JP2012086725A - ハイブリッド車両の駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド車両における電動機の大型化を防止しつつ、出力トルクを増加させる。
【解決手段】ハイブリッド車両の駆動装置（１００）は、内燃機関（２００）、第１電動機（ＭＧ１）及び第２電動機（ＭＧ２）を含む動力要素と、駆動軸（５００）と、第１回転要素（Ｓ１）、第２回転要素（Ｒ１）、第３回転要素（Ｃ１）を含む動力伝達機構（３００）と、第２電動機及び駆動軸間に設けられた減速機（６００）と、第１回転要素及び連結部位（４１０）間に設けられた第１クラッチ（７１０）と、第２電動機及び連結部位間に設けられた第２クラッチ（７２０）と、第１クラッチを係合し、第２クラッチを解放する第１の動力伝達モード、第１クラッチを解放し、第２クラッチを係合する第２の動力伝達モードを相互に切替可能な切替手段（１００）とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、多様な動力伝達態様を実現可能に構成されたハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両の駆動装置の技術分野に関する。

この種のハイブリッド車両には、エンジンに加えて、第１電動機及び第２電動機の２種類の電動機が動力要素として備えられる。このうち第２電動機は、例えば減速機を介して駆動軸に連結され、増幅したトルクを出力可能に構成される。例えば特許文献１では、第１電動機及び減速機間の連結を断接可能な第１クラッチと、第１電動機及び出力軸間の連結を断接可能な第２クラッチとを備えるハイブリッド車両の駆動装置が開示されている。

特開２００９−０５１２６２号公報

特許文献１に係る技術では、第２クラッチを連結して動力を出力する場合、第２電動機から出力される動力が減速機を介してトルク増幅して出力される。一方で、第１電動機から出力される動力は、減速機を介さずにそのまま出力されるため、仮に何らの対策も施さなければ、第１電動機が大型化してしまうおそれがある。即ち、第２電動機に対してのみ減速機が設けられているため、互いに連結された第１電動機及び第２電動機から夫々動力を出力しようとすると、第１電動機の大型化が避けられない。

本発明は、例えば上述した問題点に鑑みなされたものであり、電動機の大型化を抑制しつつ、出力トルクを増加させることが可能なハイブリッド車両の駆動装置を提供することを課題とする。

本発明のハイブリッド車両の駆動装置は上記課題を解決するために、内燃機関、第１電動機及び第２電動機を含む動力要素と、前記動力要素からの動力を車軸に伝達する駆動軸と、前記第１電動機に連結部位を介して連結された第１回転要素、前記駆動軸に連結された第２回転要素、及び前記内燃機関に連結された第３回転要素を含む相互に差動回転可能な複数の回転要素を有する動力伝達機構と、第２電動機及び駆動軸間に設けられた減速機と、前記第１回転要素及び前記連結部位間の連結を切り離し及び結合可能な第１クラッチと、前記第２電動機及び前記連結部位間の連結を切り離し及び結合可能な第２クラッチと、前記第１クラッチを係合し、前記第２クラッチを解放する第１の動力伝達モード、前記第１クラッチを解放し、前記第２クラッチを係合する第２の動力伝達モードを相互に切替可能な切替手段とを備える。

本発明に係るハイブリッド車両の駆動装置は、駆動軸に対し動力を供給可能な動力要素として、例えば燃料種別、燃料の供給態様、燃料の燃焼態様、吸排気系の構成及び気筒配列等を問わない各種の態様を採り得る内燃機関、並びにモータジェネレータ等の電動発電機として構成され得る第１電動機及び第２電動機を少なくとも備えている。

上述した各動力要素のうち内燃機関及び第１電動機は、複数の回転要素を含む動力伝達機構を介して駆動軸に連結されている。動力伝達機構は、第１電動機に連結部位を介して連結された第１回転要素、駆動軸に連結された第２回転要素、及び内燃機関に連結された第３回転要素を含んでおり、各回転要素の状態（端的には、回転態様を規定する物理状態であり、回転可能であるか否か及び他の回転要素と連結された状態にあるか否か等を含む）に応じて定まる各種の動力伝達モードに従って動力伝達を行う。動力伝達機構は、一又は複数の遊星歯車機構等のギヤ機構を好適な一形態として採り得、複数の遊星歯車機構を含む場合には、各遊星歯車機構を構成する回転要素の一部が複数の遊星歯車機構相互間で適宜共有され得る。

上述した各動力要素のうち第２電動機は、減速機を介して駆動軸に連結されている。減速機は、例えば上述した動力伝達機構と同様に複数の回転要素を有する遊星歯車機構として構成される。減速機は、第２電動機から出力される動力をトルク増幅して駆動軸に出力することが可能である。尚、第２電動機は、第１電動機及び動力伝達機構間に設けられた連結部位とも連結されている。

本発明に係るハイブリッド車両の駆動装置は更に、第１回転要素及び連結部位間の連結を切り離し及び結合可能な第１クラッチと、第２電動機及び連結部位間の連結を切り離し及び結合可能な第２クラッチとを備えている。第１クラッチ及び第２クラッチは、例えばドグクラッチ等として構成され、回転可能とされた２つの係合部が互いに係合することによって動力伝達を実現し、切り離されることによって動力伝達を遮断する。

上述した第１クラッチ及び第２クラッチは、例えばＥＣＵ（Electronic Controlled Unit）の一部として構成される切替手段によって、その係合状態がそれぞれ制御される。切替手段は、第１クラッチを係合し、第２クラッチを解放する第１の動力伝達モード、及び第１クラッチを解放し、第２クラッチを係合する第の２の動力伝達モードを相互に切替可能に構成されている。

第１の動力伝達モードによれば、第１クラッチが係合されているため、第１電動機が第１回転要素に連結された状態となる。また、第２クラッチが解放されているため、第１電動機及び第２電動機が互いに切り離された状態となる。第１の動力伝達モードでは、内燃機関が動力伝達機構を介して駆動軸に動力を出力すると共に、第２電動機が減速機を介して駆動軸に動力を出力する。第１電動機は、動力伝達機構を介して伝達される内燃機関からの動力を利用して回生を行ってもよいし、動力伝達機構を介して内燃機関をアシストするような動力を出力してもよい。

第２の動力伝達モードによれば、第１クラッチが解放されているため、第１電動機が第１回転要素から切り離された状態となる。よって、第１電動機から出力された動力は、動力伝達機構へと伝達されない。一方で、第２クラッチが係合されているため、第１電動機及び第２電動機が互いに連結された状態となる。このため、第１電動機は第２電動機に連結された減速機を介して、駆動軸に動力を出力することができる。第２の動力伝達モードでは、内燃機関は停止された状態となり、第１電動機及び第２電動機から出力された動力が駆動軸に出力される。

ここで特に、第２の動力伝達モードでは、第２電動機に加えて、第１電動機も減速機を介して動力を出力する。このため、第１電動機から出力された動力もトルク増幅される。よって、駆動軸に出力される動力を好適に増加させることができる。尚、第１電動機が減速機を介さずに動力を出力する構成では、トルク増幅を実現しようとすると、第１電動機が大型化してしまう。また、第１電動機用の他の減速機を設けたとしても、装置全体が大型化してしまう。

しかるに本発明では、上述したように、第２の動力伝達モードにおいて、第１電動機が第２電動機に連結されていた減速機を用いて動力を出力することができる。従って、第１電動機及び装置全体の大型化を防止することができ、ハイブリッド車両への搭載性を向上させることが可能である。

尚、本発明のハイブリッド車両の駆動装置には、上述した第１クラッチ及び第２クラッチ以外のクラッチが設けられていてもよい。また切替手段は、第１の動力伝達モード及び第２の動力伝達モード以外の動力伝達モードへの切替も可能に構成されてよい。

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よれば、動力伝達モードを切替可能なハイブリッド車両において、電動機の大型化を防止しつつ、出力トルクを増加させることが可能である。

本発明のハイブリッド車両の駆動装置の一態様では、前記第３回転要素及び前記連結部位間の連結を切り離し及び結合可能な第３クラッチを更に備え、前記切替手段は、前記第１の動力伝達モード及び前記第２の動力伝達モードに加えて、前記第１クラッチ及び前記第２クラッチを夫々解放し、前記第３クラッチを係合する第３の動力伝達モードを相互に切替可能とされている。

この態様によれば、第３回転要素及び連結部位間の連結を切り離し及び結合可能な第３クラッチが更に備えられているため、その係合状態を変化させることによって、第３回転要素及び連結部位間の動力伝達を制御できる。本態様に係る切替手段は、上述した第１の動力伝達モード及び第２の動力伝達モードに加えて、第１クラッチ及び第２クラッチを夫々解放し、第３クラッチを係合する第３の動力伝達モードを相互に切替可能とされている。

第３の動力伝達モードによれば、第１クラッチ及び第２クラッチが共に解放されているため、第１電動機から出力される動力が第１回転要素及び第２電動機へは伝達されない。一方で、第３クラッチが係合されているため、内燃機関から出力された動力は、第３回転要素及び連結部位を介して第１電動機へと伝達される。このため、第１電動機は、内燃機関から出力された動力を利用した回生を行える。第１電動機の回生によって得られた電力は、蓄電手段等に充電され、第２電動機の動力として利用される。即ち、第３の動力伝達モードでは、内燃機関から出力された動力が第１電動機によって一時的に電力へと変換され、その電力を利用して第２電動機が駆動軸へ動力を出力する。

第３の動力伝達モードでは特に、内燃機関から出力された動力が、第１回転要素を介して第１電動機に伝達されない（即ち、第３の回転要素を介して直接伝達される）ため、動力伝達機構におけるギヤ比の関係等によって、第１電動機が高回転化してしまうことを防止できる。

本発明のハイブリッド車両の駆動装置の他の態様では、前記切替手段は、前記第１の動力伝達モード、前記第２の動力伝達モード及び前記第３の動力伝達モードに加えて、前記第１クラッチを解放し、前記第２クラッチ及び前記第３クラッチを夫々係合する第４の動力伝達モードを相互に切替可能とされている。

この態様によれば、切替手段は、上述した第１の動力伝達モード、第２の動力伝達モード及び第３の動力伝達モードに加えて、第１クラッチを解放し、第２クラッチ及び第３クラッチを夫々係合する第４の動力伝達モードを相互に切替可能とされている。

第４の動力伝達モードによれば、第１クラッチが解放されているため、第１電動機から出力される動力が第１回転要素に伝達されない。一方で、第２クラッチ及び第３クラッチが係合されているため、内燃機関から出力された動力は、第３回転要素から連結部位と伝達され、第１電動機及び第２電動機へと伝達される。このため、内燃機関から出力された動力は、第２電動機に連結された減速機を介して駆動軸へ出力される。よって、内燃機関から出力された動力に対してもトルク増幅が可能となり、より効果的に出力トルクを増加させることが可能である。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。

ハイブリッド車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。 第１実施形態に係るハイブリッド駆動装置の構成を概念的に表してなる概略構成図である。 エンジンの一断面構成を例示する模式図である。 第１実施形態に係るハイブリッド駆動装置によって実現される動力伝達モードを示すマトリクス図である。 ＥＶ２モードの動作点を示す共線図である。 シリーズパラレルモードの動作点を示す共線図である。 第２実施形態に係るハイブリッド駆動装置の構成を概念的に表してなる概略構成図である。 第２実施形態に係るハイブリッド駆動装置によって実現される動力伝達モードを示すマトリクス図である。 シリーズモードの動作点を示す共線図である。 パラレルモードの動作点を示す共線図である。

以下では、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。

＜第１実施形態＞
先ず、本実施形態に係るハイブリッド車両の全体構成について、図１を参照して説明する。ここに図１は、ハイブリッド車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。

図１において、本実施形態に係るハイブリッド車両１は、ハイブリッド駆動装置１０、ＰＣＵ（Power Control Unit）１１、バッテリ１２、アクセル開度センサ１３、車速センサ１４及びＥＣＵ１００を備えて構成されている。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を備え、ハイブリッド車両１の各部の動作を制御可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「切替手段」の一例であるモード切替部を含んで構成される。ＥＣＵ１００は、例えばＲＯＭ等に格納された制御プログラムに従って、ハイブリッド車両１における各種制御を実行可能に構成されている。

ＰＣＵ１１は、バッテリ１２から取り出した直流電力を交流電力に変換して後述するモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２に供給する。また、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ１２に供給することが可能な不図示のインバータを含んでいる。即ち、ＰＣＵ１１は、バッテリ１２と各モータジェネレータとの間の電力の入出力、或いは各モータジェネレータ相互間の電力の入出力（即ち、この場合、バッテリ１２を介さずに各モータジェネレータ相互間で電力の授受が行われる）を制御可能に構成された電力制御ユニットである。ＰＣＵ１１は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００によってその動作が制御される構成となっている。

バッテリ１２は、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２を力行するための電力に係る電力供給源として機能する充電可能な蓄電手段である。

アクセル開度センサ１３はハイブリッド車両１の図示せぬアクセルペダルの操作量たるアクセル開度Ｔａを検出可能に構成されたセンサである。アクセル開度センサ１３は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたアクセル開度Ｔａは、ＥＣＵ１００によって一定又は不定の周期で参照される構成となっている。

車速センサ１４は、ハイブリッド車両１の車速Ｖを検出可能に構成されたセンサである。車速センサ１４は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された車速Ｖは、ＥＣＵ１００によって一定又は不定の周期で参照される構成となっている。

ハイブリッド駆動装置１０は、ハイブリッド車両１のパワートレインとして機能する動力ユニットであり、本発明に係る「ハイブリッド車両の駆動装置」の一例である。ここで、図２を参照し、ハイブリッド駆動装置１０の詳細な構成について説明する。ここに図２は、ハイブリッド駆動装置の構成を概念的に表してなる概略構成図である。

図２において、ハイブリッド駆動装置１０は、主にエンジン２００、動力分割機構３００、モータジェネレータＭＧ１（以下、適宜「ＭＧ１」と略称する）、モータジェネレータＭＧ２（以下、適宜「ＭＧ２」と略称する）、入力軸４００、駆動軸５００、減速機６００、第１クラッチ７１０及び第２クラッチ７２０を備えて構成されている。

エンジン２００は、本発明に係る「内燃機関」の一例たるガソリンエンジンであり、ハイブリッド車両１の主たる動力源として機能するように構成されている。ここで、図３を参照し、エンジン２００の詳細な構成について説明する。ここに、図３は、エンジンの一断面構成を例示する模式図である。

尚、本発明における「内燃機関」とは、例えば２サイクル又は４サイクルレシプロエンジン等を含み、少なくとも一の気筒を有し、当該気筒内部の燃焼室において、例えばガソリン、軽油或いはアルコール等の各種燃料を含む混合気が燃焼した際に発生する力を、例えばピストン、コネクティングロッド及びクランク軸等の物理的又は機械的な伝達手段を適宜介して駆動力として取り出すことが可能に構成された機関を包括する概念である。係る概念を満たす限りにおいて、本発明に係る内燃機関の構成は、エンジン２００のものに限定されず各種の態様を有してよい。また、エンジン２００は、紙面と垂直な方向に４本の気筒２０１が直列に配されてなる直列４気筒エンジンであるが、個々の気筒２０１の構成は相互に等しいため、図３においては一の気筒２０１についてのみ説明を行うこととする。

図３において、エンジン２００は、気筒２０１内において燃焼室に点火プラグ（符号省略）の一部が露出してなる点火装置２０２による点火動作を介して混合気を燃焼せしめると共に、係る燃焼による爆発力に応じて生じるピストン２０３の往復運動を、コネクティングロッド２０４を介して、クランクシャフト２０５の回転運動に変換することが可能に構成されている。

クランクシャフト２０５近傍には、クランクシャフト２０５の回転位置（即ち、クランク角）を検出するクランクポジションセンサ２０６が設置されている。このクランクポジションセンサ２０６は、ＥＣＵ１００（不図示）と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００では、このクランクポジションセンサ２０６から出力されるクランク角信号に基づいて、エンジン２００の機関回転数ＮＥが算出される構成となっている。

エンジン２００において、外部から吸入された空気は吸気管２０７を通過し、吸気ポート２１０を介して吸気バルブ２１１の開弁時に気筒２０１内部へ導かれる。一方、吸気ポート２１０には、インジェクタ２１２の燃料噴射弁が露出しており、吸気ポート２１０に対し燃料を噴射することが可能な構成となっている。インジェクタ２１２から噴射された燃料は、吸気バルブ２１１の開弁時期に前後して吸入空気と混合され、上述した混合気となる。

燃料は、図示せぬ燃料タンクに貯留されており、図示せぬフィードポンプの作用により、図示せぬデリバリパイプを介してインジェクタ２１２に供給される構成となっている。気筒２０１内部で燃焼した混合気は排気となり、吸気バルブ２１１の開閉に連動して開閉する排気バルブ２１３の開弁時に排気ポート２１４を介して排気管２１５に導かれる。

一方、吸気管２０７における、吸気ポート２１０の上流側には、図示せぬクリーナを経て導かれた吸入空気に係る吸入空気量を調節可能なスロットルバルブ２０８が配設されている。このスロットルバルブ２０８は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されたスロットルバルブモータ２０９によってその駆動状態が制御される構成となっている。尚、ＥＣＵ１００は、基本的には不図示のアクセルペダルの開度（即ち、上述したアクセル開度Ｔａ）に応じたスロットル開度が得られるようにスロットルバルブモータ２０９を制御するが、スロットルバルブモータ２０９の動作制御を介してドライバの意思を介在させることなくスロットル開度を調整することも可能である。即ち、スロットルバルブ２０８は、一種の電子制御式スロットルバルブとして構成されている。

排気管２１５には、三元触媒２１６が設置されている。三元触媒２１６は、エンジン２００から排出される排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）を還元すると同時に、排気中のＣＯ（一酸化炭素）及びＨＣ（炭化水素）を酸化可能に構成された触媒装置である。尚、触媒装置の採り得る形態は、このような三元触媒に限定されず、例えば三元触媒に代えて或いは加えて、ＮＳＲ触媒（ＮＯｘ吸蔵還元触媒）或いは酸化触媒の各種触媒が設置されていてもよい。

排気管２１５には、エンジン２００の排気空燃比を検出することが可能に構成された空燃比センサ２１７が設置されている。更に、気筒２０１を収容するシリンダブロックに設置されたウォータージャケットには、エンジン２００を冷却するために循環供給される冷却水（ＬＬＣ）に係る冷却水温を検出するための水温センサ２１８が配設されている。これら空燃比センサ２１７及び水温センサ２１８は、夫々ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された空燃比及び冷却水温は、夫々ＥＣＵ１００により一定又は不定の検出周期で把握される構成となっている。

図２に戻り、モータジェネレータＭＧ１は、本発明に係る「第１電動機」の一例たる電動発電機であり、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備えた構成となっている。モータジェネレータＭＧ２は、本発明に係る「第２電動機」の一例であり、モータジェネレータＭＧ１と同様に、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備えた構成となっている。尚、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２は、例えば同期電動発電機として構成され、例えば外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備える構成を有するが、他の構成を有していてもよい。

動力分割機構３００は、本発明の「動力伝達機構」の一例であり、中心部に設けられた本発明の「第１回転要素」の一例たるサンギヤＳ１と、サンギヤＳ１の外周に同心円状に設けられた、本発明の「第２回転要素」の一例たるリングギヤＲ１と、サンギヤＳ１とリングギヤＲ１との間に配置されてサンギヤＳ１の外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギヤＰ１と、これら各ピニオンギヤの回転軸を軸支する本発明の「第３回転要素」の一例たるキャリアＣ１とを備えている。

ここで、サンギヤＳ１は、サンギヤ軸３１０を介してＭＧ１のロータＲＴ１に連結されており、その回転数はＭＧ１の回転数Ｎｍｇ１（以下、適宜「ＭＧ１回転数Ｎｍｇ1」と称する）と等価である。また、リングギヤＲ１は、駆動軸５００及び減速機６００を介してＭＧ２のロータＲＴ２に結合されており、その回転数はＭＧ２の回転数Ｎｍｇ２（以下、適宜「ＭＧ２回転数Ｎｍｇ２」と称する）と一義的な関係にある。更に、キャリアＣ１は、連結部位４１０を介してエンジン２００の先に述べたクランクシャフト２０５に連結された入力軸４００と連結されており、その回転数は、エンジン２００の機関回転数ＮＥと等価である。尚、ハイブリッド駆動装置１０において、ＭＧ１回転数Ｎｍｇ１及びＭＧ２回転数Ｎｍｇ２は、夫々レゾルバ等の回転センサにより一定の周期で検出されており、ＥＣＵ１００に一定又は不定の周期で送出されている。

一方、モータジェネレータＭＧ２は、各種減速ギヤ及び差動ギヤを含む減速機６００に連結されている。減速機６００は、上述した動力分割機構３００と同様に、複数の回転要素を含むプラネタリギヤとして構成されている。ＭＧ２から出力されるモータトルクＴｍｇ２は、減速機６００を介して各ドライブシャフトへと伝達される。またＭＧ２は、連結部位４１０を介してＭＧ１にも連結されている。

本実施形態に係るハイブリッド駆動装置１０は更に、サンギヤＳ１及び連結部位４１０間に設けられた第１クラッチ７１０、ＭＧ２及び連結部位４１０間に設けられた第２クラッチを備えている。具体的には、第１クラッチ７１０は、サンギヤＳ１に連結されたサンギヤ軸３１０と連結部位４１０とを断接可能に構成されている。また第２クラッチ７２０は、ＭＧ２及び減速機構６００に夫々連結されたＭＧ２出力軸３２０と連結部位４１０とを断接可能に構成されている。第１クラッチ７１０及び第２クラッチ７２０の各々は、例えば回転可能な噛合い式のドグクラッチとして構成されており、ＥＣＵ１００のモード切替部によって各々の係合状態が制御される。本実施形態に係るハイブリッド駆動装置１０は、第１クラッチ７１０及び第２クラッチ７２０の係合状態を変化させることにより、複数種類の動力伝達モードを実現可能である。

以下では、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置１０によって実現される動力伝達モードについて、図４から図６を参照して詳細に説明する。ここに図４は、第１実施形態に係るハイブリッド駆動装置によって実現される動力伝達モードを示すマトリクス図である。また図５は、ＥＶ２モードの動作点を示す共線図であり、図６は、シリーズパラレルモードの動作点を示す共線図である。

図４及び図５において、第１クラッチ７１０を解放（即ち、ＯＦＦ）すると共に、第２クラッチ７２０係合（即ち、ＯＮ）するとＥＶ２モードが実現される。ＥＶ２モードでは、第１クラッチ７１０が解放されているため、ＭＧ１がサンギヤＳ１から切り離された状態となる。よって、ＭＧ１から出力された動力は、動力分割機構３００へと伝達されない。一方で、第２クラッチ７２０が係合されているため、ＭＧ１及びＭＧ２が連結部位４１０を介して互いに連結された状態となる。このため、ＭＧ１はＭＧ２に連結された減速機６００を介して、駆動軸５００に動力を出力することができる。ＥＶ２モードでは、エンジン２００は停止された状態となり、ＭＧ１及びＭＧ２から出力された動力によって、ハイブリッド車両１が走行する。ＥＶ２モードは、本発明の「第２の動力伝達モード」の一例である。

ここで特に、本実施形態に係るＥＶ２モードでは、ＭＧ２に加えて、ＭＧ１も減速機６００を介して動力を出力する。このため、ＭＧ１から出力された動力もトルク増幅される。よって、駆動軸５００に出力される動力を好適に増加させることができる。尚、ＭＧ１が減速機６００を介さずに動力を出力する構成では、トルク増幅を実現しようとすると、ＭＧ１が大型化してしまう。また、ＭＧ１用の他の減速機を設けたとしても、装置全体が大型化してしまう。

これに対し本実施形態に係るＥＶ２モードでは、上述したようにＭＧ１が減速機６００を用いて動力を出力することができる。従って、ＭＧ１及び装置全体の大型化を防止することができ、ハイブリッド車両１への搭載性を向上させることが可能である。

図４及び図６において、第１クラッチ７１０を係合すると共に、第２クラッチ７２０を解放するとシリーズパラレルモードが実現される。シリーズパラレルモードでは、第１クラッチ７１０が係合されているため、ＭＧ１がサンギヤＳ１に連結された状態となる。また、第２クラッチ７２０が解放されているため、ＭＧ１及びＭＧ２が互いに切り離された状態となる。シリーズパラレルモードでは、エンジン２００が動力分割機構３００を介して駆動軸５００に動力を出力すると共に、ＭＧ２が減速機を介して駆動軸５００に動力を出力する。ＭＧ１は、動力伝達機構３００を介して伝達されるエンジン２００からの動力を利用して回生を行ってもよいし、動力伝達機構３００を介してエンジン２００をアシストするような動力を出力してもよい。シリーズパラレルモードは、本発明の「第１の動力伝達モード」の一例である。

尚、第１クラッチ７１０及び第２クラッチ７２０をいずれも解放することで、ＥＶ１モードが実現可能である。

本実施形態に係るハイブリッド駆動装置１０は、上述した３種類の動力伝達モードを走行状況に応じて切替ながら走行できるため、運転効率を効果的に高めることが可能である。尚、上述した３種類の動力伝達モード以外の動力伝達モードを実現可能に構成されても構わない。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係るハイブリッド駆動装置について、図７から図１０を参照して説明する。尚、第２実施形態は、上述の第１実施形態と比べて、一部の構成が異なり、その他の構成については概ね同様である。このため第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分について詳細に説明し、その他の重複する部分については適宜説明を省略する。

先ず、第２実施形態に係るハイブリッド駆動装置の構成について、図７を参照して説明する。ここに図７は、第２実施形態に係るハイブリッド駆動装置の構成を概念的に表してなる概略構成図である。

図７において、第２実施形態に係るハイブリッド駆動装置１０は、上述した第１実施形態の構成に加えて、第３クラッチ７３０を備えて構成されている。第３クラッチ７３０は、キャリアＣ１に連結されたキャリア軸３１０と、連結部位４１０とを断接可能に構成されている。第３クラッチ７３０は、第１クラッチ７１０及び第２クラッチ７２０と同様に、例えば回転可能な噛合い式のドグクラッチとして構成されており、ＥＣＵ１００のモード切替部によって各々の係合状態が制御される。

第２実施形態では特に、第１クラッチ７１０及び第２クラッチ７２０に加えて、第３クラッチ７３０の係合状態を変化させることにより、第１実施形態と比べて、より多くの動力伝達モードを実現可能である。

以下では、第２実施形態に係るハイブリッド駆動装置１０によって実現される動力伝達モードについて、図８から図１０を参照して詳細に説明する。ここに図８は、第２実施形態に係るハイブリッド駆動装置によって実現される動力伝達モードを示すマトリクス図である。また図９は、シリーズモードの動作点を示す共線図であり、図１０は、パラレルモードの動作点を示す共線図である。

図８及び図９において、第１クラッチ７１０及び第２クラッチ７２０を夫々解放すると共に、第３クラッチ７３０を係合するとシリーズモードが実現される。シリーズモードでは、第１クラッチ７１０及び第２クラッチ７２０が共に解放されているため、ＭＧ１から出力される動力がサンギヤＳ１及びＭＧ２へは伝達されない。一方で、第３クラッチ７３０が係合されているため、エンジン２００から出力された動力は、キャリアＣ１及び連結部位４１０を介してＭＧ１へと伝達される。このため、ＭＧ１は、エンジン２００から出力された動力を利用した回生を行える。ＭＧ１の回生によって得られた電力は、バッテリ１２に充電され、ＭＧ２の動力として利用される。即ち、シリーズモードでは、エンジン２００から出力された動力がＭＧ１によって一時的に電力へと変換され、その電力を利用してＭＧ２が駆動軸５００へ動力を出力する。シリーズモードは、本発明の「第３の動力伝達モード」の一例である。

本実施形態に係るシリーズモードでは特に、エンジン２００から出力された動力が、サンギヤＳ１を介してＭＧ１に伝達されない（即ち、キャリアＣ１及びキャリア軸３３０を介して直接伝達される）ため、動力分割機構３００におけるギヤ比の関係等によって、ＭＧ１が高回転化してしまうことを防止できる。

図８及び図１０において、第１クラッチ７１０を解放すると共に、第２クラッチ７２０及び第３クラッチ７３０を夫々係合するとパラレルモードが実現される。パラレルモードでは、第１クラッチが解放されているため、ＭＧ１から出力される動力がサンギヤＳ１に伝達されない。一方で、第２クラッチ７２０及び第３クラッチ７３０が係合されているため、エンジン２００から出力された動力は、キャリアＣ１から連結部位４１０と伝達され、ＭＧ１及びＭＧ２へと伝達される。このため、エンジン２００から出力された動力は、ＭＧ２に連結された減速機６００を介して駆動軸５００へ出力される。よって、エンジン２００から出力された動力に対してもトルク増幅が可能となり、より効果的に出力トルクを増加させることが可能である。パラレルモードは、本発明の「第４の動力伝達モード」の一例である。

尚、第１クラッチ７１０、第２クラッチ７２０及び第３クラッチ７３０を全て解放することで、ＥＶ１モードを実現できる。また、第１クラッチ７１０及び第３クラッチ７３０を夫々解放すると共に、第２クラッチ７２０を係合することでＥＶ２モードを実現でき（図５参照）、第１クラッチ７１０を係合すると共に、第２クラッチ７２０及び第３クラッチ７３０を夫々解放することで、シリーズパラレルモードを実現できる（図６参照）。

第２実施形態に係るハイブリッド駆動装置１０は、第１実施形態によって実現可能な３種類の動力伝達モードに加えて、シリーズモード及びパラレルモードの２種類の動力伝達モードを実現可能であるため、運転効率をより効果的に高めることが可能である。尚、上述した５種類の動力伝達モード以外の動力伝達モードを実現可能に構成されても構わない。

以上説明したように、第１及び第２実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置によれば、ハイブリッド車両１において複数の動力伝達モードを実現し、走行状況に応じた効率的な運転を実現することが可能である。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うハイブリッド車両の駆動装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１…ハイブリッド車両、１０…ハイブリッド駆動装置、１１…ＰＣＵ、１２…バッテリ、１３…アクセル開度センサ、１４…車速センサ、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、２０５…クランクシャフト、３００…動力分割機構、３１０…サンギヤ軸、３２０…ＭＧ２出力軸、３３０…キャリア軸、Ｓ１…サンギヤ、Ｃ１…キャリア、Ｒ１…リングギヤ、ＭＧ１…モータジェネレータ、ＭＧ２…モータジェネレータ、４００…入力軸、４１０…連結部位、５００…駆動軸、６００…減速機、７１０…第１クラッチ、７２０…第２クラッチ、７３０…第３クラッチ

Claims (3)

1. 内燃機関、第１電動機及び第２電動機を含む動力要素と、
   前記動力要素からの動力を車軸に伝達する駆動軸と、
   前記第１電動機に連結部位を介して連結された第１回転要素、前記駆動軸に連結された第２回転要素、及び前記内燃機関に連結された第３回転要素を含む相互に差動回転可能な複数の回転要素を有する動力伝達機構と、
   第２電動機及び駆動軸間に設けられた減速機と、
   前記第１回転要素及び前記連結部位間の連結を切り離し及び結合可能な第１クラッチと、
   前記第２電動機及び前記連結部位間の連結を切り離し及び結合可能な第２クラッチと、
   前記第１クラッチを係合し、前記第２クラッチを解放する第１の動力伝達モード、前記第１クラッチを解放し、前記第２クラッチを係合する第２の動力伝達モードを相互に切替可能な切替手段と
   を備えることを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
2. 前記第３回転要素及び前記連結部位間の連結を切り離し及び結合可能な第３クラッチを更に備え、
   前記切替手段は、前記第１の動力伝達モード及び前記第２の動力伝達モードに加えて、前記第１クラッチ及び前記第２クラッチを夫々解放し、前記第３クラッチを係合する第３の動力伝達モードを相互に切替可能とされている
   ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
3. 前記切替手段は、前記第１の動力伝達モード、前記第２の動力伝達モード及び前記第３の動力伝達モードに加えて、前記第１クラッチを解放し、前記第２クラッチ及び前記第３クラッチを夫々係合する第４の動力伝達モードを相互に切替可能とされている
   ことを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両の駆動装置。

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