JP2017218037A - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の走行モードを選択することができる駆動装置において、高い駆動力の要求があったときに２つの回転電機とエンジンすべての動力をフルに使い最大駆動力を発生させることが出来る駆動装置を提供する。
【解決手段】駆動装置は、第１クラッチＣ１は、中空軸２４とエンジン１０とを接続した状態および接続していない状態とを選択的に切り替え、第２クラッチＣ２は、接続軸２２とエンジン１０とを接続した状態および接続していない状態とを選択的に切り替え、ブレーキＢ１は、リングギヤＲ２の回転を規制した状態と、リングギヤＲ２の回転を規制していない状態とを選択的に切り替え、リングギヤＲ１は、キャリアＣＡ２が接続されると共に駆動軸３１に接続され、駆動軸３１と接続軸２２とが同一軸線上に配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、駆動装置に関する。

従来から、回転電機と、エンジンと、遊星歯車装置とを備えた車両の駆動装置について各種提案されている。

たとえば、特開２００６−７７８５７号公報に記載された駆動装置は、エンジンと、第１回転電機と、第２回転電機と、第１遊星歯車装置と、第２遊星歯車装置と、第３遊星歯車装置と、複数のクラッチおよびブレーキとを含む。

この駆動装置においては、クラッチおよびブレーキを切り替えることで、複数の走行モードを設定することができる。

特開２００６−７７８５７号公報

しかし、特開２００６−７７８５７号公報に記載された駆動装置は、高い駆動力の要求があった時、２つの回転電機とエンジンとのすべての動力を有効に使って最大の駆動力を発生させることができない。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、複数の走行モードを選択することができる駆動装置において、高い駆動力の要求があったときに２つの回転電機とエンジンとのすべての動力を使い最大駆動力を発生させることが出来る機構を提供することである。

本明細書に記載された駆動装置は、駆動輪に駆動力を伝達する駆動軸と、エンジンと、第１回転電機と、駆動軸に機械的に接続された第２回転電機と、第１サンギヤと、第１キャリアと、第１リングギヤとを含む第１遊星歯車装置と、第２サンギヤと、第２キャリアと、第２リングギヤとを含む第２遊星歯車装置と、第１クラッチおよび第２クラッチと、ブレーキと、第１回転電機と第１サンギヤと第２サンギヤとを接続する中空状の中空軸と、中空軸内を通されると共に、第１キャリアに接続された接続軸とを備える。上記第１クラッチは、中空軸とエンジンとを接続した状態および接続していない状態とを選択的に切り替える。上記第２クラッチは、接続軸とエンジンとを接続した状態および接続していない状態とを選択的に切り替える。上記ブレーキは、第２リングギヤを固定部材に固定した状態と、第２リングギヤを固定部材に固定していない状態とを選択的に切り替える。上記第１リングギヤは、第２キャリアが接続されると共に駆動軸に接続される。上記駆動軸と接続軸とが同一軸線上に配置される。

上記駆動装置によれば、複数の走行モードを選択することができる駆動装置において、２つの回転電機とエンジンのすべての動力を加算して高い駆動力が発生できる。

複数の走行モードを選択することができる駆動装置において、２つの回転電機とエンジンのすべての動力を加算して高い駆動力が発生できる。

実施の形態１に係る車両１の全体構成を示す模式図である。 図１に示す制御装置１００の構成を示すブロック図である。 ＭＧ２単独走行モード中の共線図である。 両モータ走行モード中の共線図である。 シリーズ走行モード中の共線図である。 シリーズパラレル走行モード中の共線図である。 １速形成時における共線図である。 ２速形成時における共線図である。 ３速形成時における共線図である。 ４速形成時における共線図である。 車両１Ａの全体構成を示す模式図である。 実施の形態２の駆動装置２Ａにおいてシリーズ走行モードが選択されたときの共線図を示す図である。 実施の形態３に係る車両１Ｂを示す模式図である。 シリーズ走行モードが選択されたときの共線図である。

図１から図１４を用いて、本実施の形態に係る車両１および駆動装置について説明する。なお、図１から図１４において、同一および実質的に同じ構成については同じ符号を付してその説明を繰り返さない場合がある。

（実施の形態１）
[ハイブリッド車両の全体構成]
図１は、実施の形態１に係る車両１の全体構成を示す模式図である。車両１は、駆動装置２と、駆動輪９０と、制御装置１００と、油圧回路５００とを含む。

駆動装置２は、エンジン１０と、クラッチＣ１，Ｃ２と、ブレーキＢ１と、第１ＭＧ（回転電機）２０と、遊星歯車装置４０，５０と、ケース２５と、第２ＭＧ（回転電機）３０と、遊星歯車装置６０と、中空状の中空軸２４と、中空軸２４内に配置された接続軸２２とを含む。

そして、車両１は、インバータ３８と、インバータ３９と、デファレンシャルギヤ８０と、デファレンシャルギヤ８０に接続された駆動軸８２と、駆動軸８２に接続された駆動輪９０とを含む。デファレンシャルギヤ８０は、車両１の後方側に設けられており、デファレンシャルギヤ８０には、駆動装置２の駆動軸３１が接続されている。なお、駆動輪９０は、車両１の後輪である。

本実施の形態１に係る駆動装置２は、車両１の前方側から後方側に向けて、エンジン１０、クラッチＣ２，Ｃ１、第１ＭＧ２０、遊星歯車装置５０、遊星歯車装置４０、第２ＭＧ３０および遊星歯車装置６０が順次並ぶように配置されている。

エンジン１０は、たとえば、ガソリンエンジンやディゼルエンジンなどの内燃機関である。

クラッチＣ２は、クラッチ板２６を含み、このクラッチ板２６を摩擦係合する油圧式の摩擦係合要素である。クラッチ板２６には、接続軸２２が接続されている。

クラッチＣ１は、クラッチ板２７を含み、このクラッチ板２７を摩擦係合する油圧式の摩擦係合要素である。クラッチ板２７には、中空状の中空軸２４が接続されている。中空軸２４内に接続軸２２が挿入されている。

なお、接続軸２２および中空軸２４は、回転中心線Ｏ１を中心として回転し、回転中心線Ｏ１は、車両１の前後方向に延びる。

第１ＭＧ２０は、ロータ３３およびステータ３４を含む。ロータ３３は、ロータコアと、このロータコアに埋め込まれた複数の永久磁石とを含む。ロータ３３は、中空軸２４に固定されている。ステータ３４は、ロータ３３の周囲を取り囲むように環状に形成されている。ステータ３４は、ステータコアと、このステータコアに装着されたステータコイルとを含む。

遊星歯車装置５０は、サンギヤＳ２と、複数のピニオンギヤＰ２と、各ピニオンギヤＰ２を接続するキャリアＣＡ２と、リングギヤＲ２とを含む。

サンギヤＳ２は、中空軸２４に固定されており、回転中心線Ｏ１を中心に回転可能に設けられている。

リングギヤＲ２は、サンギヤＳ２の外周側に設けられており、回転中心線Ｏ１を中心に回転可能に設けられている。

複数のピニオンギヤＰ２は、リングギヤＲ２とサンギヤＳ２との間に間隔をあけて配置されている。

キャリアＣＡ２は、各ピニオンギヤＰ２を接続すると共に、回転中心線Ｏ１を中心に回転可能に設けられている。なお、キャリアＣＡ２は、ピニオンギヤＰ２を回転中心線Ｏ１を中心として公転可能に支持すると共に、ピニオンギヤＰ２の中心を中心として自転可能なように支持する。

サンギヤＳ２の回転速度、キャリアＣＡ２の回転速度およびリングギヤＲ２の回転速度は、後述するように、共線図上で直線で結ばれる関係（すなわちサンギヤＳ２、キャリアＣＡ２およびリングギヤＲ２のいずれか２つの回転速度が決まれば残りの回転速度も決まる関係）となる。

ブレーキＢ１は、リングギヤＲ２の外周側であって、ケース２５に設けられている。ブレーキＢ１は、リングギヤＲ２の回転を規制可能な油圧式の摩擦係合要素である。ブレーキＢ１が係合状態とされると、リングギヤＲ２はケース２５に固定され、リングギヤＲ２の回転が規制される。ブレーキＢ１が解放状態になると、リングギヤＲ２の回転が許容される。

遊星歯車装置４０は、サンギヤＳ１と、複数のピニオンギヤＰ１と、各ピニオンギヤＰ１を接続するキャリアＣＡ１と、リングギヤＲ１とを含む。

サンギヤＳ１は、中空軸２４に固定されており、回転中心線Ｏ１を中心として回転可能に設けられている。すなわち、サンギヤＳ１とサンギヤＳ２とクラッチ板２７とは、中空軸２４に接続されている。

リングギヤＲ１は、サンギヤＳ１の外周側に設けられており、回転中心線Ｏ１を中心に回転可能に設けられている。リングギヤＲ１には、キャリアＣＡ２および駆動軸３１が接続されており、リングギヤＲ１は、キャリアＣＡ２および駆動軸３１と一体的に回転する。

駆動軸３１は、回転中心線Ｏ１を中心に回転可能に設けられており、接続軸２２および駆動軸３１は、回転中心線Ｏ１上に配置されており、接続軸２２および駆動軸３１は、同一軸線上に配置されている。

キャリアＣＡ１は、複数のピニオンギヤＰ１に接続されており、キャリアＣＡ１は回転中心線Ｏ１を中心に回転可能に設けられている。キャリアＣＡ１は、ピニオンギヤＰ１が回転中心線Ｏ１を中心に公転可能なようにピニオンギヤＰ１を支持すると共に、ピニオンギヤＰ１がピニオンギヤＰ１の中心を中心として自転できるようにピニオンギヤＰ１を支持している。キャリアＣＡ１には接続軸２２が接続されており、キャリアＣＡ１とクラッチ板２６とは、一体的に回転する。

なお、サンギヤＳ１の回転速度、キャリアＣＡ１の回転速度およびリングギヤＲ１の回転速度は、後述するように、共線図上で直線で結ばれる関係（すなわちサンギヤＳ１、キャリアＣＡ１およびリングギヤＲ１のいずれか２つの回転速度が決まれば残りの回転速度も決まる関係）となる。

第２ＭＧ３０は、ロータ３５とステータ３６とを含む。ロータ３５は、ロータコアと、このロータコアに埋め込まれた永久磁石とを含む。ステータ３６は、ロータ３５の周囲を取り囲むように環状に形成されている。ステータ３６は、ステータコアと、このステータコアに装着されたステータコイルとを含む。

ロータ３５は、中空軸３７に接続されている。中空軸３７は、中空状に形成されており、駆動軸３１は中空軸３７内に挿入されている。なお、中空軸３７も回転中心線Ｏ１を中心に回転可能に設けられている。

遊星歯車装置６０は、サンギヤＳ３と、複数のピニオンギヤＰ３と、リングギヤＲ３と、キャリアＣＡ３とを含む。サンギヤＳ３は、中空軸３７に接続されている。

リングギヤＲ３は、サンギヤＳ３の外周側に設けられており、回転中心線Ｏ１を中心に回転可能に設けられている。リングギヤＲ３は、ケース２５に固定されている。ピニオンギヤＰ３は、サンギヤＳ３とリングギヤＲ３との間に設けられている。キャリアＣＡ３は、各ピニオンギヤＰ３を支持しており、回転中心線Ｏ１を中心として回転可能に設けられている。キャリアＣＡ３は、ピニオンギヤＰ３を回転中心線Ｏ１を中心に公転可能に支持すると共に、ピニオンギヤＰ１の中心を中心として自転可能にピニオンギヤＰ１を支持する。キャリアＣＡ３は、駆動軸３１に接続されている。

なお、サンギヤＳ３の回転速度、キャリアＣＡ３の回転速度およびリングギヤＲ３の回転速度は、後述するように、共線図上で直線で結ばれる関係（すなわちサンギヤＳ３、キャリアＣＡ３およびリングギヤＲ３のいずれか２つの回転速度が決まれば残りの回転速度も決まる関係）となる。

ケース２５は、遊星歯車装置４０，５０，６０、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０を収容するケースである。インバータ３８は、図示しないバッテリからの電力を交流電力に変換して、第１ＭＧ２０に供給する。インバータ３９もバッテリからの電力を交流電力に変換して第２ＭＧ３０に供給する。

[制御装置の構成]
図２は、図１に示す制御装置１００の構成を示すブロック図である。制御装置１００は、ＨＶＥＣＵ（Electric Control Unit）１５０と、ＭＧＥＣＵ１６０と、エンジンＥＣＵ１７０とを含む。制御装置１００は、ＨＶＥＣＵ（Electric Control Unit）１５０と、ＭＧＥＣＵ１６０と、エンジンＥＣＵ１７０とを含む。ＨＶＥＣＵ１５０、ＭＧＥＣＵ１６０、エンジンＥＣＵ１７０の各々は、コンピュータを含んで構成される電子制御ユニットである。なお、ＥＣＵの数は、３つに限定されるものではなく、全体として１つのＥＣＵに統合しても良いし、２つ、または４つ以上の数に分割されていても良い。

ＭＧＥＣＵ１６０は、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０を制御する。ＭＧＥＣＵ１６０は、例えば、第１ＭＧ２０に対して供給する電流値を調節し、第１ＭＧ２０の出力トルクを制御すること、および第２ＭＧ３０に対して供給する電流値を調節し、第２ＭＧ３０の出力トルクを制御する。

エンジンＥＣＵ１７０は、エンジン１０を制御する。エンジンＥＣＵ１７０は、例えば、エンジン１０の電子スロットル弁の開度の制御、点火信号を出力することによるエンジンの点火制御、エンジン１０に対する燃料の噴射制御、等を行なう。エンジンＥＣＵ１７０は、電子スロットル弁の開度制御、噴射制御、点火制御等によりエンジン１０の出力トルクを制御する。

ＨＶＥＣＵ１５０は、車両全体を統合制御する。ＨＶＥＣＵ１５０には、車速センサ、アクセル開度センサ、ＭＧ１回転数センサ、ＭＧ２回転数センサ、出力軸回転数センサ、バッテリセンサ等が接続されている。これらのセンサにより、ＨＶＥＣＵ１５０は、車速、アクセル開度、第１ＭＧ２０の回転数（回転速度）、第２ＭＧ３０の回転数（回転速度）、動力伝達装置の出力軸の回転数（回転速度）、バッテリ状態ＳＯＣ等を取得する。

ＨＶＥＣＵ１５０は、取得した情報に基づいて、車両に対する要求駆動力や要求パワー、要求トルク等を算出する。ＨＶＥＣＵ１５０は、算出した要求値に基づいて、第１ＭＧ２０の出力トルク、第２ＭＧ３０の出力トルクおよびエンジン１０の出力トルクを決定する。ＨＶＥＣＵ１５０は、ＭＧ１トルクの指令値およびＭＧ２トルクの指令値をＭＧＥＣＵ１６０に対して出力する。また、ＨＶＥＣＵ１５０は、エンジントルクの指令値をエンジンＥＣＵ１７０に対して出力する。

ＨＶＥＣＵ１５０は、後述する走行モード等に基づいて、クラッチＣ１，Ｃ２およびブレーキＢ１を制御する。ＨＶＥＣＵ１５０は、クラッチＣ１，Ｃ２に対する供給油圧の指令値（ＰｂＣ１、ＰｂＣ２）およびブレーキＢ１に対する供給油圧の指令値（ＰｂＢ１）をそれぞれ図１の油圧回路５００に出力する。

図１に示すクラッチＣ２が係合状態になると、エンジン１０のクランク軸２１と、接続軸２２と、キャリアＣＡ１とが接続された状態になり、クラッチＣ２が解放状態になると、クランク軸２１と、接続軸２２およびキャリアＣＡ１とは、切り離された状態になる。

クラッチＣ１は、中空軸２４と、エンジン１０のクランク軸２１との接続状態を切り替える。クラッチＣ１が係合状態になると、クランク軸２１と、中空軸２４と、ロータ３３と、サンギヤＳ２と、サンギヤＳ１とは接続された状態になる。

クラッチＣ１が解放状態になると、クランク軸２１と、中空軸２４、ロータ３３、サンギヤＳ２およびサンギヤＳ１とは、切り離された状態になる。

ブレーキＢ１がリングギヤＲ２をケース２５に固定した状態と、リングギヤＲ２の回転を許容した状態とを切り替える。そして、制御装置１００は、クラッチＣ１、クラッチＣ２およびブレーキＢ１を制御することで、各種走行モードを切り替える。

[車両１の制御モード]
次に、車両１の走行モードの詳細について、差動係合表と共線図を用いて説明する。

上記表１は、各走行モードと、各走行モードにおけるクラッチＣ１、クラッチＣ２およびブレーキＢ１の制御状態を示す表である。

制御装置１００は、「モータ走行モード（以下、ＥＶ走行モードという）」、または、「ハイブリッド走行モード（以下、ＨＶ走行モードという）」で車両１を走行させる。

ＥＶ走行モードは、エンジン１０を停止させて、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の少なくとも一方の動力で車両１を走行させるモードである。ＨＶ走行モードとは、エンジン１０および第２ＭＧ３０の動力、または、エンジン１０、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の動力で車両１を走行させる走行モードである。本実施の形態１においては、走行モードは、シリーズモード、シリーズパラレルモードおよびパラレルモードが含まれる。

表１において「Ｃ１」、「Ｃ２」、「Ｂ１」、「ＭＧ１」、「ＭＧ２」はそれぞれクラッチＣ１、クラッチＣ２、ブレーキＢ１、第１ＭＧ２０、第２ＭＧ３０を示す。Ｃ１、Ｃ２、Ｂ１の各欄の丸（○）印は「係合」を示し、無印は「解放」を示す。

ＥＶ走行モードにおいては、制御装置１００は、第２ＭＧ３０の単独の動力で車両１を走行させる「ＭＧ２単独走行モード」と、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の両方の動力で車両１を走行させる「両モータ走行モード」とを、ユーザの要求トルクなどに応じて選択的に切り替える。たとえば、駆動装置２の負荷が低負荷の場合には、単独走行モードが選択され、負荷が高負荷になると両モータ走行モードが選択される。

そして、ユーザから要求される要求トルクが、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０では足りない場合や、ＥＶ走行モードよりＨＶ走行モードを選択した方がトータルの燃費が良いと判断した場合はＨＶ走行モードが選択される。

ＨＶ走行モードにおいては、シリーズ走行モード、シリーズパラレル走行モードおよびパラレル走行モードのいずれかが選択される。

シリーズ走行モードでは、エンジン１０の動力は、全て、第１ＭＧ２０で発電を行う動力に用いられる。第２ＭＧ３０は、第１ＭＧ２０で発電された電力を用いて駆動輪９０を駆動する。

シリーズパラレル走行モードにおいては、エンジン１０の動力の一部は、駆動輪９０を駆動するために用いられ、残りの動力は、第１ＭＧ２０で発電を行う動力として用いられる。第２ＭＧ３０は、第１ＭＧ２０で発電された電力を用いて駆動輪９０を駆動する。

そして、シリーズパラレル走行モードでは、ユーザからの要求トルクを満足できない場合には、パラレル走行モードが選択される。

パラレル走行モードにおいては、第１ＭＧ２０、第２ＭＧ３０およびエンジン１０からの動力によって駆動輪９０を駆動することができる。本実施の形態１においては、変速段として４段を構成することができる。

[ＥＶ単独走行モード]
図３は、ＭＧ２単独走行モード中の共線図である。図４は、両モータ走行モード中の共線図である。図５は、シリーズ走行モード中の共線図である。図６は、シリーズパラレル走行モード中の共線図である。図７から図１０は、パラレル走行モード中の共線図である。

なお、図３から図１０において、「Ｓｕｎ１」、「Ｓｕｎ２」、「Ｓｕｎ３」、「Ｃａｒ１」「Ｃａｒ２」、「Ｃａｒ３」、「Ｒｉｎｇ１」、「Ｒｉｎｇ２」、「Ｒｉｎｇ３」、「ＥＮＧ」、「ＭＧ１」、「ＭＧ２」、「Ｂ１」は、サンギヤＳ１、サンギヤＳ２、サンギヤＳ３、キャリアＣＡ１、キャリアＣＡ２、キャリアＣＡ３、リングギヤＲ１、リングギヤＲ２、リングギヤＲ３、エンジン１０、第１ＭＧ２０、第２ＭＧ３０およびブレーキＢ１を各々示す。

また、「ρ１」は、遊星歯車装置４０の減速比を示し、「ρ２」は、遊星歯車装置５０の減速比を示す。「ρ３」は、遊星歯車装置６０の減速比を示す。

図３において、ＭＧ２単独走行モード中の制御状態について説明する。表１に示すように、ＭＧ２単独走行モードにおいては、制御装置１００は、クラッチＣ１を係合し、クラッチＣ２およびブレーキＢ１は解放する。エンジン１０を停止させて、第２ＭＧ２をモータとして動作させる。第２ＭＧ３０のロータ３５が回転すると、サンギヤＳ３およびキャリアＣＡ３が回転する。これにより、第２ＭＧ３０からの第２ＭＧトルクＴｍ２がサンギヤＳ３およびキャリアＣＡ３を通して駆動軸３１に伝達される。

この際、クラッチＣ１が係合しているため、クランク軸２１と、中空軸２４とは回転しておらず、さらに、中空軸２４に固定されたロータ３３と、サンギヤＳ２と、サンギヤＳ１とも、回転していない。

その一方で、クラッチＣ２およびブレーキＢ１が解放されているため、リングギヤＲ２およびキャリアＣＡ２の回転は規制されていない。このため、駆動軸３１に接続されたリングギヤＲ１が回転すると、キャリアＣＡ２およびリングギヤＲ２が空転する。

このように、ＭＧ２単独走行モードにおいては、第２ＭＧ３０からのトルク（以下、第２ＭＧトルクＴｍ２という）を用いて、車両１は走行する。

次に、図４を用いて、両モータ走行モード中における制御状態について説明する。両モータ走行モードにおいては、表１に示すように、制御装置１００は、クラッチＣ１およびクラッチＣ２を解放し、ブレーキＢ１を係合する。

クラッチＣ１，Ｃ２が解放されることで、エンジン１０のクランク軸２１は、遊星歯車装置４０および遊星歯車装置５０から切り離された状態になる。

そして、ブレーキＢ１が係合状態になることで、リングギヤＲ２がケース２５に固定され、ケース２５の回転速度がゼロになる。

そして、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０がモータとして動作する。リングギヤＲ２の回転が規制されているため、第１ＭＧ２０からのトルク（以下、第１ＭＧトルクＴｍ１とする。）は、サンギヤＳ１およびサンギヤＳ２からリングギヤＲ１を通して、駆動軸３１に伝達される。

第２ＭＧ３０から第２ＭＧトルクＴｍ２は、サンギヤＳ３およびキャリアＣＡ３を通して、駆動軸３１に伝達される。

このように、第１ＭＧ２０からの第２ＭＧトルクＴｍ２と、第２ＭＧ３０からの第２ＭＧトルクＴｍ２とによって、車両１が走行する。

なお、制御装置１００は、ユーザからの要求トルクを満たすように、第１ＭＧトルクＴｍ１および第２ＭＧトルクＴｍ２の分担比率を調整する。

図５を用いて、シリーズ走行モード中における制御状態について説明する。シリーズ走行モードにおいては、表１に示すように、制御装置１００は、クラッチＣ１を係合すると共に、クラッチＣ２およびブレーキＢ１を解放する。クラッチＣ１が係合することで、中空軸２４とロータ３３とサンギヤＳ１とサンギヤＳ２およびクランク軸２１が連結される。クラッチＣ２が解放されることで、キャリアＣＡ１が回転自在になり、ブレーキＢ１が解放されることで、リングギヤＲ２が回転自在になる。

そして、エンジン１０および第２ＭＧ３０が駆動する。エンジン１０が駆動することで、エンジン１０のトルク（以下、エンジントルクＴｅという）が、クラッチＣ１を通して、接続軸２２に伝達され、第１ＭＧ２０が発電する。

第２ＭＧ３０は、第１ＭＧ２０で発電された電力の全部または一部を用いて、モータとして動作する。そして、車両１は、第２ＭＧ３０からの第２ＭＧトルクＴｍ２で走行することになる。なお、実施の形態１に係る車両１においては、クランク軸２１と回転数とロータ３３の回転数とは一致する。

図６を用いて、シリーズパラレル走行モード中における制御状態について説明する。表１に示すように、シリーズパラレル走行モードにおいては、クラッチＣ１およびブレーキＢ１が解放され、クラッチＣ２が係合する。

クラッチＣ２が係合することで、クランク軸２１とキャリアＣＡ１とが連結する。この状態で、制御装置１００は、エンジン１０および第２ＭＧ３０を駆動させる。

エンジン１０からのエンジントルクＴｅは、キャリアＣＡ１に伝達される。第１ＭＧ２０は、ジェネレータとして機能しており、エンジントルクＴｅをリングギヤＲ１に伝達するための反力を第１ＭＧトルクＴｍ１が受け持つことになる。

そして、リングギヤＲ１に伝達されたエンジントルクＴｅ（以下、エンジン伝達トルクＴｅｃという）は、駆動軸３１に伝達され、車両１を走行させる動力として作用する。

また、シリーズパラレル走行モードにおいては、制御装置１００は、第２ＭＧ３０を主に、モータとして動作させる。第２ＭＧトルクＴｍ２は、サンギヤＳ３およびキャリアＣＡ３を通して、駆動軸３１に伝達される。

このように、シリーズパラレル走行モードにおいては、エンジン伝達トルクＴｅｃと第２ＭＧトルクＴｍ２を用いて、車両１は走行する。

次に、パラレル走行モードの制御状態について説明する。パラレス走行モードは、１速から４速まである。

図７を用いて、１速形成時における制御状態について説明する。表１に示すように、制御装置１００は、クラッチＣ１およびブレーキＢ１を係合し、クラッチＣ２を解放する。クラッチＣ１が係合することで、エンジン１０のクランク軸２１と中空軸２４とが係合する。さらに、ブレーキＢ１が係合することで、リングギヤＲ２がケース２５に固定され、リングギヤＲ２の回転速度がゼロになる。

そして、制御装置１００は、エンジン１０を動作させる。高い駆動力が要求される場合は更に第１ＭＧ２０または第２ＭＧ３０またはその両方をモータとして動作させる。

中空軸２４とクランク軸２１とは互いに連結されているため、クランク軸２１の回転数と、ロータ３３の回転数とは一致している。そして、第１ＭＧトルクＴｍ１と、エンジントルクＴｅとが、サンギヤＳ１、キャリアＣＡ２およびリングギヤＲ１などを通して、駆動軸３１に伝達される。

さらに、第２ＭＧ３０からの第２ＭＧトルクＴｍ２も、サンギヤＳ３およびキャリアＣＡ３を通して、駆動軸３１に伝達される。

このように、第１ＭＧトルクＴｍ１と第２ＭＧトルクＴｍ２とエンジントルクＴｅとによって、車両１が走行する。

図８を用いて、２速形成時における制御状態について説明する。表１に示すように、制御装置１００はクラッチＣ１を解放すると共に、クラッチＣ２およびブレーキＢ１を係合する。

これにより、クランク軸２１と、接続軸２２とが連結され、クランク軸２１と、キャリアＣＡ１とが連結される。さらに、ブレーキＢ１が係合することでリングギヤＲ２はケース２５に固定される。

そして、制御装置１００は、エンジン１０を動作させる。高い駆動力が要求される場合は更に第１ＭＧ２０または第２ＭＧ３０またはその両方をモータとして動作させる。

エンジン１０からのエンジントルクＴｅは、キャリアＣＡ１からリングギヤＲ１に伝達される。第１ＭＧトルクＴｍ１も、サンギヤＳ１，Ｓ２を通してリングギヤＲ１に伝達される。そして、エンジントルクＴｅおよび第１ＭＧトルクＴｍ１がリングギヤＲ１から駆動軸３１に伝達される。

さらに、第２ＭＧ２からの第２ＭＧトルクＴｍ２も、サンギヤＳ３およびキャリアＣＡ３を通して、駆動軸３１に伝達される。

ここで、図７に示す状態においては、クランク軸２１はサンギヤＳ１と連結しており、図８に示す状態においては、クランク軸２１は、キャリアＣＡ１に連結している。このため、エンジン１０の回転数とリングギヤＲ１の回転数との減速比は、図８に示す状態の方が小さく、図８に示す状態の方が図７に示す状態よりも高速段であることがわかる。

図９を用いて、３速形成時の制御状態について説明する。表１に示すように、制御装置１００は、クラッチＣ１およびクラッチＣ２を係合させ、ブレーキＢ１を解放する。

これにより、サンギヤＳ１，Ｓ２およびキャリアＣＡ１がいずれもクランク軸２１に連結される。キャリアＣＡ２がリングギヤＲ１に連結しているため、サンギヤＳ１、キャリアＣＡ１、リングギヤＲ１、サンギヤＳ２、キャリアＣＡ２およびリングギヤＲ２が同じ回転速度で回転する。制御装置１００は、エンジン１０を動作させる。高い駆動力が要求される場合は更に第１ＭＧ２０または第２ＭＧ３０またはその両方をモータとして動作させる。

そして、エンジントルクＴｅおよび第１ＭＧトルクＴｍ１がリングギヤＲ１に伝達され、駆動軸３１に伝達される。また、第２ＭＧトルクＴｍ２もサンギヤＳ３およびキャリアＣＡ３を通して、駆動軸３１に伝達される。第１ＭＧトルクＴｍ１、第２ＭＧトルクＴｍ２およびエンジントルクＴｅによって車両１が走行する。

ここで、図９に示す状態において、減速比は１であり、図８に示す状態においては、減速比は１よりも大きく、図９に示す状態の方が、図８に示す状態よりも高速段であることがわかる。

図１０を用いて、４速形成時の制御状態について説明する。表１に示すように、制御装置１００は、クラッチＣ１およびブレーキＢ１を解放し、クラッチＣ２を係合する。クラッチＣ２が係合されるので、クランク軸２１とキャリアＣＡ１とがクラッチＣ２を通して連結される。

制御装置１００は、サンギヤＳ１およびサンギヤＳ２の回転速度がゼロになるように、第１ＭＧ２０の回転数を制御する（表１における「電気ロック」）。

第１ＭＧ２０を用いて、サンギヤＳ１，Ｓ２の回転数をゼロにする手法としては、たとえば、第１ＭＧ２０の回転速度がゼロになるように、第１ＭＧ２０の電流をフィードバック制御する。

そして、制御装置１００は、第２ＭＧ３０とエンジン１０とを駆動させる。エンジン１０のエンジントルクＴｅは、キャリアＣＡ１を通して、リングギヤＲ１に伝達され、駆動軸３１に伝えられる。そして、第２ＭＧトルクＴｍ２も、サンギヤＳ３およびキャリアＣＡ３を通して駆動輪９０に伝達される。

図１０からも明らかなように、図１０に示す状態においては減速比は１よりも小さく、図９に示す状態よりも高速段が形成されていることがわかる。

ここで、シリーズ走行モードにおいては、第２ＭＧトルクＴｍ２のみで車両が走行しており、シリーズパラレル走行モードにおいては第２ＭＧトルクＴｍ２およびエンジン伝達トルクＴｅｃで車両１が走行している。このため、シリーズ走行モードよりもシリーズパラレル走行モードの方が出力することができる駆動力は高い。

そこで、制御装置１００は、シリーズ走行モードで走行中において、車速に対するユーザからの要求駆動力が大きく、シリーズ走行モードで対応できないと判断すると、シリーズパラレル走行モードに切り替える。

また、本実施の形態１に係る車両１において、後進する際には、シリーズ走行モードが選択される。シリーズ走行モードにおいては、エンジン１０からのトルクが駆動軸３１に伝達されることが抑制される。このため、第２ＭＧ３０が負回転して、駆動軸３１を負回転させる際に、第２ＭＧ３０にエンジン１０からの正回転方向のトルクを受けることが抑制される。その一方で、シリーズパラレル走行モードで後進しようとすると、エンジン１０からの正回転の直達トルクが駆動軸３１に加えられ、車両１を後進させるために第２ＭＧ３０は大きな第２ＭＧトルクＴｍ２を発生させる必要が生じる。

シリーズパラレル走行モードにおいては、第１ＭＧ２０はジェネレータとして機能しており、パラレル走行モードにおいては、第１ＭＧ２０はモータとして機能している。そのため、出力することができる駆動力は、パラレル走行モードの方が、シリーズパラレル走行モードよりも高い。

そこで、制御装置１００は、シリーズパラレル走行モードではユーザからの要求駆動力に対応できない場合には、パラレル走行モードを選択するようになっている。なお、一般的に２つのＭＧ（回転電機）はそれぞれエンジン動力に近い動力を出力できる能力を持っている。しかし、シリーズ走行モードやシリーズパラレル走行モードにおいては、この２つのＭＧ（回転電機）はエンジン動力の変速機として働くためＭＧ（回転電機）を動力源としてフルに使えないという欠点をもっている。その一方で、本実施の形態１に係る車両においては、エンジン１０と第１ＭＧ２０と第２ＭＧ３０との各駆動力を合算した駆動力を出力することができる。

具体的には、図１に示す機構におけるパラレル走行モードは１〜３速において第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０をまったく使わずにエンジン１０のみで走行可能である。そして、大駆動力を出力したい場合は第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の動力をエンジン動力にフルに加算して走行が可能となっている。

本実施の形態１に係る車両１においては、パラレル走行モードにおいて、１〜４速に切り換え可能となっている。そこで、登坂時や加速ときには、１速〜３速を用いることができ、シリーズパラレル走行モードではエネルギ効率が低下するタイミングにおいても、高い効率を達成することができる。さらに、高速時には、４速を採用することで、高速時においても、エネルギ効率のよい走行を実現することができる。

（実施の形態２）
上記実施の形態１に係る車両１において、シリーズ走行モードを選択する際、クラッチＣ１を係合しており、第１ＭＧ２０のロータ３３の回転数と、エンジン１０のクランク軸２１の回転数が一致している。

本実施の形態２に係る車両１Ａにおいては、後述する「クラッチＣ３」を追加することで、シリーズ走行モードにおいて、クランク軸２１の回転数を増速させて、第１ＭＧ２０のロータ３３を回転させている。

次に、図１１および図１２を用いて、本実施の形態２に係る車両１Ａおよび駆動装置２Ａについて説明する。図１１は、車両１Ａの全体構成を示す模式図である。この図１１に示すように、駆動装置２Ａは、リングギヤＲ１に設けられたクラッチＣ３を含み、クラッチＣ３は、駆動軸３１に接続されたクラッチ板２８を含む。下記表２は、シリーズ走行モードが選択されたときの係合表である。

表２に示すように、駆動装置２Ａは、シリーズ走行モードが選択された際には、クラッチＣ１およびクラッチＣ３を開放し、クラッチＣ２およびブレーキＢ１を係合状態にする。

クラッチＣ２が係合することで、エンジン１０のクランク軸２１と、キャリアＣＡ１とが連結する。そして、ブレーキＢ１が係合することで、リングギヤＲ２の回転速度がゼロになる。そして、クラッチＣ３が解放されることで、駆動軸３１とリングギヤＲ１との連結状態は解除されている。

そして、エンジン１０が駆動すると、クランク軸２１からのエンジントルクＴｅによって、キャリアＣＡ１が回転し、リングギヤＲ１、サンギヤＳ１およびサンギヤＳ２が回転して、第１ＭＧ２０のロータ３３が回転する。

図１２は、実施の形態２の駆動装置２Ａにおいてシリーズ走行モードが選択されたときの共線図を示す図である。

この図１２に示すように、第１ＭＧ２０のロータ３３の回転数は、クランク軸２１の回転数よりも高くなる。その一方で、図５に示すように、実施の形態１に係る駆動装置２においては、ロータ３３の回転数とクランク軸２１の回転数とは一致している。このため、実施の形態２に係る駆動装置２Ａにおいては、シリーズ走行モードにおいて、ロータ３３の回転数を高くすることができ、第１ＭＧ２０での発電量を向上させることができる。

なお、駆動装置２Ａにおいて、クラッチＣ３が解放されるため、駆動軸３１が第２ＭＧトルクＴｍ２によって回転しているときに、エンジン１０からのトルクが駆動軸３１に干渉することがない。このため、車両１Ａは、第２ＭＧ３０からの第２ＭＧトルクＴｍ２で走行することができる。

なお、シリーズ走行モード以外のＥＶ走行モード、シリーズパラレル走行モード、パラレル走行モードにおいては、クラッチＣ３は係合しており、クラッチＣ１、クラッチＣ２およびブレーキＢ１の係合状態は、上記表１と同様である。

（実施の形態３）
上記の実施の形態２に係る駆動装置２Ａにおいては、リングギヤＲ１と駆動軸３１との間にクラッチＣ３を配置することで、シリーズ走行モードにおける第１ＭＧ２０の発電量の向上がはかされている。

本実施の形態３においては、実施の形態２に係る駆動装置２Ａにさらに、ブレーキＢ２を追加することで、シリーズ走行モードにおける発電量のさらなる向上が図られている。

図１３は、実施の形態３に係る車両１Ｂを示す模式図である。この図１３に示すように、駆動装置２Ｂは、ブレーキＢ２をさらに備える。ブレーキＢ２は、リングギヤＲ１の外周側に配置されると共に、ケース２５に設けられている。

下記表３は、シリーズ走行モードが選択されたときにおける各係合状態を示す係合表である。

上記表３に示すように、シリーズ走行モードを選択する際には、クラッチＣ１、クラッチＣ３およびブレーキＢ１は開放される。そして、クラッチＣ２およびブレーキＢ２は、係合する。

クラッチＣ２が係合することで、クランク軸２１とキャリアＣＡ１とが連結し、ブレーキＢ２が係合することで、リングギヤＲ１の回転速度がゼロになる。

そして、図１３において、エンジン１０からのエンジントルクＴｅはキャリアＣＡ１に伝達される。クラッチＣ３が解放されており、さらに、リングギヤＲ１は、ケース２５に固定されているため、キャリアＣＡ１に伝達されたエンジントルクＴｅは、サンギヤＳ１を通して、第１ＭＧ２０のロータ３３に伝達される。

図１４は、シリーズ走行モードが選択されたときの共線図である。この図１４および図１３に示すように、第１ＭＧ２０のロータ３３の回転数は、クランク軸２１の回転数よりも大きくなる。

ここで、図１２に示す共線図と、図１４に示す共線図とを比較する。各共線図におけるクランク軸２１（図中の「ＥＮＧ」）の回転数を同じとしたときにおいて、図１４に示すロータ３３（図中の「ＭＧ１」）の回転数の方が、図１２に示すロータ３３の回転数よりも高くなる。

このため、実施の形態３に係る駆動装置２Ｂは、実施の形態２に係る駆動装置２Ａよりも、シリーズ走行モードにおける第１ＭＧ２０の発電量を大きくすることができることが分かる。

なお、実施の形態３に駆動装置２Ｂにおいても、第２ＭＧ３０からの第２ＭＧトルクＴｍ２を用いて、車両１Ｂは走行することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、駆動装置に適用することができる。

１，１Ａ，１Ｂ 車両、２，２Ａ，２Ｂ 駆動装置、１０，ＥＣＵ１７０ エンジン、２１ クランク軸、２２ 接続軸、２４，３７ 中空軸、２５ ケース、２６，２７，２８ クラッチ板、３１，８２ 駆動軸、３３，３５ ロータ、３４，３６ ステータ、４０，５０，６０ 遊星歯車装置、８０ デファレンシャルギヤ、９０ 駆動輪、１００ 制御装置、５００ 油圧回路、２００６ 特開、Ｂ１，Ｂ２ ブレーキ、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３ クラッチ、ＣＡ１，ＣＡ２，ＣＡ３ キャリア、Ｏ１ 回転中心線、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ ピニオンギヤ、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３ リングギヤ、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ サンギヤ、Ｔｅ エンジントルク、Ｔｅｃ エンジン伝達トルク、Ｔｍ１ トルク。

Claims (1)

1. 駆動輪に駆動力を伝達する駆動軸と、
   エンジンと、
   第１回転電機と、
   前記駆動軸に機械的に接続された第２回転電機と、
   第１サンギヤと、第１キャリアと、第１リングギヤとを含む第１遊星歯車装置と、
   第２サンギヤと、第２キャリアと、第２リングギヤとを含む第２遊星歯車装置と、
   第１クラッチおよび第２クラッチと、
   ブレーキと、
   前記第１回転電機と前記第１サンギヤと前記第２サンギヤとを接続する中空状の中空軸と、
   前記中空軸内を通されると共に、前記第１キャリアに接続された接続軸と、
   を備え、
   前記第１クラッチは、前記中空軸と前記エンジンとを接続した状態および接続していない状態とを選択的に切り替え、
   前記第２クラッチは、前記接続軸と前記エンジンとを接続した状態および接続していない状態とを選択的に切り替え、
   前記ブレーキは、前記第２リングギヤを固定部材に固定した状態と、前記第２リングギヤの回転を許容する状態とを選択的に切り替え、
   前記第１リングギヤは、前記第２キャリアが接続されると共に前記駆動軸に接続され、
   前記駆動軸と前記接続軸とが同一軸線上に配置された、駆動装置。

Images