JP2019059321A - ハイブリッド車両のパワーユニット - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン切離し時（クラッチ解放時）の引きずり損失を解消でき、かつ、２個（全て）のモータ・ジェネレータを駆動力源として用いてＥＶ走行を行うことが可能なハイブリッド車両のパワーユニットを提供する。【解決手段】ハイブリッド車両のパワーユニット１は、エンジン１０とトルク伝達可能に接続された第１スプライン３１と、第１モータ・ジェネレータ２１とトルク伝達可能に接続された第２スプライン３２と、第２モータ・ジェネレータ２２及び駆動輪とトルク伝達可能に接続された第３スプライン３３と、シリーズＨＥＶ走行モード時に第１スプライン３１と第２スプライン３２を接続し、パラレルＨＥＶ走行モード時に第１スプライン３１、第２スプライン３２、第３スプライン３３を接続し、ＥＶ走行モード時に第２スプライン３２と第３スプライン３３を接続するようにスリーブ３４を動かすＨＥＶ−ＣＵ８０とを備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、駆動力源としてエンジンとモータ・ジェネレータ（電動モータ）とを備えるハイブリッド車両のパワーユニットに関する。

近年、エンジンとモータ・ジェネレータ（電動モータ）とを併用することで車両の燃料消費率（燃費）を効果的に向上させることができるハイブリッド自動車（ＨＥＶ）が広く実用化されている。ところで、このようなハイブリッド自動車としては、従来から、例えば、モータ・ジェネレータの数、エンジンとモータ・ジェネレータとの組合せ方や切替え方などにより、シリーズＨＥＶやパラレルＨＥＶ、ストロングＨＥＶやマイルドＨＥＶなど様々な形式のものが提案・開発されている。

ここで、特許文献１には、エンジンと２個のモータ及びジェネレータとを備え、エンジン（ジェネレータ）で発電した電力でモータを駆動して走行するシリーズＨＥＶ走行機能、エンジンとモータと双方を用いて車両を駆動するパラレルＨＥＶ走行機能、エンジンを停止してモータのみで走行するＥＶ走行機能を有するハイブリッド車両が開示されている。

より詳細には、特許文献１に記載のハイブリッド車両は、エンジン及びモータ（電動機）の動力を個別に駆動輪側の出力軸に伝達するとともに、エンジンの動力をジェネレータ（発電機）にも伝達するトランスアクスルを備えている。このトランスアクスルには、エンジンから駆動輪への動力伝達に係る第一経路と、モータから駆動輪への動力伝達に係る第二経路と、エンジンからジェネレータへの動力伝達に係る第三経路とが設けられている。駆動輪には、トランスアクスルを介してエンジン及びモータが並列に接続される。また、エンジンには、トランスアクスルを介してジェネレータ及び駆動輪が並列に接続される。

上述した第一経路の中途には、その動力伝達を断接する油圧クラッチが介装されている。油圧クラッチは、車両の走行速度が所定車速以上であるとき（高速走行時）に接続される。なお、エンジンはクラッチの係合時に駆動され、その駆動力が第一経路を介して駆動輪に伝達される。一方、車両の走行速度が所定車速未満のとき（中・低速走行時）にはクラッチが切断され、エンジンが切り離される。

モータは、エンジンの駆動力をアシストする機能（パラレルＨＥＶ走行機能）と電力走行機能（ＥＶ走行機能）とを兼ね備えている。車両の発進時やクラッチが切断されている低速走行時には、モータの駆動力のみで車両が走行する（ＥＶ走行機能）。また、車両の走行速度が所定車速以上（高速走行時）になると、走行状態に応じてモータの駆動力がエンジンの駆動力に加算される（パラレルＨＥＶ走行）。なお、上述したように、第三経路は、エンジンのクランクシャフトとジェネレータの回転軸との間を繋ぐ動力伝達経路であり、エンジン始動時の動力及びエンジンによる発電時（シリーズＨＥＶ）の動力伝達を担う。

このように、特許文献１に記載のハイブリッド車両は、エンジンの機関出力を利用してジェネレータに発電させつつモータを駆動力源として走行するシリーズＨＥＶ走行機能、エンジンおよびモータの両者を駆動力源として走行するパラレルＨＥＶ走行機能、及び、エンジンを停止させた状態でモータを駆動力源として走行するＥＶ走行機能を有している。

特開２０１３−１８０６８０号公報

しかしながら、上述した構成のハイブリッド車両では、次のような問題点がある。すなわち、中・低速走行時に、油圧クラッチを解放しエンジンを切離してモータで走行する際（シリーズＨＥＶ走行時又はＥＶ走行時）に油圧クラッチの引きずり損失が発生する。また、ＥＶ走行時にジェネレータを駆動力源として利用できない。そのため、モータだけで車両を駆動するために十分な出力を得ようとすると、モータを大型化する必要がある。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、エンジンと２個のモータ・ジェネレータとを備え、シリーズＨＥＶ走行モード、パラレルＨＥＶ走行モード、及びＥＶ走行モードを有するハイブリッド車両のパワーユニットにおいて、エンジン切離し時（クラッチ解放時）の引きずり損失を解消でき、かつ、２個（全て）のモータ・ジェネレータを駆動力源として用いてＥＶ走行を行うことが可能なハイブリッド車両のパワーユニットを提供することを目的とする。

本発明に係るハイブリッド車両のパワーユニットは、エンジンと、第１モータ・ジェネレータと、第２モータ・ジェネレータとを備えるハイブリッド車両のパワーユニットにおいて、エンジンの出力軸とトルク伝達可能に接続された第１スプラインと、第１モータ・ジェネレータの回転軸とトルク伝達可能に接続された第２スプラインと、第２モータ・ジェネレータの回転軸及び駆動輪とトルク伝達可能に接続された第３スプラインと、第１スプライン、第２スプライン、第３スプラインと嵌合可能に形成されたスプラインを有し、位置に応じて、第１スプライン、第２スプライン、第３スプラインの接続状態を切り替えるスリーブと、スリーブを摺動させるアクチュエータと、アクチュエータの駆動を制御する制御手段とを備え、制御手段が、シリーズＨＥＶ走行モード時に第１スプラインと第２スプラインとを接続し、パラレルＨＥＶ走行モード時に第１スプライン、第２スプライン、及び第３スプラインを接続し、ＥＶ走行モード時に第２スプラインと第３スプラインとを接続するように、アクチュエータを制御することを特徴とする。

本発明に係るハイブリッド車両のパワーユニットによれば、エンジンの出力軸とトルク伝達可能に接続された第１スプラインと、第１モータ・ジェネレータの回転軸とトルク伝達可能に接続された第２スプラインと、第２モータ・ジェネレータの回転軸及び駆動輪とトルク伝達可能に接続された第３スプラインと、第１スプライン、第２スプライン、第３スプラインと嵌合可能に形成されたスプラインを有し、位置に応じて、第１スプライン、第２スプライン、第３スプラインの接続状態を切り替えるスリーブとを備え、シリーズＨＥＶ走行モード時に第１スプラインと第２スプラインとが接続され、パラレルＨＥＶ走行モード時に第１スプライン、第２スプライン、及び第３スプラインが接続され、ＥＶ走行モード時に第２スプラインと第３スプラインとが接続されるようにクチュエータが制御されてスリーブが動かされる。すなわち、スリーブに形成されたスプラインと、第１スプライン、第２スプライン、第３スプラインとによりドグクラッチが構成され、当該ドグクラッチの締結・解放状態（すなわち、スリーブに形成されたスプラインと、第１スプライン、第２スプライン、第３スプラインとの嵌合状態）を切替えることにより、シリーズＨＥＶ走行モード、パラレルＨＥＶ走行モード、ＥＶ走行モードが切替えられる。そのため、エンジンを切離して（第１スプラインを切離して）走行するＥＶ走行時に、例えば油圧クラッチのような引きずり損失が生じない。また、ＥＶ走行時に、第１モータ・ジェネレータの回転軸とトルク伝達可能に接続された第２スプラインと、第２モータ・ジェネレータの回転軸及び駆動輪とトルク伝達可能に接続された第３スプラインとが接続される。そのため、ＥＶ走行時に、第１モータ・ジェネレータと第２モータ・ジェネレータとの双方を用いて車両を駆動することができる。その結果、エンジン切離し時（クラッチ解放時）の引きずり損失を解消でき、かつ、２個（全て）のモータ・ジェネレータを駆動力源として用いてＥＶ走行を行うことが可能となる。

本発明に係るハイブリッド車両のパワーユニットでは、第１スプライン、第２スプライン、第３スプライン、及びスリーブが同軸上に配設されており、スリーブが、第１スプライン、第２スプライン、第３スプラインの外周上を、軸方向に摺動自在に構成されていることが好ましい。

この場合、第１スプライン、第２スプライン、第３スプライン、及びスリーブが同軸上に配設されており、スリーブが、第１スプライン、第２スプライン、第３スプラインの外周上を、軸方向に摺動自在に構成されている。すなわち、スリーブに形成されたスプラインと、第１スプライン、第２スプライン、第３スプラインとによりドグクラッチが構成され、スリーブを軸方向に動かすことにより、ドグクラッチの締結・解放状態（すなわち、スリーブに形成されたスプラインと、第１スプライン、第２スプライン、第３スプラインとの嵌合状態）を切替えることにより、シリーズＨＥＶ走行モード、パラレルＨＥＶ走行モード、ＥＶ走行モードを切替えることが可能となる。

また、本発明に係るハイブリッド車両のパワーユニットでは、第１スプライン、第２スプライン、第３スプラインそれぞれが、互いに相対回転可能な軸の外周に形成された外スプラインであり、スリーブが、第１スプライン、第２スプライン、第３スプラインに外嵌可能な円筒状に形成され、内周面に沿って軸方向に延びる内スプラインが形成されていることが好ましい。

特に、この場合、第１スプライン、第２スプライン、第３スプラインそれぞれが、互いに相対回転可能な軸の外周に形成された外スプラインであり、スリーブが、第１スプライン、第２スプライン、第３スプラインに外嵌可能な円筒状に形成され、その内周面に軸方向に延びる内スプラインが形成されている。そのため、円筒状のスリーブに形成された内スプラインと、外スプラインからなる第１スプライン、第２スプライン、第３スプラインとによって（すなわち比較的シンプル構成によって）３要素を断続可能なドグクラッチを構成することができる。

また、本発明に係るハイブリッド車両のパワーユニットでは、第２モータ・ジェネレータから駆動輪へ伝達されるトルクの伝達経路の総ギヤ比が、第１スプライン、スリーブ、第３スプラインを介して、エンジンから駆動輪へ伝達されるトルクの伝達経路の総ギヤ比よりもローギヤに設定されていることが好ましい。

一般的に、電動モータはエンジンよりも高回転で使用できる。この場合、第２モータ・ジェネレータから駆動輪へ伝達されるトルクの伝達経路の総ギヤ比が、エンジンから駆動輪へ伝達されるトルクの伝達経路の総ギヤ比よりもローギヤに設定されている。そのため、エンジン及び第２モータ・ジェネレータそれぞれを効率よく運転することができる。

本発明に係るハイブリッド車両のパワーユニットは、スリーブを駆動するアクチュエータの異常発生時に、スリーブを、第１スプラインと第２スプラインとが接続されるシリーズＨＥＶ走行モード状態に戻すリターン機構をさらに備えることが好ましい。

ところで、例えば、ＥＶ走行時にスリーブを動かすアクチュエータに異常（フェイル）が発生した場合には、スリーブを動かしてエンジンを再始動することができなくなるため、バッテリ（高電圧バッテリ）が放電してしまうと走行不能となる。しかしながら、この場合、スリーブを駆動するアクチュエータの異常（フェイル）発生時に、リターン機構によって、スリーブが、第１スプラインと第２スプラインとが接続されるシリーズＨＥＶ走行モード状態に戻される。そのため、スリーブを動かしてエンジンを再始動し、当該エンジン、及び／又は、当該エンジンにより駆動される第１モータ・ジェネレータで発電された電力で駆動される第２モータ・ジェネレータの駆動力で車両を走行させることが可能となる。よって、ＥＶ走行時にアクチュエータに異常（フェイル）が発生した際の走行可能距離を延ばすことが可能となる。

特に、本発明に係るハイブリッド車両のパワーユニットでは、上記リターン機構が、第２スプラインと第３スプラインとが接続されたＥＶ走行モード状態から、第１スプラインと第２スプラインとが接続されるシリーズＨＥＶ走行モード状態となる方向に、スリーブを付勢するリターンスプリングを有していることが好ましい。

この場合、スリーブを駆動するアクチュエータの異常（フェイル）発生時に、リターンスプリングによって、第２スプラインと第３スプラインとが接続されたＥＶ走行モード状態から、第１スプラインと第２スプラインとが接続されるシリーズＨＥＶ走行モード状態となる方向に、スリーブが付勢される。そのため、スリーブを動かしてエンジンを再始動し、当該エンジン、及び／又は、当該エンジンにより駆動される第１モータ・ジェネレータで発電された電力で駆動される第２モータ・ジェネレータの駆動力で車両を走行させることが可能となる。

本発明に係るハイブリッド車両のパワーユニットでは、アクチュエータに電力を供給する電源系が、第１モータ・ジェネレータ及び第２モータ・ジェネレータに電力を供給する高電圧バッテリからＤＣ／ＤＣコンバータを介して降圧された電力を供給する第１経路と、高電圧バッテリよりも出力端子電圧が低い低電圧バッテリから電力を供給する第２経路とを有する２重系とされており、第１経路及び第２経路のうちいずれか一方の経路に異常が発生した場合に、他方の経路から電力を供給することが好ましい。

この場合、アクチュエータに電力を供給する電源系が、高電圧バッテリからＤＣ／ＤＣコンバータを介して降圧された電力を供給する第１経路と、低電圧バッテリから電力を供給する第２経路とを有する２重系とされており、第１経路及び第２経路のうちいずれか一方の経路に異常（フェイル）が発生した場合に、他方の経路から電力が供給される。すなわち、一方の経路がフェイルした場合であっても、他方の経路から電力を供給することができる。よって、システムの信頼性を向上することが可能となる。

本発明に係るハイブリッド車両のパワーユニットは、駆動輪と第３スプラインとの間に配設され、第３スプラインからのトルクを駆動輪に伝達し、かつ、駆動輪からのトルクを第３スプラインには伝達しないワンウェイ・クラッチをさらに備えることが好ましい。

この場合、駆動輪と第３スプラインとの間にワンウェイ・クラッチが配設され、第３スプラインからのトルクが駆動輪に伝達される一方、駆動輪からのトルクは第３スプラインには伝達されることなく遮断される。そのため、第３スプラインと第２スプラインとが接続された状態（ＥＶ走行モード）であっても、駆動輪から入力されるトルクによって第１モータ・ジェネレータが強制的に回されることがない。よって、第１モータ・ジェネレータの回転数を車軸の回転数よりも低い任意の回転数に調節（制御）することができる。すなわち、エンジン（第１スプライン）の回転数と第１モータ・ジェネレータ（第２スプライン）の回転数とを合わせることができる。その結果、スリーブを動かして第１スプラインと第２スプラインとを接続することにより、ＥＶ走行モード中（エンジン停止中）であってもエンジンの再始動を行うことが可能となる。なお、第２モータ・ジェネレータには駆動輪からのトルクが伝達されるため、回生動作は第２モータ・ジェネレータによって行うことができる。

本発明に係るハイブリッド車両のパワーユニットでは、ＥＶ走行モード時に、停止しているエンジンを再始動する場合、制御手段が、第１モータ・ジェネレータの回転数を、スリーブと第１スプラインとを嵌合可能な回転数まで低下させた後、アクチュエータを駆動して、第１スプラインと第２スプラインとが接続されるようにスリーブを動かすことが好ましい。

この場合、ＥＶ走行モード時に、停止しているエンジンを再始動する場合、第１モータ・ジェネレータの回転数が、スリーブと第１スプラインとを嵌合可能な回転数まで低下された後、アクチュエータが駆動されて、第１スプラインと第２スプラインとが接続されるようにスリーブが動かされる。すなわち、第１スプライン（エンジン）と第２スプライン及びスリーブ（第１モータ・ジェネレータ）との回転数合わせが行われた後（すなわち回転偏差が低減された後）、第１スプラインと第２スプラインとが接続されるようにスリーブが動かされる。よって、ショックを抑制しつつ走行モードを切替えてエンジンを再始動することができる。

本発明に係るハイブリッド車両のパワーユニットは、第１スプラインと第２スプラインとの間に、第１スプラインとスリーブの回転を同期させるシンクロ機構が設けられていることが好ましい。

この場合、第１スプラインと第２スプラインとの間に、第１スプラインとスリーブの回転を同期させるシンクロ機構が設けられているため、スリーブを第１スプラインと嵌合させるときに、スリーブと第１スプラインの回転速度が異なっている場合であっても、よりスムーズにスリーブと第１スプラインとを接続することができる。

本発明によれば、エンジンと２個のモータ・ジェネレータとを備え、シリーズＨＥＶ走行モード、パラレルＨＥＶ走行モード、及びＥＶ走行モードを有するハイブリッド車両のパワーユニットにおいて、エンジン切離し時（クラッチ解放時）の引きずり損失を解消でき、かつ、２個（全て）のモータ・ジェネレータを駆動力源として用いてＥＶ走行を行うことが可能となる。

第１実施形態に係るハイブリッド車両のパワーユニットの構成を示すスケルトン図、及び、その制御システムの構成を示すブロック図である。 シリーズＨＥＶ走行モードにおけるドグクラッチを介したトルク伝達経路（太線）を示す図である。 パラレルＨＥＶ走行モードにおけるドグクラッチを介したトルク伝達経路（太線）を示す図である。 ＥＶ走行モードにおけるドグクラッチを介したトルク伝達経路（太線）を示す図である。 第２実施形態に係るハイブリッド車両のパワーユニットの構成を示すスケルトン図、及び、その制御システムの構成を示すブロック図である。 第２実施形態に係るハイブリッド車両のパワーユニットによる、エンジン再始動時の切替処理の処理手順を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。また、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。

（第１実施形態）
まず、図１を用いて、第１実施形態に係るハイブリッド車両のパワーユニット１の構成について説明する。図１は、ハイブリッド車両のパワーユニット１の構成を示すスケルトン図、及び、その制御システムの構成を示すブロック図である。

ハイブリッド車両は、車両の駆動力源として、エンジン１０と、第１モータ・ジェネレータ２１と、第２モータ・ジェネレータ２２とを備えている。エンジン１０は、どのような形式のものでもよいが、例えば、高膨張比サイクルによって圧縮比を高めることにより、熱効率の向上を図ったエンジンなどが好適に用いられる。エンジン１０は、エンジン・コントロールユニット（以下「ＥＣＵ」という）８１によって制御される。

ＥＣＵ８１には、クランクシャフトの回転位置（エンジン回転数）を検出するクランク角センサ９６等の各種センサが接続されている。ＥＣＵ８１は、取得したこれらの各種情報、及び後述するハイブリッド車・コントロールユニット（以下「ＨＥＶ−ＣＵ」という）８０からの制御情報に基づいて、燃料噴射量や点火時期、並びに電子制御式スロットルバルブ等の各種デバイスを制御することによりエンジン１０を制御する。また、ＥＣＵ８１は、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）１００を介して、エンジン回転数などの各種情報をＨＥＶ−ＣＵ８０に送信する。

エンジン１０のクランクシャフト１０ａ（特許請求の範囲に記載の出力軸に相当）には、エンジン１０の回転変動を吸収するフライホイールダンパ１１を介して、出力軸１２が接続されている。出力軸１２には、その端部の外周面に第１スプライン３１が形成されている。すなわち、エンジン１０のクランクシャフト１０ａは、フライホイールダンパ１１及び出力軸１２を介して第１スプライン３１とトルク伝達可能に接続されている。

第１モータ・ジェネレータ２１及び第２モータ・ジェネレータ２２は、供給された電力を機械的動力に変換するモータとしての機能と、入力された機械的動力を電力に変換するジェネレータとしての機能とを兼ね備えた同期発電電動機として構成されている。すなわち、第１モータ・ジェネレータ２１及び第２モータ・ジェネレータ２２それぞれは、車両駆動時には駆動トルクを発生するモータとして動作し、回生時にはジェネレータとして動作する。なお、第１モータ・ジェネレータ２１は、主にジェネレータとして動作し、第２モータ・ジェネレータ２２は、主にモータとして動作する。

第１モータ・ジェネレータ２１の回転軸（入出力軸）２１ａは、一対のギヤ２３（ドライブギヤ２３ａ及びドリブンギヤ２３ｂ）を介して、出力軸２４に接続されている。出力軸２４には、その端部の外周面に第２スプライン３２が形成されている。すなわち、第１モータ・ジェネレータ２１の回転軸２１ａは、ギヤ２３及び出力軸２４を介して第２スプライン３２とトルク伝達可能に接続されている。

第２モータ・ジェネレータ２２の回転軸（入出力軸）２２ａは、一対のギヤ２５（ドライブギヤ２５ａ及びドリブンギヤ２５ｂ）を介して、フロントドライブシャフト４０（前輪出力軸）に接続されている。フロントドライブシャフト４０は、一対のギヤ２６（ドライブギヤ２６ａ及びドリブンギヤ２６ｂ）を介して、中空に形成された出力軸２７が接続されている。出力軸２７には、その端部の外周面に第３スプライン３３が形成されている。なお、出力軸２７の中空部（内部空間）には、上述した出力軸２４が回転可能に配設されている。すなわち、第２モータ・ジェネレータ２２の回転軸２２ａは、ギヤ２５、フロントドライブシャフト４０、ギヤ２６、及び出力軸２７を介して第３スプライン３３とトルク伝達可能に接続されている。

フロントドライブシャフト４０は、前輪（特許請求の範囲に記載の駆動輪に相当）と接続されるフロントデファレンシャル（フロントデフ）４２との間でトルクを伝達する。すなわち、前輪は、フロントドライブシャフト４０、及びギヤ２５を介して第２モータ・ジェネレータ２２とトルク伝達可能に接続されるとともに、フロントドライブシャフト４０、ギヤ２６、及び出力軸２７を介して第３スプライン３３とトルク伝達可能に接続されている。

よって、フロントドライブシャフト４０に伝達された第２モータ・ジェネレータ２２などのトルクは、フロントデファレンシャル（フロントデフ）４２に伝達される。フロントデフ４２は、例えば、ベベルギヤ式の差動装置である。フロントデフ４２からのトルクは、左前輪ドライブシャフトを介して左前輪（図示省略）に伝達されるとともに、右前輪ドライブシャフトを介して右前輪（図示省略）に伝達される。

また、フロントドライブシャフト４０には、一対のギヤ２８（ドライブギヤ２８ａ及びドリブンギヤ２８ｂ）を介して、プロペラシャフト（後輪出力軸）６０が接続されている。プロペラシャフト６０は、後輪（駆動輪に相当）と接続されるリヤデファレンシャル（リヤデフ）６２との間でトルクを伝達する。

プロペラシャフト６０には、後輪側に伝達されるトルクを調節するトランスファクラッチ６１が介装されている。トランスファクラッチ６１は、４輪の駆動状態（例えば前輪のスリップ状態等）や駆動トルクなどに応じて締結力（すなわち後輪へのトルク分配率）を制御する。よって、プロペラシャフト６０に伝達された第２モータ・ジェネレータ２２などのトルクは、トランスファクラッチ６１の締結力に応じて分配され、後輪側にも伝達される。

プロペラシャフト６０に伝達され、トランスファクラッチ６１によって調節（分配）されたトルクは、リヤデファレンシャル（リヤデフ）６２に伝達される。リヤデフ６２には左後輪ドライブシャフト及び右後輪ドライブシャフト（図示省略）が接続されている。リヤデフ６２からの駆動力は、左後輪ドライブシャフトを介して左後輪（図示省略）に伝達されるとともに、右後輪ドライブシャフトを介して右後輪（図示省略）に伝達される。

上述したように、第１スプライン３１、第２スプライン３２、第３スプライン３３それぞれは、互いに相対回転可能な軸（出力軸１２、出力軸２４、出力軸２７）の外周面に形成された外スプラインである。第１スプライン３１（出力軸１２）、第２スプライン３２（出力軸２４）、第３スプライン３３（出力軸２７）は、同軸上に並べて配設されている。

そして、第１スプライン３１、第２スプライン３２、第３スプライン３３の外周上（外側）には、第１スプライン３１、第２スプライン３２、第３スプライン３３と嵌合可能に形成されたスプライン３４ａを有し、当該スプライン３４ａの位置に応じて、第１スプライン３１、第２スプライン３２、第３スプライン３３の接続状態を切り替えるスリーブ３４が設けられている。すなわち、第１スプライン３１、第２スプライン３２、第３スプライン３３、及びスリーブ３４によりドグクラッチ３０が構成される。

ここで、スリーブ３４は、第１スプライン３１、第２スプライン３２、第３スプライン３３に外嵌可能な円筒状に形成され、内周面に沿って軸方向に延びる内スプライン３４ａが形成されている。すなわち、スリーブ３４は、第１スプライン３１、第２スプライン３２、第３スプライン３３の外周上を、軸方向に摺動自在（移動可能）に設けられている。

スリーブ３４は、アクチュエータ７５によって摺動される。アクチュエータ７５は、スリーブ３４を動かして、第１スプライン３１、第２スプライン３２、第３スプライン３３の接続状態を切り替えることにより、シリーズＨＥＶ走行モードと、パラレルＨＥＶ走行モードと、ＥＶ走行モードとを切替える。アクチュエータ７５は、スリーブ３４を動かして、シリーズＨＥＶ走行モードのときには第１スプライン３１と第２スプライン３２とを接続し、パラレルＨＥＶ走行モードのときには第１スプライン３１と第２スプライン３２と第３スプライン３３とを接続し、ＥＶ走行モードのときには第２スプライン３２と第３スプライン３３とを接続する。

より詳細には、スリーブ３４はシフトフォーク３６に把持されており、シフトフォーク３６の移動に伴って軸方向に移動する。このシフトフォーク３６に上記アクチュエータ７５が連結されており、アクチュエータ７５によってシフトフォーク３６（すなわちスリーブ３４）が軸方向に動かされ、上述したように走行モードが切替えられる。なお、アクチュエータ７５としては、例えば電動モータなどが好適に用いられる。アクチュエータ７５は、後述するＨＥＶ−ＣＵ８０によって駆動制御される。

ここで、第２モータ・ジェネレータ２２から前輪（フロントデフ４２）又は後輪（リヤデフ６２）へ伝達されるトルクの伝達経路の総ギヤ比は、第１スプライン３１、スリーブ３４、第３スプライン３３を介して、エンジン１０から前輪（フロントデフ４２）又は後輪（リヤデフ６２）へ伝達されるトルクの伝達経路の総ギヤ比よりもローギヤに設定されている。

また、フェイル・セーフ対応として、ドグクラッチ３０（又はアクチュエータ７５）には、スリーブ３４を駆動するアクチュエータ７５に異常（フェイル）が発生したときに、第２スプライン３２と第３スプライン３３とが接続されたＥＶ走行モード状態から、第１スプライン３１と第２スプライ３２とが接続されるシリーズＨＥＶ走行モード状態となる方向に、スリーブ３４を付勢する（すなわち、スリーブ３４を戻す）リターンスプリング３５（特許請求の範囲に記載のリターン機構に相当）が設けられている。

よって、アクチュエータ７５に異常（フェイル）が発生したときには、スリーブ３４が、自動的に、第１スプライン３１と第２スプライ３２とが接続されるシリーズＨＥＶ走行モード状態（デフォルトの位置）に戻される。なお、ここで、アクチュエータ７５の異常とは、アクチュエータ７５が駆動力を出せない状態であり、例えば、断線、ショート、駆動回路故障などが挙げられる。また、アクチュエータ７５の異常は、例えば、指示値（制御値）と実値（実電流値や実動作量など）との偏差に基づいて判断することができる。

また、アクチュエータ７５に電力を供給する電源系は、２重系とされている。より具体的には、上記電源系は、第１モータ・ジェネレータ２１及び第２モータ・ジェネレータ２２に電力を供給する数百Ｖ程度の高電圧バッテリ７０からＤＣ／ＤＣコンバータ７１を介して１２Ｖに降圧された電力を供給する第１電力供給経路７３（特許請求の範囲に記載の第１経路に相当）と、高電圧バッテリ７０よりも出力端子電圧が低い（例えば１２Ｖ）低電圧バッテリ７２から電力を供給する第２電力供給経路７４（特許請求の範囲に記載の第２経路に相当）とを有する２重系とされている。そして、第１電力供給経路７３及び第２電力供給経路７４のうちいずれか一方の電力供給経路（例えば第２電力供給経路７４）に異常（フェイル）が発生した場合（例えば断線などが生じた場合）に、他方の電力供給経路（例えば第１電力供給経路７３）から電力が供給されるように（すなわち、電力供給経路が切替えられるように）構成されている。

車両の駆動力源であるエンジン１０、第２モータ・ジェネレータ２２、及び第１モータ・ジェネレータ２１は、ＨＥＶ−ＣＵ８０によって総合的に制御される。また、ＨＥＶ−ＣＵ８０は、アクチュエータ７５（スリーブ３４）の駆動も制御する。

ＨＥＶ−ＣＵ８０は、演算を行うマイクロプロセッサ、該マイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラム等を記憶するＲＯＭ、演算結果などの各種データを記憶するＲＡＭ、その記憶内容が保持されるバックアップＲＡＭ、及び入出力Ｉ／Ｆ等を有して構成されている。

ＨＥＶ−ＣＵ８０には、例えば、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルセンサ９１、スロットルバルブの開度を検出するスロットル開度センサ９２、車両の前後・左右の加速度を検出するＧセンサ（加速度センサ）９３、車輪の速度を検出する車速センサ９４、及び、フロントドライブシャフト４０の回転数を検出する回転数センサ９５、第１モータ・ジェネレータ２１の回転位置（回転数）を検出するレゾルバ９７、第２モータ・ジェネレータ２２の回転位置（回転数）を検出するレゾルバ９８などを含む各種センサが接続されている。また、ＨＥＶ−ＣＵ８０は、ＣＡＮ１００を介して、エンジン１０を制御するＥＣＵ８１や、車両の横滑りなどを抑制して走行安定性を向上させるビークルダイナミック・コントロールユニット（以下「ＶＤＣＵ」という）８５等と相互に通信可能に接続されている。ＨＥＶ−ＣＵ８０は、ＣＡＮ１００を介して、ＥＣＵ８１やＶＤＣＵ８５から、例えば、エンジン回転数やブレーキ操作量等の各種情報を受信する。

ＨＥＶ−ＣＵ８０は、取得したこれらの各種情報に基づいて、エンジン１０、第２モータ・ジェネレータ２２、及び第１モータ・ジェネレータ２１の駆動を総合的に制御するとともに、アクチュエータ７５（スリーブ３４）を駆動して、走行モードを、シリーズＨＥＶ走行モード、パラレルＨＥＶ走行モード、ＥＶ走行モードの間で切替える。ＨＥＶ−ＣＵ８０は、例えば、アクセルペダル開度（運転者の要求駆動力）、車両の運転状態、高電圧バッテリ７０の充電状態（ＳＯＣ）、及びエンジン１０のＢＳＦＣなどに基づいて、エンジン１０の要求出力、及び第２モータ・ジェネレータ２２、第１モータ・ジェネレータ２１のトルク指令値を求めて出力するとともに、アクチュエータ７５の駆動指令値（制御目標値）を出力する。

ＥＣＵ８１は、上記要求出力に基づいて、例えば、電子制御式スロットルバルブの開度を調節する。また、パワーコントロールユニット（以下「ＰＣＵ」という）８２は、上記トルク指令値に基づいて、インバータ８２ａを介して、第２モータ・ジェネレータ２２、第１モータ・ジェネレータ２１を駆動する。ここで、インバータ８２ａは、高電圧バッテリ７０の直流電力を三相交流の電力に変換して第２モータ・ジェネレータ２２、第１モータ・ジェネレータ２１に供給する。一方、インバータ８２ａは、回生時などに、第２モータ・ジェネレータ２２（及び／又は第１モータ・ジェネレータ２１）で発電した交流電圧を直流電圧に変換して高電圧バッテリ７０を充電する。

ＨＥＶ−ＣＵ８０は、アクチュエータ７５（スリーブ３４）を駆動して、走行モードを、シリーズＨＥＶ走行モード、パラレルＨＥＶ走行モード、ＥＶ走行モードの間で切替えるために、切替制御部８０ａを機能的に有している。ＨＥＶ−ＣＵ８０では、ＲＯＭなどに記憶されているプログラムがマイクロプロセッサによって実行されることにより、切替制御部８０ａの機能が実現される。切替制御部８０ａは、特許請求の範囲に記載の制御手段として機能する。

切替制御部８０ａは、主として要求駆動力及び車速に基づいて、走行モードの切替え制御を行う。より具体的には、切替制御部８０ａは、例えば、発進時などでは、エンジンを停止して第１モータ・ジェネレータ２１及び／又は第２モータ・ジェネレータ２２の駆動力で走行するＥＶ走行モードを選択する。また、切替制御部８０ａは、低速走行時（低負荷走行時）や高電圧バッテリ７０のＳＯＣが低下している場合などでは、第１モータ・ジェネレータ２１で発電した電力を用いて第２モータ・ジェネレータ２２を駆動して走行するシリーズＨＥＶ走行モードを選択する。さらに、切替制御部８０ａは、車速が所定車速以上の高速走行時などでは、第１モータ・ジェネレータ２１及び／又は第２モータ・ジェネレータ２２の駆動力とエンジン１０の駆動力とにより走行するパラレルＨＥＶ走行モードを選択する。

切替制御部８０ａは、シリーズＨＥＶ走行モードを選択するときには、第１スプライン３１と第２スプライン３２とを接続するようにアクチュエータ７５（スリーブ３４）を制御（駆動）する。また、切替制御部８０ａは、パラレルＨＥＶ走行モードを選択するときには、第１スプライン３１、第２スプライン３２、及び第３スプライン３３を接続するようにアクチュエータ７５（スリーブ３４）を制御（駆動）する。さらに、切替制御部８０ａは、ＥＶ走行モードを選択するときには、第２スプライン３２と第３スプライン３３とを接続するようにアクチュエータ７５（スリーブ３４）を制御（駆動）する。

上述したように構成されることにより、本実施形態に係るハイブリッド車両のパワーユニット１は、エンジンを停止して第１モータ・ジェネレータ２１及び／又は第２モータ・ジェネレータ２２の駆動力で走行するＥＶ走行機能、第１モータ・ジェネレータ２１で発電した電力を用いて第２モータ・ジェネレータ２２を駆動して走行するシリーズＨＥＶ走行機能、第１モータ・ジェネレータ２１及び／又は第２モータ・ジェネレータ２２の駆動力とエンジン１０の駆動力とにより走行するパラレルＨＥＶ走行機能を発揮する。

ここで、シリーズＨＥＶ走行モードにおけるドグクラッチ３０を介したトルク伝達経路（太線で表示）を図２に示す。同様に、パラレルＨＥＶ走行モードにおけるドグクラッチ３０を介したトルク伝達経路（太線で表示）を図３に示す。また、ＥＶ走行モードにおけるドグクラッチ３０を介したトルク伝達経路（太線で表示）を図４に示す。

図２に太線で示されるように、シリーズＨＥＶ走行モードでは、スリーブ３４が（中央の位置から）図面左側方向に摺動されて、第１スプライン３１と第２スプライン３２とが接続される。すなわち、第１スプライン３１、スリーブ３４、第２スプライン３２を介して、エンジン１０と第１モータ・ジェネレータ２１が接続される。一方、第２モータ・ジェネレータ２２は、車軸（フロントドライブシャフト４０及びプロペラシャフト６０）に接続されている。よって、エンジン１０によって第１モータ・ジェネレータ２１が駆動されて発電機として稼働し、その第１モータ・ジェネレータ２１によって発電された電力によって第２モータ・ジェネレータ２２が駆動されて、駆動輪（車両）が駆動される。なお、この場合、油圧クラッチを用いることなく車軸（フロントドライブシャフト４０及びプロペラシャフト６０）を遮断しているため、クラッチの引きずりロスが発生しない。

パラレルＨＥＶ走行モードでは、図３に太線で示されるように、スリーブ３４が中央の位置に摺動されて、第１スプライン３１と第２スプライン３２と第３スプライン３３とが接続される。すなわち、エンジン１０、第１モータ・ジェネレータ２１、及び第２モータ・ジェネレータ２２と車軸（フロントドライブシャフト４０及びプロペラシャフト６０）とが接続される。よって、エンジン１０と第２モータ・ジェネレータ２２及び／又は第１モータ・ジェネレータ２１によって駆動輪（車両）が駆動される。なお、この場合、油圧クラッチを用いることなく３要素（第１スプライン３１、第２スプライン３２、第３スプライン３３）を締結しているため、油圧によるロス（オイルポンプ・ロスやシーリング・フリクションなど）が発生しない。

ＥＶ走行モードでは、図４に太線で示されるように、スリーブ３４が（中央の位置から）図面右側方向に摺動されて、第２スプライン３２と第３スプライン３３とが接続される。すなわち、第１モータ・ジェネレータ２１と第２モータ・ジェネレータ２２と車軸（フロントドライブシャフト４０及びプロペラシャフト６０）が接続される。よって、第２モータ・ジェネレータ２２及び／又は第１モータ・ジェネレータ２１によって駆動輪（車両）が駆動される。なお、この場合、油圧クラッチを用いることなくエンジン１０を遮断しているため、クラッチの引きずりロスが発生しない。また、第２モータ・ジェネレータ２２に加えて、第１モータ・ジェネレータ２１もＥＶ駆動に使用することができるため、力強いＥＶ走行が可能となる。

以上、詳細に説明したように、本実施形態によれば、エンジン１０の出力軸とトルク伝達可能に接続された第１スプライン３１と、第１モータ・ジェネレータ２１の回転軸２１ａとトルク伝達可能に接続された第２スプライン３２と、第２モータ・ジェネレータ２２の回転軸２２ａ及び駆動輪とトルク伝達可能に接続された第３スプライン３３と、第１スプライン３１、第２スプライン３２、第３スプライン３３と嵌合可能に形成されたスプライン３４ａを有し、位置に応じて、第１スプライン３１、第２スプライン３２、第３スプライン３３の接続状態を切り替えるスリーブ３４とを備えている。そして、シリーズＨＥＶ走行モード時に第１スプライン３１と第２スプライン３２とが接続され、パラレルＨＥＶ走行モード時に第１スプライン３１、第２スプライン３２、及び第３スプライン３３が接続され、ＥＶ走行モード時に第２スプライン３２と第３スプライン３３とが接続されるようにアクチュエータ７５が制御されてスリーブ３４が動かされる。

すなわち、スリーブ３４に形成されたスプライン３４ａと、第１スプライン３１、第２スプライン３２、第３スプライン３３とによりドグクラッチ３０が構成され、当該ドグクラッチ３０の締結・解放状態（すなわち、スリーブ３４に形成されたスプライン３４ａと、第１スプライン３１、第２スプライン３２、第３スプライン３３との嵌合状態）を切替えることにより、シリーズＨＥＶ走行モード、パラレルＨＥＶ走行モード、ＥＶ走行モードが切替えられる。そのため、エンジン１０を切離して（第１スプライン３１を切離して）走行するＥＶ走行時に、例えば油圧クラッチのような引きずり損失が生じない。また、ＥＶ走行時に、第１モータ・ジェネレータ２１の回転軸２１ａとトルク伝達可能に接続された第２スプライン３２と、第２モータ・ジェネレータ２２の回転軸２２ａ及び駆動輪とトルク伝達可能に接続された第３スプライン３３とが接続されるため、第１モータ・ジェネレータ２１と第２モータ・ジェネレータ２２との双方を用いて車両を駆動することができる。

その結果、エンジン１０切離し時（クラッチ解放時）の引きずり損失を解消（すなわち燃料消費率（燃費）を向上）でき、かつ、２個（全て）のモータ・ジェネレータ２１，２２を駆動力源として用いてＥＶ走行を行うこと（すなわち、第２モータ・ジェネレータ２２を大型化することなく、ＥＶ走行時の駆動力増大、ＥＶ走行領域拡大、ドライバビリティ向上など）が可能となる。特に、本実施形態によれば、上記機能を有するハイブリッド車両のパワートレイン１を比較的シンプルな構成で実現することができる。

本実施形態によれば、第１スプライ３１、第２スプライン３２、第３スプライン３３、及びスリーブ３４が、同軸上に配設されており、スリーブ３４が、第１スプライン３１、第２スプライン３２、第３スプライン３３の外周上を、軸方向に摺動自在に構成されている。すなわち、スリーブ３４に形成されたスプライン３４ａと、第１スプライン３１、第２スプライン３２、第３スプライン３３とによりドグクラッチ３０が構成され、スリーブ３４を軸方向に動かすことにより、ドグクラッチ３０の締結・解放状態（すなわち、スリーブ３４に形成されたスプライン３４ａと、第１スプライン３１、第２スプライン３２、第３スプライン３３との嵌合状態）を切替えることにより、シリーズＨＥＶ走行モード、パラレルＨＥＶ走行モード、ＥＶ走行モードを切替えることが可能となる。

また、本実施形態によれば、第１スプライン３１、第２スプライン３２、第３スプライン３３それぞれが、互いに相対回転可能な軸（出力軸１２、出力軸２４、出力軸２７）の外周に形成された外スプラインであり、スリーブ３４が、第１スプライン３１、第２スプライン３２、第３スプライン３３に外嵌可能な円筒状に形成され、内周面に軸方向に沿って内スプライン３４ａが形成されている。そのため、円筒状のスリーブ３４に形成された内スプライン３４ａと、外スプラインからなる第１スプライン３１、第２スプライン３２、第３スプライン３３とによって（すなわち比較的シンプルな構成によって）３要素を断続可能なドグクラッチ３０を構成することができる。

本実施形態によれば、第２モータ・ジェネレータ２２から駆動輪へ伝達されるトルクの伝達経路の総ギヤ比が、エンジン１０から駆動輪へ伝達されるトルクの伝達経路の総ギヤ比よりもローギヤに設定されている。そのため、エンジン１０及び第２モータ・ジェネレータ２２それぞれを効率よく運転することができる。

また、本実施形態によれば、スリーブ３４を駆動するアクチュエータ７５の異常（フェイル）発生時に、リターンスプリング３５によって、第２スプライン３２と第３スプライン３３とが接続されたＥＶ走行モード状態から、第１スプライン３１と第２スプライン３２とが接続されるシリーズＨＥＶ走行モード状態となる方向に、スリーブ３４が付勢される。そのため、スリーブ３４を動かしてエンジン１０を再始動し、当該エンジン１０、及び／又は、当該エンジン１０により駆動される第１モータ・ジェネレータ２１で発電された電力で駆動される第２モータ・ジェネレータ２２の駆動力を用いて車両を走行させることが可能となる。よって、ＥＶ走行時にアクチュエータ７５に異常（フェイル）が発生した際の走行可能距離を延ばすことが可能となる

さらに、本実施形態によれば、アクチュエータ７５に電力を供給する電源系が、高電圧バッテリ７０からＤＣ／ＤＣコンバータ７１を介して降圧された電力を供給する第１電力供給経路７３と、低電圧バッテリ７２から電力を供給する第２電力供給経路７４とを有する２重系とされており、第１電力供給経路７３及び第２電力供給経路７４のうちいずれか一方の力供給経路（例えば第２電力供給経路７４）に異常（フェイル）が発生した場合に、他方の電力供給経路（例えば第１電力供給経路７３）から電力が供給される。そのため、一方の電力供給経路（例えば第２電力供給経路７４）に異常が発生した場合であっても、他方の電力供給経路（例えば第１電力供給経路７３）から電力を供給することができる。よって、システムの信頼性を向上することが可能となる。

（第２実施形態）
次に、図５を参照しつつ、第２実施形態に係るハイブリッド車両のパワーユニット２について説明する。図５は、ハイブリッド車両のパワーユニット２の構成を示すスケルトン図、及び、その制御システムの構成を示すブロック図である。なお、図５において上記第１実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号が付されている。

本実施形態は、上述したギヤ２６を構成するドライブギヤ２６ａ、すなわち、駆動輪と第３スプライン３３との間に配設され、第３スプライン３３からのトルクを駆動輪に伝達する一方、駆動輪からのトルクを第３スプライン３３（すなわちエンジン１０、第１モータ・ジェネレータ２１側）には伝達することなく遮断するワンウェイ・クラッチ５０をさらに備えている点で上述した第１実施形態と異なっている。そのため、第３スプライン３３と第２スプライン３２とが接続された状態（ＥＶ走行モード）であっても、駆動輪から入力されるトルクは第１モータ・ジェネレータ２１側に伝達されない。

なお、駆動輪からのトルクは、第２モータ・ジェネレータ２２には伝達可能とされているため、例えば減速時などでは、第２モータ・ジェネレータ２２により回生する（回生電力を取る）ことができる。

また、第１スプライン３１と第２スプライン３２との間に、第１スプライン３１とスリーブ３４との回転を同期させるシンクロ機構３７が設けられている点で、上述した第１実施形態と異なっている。

さらに、上述したＨＥＶ−ＣＵ８０に代えて、切替制御部８０ｂを有するＨＥＶ−ＣＵ８０Ｂを備えている点で、上述した第１実施形態と異なっている。ＨＥＶ−ＣＵ８０Ｂ（切替制御部８０ｂ）は、車両がＥＶ走行しているときに、停止しているエンジン１０を再始動する場合、第１モータ・ジェネレータ２１（第２スプライン３２）の回転数を、スリーブ３４と第１スプライン３１とを嵌合可能な回転数まで低下させた後、アクチュエータ７５を駆動して、第１スプライン３１と第２スプライン３２とが接続されるようにスリーブ３４を動かす。その他の構成は、上述した第１実施形態と同一または同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。

次に、図６を参照しつつ、ハイブリッド車両のパワーユニット２の動作について説明する。ここで、図６は、ハイブリッド車両のパワーユニット２による、エンジン再始動時の切替処理の処理手順を示すフローチャートである。本処理は、主としてＨＥＶ−ＣＵ８０Ｂにおいて、所定のタイミングで繰り返して実行される。

まず、ステップＳ１００では、第３スプライン３３と第２スプライン３２とが接続されたＥＶ走行中にエンジン１０の再始動要求があるか否か（例えば車速が所定速度以上の高速になったか否かなど）についての判断が行われる。ここで、エンジン１０の再始動要求がない場合には、本処理から一旦抜ける。一方、エンジン１０の再始動要求があるときには、ステップＳ１０２に処理が移行する。

ステップＳ１０２では、エンジン１０の回転数と第１モータ・ジェネレータ２１の回転数が読み込まれる。そして、ステップＳ１０４において、第１スプライン３１の回転数（エンジン回転数）と、スリーブ３４（第２スプライン３２）の回転数とを合わせるように第１モータ・ジェネレータ２１の回転数が制御される。

続くステップＳ１０６では、例えば、エンジン１０の回転数と第１モータ・ジェネレータ２１の回転数に基づいて、第１スプライン３１の回転数（エンジン回転数）とスリーブ３４（第２スプライン３２）の回転数との偏差が、所定回転数（すなわち第１スプライン３１とスリーブ３４とを嵌合可能な回転数）以下となったか否かについての判断が行われる。ここで、第１スプライン３１の回転数とスリーブ３４の回転数との偏差が所定回転数よりも高い場合には、ステップＳ１０４に処理が移行し、第１スプライン３１の回転数とスリーブ３４の回転数との偏差が所定回転数以下となるまで、上述したステップＳ１０４及びステップＳ１０６の処理が繰り返して実行される。一方、第１スプライン３１の回転数とスリーブ３４（第２スプライン３２）の回転数との偏差が所定回転数以下である場合には、ステップＳ１０８に処理が移行する。

ステップＳ１０８では、アクチュエータ７５が駆動されて、スリーブ３４が軸方向（第１スプライン３１方向）に摺動され、第１スプライン３１と第２スプライン３２とが接続される。そして、第１モータ・ジェネレータ２１によってエンジン１０が再始動される。

続いて、ステップＳ１１０では、エンジン１０及び第１モータ・ジェネレータ２１の回転数が車軸の回転数まで上昇され、エンジン１０及び第１モータ・ジェネレータ２１から車軸（駆動輪）へ駆動トルクが伝達される。その後、本処理から一旦抜ける。

本実施形態によれば、ギヤ２６を構成するドライブギヤ２６ａ、すなわち、駆動輪と第３スプライン３３との間にワンウェイ・クラッチ５０が配設され、第３スプライン３３からのトルクが駆動輪に伝達され一方、駆動輪からのトルクは第３スプライン３３（すなわちエンジン１０、第１モータ・ジェネレータ２１側）に伝達されることなく遮断される。そのため、第３スプライン３３と第２スプライン３２とが接続された状態（ＥＶ走行モード）であっても、駆動輪から入力されるトルクによって第１モータ・ジェネレータ２１が強制的に回されることがない。よって、第１モータ・ジェネレータ２１の回転数を車軸の回転数よりも低い任意の回転数に調節（制御）することができる。すなわち、第１スプライン３１（エンジン１０）の回転数と第２スプライン３２（第１モータ・ジェネレータ２１）の回転数とを合わせることができる。その結果、スリーブ３４を動かして第１スプライン３１と第２スプライン３２とを接続することにより、ＥＶ走行モード中であってもエンジン１０の再始動を行うことが可能となる。なお、第２モータ・ジェネレータ２２には駆動輪からのトルクが伝達されるため、回生動作は第２モータ・ジェネレータ２２によって行うことができる。

特に、本実施形態によれば、ＥＶ走行モード時に、停止しているエンジン１０を再始動する場合、第１モータ・ジェネレータ２１の回転数が、スリーブ３４と第１スプライン３１とを嵌合可能な回転数まで低下された後、アクチュエータ７５が駆動されて、第１スプライン３１と第２スプライン３２とが接続されるようにスリーブ３４が動かされる。すなわち、第１スプライン３１（エンジン１０）と第２スプライン３２及びスリーブ３４（第１モータ・ジェネレータ２１）との回転数合わせが行われた後（回転偏差が低減された後）、第１スプライン３１と第２スプライン３２とが接続されるようにスリーブ３４が動かされる。よって、ショックを抑制しつつ走行モードを切替えてエンジン１０を再始動することができる。

また、本実施形態によれば、第１スプライン３１と第２スプライン３２との間に、第１スプライン３１とスリーブ３４の回転を同期させるシンクロ機構３７が設けられているため、第２スプライン３２と嵌合されているスリーブ３４を第１スプライン３１と嵌合させるときに、スリーブ３４と第１スプライン３１の回転速度が異なっている場合であっても、よりスムーズにスリーブ３４と第１スプライン３１とを接続することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、第１モータ・ジェネレータ２１でエンジン１０を始動する構成としたが、エンジン１０を始動するためのスタータ（又はスタータ・ジェネレータ）を別に備える構成としてもよい。また、複数のギヤやシャフトから構成される駆動系の構成は、上記実施形態には限られない。

上記実施形態では、スリーブ３４を動かすアクチュエータ７５として電動式のアクチュエータを用いたが、電動式のものに代えて、例えば油圧式のアクチュエータを用いてもよい。また、アクチュエータ７５（スリーブ３４）の駆動制御を、ＨＥＶ−ＣＵ８０（８０Ｂ）ではなく、他のＥＣＵで行う構成としてもよい。

上記実施形態では、本発明をＡＷＤ車（全輪駆動車）に適用した場合を例にして説明したが、本発明は、例えば２ＷＤ車（ＦＦ車やＦＲ車）にも適用することもできる。

また、上記第２実施形態において、シンクロ機構３７は必須ではなく、シンクロ機構３７を備えない構成としてもよい。

１，２ ハイブリッド車両のパワーユニット
１０ エンジン
２１ 第１モータ・ジェネレータ
２２ 第２モータ・ジェネレータ
３０ ドグクラッチ
３１ 第１スプライン
３２ 第２スプライン
３３ 第３スプライン
３４ スリーブ
３４ａ スプライン
３５ リターンスプリング（リターン機構）
３７ シンクロ機構
４０ フロントドライブシャフト（前輪出力軸）
４２ フロントデファレンシャル
５０ ワンウェイ・クラッチ
６０ プロペラシャフト（後輪出力軸）
６１ トランスファクラッチ
７０ 高電圧バッテリ
７１ ＤＣ−ＤＣコンバータ
７２ 低電圧バッテリ
７３ 第１電力供給経路
７４ 第２電力供給経路
７５ アクチュエータ
８０，８０Ｂ ＨＥＶ−ＣＵ
８０ａ，８０ｂ 切替制御部
８１ ＥＣＵ
８２ ＰＣＵ
８５ ＶＤＣＵ
９１ アクセルペダルセンサ
９２ スロットル開度センサ
９３ Ｇセンサ（加速度センサ）
９４ 車速センサ（車輪速センサ）
９５ 回転数センサ
１００ ＣＡＮ

Claims (10)

1. エンジンと、第１モータ・ジェネレータと、第２モータ・ジェネレータとを備えるハイブリッド車両のパワーユニットにおいて、
   前記エンジンの出力軸とトルク伝達可能に接続された第１スプラインと、
   前記第１モータ・ジェネレータの回転軸とトルク伝達可能に接続された第２スプラインと、
   前記第２モータ・ジェネレータの回転軸及び駆動輪とトルク伝達可能に接続された第３スプラインと、
   前記第１スプライン、前記第２スプライン、前記第３スプラインと嵌合可能に形成されたスプラインを有し、位置に応じて、前記第１スプライン、前記第２スプライン、前記第３スプラインの接続状態を切り替えるスリーブと、
   前記スリーブを摺動させるアクチュエータと、
   前記アクチュエータの駆動を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、シリーズＨＥＶ走行モード時に前記第１スプラインと前記第２スプラインとを接続し、パラレルＨＥＶ走行モード時に前記第１スプライン、前記第２スプライン、及び前記第３スプラインを接続し、ＥＶ走行モード時に前記第２スプラインと前記第３スプラインとを接続するように、前記アクチュエータを制御することを特徴とするハイブリッド車両のパワーユニット。
2. 前記第１スプライン、前記第２スプライン、前記第３スプライン、及び前記スリーブは、同軸上に配設されており、
   前記スリーブは、前記第１スプライン、前記第２スプライン、前記第３スプラインの外周上を、軸方向に摺動自在に構成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パワーユニット。
3. 前記第１スプライン、前記第２スプライン、前記第３スプラインそれぞれは、互いに相対回転可能な軸の外周に形成された外スプラインであり、
   前記スリーブは、前記第１スプライン、前記第２スプライン、前記第３スプラインに外嵌可能な円筒状に形成され、内周面に沿って軸方向に延びる内スプラインが形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッド車両のパワーユニット。
4. 前記第２モータ・ジェネレータから前記駆動輪へ伝達されるトルクの伝達経路の総ギヤ比は、前記第１スプライン、前記スリーブ、前記第３スプラインを介して、前記エンジンから前記駆動輪へ伝達されるトルクの伝達経路の総ギヤ比よりもローギヤに設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のハイブリッド車両のパワーユニット。
5. 前記スリーブを駆動するアクチュエータの異常発生時に、前記スリーブを、前記第１スプラインと前記第２スプラインとが接続されるシリーズＨＥＶ走行モード状態に戻すリターン機構をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のハイブリッド車両のパワーユニット。
6. 前記リターン機構は、前記第２スプラインと前記第３スプラインとが接続されたＥＶ走行モード状態から、前記第１スプラインと前記第２スプラインとが接続されるシリーズＨＥＶ走行モード状態となる方向に、前記スリーブを付勢するリターンスプリングを有していることを特徴とする請求項５に記載のハイブリッド車両のパワーユニット。
7. 前記アクチュエータに電力を供給する電源系は、前記第１モータ・ジェネレータ及び前記第２モータ・ジェネレータに電力を供給する高電圧バッテリからＤＣ／ＤＣコンバータを介して降圧された電力を供給する第１経路と、前記高電圧バッテリよりも出力端子電圧が低い低電圧バッテリから電力を供給する第２経路と、を有する２重系とされており、前記第１経路及び前記第２経路のうちいずれか一方の経路に異常が発生した場合に、他方の経路から電力を供給することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のハイブリッド車両のパワーユニット。
8. 前記駆動輪と前記第３スプラインとの間に配設され、前記前記第３スプラインからのトルクを前記駆動輪に伝達し、かつ、前記駆動輪からのトルクを前記第３スプラインには伝達しないワンウェイ・クラッチをさらに備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のハイブリッド車両のパワーユニット。
9. 前記制御手段は、ＥＶ走行モード時に、停止している前記エンジンを再始動する場合、前記第１モータ・ジェネレータの回転数を、前記スリーブと前記第１スプラインとを嵌合可能な回転数まで低下させた後、前記アクチュエータを駆動して、第１スプラインと第２スプラインとが接続されるように前記スリーブを動かすことを特徴とする請求項８に記載のハイブリッド車両のパワーユニット。
10. 前記第１スプラインと前記第２スプラインとの間に、前記第１スプラインと前記スリーブの回転を同期させるシンクロ機構が設けられていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のハイブリッド車両のパワーユニット。

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