JP4909807B2

JP4909807B2 - ハイブリッド車両の駆動装置

Info

Publication number: JP4909807B2
Application number: JP2007139192A
Authority: JP
Inventors: 健児福田; 哲郎浜田; 康夫北見
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-05-25
Filing date: 2007-05-25
Publication date: 2012-04-04
Anticipated expiration: 2027-05-25
Also published as: US20080318720A1; US8425375B2; JP2008290613A

Description

本発明は、ハイブリッド車両の駆動装置に関するものである。

エンジンおよび電動機（モータ）を駆動力源として用いるハイブリッド車両が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
図１５は、特許文献１に記載されたハイブリッド車両の概略構成図である。このハイブリッド車両では、エンジン１１０および第１モータ１２０の出力が、変速機構（Ｔ／Ｍ）１４０に入力される。変速機構１４０の出力は、遊星歯車機構（プラネタリ）からなる動力分配機構１５０に入力される。この動力分配機構１５０では、入力された駆動力が前輪１３０および後輪１６０に分配される。後輪１６０に対しては、第２モータ１２５を介して駆動力が伝達される。このような構成とすることで、動力分配機構１５０の動力を前輪１３０に伝達する動力伝達部材の長さを、車両の前後方向で短くすることができるとされている。
特開２００４−１１４９４４号公報

一般に、定速度クルーズ走行では、エンジンのみを駆動力源とし、モータを停止することが、燃費向上の観点から望ましい。
しかしながら、特許文献１に記載された技術では、エンジン１１０および第１モータ１２０の出力が変速機構１４０において合成されている。そのため、変速機構１４０において変速動作を行うためには、エンジン１１０だけでなく第１モータ１２０も駆動する必要がある。そのため、燃費向上に限界があるという問題がある。

そこで本発明は、さらなる燃費向上が可能なハイブリッド車両の駆動装置の提供を課題とする。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、駆動源としてエンジン（例えば、実施形態におけるエンジン１０）および電動機（例えば、実施形態におけるモータ２０）を備えるハイブリッド車両（例えば、実施形態における車両１）において、前記エンジンおよび前記電動機と、車両の前輪または後輪のうち一方の車輪（例えば、実施形態における前輪３０）との間に配置された、動力を合成分配する動力合成分配機構（例えば、実施形態における遊星歯車機構５０）と、前記車両の前輪または後輪のうち他方の車輪（例えば、実施形態における後輪６０）と、前記エンジンとの間に配置された変速機構（例えば、実施形態における変速機構４０）と、を備え、前記動力合成分配機構は、サンギヤ、キャリアおよびリングギヤで構成される遊星歯車機構により構成され、前記エンジンの出力軸が前記遊星歯車機構のサンギヤまたはリングギヤに連結され、前記電動機の出力軸が前記遊星歯車機構のキャリアに連結されるとともに、前記電動機の回転駆動範囲が前記電動機の正転および逆転の双方向に設定され、前記エンジンの動力伝達経路上であって前記動力合成配分機構よりも前記エンジン側に配置された、エンジン逆回転防止機構を備え、前記エンジン逆回転防止機構として、前記エンジンの出力軸の回転を停止させるブレーキ手段（例えば、実施形態におけるブレーキ１２）を備え、前記車両の動作を制御する制御部（例えば、実施形態におけるＥＣＵ７０）を備え、前記制御部は、前記電動機により回生発電を行う場合に、前記ブレーキ手段により前記エンジンの出力軸の回転を停止させるとともに、前記変速機構をニュートラル状態とすることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、前記エンジンおよび前記電動機は、同軸上に配置されることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、前記制御部は、前記エンジンを停止状態とし、前記電動機により駆動力を発生して、前記車両のＥＶ走行を実現可能に構成されることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、前記制御部は、前記車両のＥＶ走行中であって、前記一方の車輪から前記動力合成分配機構に伝達される走行抵抗が前記エンジンの始動抵抗より大きい場合に、前記電動機により前記エンジンの回転数を所定値以上に上昇させて、前記エンジンを始動しうるように構成されることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、前記制御部は、前記車両のＥＶ走行中に、前記ブレーキ手段により前記エンジンの出力軸の回転を停止させることを特徴とする。

請求項６に係る発明は、前記エンジンの出力軸上であって前記エンジンと前記動力合成分配機構との間に配置され、前記エンジンの始動または前記エンジンの出力補助を行う第２の電動機（例えば、実施形態における補助モータ１４）を備えることを特徴とする。

請求項７に係る発明は、前記前輪および前記後輪のそれぞれに車両制動手段（例えば、実施形態における制動装置）を備え、前記制御部は、前記車両の停止中に、前記車両制動手段により前記前輪および前記後輪に制動力を付与した状態で、前記電動機により前記エンジンの回転数を上昇させて、前記エンジンを始動しうるように構成されることを特徴とする。

請求項８に係る発明は、前記制御部は、前記車両の定速度走行中に、前記電動機を停止または零トルクに制御するとともに、前記エンジンの駆動力を前記変速機構を介して前記他方の車輪に出力することを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、エンジンおよび電動機と前記一方の車輪との間に動力合成分配機構を備えているので、電動機からは駆動力を出力することなく、エンジンの駆動力のみを前記一方の車輪に出力して、定速度（クルーズ）走行を行うことが可能になる。
また、前記他方の車輪と前記エンジンとの間に変速機構を備えているので、変速動作のため電動機を駆動する必要がない。これにより、電動機の消費電力を低減することが可能になり、燃費を向上させることができる。
また、エンジンを停止させた状態で、電動機の駆動力のみで車両を発進および走行させること（ＥＶ発進およびＥＶ走行）が可能になり、燃費を向上させることができる。
さらに、電動機の駆動力のみによるＥＶ走行中に、キャリアに接続された電動機の回転数を上昇させることにより、エンジンを始動させることができる。これにより、ＥＶ走行からエンジン走行に切り替えることが可能になり、燃費を向上させることができる。
加えて、電動機による回生発電が可能である。具体的には、車両の減速時にエンジンを停止し、一方の車輪の回転により電動機を連れ回す。なおエンジンの連れ回りを防止するため、ブレーキ手段によりエンジンの出力軸の回転を停止させておくことが望ましい。また他方の車輪が自由回転するように、変速機構をニュートラルに設定しておく。これにより、電動機から回生電力を出力させることが可能になり、燃費を向上させることができる。

請求項２に係る発明によれば、省スペース化を実現ことができる。

請求項３に係る発明によれば、電動機の駆動力のみによるＥＶ走行が実現可能となり、燃費を向上させることができる。

請求項４に係る発明によれば、走行抵抗がエンジンの始動抵抗より大きい場合には、電動機からの駆動力を前記一方の車輪に出力することなく、エンジンの始動に利用することが可能になる。したがって、電動機によりエンジンを始動することができる。

請求項５に係る発明によれば、電動機の駆動力のみによるＥＶ走行中に、エンジンの連れ回りを防止することが可能になり、電動機の消費電力を抑制して燃費を向上させることができる。

請求項６に係る発明によれば、エンジンの始動または出力補助を自在に行うことができる。特に、車両の走行抵抗がエンジンの始動抵抗より小さい場合でも、エンジンを始動することができる。

請求項７に係る発明によれば、電動機からの駆動力を前記一方の車輪に出力することなく、エンジンの始動に利用することが可能になる。したがって、電動機によりエンジンを始動することができる。

請求項８に係る発明によれば、電動機の消費電力を抑制しつつ、定速度（クルーズ）走行を行うことが可能になり、燃費を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態につき図面を参照して説明する。
図１は本発明に係るハイブリッド車両の駆動装置の説明図であり、図１（ａ）は概略構成図であり、図１（ｂ）はブロック図である。図１に示すように、本発明に係るハイブリッド車両１の駆動装置２は、駆動力源としてエンジン１０および電動機（駆動用モータ）２０を備えている。エンジン１０および駆動用モータ（以下、単に「モータ」という。）２０は同軸状に配置され、省スペース化が実現されている。モータ２０の回転駆動範囲は、モータ２０の正転および逆転の双方向に設定されている。

エンジン１０およびモータ２０からの駆動力は、遊星歯車機構（プラネタリ）５０からなる動力合成分配機構に入力される。
図２は、遊星歯車機構の構成要素の位置関係を示す模式図である。遊星歯車機構５０は、内側のサンギヤＳ、外側のリングギヤＲ、および中間のキャリアＣが、同軸状に配置されたものである。サンギヤＳとリングギヤＲとの間には、両者に噛み合う３個のピニオンギヤ５２ａが配置されている。これら３個のピニオンギヤ５２ａは、同一のキャリアＣに対して回転自在に接続されている。

遊星歯車機構５０で合成された駆動力は、前輪または後輪のいずれか一方の車輪に出力される。図１では、遊星歯車機構５０からの駆動力が差動装置３１を介して前輪３０に出力される。後述するように、遊星歯車機構５０の構成部材であるサンギヤＳ、キャリアＣおよびリングギヤＲのうち、いずれかの構成部材にエンジン１０からの駆動力が入力され、いずれかの構成部材にモータ２０からの駆動力が入力される。遊星歯車機構５０において合成された駆動力は、いずれかの構成部材から前輪３０に出力される。
またエンジン１０の出力は、遊星歯車機構５０とともに、前輪または後輪のいずれか他方の車輪に出力されている。図１では、エンジン１０の出力が、変速機構（Ｔ／Ｍ）４０および差動装置６１を介して、後輪６０に出力されている。

図１（ａ）に示すように、エンジン１０には、ブレーキ１２やワンウェイクラッチ（ＯＷＣ）などのエンジン逆回転防止機構が併設されている。エンジン逆回転防止機構は、エンジン１０の動力伝達経路上であって、遊星歯車機構５０よりもエンジン１０側に配置されている。
またエンジン１０と同軸状に、補助モータ１４が設けられている。補助モータ１４は、エンジン１０の始動および出力補助を目的として設けられている。
さらに、前輪３０および後輪６０のそれぞれに正動力を付与する制動装置（不図示）が設けられている。
そして、エンジン１０やモータ２０、ブレーキ１２、補助モータ１４等の動作を制御する、ＥＣＵ（Electric Control Unit）７０が設けられている。

（第１実施形態）
図３は第１実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置の構造説明図であり、図３（ａ）は概略構成図であり、図３（ｂ）はブロック図である。図３に示す第１実施形態では、遊星歯車機構５０のキャリアＣに、モータ２０の出力軸が接続されている。
図３に示すように、遊星歯車機構５０のサンギヤＳにはエンジン１０からの駆動力が入力され、キャリアＣにはモータ２０からの駆動力が入力される。遊星歯車機構５０で合成された駆動力は、リングギヤＲから前輪３０に出力されるようになっている。なおエンジン１０からの駆動力は、サンギヤＳとともに変速機構４０に入力され、さらに後輪６０に出力されるようになっている。

図４は、第１実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置の動作説明図である。図４の各図では、遊星歯車機構５０の構成部材（サンギヤＳ、キャリアＣ、リングギヤＲ）を横軸にとり、各構成部材の回転数を縦軸にとっている。なお横軸における各構成要素の間隔は、遊星歯車機構５０におけるギヤ比を示している。

図４（ａ）は、ＥＶ発進が可能であることを示すグラフである。具体的には、サンギヤＳに接続されたエンジン１０を停止した状態で、キャリアＣに接続されたモータを正回転させる。これによりリングギヤＲを回転させて、駆動力を前輪３０に出力する。なお後輪６０が自由回転するように、変速機構４０をニュートラルに設定しておく。またエンジン１０の連れ回りを防止するため、ブレーキ１２によりエンジン１０の出力軸の回転を停止させておくことが望ましい。
以上により、エンジン１０を停止させた状態で、モータ２０の駆動力のみで車両を発進および走行させること（ＥＶ発進およびＥＶ走行）が可能になる。一般に、車両発進時におけるエンジン１０の燃費は悪くなるので、ＥＶ発進により燃費を向上させることができる。

図４（ｂ）は、ＥＶ走行中にエンジン始動が可能であることを示すグラフである。図４（ａ）に示すＥＶ走行の状態から、図４（ｂ）ではモータ２０の回転数を上昇させる。ここで、エンジン１０を回転させるのに必要な力（エンジン始動抵抗）が、前輪３０を回転させるのに必要な力（走行抵抗）より小さい場合には、モータ２０の駆動力を前輪３０に出力することなく、エンジン１０の始動に利用することが可能になる。ＥＶ走行中にエンジン１０を始動させることで、ＥＶ走行からエンジン走行に切り替えることが可能になり、燃費を向上させることができる。

図４（ｃ）は、車両停止中にエンジン始動が可能であることを示すグラフである。制動手段により前輪３０に制動力が付与されている場合には、前輪３０を回転させるのに必要な力より、エンジン１０を回転させるのに必要な力の方が小さくなる。したがって、モータ２０の駆動力を前輪３０に出力することなく、エンジン１０の始動に利用することが可能になる。
以上のように、駆動用モータ２０によるエンジン始動が可能であれば、エンジン始動用の補助モータが不要になり、コスト低減および省スペースを実現することができる。ただし、ＥＶ走行中であってエンジン始動抵抗が走行抵抗より大きい場合でもエンジン始動を可能とするため、エンジン始動用の補助モータを採用することが望ましい。

図４（ｄ）は、車両の様々な走行モードが実現可能であることを示すグラフである。変速機構４０をＴｏｐギヤに設定して定速度クルーズ走行等を行う場合には、モータ２０を自由回転可能に保持または零トルクに制御して、エンジン１０の駆動力を前輪３０に出力する。これにより、モータ２０の電力消費を抑制することが可能になり、燃費を向上させることができる。また変速機構４０をＬｏｗギヤに設定して登坂走行等を行う場合には、高トルクを得るためエンジン１０の回転数を上昇させ、モータ２０の回転数を低下させる。なお変速機構４０をＲｅｖ．（リバース）ギヤに設定して後進走行を行う場合には、モータ２０の回転数をさらに低下させる。これらにより、エンジン１０の高トルクの駆動力が前輪３０および後輪６０に出力されて、各走行モードを実現することができる。

図４（ｅ）は、エンジンの駆動力を前輪および後輪に対して自在に配分可能であることを示すグラフである。エンジン１０の回転数を固定し、モータ２０の回転数を上昇させれば、前輪３０に出力される駆動力を増加させることができる。またモータ２０の回転数を低下させれば、前輪３０に出力される駆動力を減少させることができる。

図４（ｆ）は、モータによる回生発電が可能であることを示すグラフである。具体的には、車両の減速時にエンジン１０を停止し、前輪３０の回転によりモータ２０を連れ回す。なおエンジン１０の連れ回りを防止するため、ブレーキ１２によりエンジン１０の出力軸の回転を停止させておくことが望ましい。また後輪６０が自由回転するように、変速機構４０をニュートラルに設定しておく。これにより、モータ２０から回生電力を出力させバッテリを充電することが可能になり、燃費を向上させることができる。

（変形例）
図５は第１実施形態の変形例に係るハイブリッド車両の駆動装置の説明図であり、図５（ａ）は概略構成図であり、図５（ｂ）はブロック図である。なお第１実施形態と同様の構成となる部分については、その詳細な説明を省略する。
この変形例では、第１実施形態と同様に、モータ２０からの駆動力が遊星歯車機構５０のキャリアＣに入力されている。ただし、第１実施形態ではエンジン１０からの駆動力がサンギヤＳに入力されていたのに対して、この変形例ではリングギヤＲに入力されている。また、第１実施形態では合成された駆動力がリングギヤＲから前輪３０に出力されていたのに対して、この変形例ではサンギヤＳから出力されている。すなわちこの変形例は、第１実施形態の遊星歯車機構５０のギヤ比を逆転させたものに相当する。

図６は、第１実施形態の変形例に係るハイブリッド車両の駆動装置の動作説明図である。なお図６（ａ）ないし図６（ｆ）の各図は、それぞれ図４（ａ）ないし図４（ｆ）の各図と同じ動作に関するものである。第１実施形態の遊星歯車機構５０のギヤ比を逆転させたものに相当するこの変形例では、第１実施形態と同様の動作を実現することが可能である。

以上に詳述した本発明に係るハイブリッド車両の駆動装置は、エンジン１０およびモータ２０と前輪３０との間に設けられた遊星歯車機構５０と、エンジン１０と後輪６０との間に設けられた変速機構４０と、を備える構成とした。
この構成によれば、エンジン１０およびモータ２０と前輪３０との間に遊星歯車機構５０を備えるので、図４（ｄ）を用いて説明したように、モータ２０から駆動力を出力することなく、エンジン１０の駆動力のみを前輪３０に出力して、定速度（クルーズ）走行を行うことが可能になる。また、後輪６０とエンジン１０との間に変速機構４０を備えているので、変速動作のためモータ２０を駆動する必要がない。これにより、モータ２０の消費電力を低減することが可能になり、燃費を向上させることができる。

また図４（ａ）を用いて説明したように、エンジン１０を停止させた状態で、モータ２０の駆動力のみで車両を発進および走行させること（ＥＶ発進およびＥＶ走行）が可能になり、燃費を向上させることができる。

従来、フロントエンジン・リアドライブ車両用のハイブリッドシステムは、駆動力源としてエンジンとともに２個以上のモータを採用していた。これに伴って、モータを駆動するためのインバータ（ＰＤＵ）等が２個以上必要になり、高価であるだけでなく、車両としてのパッケージ成立性が困難であった。
これに対して、本発明に係るハイブリッド車両の駆動装置は、エンジンとともに１個のモータのみを採用したので、モータを駆動するためのインバータ等が１個で足りることになり、コストの低減および省スペース化を実現することができる。しかも、そのモータを上記のように接続することにより、従来のハイブリッド機能に加え、上述した種々の効果を奏することができるのである。

また、第１実施形態およびその変形例に係るハイブリッド車両の駆動装置は、遊星歯車機構５０のキャリアＣに、モータ２０の出力軸が接続されている構成とした。
この構成によれば、図４（ｂ）を用いて説明したように、モータ２０の駆動力のみによるＥＶ走行中に、キャリアＣに接続されたモータ２０の回転数を上昇させることにより、エンジン１０を始動させることができる。したがって、ＥＶ走行からエンジン走行に切り替えることが可能になり、燃費を向上させることができる。
また図４（ｄ）を用いて説明したように、変速機構４０をＬｏｗギヤに設定した登坂走行モードや、Ｒｅｖ．ギヤに設定した後進走行モードなど、様々な走行モードを実現することができる。

（第２参考形態）
図７は第２参考形態に係るハイブリッド車両の駆動装置の説明図であり、図７（ａ）は概略構成図であり、図７（ｂ）はブロック図である。図７に示す第２参考形態では、遊星歯車機構５０のキャリアＣに、エンジン１０の出力軸が接続されている。なお第１実施形態と同様の構成となる部分については、その詳細な説明を省略する。
図７に示すように、遊星歯車機構５０のサンギヤＳにはモータ２０からの駆動力が入力され、キャリアＣにはエンジン１０からの駆動力が入力される。遊星歯車機構５０で合成された駆動力は、リングギヤＲから前輪３０に出力されるようになっている。なおエンジン１０からの駆動力は、キャリアＣとともに変速機構４０に入力され、さらに後輪６０に出力されるようになっている。

図８は、第２参考形態に係るハイブリッド車両の駆動装置の動作説明図である。
図８（ａ）は、ＥＶ発進が可能であることを示すグラフである。具体的には、キャリアＣに接続されたエンジン１０を停止した状態で、サンギヤＳに接続されたモータを逆回転させる。これによりリングギヤＲを回転させて、駆動力を前輪３０に出力することにより、ＥＶ発進およびＥＶ走行が可能になる。

図８（ｂ）は、ＥＶ走行中のエンジン始動に関するグラフである。図８（ａ）に示すＥＶ走行の状態から、エンジン１０を始動させるには、モータ２０を逆回転から正回転に反転させる必要がある。そのため、ＥＶ走行中のエンジン始動は困難であり、補助モータを採用することが望ましい。
図８（ｃ）は、車両停止中にエンジン始動が可能であることを示すグラフである。前輪３０に制動力が付与された状態で、モータ２０を正回転させることにより、エンジン１０を始動させることができる。

図８（ｄ）は、車両の様々な走行モードに関するグラフである。変速機構４０をＴｏｐギヤに設定して定速度クルーズ走行等を行う場合には、モータ２０を自由回転可能に保持または零トルクに制御して、エンジン１０の駆動力を前輪３０に出力すればよい。
一方、変速機構４０をＬｏｗギヤに設定して登坂走行等を行う場合や、変速機構４０をＲｅｖ．（リバース）ギヤに設定して後進走行を行う場合には、高トルクを得るためエンジン１０を高回転数に保持する。この場合、モータ２０は著しい高回転になる。

図８（ｅ）は、エンジンの駆動力を前輪および後輪に対して自在に配分可能であることを示すグラフである。第２参考形態では、キャリアＣに接続されたエンジン１０の回転数を保持したまま、サンギヤＳに接続されたモータ２０の回転数を増減させることにより、前輪および後輪への駆動力配分を広範囲に行うことが可能である。なおモータ２０の回転数の増減幅は広くなるが、モータ２０で大きなトルクを発生させなくても、前輪３０への駆動力配分を容易に増減させることができる。

図８（ｆ）は、モータによる回生発電に関するグラフである。車両の減速時にエンジン１０を停止し、前輪３０の回転によりモータ２０を連れ回すことにより、モータ２０から回生電力を出力させることができる。ただし、図８（ｄ）に示すＴｏｐギヤの走行モードから、図８（ｆ）に示す回生発電へと移行するには、モータ２０の回転方向を反転させる必要がある。

（変形例）
図９は第２参考形態の変形例に係るハイブリッド車両の駆動装置の説明図であり、図９（ａ）は概略構成図であり、図９（ｂ）はブロック図である。なお上記参考形態と同様の構成となる部分については、その詳細な説明を省略する。
この変形例では、第２参考形態と同様に、エンジン１０からの駆動力が遊星歯車機構５０のキャリアＣに入力されている。ただし、第２参考形態ではモータ２０からの駆動力がサンギヤＳに入力されていたのに対して、この変形例ではリングギヤＲに入力されている。また、第２参考形態では合成された駆動力がリングギヤＲから前輪３０に出力されていたのに対して、この変形例ではサンギヤＳから出力されている。すなわちこの変形例は、第２参考形態の遊星歯車機構５０のギヤ比を逆転させたものに相当する。

図１０は、第２参考形態の変形例に係るハイブリッド車両の駆動装置の動作説明図である。なお図１０（ａ）ないし図１０（ｆ）の各図は、それぞれ図８（ａ）ないし図８（ｆ）の各図と同じ動作に関するものである。第２参考形態の遊星歯車機構５０のギヤ比を逆転させたものに相当するこの変形例では、第２参考形態と同様の動作を実現することが可能である。

以上に詳述したように、第２参考形態およびその変形例に係るハイブリッド車両の駆動装置は、遊星歯車機構５０のキャリアＣに、エンジン１０の出力軸が接続されている構成とした。
この構成によれば、キャリアＣに接続されたエンジン１０の回転数を保持したまま、モータ２０の回転数を増減させることにより、前輪および後輪への駆動力配分を広範囲に行うことができる。

（第３参考形態）
図１１は第３参考形態に係るハイブリッド車両の駆動装置の説明図であり、図１１（ａ）は概略構成図であり、図１１（ｂ）はブロック図である。図１１に示す第３参考形態では、遊星歯車機構５０のキャリアＣに、前輪３０の入力軸が接続されている。なお第１実施形態と同様の構成となる部分については、その詳細な説明を省略する。
図１１に示すように、遊星歯車機構５０のサンギヤＳにはエンジン１０からの駆動力が入力され、リングギヤＲにはモータ２０からの駆動力が入力される。遊星歯車機構５０で合成された駆動力は、キャリアＣから前輪３０に出力されるようになっている。なおエンジン１０からの駆動力は、サンギヤＳとともに変速機構４０に入力され、さらに後輪６０に出力されるようになっている。

図１２は、第３参考形態に係るハイブリッド車両の駆動装置の動作説明図である。
図１２（ａ）は、ＥＶ発進が可能であることを示すグラフである。具体的には、サンギヤＳに接続されたエンジン１０を停止した状態で、リングギヤＲに接続されたモータを正回転させる。これによりキャリアＣを回転させて、駆動力を前輪３０に出力することにより、ＥＶ発進およびＥＶ走行が可能になる。

図１２（ｂ）は、ＥＶ走行中のエンジン始動に関するグラフである。図１２（ａ）に示すＥＶ走行の状態から、リングギヤＲに接続されたモータ２０の回転数を上昇させても、サンギヤＳに接続されたエンジン１０の回転数を直ちに上昇させることはできない。そのため、ＥＶ走行中のエンジン始動は困難であり、補助モータを採用することが望ましい。
図１２（ｃ）は、車両停止中にエンジン始動が可能であることを示すグラフである。前輪３０に制動力が付与された状態で、モータ２０を逆回転させることにより、エンジン１０を始動させることができる。

図１２（ｄ）は、車両の様々な走行状態に関するグラフである。変速機構４０をＴｏｐギヤに設定して定速度クルーズ走行等を行う場合には、前輪３０を高回転数に保持するため、エンジン１０またはモータ２０を高回転数に保持する必要がある。
一方、変速機構４０をＬｏｗギヤに設定して登坂走行等を行う場合には、高トルクを得るためエンジン１０の回転数を上昇させ、モータ２０の回転数を低下させる。また変速機構４０をＲｅｖ．（リバース）ギヤに設定して後進走行を行う場合には、モータ２０の回転数をさらに低下させる。

図１２（ｅ）は、エンジンの駆動力を前輪および後輪に対して自在に配分可能であることを示すグラフである。
図１２（ｆ）は、モータによる回生発電が可能であることを示すグラフである。車両の減速時にエンジン１０を停止し、前輪３０の回転によりモータ２０を連れ回すことにより、モータ２０から回生電力を出力させることができる。

（変形例）
図１３は第３参考形態の変形例に係るハイブリッド車両の駆動装置の説明図であり、図１３（ａ）は概略構成図であり、図１３（ｂ）はブロック図である。なお上記参考形態と同様の構成となる部分については、その詳細な説明を省略する。
この変形例では、第３参考形態と同様に、エンジン１０からの駆動力が遊星歯車機構５０のキャリアＣに入力されている。ただし、第３参考形態ではモータ２０からの駆動力がサンギヤＳに入力されていたのに対して、この変形例ではリングギヤＲに入力されている。また、第３参考形態では合成された駆動力がリングギヤＲから前輪３０に出力されていたのに対して、この変形例ではサンギヤＳから出力されている。すなわちこの変形例は、第３参考形態の遊星歯車機構５０のギヤ比を逆転させたものに相当する。

図１４は、第３参考形態の変形例に係るハイブリッド車両の駆動装置の動作説明図である。なお図１４（ａ）ないし図１４（ｆ）の各図は、それぞれ図１２（ａ）ないし図１２（ｆ）の各図と同じ動作に関するものである。第３参考形態の遊星歯車機構５０のギヤ比を逆転させたものに相当するこの変形例では、第３参考形態と同様の動作を実現することが可能である。

以上に詳述したように、第３参考形態およびその変形例に係るハイブリッド車両の駆動装置は、遊星歯車機構５０のキャリアＣに前輪３０の入力軸が接続されている構成とした。
遊星歯車機構５０で合成された駆動力を前輪３０に出力する場合に、内向きの歯を持つリングギヤＲから駆動力を出力するのは困難である。これに対して、第３参考形態およびその変形例によれば、キャリアＣから前輪３０に対して簡単に駆動力を出力することができる。

なお、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。
例えば、上記実施形態ではエンジンおよびモータと前輪との間に遊星歯車機構を備え、エンジンと後輪との間に変速機構を備える構成としたが、エンジンおよびモータと後輪との間に遊星歯車機構を備え、エンジンと前輪との間に変速機構を備える構成としてもよい。

本発明に係るハイブリッド車両の駆動装置の説明図である。遊星歯車機構の構成要素の位置関係を示す模式図である。第１実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置の構造説明図である。第１実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置の動作説明図である。第１実施形態の変形例に係るハイブリッド車両の駆動装置の構造説明図である。第１実施形態の変形例に係るハイブリッド車両の駆動装置の動作説明図である。第２参考形態に係るハイブリッド車両の駆動装置の構造説明図である。第２参考形態に係るハイブリッド車両の駆動装置の動作説明図である。第２参考形態の変形例に係るハイブリッド車両の駆動装置の構造説明図である。第２参考形態の変形例に係るハイブリッド車両の駆動装置の動作説明図である。第３参考形態に係るハイブリッド車両の駆動装置の構造説明図である。第３参考形態に係るハイブリッド車両の駆動装置の動作説明図である。第３参考形態の変形例に係るハイブリッド車両の駆動装置の構造説明図である。第３参考形態の変形例に係るハイブリッド車両の駆動装置の動作説明図である。従来技術に係るハイブリッド車両の駆動装置の構造説明図である。

符号の説明

Ｃ…キャリアＲ…リングギヤＳ…サンギヤ１…ハイブリッド車両１０…エンジン１２…ブレーキ１４…補助モータ（第２の電動機）２０…モータ（電動機）３０…前輪４０…変速機構５０…遊星歯車機構６０…後輪７０…ＥＣＵ（制御部）

Claims

駆動源としてエンジンおよび電動機を備えるハイブリッド車両において、
前記エンジンおよび前記電動機と、車両の前輪または後輪のうち一方の車輪との間に配置された、動力を合成分配する動力合成分配機構と、
前記車両の前輪または後輪のうち他方の車輪と、前記エンジンとの間に配置された変速機構と、を備え、
前記動力合成分配機構は、サンギヤ、キャリアおよびリングギヤで構成される遊星歯車機構により構成され、
前記エンジンの出力軸が前記遊星歯車機構のサンギヤまたはリングギヤに連結され、
前記電動機の出力軸が前記遊星歯車機構のキャリアに連結されるとともに、前記電動機の回転駆動範囲が前記電動機の正転および逆転の双方向に設定され、
前記エンジンの動力伝達経路上であって前記動力合成配分機構よりも前記エンジン側に配置された、エンジン逆回転防止機構を備え、
前記エンジン逆回転防止機構として、前記エンジンの出力軸の回転を停止させるブレーキ手段を備え、
前記車両の動作を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記電動機により回生発電を行う場合に、前記ブレーキ手段により前記エンジンの出力軸の回転を停止させるとともに、前記変速機構をニュートラル状態とすることを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
前記エンジンおよび前記電動機は、同軸上に配置され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。
前記制御部は、前記エンジンを停止状態とし、前記電動機により駆動力を発生して、前記車両のＥＶ走行を実現可能に構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
前記制御部は、
前記車両のＥＶ走行中であって、前記一方の車輪から前記動力合成分配機構に伝達される走行抵抗が前記エンジンの始動抵抗より大きい場合に、前記電動機により前記エンジンの回転数を所定値以上に上昇させて、前記エンジンを始動しうるように構成されることを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
前記制御部は、前記車両のＥＶ走行中に、前記ブレーキ手段により前記エンジンの出力軸の回転を停止させることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
前記エンジンの出力軸上であって前記エンジンと前記動力合成分配機構との間に配置され、前記エンジンの出力補助または前記エンジンの始動を行う第２の電動機を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
前記前輪および前記後輪のそれぞれに車両制動手段を備え、
前記制御部は、前記車両の停止中に、前記車両制動手段により前記前輪および前記後輪に制動力を付与した状態で、前記電動機により前記エンジンの回転数を上昇させて、前記エンジンを始動しうるように構成されることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
前記制御部は、前記車両の定速度走行中に、前記電動機を停止または零トルクに制御するとともに、前記エンジンの駆動力を前記変速機構を介して前記他方の車輪に出力することを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の駆動装置。