８】
またＳＣ間の距離はサンギヤＳの歯数の逆数、ＣＲ間の距離はリングギヤＲの歯数の逆数に比例する。尚、キャリアＣが中央に表記されることは、サンギヤＳとリングギヤＲの回転がキャリアＣによって逆転することを意味する。
【００４９】
図３と図４を参照して車両の走行状態に応じた駆動装置１０のＥＣＵ３４による作動を説明する。尚、以下の説明において、上記したようにＥＣＵ３４は具体的にはＭＯＴＥＣＵ３４ａ，ＥＮＧＥＣＵ３４ｂ，ＢＡＴＥＣＵ３４ｃを意味する。
【００５０】
概説すると、ＥＣＵ３４は、第２モータ・ジェネレータ２０を駆動して図４に「ＥＶ走行」と示すように第２モータ・ジェネレータ２０の出力で車両を発進させると共に、ある車速に達すると、第１モータ・ジェネレータ１６でエンジン１２を始動して図４に「ハイブリッド走行」と示す走行に移行し、その後所望のレシオ（変速比）となるように電気的な無段変速制御を行う。
【００５１】
またＥＣＵ３４は、ある車速に達すると、２ＷＡＹＣ３２の励磁を解除し、第１モータ・ジェネレータ１６を駆動してエンジン１２をクランキングし、点火と燃料噴射を行ってエンジン１２を始動させる。
【００５２】
ＥＣＵ３４は同時に、第２モータ・ジェネレータ２０の回転数を、出力軸２４を中心とした図４速度線図Ｒ（リングギヤ）回転数まで下降制御する。次いで、車速に応じて第２モータ・ジェネレータ２０の回転数を上昇させ、電気的なＣＶＴ（無段変速）制御を行う。
【００５３】
以下詳細に説明する。
【００５４】
ＦＷＤ−Ｄ（前進走行時）の「低速」「中速（エンジン始動前）」において、ＥＣＵ３４は上記したように第２モータ・ジェネレータ２０に通電して駆動し、サンギヤＳに接続される２ＷＡＹＣ３２を励磁（図３などに丸印で示す）して前記した逆転をロックしつつ、第２モータ・ジェネレータ２０の出力によって車両を発進させる。尚、電気エネルギの節約のため、２ＷＡＹＣ３２の励磁は短時間とする。
【００５５】
次いで車両の走行速度が中速のある車速に達したとき、ＥＣＵ３４は第１モータ・ジェネレータ１６に通電して駆動し、第１モータ・ジェネレータ１６でエンジン１２を始動し、それと同時に２ＷＡＹＣ３２のソレノイドの励磁を停止（消磁。図３などに×印で示す）する。
【００５６】
尚、バッテリ残容量ＳＯＣが零のとき、ＥＣＵ３４は車載バッテリから通電してスタータモータを駆動してエンジン１２を始動し、エンジン１２が始動した後、第１モータ・ジェネレータ１６で発電させて第２モータ・ジェネレータ２０に発電された電力を供給する。
【００５７】
エンジン１２の始動直後の第２モータ・ジェネレータ２０は無負荷であるが、ＥＣＵ３４は、所定車速（図４のキャリア速度線上の所定回転数）になったら、エンジン回転数とキャリア回転数で決まるリングギヤ回転数となるように、第２モータ・ジェネレータ２０を減速させてレシオ（変速比）を所望の値に制御する。
【００５８】
この場合、エンジン１２が始動した後の各部のイナーシャは、車体＞エンジン１２＞第２モータ・ジェネレータ２０となり、イナーシャの小さい部材の回転数変化が大きくなるので、第２モータ・ジェネレータ２０の回転数は図４に破線ａで示すように変化する。
【００５９】
図３に示す如く、ＥＣＵ３４は、エンジン１２を始動した後は、エンジン１２で第１モータ・ジェネレータ１６を駆動して発電（バッテリ４４を充電）すると共に、第２モータ・ジェネレータ２０への通電を継続し、第２モータ・ジェネレータ２０の駆動力で走行する。
【００６０】
高速走行において高ＡＰ（アクセル開度ＡＰが大）となって運転者の要求トルクが大きいとき、ＥＣＵ３４は、バッテリ残容量ＳＯＣが高ければ、第１モータ・ジェネレータ１６にも通電して駆動し、第１モータ・ジェネレータ１６で走行をアシストさせる。
【００６１】
図５はＥＶ走行においてパワーオフ（アクセル開度ＡＰ零）からパワーオン（ＡＰ増加）に変化するときの２ＷＡＹＣ３２の作動を示す説明図である。
【００６２】
第１入力軸１４が回転している状態で２ＷＡＹＣ３２を励磁して係合させると、第１入力軸１４の運動エネルギを２ＷＡＹＣ３２で吸収するため、ショックや衝撃音が発生することがある。
【００６３】
従って、２ＷＡＹＣ３２の係合は、所定車速未満のとき（換言すればショックや衝撃音が小さい場合）に行う。その場合はＥＶ走行となる。所定車速以上の場合、エンジン始動前を除き、２ＷＡＹＣ３２を励磁しないこととする。尚、パワーオフ時は図３の減速と同様である。
【００６４】
図６はハイブリッド走行においてパワーオフ（ＡＰ零）からパワーオン（ＡＰ増加）に変化するときの２ＷＡＹＣ３２の作動を示す説明図である。
【００６５】
同様に第１入力軸１４が回転している状態で２ＷＡＹＣ３２を励磁して係合させると、ショックや衝撃音が発生することがあるため、２ＷＡＹＣ３２の励磁は、所定車速未満の場合に限って行う。
【００６６】
尚、所定車速以上の場合、第１モータ・ジェネレータ１６をエンジン１２で駆動して発電させることを基本とするが、ＥＣＵ３４は、バッテリ残容量ＳＯＣが所定値以上であり、かつＡＰが所定値以上の場合、第１モータ・ジェネレータ１６にも通電して駆動させ、第２モータ・ジェネレータ２０による走行をアシストさせる。
【００６７】
図３の説明に戻ると、高速走行においてバッテリ残容量ＳＯＣが低い場合、ＥＣＵ３４は、第１モータ・ジェネレータ１６への通電を停止、エンジン１２で駆動し、第１モータ・ジェネレータ１６で発電させる。
【００６８】
尚、ローレシオ（極小変速比）が必要な場合、ＥＣＵ３４は、第２モータ・ジェネレータ２０の回転数を制御してそのレシオを生成して車両を走行させることも可能である。
【００６９】
上記したＦＷＤ−Ｄ（前進走行）における駆動装置１０の作動は、第２モータ・ジェネレータ２０の回転方向が逆になるのを除くと、ＲＶＳ（後進走行）の場合も同様である。即ち、この実施例においては、車両の後進走行時にＥＶ走行あるいはハイブリッド走行させることができる。
【００７０】
尚、ＥＣＵ３４は第１モータ・ジェネレータ１６に通電してエンジン１２を始動させ、エンジン１２の駆動力で、後進走行することも可能である。
【００７１】
減速時、例えばブレーキ時には、エンジン１２は停止されてＦ／Ｃ（フュエルカット）がなされると共に、遊星歯車機構２６は駆動輪側から駆動される。
【００７２】
その場合、遊星歯車機構２６のキャリアＣが駆動輪に接続される出力軸２４に連結されることから、駆動輪側から入力される駆動力をキャリアＣを介して第２モータ・ジェネレータ２０に伝達し、それによって第２モータ・ジェネレータ２０を駆動して発電する。
【００７３】
また、そのとき、ＥＣＵ３４は、クラッチ３０を係合して第１入力軸１４と第２入力軸２２を接続し、同時に第１モータ・ジェネレータ１６も駆動輪で駆動して発電させる。
【００７４】
また、走行用のモータ・ジェネレータ、即ち、第２モータ・ジェネレータ２０が故障した場合、ＥＣＵ３４は、クラッチ３０を係合して第１入力軸１４と第２入力軸２２を接続し、エンジン１２あるいは第１モータ・ジェネレータ１６（あるいはエンジン１２と第１モータ・ジェネレータ１６の双方）の駆動力で車両を走行させる。
【００７５】
図７を参照してこの実施例に係る、第１、第２モータ・ジェネレータ１６，２０の発電と駆動の選択についての制御を説明する。
【００７６】
例えば、長い（通常勾配の）登坂路をハイブリッド走行において第１モータ・ジェネレータ１６発電、第２モータ・ジェネレータ２０駆動で、有段自動変速機の変速比１．０相当の中速段で登坂している状況を想定する。
【００７７】
運転者がＡＰを一定に保持して一定車速で走行している状態においてバッテリ残容量ＳＯＣが所定値ａ未満になった場合、ＥＣＵ３４はクラッチ３０を係合して第１、第２モータ・ジェネレータ１６，２０を共に発電モードにして積極的に発電させる。
【００７８】
クラッチ３０を係合すると、レシオは１となるが、ディファレンシャル機構までのギヤ比を例えば変速比１．０相当の３．２７とすると、その総減速比は通常勾配の登坂路を登坂するに十分なギヤ比である。
【００７９】
バッテリ残容量ＳＯＣが所定値ｂ（ｂ＞ａ）以上の場合、運転者は追い越しを意図したり、あるいは勾配が増加したりしたとき、アクセルペダルを踏み込む結果、ＡＰが中程度まで増加する。
【００８０】
その場合、ＥＣＵ３４はクラッチ３０を解放（オフ）し、第１モータ・ジェネレータ１６で発電し、第２モータ・ジェネレータ２０で駆動するという通常モードに復帰する。
【００８１】
運転者がさらにアクセルペダルを踏み込み、ＡＰが全開開度付近まで到達した場合、ＥＣＵ３４は運転者がより以上の駆動力を要求していると判断し、第１モータ・ジェネレータ１６と第２モータ・ジェネレータ２０を共に駆動するように切り換える。
【００８２】
尚、図１などに示す如く、サンギヤＳ軸と第１入力軸１４が同軸上に配置されているので、エンジン回転数とリングギヤＲ上の第２モータ・ジェネレータ２０の回転数がほぼ同一となったときにクラッチ３０に油圧を供給して係合しても、レシオ１．０であることから、回転イナーシャ変化が生じないため、変速ショックが発生しない。
【００８３】
上記した如く、この実施例に係るハイブリッド車両の駆動装置１０にあっては、エンジン（内燃機関）１２と、前記エンジン（内燃機関）１２から出力される駆動力が入力される第１入力軸１４と、２個の回転電機、具体的には第１モータ・ジェネレータ１６、第２モータ・ジェネレータ２０と、前記２個の回転電機のいずれか、具体的には第２モータ・ジェネレータ２０から出力される駆動力が入力される第２入力軸２２と、少なくともサンギヤＳとキャリアＣとリングギヤＲからなる３つの要素を有し、前記３つの要素のいずれかからなる第１要素、具体的にはサンギヤＳが前記第１入力軸１４に、第２要素、具体的にはリングギヤＲが前記第２入力軸２２に、第３要素、具体的にはキャリアＣが出力軸２４にそれぞれ連結される遊星歯車機構２６と、前記第１入力軸１４と前記第２入力軸２２の接続を断接するクラッチ３０と、前記第１要素を装置ハウジング１０ａに固定可能な２ＷＡＹＣ（固定手段）３２と、前記エンジン（内燃機関）１２と第１モータ・ジェネレータ１６、第２モータ・ジェネレータ２０とクラッチ３０と２ＷＡＹＣ３２などの動作を制御するＥＣＵ（制御手段）３４（ＭＯＴＥＣＵ３４ａ，ＥＮＧＥＣＵ３４ｂ，ＢＡＴＥＣＵ３４ｃ）とを備える如く構成したので、ＥＣＵ（制御手段）３４は、走行用の回転電機（具体的には遊星歯車機構２６に接続される第２モータ・ジェネレータ２０）が故障したとき、クラッチ３０を動作（係合）させて遊星歯車機構２６を直結させることで、エンジン１２と他方の（遊星歯車機構に接続されない側の）第１モータ・ジェネレータ１６の駆動力で走行させることができる。
【００８４】
また、ＥＣＵ３４は、第２モータ・ジェネレータ２０を駆動して発進してから第１モータ・ジェネレータ１６でエンジン１２を駆動して始動するように構成したので、発進時にエンジン１２を始動して走行する場合に比し、燃費を低減することができる。
【００８５】
また、ＥＣＵ３４は、後進（ＲＶＳ）時には２ＷＡＹＣ３２を動作させることで、走行用の回転電機、具体的には遊星歯車機構２６に接続される第２モータ・ジェネレータ２０の駆動力で後進走行させることができるため、エンジン１２で走行する場合に比し、燃費を低減することができる。
【００８６】
さらに、後進走行時の車速は概ね低速で、かつ車両停止状態からの発進なので、エンジン１２で走行する場合に比し、同様に燃費を低減することができる。また、第２モータ・ジェネレータ２０の駆動は前進走行する場合と回転方向が逆になる以外は同一なので、車両の切返しがスムーズとなる。
【００８７】
さらに、ＥＣＵ３４は、急速発電が必要な場合、クラッチ３０を動作（係合）させることで、減速時に限らず、例えば登坂路を走行中などであっても、２個の回転電機、即ち、第１モータ・ジェネレータ１６と第２モータ・ジェネレータ２０の双方で発電させることができる。
【００８８】
また、２ＷＡＹＣ３２が機械式のクラッチからなる如く構成したので、油圧クラッチを用いる場合に比し、応答性を上げることができると共に、電磁ソレノイドを介して油圧を供給する必要がないので、構成として簡易であり、コストダウンも可能となる。
【００８９】
また、前記ＥＣＵ（制御手段）３４は、車速が所定値未満のとき、前記２ＷＡＹＣ（固定手段）３２を動作させる如く構成したので、上記した効果に加え、２ＷＡＹＣ３２で運動エネルギを吸収するときのショックを軽減できると共に、衝撃音などの異音を低減させることができる。
【００９０】
尚、上記において、固定手段として２ＷＡＹＣ３２を用いて遊星歯車機構２６のサンギヤＳの回転をロックしたが、２ＷＡＹＣ３２に代え、１ＷＡＹＣ（ワンウエイクラッチ）を２個用いても良く、あるいはブレーキクラッチなどを用いても良い。
【００９１】
また、図５と図６を参照して説明した制御において、ＥＣＵ３４は車速から判断したが、エンジン１２の回転数から判断しても良い。
【符号の説明】
【００９２】
１０ ハイブリッド車両の駆動装置、１２ 内燃機関（エンジン）、１２ａ フライホイール、１４ 第１入力軸、１６ 第１の回転電機（第１モータ・ジェネレータ）、２０ 第２の回転電機（第２モータ・ジェネレータ）、２２ 第２入力軸、２４ 出力軸、２６ 遊星歯車機構、Ｓ サンギヤ、Ｃ キャリア、Ｒ リングギヤ、３０ クラッチ、３２ ２ＷＡＹＣ（固定手段）、３４ ＥＣＵ（電子制御ユニット）、３４ａ ＭＯＴＥＣＵ，３４ｂ ＥＮＧＥＣＵ，３４ｃ ＢＡＴＥＣＵ，４０ ＥＯＰ(電動オイルポンプ)、４２ ＰＤＵ，４４ バッテリ、４６ バス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、前記内燃機関から出力される駆動力が入力される第１入力軸と、２個の回転電機と、前記２個の回転電機のいずれかから出力される駆動力が入力される第２入力軸と、少なくともサンギヤとキャリアとリングギヤからなる３つの要素を有し、前記３つの要素のいずれかからなる第１要素が前記第１入力軸に、第２要素が前記第２入力軸に、第３要素が出力軸にそれぞれ連結される遊星歯車機構と、前記第１入力軸と前記第２入力軸の接続を断接するクラッチと、前記第１要素を装置ハウジングに固定可能な固定手段と、前記内燃機関と回転電機とクラッチと固定手段の動作を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項２】
前記制御手段は、車速が所定値未満のとき、前記固定手段を動作させることを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項１】
内燃機関と、前記内燃機関から出力される駆動力が入力される第１入力軸と、２個の回転電機と、前記２個の回転電機のいずれかから出力される駆動力が入力される第２入力軸と、少なくともサンギヤとキャリアとリングギヤからなる３つの要素を有し、前記３つの要素のいずれかからなる第１要素が前記第１入力軸に、第２要素が前記第２入力軸に、第３要素が出力軸にそれぞれ連結される遊星歯車機構と、前記第１入力軸と前記第２入力軸の接続を断接するクラッチと、前記第１要素を装置ハウジングに固定可能な固定手段と、前記内燃機関と回転電機とクラッチと固定手段の動作を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項２】
前記制御手段は、車速が所定値未満のとき、前記固定手段を動作させることを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両の駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１１０８（Ｐ２０１２−１１０８Ａ）
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３８１９０（Ｐ２０１０−１３８１９０）
【出願日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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