JP2005329841A - ハイブリッド車の駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 エンジンから車輪に伝達される動力の伝達効率の低下を抑制し、かつ、エンジントルクをアシストするモータ・ジェネレータの高出力化および大型化を抑制することの可能なハイブリッド車の駆動装置を提供する。
【解決手段】 差動回転可能な入力要素１１および出力要素９および反力要素８を有する第１の動力分配装置１と、前記入力要素１１に連結されるエンジンＥｎｇと、前記反力要素８に連結される第１のモータ・ジェネレータＭＧ１と、前記出力要素９に連結される第２のモータ・ジェネレータＭＧ２と、前記出力要素９と車輪３とを動力伝達可能に連結する動力伝達シャフト４とを有するハイブリッド車の駆動装置において、前記第１の動力分配装置１と並列に配置され、かつ、前記エンジンＥｎｇの動力を、前記入力要素１１と、前記動力伝達シャフト４とに分配する第２の動力分配装置２が設けられていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

この発明は、動力源として、エンジンおよびモータ・ジェネレータを有するハイブリッド車の駆動装置に関するものである。

従来、複数の動力源としてエンジンおよびモータ・ジェネレータを搭載したハイブリッド車が知られており、このようなハイブリッド車においては、エンジンおよびモータ・ジェネレータの持つ特性を生かしつつ、燃費を向上し、かつ、排気ガスの低減を図ることが可能である。このように、動力源としてエンジンおよびモータ・ジェネレータを有するハイブリッド車の一例が、特許文献１に記載されている。

この特許文献１に記載されているハイブリッド車は、エンジンと第１，第２モータとの二種類の動力源を有しており、それらの動力源と車軸との間の動力伝達経路に、第１，第２の二つの遊星歯車が配置されている。これらの二つの遊星歯車は共に、サンギヤおよびリングギヤと、サンギヤおよびリングギヤに噛合するピニオンギヤを支持するキャリヤとを有している。それらのうち、第１遊星歯車のキャリヤとエンジンとが連結され、第１遊星歯車のリングギヤと車軸および第２遊星歯車のキャリヤとが連結され、さらにその第２遊星歯車のキャリヤが第２円錐クラッチを介して第１モータに連結されている。また、第１遊星歯車のサンギヤと第２遊星歯車のサンギヤとが連結され、それらのサンギヤが第１円錐クラッチを介して第１モータに連結されている。そして、第２遊星歯車のリングギヤが第２モータに連結されている。

そして、この特許文献１に記載されている駆動装置によれば、これらの第１，第２モータおよび第１，第２遊星歯車の連結関係の切り換え、および各モータの回転を制御することによって、無段階な変速比での変速をおこなうことができるとともに、固定された変速比での減速・直結・増速の各駆動をおこなうことが可能となるとされている。

また、特許文献２には、複数の動力源としてエンジンおよび第１，第２の二つのモータを有し、それらの動力源と駆動軸との間の動力伝達経路にプラネタリギヤ（遊星歯車）が配置され、さらに第２のモータの回転軸を、エンジンの出力軸に結合可能とする第１のクラッチと駆動軸に結合可能とする第２のクラッチが設けられた動力出力装置を搭載した車両（すなわちハイブリッド車）が記載されている。
特開平１１−３３４３９７号公報 特開平１１−３３２０１８号公報

ところで、上記の特許文献１の公報に記載されているハイブリッド車においては、エンジンのトルクが第１遊星歯車を介して車軸へ伝達される際に、遊星歯車での減速比が小さい場合、すなわち、高速走行時などのように、エンジンのトルクがあまり減速されずに車軸へ伝達されるか、あるいは入力要素と出力要素とが直結状態となってエンジンのトルクが車軸へ伝達される場合には、反力要素として、第１遊星歯車のサンギヤおよび第２遊星歯車のサンギヤに連結されている第１モータの回転が、ほぼ停止させられるかあるいは停止させられる。このとき、第１モータには、入力要素である第１遊星歯車のキャリヤおよび出力要素である第１遊星歯車のリングギヤの回転方向とは逆の回転方向のトルクを出力するように電力が供給される。すなわち反力を得るために第１モータが力行される。このとき、エンジンのトルクの一部が、出力要素に連結されている第２モータで電力に変換されると、すなわち第２モータが回生されると、その電力が第１モータに供給されることによって、エンジンと第１モータと第２モータとの間で動力が循環して動力伝達効率が低下する、いわゆる動力循環が生じてしまうという問題があった。

この発明は上記の事情を背景としてなされたものであり、エンジンから車輪に伝達される動力の伝達効率の低下を抑制することの可能なハイブリッド車の駆動装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、差動回転可能な入力要素および出力要素および反力要素を有する第１の動力分配装置と、前記入力要素に連結されるエンジンと、前記反力要素に連結される第１のモータ・ジェネレータと、前記出力要素に連結される第２のモータ・ジェネレータと、前記出力要素と車輪とを動力伝達可能に連結する動力伝達シャフトとを有するハイブリッド車の駆動装置において、前記第１の動力分配装置と並列に配置され、かつ、前記エンジンの動力を、前記第１の動力分配装置の入力要素と、前記動力伝達シャフトとに分配する第２の動力分配装置が設けられていることを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、前記第２の動力分配装置が、サンギヤと、リングギヤと、サンギヤおよびリングギアに噛合するピニオンギヤを保持するキャリヤとを有し、前記サンギヤと前記入力要素とが連結され、前記エンジンと前記キャリヤとが連結されているとともに、前記リングギヤと前記出力要素とを選択的に連結・解放する第１のクラッチと、前記出力要素と前記動力伝達シャフトとを連結する第１のギヤ列と、前記リングギヤと前記動力伝達シャフトとを連結する第２のギヤ列と、この第２のギヤ列と動力伝達シャフトとを選択的に連結・解放する第２のクラッチとを備えていることを特徴とするものである。

請求項３の発明は、請求項１または２の構成に加えて、前記第２の動力分配装置のサンギヤおよびピニオンギヤおよびキャリヤを一体回転させるロック機構が設けられていることを特徴とするものである。

請求項４の発明は、請求項３の構成に加えて、前記反力要素の回転数よりも前記第１のモータ・ジェネレータの回転数を高速とする増速機構が設けられていることを特徴とするものである。

請求項５の発明は、請求項２ないし４のいずれかの構成に加えて、前記第１のクラッチは、前記出力要素の回転数と前記第２の動力分配装置のリングギヤの回転数との対応関係に基づいて、係合・解放される一方向クラッチであることを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、第２の動力分配装置により、エンジンの動力が、第１の動力分配装置の入力要素と、第１の動力分配装置の出力要素と車輪とを動力伝達可能に連結する動力伝達シャフトとに分配される。そのため、エンジンの動力を、第１の動力分配装置の出力要素を介して車輪に伝達可能であることに加えて、エンジンの動力を第１の動力分配装置を迂回して直接車輪に伝達させるエンジン直達分を増加させることができ、動力伝達効率を向上させることができる。

また、請求項２の発明によれば、第２の動力分配装置により、エンジンの動力が、第１の動力分配装置の入力要素と、動力伝達シャフトとに分配される場合に、第１のクラッチおよび第２のクラッチの係合・解放状態を適宜に制御することによって、エンジンの動力が第１のギヤ列を経由して動力伝達シャフトに伝達される状態、すなわち低速走行に適したローギヤの状態（低速モード）と、エンジンの動力が第２のギヤ列を経由して動力伝達シャフトに伝達される状態、すなわち高速走行に適したハイギヤの状態（高速モード）との２種類の変速比での走行モードを適宜選択して、動力を駆動輪に伝達することができる。そのため、走行状態に応じた適切な変速比を設定した状態で動力を伝達することができ、動力伝達効率を向上することができる。

さらに、請求項３の発明によれば、ロック機構により、第２の動力分配装置のサンギヤおよびピニオンギヤおよびキャリヤを一体回転させること、すなわち第２の動力分配装置のサンギヤとキャリヤとの差動をロックすることによって、低速走行と高速走行との中間の走行状態である中速走行に適した変速比の状態（中速モード）を設定して動力を駆動輪に伝達することができる。そのため、走行状態に応じた適切な変速比を設定した状態で動力を伝達することができ、動力伝達効率を向上することができる。

またさらに、請求項４の発明によれば、第２の動力分配装置のサンギヤとキャリヤとの差動をロックさせて中速モードの変速比の状態が設定された場合に、第１のモータ・ジェネレータを高出力化あるいは大型化させることなく、エンジン回転数を制御して動力を駆動輪に伝達することができる。すなわち、中速モードが設定されると、第２の動力分配装置のサンギヤとキャリヤの差動がロックされることによって、第１の動力分配装置の入力要素にはエンジンの動力がすべて伝達され、その結果、第１の動力分配装置の入力要素は高回転数となる。すると、その場合の反力要素として第１のモータ・ジェネレータも高回転数のトルクを出力する必要があるが、この請求項４の発明では、第１のモータ・ジェネレータの回転数を増速させる増速機構が設けられることによって、第１のモータ・ジェネレータの高出力化あるいは大型化を抑制することができる。

そして、請求項５の発明によれば、前記の低速モード、高速モードの各走行モードを設定するため、第１のクラッチおよび第２のクラッチの係合・解放状態を制御する場合に、第１のクラッチが一方向クラッチにより構成されていることにより、第２のクラッチだけを係合・解放制御することによって各走行モードの設定をおこなうことができる。そのため、第１、第２のクラッチの係合・解放制御が容易になり、それらのクラッチの係合・解放状態を制御して変速比を設定する際の変速ショックを低減することができる。

つぎに、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。まず、この発明におけるハイブリッド車の駆動装置の第１の実施例を、図１のスケルトン図に基づいて説明する。この第１の実施例は、請求項１，２の発明に対応する実施例である。図１に示す車両（ハイブリッド車）Ｖｅは、フロントエンジン・フロントドライブ形式の車両であり、車両Ｖｅは、エンジンＥｎｇおよび第１のモータ・ジェネレータＭＧ１および第２のモータ・ジェネレータＭＧ２を有している。エンジンＥｎｇは、燃料の燃焼により生じる熱エネルギを運動エネルギに変換して出力する動力装置であり、エンジンＥｎｇとしては、内燃機関、具体的には、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジンなどを用いることが可能である。

このエンジンＥｎｇと第１のモータ・ジェネレータＭＧ１と第２のモータ・ジェネレータＭＧ２とが同軸上に配置されているとともに、エンジンＥｎｇおよび第１のモータ・ジェネレータＭＧ１ならびに第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の回転軸線（図示せず）が、車両Ｖｅの幅方向（図での左右方向）に配置されている。また、前記回転軸線方向において、エンジンＥｎｇと第１のモータ・ジェネレータＭＧ１および第２のモータ・ジェネレータＭＧ２との間に、第１の動力分配装置１および第２の動力分配装置２が設けられている。

第１の動力分配装置１は、第２の動力分配装置２を介して伝達されるエンジンＥｎｇのトルクを、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１と、車輪（前輪）３とに分配する機能を有している。また第２の動力分配装置２は、エンジンＥｎｇのトルクを、第１の動力分配装置を経由して車輪３へ伝達する経路と、動力伝達シャフト４を介して直接車輪３へ伝達する経路との２系統に分配する機能を有している。なお、エンジンＥｎｇと第２の動力分配装置２との間の動力伝達経路には、エンジントルクの変動が第２の動力分配装置２に伝達されることを抑制するダンパ機構５が設けられている。

また、第１の動力分配装置１は、第１遊星歯車機構６により構成されている。この第１遊星歯車機構６は、シングルピニオン形式の遊星歯車機構であり、エンジンＥｎｇのクランクシャフト７および後述する第２の動力分配装置２を構成している第２遊星歯車機構１６のサンギヤ１７と同軸上に配置されたサンギヤ８と、このサンギヤ８と同軸上に配置されたリングギヤ９と、サンギヤ８およびリングギヤ９に噛合されたピニオンギヤ１０を自転かつ公転可能に保持するキャリヤ１１とを有している。

そして、サンギヤ８と第１のモータ・ジェネレータＭＧ１のロータ１２とが一体回転するように連結されている。また、リングギヤ９と、アウターロータ型のモータ・ジェネレータである第２のモータ・ジェネレータＭＧ２のロータ１３とが一体回転するように連結されている。さらに、このリングギヤ９の外周に形成されているギヤ１４と、動力伝達シャフト４に一体化されている第１のギヤ１５とが噛合されている（このギヤ１４と第１のギヤ１５とのギヤ列を第１のギヤ列と称する）。そして、キャリヤ１１と、後述の第２遊星歯車機構１６のサンギヤ１７とが一体回転するように連結されている。したがって、キャリヤ１１が第１遊星歯車機構６の入力要素であり、リングギヤ９が第１遊星歯車機構６の出力要素であり、サンギヤ８が第１遊星歯車機構６の反力要素となっている。

一方、第２の動力分配装置２は、第２遊星歯車機構１６により構成されている。この第２遊星歯車機構１６は、前記の第１遊星歯車機構６と同様、シングルピニオン形式の遊星歯車機構であり、エンジンＥｎｇのクランクシャフト７と同軸上に配置されたサンギヤ１７と、このサンギヤ１７と同軸上に配置されたリングギヤ１８と、サンギヤ１７およびリングギヤ１８に噛合されたピニオンギヤ１９を自転かつ公転可能に保持するキャリヤ２０とを有している。

また、リングギヤ１８と第１遊星歯車機構６のリングギヤ９とを選択的に連結・解放する第１のクラッチＣ１が設けられている。さらに、このリングギヤ１８の外周に形成されているギヤ２１と、第２のギヤ２２とが噛合され（このギヤ２１と第２のギヤ２２とのギヤ列を第１のギヤ列と称する）、その第２のギヤ２２と動力伝達シャフト４とを選択的に連結・解放する第２のクラッチＣ２が設けられている。そして、キャリヤ２０が、エンジンＥｎｇのクランクシャフト７にダンパ機構５を介して連結されている。したがって、キャリヤ２０が第２遊星歯車機構１６の入力要素であり、リングギヤ１８が第２遊星歯車機構１６の出力要素であり、サンギヤ１７が第２遊星歯車機構１６の反力要素となっている。

上記のように構成された、第１のクラッチＣ１と第２のクラッチＣ２との係合・解放状態を制御することによって、エンジンＥｎｇのトルクが動力伝達シャフト４へ伝達される際の動力伝達状態を変更することができる。具体的には、第１のクラッチＣ１が係合され第２のクラッチＣ２が解放された場合は、ギヤ１４と第１のギヤ１５とを経由してトルクが動力伝達シャフト４へ伝達されるとともに、第２のギヤ２２から動力伝達シャフト４へはトルクが伝達されない動力伝達状態となる。これに対して、第１のクラッチＣ１が解放され第２のクラッチＣ２が係合された場合は、ギヤ１４から第１のギヤ１５へトルクが伝達され、かつ、ギヤ２１と第２のギヤ２２とを経由してトルクが動力伝達シャフト４へ伝達される動力伝達状態となる。

ここで、リングギヤ９の外周に形成されたギヤ１４と第１のギヤ１５との間における変速比が、リングギヤ１８の外周に形成されたギヤ２１と第２のギヤ２２との間における変速比よりも大きくなるように設定されている。したがって、第１のクラッチＣ１が係合され第２のクラッチＣ２が解放された状態では、ギヤ１４と第１のギヤ１５を経由してトルクが動力伝達シャフト４へ伝達されることによって、変速比が大きく低速走行に適したローギヤの状態（低速モード）が設定される。一方、第１のクラッチＣ１が解放され第２のクラッチＣ２が係合された状態では、ギヤ２１と第２のギヤ２２とを経由してトルクが動力伝達シャフト４へ伝達されることによって、変速比が小さく高速走行に適したハイギヤの状態（高速モード）が設定される。

なお、上記の第１のクラッチＣ１および第２のクラッチＣ２、あるいは後述する第３のクラッチＣ３および第４のクラッチＣ４としては、摩擦式クラッチ、電磁式クラッチ等を用いることが可能であり、それらのうち第３のクラッチＣ３としては同期式噛み合いクラッチを用いることが可能である。同期噛み合い式クラッチとしては、ドグクラッチ、または平歯車とシンクロナイザーリングとを組み合わせたクラッチを用いることが可能である。

上記の第１のモータ・ジェネレータＭＧ１は、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを兼備している。そして、この第１のモータ・ジェネレータＭＧ１は、例えばケーシング（図示せず）などに固定されるステータ２３と、前述した回転可能なロータ１２とを有している。

一方、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２は、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを兼備している。そして、この第２のモータ・ジェネレータＭＧ２は、前述のように、いわゆるアウターロータ型のモータ・ジェネレータであって、例えばケーシング（図示せず）などに固定されるステータ２４と、そのステータ２４を中心にその円周方向に回転可能なロータ１３とを有している。なお、図中の２５，２６は、それぞれ、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１のステータ２３のコイル２５、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２のステータ２４のコイル２６である。

また、エンジンＥｎｇおよび第１のモータ・ジェネレータＭＧ１ならびに第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の回転軸線と平行な回転軸線を中心として回転可能なデファレンシャル２７が設けられており、このデファレンシャル２７のリングギヤ２８と、動力伝達シャフト４に一体化されているギヤ２９とが噛合されている。そして、デファレンシャル２７と車輪３とがドライブシャフト３０により連結されている。

つぎに、車両Ｖｅにおける制御系統を、図２のブロック図に基づいて説明する。車両Ｖｅの全体を制御する電子制御装置３１が設けられており、電子制御装置３１は、演算処理装置（ＣＰＵ）および記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ）および入出力インタフェースを主体とするマイクロコンピュータにより構成されている。この電子制御装置３１には、エンジン回転数、車速、加速要求（アクセル開度）、制動要求、エンジン始動要求、蓄電装置３２の蓄電量、シフトポジションなどの信号が入力され、電子制御装置３１からは、エンジンＥｎｇを制御する信号、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１および第２のモータ・ジェネレータＭＧ２を制御する信号、アクチュエータ３３を制御する信号などが出力される。

蓄電装置３２は、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１および第２のモータ・ジェネレータＭＧ２との間で、インバータ３４を経由して電力の授受をおこなうことの可能な二次電池であり、蓄電装置３２としては、バッテリまたはキャパシタなどを用いることが可能である。さらに、前記アクチュエータ３３は、第１のクラッチＣ１および第２のクラッチＣ２、あるいは後述する第３のクラッチＣ３および第４のクラッチＣ４ならびにブレーキＢ１などを制御するものである。各クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４として摩擦式クラッチを用いる場合、あるいは第３のクラッチＣ３として同期噛み合い式クラッチを用いる場合、あるいはブレーキＢ１として油圧制御式のブレーキを用いる場合は、アクチュエータ３３としては油圧制御装置を用いることが可能である。この油圧制御装置は、油圧回路およびソレノイドバルブなどを有する公知の構造である。

上記の図１で説明した、第１の実施例によるハイブリッド車の駆動装置におけるエンジンＥｎｇの制御、および第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の制御、ならびに第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の制御の一例を、図５、図６の共線図に基づいて説明する。この発明においては、この第１の実施例の他に、後述する第２、第３の実施例について説明しており、そのため、図５、図６の共線図の他に、図７ないし図９の複数の共線図が用いられている。そして各共線図には、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の回転数、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の回転数、エンジンＥｎｇの回転数などが示されている。なお、回転数は回転速度と等価のパラメータである。また、各共線図において、「零」は回転要素が停止することを意味し、「正」は回転要素が正方向に回転することを意味し、「逆」は回転要素が逆方向に回転することを意味する。さらに、矢印の向きは回転要素に加えられるトルクの向きを意味する。そして、各共線図によれば、各要素同士の連結関係が、基線ＢＬ上における位置で示されるとともに、各要素の回転方向および回転数が示される。

初めに、第１のクラッチＣ１が解放され、第２のクラッチＣ２が係合された状態、すなわち変速比が大きく低速走行に適したローギヤの状態（低速モード）が設定された場合について、図５の共線図（線分Ｌ１）に基づいて説明する。まず、横軸である基線ＢＬの長手方向の異なる位置に各要素が配置されている。具体的には、第２の遊星歯車機構１６のキャリヤ２０およびエンジンＥｎｇと、一体回転する第２遊星歯車機構１６のサンギヤ１７および第１遊星歯車機構６のキャリヤ１１とが、基線ＢＬ上で隣り合う位置に配置されている。また、基線ＢＬ上で、前記のキャリヤ２０およびエンジンＥｎｇおよびサンギヤ１７およびキャリヤ１１の両側に、一体回転する第１遊星歯車機構６のサンギヤ８および第１のモータ・ジェネレータＭＧ１と、第１のクラッチＣ１が係合されていることにより一体回転する第２遊星歯車機構１６のリングギヤ１８および第１遊星歯車機構６のリングギヤ９およびギヤ１４および第２のモータ・ジェネレータＭＧ２とが、別々に配置されている。なお、ギヤ１４と、第１のギヤ１５および第１のギヤ１５と一体回転する動力伝達シャフト４とは一体回転しないが、ギヤ１４と第１のギヤ１５とが直接噛合されているため、便宜上、同じ要素として取り扱っている。同様に、ギヤ２１と第２のギヤ２２とは一体回転しないが、ギヤ２１と第２のギヤ２２とが直接噛合されているため、便宜上、同じ要素として取り扱っている。

まず、エンジンＥｎｇのトルクが、キャリヤ２０およびキャリヤ１１に伝達されるとともに、サンギヤ８および第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が反力要素として機能し、キャリヤ１１，２０のトルクがリングギヤ９，１８に伝達される。ここで、第１のクラッチＣ１が係合されていることによって、二つのリングギヤ９，１８は一体回転するとともに、その二つのリングギヤ９，１８に走行負荷が働く。したがって、エンジンＥｎｇから第２の動力分配装置２および第１の動力分配装置１に伝達されたトルクの一部が、リングギヤ９，１８およびギヤ１４，１５を経由して動力伝達シャフト４に伝達され、次いで、そのトルクが車輪３に伝達される。

このように、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の回転数および回転方向を制御することにより、エンジンＥｎｇとリングギヤ９，１８との間の変速比が、無段階に（連続的に）制御される。この場合の変速比制御は、基本的には、エンジンＥｎｇの運転状態を最適燃費運転状態に近づけるように、エンジンＥｎｇとリングギヤ９，１８との間の変速比、およびエンジントルクが制御される。

また、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１は、正回転では回生が実行される。そして回生が実行される第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の回転数が、第２遊星歯車機構１６のサンギヤ１７の回転数よりも低い場合において、この実施例と比較例とを対比する。比較例とは、動力分配装置が一組の遊星歯車機構により構成された従来のハイブリッド車の駆動装置の例である。サンギヤに第１のモータ・ジェネレータが連結された比較例と、この実施例とを比較すると、運動エネルギを第１のモータ・ジェネレータＭＧ１により電気エネルギに変換し、その電気エネルギを蓄電装置３２に充電するという一連の電力の流通量（いわゆる電気パス）を低減することができる。

具体的には、サンギヤ１７に第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が連結された従来装置では、図５で矢印Ｃで示すような大きさの反力が必要とされるが、この発明のように、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１がサンギヤ８に連結され、従来よりもさらに減速されていることによって、矢印Ａで示すような、前記の矢印Ｃで示す反力よりも小さな反力で前記の変速比を制御することができる。すなわち、従来と比較して、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１で消費される電力を低減することができ、その結果、いわゆる電気パスを低減することができる。

つぎに、第１のクラッチＣ１が係合され、第２のクラッチＣ２が解放された状態、すなわち変速比が小さく高速走行に適したハイギヤの状態（高速モード）が設定された状態について、図６の共線図の線分（実線）Ｈ１に基づいて説明する。基線ＢＬ上における各要素の配置は、第２の遊星歯車機構１６のキャリヤ２０およびエンジンＥｎｇと、一体回転する第２遊星歯車機構１６のサンギヤ１７および第１遊星歯車機構６のキャリヤ１１と、一体回転する第１遊星歯車機構６のサンギヤ８および第１のモータ・ジェネレータＭＧ１とについては、上述の「低速モード」が設定された状態における各要素の配置と同じである。この図６の共線図の線分（実線）１に示す「高速モード」が設定された状態では、第１のクラッチＣ１が係合され、第２のクラッチＣ２が解放されていることにより、第２遊星歯車機構１６のリングギヤ１８と第１遊星歯車機構６のリングギヤ９とが、別々に、基線ＢＬ上で隣り合う位置に配置されている。なお、ギヤ２１と、第２のギヤ２２と、第２のクラッチＣ２が係合されていることにより第２のギヤ２２と一体回転する動力伝達シャフト４とは一体回転しないが、ギヤ２１と第２のギヤ２２とが直接噛合されているため、便宜上、同じ要素として取り扱っている。

まず、エンジンＥｎｇのトルクが、第２遊星歯車機構１６のキャリヤ２０に入力されるとともに、第１遊星歯車機構６のサンギヤ８および第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が反力要素として機能する。また、第２のクラッチＣ２が係合されていることにより、走行負荷が働く二つリングギヤ９，１８の回転数の差が一定に保持される。この回転数の差は、二つのリングギヤ９，１８と、動力伝達シャフト４に形成された第１、第２のギヤ１５，２２との間の変速比の設定により吸収されて、動力伝達シャフト４が所定の回転数で回転する。したがって、エンジンＥｎｇから第２の動力分配装置２に伝達されたトルクの一部が、第１の動力分配装置１に伝達され、そのリングギヤ９およびギヤ１４，１５および動力伝達シャフト４を経由して車輪３に伝達される。そしてそれに併せて、エンジンＥｎｇから第２の動力分配装置２に伝達された他のトルクの一部が、リングギヤ１８およびギヤ２１，２２および動力伝達シャフト４を経由して車輪３に伝達される。

この「高速モード」が設定された場合も、上記の「低速モード」が設定された場合と同様に、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の回転数および回転方向を制御することにより、エンジンＥｎｇとリングギヤ９，１８との間の変速比が、無段階に（連続的に）制御され、エンジンＥｎｇの運転状態を最適燃費運転状態に近づけるように、エンジンＥｎｇとリングギヤ９，１８との間の変速比、およびエンジントルクが制御される。

また、この場合は、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１を回生させることにより反力が形成される。そのため、従来のハイブリッド車の駆動装置のように、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１を力行して反力を形成するとともに、エンジンＥｎｇのトルクの一部を第２のモータ・ジェネレータＭＧ２で電力に変換し、その電力を第１のモータ・ジェネレータＭＧ１に再び供給するという、いわゆる動力循環が発生することを回避することができる。その結果、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１および第２のモータ・ジェネレータＭＧ２および蓄電装置３２を含む電気回路内における電力の流通量（電気パス）を低減することが可能となる。

図１０は、この第１の実施例において、エンジンＥｎｇと動力伝達シャフト４との変速比と、エンジンＥｎｇから車輪３に伝達される動力の伝達効率との関係の一例を示す特性線図である。この第１の実施例における「高速モード」が設定された状態に対応する特性が曲線（実線）Ｈ１０で示され、「低速モード」が設定された状態に対応する特性が曲線（一点鎖線）Ｌ１０で示されている。なお、ここでは、比較例として従来のハイブリッド車の駆動装置に対応する特性が曲線（二点鎖線）Ｍ１０で示されている。この図１０に示すように、従来例（曲線（二点鎖線）Ｍ１０）では、前述したように、遊星歯車機構が一組なので、トルクの伝達効率が最高になる点（ピーク）は一カ所であるのに対して、この第１の実施例によれば、「高速モード」と「低速モード」との二つの走行モードを設定することが可能なことによって、ピークを二カ所持つことができる。そして、走行状態に応じて、二つのモードを効果的に切り換えることによって、動力伝達効率の低下を抑制することができる。

さらに、図１１は、第１の動力分配装置１および第２の動力分配装置２の入力要素と出力要素との変速比と、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１および第２のモータ・ジェネレータＭＧ２および蓄電装置３２を含む電気回路内における電力流通量（電気パス）との関係の一例を示す特性線図である。上記の図１０の場合と同様に、この第１の実施例における「高速モード」が設定された状態に対応する特性が曲線（実線）Ｈ１１で示され、「低速モード」が設定された状態に対応する特性が曲線（一点鎖線）Ｌ１１で示されている。また、比較例として従来のハイブリッド車の駆動装置に対応する特性が曲線（二点鎖線）Ｍ１１で示されている。

この図１１に示すように、走行状態に応じて、「高速モード」と「低速モード」との二つの走行モードを、適宜に切り替えて設定することによって、特に範囲Ｄで示す使用頻度の高い変速比の領域において、従来例と比べて電気パスを低減することができ、その結果、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１あるいは第２のモータ・ジェネレータＭＧ２を小型化することができる。

このように、この発明の第１の実施例によれば、第１の動力分配装置１および第２の動力分配装置２が設けられ、第２のギヤ列と動力伝達シャフト４との間の動力伝達経路が、接続・遮断される。そのため、走行状態に応じて、適切な走行モードを選択することにより、低速走行時の電気パスを低減し、さらに高速走行時の動力循環の発生の回避することができる。

また、この発明の第１の実施例によれば、エンジンＥｎｇからのトルクが、第２の動力分配装置２で、第１の動力分配装置１（すなわち従来のハイブリッド車の駆動装置における動力分割機構）への入力トルク分と、動力伝達シャフト４へのいわゆるエンジン直達分のトルクとに分配されることによって、従来に比べて第１の動力分配装置１への入力トルクが低減されることになり、その結果、第１の動力分配装置１を小型化することができる。

つぎに、この発明におけるハイブリッド車の駆動装置の第２の実施例を、図３のスケルトン図に基づいて説明する。この第２の実施例は、請求項３，４の発明に対応する実施例である。図３において、前述の図１の構成と同じ構成については、図１と同じ符号を付してその構成の説明を省略する。

この図３に示す第２の実施例におけるハイブリッド車の駆動装置は、前述の第１の実施例（図１）に示すハイブリッド車の駆動装置に対して、第２の動力分配装置２を構成している第２遊星歯車機構１６の各要素同士の差動をロックするロック機構３５が設けられていること、また、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１から出力されるトルクによる回転の回転速度を増速してサンギヤ８に伝達させる増速機構３６が設けられていることを特徴としている。

具体的には、第２の動力分配装置２を構成している第２遊星歯車機構１６のサンギヤ１７とキャリヤ２０とを選択的に連結・解放する第３のクラッチＣ３が設けられている。すなわち、この第３のクラッチＣ３が、第２遊星歯車機構１６の差動をロックするロック機構３５を構成している。第３のクラッチＣ３が係合状態に制御されて、第２遊星歯車機構１６の入力要素であるキャリヤ２０と、反力要素であるサンギヤ１７とが一体回転するようになると、出力要素であるリングギヤ１８もそれらキャリヤ２０、サンギヤ１７と一体回転することになり、その結果、第２遊星歯車機構１６の差動がロックされる。

第２遊星歯車機構１６の差動がロックされると、エンジンＥｎｇのトルクがダンパ機構５を介して直接第１の動力分配装置１に入力されることになり、前述の第１の実施例で説明した「低速モード」と「高速モード」との中間の走行状態に適した変速比の状態（中速モード）を設定することができる。したがって、走行状態に応じて、これらの「低速モード」、「中速モード」、「高速モード」を適宜に切り替えて設定することによって、低速走行時の電気パスを低減し、さらに高速走行時の動力循環の発生の回避することができる。

また、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１のロータ１２と、第１の動力分配装置１を構成している第１遊星歯車機構６のサンギヤ８との間に、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１から出力されるトルクの回転速度を増速してサンギヤ８に伝達させる増速機構３６が設けられている。この増速機構３６は、ロータ１２の内周部分に形成された第３遊星歯車機構３７と、その第３遊星歯車機構３７の差動をロックする第４のクラッチＣ４と、後述のサンギヤ３８の回転を選択的に固定するブレーキＢ１とにより構成されている。さらに具体的には、この第３遊星歯車機構３７は、シングルピニオン形式の遊星歯車機構であり、前述の第２の動力分配装置２を構成している第２遊星歯車機構１６のサンギヤ１７と同軸上に配置されたサンギヤ３８と、このサンギヤ３８と同軸上に配置されたリングギヤ３９と、サンギヤ３８およびリングギヤ３９に噛合されたピニオンギヤ４０を自転かつ公転可能に保持するキャリヤ４１とを有している。

そして、リングギヤ３９が、ロータ１２の内周部分に、そのロータ１２と一体回転するように形成されている。また、キャリヤ４１と、前述の第１の動力分配装置を構成している第１遊星歯車機構６のサンギヤ８とが一体回転するように連結されている。さらに、サンギヤ３８とキャリヤ４１とを選択的に連結（第３遊星歯車機構３７の差動をロックする）・解放する第４のクラッチＣ４が設けられている。そして、サンギヤ３８の回転を選択的に固定するブレーキＢ１が、ケース４２などに固定されて設けられている。

この増速機構３６の作用としては、まず、ブレーキＢ１が係合され、第４のクラッチＣ４が解放されるとともに、エンジンＥｎｇからのトルクが、第３遊星歯車機構３７のキャリヤ４１に入力される。すると、サンギヤ３８で反力を受け、キャリヤ４１の回転数よりもリングギヤ３９の回転数の方が大きくなる（すなわち増速される）。これにより、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が受け持つ反力トルクを低下させることができ、その結果、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１に要求される出力が低減され、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１を小型化すること、もしくはその大型化を回避することができる。

上記の図３で説明した、第２の実施例によるハイブリッド車の駆動装置におけるエンジンＥｎｇの制御、および第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の制御、ならびに第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の制御の一例を、図６の共線図に基づいて説明する。具体的には、この第２の実施例の特徴である、「中速モード」が設定された状態、すなわち、第１のクラッチＣ１および第２のクラッチＣ２がともに解放され、第３のクラッチＣ３が係合されている状態について、図６の共線図の線分（一点鎖線）Ｍ１に基づいて説明する。基線ＢＬ上における各要素の配置については、第２のクラッチＣ２が解放されていることにより、第２遊星歯車機構１６のリングギヤ１８と、ギヤ２１および第２のギヤ２２および動力伝達シャフト４との連結関係がないこと以外は、前述の「高速モード」が設定された場合の各要素の配置と同じである。

この図６の共線図の線分（一点鎖線）Ｍ１に示す「中速モード」が設定された状態では、前述の「高速モード」が設定された場合と同様に、まず、エンジンＥｎｇのトルクが、第２遊星歯車機構１６のキャリヤ２０に入力されるとともに、第１遊星歯車機構６のサンギヤ８および第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が反力要素として機能する。また、第３のクラッチＣ３が係合されていることにより、第２遊星歯車機構１６のサンギヤ１７およびキャリヤ２０およびリングギヤ１８が一体回転する。したがって、エンジンＥｎｇから第２の動力分配装置２に伝達されたトルクの一部が、第１の動力分配装置１に伝達され、そのリングギヤ９およびギヤ１４，１５および動力伝達シャフト４を経由して車輪３に伝達される。

この「中速モード」が設定された場合も、前述の「低速モード」あるいは「高速モード」が設定された場合と同様に、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の回転数および回転方向を制御することにより、エンジンＥｎｇとリングギヤ９との間の変速比が、無段階に（連続的に）制御される。この場合も、基本的には、エンジンＥｎｇの運転状態を最適燃費運転状態に近づけるように、エンジンＥｎｇと、リングギヤ９との間の変速比が制御される。

前述の図１０において、第１の実施例では、比較例として従来のハイブリッド車の駆動装置に対応する特性を示している曲線（二点鎖線）Ｍ１０は、この第２の実施例を説明する際には、「中速モード」が設定された状態に対応する特性を示す線図（曲線（二点鎖線）Ｍ１２）として見ることができる。この場合、図１０に示すように、「高速モード」と「低速モード」と「中速モード」との三つの走行モードを設定することが可能なことによって、この第２の実施例によれば、動力の伝達効率が最高になる点（ピーク）を三カ所持つことができる。そして、走行状態に応じて、動力の伝達効率がなるべく高くなるように、これら三つの走行モードを効果的に切り替えることによって、低速走行時の電気パスを低減し、さらに高速走行時の動力循環の発生の回避することができる。

このように、この発明の第２の実施例によれば、前述の第１に実施例で説明した「高速モード」および「低速モード」に加えて、それらの中間の速度での走行状態に適した「中速モード」を設定することができる。そのため、走行状態に応じて、さらに適切な走行モードを設定することができ、低速走行時の電気パスを低減し、さらに、高速走行時に動力循環が発生してしまうことを回避することができる。

また、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１のロータ１２と、第１遊星歯車機構６のサンギヤ８との間に、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１から出力されるトルクの回転速度を増速してサンギヤ８に伝達させる増速機構３６が設けられていることによって、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が受け持つ反力トルクを低下させることができ、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１を小型化すること、もしくはその大型化を回避することができる。

さらに、この増速機構３６により、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が受け持つ反力トルクを低下させることができることによって、いわゆるアシストモータとして第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の大型化を回避することもできる。

すなわち、従来では、エンジンＥｎｇのトルクが第１遊星歯車機構６を介して動力伝達シャフト４へ伝達される際に、第１遊星歯車機構６での減速比が大きい場合は、第１遊星歯車機構６の反力要素となる第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の回転数が増大して、エンジンＥｎｇの運動エネルギが電気エネルギに変換される割合が大きくなる。そしてそれに相反して、エンジンＥｎｇから動力伝達シャフト４に伝達される動力の伝達効率が低下する。そのため、エンジンＥｎｇの出力トルクが、要求されるトルクに対して不足する事態が生じ、そのトルクの不足分は、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が出力するトルクによって補われることになる。その結果、その不足分を補うために第２のモータ・ジェネレータＭＧ２（いわゆるアシストモータ）を高出力化させることが必要となり、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の大型化を招いてしまう場合があった。

これに対して、この発明では、増速機構３６を設け、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が受け持つ反力トルクを低下させることによって、エンジンＥｎｇの運動エネルギが、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が受けもつ反力トルクを生じさせるために消費される電気エネルギに変換される割合を低下させることができる。そのため、エンジンＥｎｇの出力トルクが不足して、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２によりそのトルクの不足分を補う事態が生じることを低減することができ、その結果、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の大型化を回避することができる。

なお、第１の実施例および第２の実施例における、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１および第２のモータ・ジェネレータＭＧ２は、それぞれのステータ２３，２４のコイル２５，２６が、それらの軸線方向において互いに重なるように配置されている。すなわち、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２に対向する側のコイル２５と、第２のモータ・ジェネレータの、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１に対向する側のコイル２６とが、それらの径方向で互いに相対回転可能な程度の所定の間隔を開けて、それらの軸線方向互いに重なる（オーバーラップする）ように、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１と第２のモータ・ジェネレータＭＧ２とが隣接して配置されている。そのため、それらのコイル２５，２６をオーバーラップさせた分だけ軸線方向の寸法を短縮することができ、駆動装置の小型・軽量化に寄与することができる。

また、上記のようにコイル２５，２６をオーバーラップさせて、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１と第２のモータ・ジェネレータＭＧ２とを配置することによって、それらのモータ・ジェネレータの電源ケーブルなどを、コイル２５，２６をオーバーラップさせた部分の所定の箇所から集中して取り出すことができ、車両搭載時のケーブルの取り扱い作業などを容易にすることができる。

さらに、上記のように、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１を、第１，第２の動力分配装置１，２および第２のモータ・ジェネレータＭＧ２を挟んでエンジンＥｎｇの反対側に配置することで、エンジンＥｎｇのクランクシャフト７付近の外周部にスペースが確保できるため、前述したエンジンＥｎｇと第２の動力分配装置２との間に設けられているダンパ機構５として、コイルスプリングを従来のものよりも外周側に配置して低ばね化を図ることなどにより、低速からの広い範囲においてエンジンＥｎｇの振動を吸収することのできる、いわゆるロングトラベルダンパを採用することができる。

従来は、エンジンＥｎｇ始動時やバッテリの出力低下時などにおいて、エンジンＥｎｇの回転数を、共振点を通過して上昇させることができなくなる可能性があったため、クランクシャフト７などが共振により強度低下してしまうことを回避するために、トルクリミッタを設ける必要があった。しかしながら、この発明による駆動装置においては、上述した第２の動力分配装置２の作用により、エンジンＥｎｇのトルクを２段階に減速することができ、なおかつ前記のロングトラベルダンパなどの採用によって、共振点を従来よりも低回転数側に移行することができる。そのため、エンジンＥｎｇ始動時やバッテリの出力低下時などにおいても、エンジンＥｎｇの回転数を容易に、共振点を通過して上昇させることができる。その結果、トルクリミッタなどの制限装置が不要となり、駆動装置の小型・軽量化に寄与することができる。

つぎに、この発明におけるハイブリッド車の駆動装置の第３の実施例を、図４のスケルトン図に基づいて説明する。この第３の実施例は、請求項５の発明に対応する実施例である。図４において、前述の図１、図２の構成と同じ構成については、図１、図２と同じ符号を付してその構成の説明を省略する。

この図４に示す第３の実施例におけるハイブリッド車の駆動装置は、前述の第１の実施例（図１）あるいは第２の実施例（図３）に示すハイブリッド車の駆動装置に対して、第１の動力分配装置１を構成している第１遊星歯車機構６のリングギヤ１９と、第２の動力分配装置２を構成している第２遊星歯車機構１６のリングギヤ１８との間に、それらを選択的に連結・解放する第１のクラッチＣ１に換えて、第１の動力分配装置１を構成している第１遊星歯車装置６Ａのキャリヤ１１Ａと、第２の動力分配装置２を構成している第２遊星歯車機構１６のリングギヤ１８との間に、一方向クラッチＦ１が設けられていることを特徴としている。

なお、前述の第１の実施例あるいは第２の実施例では、第１の動力分配装置１を構成している第１遊星歯車機構６が、シングルピニオン形式の遊星歯車機構である例を示しているのに対して、この第３の実施例では、第１の動力分配機構１が、ダブルピニオン形式の遊星歯車機構である第４遊星歯車機構６Ａにより構成されている例を示している。また、前述の第１の実施例あるいは第２の実施例では、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が、アウターロータ型のモータ・ジェネレータであって、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１と同一軸線上に、隣接して配置されている例を示しているのに対して、この第３に実施例では、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２は、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１と同様の、いわゆるインナーロータ型のモータ・ジェネレータであって、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の軸線と平行な他の軸線上に配置されている（いわゆる複軸式である）例を示している。

具体的に説明すると、この実施例３における第１の動力分配装置１を構成している第４遊星歯車機構６Ａは、ダブルピニオン形式の遊星歯車機構であり、エンジンＥｎｇのクランクシャフト７および第２の動力分配装置２を構成している第２遊星歯車機構１６のサンギヤ１７と同軸上に配置されたサンギヤ８Ａと、このサンギヤ８Ａと同軸上に配置されたリングギヤ９Ａと、サンギヤ８Ａに噛合されたピニオンギヤ１０Ａと、このピニオンギヤ１０Ａおよびリングギヤ９Ａに噛合されたピニオンギヤ１０Ｂと、これらのピニオンギヤ１０Ａ，１０Ｂを自転かつ公転可能に保持するキャリヤ１１Ａとを有している。

そして、サンギヤ８Ａと第１のモータ・ジェネレータＭＧ１のロータ１２とが一体回転するように連結されている。また、リングギヤ９Ａと第２遊星歯車機構１６のサンギヤ１７とが一体回転するように連結されている。さらに、キャリヤ１１Ａの外周側に形成されているギヤ１４Ａと動力伝達シャフト４に一体化されている第１のギヤ１５とが噛合されている。そして、そのキャリヤ１１Ａと第２遊星歯車機構１６のリングギヤ１８との間に、一方向クラッチＦ１が設けられている。この一方向クラッチＦ１は、キャリヤ１１Ａとリングギヤ１８とが共に正方向に回転する場合において、キャリヤ１１Ａの回転数がリングギヤ１８の回転数より大きい場合は解放され、リングギヤ１８の回転数がキャリヤ１１Ａの回転数と一致した場合に係合されることによって、リングギヤ１８の回転数をキャリヤ１１Ａの回転数以下に規制するものである。またさらに、第１のギヤ１５と、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２のロータ１３Ａと一体回転するように連結されているギヤ４３とが噛合されている。したがって、リングギヤ９Ａが第４遊星歯車機構６Ａの入力要素であり、キャリヤ１１Ａが第４遊星歯車機構６Ａの出力要素であり、サンギヤ８Ａが第４遊星歯車機構６Ａの反力要素となっている。

上記の図４で説明した、第３の実施例によるハイブリッド車の駆動装置におけるエンジンＥｎｇの制御、および第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の制御、ならびに第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の制御の例を、図７ないし図９の共線図に基づいて説明する。初めに基線ＢＬ上における各要素の配置について説明すると、一体回転する第２遊星歯車機構１６のサンギヤ１７および第１遊星歯車機構６のキャリヤ１１と、第２の遊星歯車機構１６のキャリヤ２０およびエンジンＥｎｇとが、基線ＢＬ上で隣り合う位置に配置されている。また、基線ＢＬ上で、前記のサンギヤ１７およびキャリヤ１１およびキャリヤ２０およびエンジンＥｎｇの両側に、一体回転する第１遊星歯車機構６のサンギヤ８および第１のモータ・ジェネレータＭＧ１と、一方向クラッチＦ１が係合されている場合に一体回転する第２遊星歯車機構１６のリングギヤ１８と第１遊星歯車機構６のリングギヤ９およびギヤ１４および第２のモータ・ジェネレータＭＧ２とが、別々に配置されている。

ここで、ギヤ１４と、第１のギヤ１５および第１のギヤ１５と一体回転する動力伝達シャフト４とは一体回転しないが、ギヤ１４と第１のギヤ１５とが直接噛合されているため、便宜上、同じ要素として取り扱っている。なお、第２のクラッチＣ２が係合される場合には、ギヤ２１と、第２のギヤ２２と、第２のクラッチＣ２が係合されていることにより第２のギヤ２２と一体回転する動力伝達シャフト４とは一体回転しないが、ギヤ２１と第２のギヤ２２とが直接噛合されているため、便宜上、同じ要素として取り扱っている。

まず、エンジンＥｎｇによる走行（すなわち通常走行）状態時における制御例を、図７の共線図に基づいて説明する。なお、図７の（ａ）は、この場合の代表的な共線図（この図では「低速モード」が設定された状態を示している）である。そして図７の（ｂ）は、この場合に、走行モードが「低速モード」から「高速モード」へ切り換えられる時の各要素の状態を説明するため、上記の図７の（ａ）の共線図を、第１遊星歯車機構６の各要素による共線図の部分と、第２遊星歯車機構１６の各要素による共線図の部分とに分けて記載したものである。また、図７の（ｂ）で、線分（実線）Ｌ２，Ｌ３は「低速モード」が設定された状態を示し、線分（一点鎖線）Ｈ２，Ｈ３は「高速モード」が設定された状態を示している。

「低速モード」が設定された状態では、エンジンＥｎｇのトルクが、第２遊星歯車機構１６のキャリヤ２０に入力されるとともに、第１遊星歯車機構６Ａのサンギヤ８Ａおよび第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が反力要素として機能する。また、この状態では、一方向クラッチＦ１が係合されることにより、リングギヤ１８とキャリヤ１１Ａとが一体回転する。したがって、エンジンＥｎｇから第２の動力分配装置２に伝達されたトルクの一部が、第１の動力分配装置１に伝達され、そのキャリヤ１１Ａおよびギヤ１４Ａ，１５および動力伝達シャフト４を経由して車輪３に伝達される（図７の（ａ））。

この「低速モード」が設定された状態から「高速モード」が設定される状態へ切り換える場合（図７の（ｂ））は、第２のクラッチＣ２の係合圧が上昇を開始させられる（すなわちトルク相の開始を意味する）とともに、リングギヤ１８から動力伝達シャフト４へ伝達するべきトルクを、第２のクラッチＣ２で全て負担することが可能な係合圧となり、かつ、一方向クラッチＦ１で負担するべき伝達トルクが零となった時点で、この変速段階におけるトルク相が終了する。なお、このトルク相においては、車速が変化しない限り、リングギヤ１８およびキャリヤ１１Ａの回転数も変化しない。

続いて、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の回転数を上昇させると、車速が一定（すなわちキャリヤ１１Ａの回転数が一定）であれば、リングギヤ９Ａの回転数が上昇する。この時、リングギヤ９Ａとサンギヤ１７とは一体回転するため、第２の動力分配装置２の側では、キャリヤ２０を支点として、リングギヤ１８の回転数が低下し始める（すなわちイナーシャ相の開始を意味する）。なお、この場合の第２のクラッチＣ２の係合圧は、動力伝達シャフト４と、リングギヤ１８と一体回転するギヤ２１に噛合された第２のギヤ２２との相対回転を許容する係合圧である。

その後、リングギヤ１８とキャリヤ１１Ａとの回転数差が、リングギヤ１８と動力伝達シャフト４との間の変速比と、リングギヤ９Ａと動力伝達シャフト４との間の変速比とに対応する所定の回転数差になった時点で、第２のクラッチＣ２の係合圧がさらに高められて、所定の回転数差が保持される。このようにして、リングギヤ１８の回転数が、車速に対応する回転数に同期した時点で、イナーシャ相が終了する。すなわち、「低速モード」から「高速モード」への変速（切り換え）が終了して、「高速モード」が設定される。

これに対して、「高速モード」が設定された状態から「低速モード」が設定される状態へ切り換える場合（同じく図７の（ｂ））は、「高速モード」が設定された状態で係合されている、第２のクラッチＣ２の係合圧が低下させられるとともに、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の回転数が低下させられる。そしてそれに伴って、リングギヤ１８の回転数が上昇し、キャリヤ２０の回転数とキャリヤ１１Ａの回転数とが一致した時点で、一方向クラッチＦ１が係合状態となり、「低速モード」が設定される。

つぎに、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２による走行（すなわち電気自動車走行）時における制御例を、図８の共線図に基づいて説明する。この図８の共線図は、上記の図７の（ｂ）の共線図と同様、第１遊星歯車機構６の各要素による共線図の部分と、第２遊星歯車機構１６の各要素による共線図の部分とに分けて記載したものであり、図８で、線分（実線）Ｅ１，Ｅ２が、「電気自動車走行」の状態を示している。

「電気自動車走行」の状態では、一方向クラッチＦ１は解放状態となっていて、第２のクラッチＣ２は解放される。そしてこの状態では、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が正回転で力行制御され、その第２のモータ・ジェネレータＭＧ２トルクが、ギヤ４３，１５を経由して動力伝達シャフト４に伝達されるとともに、ギヤ４３，１５，１４Ａを経由して第１遊星歯車機構６Ａのキャリヤ１１Ａに入力される。したがって、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２のトルクの一部が、動力伝達シャフト４を経由して、直結状態で車輪３に伝達される。そして、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が、その回転数が零となるように停止させられて（すなわち回生制御されて）、第１遊星歯車機構６のサンギヤ８Ａおよび第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が反力要素として機能する。また、サンギヤ１７とリングギヤ９Ａとが一体回転し、エンジンＥｎｇの回転数が零となり、リングギヤ１８は逆方向に回転する。

またつぎに、上記の「電気自動車走行」の状態から「通常走行」の状態へ切り換えられる場合の制御例を、図９の共線図に基づいて説明する。この図９の共線図は、上記の図７の（ｂ）あるいは図８の共線図と同様、第１遊星歯車機構６の各要素による共線図の部分と、第２遊星歯車機構１６の各要素による共線図の部分とに分けて記載したものである。また、図９で、線分（実線）Ｅ３，Ｅ４は、「電気自動車走行」の状態を示し、線分（一点鎖線）Ｓ１，Ｓ２は、「エンジンＥｎｇの始動」が開始される状態を示し、線分（二点鎖線）Ｈ４，Ｈ５は、エンジンＥｎｇが始動された後の「通常走行」の状態を示している。

「電気自動車走行」の状態から「通常走行」すなわちエンジンＥｎｇによる走行に切り換えられる場合、まず「電気自動車走行」の状態（線分（実線）Ｅ３，Ｅ４）から、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１を逆回転で力行させることにより、キャリヤ１１Ａの回転数とリングギヤ１８の回転数との差を所定の回転数差にする（線分（一点鎖線）Ｓ１，Ｓ２）。そして第２のクラッチＣ２を係合させる。その後に、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の回転数を零に近づけることにより、リングギヤ１８を支点として、エンジンＥｎｇの回転数を上昇させるとともに、燃料を燃焼させることによってエンジンＥｎｇを始動させる。そして、エンジンＥｎｇの始動後は、要求駆動力に基づいてエンジンＥｎｇに対する要求出力を求め、最適燃費線に応じてエンジン回転数およびエンジントルクを制御する（線分（二点鎖線）Ｈ４，Ｈ５）。

さらに、「惰力走行」の状態で減速される場合について説明すると、まず「低速モード」が設定されている場合、「惰力走行」前の状態では、第２のクラッチＣ２は解放され、一方向クラッチＦ１は係合状態にある。次いで、アクセルペダルが戻されると、エンジンＥｎｇではフューエルカット制御が実行されるとともに、車両Ｖｅの運動エネルギがエンジンＥｎｇに伝達されてエンジンブレーキ力が発生する。それと並行して、リングギヤ１８の回転数が低下して、一方向クラッチＦ１が解放状態となり、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２で回生が実行される。

また、「高速モード」が設定されている場合は、「惰力走行」前の状態では、第２のクラッチＣ２は係合され、一方向クラッチＦ１は解放状態にある。次いで、アクセルペダルが戻されると、エンジンＥｎｇではフューエルカット制御が実行されるとともに、車両Ｖｅの運動エネルギがエンジンＥｎｇに伝達されてエンジンブレーキ力が発生する。それと並行して、第２のクラッチＣ２が解放されて、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２で回生が実行される。

このように、この発明の第３の実施例によれば、第１遊星歯車機構６Ａのキャリヤ１１Ａと第２遊星歯車機構１６のリングギヤ１８との間に一方向クラッチＦ１が設けられ、キャリヤ１１Ａの回転数がリングギヤ１８の回転数以上になるように、一方向クラッチＦ１の係合方向が設定されている。そのため、第２のクラッチＣ２だけを係合・解放制御することによって、「低速モード」、「高速モード」の各走行モードの設定や、「通常走行」、「電気自動車走行」、「惰力走行」の各走行状態の切り換えなどの制御をおこなうことができる。その結果、複数のクラッチの係合・解放をおこない変速制御する場合に比べて、クラッチの係合・解放制御が容易になり、変速制御の際の変速ショックを低減することができる。

なお、上記の第３の実施例では、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１と第２のモータ・ジェネレータＭＧ２とが、いわゆる複軸式の構成で配置された例を示しているが、第３の実施例においても、前述の第２の実施例および第２の実施例のように、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１と第２のモータ・ジェネレータＭＧ２とを同一軸線上に隣接して配置させた構成としてもよい。

ここで、実施例で説明した構成と、この発明の構成との対応関係を説明すれば、第１遊星歯車機構６のキャリヤ１１、リングギヤ９Ａが、この発明の入力要素に相当し、第１遊星歯車機構６のリングギヤ９、キャリヤ１１Ａが、この発明の出力要素に相当し、第１遊星歯車機構６のサンギヤ８，８Ａがこの発明の反力要素に相当する。また、ギヤ１４，１４Ａと第１のギヤ１５とのギヤ列が、この発明の第１のギヤ列に相当し、ギヤ２１と第２のギヤ２２とのギヤ列が、この発明の第２のギヤ列に相当する。

この発明におけるハイブリッド車の駆動装置の第１の実施例を示すスケルトン図である。 この発明におけるハイブリッド車の制御系統を示すブロック図である。 この発明におけるハイブリッド車の駆動装置の第２の実施例を示すスケルトン図である。 この発明におけるハイブリッド車の駆動装置の第３の実施例を示すスケルトン図である。 この発明におけるハイブリッド車の駆動装置の第１の実施例における、各要素の回転状態を示す共線図である。 この発明におけるハイブリッド車の駆動装置の第２の実施例における、各要素の回転状態を示す共線図である。 この発明におけるハイブリッド車の駆動装置の第３の実施例における、各要素の回転状態を示す共線図である。 この発明におけるハイブリッド車の駆動装置の第３の実施例における、別の各要素の回転状態を示す共線図である。 この発明におけるハイブリッド車の駆動装置の第３の実施例における、さらに別の各要素の回転状態を示す共線図である。 この発明の各実施例において、動力分配装置の変速比と動力伝達効率との関係の一例を示す線図である。 この発明の各実施例において、動力分配装置の変速比と電力流通量との関係の一例を示す線図である。

符号の説明

１…第１の動力分配装置、 ２…第２の動力分配装置、 ６…第１遊星歯車機構、 １６…第２遊星歯車機構、 ３７…第３遊星歯車機構、 ６Ａ…第４遊星歯車機構、 ８，１７，８Ａ…サンギヤ、 ９，１８，９Ａ…リングギヤ、 １１，２０，１１Ａ…キャリヤ、 １５…第１のギヤ、 ２２…第２のギヤ、 Ｅｎｇ…エンジン、 Ｖｅ…車両、 Ｃ１…第１のクラッチ、 Ｃ２…第２のクラッチ、 Ｃ３…第３のクラッチ、 Ｃ４…第４のクラッチ、 Ｆ１…一方向クラッチ、 Ｂ１…ブレーキ、 ＭＧ１…第１のモータ・ジェネレータ、 ＭＧ２…第２のモータ・ジェネレータ。

Claims (5)

1. 差動回転可能な入力要素および出力要素および反力要素を有する第１の動力分配装置と、前記入力要素に連結されるエンジンと、前記反力要素に連結される第１のモータ・ジェネレータと、前記出力要素に連結される第２のモータ・ジェネレータと、前記出力要素と車輪とを動力伝達可能に連結する動力伝達シャフトとを有するハイブリッド車の駆動装置において、
   前記第１の動力分配装置と並列に配置され、かつ、前記エンジンの動力を、前記入力要素と、前記動力伝達シャフトとに分配する第２の動力分配装置が設けられていることを特徴するハイブリッド車の駆動装置。
2. 前記第２の動力分配装置が、サンギヤと、リングギヤと、サンギヤおよびリングギアに噛合するピニオンギヤを保持するキャリヤとを有し、
   前記サンギヤと前記入力要素とが連結され、前記エンジンと前記キャリヤとが連結されているとともに、前記リングギヤと前記出力要素とを選択的に連結・解放する第１のクラッチと、
   前記出力要素と前記動力伝達シャフトとを連結する第１のギヤ列と、
   前記リングギヤと前記動力伝達シャフトとを連結する第２のギヤ列と、
   この第２のギヤ列と動力伝達シャフトとを選択的に連結・解放する第２のクラッチと
   を備えていることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車の駆動装置。
3. 前記第２の動力分配装置のサンギヤおよびピニオンギヤおよびキャリヤを一体回転させるロック機構が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車の駆動装置。
4. 前記反力要素の回転数よりも前記第１のモータ・ジェネレータの回転数を高速とする増速機構が設けられていることを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド車の駆動装置。
5. 前記第１のクラッチは、前記出力要素の回転数と前記第２の動力分配装置のリングギヤの回転数との対応関係に基づいて、係合・解放される一方向クラッチであることを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載のハイブリッド車の駆動装置。

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