JP2009214783A - ハイブリッド車両の駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】第２のモータジェネレータの高回転化を抑制可能なハイブリッド車両の駆動装置を提供する。
【解決手段】ハイブリッド車両の駆動装置は、内燃機関及びモータジェネレータを駆動源として有するハイブリッド車両などに好適に搭載され、第２のモータジェネレータからの出力回転数の減速を行うと共に、出力軸に対して伝達する動力の変速を行う駆動機構を備える。当該駆動機構は、第２のモータジェネレータの回転数を出力軸の回転数と概ね同一にする直結段を形成する。つまり、第２のモータジェネレータの出力軸と、駆動輪に対して動力を伝達する出力軸とを直結する。これにより、高車速時における第２のモータジェネレータの高回転化を適切に抑制することが可能となる。
【選択図】図５

Description

本発明は、駆動源として内燃機関及びモータジェネレータを用い、ハイブリッド車両に好適な駆動装置に関する。

この種の駆動装置として、減速機構及び変速機構を備えたものが提案されている。例えば、特許文献１には、車輪駆動軸の途中又は車輪駆動軸へのモータジェネレータＭＧ２の連結の途中の少なくとも一方に変速機構を設けることによって、モータジェネレータＭＧ２の大型化を回避して、所要の車速対車軸トルク特性を得る技術が提案されている。

特開２００３−１２７６８１号公報

しかしながら、上記した特許文献１に記載された技術では、モータジェネレータＭＧ２の出力を平行ギヤにて減速していたため、装置の体格が大きくなる傾向にあった。また、当該技術では、モータジェネレータＭＧ２の出力回転数を減速機構にて減速していたため、高車速時にモータジェネレータＭＧ２が高回転化してしまう傾向にあった。そのため、ベアリングなどの引き摺り損失に起因する燃費悪化が発生してしまう場合があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、高車速時における第２のモータジェネレータの高回転化を抑制可能なハイブリッド車両の駆動装置を提供することを目的とする。

本発明の１つの観点では、内燃機関、第１のモータジェネレータ、及び第２のモータジェネレータを有するハイブリッド車両の駆動装置は、前記第２のモータジェネレータからの出力回転数の減速を行うと共に、出力軸に対して伝達する動力の変速を行う駆動機構を備え、前記駆動機構は、前記第２のモータジェネレータの回転数を前記出力軸の回転数と概ね同一にする直結段を形成する。

上記のハイブリッド車両の駆動装置は、内燃機関及びモータジェネレータを駆動源として有するハイブリッド車両などに好適に搭載される。具体的には、ハイブリッド車両の駆動装置は、第２のモータジェネレータからの出力回転数の減速を行うと共に、出力軸に対して伝達する動力の変速を行う駆動機構を備える。当該駆動機構は、第２のモータジェネレータの回転数を出力軸の回転数と概ね同一にする直結段を形成する。つまり、第２のモータジェネレータの出力軸と、駆動輪に対して動力を伝達する出力軸とを直結する。これにより、高車速時における第２のモータジェネレータの高回転化を抑制することが可能となる。したがって、第２のモータジェネレータの鉄損増加及びベアリング引き摺り損失増加による燃費悪化や、逆起電圧増加対応（コンデンサ耐圧強化など）や制御周波数増加対応（インバータ／ＣＰＵ高機能化など）によるコスト増加や、磁石の遠心力増加による第２のモータジェネレータのロータ強度低下などを抑制することが可能となる。

上記のハイブリッド車両の駆動装置の一態様では、前記駆動機構は、前記減速を行うための回転要素を固定する機能、及び前記変速を行うための回転要素を固定する機能の両方の機能を具備したブレーキ機構と、前記変速を行うための回転要素と前記ブレーキ機構との間に設けられた第１のクラッチ機構と、を備え、前記第１のクラッチ機構を係合して、前記ブレーキ機構を解放することによって、前記直結段を形成する。これにより、係合要素数を最小限にすることができ、装置の搭載性を向上させることが可能となる。

上記のハイブリッド車両の駆動装置において好適には、前記駆動機構は、変速比が相対的に低いＬｏ側の変速段と変速比が相対的に高いＨｉ側の変速段との切り替えを行うことが可能な第２のクラッチを更に備える。

上記のハイブリッド車両の駆動装置の他の一態様では、前記第１のクラッチ機構及び前記第２のクラッチ機構は、並列に配置されている。これにより、クラッチ機構係合油圧を供給する際に用いるシーリング（パッキン）の数を減少することができ、引き摺り損失を効果的に低減することができる。

上記のハイブリッド車両の駆動装置の他の一態様では、前記第１のクラッチ機構のみを係合して、前記第２のクラッチ機構及び前記ブレーキ機構を解放すると共に、前記第２のモータジェネレータの回転数を概ね０に制御する制御手段を更に備える。これにより、高速定常走行時などにおいて、比較的高い変速段に適切に設定することが可能となる。したがって、高速定常走行時などにおいて、動力循環の発生を抑制することができ、燃費を向上させることが可能となる。

上記のハイブリッド車両の駆動装置の他の一態様では、前記制御手段は、前記ブレーキ機構を解放した後に、前記直結段に設定したときの回転数となるように前記第２のモータジェネレータを制御して前記第１のクラッチ機構を係合してから、前記第２のクラッチ機構を解放し、その後に前記第２のモータジェネレータの回転数を概ね０に制御する。これにより、変速段の切り替え時に発生し得るショックを適切に抑制することが可能となる。

上記のハイブリッド車両の駆動装置の他の一態様では、前記第１のモータジェネレータの回転を固定する第１ブレーキと、前記第２のモータジェネレータの回転を固定する第２ブレーキとを更に備え、前記制御手段は、前記第１ブレーキ及び前記第２ブレーキを係合する制御を行う。これにより、Ｈｉ側の変速段の設定時に、モータジェネレータにおける使用電力を概ね０にすることができ、燃費を向上させることが可能となる。

本発明におけるハイブリッド車両の駆動装置は、内燃機関及びモータジェネレータを駆動源として有するハイブリッド車両などに好適に搭載され、第２のモータジェネレータからの出力回転数の減速を行うと共に、出力軸に対して伝達する動力の変速を行う駆動機構を備える。当該駆動機構は、第２のモータジェネレータの回転数を出力軸の回転数と概ね同一にする直結段を形成する。つまり、第２のモータジェネレータの出力軸と、駆動輪に対して動力を伝達する出力軸とを直結する。これにより、高車速時における第２のモータジェネレータの高回転化を適切に抑制することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。

［全体構成］
図１に本発明を適用したハイブリッド車両の概略構成を示す。図１の例は、機械分配式２モータ型と称されるハイブリッド車両であり、主に、エンジン（内燃機関）１、第１のモータジェネレータＭＧ１、第２のモータジェネレータＭＧ２、動力分配機構２、減速機構３、変速機構４、を備える。

動力源に相当するエンジン１と第１のモータジェネレータＭＧ１とが、動力分配機構２に連結されている。動力分配機構２には、入力軸２１を介してエンジン１からの動力が伝達される。動力分配機構２からの動力と、第２のモータジェネレータＭＧ２からの動力とは、中間軸２２を介して変速機構４に伝達される。基本的には、第２のモータジェネレータＭＧ２からの動力は、減速機構３によって減速されて中間軸２２に出力される。変速機構４は、中間軸２２から伝達された動力を変速して、出力軸２３に対して伝達する。更に、出力軸２３は最終減速機８を介して左右の駆動輪９に連結されている。

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とは、図示しないバッテリ、インバータ、又はコントローラ（ＥＣＵ）を介して、もしくは直接的に電気的に接続され、第１のモータジェネレータＭＧ１で生じた電力で第２のモータジェネレータＭＧ２を駆動するように構成されている。エンジン１は燃料を燃焼して動力を発生する熱機関であり、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなどが挙げられる。第１のモータジェネレータＭＧ１はエンジン１からトルクを受けて回転することにより主として発電を行うものであり、発電に伴うトルクの反力が作用する。第２のモータジェネレータＭＧ２は、駆動トルク又はブレーキ力を補助（アシスト）する装置である。駆動トルクをアシストする場合、第２のモータジェネレータＭＧ２は電力の供給を受けて電動機として機能する。一方、ブレーキ力をアシストする場合には、第２のモータジェネレータＭＧ２は、駆動輪９から伝達されるトルクにより回転させられて電力を発生する発電機として機能する。

［第１実施例］
次に、本発明の第１実施例について説明する。

（装置構成）
図２は、第１実施例におけるハイブリッド車両の駆動装置１００の概略構成を示す。ハイブリッド車両の駆動装置１００は、主に、エンジン１、第１のモータジェネレータＭＧ１、第２のモータジェネレータＭＧ２、動力分配機構２、減速機構３（一点鎖線で示す）、変速機構４（破線で示す）を備える。ハイブリッド車両の駆動装置１００は、前述したハイブリッド車両（図１参照）に適用される。なお、減速機構３及び変速機構４は、本発明における駆動機構に相当する。

動力分配機構２は、エンジン１の出力トルクを第１のモータジェネレータＭＧ１と出力軸２とに分配する遊星歯車機構であり、差動作用を生じるように構成されている。具体的には、動力分配機構２は、主に、サンギヤＳ３、キャリアＣ３、及びリングギヤＲ３を回転要素として有する。サンギヤＳ３は、第１のモータジェネレータＭＧ１の出力軸に連結されており、キャリアＣ３は、エンジン１からの出力が伝達される入力軸２１に連結されており、リングギヤＲ３は、中間軸２２に連結されている。第１のモータジェネレータＭＧ１は、主に、サンギヤＳ３を介してエンジン１の動力（動力分配機構２によって分配された動力）が伝達され、この動力を基に電気エネルギーを生成する回生運転を行う。

減速機構３は、基本的には、第２のモータジェネレータＭＧ２からの出力回転数を減速させて出力する機能を有する。具体的には、減速機構３は、主に、サンギヤＳ１、キャリアＣ１、及びリングギヤＲ１を回転要素として有すると共に、ブレーキ機構１１及びクラッチ機構１３を係合要素として有する。サンギヤＳ１は、第２のモータジェネレータＭＧ２の出力軸に連結されており、キャリアＣ１は、中間軸２２に連結されており、リングギヤＲ１は、ブレーキ機構１１又はクラッチ機構１３に選択的に接続可能に構成されている。また、ブレーキ機構１１は、一方の係合部材が物理的又は機械的に固定され、他方の係合部材がリングギヤＲ１に連結されている。更に、クラッチ機構１３は、一方の係合部材がリングギヤＲ１に連結され、他方の係合部材が第２のモータジェネレータＭＧ２の出力軸に連結されている。

変速機構４は、基本的には、中間軸２２から伝達された動力を変速して、出力軸２３に対して伝達する（つまり、動力の伝達に際し、中間軸２２及び出力軸２３相互間の変速を行う）機能を有する。具体的には、変速機構４は、主に、サンギヤＳ２、キャリアＣ２、及びリングギヤＲ２を回転要素として有すると共に、ブレーキ機構１２及びクラッチ機構１４を係合要素として有する。サンギヤＳ２は、ブレーキ機構１２又はクラッチ機構１４に選択的に接続可能に構成されており、キャリアＣ２は、出力軸２３に連結されており、リングギヤＲ２は、中間軸２２に連結されている。また、ブレーキ機構１２は、一方の係合部材が物理的又は機械的に固定され、他方の係合部材がサンギヤＳ２に連結されている。更に、クラッチ機構１４は、一方の係合部材がサンギヤＳ２に連結され、他方の係合部材が出力軸２３に連結されている。

（ハイブリッド車両の駆動装置の動作）
次に、上記したハイブリッド車両の駆動装置１００の動作について説明する。第１実施例では、ハイブリッド車両の駆動装置１００は、減速機構３及び変速機構４の作用により、３段の変速段を実現する。具体的には、減速機構３及び変速機構４のブレーキ機構１１、１２及びクラッチ機構１３、１４における係合／解放を適宜選択することで、３段の変速段を実現する。詳しくは、ハイブリッド車両の駆動装置１００は、変速段として、変速比（エンジン１の１回転（言い換えると、中間軸２２の１回転）に対する出力軸２３の回転数に対応する）が相対的に低いＬｏ側の変速段、及び変速比が相対的に高いＨｉ側の変速段の他に、第２のモータジェネレータＭＧ２の回転数を出力軸２３の回転数と概ね同一にする直結段（以下、「ＭＧ２直結段」と呼ぶ。）を有する。ＭＧ２直結段は、変速比が相対的に高く（変速比はＨｉ側の変速段と概ね同一になる）、且つ第２のモータジェネレータＭＧ２の出力軸と出力軸２３とが直結された状態に相当する変速段である。このようなＭＧ２直結段に設定することにより、高車速時における第２のモータジェネレータＭＧ２の高回転化を抑制することが可能となる。

図３は、各変速段におけるブレーキ機構１１、１２及びクラッチ機構１３、１４の係合表を示している。図３に示すように、ブレーキ機構１１及びブレーキ機構１２が係合され、クラッチ機構１３及びクラッチ機構１４が解放された状態において、Ｌｏ側の変速段が実現される。また、ブレーキ機構１１が係合され、ブレーキ機構１２が解放されると共に、クラッチ機構１３が解放され、クラッチ機構１４が係合された状態において、Ｈｉ側の変速段が実現される。更に、ブレーキ機構１１及びブレーキ機構１２が解放され、クラッチ機構１３及びクラッチ機構１４が係合された状態において、ＭＧ２直結段が実現される。

図４は、ハイブリッド車両の駆動装置１００の各変速段における動作状態を表した共線図を示している。図４において、上下方向は回転数に対応しており、上方向が正回転に対応する。ここでは、左から順に、サンギヤＳ１（一義的に第２のモータジェネレータＭＧ２）、キャリアＣ１及びリングギヤＲ２（一義的に中間軸２２）、キャリアＣ２（一義的に出力軸２３）、リングギヤＲ１及びサンギヤＳ２（ブレーキ機構１１、１２及びクラッチ機構１３、１４の状態に影響を受ける回転要素）、の回転数を示している。

図４（ａ）は、Ｌｏ側の変速段における共線図を示している。この場合、符号Ａ１１、Ａ１２、Ａ１３、Ａ１４で示す点は、それぞれ、サンギヤＳ１、キャリアＣ１及びリングギヤＲ２、キャリアＣ２、リングギヤＲ１及びサンギヤＳ２の回転数を示している。Ｌｏ側の変速段では、前述したように、ブレーキ機構１１及びブレーキ機構１２は係合され、クラッチ機構１３及びクラッチ機構１４は解放される。この場合、ブレーキ機構１１が係合されることで、ブレーキ機構１１に連結されたリングギヤＲ１の回転数が０となると共に、ブレーキ機構１２が係合されることで、ブレーキ機構１２に連結されたサンギヤＳ２の回転数が０となる。

図４（ｂ）は、Ｈｉ側の変速段における共線図を示している。この場合、符号Ａ２１、Ａ２２、Ａ２３、Ａ２４、Ａ２５で示す点は、それぞれ、サンギヤＳ１、キャリアＣ１及びリングギヤＲ２、キャリアＣ２、サンギヤＳ２、リングギヤＲ１の回転数を示している。Ｈｉ側の変速段では、前述したように、ブレーキ機構１１が係合され、ブレーキ機構１２が解放されると共に、クラッチ機構１３が解放され、クラッチ機構１４が係合される。この場合、ブレーキ機構１１が係合されることで、ブレーキ機構１１に連結されたリングギヤＲ１の回転数が０となる。また、クラッチ機構１４が係合されることで、サンギヤＳ２とキャリアＣ２とが物理的に固定されるため、両者の回転数が等しくなる。このようにサンギヤＳ２及びキャリアＣ２の回転数が等しくなった場合には、必然的に、入力要素としてのリングギヤＲ２の回転数もこれらの回転数と等しくなる。ここで、キャリアＣ２の回転数は出力軸２３の回転数に一致し、リングギヤＲ２の回転数は中間軸２２の回転数に一致するため、このようにサンギヤＳ２、キャリアＣ２、及びリングギヤＲ２の回転数が等しくなった場合には、中間軸２２及び出力軸２３の回転数が一致することとなる。つまり、中間軸２２と出力軸２３とが直結された状態となる。

図４（ｃ）は、ＭＧ２直結段における共線図を示している。この場合、符号Ａ３１、Ａ３２、Ａ３３、Ａ３４で示す点は、それぞれ、サンギヤＳ１、キャリアＣ１及びリングギヤＲ２、キャリアＣ２、リングギヤＲ１及びサンギヤＳ２の回転数を示している。ＭＧ２直結段では、ブレーキ機構１１及びブレーキ機構１２が解放され、クラッチ機構１３及びクラッチ機構１４が係合される。この場合には、クラッチ機構１４が係合されることで、前述したように、サンギヤＳ２及びキャリアＣ２の回転数が等しくなると共に、リングギヤＲ２の回転数もこれらと等しくなる。一方、クラッチ機構１３が係合されることで、リングギヤＲ１とサンギヤＳ１とが物理的に固定されるため、両者の回転数が等しくなると共に、結果的にキャリアＣ１の回転数もこれらと等しくなる。ここで、サンギヤＳ１の回転数は第２のモータジェネレータＭＧ２の出力軸の回転数に一致し、キャリアＣ１の回転数は中間軸２２の回転数に一致するため、このようにサンギヤＳ１、キャリアＣ１、及びリングギヤＲ１の回転数が等しくなった場合には、第２のモータジェネレータＭＧ２の出力軸及び中間軸２２の回転数が一致することとなる。

以上より、ＭＧ２直結段においては、第２のモータジェネレータＭＧ２の出力軸、中間軸２２、及び出力軸２３の回転数が一致することとなる。つまり、ＭＧ２直結段では、第２のモータジェネレータＭＧ２の出力軸と出力軸２３とが直結された状態となる。このようなＭＧ２直結段に設定した場合には、図４（ｃ）中の白抜き矢印で示すように、Ｈｉ側の変速段に設定した場合に比して、第２のモータジェネレータＭＧ２の回転数が低下していることがわかる。

ＭＧ２直結段は、例えば、高車速において第２のモータジェネレータＭＧ２が高回転となるような場合に設定される。具体的には、Ｈｉ側の変速段に設定されている際において、ブレーキ機構１１を解放してクラッチ機構１３を係合することによって、Ｈｉ側の変速段からＭＧ２直結段に切り替えられる。

上記のようにＭＧ２直結段に設定することにより、高車速時における第２のモータジェネレータＭＧ２の高回転化を効果的に抑制することが可能となる。これにより、第２のモータジェネレータＭＧ２の鉄損増加及びベアリング引き摺り損失増加による燃費悪化や、逆起電圧増加対応（コンデンサ耐圧強化など）や制御周波数増加対応（インバータ／ＣＰＵ高機能化など）によるコスト増加や、磁石の遠心力増加による第２のモータジェネレータＭＧ２のロータ強度低下を抑制することができる。また、ＭＧ２直結段に設定することにより、減速機構３におけるピニオンギヤの高回転化も抑制することができる。これにより、攪拌損失増加による燃費悪化や、ピニオンニードルベアリングの耐久性低下などを抑制することが可能となる。

［第２実施例］
次に、本発明の第２実施例について説明する。第２実施例では、減速を行うための回転要素（リングギヤＲ１）を固定する機能、及び変速を行うための回転要素（サンギヤＳ２）を固定する機能の両方の機能を具備したブレーキ機構を用いる点で、第１実施例と異なる。つまり、第２実施例では、減速機構及び変速機構で用いるブレーキ機構を共用する。このようにブレーキ機構を共用することで、変速機構の回転要素（サンギヤＳ２）とブレーキ機構との間にクラッチ機構を設けることによって、前述したＭＧ２直結段などを形成することが可能となる。したがって、第２実施例によれば、ＭＧ２直結段などの変速段を最小係合要素数で実現することができ、搭載性を向上させることが可能となる。

図５は、第２実施例におけるハイブリッド車両の駆動装置１００ａの概略構成を示す。ハイブリッド車両の駆動装置１００ａは、主に、エンジン１、第１のモータジェネレータＭＧ１、第２のモータジェネレータＭＧ２、動力分配機構２、減速機構３ａ（一点鎖線で示す）、変速機構４ａ（破線で示す）を備える。ハイブリッド車両の駆動装置１００ａは、前述したハイブリッド車両（図１参照）に適用される。なお、第１実施例におけるハイブリッド車両の駆動装置１００（図２参照）と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。

第２実施例におけるハイブリッド車両の駆動装置１００ａは、減速機構３及び変速機構４の代わり、減速機構３ａ及び変速機構４ａを有する点で、第１実施例におけるハイブリッド車両の駆動装置１００と異なる。具体的には、第２実施例におけるハイブリッド車両の駆動装置１００ａは、減速機構３ａ及び変速機構４ａにおけるブレーキ固定要素をブレーキ機構１７によって共用している点で、第１実施例におけるハイブリッド車両の駆動装置１００と異なる。つまり、第２実施例におけるブレーキ機構１７は、減速機構３ａの一部を構成すると共に、変速機構４ａの一部を構成する。なお、ブレーキ機構１７は、本発明におけるブレーキ機構に相当し、減速機構３ａ及び変速機構４ａは、本発明における駆動機構に相当する。

具体的には、減速機構３ａは、主に、サンギヤＳ１、キャリアＣ１、及びリングギヤＲ１を回転要素として有すると共に、ブレーキ機構１７を係合要素として有する。サンギヤＳ１は、第２のモータジェネレータＭＧ２の出力軸に連結されており、キャリアＣ１は、中間軸２２に連結されており、リングギヤＲ１は、ブレーキ機構１７又は変速機構４ａにおけるクラッチ機構１８に選択的に接続可能に構成されている。また、ブレーキ機構１７は、一方の係合部材が物理的又は機械的に固定され、他方の係合部材がリングギヤＲ１に連結されている。

変速機構４ａは、主に、サンギヤＳ２、キャリアＣ２、及びリングギヤＲ２を回転要素として有すると共に、ブレーキ機構１７、クラッチ機構１８、及びクラッチ機構１９を係合要素として有する。サンギヤＳ２は、クラッチ機構１８及びクラッチ機構１９の少なくともいずれかに接続可能に構成されており、キャリアＣ２は、出力軸２３に連結されており、リングギヤＲ２は、中間軸２２に連結されている。また、ブレーキ機構１７は、前述したように、一方の係合部材が物理的又は機械的に固定され、他方の係合部材が減速機構３ａのリングギヤＲ１に連結されている。更に、クラッチ機構１８は、一方の係合部材が減速機構３ａのリングギヤＲ１に連結されており、他方の係合部材がサンギヤＳ２に連結されている。加えて、クラッチ機構１９は、一方の係合部材がサンギヤＳ２に連結されており、他方の係合部材が出力軸２３に連結されている。クラッチ機構１８は、本発明における第１のクラッチに相当し、クラッチ機構１９は、本発明における第２のクラッチに相当する。

図６は、各変速段におけるブレーキ機構１７及びクラッチ機構１８、１９の係合表を示している。図６に示すように、ブレーキ機構１７が係合され、クラッチ機構１８が係合され、クラッチ機構１９が解放された状態において、Ｌｏ側の変速段が実現される。また、ブレーキ機構１７が係合され、クラッチ機構１８が解放され、クラッチ機構１９が係合された状態において、Ｈｉ側の変速段が実現される。更に、ブレーキ機構１７が解放され、クラッチ機構１８及びクラッチ機構１９が係合された状態において、ＭＧ２直結段が実現される。

なお、ハイブリッド車両の駆動装置１００ａにおけるＬｏ側の変速段、Ｈｉ側の変速段、及びＭＧ２直結段での共線図は、図４に示したものと同様になるため、ここではその説明を省略する。

以上の第２実施例によれば、減速機構３ａ及び変速機構４ａにおけるブレーキ固定要素をブレーキ機構１７によって共用したため、係合要素数を最小限にすることができる。よって、第２実施例によれば、前述した第１実施例と比較して、装置の全長を短く構成することができ、搭載性を向上させることが可能となる。

［第３実施例］
次に、本発明の第３実施例について説明する。第３実施例では、前述したクラッチ機構１８（第１のクラッチ機構）とクラッチ機構１９（第２のクラッチ機構）とを並列に配置する点で、第２実施例と異なる。こうすることにより、クラッチ機構の係合油圧（以下、「クラッチ係合油圧」とも呼ぶ。）を供給する際に用いるシーリング（パッキン）の数を減少することができ、引き摺り損失を効果的に低減することができる。

図７は、第３実施例におけるハイブリッド車両の駆動装置１００ｂの概略構成を示す。ハイブリッド車両の駆動装置１００ｂは、主に、エンジン１、第１のモータジェネレータＭＧ１、第２のモータジェネレータＭＧ２、動力分配機構２、減速機構３ａ（一点鎖線で示す）、変速機構４ｂ（破線で示す）を備える。ハイブリッド車両の駆動装置１００ｂは、前述したハイブリッド車両（図１参照）に適用される。なお、第２実施例におけるハイブリッド車両の駆動装置１００ａ（図５参照）と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。

第３実施例におけるハイブリッド車両の駆動装置１００ｂは、変速機構４ａの代わりに変速機構４ｂを有する点で、第２実施例におけるハイブリッド車両の駆動装置１００ａと異なる。変速機構４ｂは、主に、サンギヤＳ２、キャリアＣ２、及びリングギヤＲ２を回転要素として有すると共に、ブレーキ機構１７、クラッチ機構１８ｂ、及びクラッチ機構１９ｂを係合要素として有する。第３実施例における変速機構４ｂは、クラッチ機構１８ｂとクラッチ機構１９ｂとが並列に配置されている点で、第２実施例における変速機構４ａと異なる。クラッチ機構１８ｂ、１９ｂは、前述したクラッチ機構１８、１９と配置が異なるだけで、基本的な動作や機能は同一である。クラッチ機構１８ｂは、本発明における第１のクラッチに相当し、クラッチ機構１９ｂは、本発明における第２のクラッチに相当する。また、減速機構３ａ及び変速機構４ｂは、本発明における駆動機構に相当する。

なお、ハイブリッド車両の駆動装置１００ｂの各変速段におけるブレーキ機構１７及びクラッチ機構１８ｂ、１９ｂの係合表は図６に示したものと同様になり、共線図は図４に示したものと同様になるため、ここではその説明を省略する。

図８は、クラッチ係合油圧の供給方法を模式的に示した図である。具体的には、図８（ａ）は、第２実施例における変速機構４ａのクラッチ機構１８、１９付近を拡大して示しており、図８（ｂ）は、第３実施例における変速機構４ｂのクラッチ機構１８ｂ、１９ｂ付近を拡大して示している。また、図８（ａ）及び図８（ｂ）においては、出力軸２３及びクラッチ係合油圧における油路については断面図を示しており、破線矢印でクラッチ係合油圧が供給される方向を示している。

図８（ａ）に示すように、第２実施例における変速機構４ａでは、ケース５３などに形成された油路５１、５２より、クラッチ機構１８、１９のそれぞれへクラッチ係合油圧が供給される。この場合には、油路５１、５２は出力軸２３を経由している。そのため、シーリングは、シーリング６１、６２、６３の３つが用いられることとなる。一方、図８（ｂ）に示すように、第３実施例における変速機構４ｂでは、ケース５７に形成された油路５５、５６より、クラッチ機構１８ｂ、１９ｂのそれぞれへクラッチ係合油圧が供給される。この場合には、油路５５、５６は出力軸２３を経由しない。そのため、シーリングは、シーリング６４、６５の２つのみが用いられることとなる。

以上のように、第３実施例における構成によれば、第２実施例における構成と比較して、シーリングの数を減少させることができる。そのため、第３実施例によれば、引き摺り損失を効果的に低減することが可能となる。また、第３実施例では、出力軸２３を経由せずにクラッチ係合油圧を供給するため、第２実施例と比較して、油路を短く構成することができ、応答性などを向上させることが可能となる。

更に、前述した第２実施例における構成では、クラッチ機構１９をキャリアＣ２及びサンギヤＳ２で固定する必要があり、クラッチ機構１９のトルク分担が大きくなる傾向にあったが、第３実施例における構成によれば、クラッチ機構１９ｂをリングギヤＲ２及びサンギヤＳ２などで固定することができ、クラッチ機構１９ｂのトルク分担を減少させることができる。

［第４実施例］
次に、本発明の第４実施例について説明する。第４実施例では、Ｈｉ側の変速段及びＭＧ２直結段よりも変速比が高い変速段（以下、「超Ｈｉ側の変速段」と呼ぶ。）を設ける点で、前述した第１乃至第３実施例と異なる。具体的には、第４実施例では、クラッチ機構１８ｂのみを係合（クラッチ機構１９ｂ及びブレーキ機構１７は解放する）と共に、第２のモータジェネレータＭＧ２の回転数を概ね０に制御することで、超Ｈｉ側の変速段を実現する。つまり、所謂オーバードライブ状態を実現する。これにより、高速定常走行時において、Ｈｉ側の変速段及びＭＧ２直結段よりも高い変速比に設定することができ、第１のモータジェネレータＭＧ１及び第２のモータジェネレータＭＧ２の間で電力の授受が行われる動力循環の発生を抑制することが可能となる。

以下で、本発明の第４実施例について具体的に説明する。なお、以下では、第４実施例における制御を、第３実施例における構成（図７参照）に適用した場合を例に挙げて説明する。

図９は、第４実施例における各変速段でのブレーキ機構１７及びクラッチ機構１８ｂ、１９ｂの係合表を示している。Ｌｏ側の変速段、Ｈｉ側の変速段、及びＭＧ２直結段におけるブレーキ機構１７及びクラッチ機構１８ｂ、１９ｂの係合表は、図６に示したものと同様である。一方、超Ｈｉ側の変速段では、ブレーキ機構１７が解放され、クラッチ機構１８ｂが係合され、クラッチ機構１９ｂが解放される。つまり、クラッチ機構１８ｂのみを係合することによって、超Ｈｉ側の変速段が実現される。

図１０は、超Ｈｉ側の変速段における動作状態を表した共線図を示している。図１０において、上下方向は回転数に対応しており、上方向が正回転に対応する。ここでは、左から順に、サンギヤＳ１（一義的に第２のモータジェネレータＭＧ２）、キャリアＣ１及びリングギヤＲ２（一義的に中間軸２２）、キャリアＣ２（一義的に出力軸２３）、リングギヤＲ１及びサンギヤＳ２（ブレーキ機構１７及びクラッチ機構１８ｂ、１９ｂの状態に影響を受ける回転要素）、の回転数を示している。なお、Ｌｏ側の変速段、Ｈｉ側の変速段、及びＭＧ２直結段における共線図は、図４に示したものと同様となるため、ここではその説明を省略する。

符号Ａ４１、Ａ４２、Ａ４３、Ａ４４で示す点は、それぞれ、サンギヤＳ１、キャリアＣ１及びリングギヤＲ２、キャリアＣ２、リングギヤＲ１及びサンギヤＳ２の回転数を示している。超Ｈｉ側の変速段では、クラッチ機構１８ｂのみが係合される（クラッチ機構１９ｂ及びブレーキ機構１７は解放される）と共に、第２のモータジェネレータＭＧ２の回転数が概ね０に制御される。この場合、クラッチ機構１８ｂが係合されることで、減速機構３ａのリングギヤＲ１と変速機構４ａのサンギヤＳ２とが物理的に固定されるため、両者の回転数が等しくなる。また、第２のモータジェネレータＭＧ２の回転数が概ね０に制御されることで、減速機構３ａのサンギヤＳ１の回転数が概ね０となる。このように超Ｈｉ側の変速段に設定した場合には、Ｈｉ側の変速段やＭＧ２直結段に設定した場合に比して、エンジン回転数が低下することとなる。

図１１は、超Ｈｉ側の変速段におけるエンジントータルギヤ比を示している。具体的には、図１１は、横軸にエンジントータルギヤ比を示し、縦軸に機械的な効率を示している。エンジントータルギヤ比は、「エンジン１の回転数／出力軸２３の回転数」に相当する。また、点Ｂ１は、超Ｈｉ側の変速段に設定した場合の特性を示しており、破線Ｂ２は、超Ｈｉ側の変速段を有しないハイブリッド車両における特性を比較例として示している。これより、図１１中の白抜き矢印に示すように、超Ｈｉ側の変速段に設定することにより、高効率にて高い変速比を実現できていることがわかる（エンジントータルギヤ比は低くなる）。

以上のように、第４実施例によれば、高速定常走行時などにおいて、Ｈｉ側の変速段及びＭＧ２直結段よりも高い変速段に適切に設定することが可能となる。これにより、高速定常走行時などにおいて、エンジン回転数を低下させることができ、動力循環の発生を抑制することが可能となる。したがって、燃費を向上させることが可能となる。

また、超Ｈｉ側の変速段に設定することにより、第２のモータジェネレータＭＧ２の回転数が概ね０となるため、第２のモータジェネレータＭＧ２における鉄損や攪拌損失を低減することができ、燃費を向上させることが可能となる。

（制御方法）
次に、図１２及び図１３を参照して、上記した超Ｈｉ側の変速段へ切り替える際に行う制御方法について説明する。

第４実施例では、切り替え時のショックが発生しないように、超Ｈｉ側の変速段への切り替えを行う。具体的には、ブレーキ機構１７を解放した後に、ＭＧ２直結段に設定したときの回転数となるように第２のモータジェネレータＭＧ２を制御してクラッチ機構１８ｂを係合してから、クラッチ機構１９ｂを解放し、その後に第２のモータジェネレータＭＧ２の回転数を概ね０に制御することによって、超Ｈｉ側の変速段への切り替えを行う。こうすることは、Ｈｉ側の変速段からＭＧ２直結段を経由して超Ｈｉ側の変速段へ切り替えることに相当する。このような切り替えは、例えばＥＣＵによって実行される。つまり、ＥＣＵは、本発明における制御手段に相当する。

なお、上記のような手順で切り替えを行った場合には、変速に比較的時間がかかる傾向にあるが、超Ｈｉ側の変速段への切り替えは高速定常走行時で要求されるものであり、このような走行時には迅速な変速は要求されないため、特に問題とならないと言える。そのため、本実施例では、変速時間を短縮することよりも、ショックの発生を抑制することを優先して、超Ｈｉ側の変速段への切り替えを行っている。

図１２は、超Ｈｉ側の変速段への切り替え手順を具体的に説明するための図である。具体的には、図１２は、Ｈｉ側の変速段、ＭＧ２直結段、及び超Ｈｉ側の変速段における共線図を示している。図１２において、上下方向は回転数に対応しており、上方向が正回転に対応する。ここでは、左から順に、サンギヤＳ１（一義的に第２のモータジェネレータＭＧ２）、サンギヤＳ３（一義的に第２のモータジェネレータＭＧ１）、キャリアＣ３（一義的にエンジン１）、キャリアＣ１及びリングギヤＲ２（一義的に中間軸２２）、キャリアＣ２（一義的に出力軸２３）、リングギヤＲ１及びサンギヤＳ２（ブレーキ機構１７及びクラッチ機構１８ｂ、１９ｂの状態に影響を受ける回転要素）、の回転数を示している。

図１２（ａ）は、Ｈｉ側の変速段における共線図を示している。この場合、符号Ｄ１１、Ｄ１２、Ｄ１３、Ｄ１４、Ｄ１５、Ｄ１６、Ｄ１７で示す点は、それぞれ、サンギヤＳ１、サンギヤＳ３、キャリアＣ３、キャリアＣ１及びリングギヤＲ２、キャリアＣ２、サンギヤＳ２、リングギヤＲ１の回転数を示している。Ｈｉ側の変速段では、ブレーキ機構１７が係合され、クラッチ機構１８ｂが解放され、クラッチ機構１９ｂが係合されている。

ＥＣＵは、このようなＨｉ側の変速段に設定されている際において、超Ｈｉ側の変速段への切り替え要求があるか否かを判定する。超Ｈｉ側の変速段への切り替え要求がある場合には、まず、ＥＣＵは、第２のモータジェネレータＭＧ２に対する制御モードを、トルクを制御するモード（以下、「トルク制御モード」と呼ぶ。）から回転数を制御するモード（以下、「回転数制御モード」と呼ぶ。）へ切り替える。次に、ＥＣＵは、Ｈｉ側の変速段からＭＧ２直結段への切り替えを行う。具体的には、ＥＣＵは、ブレーキ機構１７を解放した後に、ＭＧ２直結段に設定したときの回転数（つまり、クラッチ機構１８ｂを同期して係合させるための回転数であり、以下では「同期係合回転数」と呼ぶ。）となるように第２のモータジェネレータＭＧ２を制御してから、クラッチ機構１８ｂを係合する。

図１２（ｂ）は、Ｈｉ側の変速段からＭＧ２直結段へ切り替えた後の共線図を示している。この場合、符号Ｄ２１、Ｄ２２、Ｄ２３、Ｄ２４、Ｄ２５、Ｄ２６で示す点は、それぞれ、サンギヤＳ１、サンギヤＳ３、キャリアＣ３、キャリアＣ１及びリングギヤＲ２、キャリアＣ２、サンギヤＳ２及びリングギヤＲ１の回転数を示している。上記したように、ＥＣＵは、Ｈｉ側の変速段からＭＧ２直結段へ切り替えを行う場合、まず、ブレーキ機構１７を解放して、第２のモータジェネレータＭＧ２を同期係合回転数に制御する。具体的には、ＥＣＵは、矢印Ｅ１で示すように、第２のモータジェネレータＭＧ２の回転数を制御する。その後、ＥＣＵは、クラッチ機構１８ｂを係合する。これにより、ブレーキ機構１７が解放され、クラッチ機構１８ｂが係合され、クラッチ機構１９ｂが係合された状態となる。

次に、ＥＣＵは、ＭＧ２直結段に設定されている状態において、クラッチ機構１９ｂを解放して、第２のモータジェネレータＭＧ２の回転数を概ね０に制御することで、ＭＧ２直結段から超Ｈｉ側の変速段へ切り替える。詳しくは、ＥＣＵは、第２のモータジェネレータＭＧ２の回転数及び第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数の両方を概ね０に制御して（つまり電気パスを概ね０にする）、超Ｈｉ側の変速段へ切り替える。

図１２（ｃ）は、ＭＧ２直結段から超Ｈｉ側の変速段へ切り替えた後の共線図を示している。この場合、符号Ｄ３１、Ｄ３２、Ｄ３３、Ｄ３４、Ｄ３５、Ｄ３６で示す点は、それぞれ、サンギヤＳ１、サンギヤＳ３、キャリアＣ３、キャリアＣ１及びリングギヤＲ２、キャリアＣ２、サンギヤＳ２及びリングギヤＲ１の回転数を示している。上記したように、ＥＣＵは、ＭＧ２直結段から超Ｈｉ側の変速段へ切り替えを行う場合、まず、クラッチ機構１９ｂを解放する。これにより、ブレーキ機構１７が解放され、クラッチ機構１８ｂが係合され、クラッチ機構１９ｂが解放された状態となる。その後、ＥＣＵは、第２のモータジェネレータＭＧ２及び第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を概ね０に制御する。具体的には、ＥＣＵは、矢印Ｅ２、Ｅ３で示すように、第２のモータジェネレータＭＧ２の回転数及び第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を制御する。

図１３は、超Ｈｉ側の変速段への切り替え処理を示すフローチャートである。この処理は、ＥＣＵによって所定の周期で繰り返し実行される。

まず、ステップＳ１０１では、ＥＣＵは、超Ｈｉ側の変速段への切り替え要求があるか否かを判定する。例えば、ＥＣＵは、現在の走行状態が高速定常走行状態であるか否かに基づいて、切り替え要求があるか否かを判定する。切り替え要求がある場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０２に進み、切り替え要求がない場合（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、処理は当該フローを抜ける。

ステップＳ１０２では、ＥＣＵは、第２のモータジェネレータＭＧ２に対する制御モードを変更する。具体的には、トルク制御モードから回転数制御モードへ切り替える。そして、処理はステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３では、ＥＣＵは、ブレーキ機構１７を解放する。そして、処理はステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４では、ＥＣＵは、第２のモータジェネレータＭＧ２を同期係合回転数に制御する。つまり、ＭＧ２直結段において設定される回転数、言い換えるとショックの発生を抑制しつつクラッチ機構１８ｂを係合させることが可能な回転数に、第２のモータジェネレータＭＧ２を制御する。そして、処理はステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５では、ＥＣＵは、クラッチ機構１８ｂを係合する。これにより、ＭＧ２直結段に設定されることとなる。そして、処理はステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６では、ＥＣＵは、クラッチ機構１９ｂを解放する。そして、処理はステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０７では、ＥＣＵは、第２のモータジェネレータＭＧ２及び第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を概ね０に制御する。つまり、電気パスを概ね０にする。これにより、超Ｈｉ側の変速段に設定されることとなる。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。

以上説明した切り替え処理によれば、第２のモータジェネレータＭＧ２を用いて回転数を同期させて、クラッチ機構１８ｂの係合及びクラッチ機構１９ｂの解放を行うため、回転変動によるトルク変化を抑制することができる。また、当該処理によれば、ブレーキ機構１７、クラッチ機構１８ｂ、及びクラッチ機構１９ｂの切り替えを独立して適切に行うことができる。更に、イナーシャトルクの影響がほとんど出ない速度にて、第２のモータジェネレータＭＧ２の回転数を制御することができる。以上により、第４実施例における超Ｈｉ側の変速段への切り替え処理によれば、超Ｈｉ側の変速段へ切り替え時に発生し得るショックを効果的に抑制することが可能となる。

なお、上記では、超Ｈｉ側の変速段への切り替え時に、第１のモータジェネレータＭＧ１及び第２のモータジェネレータＭＧ２の回転数を制御する例を示したが、これに限定はされない。つまり、第１のモータジェネレータＭＧ１及び第２のモータジェネレータＭＧ２の回転数を概ね０に制御することによって、超Ｈｉ側の変速段を形成することに限定はされない。他の例では、このように回転数を制御する代わりに、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転を固定する第１ブレーキ、及び第２のモータジェネレータＭＧ２の回転を固定する第２ブレーキを設けて、超Ｈｉ側の変速段への切り替え時に、第１ブレーキ及び第２ブレーキを係合する制御を行うことができる。つまり、第１ブレーキ及び第２ブレーキを係合することにより、第１のモータジェネレータＭＧ１及び第２のモータジェネレータＭＧ２の回転数を強制的に０にすることで、超Ｈｉ側の変速段を形成しても良い。これにより、超Ｈｉ側の変速段の設定時に、第１のモータジェネレータＭＧ１及び第２のモータジェネレータＭＧ２における使用電力を概ね０にすることができ、燃費を向上させることが可能となる。

また、上記では、第４実施例における制御を第３実施例における構成に適用した場合について説明したが、第４実施例における制御は、第２実施例における構成（図５参照）に対しても同様に適用することができる。

本実施形態によるハイブリッド車両の概略構成を示す。 第１実施例におけるハイブリッド車両の駆動装置の概略構成を示す。 第１実施例におけるブレーキ機構及びクラッチ機構の係合表を示す。 第１実施例におけるハイブリッド車両の駆動装置の動作状態を表した共線図を示す。 第２実施例におけるハイブリッド車両の駆動装置の概略構成を示す。 第２実施例におけるブレーキ機構及びクラッチ機構の係合表を示す。 第３実施例におけるハイブリッド車両の駆動装置の概略構成を示す。 クラッチ係合油圧の供給方法を模式的に示す。 第４実施例におけるブレーキ機構及びクラッチ機構の係合表を示す。 超Ｈｉ側の変速段における動作状態を表した共線図を示す。 超Ｈｉ側の変速段におけるエンジントータルギヤ比を示す。 超Ｈｉ側の変速段への切り替え手順を説明するための図を示す。 超Ｈｉ側の変速段への切り替え処理のフローチャートを示す。

符号の説明

１ エンジン
２ 動力分配機構
３、３ａ 減速機構
４、４ａ、４ｂ 変速機構
１１、１２、１７ ブレーキ機構
１３、１４、１８、１８ｂ、１９、１９ｂ クラッチ機構
２１ 入力軸
２２ 中間軸
２３ 出力軸
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３ キャリア
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３ リングギヤ
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３ サンギヤ
１００、１００ａ、１００ｂ ハイブリッド車両の駆動装置
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 (7)

1. 内燃機関、第１のモータジェネレータ、及び第２のモータジェネレータを有するハイブリッド車両の駆動装置であって、
   前記第２のモータジェネレータからの出力回転数の減速を行うと共に、出力軸に対して伝達する動力の変速を行う駆動機構を備え、
   前記駆動機構は、前記第２のモータジェネレータの回転数を前記出力軸の回転数と概ね同一にする直結段を形成することを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
2. 前記駆動機構は、
   前記減速を行うための回転要素を固定する機能、及び前記変速を行うための回転要素を固定する機能の両方の機能を具備したブレーキ機構と、
   前記変速を行うための回転要素と前記ブレーキ機構との間に設けられた第１のクラッチ機構と、を備え、
   前記第１のクラッチ機構を係合して、前記ブレーキ機構を解放することによって、前記直結段を形成する請求項１に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
3. 前記駆動機構は、変速比が相対的に低いＬｏ側の変速段と変速比が相対的に高いＨｉ側の変速段との切り替えを行うことが可能な第２のクラッチを更に備える請求項２に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
4. 前記第１のクラッチ機構及び前記第２のクラッチ機構は、並列に配置されている請求項３に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
5. 前記第１のクラッチ機構のみを係合して、前記第２のクラッチ機構及び前記ブレーキ機構を解放すると共に、前記第２のモータジェネレータの回転数を概ね０に制御する制御手段を更に備えることを特徴とする請求項３又は４に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
6. 前記制御手段は、前記ブレーキ機構を解放した後に、前記直結段に設定したときの回転数となるように前記第２のモータジェネレータを制御して前記第１のクラッチ機構を係合してから、前記第２のクラッチ機構を解放し、その後に前記第２のモータジェネレータの回転数を概ね０に制御する請求項５に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
7. 前記第１のモータジェネレータの回転を固定する第１ブレーキと、前記第２のモータジェネレータの回転を固定する第２ブレーキとを更に備え、
   前記制御手段は、前記第１ブレーキ及び前記第２ブレーキを係合する制御を行う請求項５又は６に記載のハイブリッド車両の駆動装置。

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