JP2011143754A - Drive device for hybrid vehicle - Google Patents

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茂 奥脇
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a drive device for a hybrid vehicle capable of suppressing a shock generated in the drive device when rotating an output member to a prescribed direction and when changing over a drive mode. <P>SOLUTION: The drive device 2 mounted in the hybrid vehicle 1 includes: a differential mechanism 9 which is configured as a mutually differentially rotatable single pinion type planetary gear mechanism where an engine 3 and a first MG 5 are connected to a ring gear R through a clutch 10 allowing the intermittence of power transmission where a second MG 6 is connected to a sun gear S, and an output gear 8 for outputting power to drive wheels 7 of the vehicle 1 is connected to a carrier Cr positioned in the center when arranging respective rotation elements on a collinear diagram; a brake 11 capable of changing over the ring gear R between a braking state that the ring gear R cannot be rotated and a brake release state of releasing the braking state; and a controller 20 performing control so that the drive mode of the drive device 2 is changed over between a series drive mode and a series parallel drive mode according to the travel state of the vehicle 1. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関及びモータジェネレータを有し、複数の駆動モードに切り替えられるハイブリッド車両の駆動装置に関する。   The present invention relates to a drive device for a hybrid vehicle that has an internal combustion engine and a motor generator and can be switched to a plurality of drive modes.

相互に差動回転可能なサンギア、リングギア及びキャリアを有する遊星歯車機構として構成され、サンギアには第2モータジェネレータが接続され、リングギアには車両の駆動輪に動力を出力するための出力部材が接続され、キャリアには動力伝達を断続可能なクラッチ及びブレーキを介してエンジン及び第1モータジェネレータが接続されている差動機構を備えている。そのブレーキは、キャリアを回転不能に制動する制動状態とその制動を解除する制動解放状態とに切り替えることができる。また、エンジン、第1モータジェネレータ、第2モータジェネレータ、クラッチ及びブレーキの動作をそれぞれ制御する制御ユニットを備えている。これにより、クラッチがエンジン及び第1モータジェネレータとキャリアとの間で動力が伝達される係合状態であるとともにブレーキが制動状態であり、かつエンジン及び第1モータジェネレータを停止させて第2モータジェネレータで出力部材を駆動する駆動モードと、クラッチがエンジン及び第1モータジェネレータとキャリアとの間の動力伝達が阻止される解放状態であるとともにブレーキが制動状態であり、かつ第2モータジェネレータで出力部材を駆動するとともにエンジンで第1モータジェネレータを回転駆動して発電を行うシリーズ駆動モードと、クラッチが係合状態であるとともにブレーキが制動解放状態であり、かつエンジン及び第1モータジェネレータで出力部材を駆動するとともにエンジン及び第1モータジェネレータで第2モータジェネレータを回転駆動して発電を行うパラレル駆動モードと、のいずれか1つに選択的に切り替えられるように制御ユニットに制御され、各駆動モードにて車両が走行することができるハイブリッド車両の駆動装置が知られている(特許文献1参照)。   A planetary gear mechanism having a sun gear, a ring gear and a carrier that can rotate differentially with each other, a second motor generator is connected to the sun gear, and an output member for outputting power to the drive wheels of the vehicle to the ring gear The carrier is provided with a differential mechanism to which the engine and the first motor generator are connected via a clutch and a brake capable of interrupting power transmission. The brake can be switched between a braking state in which the carrier is braked in a non-rotatable state and a braking release state in which the braking is released. In addition, a control unit that controls operations of the engine, the first motor generator, the second motor generator, the clutch, and the brake is provided. As a result, the clutch is in an engaged state in which power is transmitted between the engine and the first motor generator and the carrier, and the brake is in a braking state, and the engine and the first motor generator are stopped so as to stop the second motor generator. In the driving mode for driving the output member, the clutch is in the released state in which the power transmission between the engine and the first motor generator and the carrier is blocked, the brake is in the braking state, and the output member in the second motor generator The series drive mode in which the first motor generator is rotated by the engine and power is generated by the engine, the clutch is in the engaged state and the brake is in the brake released state, and the engine and the first motor generator output the output member. Drive and engine and first motor generator A hybrid that can be controlled by the control unit so as to be selectively switched to any one of a parallel drive mode in which the second motor generator is driven to rotate to generate power, and the vehicle can travel in each drive mode A vehicle drive device is known (see Patent Document 1).

特開2000−209706号公報JP 2000-209706 A

特許文献1のハイブリッド車両の駆動装置においては、出力部材を所定の方向に回転させる時に、第2モータジェネレータの回転方向は、例えばシリーズ駆動モードでは出力部材と逆方向であるが、パラレル駆動モードでは出力部材と同一方向である。そのため、シリーズ駆動モードからパラレル駆動モードに切り替えると、第2モータジェネレータの回転方向が反転する。従って、出力部材を所定の方向に回転させる時かつ駆動モードの切り替え時に、駆動装置に衝撃が発生するおそれがある。   In the hybrid vehicle drive device disclosed in Patent Document 1, when the output member is rotated in a predetermined direction, the rotation direction of the second motor generator is, for example, the opposite direction to the output member in the series drive mode, but in the parallel drive mode. The same direction as the output member. Therefore, when the series drive mode is switched to the parallel drive mode, the rotation direction of the second motor generator is reversed. Therefore, when the output member is rotated in a predetermined direction and when the drive mode is switched, there is a possibility that an impact may occur in the drive device.

そこで、本発明は、出力部材を所定の方向に回転させる時かつ駆動モードの切り替え時に、駆動装置に発生する衝撃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。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a drive device for a hybrid vehicle that can suppress an impact generated in the drive device when the output member is rotated in a predetermined direction and the drive mode is switched.

本発明のハイブリッド車両の駆動装置は、ハイブリッド車両に搭載される駆動装置であって、相互に差動回転可能な第1回転要素、第2回転要素、及び第3回転要素を有するとともに、これら回転要素を共線図上に配列したときに前記第1回転要素と前記第2回転要素との間に前記第3回転要素が位置するように各回転要素が組み合わされ、かつ前記第1回転要素には動力伝達を断続可能なクラッチ手段を介して内燃機関及び第1モータジェネレータが接続され、前記第2回転要素には第2モータジェネレータが接続され、前記第3回転要素には前記車両の駆動輪に動力を出力するための出力部材が接続されている差動機構と、前記第1回転要素を回転不能に制動する制動状態とその制動を解除する制動解放状態とに切り替え可能なブレーキ手段と、前記車両の走行状態に応じて前記駆動装置の駆動モードが、前記クラッチ手段が前記内燃機関及び前記第1モータジェネレータと前記第1回転要素との間で動力が伝達される係合状態であるとともに前記ブレーキ手段が前記制動解放状態であり、かつ前記内燃機関及び前記第2モータジェネレータで前記出力部材を駆動するとともに前記内燃機関で前記第1モータジェネレータを回転駆動して発電を行う第1駆動モードと、前記クラッチ手段が前記内燃機関及び前記第1モータジェネレータと前記第1回転要素との間の動力伝達が阻止される解放状態であるとともに前記ブレーキ手段が前記制動状態であり、かつ前記第2モータジェネレータで前記出力部材を駆動するとともに前記内燃機関で前記第1モータジェネレータを回転駆動して発電を行う第2駆動モードと、に切り替えられるように前記内燃機関、前記第1モータジェネレータ、前記第2モータジェネレータ、前記クラッチ手段、及び前記ブレーキ手段の動作をそれぞれ制御する制御手段とを備えたものである(請求項1)。   A drive device for a hybrid vehicle according to the present invention is a drive device mounted on a hybrid vehicle, and includes a first rotating element, a second rotating element, and a third rotating element that are differentially rotatable with respect to each other. The rotating elements are combined such that the third rotating element is located between the first rotating element and the second rotating element when the elements are arranged on a collinear diagram, and the first rotating element Is connected to an internal combustion engine and a first motor generator through clutch means capable of intermittently transmitting and receiving power, a second motor generator is connected to the second rotating element, and a driving wheel of the vehicle is connected to the third rotating element. A differential mechanism to which an output member for outputting power is connected, and a brake switchable between a braking state in which the first rotating element is braked in a non-rotatable state and a braking release state in which the braking is released And the driving mode of the driving device according to the traveling state of the vehicle, the clutch means being in an engaged state in which power is transmitted between the internal combustion engine and the first motor generator and the first rotating element. And the brake means is in the brake released state, and the output member is driven by the internal combustion engine and the second motor generator, and the first motor generator is rotationally driven by the internal combustion engine to generate electric power. 1 driving mode, the clutch means is in a released state in which power transmission between the internal combustion engine and the first motor generator and the first rotating element is blocked, and the brake means is in the braking state, and The output member is driven by the second motor generator, and the first motor generator is rotationally driven by the internal combustion engine. And a control means for controlling the operations of the internal combustion engine, the first motor generator, the second motor generator, the clutch means, and the brake means so as to be switched to (Claim 1).

本発明のハイブリッド車両の駆動装置においては、出力部材を所定の方向に回転させる時に、第2モータジェネレータの回転方向は、第1駆動モードでは出力部材と同一方向であり、第2駆動モードでも出力部材と同一方向である。なお、第1駆動モードにおける内燃機関の回転方向も出力部材と同一方向である。このように、出力部材を所定の方向に回転させた時における各駆動モードの第2モータジェネレータの回転方向は同一である。そのため、駆動モードを切り替えても、第2モータジェネレータの回転方向は反転しない。これにより、出力部材を所定の方向に回転させる時かつ駆動モードの切り替え時に、駆動装置に発生する衝撃を抑制することができる。   In the hybrid vehicle drive device of the present invention, when the output member is rotated in a predetermined direction, the rotation direction of the second motor generator is the same direction as the output member in the first drive mode, and the output is also output in the second drive mode. It is in the same direction as the member. Note that the rotation direction of the internal combustion engine in the first drive mode is also the same direction as the output member. Thus, the rotation direction of the second motor generator in each drive mode when the output member is rotated in a predetermined direction is the same. Therefore, even if the drive mode is switched, the rotation direction of the second motor generator is not reversed. Thereby, when rotating an output member to a predetermined direction and switching a drive mode, the impact which generate | occur | produces in a drive device can be suppressed.

本発明のハイブリッド車両の駆動装置の一態様においては、前記差動機構は、サンギア、リングギア、及びキャリアを有するシングルピニオン型の遊星歯車機構であり、前記第1回転要素が前記リングギアであり、前記第2回転要素が前記サンギアであり、前記第3回転要素が前記キャリアであってもよい(請求項2)。この形態によれば、相互に差動回転する3つの回転要素が実現され、上述した課題を解決することができる。   In one aspect of the hybrid vehicle drive device of the present invention, the differential mechanism is a single pinion type planetary gear mechanism having a sun gear, a ring gear, and a carrier, and the first rotating element is the ring gear. The second rotating element may be the sun gear, and the third rotating element may be the carrier. According to this embodiment, three rotating elements that are differentially rotated with each other are realized, and the above-described problems can be solved.

本発明のハイブリッド車両の駆動装置の一態様においては、前記差動機構は、サンギア、リングギア、及びキャリアを有するダブルピニオン型の遊星歯車機構であり、前記第1回転要素が前記キャリアであり、前記第2回転要素が前記サンギアであり、前記第3回転要素が前記リングギアであってもよい(請求項3)。この形態によれば、相互に差動回転する3つの回転要素が実現され、上述した課題を解決することができる。   In one aspect of the hybrid vehicle drive device of the present invention, the differential mechanism is a double pinion planetary gear mechanism having a sun gear, a ring gear, and a carrier, and the first rotating element is the carrier. The second rotating element may be the sun gear, and the third rotating element may be the ring gear. According to this embodiment, three rotating elements that are differentially rotated with each other are realized, and the above-described problems can be solved.

以上説明したように、本発明のハイブリッド車両の駆動装置においては、出力部材を所定の方向に回転させる時に、第2モータジェネレータの回転方向は、第1駆動モードでは出力部材と同一方向であり、第2駆動モードでも出力部材と同一方向である。なお、第1駆動モードにおける内燃機関の回転方向も出力部材と同一方向である。このように、出力部材を所定の方向に回転させた時における各駆動モードの第2モータジェネレータの回転方向は同一である。そのため、駆動モードを切り替えても、第2モータジェネレータの回転方向は反転しない。これにより、出力部材を所定の方向に回転させる時かつ駆動モードの切り替え時に、駆動装置に発生する衝撃を抑制することができる。   As described above, in the hybrid vehicle drive device of the present invention, when the output member is rotated in a predetermined direction, the rotation direction of the second motor generator is the same direction as the output member in the first drive mode, Even in the second drive mode, the direction is the same as that of the output member. Note that the rotation direction of the internal combustion engine in the first drive mode is also the same direction as the output member. Thus, the rotation direction of the second motor generator in each drive mode when the output member is rotated in a predetermined direction is the same. Therefore, even if the drive mode is switched, the rotation direction of the second motor generator is not reversed. Thereby, when rotating an output member to a predetermined direction and switching a drive mode, the impact which generate | occur | produces in a drive device can be suppressed.

本発明の一形態に係る駆動装置が搭載された車両の全体構成を概略的に示す図。The figure which shows schematically the whole structure of the vehicle by which the drive device which concerns on one form of this invention is mounted. シリーズ・パラレル駆動モードにて車両が前進走行中の差動機構を備えたハイブリッド車両の駆動装置の共線図の一例を示す図。The figure which shows an example of the alignment chart of the drive device of the hybrid vehicle provided with the differential mechanism in which a vehicle is drive | working forward in series parallel drive mode. シリーズ駆動モード又はEV駆動モードにて車両が前進走行中の差動機構を備えたハイブリッド車両の駆動装置の共線図の一例を示す図。The figure which shows an example of the collinear diagram of the drive device of the hybrid vehicle provided with the differential mechanism in which the vehicle is moving ahead in series drive mode or EV drive mode. シリーズ・パラレル駆動モードにおける変速比と理論伝達効率との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the gear ratio in a series parallel drive mode, and theoretical transmission efficiency.

図1は、本発明の一形態に係る駆動装置が搭載された車両の全体構成を概略的に示している。この図に示すように、車両1はいわゆるハイブリッド車両として構成されている。車両1には、その走行のために駆動装置2が設けられている。駆動装置2は、内燃機関(以下、エンジンと称することがある。)3と、内燃機関3の動力を伝達する伝達軸4に接続された第1モータジェネレータ(以下、第1MGと略称することがある。)5と、第2モータジェネレータ6(以下、第2MGと略称することがある。)と、車両1の駆動輪7に動力を出力するための出力部材としての出力ギア8と、相互に差動回転可能な3つの回転要素としてサンギアS、リングギアR及びキャリアCrを有するシングルピニオン型の遊星歯車機構として構成されている差動機構9と、動力伝達を断続可能なクラッチ手段としてのクラッチ10と、ブレーキ手段としてのブレーキ11と、を備えている。なお、伝達軸4は、オイルポンプ12と繋がっている。   FIG. 1 schematically shows the overall configuration of a vehicle on which a drive apparatus according to an embodiment of the present invention is mounted. As shown in this figure, the vehicle 1 is configured as a so-called hybrid vehicle. The vehicle 1 is provided with a driving device 2 for traveling. The drive device 2 includes an internal combustion engine (hereinafter sometimes referred to as an engine) 3 and a first motor generator (hereinafter simply referred to as a first MG) connected to a transmission shaft 4 that transmits power of the internal combustion engine 3. 5), a second motor generator 6 (hereinafter sometimes abbreviated as "second MG"), an output gear 8 as an output member for outputting power to the drive wheels 7 of the vehicle 1, and A differential mechanism 9 configured as a single pinion type planetary gear mechanism having a sun gear S, a ring gear R and a carrier Cr as three rotational elements capable of differential rotation, and a clutch as clutch means capable of intermittently transmitting and receiving power 10 and a brake 11 as a brake means. The transmission shaft 4 is connected to the oil pump 12.

内燃機関3は、火花点火型の多気筒内燃機関として構成されている。第1MG5と第2MG6とは同様の構成を持っていて、電動機としての機能と発電機としての機能とを兼ね備えている。第1MG5及び第2MG6には、不図示のインバータを介して不図示のバッテリが電気的に接続されている。第1MG5は、固定部材であるケース13に固定されたステータ5aと、そのステータ5aの内周側に同軸に配置されたロータ5bとを備えている。第2MG6も同様に、ケース13に固定されたステータ6aと、そのステータ6aの内周側に同軸に配置されたロータ6bとを備えている。   The internal combustion engine 3 is configured as a spark ignition type multi-cylinder internal combustion engine. The first MG 5 and the second MG 6 have the same configuration, and have both a function as an electric motor and a function as a generator. A battery (not shown) is electrically connected to the first MG 5 and the second MG 6 via an inverter (not shown). The first MG 5 includes a stator 5a fixed to a case 13 which is a fixing member, and a rotor 5b arranged coaxially on the inner peripheral side of the stator 5a. Similarly, the second MG 6 includes a stator 6a fixed to the case 13 and a rotor 6b arranged coaxially on the inner peripheral side of the stator 6a.

図1に示すように、出力ギア8は、差動機構9に接続されている。この差動機構9から駆動輪7までの動力伝達経路には、カウンタギア15及びドライブギア16が一体回転するように設けられているカウンタシャフト17と、ドライブギア16の回転が伝達されるディファレンシャル機構18と、ドライブシャフト19とが設けられている。カウンタシャフト17は、カウンタギア15が出力ギア8と噛み合うように設けられている。そのため、差動機構9から出力された動力は、出力ギア8、カウンタギア15、カウンタシャフト17、ドライブギア16を介してディファレンシャル機構18に伝達される。ディファレンシャル機構18に伝達された動力は、その後ドライブシャフト19を介して駆動輪7に伝達される。   As shown in FIG. 1, the output gear 8 is connected to a differential mechanism 9. In the power transmission path from the differential mechanism 9 to the drive wheel 7, a counter shaft 17 provided so that the counter gear 15 and the drive gear 16 rotate integrally, and a differential mechanism that transmits the rotation of the drive gear 16. 18 and a drive shaft 19 are provided. The counter shaft 17 is provided so that the counter gear 15 meshes with the output gear 8. Therefore, the power output from the differential mechanism 9 is transmitted to the differential mechanism 18 via the output gear 8, the counter gear 15, the counter shaft 17, and the drive gear 16. The power transmitted to the differential mechanism 18 is then transmitted to the drive wheel 7 via the drive shaft 19.

差動機構9は、上述したように相互に差動回転可能な3つの回転要素を有している。差動機構9は、外歯歯車であるサンギアSと、そのサンギアSに対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギアRと、これらのギアS、Rに噛み合うピニオンPを自転かつ公転自在に保持するキャリアCrとを備えている。この形態では、図1に示すように、サンギアSには第2MG6が接続され、リングギアRにはクラッチ9を介して内燃機関3及び第1MG5が接続され、キャリアCrには出力ギア8が接続されている。図示のサンギアSは本発明の第2回転要素に、リングギアRは本発明の第1回転要素に、キャリアCrは本発明の第3回転要素に、それぞれ相当している。   As described above, the differential mechanism 9 has three rotating elements that are differentially rotatable with respect to each other. The differential mechanism 9 rotates and rotates a sun gear S that is an external gear, a ring gear R that is an internal gear disposed coaxially with the sun gear S, and a pinion P that meshes with these gears S and R. And a carrier Cr which is held so as to be freely revolved. In this embodiment, as shown in FIG. 1, the second gear MG6 is connected to the sun gear S, the internal combustion engine 3 and the first MG5 are connected to the ring gear R via the clutch 9, and the output gear 8 is connected to the carrier Cr. Has been. The illustrated sun gear S corresponds to the second rotating element of the present invention, the ring gear R corresponds to the first rotating element of the present invention, and the carrier Cr corresponds to the third rotating element of the present invention.

クラッチ10は、エンジン3及び第1MG5とリングギアRとの間に備えられ、その間で動力伝達を断続する。即ち、クラッチ10は、エンジン3及び第1MG5とリングギアRとを接続して動力が伝達される係合状態と、その接続を解放して動力伝達が阻止される解放状態とに切り替えられる。   The clutch 10 is provided between the engine 3 and the first MG 5 and the ring gear R, and power transmission is interrupted therebetween. That is, the clutch 10 is switched between an engaged state where the engine 3 and the first MG 5 and the ring gear R are connected and power is transmitted, and a released state where the connection is released and power transmission is blocked.

ブレーキ11は、ケース13に固定され、そのケース13とリングギアRとの間に備えられている。ブレーキ11は、リングギアRを回転不能に制動する制動状態とその制動を解除する制動解放状態とに切り替えられる。   The brake 11 is fixed to the case 13 and is provided between the case 13 and the ring gear R. The brake 11 is switched between a braking state in which the ring gear R is braked so as not to rotate and a braking release state in which the braking is released.

駆動装置2の動作は、制御装置20によって制御される。制御装置20は、ハイブリッド車両1の運転を適正に制御するためのコンピュータとして構成されており、エンジン3、第1MG5、第2MG6、クラッチ10、ブレーキ11、車両1の車速に応じた信号を出力する車速センサ21、及びアクセル開度に応じた信号を出力するアクセル開度センサ22等と接続されている。この他にも制御装置20には各種のセンサ等の周辺機器が接続されているが、それらの図示は省略した。   The operation of the driving device 2 is controlled by the control device 20. The control device 20 is configured as a computer for appropriately controlling the operation of the hybrid vehicle 1, and outputs signals corresponding to the engine 3, the first MG 5, the second MG 6, the clutch 10, the brake 11, and the vehicle speed of the vehicle 1. A vehicle speed sensor 21 and an accelerator opening sensor 22 that outputs a signal corresponding to the accelerator opening are connected. In addition to this, peripheral devices such as various sensors are connected to the control device 20, but these are not shown.

制御装置20は、車両1の走行状態すなわち車速センサ21等の各種センサから取得した数値に応じて、駆動装置2の駆動モードが、第1駆動モードとしてのシリーズ・パラレル駆動モード、第2駆動モードとしてのシリーズ駆動モード、及び第3駆動モードとしてのEV駆動モードのいずれか1つに選択的に切り替えられるように、エンジン3、第1MG5、第2MG6、クラッチ10、及びブレーキ11等の動作をそれぞれ制御する。   The control device 20 determines that the drive mode of the drive device 2 is the series / parallel drive mode as the first drive mode, the second drive mode, in accordance with the traveling state of the vehicle 1, that is, the numerical values acquired from various sensors such as the vehicle speed sensor 21. The operation of the engine 3, the first MG5, the second MG6, the clutch 10, the brake 11 and the like are respectively switched so as to be selectively switched to any one of the series drive mode as the first drive mode and the EV drive mode as the third drive mode. Control.

まず、シリーズ・パラレル駆動モードにて車両1を走行させる場合は、制御装置20によって、クラッチ10が係合状態及びブレーキ11が制動解放状態にそれぞれ制御され、エンジン3、発電機として第1MG5及び電動機として第2MG6がそれぞれ動作するように制御される。エンジン3の動力は、クラッチ10が係合状態及びブレーキ11が制動解放状態であるためリングギアRへと伝達される。また、リングギアRは、ブレーキ11が制動解放状態であるため、回転させることができる。そのため、エンジン3の動力は、リングギアRを介して出力ギア8を駆動するキャリアCrに伝達される。また、電動機として動作する第2MG6の動力は、サンギアSを介して出力ギア8を駆動するキャリアCrに伝達される。従って、エンジン3及び第2MG6の動力によって車両1を走行させることができる。このとき、エンジン3の動力によって、伝達軸4に接続された第1MG5が回転駆動させられて発電を行う、すなわち発電機として動作する。発電機によって発電された電力は、不図示のインバータ及び不図示のバッテリを介して第2MG6に供給される。この電力により、第2MG6が電動機として動作する。なお、発電された電力は、不図示のバッテリを介せず不図示のインバータを介して、第2MG6に供給されてもよい。   First, when the vehicle 1 is driven in the series / parallel drive mode, the control device 20 controls the clutch 10 to the engaged state and the brake 11 to the brake released state, respectively, and the engine 3, the first MG 5 and the electric motor as the generator are controlled. The second MG 6 is controlled so as to operate. The power of the engine 3 is transmitted to the ring gear R because the clutch 10 is in the engaged state and the brake 11 is in the brake released state. Further, the ring gear R can be rotated because the brake 11 is in a brake released state. Therefore, the power of the engine 3 is transmitted to the carrier Cr that drives the output gear 8 via the ring gear R. The power of the second MG 6 that operates as an electric motor is transmitted via the sun gear S to the carrier Cr that drives the output gear 8. Therefore, the vehicle 1 can be driven by the power of the engine 3 and the second MG 6. At this time, the first MG 5 connected to the transmission shaft 4 is rotationally driven by the power of the engine 3 to generate electric power, that is, operate as a generator. The electric power generated by the generator is supplied to the second MG 6 via an inverter (not shown) and a battery (not shown). With this electric power, the second MG 6 operates as an electric motor. The generated power may be supplied to the second MG 6 via an inverter (not shown) instead of a battery (not shown).

次に、シリーズ駆動モードにて車両1を走行させる場合は、制御装置20によって、クラッチ10が解放状態及びブレーキ11が制動状態にそれぞれ制御され、エンジン3、発電機として第1MG5及び電動機として第2MG6がそれぞれ動作するように制御される。エンジン3の動力は、クラッチ10が解放状態であるためリングギアRへと伝達されない。また、リングギアRは、制動状態のブレーキ11によって、回転しないように固定されている。そのため、電動機として動作する第2MG6の動力が、サンギアSを介して出力ギア8を駆動するキャリアCrに伝達される。これにより、第2MG6の動力によって車両1を走行させることができる。このとき、エンジン3の動力によって、伝達軸4に接続された第1MG5が回転駆動させられて発電を行う、すなわち発電機として動作する。発電機によって発電された電力は、不図示のインバータ及び不図示のバッテリを介して第2MG6に供給される。この電力により、第2MG6が電動機として動作する。なお、発電された電力は、不図示のバッテリを介せず不図示のインバータを介して、第2MG6に供給されてもよい。   Next, when the vehicle 1 is driven in the series drive mode, the control device 20 controls the clutch 10 to the disengaged state and the brake 11 to the braking state, respectively, and the engine 3, the first MG 5 as the generator and the second MG 6 as the motor. Are controlled to operate. The power of the engine 3 is not transmitted to the ring gear R because the clutch 10 is in the released state. The ring gear R is fixed so as not to rotate by the brake 11 in a braking state. Therefore, the power of the second MG 6 that operates as an electric motor is transmitted to the carrier Cr that drives the output gear 8 via the sun gear S. As a result, the vehicle 1 can be driven by the power of the second MG 6. At this time, the first MG 5 connected to the transmission shaft 4 is rotationally driven by the power of the engine 3 to generate electric power, that is, operate as a generator. The electric power generated by the generator is supplied to the second MG 6 via an inverter (not shown) and a battery (not shown). With this electric power, the second MG 6 operates as an electric motor. The generated power may be supplied to the second MG 6 via an inverter (not shown) instead of a battery (not shown).

続いて、EV駆動モードにて車両1を走行させる場合は、制御装置20によって、クラッチ10が係合状態及びブレーキ11が制動状態にそれぞれ制御され、第2MG6が電動機として動作するように制御される。エンジン3及び第1MG5は、クラッチ10が係合状態であるため、それらが動作するように制御装置20によって制御されるが、ブレーキ11が制動状態であるのでそれらの動作を停止させる。また、リングギアRは、制動状態のブレーキ11によって、回転しないように固定されている。そのため、電動機として動作する第2MG6の動力は、サンギアSを介して出力ギア8を駆動するキャリアCrに伝達される。これにより、第2MG6の動力によって車両1を走行させることができる。以上のように、制御装置20は、本発明の制御手段として機能する。   Subsequently, when the vehicle 1 is driven in the EV drive mode, the control device 20 controls the clutch 10 to be in an engaged state and the brake 11 to be in a braking state, and controls the second MG 6 to operate as an electric motor. . Since the clutch 10 is in the engaged state, the engine 3 and the first MG 5 are controlled by the control device 20 so that they operate. However, since the brake 11 is in the braking state, the operation thereof is stopped. The ring gear R is fixed so as not to rotate by the brake 11 in a braking state. Therefore, the power of the second MG 6 that operates as an electric motor is transmitted via the sun gear S to the carrier Cr that drives the output gear 8. As a result, the vehicle 1 can be driven by the power of the second MG 6. As described above, the control device 20 functions as the control means of the present invention.

図2及び図3は差動機構9の共線図の一例を示している。周知のように共線図は遊星歯車機構等の差動機構の各回転要素をギア比(速比)に基づく間隔で配列したときに各回転要素の回転速度を直線で表すことができる周知のものである。図2及び図3に示すように、差動機構9としてのシングルピニオン型の遊星歯車機構9の3つの回転要素を共線図上に配列したときには、サンギアS、キャリアCr、リングギアRの順番でこれらの要素が並べられる。即ち、第1回転要素としてのリングギアRと第2回転要素としてのサンギアSとの間に第3回転要素としてのキャリアCrが位置するように各回転要素が組み合わされている。上述したように、図1から図3までを参照すると、サンギアSには第2MG6が接続され、キャリアCrには出力ギア8が接続され、リングギアRには内燃機関3及び第1MG5がクラッチ9を介して接続されている。   2 and 3 show an example of a collinear diagram of the differential mechanism 9. As is well known, the collinear diagram is a well-known that the rotational speed of each rotating element can be represented by a straight line when the rotating elements of a differential mechanism such as a planetary gear mechanism are arranged at intervals based on the gear ratio (speed ratio). Is. As shown in FIGS. 2 and 3, when the three rotating elements of the single pinion type planetary gear mechanism 9 as the differential mechanism 9 are arranged on the collinear diagram, the order of the sun gear S, the carrier Cr, and the ring gear R is as follows. To arrange these elements. That is, the rotating elements are combined such that the carrier Cr as the third rotating element is positioned between the ring gear R as the first rotating element and the sun gear S as the second rotating element. As described above, referring to FIGS. 1 to 3, the second MG 6 is connected to the sun gear S, the output gear 8 is connected to the carrier Cr, and the internal combustion engine 3 and the first MG 5 are connected to the clutch 9 from the ring gear R. Connected through.

図2は、シリーズ・パラレル駆動モードにて車両が前進走行中の差動機構を備えたハイブリッド車両の駆動装置の共線図の一例を示している。この駆動モードでは、車両1が前進走行中であるので、出力ギア8の回転方向は、正転方向となる。また、クラッチ10が係合状態に制御され、ブレーキ11が制動解放状態に制御されているため、エンジン3から出力された正転方向のトルクはリングギアRを介してキャリアCrに伝達される。このとき、リングギアRからキャリアCrに伝達された出力トルクにより、サンギアSには逆転方向のトルクがかかる。しかし、サンギアSが逆転方向に回転しないように、第2MG6から正転方向のトルクが出力されるので、サンギアSも第2MG6も逆転方向に回転しない。従って、図2の共線図上では、第2MG6の回転速度が0となる。第2MG6の出力トルクを大きくすることにより、第2MG6は共線図上で正転方向に回転する。   FIG. 2 shows an example of a collinear diagram of a hybrid vehicle drive device having a differential mechanism in which the vehicle is traveling forward in the series / parallel drive mode. In this drive mode, since the vehicle 1 is traveling forward, the rotation direction of the output gear 8 is the forward rotation direction. Further, since the clutch 10 is controlled to the engaged state and the brake 11 is controlled to the brake released state, the forward rotation torque output from the engine 3 is transmitted to the carrier Cr via the ring gear R. At this time, the reverse torque is applied to the sun gear S by the output torque transmitted from the ring gear R to the carrier Cr. However, since the torque in the forward rotation direction is output from the second MG 6 so that the sun gear S does not rotate in the reverse rotation direction, neither the sun gear S nor the second MG 6 rotates in the reverse rotation direction. Therefore, the rotational speed of the second MG 6 is 0 on the alignment chart of FIG. By increasing the output torque of the second MG 6, the second MG 6 rotates in the forward rotation direction on the alignment chart.

図3は、シリーズ駆動モード又はEV駆動モードにて車両が前進走行中の差動機構の共線図の一例を示している。これらの駆動モードでは、車両1が前進走行中であるので、出力ギア8の回転方向は、正転方向となる。また、制動状態に制御されているブレーキ11によって、リングギアRの回転速度が0に固定される。これにより、第2MG6から出力されたトルクはキャリアCrに伝達される。図3に示すように、第2MG6は正転方向に回転している。   FIG. 3 shows an example of a collinear diagram of the differential mechanism in which the vehicle is traveling forward in the series drive mode or the EV drive mode. In these drive modes, since the vehicle 1 is traveling forward, the rotation direction of the output gear 8 is the forward rotation direction. Further, the rotation speed of the ring gear R is fixed to 0 by the brake 11 being controlled to be in a braking state. Thereby, the torque output from the second MG 6 is transmitted to the carrier Cr. As shown in FIG. 3, the second MG 6 rotates in the forward rotation direction.

以上の構成によれば、制御装置20が本発明の制御手段として機能することにより、車両1の走行状態に応じて駆動装置2の駆動モードが、シリーズ・パラレル駆動モード、シリーズ駆動モード、及びEV駆動モードのいずれか1つに選択的に切り替えることができ、車両1はこれらの3つの駆動モードにて走行することができる。また、サンギアS、リングギアR及びキャリアCrが本発明の3つの回転要素として機能することにより、相互に差動回転する3つの回転要素を実現することができる。さらに、前進走行時における各駆動モードの第2MG6の回転方向は正転方向(同一方向)である。そのため、駆動モードを切り替えても、第2MG6の回転方向は反転しない。これにより、前進走行時(出力部材を所定の方向に回転させる時)かつ駆動モードの切り替え時に、駆動装置2に発生する衝撃を抑制することができる。   According to the above configuration, when the control device 20 functions as the control means of the present invention, the drive mode of the drive device 2 is set to the series / parallel drive mode, the series drive mode, and the EV according to the traveling state of the vehicle 1. It is possible to selectively switch to any one of the drive modes, and the vehicle 1 can travel in these three drive modes. Further, the sun gear S, the ring gear R, and the carrier Cr function as the three rotating elements of the present invention, so that three rotating elements that are differentially rotated with each other can be realized. Furthermore, the rotation direction of the second MG 6 in each drive mode during forward traveling is the normal rotation direction (the same direction). Therefore, even if the drive mode is switched, the rotation direction of the second MG 6 is not reversed. Thereby, the impact which generate | occur | produces in the drive device 2 at the time of forward driving | running | working (when rotating an output member to a predetermined direction) and switching a drive mode can be suppressed.

図4は、シリーズ・パラレル走行モードにおける変速比と理論伝達効率との関係を示している。この図においては、本発明を実線L1で示し、本発明との比較のために比較例を一点鎖線L2で示している。一点鎖線L2は、相互に差動回転可能なサンギア、リングギア及びキャリアを有する遊星歯車機構として構成され、サンギアには第2MGが接続され、リングギアには車両の駆動輪に動力を出力するための出力部材が接続され、キャリアには動力伝達を断続可能なクラッチを介してエンジン及び第1MGが接続されている差動機構を備えている。また、ケースに接続され、かつキャリアを回転不能に制動する制動状態とその制動を解除する制動解放状態とに切り替え可能なブレーキを備えている。さらに、3つの駆動モードのいずれか1つに選択的に切り替えられるようにエンジン、第1MG、第2MG、クラッチ及びブレーキの動作をそれぞれ制御する制御装置を備えている。そして、クラッチがエンジン及び第1MGとキャリアとの間で動力が伝達される係合状態であるとともにブレーキが制動解放状態であり、かつエンジン及び第2MGで出力ギアを駆動するとともにエンジンで第1MGを回転駆動して発電を行うようにそれぞれ制御されることにより、3つの駆動モードのうちのシリーズ・パラレル駆動モードにて車両が走行するハイブリッド車両の駆動装置である。   FIG. 4 shows the relationship between the gear ratio and the theoretical transmission efficiency in the series / parallel running mode. In this figure, the present invention is indicated by a solid line L1, and a comparative example is indicated by a one-dot chain line L2 for comparison with the present invention. An alternate long and short dash line L2 is configured as a planetary gear mechanism having a sun gear, a ring gear, and a carrier that can be differentially rotated with each other, and the second MG is connected to the sun gear, and the ring gear outputs power to the drive wheels of the vehicle. The output member is connected, and the carrier is provided with a differential mechanism to which the engine and the first MG are connected via a clutch capable of interrupting power transmission. The brake is connected to the case and can be switched between a braking state in which the carrier is braked so as not to rotate and a braking release state in which the braking is released. Further, a control device is provided for controlling the operations of the engine, the first MG, the second MG, the clutch, and the brake so as to be selectively switched to any one of the three drive modes. The clutch is in an engaged state in which power is transmitted between the engine and the first MG and the carrier, the brake is in a brake released state, and the output gear is driven by the engine and the second MG, and the first MG is driven by the engine. A hybrid vehicle drive device in which the vehicle travels in the series / parallel drive mode of the three drive modes by being controlled so as to generate electric power by being rotationally driven.

図示するように、実線L1、及び一点鎖線L2のそれぞれの理論伝達効率は変速比に関して変化している。第1MGが0のとき理論伝達効率が1となるところをメカニカルポイントとし、このポイントより図4の左側を高速側とし、図4の右側を低速側とする。一点鎖線L2に対し、本発明の実線L1では、上述した構成によりメカニカルポイントを低速側に設定することができる。そのため、実線L1は低速側の走行の頻度が高い場合であっても、一点鎖線L2と比較して、燃費の悪化を抑制することができる。   As illustrated, the theoretical transmission efficiencies of the solid line L1 and the alternate long and short dash line L2 change with respect to the gear ratio. When the first MG is 0, the point where the theoretical transmission efficiency is 1 is a mechanical point, and the left side of FIG. 4 is the high speed side and the right side of FIG. 4 is the low speed side. In contrast to the alternate long and short dash line L2, in the solid line L1 of the present invention, the mechanical point can be set to the low speed side by the above-described configuration. Therefore, the solid line L1 can suppress deterioration in fuel consumption as compared with the alternate long and short dash line L2 even when the low-frequency side traveling frequency is high.

本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。上述した第3駆動モードとしてのEV駆動モードは、上述した制御に限られない。例えば、EV駆動モードにて車両1を走行させる場合は、制御装置20によって、クラッチ10が解放状態及びブレーキ11が制動状態にそれぞれ制御され、第2MG6が電動機として動作するように制御される。エンジン3及び第1MG5のそれぞれの動作が停止するように、制御装置20によって制御される。また、リングギアRは、制動状態のブレーキ11によって、回転しないように固定されている。そのため、電動機として動作する第2MG6の動力は、サンギアSを介して出力ギア8を駆動するキャリアCrに伝達される。これにより、第2MG6の動力によって車両1を走行させることができる。すなわち、上述したシリーズ駆動モードにおいて、エンジン3及び第1MG5のそれぞれの動作が停止するように、制御装置20によって制御されることにより、この場合のEV駆動モードとなる。この場合のEV駆動モードは、制動状態に制御されているブレーキ11によって、リングギアRの回転速度が0に固定される。これにより、第2MG6から出力されたトルクはキャリアCrに伝達される。また、エンジン3及び第1MG5のそれぞれの動作は停止している。そのため、この場合のEV駆動モードにて車両が前進走行中の差動機構の共線図の一例は図3と同じになる。図3に示すように、この場合のEV駆動モードでも第2MG6は正転方向に回転する。なお、この場合のEV駆動モードでは、車両1が前進走行中であるので、出力ギア8の回転方向は、正転方向となる。よって、上述した第3駆動モードとしてのEV駆動モードを、この場合のEV駆動モードに変更しても、上述した効果を奏することができる。   The present invention is not limited to the above-described form and can be implemented in various forms. The EV drive mode as the third drive mode described above is not limited to the control described above. For example, when the vehicle 1 is driven in the EV drive mode, the control device 20 controls the clutch 10 to be in the disengaged state and the brake 11 to be in the braking state, respectively, and controls the second MG 6 to operate as an electric motor. Control is performed by the control device 20 so that the operations of the engine 3 and the first MG 5 are stopped. The ring gear R is fixed so as not to rotate by the brake 11 in a braking state. Therefore, the power of the second MG 6 that operates as an electric motor is transmitted via the sun gear S to the carrier Cr that drives the output gear 8. As a result, the vehicle 1 can be driven by the power of the second MG 6. That is, in the series drive mode described above, the EV drive mode in this case is set by being controlled by the control device 20 so that the operations of the engine 3 and the first MG 5 are stopped. In this case, in the EV drive mode, the rotation speed of the ring gear R is fixed to 0 by the brake 11 that is controlled in the braking state. Thereby, the torque output from the second MG 6 is transmitted to the carrier Cr. Further, the operations of the engine 3 and the first MG 5 are stopped. Therefore, an example of a collinear diagram of the differential mechanism in which the vehicle is traveling forward in the EV drive mode in this case is the same as FIG. As shown in FIG. 3, even in the EV drive mode in this case, the second MG 6 rotates in the forward rotation direction. In the EV drive mode in this case, since the vehicle 1 is traveling forward, the rotation direction of the output gear 8 is the normal rotation direction. Therefore, even if the EV drive mode as the third drive mode described above is changed to the EV drive mode in this case, the above-described effects can be obtained.

上述した形態では、差動機構9としてシングルピニオン型の遊星歯車機構を適用したが、サンギアS、リングギアR、及びキャリアCrを有するダブルピニオン型の遊星歯車機構を適用してもよい。この場合、第1回転要素がキャリアCrであり、第2回転要素がサンギアSであり、第3回転要素がリングギアRであればよい。   In the embodiment described above, a single pinion type planetary gear mechanism is applied as the differential mechanism 9, but a double pinion type planetary gear mechanism having a sun gear S, a ring gear R, and a carrier Cr may be applied. In this case, the first rotating element may be the carrier Cr, the second rotating element may be the sun gear S, and the third rotating element may be the ring gear R.

上述した形態では差動機構9として遊星歯車機構を適用したが、サンローラ、リングローラ、及びキャリアを有している遊星ローラ機構を適用してもよい。   In the embodiment described above, the planetary gear mechanism is applied as the differential mechanism 9, but a planetary roller mechanism having a sun roller, a ring roller, and a carrier may be applied.

上述した形態では駆動装置2の駆動モードとして3つの駆動モードの切り替えについて説明したが、制御装置20は、車両1の走行状態すなわち車速センサ21等の各種センサから取得した数値に応じて、駆動装置2の駆動モードが、第1駆動モードとしてのシリーズ・パラレル駆動モードと、第2駆動モードとしてのシリーズ駆動モードと、に切り替えられるように、エンジン3、第1MG5、第2MG6、クラッチ10、及びブレーキ11等の動作をそれぞれ制御してもよい。   In the above-described embodiment, the switching of the three drive modes as the drive mode of the drive device 2 has been described. However, the control device 20 determines the drive device according to the traveling state of the vehicle 1, that is, the numerical values acquired from various sensors such as the vehicle speed sensor 21. 2, the engine 3, the first MG 5, the second MG 6, the clutch 10, and the brake so that the drive mode can be switched between a series / parallel drive mode as the first drive mode and a series drive mode as the second drive mode. Each of the operations such as 11 may be controlled.

車両1の減速時には、第1MG5及び第2MG6は発電機としてそれぞれ動作するように制御装置20によって制御され、その発電した電力を不図示のインバータを介して、不図示のバッテリに回生してもよい。   When the vehicle 1 is decelerated, the first MG 5 and the second MG 6 are controlled by the control device 20 so as to operate as generators, and the generated power may be regenerated to a battery (not shown) via an inverter (not shown). .

2 駆動装置
3 内燃機関(エンジン)
4 伝達軸
5 第1モータジェネレータ(第1MG、電動機、発電機)
6 第2モータジェネレータ(第2MG、電動機、発電機)
8 出力ギア(出力部材)
9 差動機構(遊星歯車機構、シングルピニオン型の遊星歯車機構、ダブルピニオン型の遊星歯車機構、遊星ローラ機構)
10 クラッチ(クラッチ手段)
11 ブレーキ(ブレーキ手段)
13 ケース
20 制御装置(制御手段)
S サンギア
R リングギア
P ピニオン
Cr キャリア
2 Drive device 3 Internal combustion engine (engine)
4 Transmission shaft 5 First motor generator (first MG, electric motor, generator)
6 Second motor generator (second MG, electric motor, generator)
8 Output gear (output member)
9 Differential mechanism (planetary gear mechanism, single pinion type planetary gear mechanism, double pinion type planetary gear mechanism, planetary roller mechanism)
10 Clutch (clutch means)
11 Brake (brake means)
13 Case 20 Control device (control means)
S Sun Gear R Ring Gear P Pinion Cr Carrier

Claims (3)

ハイブリッド車両に搭載される駆動装置であって、
相互に差動回転可能な第1回転要素、第2回転要素、及び第3回転要素を有するとともに、これら回転要素を共線図上に配列したときに前記第1回転要素と前記第2回転要素との間に前記第3回転要素が位置するように各回転要素が組み合わされ、かつ前記第1回転要素には動力伝達を断続可能なクラッチ手段を介して内燃機関及び第1モータジェネレータが接続され、前記第2回転要素には第2モータジェネレータが接続され、前記第3回転要素には前記車両の駆動輪に動力を出力するための出力部材が接続されている差動機構と、
前記第1回転要素を回転不能に制動する制動状態とその制動を解除する制動解放状態とに切り替え可能なブレーキ手段と、
前記車両の走行状態に応じて前記駆動装置の駆動モードが、前記クラッチ手段が前記内燃機関及び前記第1モータジェネレータと前記第1回転要素との間で動力が伝達される係合状態であるとともに前記ブレーキ手段が前記制動解放状態であり、かつ前記内燃機関及び前記第2モータジェネレータで前記出力部材を駆動するとともに前記内燃機関で前記第1モータジェネレータを回転駆動して発電を行う第1駆動モードと、前記クラッチ手段が前記内燃機関及び前記第1モータジェネレータと前記第1回転要素との間の動力伝達が阻止される解放状態であるとともに前記ブレーキ手段が前記制動状態であり、かつ前記第2モータジェネレータで前記出力部材を駆動するとともに前記内燃機関で前記第1モータジェネレータを回転駆動して発電を行う第2駆動モードと、に切り替えられるように前記内燃機関、前記第1モータジェネレータ、前記第2モータジェネレータ、前記クラッチ手段、及び前記ブレーキ手段の動作をそれぞれ制御する制御手段と、
を備えたハイブリッド車両の駆動装置。
A drive device mounted on a hybrid vehicle,
The first rotating element and the second rotating element have a first rotating element, a second rotating element, and a third rotating element that are differentially rotatable with each other, and the rotating elements are arranged on a collinear diagram. The rotary elements are combined so that the third rotary element is positioned between the internal combustion engine and the first motor generator via clutch means capable of interrupting power transmission. A differential mechanism in which a second motor generator is connected to the second rotating element, and an output member for outputting power to driving wheels of the vehicle is connected to the third rotating element;
Brake means switchable between a braking state in which the first rotation element is braked in a non-rotatable manner and a braking release state in which the braking is released;
The drive mode of the drive device is in an engaged state in which power is transmitted between the internal combustion engine, the first motor generator, and the first rotating element according to the traveling state of the vehicle. A first drive mode in which the brake means is in the brake released state, and the internal combustion engine and the second motor generator drive the output member and the internal combustion engine rotationally drives the first motor generator to generate electric power. The clutch means is in a released state in which power transmission between the internal combustion engine and the first motor generator and the first rotating element is blocked, and the brake means is in the braking state, and the second The motor generator drives the output member and the internal combustion engine drives the first motor generator to generate power. Second driving mode and, the internal combustion engine to be switched on to carry out, and the first motor generator, the second motor-generator, the clutch means, and control means for respectively controlling operation of said brake means,
A drive device for a hybrid vehicle comprising:
前記差動機構は、サンギア、リングギア、及びキャリアを有するシングルピニオン型の遊星歯車機構であり、
前記第1回転要素が前記リングギアであり、前記第2回転要素が前記サンギアであり、前記第3回転要素が前記キャリアである請求項1に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
The differential mechanism is a single pinion type planetary gear mechanism having a sun gear, a ring gear, and a carrier,
2. The drive device for a hybrid vehicle according to claim 1, wherein the first rotation element is the ring gear, the second rotation element is the sun gear, and the third rotation element is the carrier.
前記差動機構は、サンギア、リングギア、及びキャリアを有するダブルピニオン型の遊星歯車機構であり、
前記第1回転要素が前記キャリアであり、前記第2回転要素が前記サンギアであり、前記第3回転要素が前記リングギアである請求項1に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
The differential mechanism is a double pinion type planetary gear mechanism having a sun gear, a ring gear, and a carrier,
2. The drive device for a hybrid vehicle according to claim 1, wherein the first rotating element is the carrier, the second rotating element is the sun gear, and the third rotating element is the ring gear.
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