JP4044913B2 - Power output device, automobile equipped with the same, and power transmission device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the energy efficiency, and to perform miniaturization. <P>SOLUTION: When a drive shaft 65 is driven at a relatively low rotational range, a clutch C1 and a brake B1 are turned on, a clutch C2 and a brake B2 are turned off, and a power distribution and integration mechanism 30 is functioned as a three-element type of the first gear ratio with an engine 22, a high speed type motor MG1 and the drive shaft 65 being three rotary shafts. The power from a low speed type motor MG2 is output to the drive shaft 65 at the first reduction ratio in the connection state. When the drive shaft 65 is driven at a relatively high rotational range, the clutch C1 and the brake B1 are turned off, the clutch C2 and the brake B2 are turned on, the power distribution and integration mechanism 30 is functioned as a three-element type of the second gear ratio with the engine 22, the motor MG2 and the drive shaft 65 being three rotary shafts, and the power from a low speed type motor MG1 is output to the drive shaft 65 at the second reduction ratio in the connection state. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&amp;NCIPI

Description

本発明は、動力出力装置およびこれを搭載した自動車並びに動力伝達装置に関し、詳しくは、駆動軸に動力を出力する動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに駆動軸に動力を伝達する動力伝達装置に関する。   More particularly, the present invention relates to a power output device that outputs power to a drive shaft, a vehicle that includes the power output device, and a power transmission device that transmits power to the drive shaft. .

従来、この種の動力出力装置としては、二つの遊星歯車のキャリアにエンジンのクランクシャフトを接続すると共に各サンギヤに各モータを接続し、各リングギヤに異なるギヤ比をもって車軸に連結された駆動軸に接続するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この装置では、駆動軸の駆動状態に応じてエンジンを停止した状態で二つのモータからの動力を駆動軸に出力するモードと、一方のモータの回転を停止した状態でエンジンと他方のモータとからの動力を駆動軸に出力するモードと、エンジンから出力された動力をバッテリの充放電を伴ったり伴わずに二つのモータを用いてトルク変換して駆動軸に出力するモードとを切り替えることにより、エネルギ効率よく動力を出力している。また、他の動力出力装置としては、遊星歯車の三つの回転要素に車軸に接続された駆動軸とエンジンのクランクシャフトと第1モータの回転軸とを接続する、いわゆる3要素タイプのものの駆動軸に減速機を介して第2モータの回転軸が取り付けられたものが提案されている(例えば、特許文献2参照)。この装置では、エンジンから出力された動力を効率よくトルク変換して駆動軸に出力することができる、とされている。
特開平11−301291号公報(図1) 特開2002−225578号公報(図1)
Conventionally, this type of power output device includes a drive shaft connected to an axle with a different gear ratio to each ring gear, with the engine crankshaft connected to two planetary gear carriers and each sun gear connected to each sun gear. What is connected is proposed (for example, refer patent document 1). In this device, a mode in which the power from the two motors is output to the drive shaft while the engine is stopped according to the drive state of the drive shaft, and the engine and the other motor with the rotation of one motor stopped. By switching between a mode for outputting the power of the power to the drive shaft and a mode for converting the power output from the engine using the two motors without charging or discharging the battery and outputting the power to the drive shaft, Power is output efficiently. As another power output device, a so-called three-element type drive shaft in which a drive shaft connected to an axle, a crankshaft of an engine, and a rotary shaft of a first motor are connected to three rotating elements of a planetary gear. Has been proposed in which a rotary shaft of a second motor is attached via a reduction gear (see, for example, Patent Document 2). In this apparatus, the power output from the engine can be efficiently converted into torque and output to the drive shaft.
JP-A-11-301291 (FIG. 1) JP 2002-225578 A (FIG. 1)

このように、エンジンと二つの電動機と遊星歯車とを用いて駆動軸に動力を出力する装置は種々のものが検討されており、よりエネルギ効率のよい装置が求められている。また、動力出力装置は自動車などの限られたスペースに設置する場合が多いため、装置の小型化を図ることは古くからの課題の一つとして考えられている。   As described above, various devices that output power to the drive shaft using the engine, the two electric motors, and the planetary gears have been studied, and a more energy efficient device is required. In addition, since the power output device is often installed in a limited space such as an automobile, downsizing of the device has been considered as one of the old problems.

本発明の動力出力装置およびこれを搭載した自動車並びに動力伝達装置は、装置あるいは自動車のエネルギ効率を向上させることを目的の一つとする。また、本発明の動力出力装置およびこれを搭載した自動車並びに動力伝達装置は、装置の小型化を図ることを目的の一つとする。   The power output device of the present invention, a vehicle equipped with the power output device, and a power transmission device have an object of improving the energy efficiency of the device or the vehicle. Another object of the power output device of the present invention, an automobile equipped with the power output device, and a power transmission device is to reduce the size of the device.

本発明の動力出力装置およびこれを搭載した自動車並びに動力伝達装置は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。   In order to achieve at least a part of the above object, the power output apparatus of the present invention, the automobile equipped with the power output apparatus, and the power transmission apparatus employ the following means.

本発明の第1の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
内燃機関と、
第1電動機と、
第2電動機と、
前記第1電動機の回転軸と前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸との3軸を該3軸のうちいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力するよう連結すると共に前記第2電動機の回転軸を該回転軸の回転数を第1の変速比を持って前記駆動軸に出力するよう連結する第1連結と、前記駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記第2電動機の
回転軸との3軸を該3軸のうちいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力するよう連結すると共に前記第1電動機の回転軸を該回転軸の回転数を第2の変速比を持って前記駆動軸に出力するよう連結する第2連結と、が切り替え可能な連結手段と、
を備えることを要旨とする。
The first power output device of the present invention comprises:
A power output device that outputs power to a drive shaft,
An internal combustion engine;
A first electric motor;
A second electric motor;
Power is input / output to / from the remaining shafts based on the power input / output to / from any one of the three shafts of the rotation shaft of the first motor, the output shaft of the internal combustion engine, and the drive shaft. A first connection for connecting the rotation shaft of the second electric motor to output the rotation speed of the rotation shaft to the drive shaft with a first gear ratio, and the output of the drive shaft and the internal combustion engine. The three shafts of the shaft and the rotating shaft of the second motor are connected to input / output power to the remaining shaft based on the power input / output to / from any two of the three shafts, and the first motor A second coupling that couples the rotary shaft so as to output the rotational speed of the rotary shaft to the drive shaft with a second gear ratio;
It is a summary to provide.

この本発明の第1の動力出力装置では、第1電動機の回転軸と内燃機関の出力軸と駆動軸との3軸をこの3軸のうちいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力するよう連結すると共に第2電動機の回転軸の回転数を第1の変速比を持って駆動軸に出力するよう連結する第1連結と、駆動軸と内燃機関の出力軸と第2電動機の回転軸との3軸をこの3軸のうちいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力するよう連結すると共に第1電動機の回転軸の回転数を第2の変速比を持って駆動軸に出力するよう連結する第2連結と、を切り替える。したがって、駆動軸に出力すべき動力に応じて連結を切り替えることにより、装置のエネルギ効率を向上させることができる。また、第1の変速比および第2の変速比を第1電動機および第2電動機の各々の特性に合わせて設定すれば、第1電動機および第2電動機のうちの少なくとも一方を小型化することなどが可能になる。この結果、装置の小型化を図ることができる。   In the first power output apparatus of the present invention, the three shafts of the rotating shaft of the first motor, the output shaft of the internal combustion engine, and the drive shaft are input to and output from any two of these three shafts. A first connection that is connected to input / output power to the remaining shaft and outputs the rotation speed of the rotation shaft of the second electric motor to the drive shaft with a first gear ratio; and the drive shaft and the internal combustion engine The three shafts of the output shaft and the rotating shaft of the second motor are connected to input / output power to the remaining shaft based on the power input / output to / from any two of the three shafts, and the first motor rotates. The second connection is switched so that the rotation speed of the shaft is output to the drive shaft with a second gear ratio. Therefore, the energy efficiency of the apparatus can be improved by switching the connection according to the power to be output to the drive shaft. Further, if the first gear ratio and the second gear ratio are set in accordance with the characteristics of the first motor and the second motor, at least one of the first motor and the second motor can be reduced in size. Is possible. As a result, the apparatus can be reduced in size.

こうした本発明の第1の動力出力装置において、前記連結手段は、前記第1電動機からの動力を前記第2の変速比をもって前記駆動軸に出力すると共に前記第2電動機からの動力を前記第1の変速比をもって前記駆動軸に出力しかつ前記内燃機関の出力軸を切り離した連結が可能な手段であるであるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関を停止して第1電動機および第2電動機から駆動軸に動力を出力することができる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記連結手段は、前記第1電動機の回転軸と前記第2電動機の回転軸の少なくとも一方を切り離し可能な手段であるものとすることもできる。こうすれば、第1電動機および第2電動機のうちの一方を停止し、他方からのみ動力を入出力することができる。   In the first power output apparatus of the present invention, the connecting means outputs the power from the first motor to the drive shaft with the second speed ratio and the power from the second motor to the first power. It is also possible to provide a means that can be connected with the output shaft of the internal combustion engine disconnected with the gear ratio of If it carries out like this, an internal combustion engine can be stopped and motive power can be output to a drive shaft from a 1st electric motor and a 2nd electric motor. In this aspect of the power output apparatus of the present invention, the connecting means may be means capable of separating at least one of the rotating shaft of the first electric motor and the rotating shaft of the second electric motor. If it carries out like this, one of the 1st electric motor and the 2nd electric motor can be stopped, and power can be inputted and outputted only from the other.

本発明の第1の動力出力装置において、前記連結手段は、前記第1電動機の回転軸に接続された第1回転要素と第2回転要素と前記駆動軸に接続された第3回転要素とを有する第1の遊星歯車と、前記駆動軸に接続された第4回転要素と第5回転要素と第6回転要素と前記第2電動機の回転軸に接続された第7回転要素とを有し前記第5回転要素を回転停止させたときに前記第4回転要素の回転に対して前記第7回転要素を所定の比で回転させ前記第5回転要素の回転停止が解除されているときに前記第4回転要素と前記第6回転要素と前記第7回転要素との3軸を前記第1の遊星歯車とは異なるギヤ比をもって該3軸のうちいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力するよう連結する4軸式回転機構と、前記内燃機関の出力軸と前記第1の遊星歯車の前記第2回転要素との接続および該接続の解除を行なう第1接続解除手段と、前記内燃機関の出力軸と前記4軸式回転機構の前記第6回転要素との接続および該接続の解除を行なう第2接続解除手段と、前記第1の遊星歯車の前記第2回転要素の回転停止および該回転停止の解除を行なう第1回転停止解除手段と、前記4軸式回転機構の前記第5回転要素の回転停止および該回転停止の解除を行なう第2回転停止解除手段と、を備える手段であるものとすることもできる。この場合、第1接続解除手段により内燃機関の出力軸と第1の遊星歯車の第2回転要素とを接続し第2回転停止手段により4軸式回転機構の第5回転要素を回転停止させると共に第2接続解除手段により内燃機関の出力軸と4軸式回転機構の第6回転要素との接続を解除し第1回転停止手段により4軸式回転機構の第5回転要素の回転停止を解除することによって第1連結を実現し、第2接続解除手段により内燃機関の出力軸と4軸式回転機構の第6回転要素とを接続し第1回転停止手段により4軸式回転機構の第5回転要素を回転停止させる共に第1接続解除手段により内燃機関の出力軸と第1の遊星歯車の第2回転要素との接続を解除し第2回転停止手段により4軸式回転機構の第5回転要素の回転停
止を解除することによって第2連結を実現する。さらに、その他の連結として、第1接続解除手段により内燃機関の出力軸と第1の遊星歯車の第2回転要素との接続を解除し第2接続解除手段により内燃機関の出力軸と4軸式回転機構の第6回転要素との接続を解除すると共に第1回転停止手段により第1の遊星歯車の第2回転要素を回転停止させ第2回転停止手段により4軸式回転機構の第5回転要素を回転停止させることによって、第2電動機の回転軸を第1の減速比をもって駆動軸に接続すると共に第1電動機の回転軸を第2の変速比をもって駆動軸に接続しかつ内燃機関の出力軸を駆動軸から切り離した連結などを実現することもできる。
In the first power output apparatus of the present invention, the connecting means includes a first rotating element connected to a rotating shaft of the first electric motor, a second rotating element, and a third rotating element connected to the driving shaft. A first planetary gear having a fourth rotating element connected to the drive shaft, a fifth rotating element, a sixth rotating element, and a seventh rotating element connected to the rotating shaft of the second electric motor; When the rotation of the fifth rotation element is stopped, the seventh rotation element is rotated at a predetermined ratio with respect to the rotation of the fourth rotation element, and the rotation stop of the fifth rotation element is released. Based on the power input / output to / from any of the three axes with a gear ratio different from that of the first planetary gear for the three axes of the four rotation element, the sixth rotation element, and the seventh rotation element. A four-shaft rotation mechanism coupled to input / output power to the remaining shaft; A first connection release means for connecting and releasing the connection output shaft and the second rotating element of the first planetary gear, the output shaft of the internal combustion engine, and the first of the four-shaft rotation mechanism. Second connection release means for connecting to and releasing the six rotation elements; first rotation stop release means for stopping and releasing the rotation of the second rotation element of the first planetary gear; The second rotation stop releasing means for stopping the rotation of the fifth rotation element of the four-axis rotation mechanism and releasing the rotation stop may be provided. In this case, the first connection releasing means connects the output shaft of the internal combustion engine and the second rotating element of the first planetary gear, and the second rotation stopping means stops the rotation of the fifth rotating element of the four-axis rotating mechanism. The second connection release means releases the connection between the output shaft of the internal combustion engine and the sixth rotation element of the four-axis rotation mechanism, and the first rotation stop means releases the rotation stop of the fifth rotation element of the four-axis rotation mechanism. Thus, the first connection is realized, the output shaft of the internal combustion engine and the sixth rotation element of the four-axis rotation mechanism are connected by the second connection release means, and the fifth rotation of the four-axis rotation mechanism is performed by the first rotation stop means. The rotation of the element is stopped and the connection between the output shaft of the internal combustion engine and the second rotation element of the first planetary gear is released by the first connection release means, and the fifth rotation element of the four-shaft rotation mechanism is released by the second rotation stop means. 2nd connection by releasing the rotation stop of To achieve. Further, as another connection, the first connection release means releases the connection between the output shaft of the internal combustion engine and the second rotating element of the first planetary gear, and the second connection release means releases the connection between the output shaft of the internal combustion engine and the four-shaft type. The connection between the rotation mechanism and the sixth rotation element is released, the first rotation stop means stops the second rotation element of the first planetary gear, and the second rotation stop means stops the rotation of the fifth rotation element of the four-axis rotation mechanism. The rotation shaft of the second motor is connected to the drive shaft with a first reduction ratio, the rotation shaft of the first motor is connected to the drive shaft with a second speed ratio, and the output shaft of the internal combustion engine. It is also possible to realize a connection that is separated from the drive shaft.

本発明の第2の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
内燃機関と、
第1電動機と、
第2電動機と、
前記第1電動機の回転軸と前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸との3軸を該3軸のうちいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力するよう連結すると共に前記第2電動機の回転軸を該回転軸の回転数を所定の変速比をもって前記駆動軸に出力するよう連結する第1連結と、前記第1電動機の回転軸と前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と前記第2電動機の回転軸との4軸を該4軸のうちいずれか2軸の回転数に基づいて残余の軸を回転させると共に該4軸に動力が収支をもって入出力されるよう連結する第2連結と、が切り替え可能な切り替え手段と、
を備えることを要旨とする。
The second power output device of the present invention is:
A power output device that outputs power to a drive shaft,
An internal combustion engine;
A first electric motor;
A second electric motor;
Power is input / output to / from the remaining shafts based on the power input / output to / from any one of the three shafts of the rotation shaft of the first motor, the output shaft of the internal combustion engine, and the drive shaft. A first connection for connecting the rotation shaft of the second motor to the drive shaft so that the rotation speed of the rotation shaft is output to the drive shaft with a predetermined gear ratio, and the rotation shaft of the first motor and the internal combustion engine. The remaining four shafts of the output shaft, the drive shaft, and the rotating shaft of the second motor are rotated based on the rotational speed of any two of the four shafts, and the power enters the four shafts with a balance. A switching means capable of switching between the second connection and the second connection to be output;
It is a summary to provide.

本発明の第2の動力出力装置では、第1電動機の回転軸と内燃機関の出力軸と駆動軸との3軸をこの3軸のうちいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力するよう連結すると共に第2電動機の回転軸の回転数を所定の変速比をもって駆動軸に出力するよう連結する第1連結と、第1電動機の回転軸と内燃機関の出力軸と駆動軸と第2電動機の回転軸との4軸をこの4軸のうちいずれか2軸の回転数に基づいて残余の軸を回転させると共にこの4軸に動力が収支をもって入出力されるよう連結する第2連結と、を切り替える。したがって、駆動軸に出力すべき駆動力に応じてこれらの連結を切り替えることにより装置のエネルギ効率を向上させることができる。   In the second power output apparatus of the present invention, the remaining three axes of the rotation shaft of the first motor, the output shaft of the internal combustion engine, and the drive shaft are based on the power input to and output from any one of the three shafts. A first connection connected to input / output power to the shaft of the second motor and output the rotational speed of the rotary shaft of the second electric motor to the drive shaft with a predetermined gear ratio, and the rotary shaft of the first electric motor and the internal combustion engine The remaining four shafts of the output shaft, the drive shaft, and the rotation shaft of the second motor are rotated based on the rotational speed of any two of the four shafts, and power is input to and output from these four shafts with a balance. The second connection to be connected is switched. Therefore, the energy efficiency of the apparatus can be improved by switching these connections according to the driving force to be output to the drive shaft.

本発明の第2の動力出力装置において、前記連結手段は、前記第1電動機の回転軸に接続された第1回転要素と前記内燃機関の出力軸に接続された第2回転要素と前記駆動軸に接続された第3回転要素とを有する第1の遊星歯車と、前記駆動軸に接続された第4回転要素と第5回転要素と第6回転要素と前記第2電動機の回転軸に接続された第7回転要素とを有し前記第5回転要素を回転停止させたときに前記第4回転要素の回転に対して前記第7回転要素を所定の比で回転させ前記第5回転要素の回転停止が解除されたときに前記第4回転要素と前記第6回転要素と前記第7回転要素との3軸が該3軸のうちいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力が入出力されるよう連結する4軸式回転機構と、前記内燃機関の出力軸と前記4軸式回転機構の前記第6回転要素との接続および該接続の解除を行なう接続解除手段と、前記4軸式回転機構の前記第5回転要素の回転停止および該回転停止の解除を行なう回転停止解除手段と、を備える手段であるものとすることもできる。この場合、接続解除手段により内燃機関の出力軸と4軸式回転機構の第6回転要素との接続を解除すると共に回転停止手段により4軸式回転機構の第5回転要素を回転停止させることによって第1連結を実現し、接続解除手段により内燃機関の出力軸と4軸式回転機構の第6回転要素とを接続すると共に回転停止手段により4軸式回転機構の第5回転要素の回転停止を解除することによって第2連結を実現する。   In the second power output apparatus of the present invention, the connecting means includes a first rotating element connected to the rotating shaft of the first electric motor, a second rotating element connected to the output shaft of the internal combustion engine, and the drive shaft. A first planetary gear having a third rotating element connected to the drive shaft; a fourth rotating element connected to the drive shaft; a fifth rotating element; a sixth rotating element; and a rotating shaft connected to the second motor. And rotating the fifth rotating element by rotating the seventh rotating element at a predetermined ratio with respect to the rotation of the fourth rotating element when the rotation of the fifth rotating element is stopped. When the stop is released, the remaining shaft is based on the power that is input to and output from any one of the three rotation axes of the fourth rotation element, the sixth rotation element, and the seventh rotation element. A four-shaft rotation mechanism coupled so that power is input to and output from the engine, and an output shaft of the internal combustion engine Connection release means for connecting to and releasing the sixth rotation element of the four-axis rotation mechanism, and stopping and releasing the rotation stop of the fifth rotation element of the four-axis rotation mechanism The rotation stop canceling means may also be provided. In this case, the connection releasing means releases the connection between the output shaft of the internal combustion engine and the sixth rotating element of the four-axis rotating mechanism, and the rotation stopping means stops the rotation of the fifth rotating element of the four-axis rotating mechanism. The first coupling is realized, the output shaft of the internal combustion engine is connected to the sixth rotating element of the four-axis rotating mechanism by the connection releasing means, and the rotation of the fifth rotating element of the four-axis rotating mechanism is stopped by the rotation stopping means. The second connection is realized by releasing.

本発明の動力出力装置は、前記駆動軸に出力すべき要求動力を設定する要求動力設定手
段と、該設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記第1電動機と前記第2電動機と前記連結手段とを制御する制御手段と、を備える手段であるものとすることもできる。こうすれば、要求動力に応じた動力を駆動軸に出力することができる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記駆動軸が比較的低速で回転するときには前記第1連結となるよう前記連結手段を制御し、前記駆動軸が比較的高速で回転するときには前記第2連結となるよう前記連結手段を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、駆動軸が比較的低速で回転するときには、第1連結とすることによって第2電動機からの動力を第1の変速比を介して駆動軸に出力することができ、駆動軸が比較的高速で回転するときには、第2連結とすることによって第1電動機からの動力を第2の変速比を介して駆動軸に出力することができる。また、前記制御手段は、前記内燃機関の効率のよい運転ポイントで運転されるよう該内燃機関を制御する手段であるであるものとすることができる。こうすれば、装置全体のエネルギ効率を向上させることができる。
The power output apparatus of the present invention includes a required power setting means for setting required power to be output to the drive shaft, the internal combustion engine and the first power so that power based on the set required power is output to the drive shaft. Control means for controlling one electric motor, the second electric motor, and the connecting means may be provided. In this way, power according to the required power can be output to the drive shaft. In this aspect of the power output apparatus of the present invention, the control means controls the connecting means so as to be the first connection when the drive shaft rotates at a relatively low speed, and the drive shaft rotates at a relatively high speed. When it does, it can also be a means which controls the said connection means so that it may become said 2nd connection. In this way, when the drive shaft rotates at a relatively low speed, the power from the second electric motor can be output to the drive shaft via the first gear ratio by making the first connection, and the drive shafts are compared. When rotating at a high speed, the second connection allows the power from the first electric motor to be output to the drive shaft via the second gear ratio. The control means may be means for controlling the internal combustion engine so that the internal combustion engine is operated at an efficient operating point. In this way, the energy efficiency of the entire apparatus can be improved.

本発明の自動車は、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置、即ち、基本的には、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、内燃機関と、第1電動機と、第2電動機と、を備えさらに、前記第1電動機の回転軸と前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸との3軸を該3軸のうちいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力するよう連結すると共に前記第2電動機の回転軸を該回転軸の回転数を第1の変速比を持って前記駆動軸に出力するよう連結する第1連結と、前記駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記第2電動機の回転軸との3軸を該3軸のうちいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力するよう連結すると共に前記第1電動機の回転軸を該回転軸の回転数を第2の変速比を持って前記駆動軸に出力するよう連結する第2連結と、が切り替え可能な連結手段と、を備える動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなることを要旨とする。   The automobile of the present invention is a power output apparatus of the present invention according to any one of the above-described aspects, that is, basically a power output apparatus that outputs power to a drive shaft, and includes an internal combustion engine, a first electric motor, A second electric motor, and further, based on the power input to and output from any one of the three axes of the three axes of the rotation shaft of the first motor, the output shaft of the internal combustion engine, and the drive shaft. A first connection for connecting power to the remaining shaft so as to input and output power, and for connecting the rotation shaft of the second motor to output the rotational speed of the rotation shaft to the drive shaft with a first gear ratio; Power is input / output to / from the remaining shafts based on the power input / output to / from any one of the three shafts of the drive shaft, the output shaft of the internal combustion engine, and the rotation shaft of the second electric motor. And the rotation shaft of the first motor has a second gear ratio. A second connection for connecting to output to the drive shaft Te, but equipped with a power output apparatus including a coupling means capable of switching, the axle is summarized in that made is connected to the drive shaft.

この本発明の自動車では、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置を搭載するから、本発明の動力出力装置が奏する効果、例えば、駆動軸に出力すべき動力に応じて連結を切り替えることにより、装置のエネルギ効率を向上させることができる効果や第1電動機および第2電動機のうちの少なくとも一方を小型化することができる効果などと同様の効果を奏することができる。   In this automobile of the present invention, since the power output device of the present invention according to any one of the above-described aspects is mounted, the connection is switched according to the effect exhibited by the power output device of the present invention, for example, the power to be output to the drive shaft. Thus, it is possible to achieve the same effects as the effect of improving the energy efficiency of the device and the effect of reducing the size of at least one of the first electric motor and the second electric motor.

本発明の第1の動力伝達装置は、内燃機関の出力軸と第1電動機の回転軸と第2電動機の回転軸と駆動軸とに接続され、該内燃機関と該第1電動機と該第2電動機とから出力された動力を前記駆動軸に伝達する動力伝達装置であって、前記第1電動機の回転軸と前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸との3軸を該3軸のうちいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力するよう連結すると共に前記第2電動機の回転軸を該回転軸の回転数を第1の変速比を持って前記駆動軸に出力するよう連結する第1連結と、前記駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記第2電動機の回転軸との3軸を該3軸のうちいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力するよう連結すると共に前記第1電動機の回転軸を該回転軸の回転数を第2の変速比を持って前記駆動軸に出力するよう連結する第2連結とが切り替え可能なことを要旨とする。   The first power transmission device of the present invention is connected to the output shaft of the internal combustion engine, the rotation shaft of the first motor, the rotation shaft of the second motor, and the drive shaft, and the internal combustion engine, the first motor, and the second motor. A power transmission device for transmitting power output from an electric motor to the drive shaft, wherein any one of the three axes of a rotation shaft of the first motor, an output shaft of the internal combustion engine, and the drive shaft is selected. Based on the power input / output to / from the two shafts, the remaining shaft is connected to input / output power, and the rotation shaft of the second electric motor is driven with the rotation speed of the rotation shaft having a first gear ratio. Power that is input to and output from any one of the three shafts, the first shaft coupled to output to the shaft, and the three shafts of the drive shaft, the output shaft of the internal combustion engine, and the rotating shaft of the second electric motor. And the other shaft is connected to input / output power, and the rotating shaft of the first motor is connected to the remaining shaft. And summarized in that a second connection for coupling is switchable to output the rotational speed of the rotating shaft to the drive shaft with a second gear ratio.

この本発明の第1の動力伝達装置では、第1電動機の回転軸と内燃機関の出力軸と駆動軸との3軸のうちいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力するよう連結すると共に第2電動機の回転軸の回転数を第1の変速比を持って駆動軸に出力するよう連結する第1連結と、駆動軸と内燃機関の出力軸と第2電動機の回転軸との3軸のうちいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力するよう連結すると共に第1電動機の回転軸の回転数を第2の変速比を持って駆動軸に出力するよう連結する第2連結と、を切り替える。したがって、駆動軸に出力すべき動力に応じて連結を
切り替えることにより、装置のエネルギ効率を向上させることができる効果や装置を小型化することができる効果などと同様の効果を奏することができる。
In the first power transmission device of the present invention, the remaining shaft is based on the power input / output to / from any two of the three shafts of the rotation shaft of the first motor, the output shaft of the internal combustion engine, and the drive shaft. A first connection that is connected to input / output power and outputs the rotational speed of the rotary shaft of the second electric motor to the drive shaft with a first gear ratio; a drive shaft; an output shaft of the internal combustion engine; Based on the power input / output to / from any two of the three shafts of the two motors, the remaining shaft is connected to input / output power, and the rotational speed of the first motor's rotation shaft is set to the second speed. The second connection is switched to connect to output to the drive shaft with a gear ratio. Therefore, by switching the connection according to the power to be output to the drive shaft, it is possible to achieve the same effects as the effect of improving the energy efficiency of the device and the effect of reducing the size of the device.

本発明の第1の動力伝達装置において、前記第1電動機の回転軸に接続された第1回転要素と第2回転要素と前記駆動軸に接続された第3回転要素とを有する第1の遊星歯車と、前記駆動軸に接続された第4回転要素と第5回転要素と第6回転要素と前記第2電動機の回転軸に接続された第7回転要素とを有し前記第5回転要素を回転停止させたときに前記第4回転要素の回転に対して前記第7回転要素を所定の比で回転させ前記第5回転要素の回転停止が解除されているときに前記第4回転要素と前記第6回転要素と前記第7回転要素との3軸を前記第1の遊星歯車とは異なるギヤ比をもって該3軸のうちいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力するよう連結する4軸式回転機構と、前記内燃機関の出力軸と前記第1の遊星歯車の前記第2回転要素との接続および該接続の解除を行なう第1接続解除機構と、前記内燃機関の出力軸と前記4軸式回転機構の前記第6回転要素との接続および該接続の解除を行なう第2接続解除機構と、前記第1の遊星歯車の前記第2回転要素の回転停止および該回転停止の解除を行なう第1回転停止解除機構と、前記4軸式回転機構の前記第5回転要素の回転停止および該回転停止の解除を行なう第2回転停止解除機構と、を備えるものとすることもできる。この場合、第1接続解除機構により内燃機関の出力軸と第1の遊星歯車の第2回転要素とを接続し第2回転停止手段により4軸式回転機構の第5回転要素を回転停止させると共に第2接続解除機構により内燃機関の出力軸と4軸式回転機構の第6回転要素との接続を解除し第1回転停止機構により4軸式回転機構の第5回転要素の回転停止を解除することによって第1連結を実現し、第2接続解除機構により内燃機関の出力軸と4軸式回転機構の第6回転要素とを接続し第1回転停止機構により4軸式回転機構の第5回転要素を回転停止させる共に第1接続解除機構により内燃機関の出力軸と第1の遊星歯車の第2回転要素との接続を解除し第2回転停止機構により4軸式回転機構の第5回転要素の回転停止を解除することによって第2連結を実現する。さらに、その他の連結として、第1接続解除機構により内燃機関の出力軸と第1の遊星歯車の第2回転要素との接続を解除し第2接続解除機構により内燃機関の出力軸と4軸式回転機構の第6回転要素との接続を解除すると共に第1回転停止機構により第1の遊星歯車の第2回転要素を回転停止させ第2回転停止機構により4軸式回転機構の第5回転要素を回転停止させることによって、第2電動機の回転軸を第1の減速比をもって駆動軸に接続すると共に第1電動機の回転軸を第2の変速比をもって駆動軸に接続しかつ内燃機関の出力軸を切り離す連結などを実現することができる。この場合、前記4軸式回転機構は、サンギヤを前記第7回転要素としリングギヤを前記第6回転要素とし第1ピニオンギヤと第2ピニオンギヤとを連結して回転するキャリアを前記第5回転要素とするダブルピニオン式の第2の遊星歯車と、リングギヤを前記第2の遊星歯車のリングギヤと共用しピニオンギヤを前記第2の遊星歯車の第1ピニオンギヤと共用しサンギヤを前記第4回転要素とするシングルピニオン式の第3の遊星歯車と、からなる機構であるものとすることもできる。   In the first power transmission device according to the present invention, a first planet having a first rotating element connected to a rotating shaft of the first electric motor, a second rotating element, and a third rotating element connected to the driving shaft. A gear, a fourth rotating element connected to the drive shaft, a fifth rotating element, a sixth rotating element, and a seventh rotating element connected to the rotating shaft of the second electric motor. When the rotation is stopped, the seventh rotation element is rotated at a predetermined ratio with respect to the rotation of the fourth rotation element, and when the rotation stop of the fifth rotation element is released, the fourth rotation element and the Power is applied to the remaining shafts based on the power input / output to / from any of the three axes with a gear ratio different from that of the first planetary gear for the six axes of the sixth rotation element and the seventh rotation element. A four-shaft rotation mechanism connected to input and output the output shaft of the internal combustion engine and the front A first connection release mechanism for connecting and releasing the first planetary gear with the second rotating element, and a connection between the output shaft of the internal combustion engine and the sixth rotating element of the four-axis rotating mechanism; A second connection release mechanism for releasing the connection, a first rotation stop release mechanism for stopping and releasing the rotation of the second rotation element of the first planetary gear, and the four-axis rotation. A second rotation stop canceling mechanism for stopping the rotation of the fifth rotation element of the mechanism and releasing the rotation stop. In this case, the first connection release mechanism connects the output shaft of the internal combustion engine and the second rotating element of the first planetary gear, and the second rotation stopping means stops the rotation of the fifth rotating element of the four-axis rotating mechanism. The connection between the output shaft of the internal combustion engine and the sixth rotation element of the four-axis rotation mechanism is released by the second connection release mechanism, and the rotation stop of the fifth rotation element of the four-axis rotation mechanism is released by the first rotation stop mechanism. Thus, the first connection is realized, the output shaft of the internal combustion engine and the sixth rotation element of the four-axis rotation mechanism are connected by the second connection release mechanism, and the fifth rotation of the four-axis rotation mechanism is performed by the first rotation stop mechanism. The rotation of the element is stopped, the connection between the output shaft of the internal combustion engine and the second rotation element of the first planetary gear is released by the first connection release mechanism, and the fifth rotation element of the four-axis rotation mechanism is released by the second rotation stop mechanism. 2nd connection by releasing the rotation stop of To achieve. Further, as another connection, the connection between the output shaft of the internal combustion engine and the second rotating element of the first planetary gear is released by the first connection release mechanism, and the output shaft of the internal combustion engine is connected to the output shaft of the first planetary gear by the second connection release mechanism. The connection between the rotation mechanism and the sixth rotation element is released, the second rotation element of the first planetary gear is stopped by the first rotation stop mechanism, and the fifth rotation element of the four-axis rotation mechanism is stopped by the second rotation stop mechanism. The rotation shaft of the second motor is connected to the drive shaft with a first reduction ratio, the rotation shaft of the first motor is connected to the drive shaft with a second speed ratio, and the output shaft of the internal combustion engine. It is possible to realize a connection that disconnects. In this case, in the four-axis rotation mechanism, the sun gear is the seventh rotation element, the ring gear is the sixth rotation element, and the carrier that rotates by connecting the first pinion gear and the second pinion gear is the fifth rotation element. A single pinion having a second planetary gear of a double pinion type, a ring gear shared with the ring gear of the second planetary gear, a pinion gear shared with the first pinion gear of the second planetary gear, and a sun gear as the fourth rotating element It can also be a mechanism comprising a third planetary gear of the formula.

本発明の第2の動力伝達装置は、内燃機関の出力軸と第1電動機の回転軸と第2電動機の回転軸と駆動軸とに接続され、該内燃機関と該第1電動機と該第2電動機とから出力された動力を前記駆動軸に伝達する動力伝達装置であって、前記第1電動機の回転軸と前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸との3軸を該3軸のうちいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力するよう連結すると共に前記第2電動機の回転軸を該回転軸の回転数を所定の変速比をもって前記駆動軸に出力するよう連結する第1連結と、前記第1電動機の回転軸と前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と前記第2電動機の回転軸との4軸を該4軸のうちいずれか2軸の回転数に基づいて残余の軸を回転させると共に該4軸に動力が収支をもって入出力されるよう連結する第2連結と、が切り替え可能なことを要旨とする。   The second power transmission device of the present invention is connected to the output shaft of the internal combustion engine, the rotation shaft of the first motor, the rotation shaft of the second motor, and the drive shaft, and the internal combustion engine, the first motor, and the second motor. A power transmission device for transmitting power output from an electric motor to the drive shaft, wherein any one of the three axes of a rotation shaft of the first motor, an output shaft of the internal combustion engine, and the drive shaft is selected. Based on the power input / output to / from the two shafts, the remaining shaft is connected to input / output power, and the rotation shaft of the second motor is output to the drive shaft with the rotation speed of the rotation shaft at a predetermined speed ratio. The first connection to be connected, the rotation shaft of the first motor, the output shaft of the internal combustion engine, the drive shaft, and the rotation shaft of the second motor. The remaining shafts are rotated based on the number of rotations, and power is input / output to and from the four shafts. A second connection for coupling to be, but is summarized in that switchable.

この本発明の第2の動力伝達装置では、第1電動機の回転軸と内燃機関の出力軸と前記駆動軸との3軸をこの3軸のうちいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力するよう連結すると共に第2電動機の回転軸の回転数を所定の変速比をもって駆動軸に出力するよう連結する第1連結と、第1電動機の回転軸と内燃機関の出力軸と駆動軸と第2電動機の回転軸との4軸をこの4軸のうちいずれか2軸の回転数に基づいて残余の軸を回転させると共にこの4軸に動力が収支をもって入出力されるよう連結する第2連結と、を切り替える。したがって、駆動軸に出力すべき駆動力に応じてこれらの連結を切り替えることにより装置のエネルギ効率を向上させることができる。   In the second power transmission device of the present invention, the three shafts of the rotation shaft of the first motor, the output shaft of the internal combustion engine, and the drive shaft are based on the power input / output to / from any one of the three shafts. A first connection coupled to input / output power to the remaining shaft and output the rotational speed of the rotation shaft of the second motor to the drive shaft at a predetermined speed ratio; and the rotation shaft of the first motor and the internal combustion engine The remaining four axes of the engine output shaft, drive shaft, and rotation shaft of the second electric motor are rotated based on the rotation speed of any two of these four shafts, and the power enters the four shafts with a balance. The second connection that is connected so as to be output is switched. Therefore, the energy efficiency of the apparatus can be improved by switching these connections according to the driving force to be output to the drive shaft.

本発明の第2の動力伝達装置において、前記第1電動機の回転軸に接続された第1回転要素と前記内燃機関の出力軸に接続された第2回転要素と前記駆動軸に接続された第3回転要素とを有する第1の遊星歯車と、前記駆動軸に接続された第4回転要素と第5回転要素と第6回転要素と前記第2電動機の回転軸に接続された第7回転要素とを有し前記第5回転要素を回転停止させたときに前記第4回転要素の回転に対して前記第7回転要素を所定の比で回転させ前記第5回転要素の回転停止が解除されたときに前記第4回転要素と前記第6回転要素と前記第7回転要素との3軸が該3軸のうちいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力が入出力されるよう連結する4軸式回転機構と、前記内燃機関の出力軸と前記4軸式回転機構の前記第6回転要素との接続および該接続の解除を行なう接続解除機構と、前記4軸式回転機構の前記第5回転要素の回転停止および該回転停止の解除を行なう回転停止解除機構と、を備えるものとすることもできる。この場合、接続解除機構により内燃機関の出力軸と4軸式回転機構の第6回転要素との接続を解除すると共に回転停止機構により4軸式回転機構の第5回転要素を回転停止させることによって第1連結を実現し、接続解除機構により内燃機関の出力軸と4軸式回転機構の第6回転要素とを接続すると共に回転停止機構により4軸式回転機構の第5回転要素の回転停止を解除することによって第2連結を実現する。この場合、前記4軸式回転機構は、サンギヤを前記第7回転要素としリングギヤを前記第6回転要素とし第1ピニオンギヤと第2ピニオンギヤとを連結して回転するキャリアを前記第5回転要素とするダブルピニオン式の第2の遊星歯車と、リングギヤを前記第2の遊星歯車のリングギヤと共用しピニオンギヤを前記第2の遊星歯車の第1ピニオンギヤと共用しサンギヤを前記第4回転要素とするシングルピニオン式の第3の遊星歯車と、からなる機構であるものとすることもできる。   In the second power transmission device of the present invention, the first rotating element connected to the rotating shaft of the first electric motor, the second rotating element connected to the output shaft of the internal combustion engine, and the first rotating element connected to the driving shaft. A first planetary gear having three rotating elements; a fourth rotating element connected to the drive shaft; a fifth rotating element; a sixth rotating element; and a seventh rotating element connected to the rotating shaft of the second electric motor. When the rotation of the fifth rotation element is stopped, the seventh rotation element is rotated at a predetermined ratio with respect to the rotation of the fourth rotation element, and the rotation stop of the fifth rotation element is released. Sometimes, the four axes of the fourth rotating element, the sixth rotating element, and the seventh rotating element are input / output to / from the remaining shaft based on the power input / output to / from any two of the three axes. A four-shaft rotating mechanism coupled to each other, an output shaft of the internal combustion engine, and the four-shaft rotating A connection release mechanism for connecting and releasing the connection to the sixth rotation element, and a rotation stop release mechanism for stopping and releasing the rotation of the fifth rotation element of the four-axis rotation mechanism , Can also be provided. In this case, the connection release mechanism releases the connection between the output shaft of the internal combustion engine and the sixth rotation element of the four-axis rotation mechanism, and the rotation stop mechanism stops the rotation of the fifth rotation element of the four-axis rotation mechanism. The first connection is realized, and the output shaft of the internal combustion engine and the sixth rotating element of the four-axis rotating mechanism are connected by the connection release mechanism, and the rotation of the fifth rotating element of the four-axis rotating mechanism is stopped by the rotation stopping mechanism. The second connection is realized by releasing. In this case, in the four-axis rotation mechanism, the sun gear is the seventh rotation element, the ring gear is the sixth rotation element, and the carrier that rotates by connecting the first pinion gear and the second pinion gear is the fifth rotation element. A single pinion having a second planetary gear of a double pinion type, a ring gear shared with the ring gear of the second planetary gear, a pinion gear shared with the first pinion gear of the second planetary gear, and a sun gear as the fourth rotating element It can also be a mechanism comprising a third planetary gear of the formula.

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。   Next, the best mode for carrying out the present invention will be described using examples.

図1は、本発明の第1実施例としての動力出力装置を搭載するハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車20は、図示するように、エンジン22と、発電可能な二つのモータMG1,MG2と、この二つのモータMG1,MG2やエンジン22に接続されると共にギヤ機構66とデファレンシャルギヤ68とを介して駆動輪69a,69bに連結された駆動軸65に接続された動力分配統合機構30(図中、二つのモータMG1,MG2を除く一点鎖線の構成)と、装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット70とを備える。   FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a hybrid vehicle 20 equipped with a power output apparatus as a first embodiment of the present invention. As shown in the figure, the hybrid vehicle 20 of the embodiment is connected to the engine 22, two motors MG1 and MG2 capable of generating power, the two motors MG1 and MG2 and the engine 22, and a gear mechanism 66 and a differential gear 68. And a power distribution and integration mechanism 30 connected to the drive shaft 65 connected to the drive wheels 69a and 69b (in the figure, a configuration of a one-dot chain line excluding the two motors MG1 and MG2) and a hybrid for controlling the entire apparatus. The electronic control unit 70 is provided.

エンジン22は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン22の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット(以下、エンジンECUという)24により燃料噴射制御や点火制御、吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンECU24は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によりエンジン22を運転制御すると共に必要に応じてエンジン22の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。   The engine 22 is an internal combustion engine that outputs power using a hydrocarbon-based fuel such as gasoline or light oil, and an engine electronic control unit (hereinafter referred to as an engine ECU) that receives signals from various sensors that detect the operating state of the engine 22. ) 24 is under operation control such as fuel injection control, ignition control, intake air amount adjustment control. The engine ECU 24 is in communication with the hybrid electronic control unit 70, controls the operation of the engine 22 by a control signal from the hybrid electronic control unit 70, and, if necessary, transmits data related to the operating state of the engine 22 to the hybrid electronic control. Output to unit 70.

モータMG1は、高回転低トルク型の発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、モータMG2は低回転高トルク型の発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されている。モータMG1およびモータMG2は、インバータ51,52を介してバッテリ60と電力のやりとりを行なう。インバータ51,52とバッテリ60とを接続する電力ライン64は、各インバータ51,52が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータMG1,MG2のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ60は、モータMG1,MG2のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータMG1,MG2により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ60は充放電されない。モータMG1,MG2は、いずれもモータ用電子制御ユニット(以下、モータECUという)50により駆動制御されている。モータECU50には、モータMG1,MG2を駆動制御するために必要な信号、例えばモータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ53,54からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータMG1,MG2に印加される相電流などが入力されており、モータECU50からは、インバータ51,52へのスイッチング制御信号が出力されている。モータECU50は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によってモータMG1,MG2を駆動制御すると共に必要に応じてモータMG1,MG2の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。   The motor MG1 is configured as a well-known synchronous generator motor that can be driven as a motor that can be driven as a high-rotation low-torque generator, and the motor MG2 can be driven as a low-rotation high-torque generator. In addition, it is configured as a known synchronous generator motor that can be driven as an electric motor. Motor MG1 and motor MG2 exchange power with battery 60 via inverters 51 and 52. The power line 64 connecting the inverters 51 and 52 and the battery 60 is configured as a positive electrode bus and a negative electrode bus shared by the inverters 51 and 52, and the electric power generated by one of the motors MG1 and MG2 It can be consumed by a motor. Therefore, the battery 60 is charged / discharged by electric power generated from one of the motors MG1 and MG2 or insufficient electric power. If the balance of electric power is balanced by the motors MG1 and MG2, the battery 60 is not charged / discharged. The motors MG1, MG2 are both driven and controlled by a motor electronic control unit (hereinafter referred to as a motor ECU) 50. The motor ECU 50 detects signals necessary for driving and controlling the motors MG1 and MG2, such as signals from rotational position detection sensors 53 and 54 that detect the rotational positions of the rotors of the motors MG1 and MG2, and current sensors (not shown). The phase currents applied to the motors MG1 and MG2 are input, and the motor ECU 50 outputs switching control signals to the inverters 51 and 52. The motor ECU 50 communicates with the hybrid electronic control unit 70, controls the driving of the motors MG1 and MG2 according to the control signal from the hybrid electronic control unit 70, and stores data on the operating state of the motors MG1 and MG2 as necessary. Output to the hybrid electronic control unit 70.

動力分配統合機構30は、第1プラネタリギヤP1と四つの回転要素を有する4軸式回転機構D1と二つのクラッチC1,C2と二つのブレーキB1,B2とにより構成されている。第1プラネタリギヤP1は、サンギヤ31にはモータMG1の回転軸が、リングギヤ32には駆動軸65が接続されている。また、第1プラネタリギヤP1のピニオンギヤ33を連結するキャリア34は、クラッチC1を介してエンジン22のクランクシャフト26が接続されていると共にブレーキB1を介してケースに固定されている。4軸式回転機構D1は、サンギヤ36とリングギヤ37とサンギヤ36に噛合する内周側の第1ピニオンギヤ38aとこの第1ピニオンギヤ38aと噛合すると共にリングギヤ37に噛合する外周側の第2ピニオンギヤ38bとを備えるダブルピニオン式の第2プラネタリギヤP2と、この第2プラネタリギヤP2のリングギヤ37をリングギヤとして共用すると共に第2プラネタリギヤP2の外周側の第2ピニオンギヤをピニオンギヤとして共用するシングルピニオン式の第3プラネタリギヤP3とにより構成されている。第2プラネタリギヤP2のサンギヤ36にはモータMG2の回転軸が接続されている。第2プラネタリギヤP2のリングギヤ37(第3プラネタリギヤP3のリングギヤでもある)は、クラッチC2を介してエンジン22のクランクシャフト26に接続されており、第2プラネタリギヤP2の第1ピニオンギヤ38aおよび第2ピニオンギヤ38bを連結するキャリア39は、ブレーキB2を介してケースに固定されている。第3プラネタリギヤP3のサンギヤ41は、駆動軸65に接続されている。なお、4軸式回転機構D1の四つの回転要素は、第2プラネタリギヤP2のサンギヤ36,第2プラネタリギヤP2のリングギヤ37,第2プラネタリギヤP2のキャリア39,第3プラネタリギヤP3のサンギヤ41である。4軸式回転機構D1の四つの回転要素は、いずれか二つの回転要素の回転を設定したときに残余の二つの回転要素を所定のギヤ比をもって回転させるものである。したがって、四つの回転要素のうちのいずれか三つの回転要素を用いることにより、三つの回転要素のうちいずれか二つの回転要素に入出力する動力に基づいて残余の回転要素に動力を入出力するいわゆる3要素タイプを構成することができる。この場合、用いられない回転要素は、単に回転しているだけのものとなる。   The power distribution and integration mechanism 30 includes a first planetary gear P1, a four-shaft rotation mechanism D1 having four rotation elements, two clutches C1 and C2, and two brakes B1 and B2. In the first planetary gear P 1, the sun gear 31 is connected to the rotation shaft of the motor MG 1, and the ring gear 32 is connected to the drive shaft 65. The carrier 34 for connecting the pinion gear 33 of the first planetary gear P1 is connected to the crankshaft 26 of the engine 22 via the clutch C1 and is fixed to the case via the brake B1. The four-axis rotation mechanism D1 includes a sun gear 36, a ring gear 37, and an inner peripheral first pinion gear 38a that meshes with the sun gear 36, an outer peripheral second pinion gear 38b that meshes with the first pinion gear 38a and the ring gear 37. A single-pinion type third planetary gear P3 that shares the ring gear 37 of the second planetary gear P2 as a ring gear and the second pinion gear on the outer peripheral side of the second planetary gear P2 as a pinion gear. It is comprised by. A rotation shaft of the motor MG2 is connected to the sun gear 36 of the second planetary gear P2. The ring gear 37 of the second planetary gear P2 (also the ring gear of the third planetary gear P3) is connected to the crankshaft 26 of the engine 22 via the clutch C2, and the first pinion gear 38a and the second pinion gear 38b of the second planetary gear P2. Are fixed to the case via the brake B2. The sun gear 41 of the third planetary gear P3 is connected to the drive shaft 65. The four rotation elements of the four-axis rotation mechanism D1 are the sun gear 36 of the second planetary gear P2, the ring gear 37 of the second planetary gear P2, the carrier 39 of the second planetary gear P2, and the sun gear 41 of the third planetary gear P3. The four rotating elements of the four-axis rotating mechanism D1 rotate the remaining two rotating elements with a predetermined gear ratio when the rotation of any two rotating elements is set. Therefore, by using any three of the four rotating elements, power is input / output to / from the remaining rotating elements based on the power input / output to / from any two rotating elements of the three rotating elements. A so-called three-element type can be configured. In this case, rotating elements that are not used are simply rotating.

こうして構成された動力分配統合機構30は、クラッチC1およびブレーキB1をオン
する共にクラッチC2およびブレーキB2をオフすることにより、第1プラネタリギヤP1によりモータMG1の回転軸とエンジン22のクランクシャフト26と駆動軸65との3軸を回転要素とするいわゆる3要素タイプとして連結すると共にモータMG2の回転軸を減速機として機能する4軸式回転機構D1を介して駆動軸65に連結する動力分配統合機構として機能する。この状態の動力分配統合機構30の各回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を図2に示す。図中、左端のS1軸はモータMG1の回転数Nm1である第1プラネタリギヤP1のサンギヤ31の回転数を示し、C1軸はエンジン22のクランクシャフト26の回転数(以下、エンジン22の回転数という)である第1プラネタリギヤP1のキャリア34の回転数を示し、S3,R1軸は駆動軸65の回転数Ndである第3プラネタリギヤP3のサンギヤ41および第1プラネタリギヤP1のリングギヤ32の回転数を示し、C2軸は第2プラネタリギヤP2のキャリア39の回転数を示し、R2軸は第2プラネタリギヤP2のリングギヤ37の回転数を示し、S2軸はモータMG2の回転軸の回転数Nm2である第2プラネタリギヤP2のサンギヤ36の回転数を示す。なお、C2軸は第2プラネタリギヤP2のキャリア39の回転数を示すが、この連結状態では、ブレーキB1がオンされているため、黒丸により回転できないことを示した。S1軸からS3,R1軸にかけての共線は、この共線を梁に見立てたときに各回転要素(各軸)に作用するトルクをこれらの梁に作用する力と同一視することができるものであり、S3,R1軸からS2軸にかけての共線は、この共線をC2軸を支点とする梁として見立てたときに各回転要素(各軸)に作用するトルクをこれらの梁に作用する力と同一視することができるものである。したがって、各軸に作用するトルク或いは作用させるべきトルクは、同様の力が作用している梁の釣り合いを解くことにより計算することができる。なお、図中、ρ1は第1プラネタリギヤP1のギヤ比(サンギヤ31の歯数/リングギヤ32の歯数)であり、ρ2は第2プラネタリギヤP2のギヤ比(サンギヤ36の歯数/リングギヤ37の歯数)であり、ρ3は第3プラネタリギヤP3のギヤ比(サンギヤ41の歯数/リングギヤ37の歯数)である。動力分配統合機構30は、この連結状態では、モータMG1により反力をとることによりエンジン22からの動力の一部を又はエンジン22とモータMG1からの動力を第1プラネタリギヤP1を介して駆動軸65に出力すると共にモータMG2からの動力をトルク増幅して駆動軸65に出力することができる。このようにモータMG2からの動力をトルク増幅して駆動軸65に出力するから、駆動軸65が比較的低回転で駆動しているときに有利な連結状態と言える。
The power distribution and integration mechanism 30 configured in this manner drives the rotating shaft of the motor MG1 and the crankshaft 26 of the engine 22 by the first planetary gear P1 by turning on the clutch C1 and the brake B1 and turning off the clutch C2 and the brake B2. As a power distribution integration mechanism that connects as a so-called three-element type having three axes with the shaft 65 as a rotation element, and connects the rotation axis of the motor MG2 to the drive shaft 65 via a four-axis rotation mechanism D1 that functions as a speed reducer. Function. FIG. 2 shows an example of a collinear diagram showing the dynamic relationship between the rotational speed and torque in each rotary element of the power distribution and integration mechanism 30 in this state. In the figure, the leftmost S1 axis indicates the rotational speed of the sun gear 31 of the first planetary gear P1 which is the rotational speed Nm1 of the motor MG1, and the C1 axis indicates the rotational speed of the crankshaft 26 of the engine 22 (hereinafter referred to as the rotational speed of the engine 22). ) Indicates the rotation speed of the carrier 34 of the first planetary gear P1, and the S3 and R1 axes indicate the rotation speed of the sun gear 41 of the third planetary gear P3 and the rotation of the ring gear 32 of the first planetary gear P1, which are the rotation speed Nd of the drive shaft 65. , The C2 axis indicates the rotation speed of the carrier 39 of the second planetary gear P2, the R2 axis indicates the rotation speed of the ring gear 37 of the second planetary gear P2, and the S2 axis indicates the rotation speed Nm2 of the rotation shaft of the motor MG2. The rotation speed of the sun gear 36 of P2 is shown. The C2 axis indicates the number of rotations of the carrier 39 of the second planetary gear P2, but in this connected state, the brake B1 is turned on, indicating that it cannot be rotated by a black circle. The collinear line from the S1 axis to the S3 and R1 axes is such that when this collinear line is considered as a beam, the torque acting on each rotating element (each axis) can be identified with the force acting on these beams. The collinear line from the S3, R1 axis to the S2 axis acts on these beams with the torque acting on each rotating element (each axis) when the collinear line is regarded as a beam having the C2 axis as a fulcrum. It can be equated with force. Therefore, the torque acting on each axis or the torque to be acted on can be calculated by solving the balance of beams on which similar forces are acting. In the figure, ρ1 is the gear ratio of the first planetary gear P1 (the number of teeth of the sun gear 31 / the number of teeth of the ring gear 32), and ρ2 is the gear ratio of the second planetary gear P2 (the number of teeth of the sun gear 36 / the teeth of the ring gear 37). Ρ3 is the gear ratio of the third planetary gear P3 (the number of teeth of the sun gear 41 / the number of teeth of the ring gear 37). In this connected state, the power distribution / integration mechanism 30 receives a reaction force from the motor MG1 to generate a part of the power from the engine 22 or the power from the engine 22 and the motor MG1 via the first planetary gear P1. And the power from the motor MG2 can be torque amplified and output to the drive shaft 65. Since the power from the motor MG2 is thus amplified and output to the drive shaft 65, it can be said that this is an advantageous connection state when the drive shaft 65 is driven at a relatively low rotation.

また、動力分配統合機構30は、クラッチC2およびブレーキB2をオンすると共にクラッチC1およびブレーキB1をオフすることにより、4軸式回転機構D1によりモータMG2の回転軸と駆動軸65とエンジン22のクランクシャフト26との3軸を回転要素とするいわゆる3要素タイプとして連結すると共にモータMG1の回転軸を減速機として機能する第1プラネタリギヤP1を介して駆動軸65に連結する動力分配統合機構として機能する。なお、この連結では、4軸式回転機構D1のキャリア39は自由に回転することになる。ここで、4軸式回転機構D1における第2プラネタリギヤP2のサンギヤ36と同じく第2プラネタリギヤP2のリングギヤ37と第3プラネタリギヤP3のサンギヤ41とを三つの回転要素として3要素タイプを構成するから、そのギヤ比は上述した第1プラネタリギヤP1の三つの回転要素により3要素タイプを構成するもののギヤ比とは異なるものとすることができる。駆動軸65を比較的高回転低トルクで駆動する場合を考える。この状態の動力分配統合機構30の各回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を図3に示す。図中、実線は4軸式回転機構D1により3要素タイプを構成したこの連結状態の共線図であり、破線は第1プラネタリギヤP1により3要素タイプを構成した図2に示した連結状態の共線図である。図示するように、4軸式回転機構D1により3要素タイプを構成した連結状態では、第1プラネタリギヤP1により3要素タイプを構成した連結状態に比して、モータMG2は低回転で駆動し、モータMG1は高回転で駆動する。第1実施例では、前述したように、モータMG1は高回転低トルク型の発電電動機として構成されていると共にモータMG2を低回転高トルク型の発電電動
機として構成されているから、駆動軸65を比較的高回転低トルクで駆動するときには、4軸式回転機構D1により3要素タイプを構成した連結状態の方が第1プラネタリギヤP1により3要素タイプを構成した連結状態より効率がよくなる。したがって、駆動軸65を比較的高回転低トルクで駆動するときには4軸式回転機構D1により3要素タイプを構成した連結状態が有利なものとなり、駆動軸65を比較的高回転低トルク以外で駆動するときには第1プラネタリギヤP1により3要素タイプを構成した連結状態が有利なものとなる。
Further, the power distribution and integration mechanism 30 turns on the clutch C2 and the brake B2 and turns off the clutch C1 and the brake B1 to thereby turn the rotation shaft of the motor MG2, the drive shaft 65, and the crank of the engine 22 by the four-shaft rotation mechanism D1. It functions as a so-called three-element type in which three axes with the shaft 26 are rotational elements, and functions as a power distribution and integration mechanism that couples the rotational axis of the motor MG1 to the drive shaft 65 via a first planetary gear P1 that functions as a speed reducer. . In this connection, the carrier 39 of the four-axis rotation mechanism D1 rotates freely. Here, since the ring gear 37 of the second planetary gear P2 and the sun gear 41 of the third planetary gear P3 are configured as three rotational elements in the same manner as the sun gear 36 of the second planetary gear P2 in the four-axis rotation mechanism D1, the three-element type is configured. The gear ratio can be different from the gear ratio of the three-element type constituted by the three rotating elements of the first planetary gear P1 described above. Consider a case where the drive shaft 65 is driven at a relatively high rotational speed and low torque. FIG. 3 shows an example of a collinear diagram showing the dynamic relationship between the rotational speed and torque in each rotating element of the power distribution and integration mechanism 30 in this state. In the figure, the solid line is a collinear diagram of the connected state in which the three-element type is configured by the four-axis rotation mechanism D1, and the broken line is the collinear diagram of the connected state shown in FIG. 2 in which the three-element type is configured by the first planetary gear P1. FIG. As shown in the figure, in the connected state in which the three-element type is configured by the four-axis rotation mechanism D1, the motor MG2 is driven at a lower rotation than in the connected state in which the three-element type is configured by the first planetary gear P1. MG1 is driven at a high speed. In the first embodiment, as described above, the motor MG1 is configured as a high-rotation low-torque generator motor and the motor MG2 is configured as a low-rotation high-torque generator motor. When driving at a relatively high rotation and low torque, the connection state in which the three-element type is configured by the four-axis rotation mechanism D1 is more efficient than the connection state in which the three-element type is configured by the first planetary gear P1. Accordingly, when the drive shaft 65 is driven at a relatively high rotation and low torque, the connected state in which the four-axis rotation mechanism D1 constitutes a three-element type is advantageous, and the drive shaft 65 is driven at a torque other than a relatively high rotation and low torque. In this case, the connected state in which the three-element type is constituted by the first planetary gear P1 is advantageous.

動力分配統合機構30では、この他、クラッチC1およびクラッチC2をオフすると共にブレーキB1およびブレーキB2をオンすることにより、エンジン22のクランクシャフト26を切り離すと共にモータMG1とモータMG2とをそれぞれ減速機として機能する第1プラネタリギヤP1と4軸式回転機構D1とを介して駆動軸65に連結することができる。この連結状態の動力分配統合機構30の各回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を図4に示す。この連結状態では、エンジン22を切り離すから、エンジン22を停止した状態でモータMG1,MG2からの動力をトルク増幅して駆動軸65に出力することができる。   In the power distribution and integration mechanism 30, in addition to this, the clutch C1 and the clutch C2 are turned off and the brake B1 and the brake B2 are turned on, whereby the crankshaft 26 of the engine 22 is disconnected and the motor MG1 and the motor MG2 are used as speed reducers. It can be connected to the drive shaft 65 via the functioning first planetary gear P1 and the four-axis rotation mechanism D1. FIG. 4 shows an example of a collinear diagram showing the dynamic relationship between the rotational speed and torque in each rotary element of the power distribution and integration mechanism 30 in this connected state. In this connected state, the engine 22 is disconnected, so that the power from the motors MG1 and MG2 can be amplified and output to the drive shaft 65 with the engine 22 stopped.

バッテリ60は、バッテリ用電子制御ユニット(以下、バッテリECUという)62によって管理されている。バッテリECU62には、バッテリ60を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ60の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧,バッテリ60の出力端子に接続された電力ライン64に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流,バッテリ60に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度などが入力されており、必要に応じてバッテリ60の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。なお、バッテリECU62では、バッテリ60を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づく残容量(SOC)やこの残容量(SOC)と電池温度とに基づく入出力制限Win,Woutなども演算または設定している。   The battery 60 is managed by a battery electronic control unit (hereinafter referred to as a battery ECU) 62. The battery ECU 62 receives signals necessary for managing the battery 60, for example, a voltage between terminals from a voltage sensor (not shown) installed between the terminals of the battery 60, and a power line 64 connected to the output terminal of the battery 60. The charging / discharging current from the attached current sensor (not shown), the battery temperature from the temperature sensor (not shown) attached to the battery 60, and the like are input. Output to the control unit 70. In the battery ECU 62, the remaining capacity (SOC) based on the integrated value of the charge / discharge current detected by the current sensor for managing the battery 60, the input / output limit Win based on the remaining capacity (SOC) and the battery temperature, Wout and the like are also calculated or set.

ハイブリッド用電子制御ユニット70は、CPU72を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU72の他に処理プログラムを記憶するROM74と、データを一時的に記憶するRAM76と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット70には、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号,シフトレバー81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP,アクセルペダル83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Acc,ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBP,車速センサ88からの車速V,EVドライブモードスイッチ90からのEVドライブモード信号などが入力ポートを介して入力されている。また、ハイブリッド用電子制御ユニット70からは、クラッチC1,C2への駆動信号やブレーキB1,B2への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、ハイブリッド用電子制御ユニット70は、前述したように、エンジンECU24やモータECU50,バッテリECU62と通信ポートを介して接続されており、エンジンECU24やモータECU50,バッテリECU62と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。   The hybrid electronic control unit 70 is configured as a microprocessor centered on the CPU 72, and in addition to the CPU 72, a ROM 74 for storing processing programs, a RAM 76 for temporarily storing data, an input / output port and communication not shown. And a port. The hybrid electronic control unit 70 includes an ignition signal from an ignition switch 80, a shift position SP from a shift position sensor 82 that detects the operation position of the shift lever 81, and an accelerator pedal position sensor 84 that detects the amount of depression of the accelerator pedal 83. Accelerator opening degree Acc from the vehicle, brake pedal position BP from the brake pedal position sensor 86 for detecting the depression amount of the brake pedal 85, vehicle speed V from the vehicle speed sensor 88, EV drive mode signal from the EV drive mode switch 90, etc. are input. Is entered through the port. The hybrid electronic control unit 70 outputs drive signals to the clutches C1 and C2, drive signals to the brakes B1 and B2, and the like via an output port. As described above, the hybrid electronic control unit 70 is connected to the engine ECU 24, the motor ECU 50, and the battery ECU 62 via the communication port, and exchanges various control signals and data with the engine ECU 24, the motor ECU 50, and the battery ECU 62. Is doing.

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20の動作について説明する。図5は、ハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎(例えば8msec毎)に繰り返し実行される。   Next, the operation of the thus configured hybrid vehicle 20 of the embodiment will be described. FIG. 5 is a flowchart showing an example of a drive control routine executed by the hybrid electronic control unit 70. This routine is repeatedly executed every predetermined time (for example, every 8 msec).

駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット70のCPU72
は、まず、アクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Accや車速センサ88からの車速V,エンジン22の回転数Ne,モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2,バッテリ60を充放電するための要求充放電パワーPb*など制御に必要なデータを入力する処理を実行する(ステップS100)。ここで、エンジン22の回転数Neは、図示しないクランクポジションセンサにより検出されたクランクシャフト26の回転位置に基づいて計算されたものをエンジンECU24から通信により入力するものとした。また、モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2は、回転位置検出センサ53,54により検出されるモータMG1,MG2の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータECU50から通信により入力するものとした。さらに、バッテリ60を充放電するための要求充放電パワーPb*は、残容量(SOC)に基づいて設定されたものをバッテリECU62から通信により入力するものとした。
When the drive control routine is executed, the CPU 72 of the hybrid electronic control unit 70
First, the accelerator opening degree Acc from the accelerator pedal position sensor 84, the vehicle speed V from the vehicle speed sensor 88, the rotational speed Ne of the engine 22, the rotational speeds Nm1, Nm2 of the motors MG1, MG2, and the battery 60 are charged and discharged. A process of inputting data necessary for control, such as required charge / discharge power Pb *, is executed (step S100). Here, the rotational speed Ne of the engine 22 is calculated based on the rotational position of the crankshaft 26 detected by a crank position sensor (not shown) and is input from the engine ECU 24 by communication. Further, the rotational speeds Nm1 and Nm2 of the motors MG1 and MG2 are input from the motor ECU 50 by communication from those calculated based on the rotational positions of the rotors of the motors MG1 and MG2 detected by the rotational position detection sensors 53 and 54. It was supposed to be. Furthermore, the required charging / discharging power Pb * for charging / discharging the battery 60 is set based on the remaining capacity (SOC) and is input from the battery ECU 62 by communication.

こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Accと車速Vとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動軸65に出力すべき駆動要求トルクT*と車両に要求される車両要求パワーP*とを設定する(ステップS110)。駆動要求トルクT*は、実施例では、アクセル開度Accと車速Vと駆動要求トルクT*との関係を予め定めて駆動要求トルク設定用マップとしてROM74に記憶しておき、アクセル開度Accと車速Vとが与えられると記憶したマップから対応する駆動要求トルクT*を導出して設定するものとした。図6に駆動要求トルク設定用マップの一例を示す。車両要求パワーP*は、設定した駆動要求トルクT*に駆動軸65の回転数Ndを乗じたものとバッテリ60が要求する要求充放電パワーPb*とロスLossとの和として計算することができる。なお、駆動軸65の回転数Ndは、車速Vに換算係数kを乗じることによって求めることができる。   When the data is input in this way, the required drive torque T * to be output to the drive shaft 65 as the torque required for the vehicle based on the input accelerator opening Acc and the vehicle speed V, and the required vehicle power P * required for the vehicle, Is set (step S110). In the embodiment, the drive request torque T * is determined in advance by storing the relationship between the accelerator opening Acc, the vehicle speed V, and the drive request torque T * in the ROM 74 as a drive request torque setting map. When the vehicle speed V is given, the corresponding drive request torque T * is derived from the stored map and set. FIG. 6 shows an example of the drive request torque setting map. The vehicle required power P * can be calculated as the sum of a product obtained by multiplying the set drive request torque T * by the rotational speed Nd of the drive shaft 65 and the required charge / discharge power Pb * required by the battery 60 and the loss Loss. . The rotational speed Nd of the drive shaft 65 can be obtained by multiplying the vehicle speed V by the conversion factor k.

次に、EVドライブモード解除条件が成立しているか否かを判定する(ステップS120)。ここで、EVドライブモード解除条件は、EVドライブモードスイッチ90がオフ、SOC(バッテリ充電状態)が規定値以下、車速が約55km/h以上、アクセル開度が規定値以上などの条件のいずれかが成立しているものとした。EVドライブモード解除条件が成立してないと判定されると、ブレーキB1,B2をオンすると共にクラッチC1,C2をオフしてエンジン22のクランクシャフト26を切り離し(ステップS130)、動力分配統合機構30を図4の共線図に示す連結状態とする。そして、エンジン22が運転停止されるようエンジン22の目標回転数Ne*および目標トルクT*を値0に設定し(ステップS140)、次式(1)が成立するようモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*、Tm2*を設定する(ステップS150)。ここで、式(1)は、モータMG1から出力され第1プラネタリギヤP1によって増幅されて駆動軸65に出力されるトルクとモータMG2から出力され4軸式回転機構D1によって増幅されて駆動軸65に出力されるトルクとの合力と駆動要求トルクT*との釣り合いから導くことができる。これらの合力が駆動要求トルクT*と一致するものであれば、モータMG1とモータMG2とのトルク配分を自由に設定することができる。実施例では、モータMG1とモータMG2のうちその回転数で効率よくトルクが出力されるようトルク分配してトルク指令Tm1*,Tm2*を設定するものとした。   Next, it is determined whether or not an EV drive mode release condition is satisfied (step S120). Here, the EV drive mode release condition is any of the following conditions: EV drive mode switch 90 is off, SOC (battery charge state) is less than a specified value, vehicle speed is about 55 km / h or more, accelerator opening is more than a specified value. It was assumed that If it is determined that the EV drive mode release condition is not satisfied, the brakes B1 and B2 are turned on and the clutches C1 and C2 are turned off to disconnect the crankshaft 26 of the engine 22 (step S130). Is the connected state shown in the alignment chart of FIG. Then, the target rotational speed Ne * and the target torque T * of the engine 22 are set to a value of 0 so that the engine 22 is stopped (step S140), and torque commands for the motors MG1 and MG2 are established so that the following equation (1) is satisfied. Tm1 * and Tm2 * are set (step S150). Here, the expression (1) is output from the motor MG1 and amplified by the first planetary gear P1 and output to the drive shaft 65, and output from the motor MG2 and amplified by the four-axis rotation mechanism D1 to be applied to the drive shaft 65. This can be derived from the balance between the resultant force with the output torque and the drive request torque T *. If these resultant forces coincide with the drive request torque T *, the torque distribution between the motor MG1 and the motor MG2 can be freely set. In the embodiment, the torque commands Tm1 * and Tm2 * are set by distributing torque so that torque is efficiently output at the rotational speed of the motor MG1 and the motor MG2.

T*=-Tm1*/ρ1-Tm2*・ρ3/ρ2 (1)   T * =-Tm1 * / ρ1-Tm2 * ・ ρ3 / ρ2 (1)

こうしてエンジン22の目標回転数Ne*や目標トルクTe*,モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定すると、エンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*についてはエンジンECU24に、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU50にそれぞれ送信して(ステップS250)、駆動制御ルーチンを終了する。目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを受信したエンジンECU24は、エンジン22が目標回転数Ne*と目標トルクTe*とによって示され
る運転ポイントで運転されるようにエンジン22における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なう。この場合、目標回転数Ne*も目標トルクTe*も値0であるから、エンジンECU24は、エンジン22を停止する。また、トルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータECU50は、トルク指令Tm1*でモータMG1が駆動されると共にトルク指令Tm2*でモータMG2が駆動されるようインバータ51,52のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
Thus, when the target engine speed Ne *, the target torque Te *, and the torque commands Tm1 *, Tm2 * of the motors MG1, MG2 are set, the target engine speed Ne * and the target torque Te * of the engine 22 are set in the engine ECU 24. Torque commands Tm1 * and Tm2 * for motors MG1 and MG2 are transmitted to motor ECU 50 (step S250), and the drive control routine is terminated. The engine ECU 24 that has received the target rotational speed Ne * and the target torque Te * performs fuel injection control in the engine 22 such that the engine 22 is operated at an operating point indicated by the target rotational speed Ne * and the target torque Te *. Controls such as ignition control. In this case, since the target rotational speed Ne * and the target torque Te * are both 0, the engine ECU 24 stops the engine 22. The motor ECU 50 that receives the torque commands Tm1 * and Tm2 * switches the switching elements of the inverters 51 and 52 so that the motor MG1 is driven by the torque command Tm1 * and the motor MG2 is driven by the torque command Tm2 *. To do.

ステップS120でEVドライブモード解除条件が成立していると判定されると、ステップS110で設定した車両要求パワーP*に基づいてエンジン22から出力すべきエンジン要求パワーPe*を設定する(ステップS160)。エンジン要求パワーPe*の設定は、エンジン22の応答性がモータMG1,MG2などに比して遅いことから、いままでにこのルーチンが実行されて設定されたエンジン要求パワーPe*と今回設定された車両要求パワーP*とを用いて車両要求パワーP*がいずれエンジン要求パワーPe*として設定されるようなまし処理やレート処理を用いてエンジン要求パワーPe*を設定する。これによりエンジン22は無理なくエンジン要求パワーPe*を出力することができる。   If it is determined in step S120 that the EV drive mode release condition is satisfied, the engine required power Pe * to be output from the engine 22 is set based on the vehicle required power P * set in step S110 (step S160). . The required engine power Pe * is set this time with the engine required power Pe * set by executing this routine so far because the response of the engine 22 is slower than the motors MG1, MG2, etc. The engine required power Pe * is set using a smoothing process or a rate process in which the vehicle required power P * is eventually set as the engine required power Pe * using the vehicle required power P *. As a result, the engine 22 can output the engine required power Pe * without difficulty.

こうしてエンジン要求パワーPe*を設定すると、設定したエンジン要求パワーPe*に基づいてエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する(ステップS170)。この設定は、エンジン22を効率よく動作させる動作ラインとエンジン要求パワーPe*とに基づいて目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する。エンジン22の動作ラインの一例と目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する様子を図7に示す。図示するように、目標回転数Ne*と目標トルクTe*は、動作ラインとエンジン要求パワーPe*(Ne*×Te*)が一定の曲線との交点により求めることができる。   When the engine required power Pe * is set in this way, the target rotational speed Ne * and target torque Te * of the engine 22 are set based on the set engine required power Pe * (step S170). In this setting, the target rotational speed Ne * and the target torque Te * are set based on the operation line for operating the engine 22 efficiently and the engine required power Pe *. FIG. 7 shows an example of the operation line of the engine 22 and how the target rotational speed Ne * and the target torque Te * are set. As shown in the figure, the target rotational speed Ne * and the target torque Te * can be obtained by the intersection of the operating line and a curve with a constant engine required power Pe * (Ne * × Te *).

次に、車速Vを閾値Vrefと比較する(ステップS180)。ここで、閾値Vrefはハイブリッド自動車20を効率よく走行せるためのクラッチC1,C2およびブレーキB1,B2の接続状態を決定するために用いられるものであり、例えば車速40km/hや50km/hや60km/hなどを用いることができる。車速Vが閾値Vref未満のときには、動力分配統合機構30を比較的低回転領域で有利な連結状態(図2の共線図の連結状態)となるようクラッチC1およびブレーキB1をオンとすると共にクラッチC2およびブレーキB2をオフとする(ステップS190)。そして、モータMG1のトルク指令Tm1*を次式(2)により計算して設定すると共に(ステップS200)、モータMG2のトルク指令Tm2*を式(3)により計算して設定し(ステップS210)、設定したエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*についてはエンジンECU24に送信すると共にモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU50に送信して(ステップS250)、駆動制御ルーチンを終了する。動力分配統合機構30を図2の共線図に示す連結状態としたときには、前述したように、駆動軸65が比較的低回転領域で駆動しているときに有利な連結状態であるから、こうした制御により、車両が比較的低車速で走行しているときの効率を向上させることができる。なお、式(2)は、エンジン22を目標回転数Ne*で回転させるようモータMG1のトルク指令Tm1*を計算するためのフィードバック制御における関係式であり、式(2)中、右辺第2項の「k1」は比例項のゲインであり、右辺第3項の「k2」は積分項のゲインである。また、式(3)は、上述した図2の共線図における力学的関係から求めることができる。   Next, the vehicle speed V is compared with a threshold value Vref (step S180). Here, the threshold value Vref is used to determine the connection state of the clutches C1 and C2 and the brakes B1 and B2 for allowing the hybrid vehicle 20 to travel efficiently. For example, the vehicle speed is 40 km / h, 50 km / h, or 60 km. / H or the like can be used. When the vehicle speed V is less than the threshold value Vref, the clutch C1 and the brake B1 are turned on and the clutch is turned on so that the power distribution and integration mechanism 30 is in an advantageous connection state (connection state in the collinear diagram of FIG. 2) in a relatively low rotation region. C2 and brake B2 are turned off (step S190). Then, the torque command Tm1 * of the motor MG1 is calculated and set by the following equation (2) (step S200), and the torque command Tm2 * of the motor MG2 is calculated and set by the equation (3) (step S210). The set target rotational speed Ne * and target torque Te * of the engine 22 are transmitted to the engine ECU 24, and the torque commands Tm1 * and Tm2 * of the motors MG1 and MG2 are transmitted to the motor ECU 50 (step S250). End the routine. When the power distribution and integration mechanism 30 is in the connected state shown in the collinear diagram of FIG. 2, as described above, this is an advantageous connected state when the drive shaft 65 is driven in a relatively low rotation region. The control can improve the efficiency when the vehicle is traveling at a relatively low vehicle speed. Expression (2) is a relational expression in feedback control for calculating the torque command Tm1 * of the motor MG1 so that the engine 22 is rotated at the target rotational speed Ne *. In Expression (2), the second term on the right side “K1” is a gain of the proportional term, and “k2” of the third term on the right side is a gain of the integral term. Moreover, Formula (3) can be calculated | required from the mechanical relationship in the alignment chart of FIG. 2 mentioned above.

Tm1*=前回Tm1*+k1・(Ne*-Ne)+k2∫(Ne*-Ne)dt (2)
Tm2*=-(T*-Tm1*/ρ1)・ρ2/ρ3 (3)
Tm1 * = previous Tm1 * + k1 ・ (Ne * -Ne) + k2∫ (Ne * -Ne) dt (2)
Tm2 * =-(T * -Tm1 * / ρ1) ・ ρ2 / ρ3 (3)

ステップS180で車速Vが閾値Vref以上と判定されると、動力分配統合機構30を比較的高回転領域で有利な連結状態(図3の共線図の連結状態)となるようクラッチC2およびブレーキB2をオンとすると共にクラッチC1およびブレーキB1をオフとする(ステップS220)。そして、モータMG1のトルク指令Tm2*を次式(4)により計算して設定すると共に(ステップS230)、モータMG2のトルク指令Tm1*を式(5)により計算して設定し(ステップS240)、設定したエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*についてはエンジンECU24に送信すると共にモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU50に送信して(ステップS250)、駆動制御ルーチンを終了する。動力分配統合機構30を図3の共線図に示す連結状態としたときには、前述したように、駆動軸65が比較的高回転領域で駆動しているときに有利な連結状態であるから、こうした制御により、車両が比較的高車速で走行しているときの効率を向上させることができる。なお、式(4)は上式(2)のTm1*をTm2*に、ゲインk1,k2をゲインk3,k4にそれぞれ置き換えたものであり、式(5)は図3の共線図における力学的関係から求めることができる。   If it is determined in step S180 that the vehicle speed V is equal to or higher than the threshold value Vref, the clutch C2 and the brake B2 are set so that the power distribution and integration mechanism 30 is in an advantageous connection state (connection state in the nomograph of FIG. 3) in a relatively high rotation region. Is turned on and the clutch C1 and the brake B1 are turned off (step S220). Then, the torque command Tm2 * of the motor MG1 is calculated and set by the following equation (4) (step S230), and the torque command Tm1 * of the motor MG2 is calculated and set by the equation (5) (step S240). The set target rotational speed Ne * and target torque Te * of the engine 22 are transmitted to the engine ECU 24, and the torque commands Tm1 * and Tm2 * of the motors MG1 and MG2 are transmitted to the motor ECU 50 (step S250). End the routine. When the power distribution and integration mechanism 30 is in the connected state shown in the collinear diagram of FIG. 3, as described above, this is an advantageous connected state when the drive shaft 65 is driven in a relatively high rotation region. The control can improve the efficiency when the vehicle is traveling at a relatively high vehicle speed. Equation (4) is obtained by replacing Tm1 * in equation (2) with Tm2 * and gains k1 and k2 with gains k3 and k4, respectively, and equation (5) is the dynamics in the collinear diagram of FIG. Can be obtained from the relationship.

Tm2*=前回Tm2*+k3・(Ne*-Ne)+k4∫(Ne*-Ne)dt (4)
Tm1*=ρ1・T*-ρ1・ρ3・(1-ρ2)・Tm2*/ρ2・(1+ρ3) (5)
Tm2 * = previous Tm2 * + k3 ・ (Ne * -Ne) + k4∫ (Ne * -Ne) dt (4)
Tm1 * = ρ1, T * -ρ1, ρ3, (1-ρ2), Tm2 * / ρ2, (1 + ρ3) (5)

以上説明した第1実施例のハイブリッド自動車20によれば、動力分配統合機構30を駆動軸65の駆動状態(走行状態)に応じた連結状態に切り替えて駆動軸65を駆動することができる。この結果、車両のエネルギ効率を向上させることができる。即ち、駆動軸65が比較的低回転領域で駆動するときには、動力分配統合機構30を駆動軸65が比較的低回転領域で駆動するときに有利な連結状態(図2の共線図の連結状態)とすることにより、駆動軸65が比較的低回転領域で駆動するときのエネルギ効率を向上させることができる。また、駆動軸65が比較的高回転領域で駆動するときには、動力分配統合機構30を駆動軸65が比較的高回転領域で駆動するときに有利な連結状態(図3の共線図の連結状態)とすることにより、駆動軸65が比較的高回転領域で駆動するときのエネルギ効率を向上させることができる。   According to the hybrid vehicle 20 of the first embodiment described above, the drive shaft 65 can be driven by switching the power distribution and integration mechanism 30 to the connected state corresponding to the drive state (running state) of the drive shaft 65. As a result, the energy efficiency of the vehicle can be improved. That is, when the drive shaft 65 is driven in a relatively low rotation region, the power distribution and integration mechanism 30 is advantageously connected when the drive shaft 65 is driven in a relatively low rotation region (the connection state of the collinear diagram of FIG. 2). ), It is possible to improve energy efficiency when the drive shaft 65 is driven in a relatively low rotation region. Further, when the drive shaft 65 is driven in a relatively high rotation region, the power distribution and integration mechanism 30 is advantageously connected when the drive shaft 65 is driven in a relatively high rotation region (the connection state of the collinear diagram of FIG. 3). ), It is possible to improve energy efficiency when the drive shaft 65 is driven in a relatively high rotation region.

また、第1実施例のハイブリッド自動車20によれば、ブレーキB1,B2をオンすると共にクラッチC1,C2をオフすることにより、エンジン22を切り離してモータMG1,MG2からの動力を第1プラネタリギヤP1および4軸式回転機構D1により減速して駆動軸65に出力することができる。   Further, according to the hybrid vehicle 20 of the first embodiment, by turning on the brakes B1 and B2 and turning off the clutches C1 and C2, the engine 22 is disconnected and the power from the motors MG1 and MG2 is supplied to the first planetary gear P1 and The motor can be decelerated and output to the drive shaft 65 by the four-axis rotation mechanism D1.

第1実施例のハイブリッド自動車20では、EVドライブモード解除条件の成立や車速Vに応じて動力分配統合機構30を図2の共線図の連結状態と図3の共線図の連結状態と図4の共線図の連結状態とから切り替えるものとしたが、こうした3つの連結状態の他に図8に例示するように他の連結状態を用いて切り替えるものとしてもよい。他の連結状態としては、クラッチC1をオンすると共にクラッチC2とブレーキB1,B2とをオフとしてモータMG2を切り離してモータMG1の回転軸とエンジン22のクランクシャフト26とを駆動軸65に連結する連結状態、クラッチC2をオンすると共にクラッチC1とブレーキB1,B2とをオフとしてモータMG1を切り離してモータMG2の回転軸とエンジン22のクランクシャフト26とを駆動軸65に連結する連結状態、ブレーキB2をオンすると共にクラッチC1,C2とブレーキB1とをオフとしてモータMG1の回転軸とエンジン22のクランクシャフト26とを切り離してモータMG2の回転軸を駆動軸65に連結する連結状態、クラッチC1,C2とブレーキB2とをオフすると共にブレーキB1をオンとしてモータMG2の回転軸とエンジン22のクランクシャフト26とを切り離してモータMG1の回転軸を駆動軸65に連結する連結状態、クラッチC1,C2をオンすると共にブレーキB1,B2をオフとして第1プラネタリギヤP1および4軸式回転機構Dを3要素タイプとして機能させモータMG1,MG2の回転軸とエンジン22のク
ランクシャフト26とを駆動軸65に連結する連結状態、クラッチC1とブレーキB2とをオンすると共にクラッチC2とブレーキB1とをオフとしてエンジン22のクランクシャフト26をブレーキB2を介してケースに固定しモータMG2の回転軸を切り離すと共にモータMG1の回転軸を駆動軸65に連結する連結状態、クラッチC2とブレーキB1とをオンすると共にクラッチC1とブレーキB2とをオフとしてモータMG1の回転軸を切り離すと共にエンジン22のクランクシャフト26およびモータMG2の回転軸の回転を逆転させて駆動軸65に出力する連結状態、クラッチC1,C2とブレーキB1とをオンすると共にブレーキB2をオフとしてモータMG1の回転軸の回転を回転方向をそのままに駆動軸65に出力すると共にエンジン22のクランクシャフト26およびモータMG2の回転軸の回転を逆転させて駆動軸65に出力する連結状態、クラッチC2とブレーキB1,B2とをオンすると共にクラッチC1をオフとしてモータMG1,MG2の回転軸およびエンジン22のクランクシャフト26の回転を逆転させて駆動軸65に出力する連結状態、クラッチC1とブレーキB1,B2とをオンすると共にクラッチC2をオフとしてエンジン22のクランクシャフト26をブレーキB2を介してケースに固定しモータMG1,MG2の回転軸の回転を逆転させて駆動軸65に出力する連結状態、クラッチC1,C2とブレーキB2とをオンすると共にブレーキB1をオフとしてエンジン22のクランクシャフト26をブレーキB2を介してケースに固定しモータMG1の回転軸の回転を逆転させて駆動軸65に出力すると共にモータMG2の回転軸の回転を増速して駆動軸65に出力する連結状態がある。また、用途は余りないと考えられるが、クラッチC1,C2とブレーキB1,B2とをオフとしてモータMG1,MG2およびエンジン22のクランクシャフト26を駆動軸65から切り離す連結状態やクラッチC1,C2とブレーキB1,B2とをオンとしてモータMG1,MG2とエンジン22のクランクシャフト26と駆動軸65とを固定する連結状態もある。
In the hybrid vehicle 20 of the first embodiment, the power distribution and integration mechanism 30 is connected to the connected state of the alignment chart of FIG. 2 and the connected state of the alignment chart of FIG. 3 according to the establishment of the EV drive mode release condition and the vehicle speed V. Although switching from the connected state of the collinear diagram of 4 is performed, it may be switched using another connected state as illustrated in FIG. 8 in addition to these three connected states. As another connected state, the clutch C1 is turned on, the clutch C2 and the brakes B1 and B2 are turned off, the motor MG2 is disconnected, and the rotation shaft of the motor MG1 and the crankshaft 26 of the engine 22 are connected to the drive shaft 65. In this state, the clutch C2 is turned on, the clutch C1 and the brakes B1 and B2 are turned off, the motor MG1 is disconnected, and the rotating shaft of the motor MG2 and the crankshaft 26 of the engine 22 are connected to the drive shaft 65. The clutch C1, C2 and the brake B1 are turned off and the rotation shaft of the motor MG1 and the crankshaft 26 of the engine 22 are disconnected to connect the rotation shaft of the motor MG2 to the drive shaft 65. The clutches C1, C2 Turn off brake B2 and turn on brake B1 The first planetary gear P1 with the rotating shaft of the motor MG2 and the crankshaft 26 of the engine 22 disconnected to connect the rotating shaft of the motor MG1 to the drive shaft 65, the clutches C1 and C2 are turned on and the brakes B1 and B2 are turned off. In addition, the four-axis rotation mechanism D functions as a three-element type to connect the rotation shafts of the motors MG1 and MG2 and the crankshaft 26 of the engine 22 to the drive shaft 65, and turns on the clutch C1 and the brake B2 C2 and the brake B1 are turned off, the crankshaft 26 of the engine 22 is fixed to the case via the brake B2, the rotating shaft of the motor MG2 is disconnected, and the rotating shaft of the motor MG1 is connected to the drive shaft 65, and the clutch C2 Turn on brake B1 and clutch C1 and brake 2 is turned off, the rotating shaft of the motor MG1 is disconnected and the rotation of the crankshaft 26 of the engine 22 and the rotating shaft of the motor MG2 are reversed to output to the drive shaft 65, and the clutches C1, C2 and the brake B1 are turned on. At the same time, the brake B2 is turned off and the rotation of the rotation shaft of the motor MG1 is output to the drive shaft 65 with the rotation direction unchanged, and the rotation of the crankshaft 26 of the engine 22 and the rotation shaft of the motor MG2 is reversed and output to the drive shaft 65. A connected state in which the clutch C2 and the brakes B1 and B2 are turned on and the clutch C1 is turned off and the rotation shafts of the motors MG1 and MG2 and the rotation of the crankshaft 26 of the engine 22 are reversed and output to the drive shaft 65, The clutch C1 and the brakes B1 and B2 are turned on and the clutch C 2 is turned off, the crankshaft 26 of the engine 22 is fixed to the case via the brake B2, and the rotation of the rotation shafts of the motors MG1 and MG2 is reversed and output to the drive shaft 65, the clutches C1 and C2 and the brake B2 And the brake B1 is turned off, the crankshaft 26 of the engine 22 is fixed to the case via the brake B2, the rotation of the rotation shaft of the motor MG1 is reversed and output to the drive shaft 65, and the rotation of the rotation shaft of the motor MG2 is rotated. There is a connected state in which the speed is increased and output to the drive shaft 65. In addition, although it is considered that there are not many uses, the clutches C1, C2 and the brakes B1, B2 are turned off and the motors MG1, MG2 and the crankshaft 26 of the engine 22 are disconnected from the drive shaft 65, and the clutches C1, C2 and the brakes There is also a connected state in which B1 and B2 are turned on and the motors MG1 and MG2, the crankshaft 26 of the engine 22 and the drive shaft 65 are fixed.

第1実施例のハイブリッド自動車20では、所定条件が成立したときにエンジン22を停止してモータMG1,MG2によるEVドライブモードを実行するものとしたが、このEVドライブモードを用いないものとしてもよい。   In the hybrid vehicle 20 of the first embodiment, the engine 22 is stopped when the predetermined condition is satisfied, and the EV drive mode by the motors MG1 and MG2 is executed. However, the EV drive mode may not be used. .

第1実施例のハイブリッド自動車20では、EVドライブモードの他に車速Vを2段階に区分して動力分配統合機構30を切り替えるものとしたが、車速を3段階以上に区分して動力分配統合機構30を切り替えるものとしてもよい。また、ハイブリッド自動車20のエネルギ効率が高くなるように動力分配統合機構30を切り替えればよいから、車速V以外のパラメータ、例えば駆動要求トルクなどを用いて動力分配統合機構30の連結状態を切り替えるものとしてもよい。   In the hybrid vehicle 20 of the first embodiment, in addition to the EV drive mode, the vehicle speed V is divided into two stages and the power distribution and integration mechanism 30 is switched. However, the vehicle speed is divided into three or more stages and the power distribution and integration mechanism is divided. 30 may be switched. In addition, since it is only necessary to switch the power distribution and integration mechanism 30 so that the energy efficiency of the hybrid vehicle 20 is increased, it is assumed that the connection state of the power distribution and integration mechanism 30 is switched using parameters other than the vehicle speed V, for example, drive request torque. Also good.

図9は、本発明の第2実施例としての動力出力装置を搭載するハイブリッド自動車20Bの構成の概略を示す構成図である。第2実施例のハイブリッド自動車20Bは、図示するように、動力分配統合機構30Bの構成が異なる点を除いて第1実施例のハイブリッド自動車20と同一の構成をしている。したがって、重複する記載を避けるために、第2実施例のハイブリッド自動車20Bの構成のうち第1実施例のハイブリッド自動車20の構成と同一の構成については同一の符号を付し、その説明は省略する。   FIG. 9 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of a hybrid vehicle 20B equipped with a power output apparatus as a second embodiment of the present invention. As illustrated, the hybrid vehicle 20B of the second embodiment has the same configuration as the hybrid vehicle 20 of the first embodiment except that the configuration of the power distribution and integration mechanism 30B is different. Therefore, in order to avoid overlapping description, the same reference numerals are given to the same components as those of the hybrid vehicle 20 of the first embodiment among the configurations of the hybrid vehicle 20B of the second embodiment, and the description thereof is omitted. .

第2実施例のハイブリッド自動車20Bが備える動力分配統合機構30Bは、第1実施例のハイブリッド自動車20が備える動力分配統合機構30からクラッチC1とブレーキB2とを取り除いた構成をしている。即ち、エンジン22のクランクシャフト26は第1プラネタリギヤP1のキャリア34に直接接続されており、キャリア34のケースへの固定はなされないようになっている。   The power distribution and integration mechanism 30B included in the hybrid vehicle 20B of the second embodiment has a configuration in which the clutch C1 and the brake B2 are removed from the power distribution and integration mechanism 30 included in the hybrid vehicle 20 of the first embodiment. That is, the crankshaft 26 of the engine 22 is directly connected to the carrier 34 of the first planetary gear P1, and the carrier 34 is not fixed to the case.

動力分配統合機構30Bは、ブレーキB1をオンする共にクラッチC2をオフすること
により、第1実施例の動力分配統合機構30と同様に、図2の共線図の連結状態、即ち、第1プラネタリギヤP1によりモータMG1の回転軸とエンジン22のクランクシャフト26と駆動軸65との3軸を回転要素とするいわゆる3要素タイプとして連結すると共にモータMG2の回転軸を減速機として機能する4軸式回転機構D1を介して駆動軸65に連結する動力分配統合機構として機能する。
The power distribution / integration mechanism 30B turns on the brake B1 and turns off the clutch C2, so that the power distribution / integration mechanism 30B is connected to the collinear diagram of FIG. 2, that is, the first planetary gear, as in the power distribution / integration mechanism 30 of the first embodiment. A four-shaft type rotation that connects the rotation shaft of the motor MG1 and the three shafts of the crankshaft 26 and the drive shaft 65 of the engine 22 as a so-called three-element type by P1 and functions as the reduction gear. It functions as a power distribution and integration mechanism that is connected to the drive shaft 65 via the mechanism D1.

また、動力分配統合機構30Bは、クラッチC2をオンすると共にブレーキB1をオフすることにより、第1プラネタリギヤP1のサンギヤ31に接続されたモータMG1の回転軸と、第1プラネタリギヤP1のキャリア34に接続されたエンジン22のクランクシャフト26と、第1プラネタリギヤP1のリングギヤ32および第3プラネタリギヤP3のサンギヤ41に接続された駆動軸65と、第2プラネタリギヤP2のサンギヤ36と、の4軸を回転要素とする4要素タイプの動力分配統合機構として機能する。この状態の動力分配統合機構30Bの各回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を図10に示す。この図10の共線図のおける実線の軸は、図2の共線図の軸の関係を、駆動軸65が接続されたR1,S3軸を折り返し軸としてC1軸とR2軸とが重なるようにR1,S3軸とC2軸間,C2軸とR2軸間,R2軸とS2軸間の比を調整したものであり、破線の軸は同様の比で図2の共線図の軸としたものである。また、図10における実線は、クラッチC2をオンとすると共にブレーキB1をオフとした4要素タイプの共線図であり、破線はクラッチC2をオフとすると共にブレーキB1をオンとした3要素タイプの共線図である。いま、駆動軸65が比較的高回転で駆動するときを考える。駆動軸65が比較的高回転で駆動するときには、エンジン22の回転数Neは、駆動軸65に要求されるトルクにもよるが、駆動軸65の回転数と同程度かそれより小さいものとなる。この場合、モータMG2は、図10の実線に示すように、4要素タイプでは低回転領域で駆動することになり、図10の破線に示すように、3要素タイプでは高回転領域で駆動することになる。第1実施例で説明したように、モータMG2は低回転高トルク型の同期発電電動機として構成されているから、駆動軸65が比較的高回転で駆動するときには、4要素タイプの方がエネルギ効率がよくなる。したがって、第2実施例では、駆動軸65が比較的低回転領域で駆動するときには3要素タイプとする方が有利となり、駆動軸65が比較的高回転領域で駆動するときには4要素タイプとする方が有利となる。   Further, the power distribution and integration mechanism 30B is connected to the rotation shaft of the motor MG1 connected to the sun gear 31 of the first planetary gear P1 and the carrier 34 of the first planetary gear P1 by turning on the clutch C2 and turning off the brake B1. The four shafts of the crankshaft 26 of the engine 22, the drive shaft 65 connected to the ring gear 32 of the first planetary gear P1 and the sun gear 41 of the third planetary gear P3, and the sun gear 36 of the second planetary gear P2 are rotational elements. It functions as a four-element type power distribution and integration mechanism. FIG. 10 shows an example of a collinear diagram showing the dynamic relationship between the rotational speed and torque in each rotary element of the power distribution and integration mechanism 30B in this state. The solid axis in the collinear diagram of FIG. 10 shows the relationship of the axes of the collinear diagram of FIG. 2 such that the C1 axis and the R2 axis overlap with the R1 and S3 axes connected to the drive shaft 65 as the folding axis. The ratio between the R1, S3 axis and the C2 axis, the ratio between the C2 axis and the R2 axis, and the ratio between the R2 axis and the S2 axis is adjusted, and the broken line axis is the axis of the collinear chart of FIG. Is. Further, the solid line in FIG. 10 is a collinear diagram of a four-element type in which the clutch C2 is turned on and the brake B1 is turned off, and the broken line is a three-element type in which the clutch C2 is turned off and the brake B1 is turned on. It is an alignment chart. Consider a case where the drive shaft 65 is driven at a relatively high rotation. When the drive shaft 65 is driven at a relatively high speed, the rotational speed Ne of the engine 22 is approximately equal to or smaller than the rotational speed of the drive shaft 65, depending on the torque required for the drive shaft 65. . In this case, as shown by the solid line in FIG. 10, the motor MG2 is driven in the low rotation region in the four element type, and is driven in the high rotation region in the three element type as shown in the broken line in FIG. become. As described in the first embodiment, since the motor MG2 is configured as a low-rotation high-torque synchronous generator motor, when the drive shaft 65 is driven at a relatively high rotation, the four-element type is more energy efficient. Will be better. Therefore, in the second embodiment, the three-element type is advantageous when the drive shaft 65 is driven in a relatively low rotation region, and the four-element type is used when the drive shaft 65 is driven in a relatively high rotation region. Is advantageous.

次に、第2実施例のハイブリッド自動車20Bの動作について説明する。図11は、第2実施例のハイブリッド自動車20Bのハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される駆動制御ルーチンである。このルーチンは、所定時間毎(例えば、8msec毎)に繰り返し実行される。   Next, the operation of the hybrid vehicle 20B of the second embodiment will be described. FIG. 11 is a drive control routine executed by the hybrid electronic control unit 70 of the hybrid vehicle 20B of the second embodiment. This routine is repeatedly executed every predetermined time (for example, every 8 msec).

駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット70のCPU72は、まず、アクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Accや車速センサ88からの車速V,エンジン22の回転数Ne,モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2,バッテリ60を充放電するための要求充放電パワーPb*など制御に必要なデータを入力する処理を実行し(ステップS300)。入力したアクセル開度Accと車速Vとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動軸65に出力すべき駆動要求トルクT*と車両に要求される車両要求パワーP*とを設定する(ステップS310)。これらの設定については第1実施例で説明した。続いて、設定した車両要求パワーP*に基づいてなまし処理やレート処理を用いてエンジン22から出力すべきエンジン要求パワーPe*を設定し(ステップS320)、エンジン22を効率よく動作させる動作ラインとエンジン要求パワーPe*とに基づいてエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する(ステップS330)。   When the drive control routine is executed, first, the CPU 72 of the hybrid electronic control unit 70 first determines the accelerator opening Acc from the accelerator pedal position sensor 84, the vehicle speed V from the vehicle speed sensor 88, the rotational speed Ne of the engine 22, the motor MG1. , MG2 rotation speeds Nm1, Nm2, and required charging / discharging power Pb * for charging / discharging the battery 60 are input (step S300). Based on the accelerator opening Acc and the vehicle speed V that have been input, a drive request torque T * to be output to the drive shaft 65 as a torque required for the vehicle and a vehicle request power P * required for the vehicle are set (step S310). ). These settings have been described in the first embodiment. Subsequently, the engine required power Pe * to be output from the engine 22 is set based on the set vehicle required power P * using smoothing processing and rate processing (step S320), and the operation line for operating the engine 22 efficiently. And a target rotational speed Ne * and a target torque Te * of the engine 22 are set based on the engine required power Pe * (step S330).

そして、車速Vを閾値Vrefと比較する(ステップS340)。ここで、閾値Vrefは第2実施例のハイブリッド自動車20Bを効率よく走行せるためのクラッチC2およ
びブレーキB1の接続状態を決定するために用いられるものであり、例えば車速60km/hなどに設定される。
Then, the vehicle speed V is compared with a threshold value Vref (step S340). Here, the threshold value Vref is used to determine the connection state of the clutch C2 and the brake B1 for efficiently running the hybrid vehicle 20B of the second embodiment, and is set to a vehicle speed of 60 km / h, for example. .

車速Vが閾値Vref未満のときには、動力分配統合機構30が駆動軸65が比較的低回転領域で駆動するときに有利な3要素タイプの連結状態(図2の共線図の連結状態)となるようにクラッチC2をオフとすると共にブレーキB1をオンとし(ステップS350)、モータMG1のトルク指令Tm1*を上述の式(2)により計算して設定すると共に(ステップS360)、モータMG2のトルク指令Tm2*を上述の式(3)により計算して設定し(ステップS370)、設定したエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*についてはエンジンECU24に送信すると共にモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU50に送信して(ステップS410)、駆動制御ルーチンを終了する。こうした制御により、駆動軸65が比較的低回転領域で駆動するとき、即ち、ハイブリッド自動車20が比較的低車速で走行するときのエネルギ効率を向上させることができる。   When the vehicle speed V is less than the threshold value Vref, the power distribution and integration mechanism 30 is in a three-element type connection state (connection state in the collinear diagram of FIG. 2) that is advantageous when the drive shaft 65 is driven in a relatively low rotation region. Thus, the clutch C2 is turned off and the brake B1 is turned on (step S350), and the torque command Tm1 * of the motor MG1 is calculated and set by the above-described equation (2) (step S360), and the torque command of the motor MG2 is set. Tm2 * is calculated and set by the above equation (3) (step S370), and the set target rotational speed Ne * and target torque Te * of the engine 22 are transmitted to the engine ECU 24 and torque commands of the motors MG1 and MG2 are set. Tm1 * and Tm2 * are transmitted to the motor ECU 50 (step S410), and the drive control routine is terminated. Such control can improve energy efficiency when the drive shaft 65 is driven in a relatively low rotation region, that is, when the hybrid vehicle 20 travels at a relatively low vehicle speed.

一方、車速Vが閾値Vref以上のときには、動力分配統合機構30が駆動軸65が比較的高回転領域で駆動するときに有利な4要素タイプの連結状態(図10の共線図の連結状態)となるようにクラッチC2をオンとすると共にブレーキB1をオフとし(ステップS380)、モータMG1のトルク指令Tm1*を上述の式(2)により計算して設定すると共に(ステップS390)、モータMG2のトルク指令Tm2*を次式(6)により計算して設定し(ステップS400)、設定したエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*についてはエンジンECU24に送信すると共にモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU50に送信して(ステップS410)、駆動制御ルーチンを終了する。こうした制御により、駆動軸65が比較的高回転領域で駆動するとき、即ち、ハイブリッド自動車20が比較的高車速で走行するときのエネルギ効率を向上させることができる。   On the other hand, when the vehicle speed V is greater than or equal to the threshold value Vref, the power distribution and integration mechanism 30 is advantageous when the drive shaft 65 is driven in a relatively high rotation region (a connected state in the collinear diagram of FIG. 10). The clutch C2 is turned on and the brake B1 is turned off (step S380) so that the torque command Tm1 * of the motor MG1 is calculated and set by the above-described equation (2) (step S390). Torque command Tm2 * is calculated and set by the following equation (6) (step S400), and the set target rotational speed Ne * and target torque Te * of engine 22 are transmitted to engine ECU 24 and torques of motors MG1 and MG2 are set. The commands Tm1 * and Tm2 * are transmitted to the motor ECU 50 (step S410), and the drive control routine is terminated. . Such control can improve the energy efficiency when the drive shaft 65 is driven in a relatively high rotation region, that is, when the hybrid vehicle 20 travels at a relatively high vehicle speed.

Tm2*=(T*−Tm1*・ρ1)・ρ2/ρ3 (6)   Tm2 * = (T * −Tm1 * ・ ρ1) ・ ρ2 / ρ3 (6)

以上説明した第2実施例のハイブリッド自動車20Bによれば、動力分配統合機構30Bを駆動軸65の駆動状態(走行状態)に応じた連結状態に切り替えて駆動軸65を駆動することができる。この結果、車両のエネルギ効率を向上させることができる。即ち、駆動軸65が比較的低回転領域で駆動するときには、動力分配統合機構30を駆動軸65が比較的低回転領域で駆動するときに有利な3要素タイプ(図2の共線図の連結状態)とすることにより、車両のエネルギ効率の向上を図ることができる。また、駆動軸65が比較的高回転領域で駆動するときには、動力分配統合機構30を駆動軸65が比較的高回転領域で駆動するときに有利な4要素タイプ(図10の共線図の連結状態)とすることにより、車両のエネルギ効率の向上を図ることができる。   According to the hybrid vehicle 20B of the second embodiment described above, the drive shaft 65 can be driven by switching the power distribution and integration mechanism 30B to the connected state corresponding to the drive state (running state) of the drive shaft 65. As a result, the energy efficiency of the vehicle can be improved. That is, when the drive shaft 65 is driven in a relatively low rotation region, the power distribution and integration mechanism 30 is advantageous when the drive shaft 65 is driven in a relatively low rotation region. In this case, the energy efficiency of the vehicle can be improved. Further, when the drive shaft 65 is driven in a relatively high rotation region, the four-element type (link of the collinear diagram of FIG. 10) is advantageous when the power distribution and integration mechanism 30 is driven in the relatively high rotation region. In this case, the energy efficiency of the vehicle can be improved.

第2実施例のハイブリッド自動車20Bでは、車速Vに応じて動力分配統合機構30Bを図2の共線図の連結状態と図10の共線図の連結状態とを切り替えるものとしたが、他の連結状態を用いて切り替えるものとしてもよい。他の連結状態としては、クラッチC2とブレーキB1とを共にオフとしてモータMG2を切り離す連結状態と、クラッチC2とブレーキB1とを共にオンとしてエンジン22のクランクシャフト26と駆動軸65とモータMG1の回転軸とモータMG2の回転軸とを比例的に回転させる連結状態とがある。なお、これらの他の連結状態は上述の3要素タイプの連結状態や4要素タイプの連結状態に比して効率が低下するものであるため、使用の用途はほとんどない。   In the hybrid vehicle 20B of the second embodiment, the power distribution and integration mechanism 30B is switched between the connection state of the alignment chart of FIG. 2 and the connection state of the alignment chart of FIG. 10 according to the vehicle speed V. It is good also as what switches using a connection state. As other connected states, the clutch C2 and the brake B1 are both turned off to disconnect the motor MG2, and the clutch C2 and the brake B1 are both turned on to rotate the crankshaft 26, the drive shaft 65, and the motor MG1 of the engine 22. There is a connected state in which the shaft and the rotating shaft of the motor MG2 are rotated proportionally. Since these other connection states are less efficient than the three-element type connection state and the four-element type connection state described above, there are almost no applications for use.

上述した第1実施例や第2実施例のハイブリッド自動車20,20Bでは、シングルピニオン式の第1プラネタリギヤP1を用いて動力分配統合機構30,30Bを構成したが
、この第1プラネタリギヤP1に代えてダブルピニオン式のプラネタリギヤや他の3軸式の動力入出力機構を用いるものとしてもよい。
In the hybrid vehicles 20 and 20B of the first and second embodiments described above, the power distribution and integration mechanisms 30 and 30B are configured using the single-pinion type first planetary gear P1, but instead of the first planetary gear P1. A double pinion planetary gear or another three-axis power input / output mechanism may be used.

第1実施例や第2実施例では、異なるギヤ比の3要素タイプを切り替えるものや3要素タイプと4要素タイプとを切り替えるものとしてエネルギ効率を向上させる本発明の一形態をハイブリッド自動車20の形態として説明したが、エンジン22と動力分配統合機構30と二つのモータMG1,MG2からなる動力出力装置の形態としてもよく、エンジン22やモータMG1やモータMG2などを備えない動力分配統合機構30(動力伝達装置)の形態としてもよい。動力出力装置や動力伝達装置の形態とする場合、自動車以外の列車などの車両や船舶や航空機などの移動体に搭載されるものとしてもよい。また、移動しない建設設備などに組み込まれるものとしても構わない。   In the first embodiment and the second embodiment, the hybrid vehicle 20 is an embodiment of the present invention that improves energy efficiency by switching three element types with different gear ratios or switching between three element types and four element types. However, it may be in the form of a power output device including the engine 22, the power distribution and integration mechanism 30, and the two motors MG1 and MG2, and the power distribution and integration mechanism 30 (power) that does not include the engine 22, the motor MG1, the motor MG2, or the like. (Transmission device) may be used. When it is set as the form of a power output device or a power transmission device, it is good also as what is mounted in vehicles, such as trains other than a motor vehicle, or moving bodies, such as a ship and an airplane. Further, it may be incorporated in a construction facility that does not move.

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。   The best mode for carrying out the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Of course, it can be implemented in the form.

本発明の実施例としての動力出力装置を搭載するハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。1 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of a hybrid vehicle 20 equipped with a power output apparatus as an embodiment of the present invention. 動力分配統合機構30の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を示す説明図である。3 is an explanatory diagram showing an example of a collinear diagram showing a dynamic relationship between the number of rotations and torque in a rotating element of the power distribution and integration mechanism 30. FIG. 動力分配統合機構30の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を示す説明図である。3 is an explanatory diagram showing an example of a collinear diagram showing a dynamic relationship between the number of rotations and torque in a rotating element of the power distribution and integration mechanism 30. FIG. 動力分配統合機構30の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を示す説明図である。3 is an explanatory diagram showing an example of a collinear diagram showing a dynamic relationship between the number of rotations and torque in a rotating element of the power distribution and integration mechanism 30. FIG. ハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing an example of a drive control routine executed by a hybrid electronic control unit 70. 駆動要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the map for a driving request torque setting. エンジン22の動作ラインの一例と目標回転数Ne*および目標トルクTe*を設定する様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a mode that an example of the operating line of the engine 22, and target rotational speed Ne * and target torque Te * are set. 動力分配統合機構30の連結状態の一覧を示す説明図である。4 is an explanatory diagram showing a list of connection states of a power distribution and integration mechanism 30. FIG. 第2実施例のハイブリッド自動車20Bの構成の概略を示す構成図である。It is a block diagram which shows the outline of a structure of the hybrid vehicle 20B of 2nd Example. 第2実施例の動力分配統合機構30Bの回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the dynamic relationship between the rotation speed and torque in the rotation element of the power distribution integration mechanism 30B of 2nd Example. 第2実施例の駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the drive control routine of 2nd Example. 動力分配統合機構30の連結状態の一覧を示す説明図である。4 is an explanatory diagram showing a list of connection states of a power distribution and integration mechanism 30. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

20,20B ハイブリッド自動車、22 エンジン、24 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、26 クランクシャフト、28 ダンパ、30,30B 動力分配統合機構、31,36,41 サンギヤ、32,37 リングギヤ、33,38a,38b ピニオンギヤ、34,39 キャリア、50 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、51,52 インバータ、53,54 回転位置検出センサ、60 バッテリ、62 バッテリ用電子制御ユニット(バッテリECU)、64 電力ライン、65 駆動軸、66 ギヤ機構、68 デファレンシャルギヤ、69a,69b 駆動輪、70 ハイブリッド用電子制御ユニット、72 CPU、74 ROM、76 RAM、80 イグニッションスイッチ、81 シフトレバー、82 シフトポジションセンサ、83 アクセルペダル、84 アクセルペダルポジションセンサ、85 ブレーキペダル、86 ブレーキペダルポジションセンサ、88 車速センサ、90 EVドライブモードスイッチ、P1,P2,P3 プラネタリギヤ、MG1,MG2 モータ、C1,C2 クラッチ、B1,B2 ブレーキ,D1 4軸式回転機構。   20, 20B Hybrid vehicle, 22 engine, 24 engine electronic control unit (engine ECU), 26 crankshaft, 28 damper, 30, 30B power distribution and integration mechanism, 31, 36, 41 sun gear, 32, 37 ring gear, 33, 38a , 38b Pinion gear, 34, 39 carrier, 50 Motor electronic control unit (motor ECU), 51, 52 Inverter, 53, 54 Rotation position detection sensor, 60 Battery, 62 Battery electronic control unit (battery ECU), 64 Power line , 65 drive shaft, 66 gear mechanism, 68 differential gear, 69a, 69b drive wheel, 70 hybrid electronic control unit, 72 CPU, 74 ROM, 76 RAM, 80 ignition switch, 81 shift lever, 82 shift position sensor, 83 accelerator pedal, 84 accelerator pedal position sensor, 85 brake pedal, 86 brake pedal position sensor, 88 vehicle speed sensor, 90 EV drive mode switch, P1, P2, P3 planetary gear, MG1, MG2 motor, C1, C2 Clutch, B1, B2 brake, D1 4-axis rotation mechanism.

Claims (12)

駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
内燃機関と、
第1電動機と、
第2電動機と、
前記第1電動機の回転軸と前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸との3軸を該3軸のうちいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力するよう連結すると共に前記第2電動機の回転軸を該回転軸の回転数を第1の変速比をもって前記駆動軸に出力するよう連結する第1連結と、前記駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記第2電動機の回転軸との3軸を該3軸のうちいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力するよう連結すると共に前記第1電動機の回転軸を該回転軸の回転数を第2の変速比をもって前記駆動軸に出力するよう連結する第2連結と、が切り替え可能な連結手段と、
を備え
前記連結手段は、前記第1電動機の回転軸に接続された第1回転要素と第2回転要素と前記駆動軸に接続された第3回転要素とを有する第1の遊星歯車と、前記駆動軸に接続された第4回転要素と第5回転要素と第6回転要素と前記第2電動機の回転軸に接続された第7回転要素とを有し前記第5回転要素を回転停止させたときに前記第4回転要素の回転に対して前記第7回転要素を所定の比で回転させ前記第5回転要素の回転停止が解除されているときに前記第4回転要素と前記第6回転要素と前記第7回転要素との3軸を前記第1の遊星歯車とは異なるギヤ比をもって該3軸のうちいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力するよう連結する4軸式回転機構と、前記内燃機関の出力軸と前記第1の遊星歯車の前記第2回転要素との接続および該接続の解除を行なう第1接続解除手段と、前記内燃機関の出力軸と前記4軸式回転機構の前記第6回転要素との接続および該接続の解除を行なう第2接続解除手段と、前記第1の遊星歯車の前記第2回転要素の回転停止および該回転停止の解除を行なう第1回転停止解除手段と、前記4軸式回転機構の前記第5回転要素の回転停止および該回転停止の解除を行なう第2回転停止解除手段と、を備える手段である、
動力出力装置。
A power output device that outputs power to a drive shaft,
An internal combustion engine;
A first electric motor;
A second electric motor;
Power is input / output to / from the remaining shafts based on the power input / output to / from any one of the three shafts of the rotation shaft of the first motor, the output shaft of the internal combustion engine, and the drive shaft. A first connection for connecting the rotation shaft of the second electric motor to output the rotation speed of the rotation shaft to the drive shaft with a first gear ratio, and the drive shaft and an output shaft of the internal combustion engine. The three shafts of the second motor and the rotation shaft of the second motor are connected to input and output power to the remaining shaft based on the power input to and output from any two of the three shafts, and the rotation shaft of the first motor And a second coupling that couples the rotation shaft to output the rotational speed of the rotation shaft to the drive shaft with a second gear ratio;
Equipped with a,
The coupling means includes a first planetary gear having a first rotating element connected to a rotating shaft of the first electric motor, a second rotating element, and a third rotating element connected to the driving shaft, and the driving shaft. A fourth rotating element, a fifth rotating element, a sixth rotating element, and a seventh rotating element connected to the rotating shaft of the second electric motor, the rotation of the fifth rotating element being stopped. When the seventh rotation element is rotated at a predetermined ratio with respect to the rotation of the fourth rotation element and the rotation stop of the fifth rotation element is released, the fourth rotation element, the sixth rotation element, and the The third shaft with the seventh rotating element is connected to input / output power to the remaining shaft based on the power input / output to / from any two of the three shafts with a gear ratio different from that of the first planetary gear. A four-shaft rotating mechanism, an output shaft of the internal combustion engine, and a front of the first planetary gear. First connection release means for connecting and releasing the second rotating element, and connection and release of the output shaft of the internal combustion engine and the sixth rotating element of the four-axis rotating mechanism Second connection release means, first rotation stop release means for stopping and releasing the rotation of the second rotation element of the first planetary gear, and the fifth rotation element of the four-axis rotation mechanism And a second rotation stop releasing means for canceling the rotation stop and releasing the rotation stop.
Power output device.
前記連結手段は、前記第1電動機からの動力を前記第2の変速比をもって前記駆動軸に出力すると共に前記第2電動機からの動力を前記第1の変速比をもって前記駆動軸に出力しかつ前記内燃機関の出力軸を切り離した連結が可能な手段である請求項1記載の動力出力装置。   The coupling means outputs the power from the first motor to the drive shaft with the second speed ratio, and outputs the power from the second motor to the drive shaft with the first speed ratio. 2. The power output apparatus according to claim 1, wherein the power output device is a means that can be connected by disconnecting the output shaft of the internal combustion engine. 前記連結手段は、前記第1電動機の回転軸と前記第2電動機の回転軸の少なくとも一方を切り離し可能な手段である請求項2記載の動力出力装置。   The power output apparatus according to claim 2, wherein the connecting means is means capable of separating at least one of a rotating shaft of the first electric motor and a rotating shaft of the second electric motor. 駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
内燃機関と、
第1電動機と、
第2電動機と、
前記第1電動機の回転軸と前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸との3軸を該3軸のうちいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力するよう連結すると共に前記第2電動機の回転軸を該回転軸の回転数を所定の変速比をもって前記駆動軸に出力するよう連結する第1連結と、前記第1電動機の回転軸と前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と前記第2電動機の回転軸との4軸を該4軸のうちいずれか2軸の回転数に基づいて残余の軸を回転させると共に該4軸に動力が収支をもって入出力されるよう連結する第2連結と、が切り替え可能な切り替え手段と、
を備え
前記切り替え手段は、前記第1電動機の回転軸に接続された第1回転要素と前記内燃機関の出力軸に接続された第2回転要素と前記駆動軸に接続された第3回転要素とを有する第1の遊星歯車と、前記駆動軸に接続された第4回転要素と第5回転要素と第6回転要素と前記第2電動機の回転軸に接続された第7回転要素とを有し前記第5回転要素を回転停止させたときに前記第4回転要素の回転に対して前記第7回転要素を所定の比で回転させ前記第5回転要素の回転停止が解除されたときに前記第4回転要素と前記第6回転要素と前記第7回転要素との3軸が該3軸のうちいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力が入出力されるよう連結する4軸式回転機構と、前記内燃機関の出力軸と前記4軸式回転機構の前記第6回転要素との接続および該接続の解除を行なう接続解除手段と、前記4軸式回転機構の前記第5回転要素の回転停止および該回転停止の解除を行なう回転停止解除手段と、を備える手段である、
動力出力装置。
A power output device that outputs power to a drive shaft,
An internal combustion engine;
A first electric motor;
A second electric motor;
Power is input / output to / from the remaining shafts based on the power input / output to / from any one of the three shafts of the rotation shaft of the first motor, the output shaft of the internal combustion engine, and the drive shaft. A first connection for connecting the rotation shaft of the second motor to the drive shaft so that the rotation speed of the rotation shaft is output to the drive shaft with a predetermined gear ratio, and the rotation shaft of the first motor and the internal combustion engine. The remaining four shafts of the output shaft, the drive shaft, and the rotating shaft of the second motor are rotated based on the rotational speed of any two of the four shafts, and the power enters the four shafts with a balance. A switching means capable of switching between the second connection and the second connection to be output;
Equipped with a,
The switching means includes a first rotating element connected to the rotating shaft of the first electric motor, a second rotating element connected to the output shaft of the internal combustion engine, and a third rotating element connected to the drive shaft. A first planetary gear; a fourth rotating element connected to the drive shaft; a fifth rotating element; a sixth rotating element; and a seventh rotating element connected to the rotating shaft of the second electric motor. When the rotation of the fifth rotation element is stopped, the seventh rotation element is rotated at a predetermined ratio with respect to the rotation of the fourth rotation element, and the rotation of the fifth rotation element is released. The three axes of the element, the sixth rotating element, and the seventh rotating element are connected so that power is input / output to / from the remaining shafts based on the power input / output to / from any two of the three axes. The shaft rotation mechanism, the output shaft of the internal combustion engine, and the sixth rotation of the four-axis rotation mechanism. A connection release means for connecting to and releasing the element; and a rotation stop release means for stopping and releasing the rotation of the fifth rotation element of the four-axis rotation mechanism. ,
Power output device.
前記4軸式回転機構は、サンギヤを前記第7回転要素としリングギヤを前記第6回転要素とし第1ピニオンギヤと第2ピニオンギヤとを連結して回転するキャリアを前記第5回転要素とするダブルピニオン式の第2の遊星歯車と、リングギヤを前記第2の遊星歯車のリングギヤと共用しピニオンギヤを前記第2の遊星歯車の第1ピニオンギヤと共用しサンギヤを前記第4回転要素とするシングルピニオン式の第3の遊星歯車と、からなる機構である請求項1ないし4いずれか記載の動力出力装置。 The four-axis rotation mechanism is a double pinion type in which a sun gear is the seventh rotation element, a ring gear is the sixth rotation element, and a carrier that rotates by connecting a first pinion gear and a second pinion gear is the fifth rotation element. The second planetary gear of the second planetary gear and the ring gear of the second planetary gear, the pinion gear is shared with the first pinion gear of the second planetary gear, and the sun gear is the fourth rotating element. The power output device according to any one of claims 1 to 4, which is a mechanism comprising three planetary gears. 請求項1ないし5いずれか記載の動力出力装置であって、
前記駆動軸に出力すべき要求動力を設定する要求動力設定手段と、
該設定された要求動力に基づく動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記第1電動機と前記第2電動機と前記連結手段とを制御する制御手段と、
を備える動力出力装置。
The power output device according to any one of claims 1 to 5 ,
Required power setting means for setting required power to be output to the drive shaft;
Control means for controlling the internal combustion engine, the first electric motor, the second electric motor, and the connecting means so that power based on the set required power is output to the drive shaft;
A power output device comprising:
前記制御手段は、前記駆動軸が比較的低速で回転するときには前記第1連結となるよう前記連結手段を制御し、前記駆動軸が比較的高速で回転するときには前記第2連結となるよう前記連結手段を制御する手段である請求項記載の動力出力装置。 The control means controls the connecting means so as to be the first connection when the drive shaft rotates at a relatively low speed, and the connection so as to become the second connection when the drive shaft rotates at a relatively high speed. 7. The power output apparatus according to claim 6 , wherein the power output device is means for controlling the means. 前記制御手段は、前記内燃機関の効率のよい運転ポイントで運転されるよう該内燃機関を制御する手段である請求項6または7記載の動力出力装置。 The power output apparatus according to claim 6 or 7 , wherein the control means is means for controlling the internal combustion engine so as to be operated at an efficient operating point of the internal combustion engine. 請求項1ないし8いずれか記載の動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなる自動車。 An automobile comprising the power output device according to any one of claims 1 to 8 and an axle connected to the drive shaft. 内燃機関の出力軸と第1電動機の回転軸と第2電動機の回転軸と駆動軸とに接続され、該内燃機関と該第1電動機と該第2電動機とから出力された動力を前記駆動軸に伝達する動力伝達装置であって、
前記第1電動機の回転軸と前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸との3軸を該3軸のうちいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力するよう連結すると共に前記第2電動機の回転軸を該回転軸の回転数を第1の変速比をもって前記駆動軸に出力するよう連結する第1連結と、前記駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記第2電動機の回転軸との3軸を該3軸のうちいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力するよう連結すると共に前記第1電動機の回転軸を該回転軸の回転数を第2の変速比をもって前記駆動軸に出力するよう連結する第2連結とが切り替え可能なことを特徴とすると共に、
前記第1電動機の回転軸に接続された第1回転要素と第2回転要素と前記駆動軸に接続された第3回転要素とを有する第1の遊星歯車と、
前記駆動軸に接続された第4回転要素と第5回転要素と第6回転要素と前記第2電動機の回転軸に接続された第7回転要素とを有し前記第5回転要素を回転停止させたときに前記第4回転要素の回転に対して前記第7回転要素を所定の比で回転させ前記第5回転要素の回転停止が解除されているときに前記第4回転要素と前記第6回転要素と前記第7回転要素との3軸を前記第1の遊星歯車とは異なるギヤ比をもって該3軸のうちいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力するよう連結する4軸式回転機構と、
前記内燃機関の出力軸と前記第1の遊星歯車の前記第2回転要素との接続および該接続の解除を行なう第1接続解除機構と、
前記内燃機関の出力軸と前記4軸式回転機構の前記第6回転要素との接続および該接続の解除を行なう第2接続解除機構と、
前記第1の遊星歯車の前記第2回転要素の回転停止および該回転停止の解除を行なう第1回転停止解除機構と、
前記4軸式回転機構の前記第5回転要素の回転停止および該回転停止の解除を行なう第2回転停止解除機構と、
を備える動力伝達装置。
An output shaft of the internal combustion engine, a rotation shaft of the first electric motor, a rotation shaft of the second electric motor, and a drive shaft are connected to the drive shaft, and the power output from the internal combustion engine, the first electric motor, and the second electric motor is transmitted to the drive shaft. A power transmission device for transmitting to
Power is input / output to / from the remaining shafts based on the power input / output to / from any one of the three shafts of the rotation shaft of the first motor, the output shaft of the internal combustion engine, and the drive shaft. A first connection for connecting the rotation shaft of the second electric motor to output the rotation speed of the rotation shaft to the drive shaft with a first gear ratio, and the drive shaft and an output shaft of the internal combustion engine. The three shafts of the second motor and the rotation shaft of the second motor are connected to input and output power to the remaining shaft based on the power input to and output from any two of the three shafts, and the rotation shaft of the first motor And a second connection for connecting the rotation speed of the rotation shaft to the drive shaft with a second gear ratio .
A first planetary gear having a first rotating element connected to the rotating shaft of the first electric motor, a second rotating element, and a third rotating element connected to the drive shaft;
A fourth rotating element connected to the drive shaft; a fifth rotating element; a sixth rotating element; and a seventh rotating element connected to the rotating shaft of the second electric motor; The fourth rotation element and the sixth rotation when the seventh rotation element is rotated at a predetermined ratio with respect to the rotation of the fourth rotation element and the rotation stop of the fifth rotation element is released. Power is input / output to / from the remaining shafts based on the power input / output from / to any two of the three axes with a gear ratio different from that of the first planetary gear. A four-axis rotation mechanism that connects to each other,
A first connection release mechanism for connecting and releasing the connection between the output shaft of the internal combustion engine and the second rotating element of the first planetary gear;
A second connection release mechanism for connecting and releasing the connection between the output shaft of the internal combustion engine and the sixth rotation element of the four-axis rotation mechanism;
A first rotation stop releasing mechanism for stopping and releasing the rotation of the second rotating element of the first planetary gear;
A second rotation stop releasing mechanism for stopping and releasing the rotation of the fifth rotating element of the four-axis rotating mechanism;
A power transmission device comprising:
内燃機関の出力軸と第1電動機の回転軸と第2電動機の回転軸と駆動軸とに接続され、該内燃機関と該第1電動機と該第2電動機とから出力された動力を前記駆動軸に伝達する動力伝達装置であって、
前記第1電動機の回転軸と前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸との3軸を該3軸のうちいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力するよう連結すると共に前記第2電動機の回転軸を該回転軸の回転数を所定の変速比をもって前記駆動軸に出力するよう連結する第1連結と、前記第1電動機の回転軸と前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と前記第2電動機の回転軸との4軸を該4軸のうちいずれか2軸の回転数に基づいて残余の軸を回転させると共に該4軸に動力が収支をもって入出力されるよう連結する第2連結と、が切り替え可能なことを特徴とすると共に、
前記第1電動機の回転軸に接続された第1回転要素と前記内燃機関の出力軸に接続された第2回転要素と前記駆動軸に接続された第3回転要素とを有する第1の遊星歯車と、
前記駆動軸に接続された第4回転要素と第5回転要素と第6回転要素と前記第2電動機の回転軸に接続された第7回転要素とを有し前記第5回転要素を回転停止させたときに前記第4回転要素の回転に対して前記第7回転要素を所定の比で回転させ前記第5回転要素の回転停止が解除されたときに前記第4回転要素と前記第6回転要素と前記第7回転要素との3軸が該3軸のうちいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力が入出力されるよう連結する4軸式回転機構と、
前記内燃機関の出力軸と前記4軸式回転機構の前記第6回転要素との接続および該接続の解除を行なう接続解除機構と、
前記4軸式回転機構の前記第5回転要素の回転停止および該回転停止の解除を行なう回転停止解除機構と、
を備える動力伝達装置。
An output shaft of the internal combustion engine, a rotation shaft of the first electric motor, a rotation shaft of the second electric motor, and a drive shaft are connected to the drive shaft, and the power output from the internal combustion engine, the first electric motor, and the second electric motor is transmitted to the drive shaft. A power transmission device for transmitting to
Power is input / output to / from the remaining shafts based on the power input / output to / from any one of the three shafts of the rotation shaft of the first motor, the output shaft of the internal combustion engine, and the drive shaft. A first connection for connecting the rotation shaft of the second motor to the drive shaft so that the rotation speed of the rotation shaft is output to the drive shaft with a predetermined gear ratio, and the rotation shaft of the first motor and the internal combustion engine. The remaining four shafts of the output shaft, the drive shaft, and the rotating shaft of the second motor are rotated based on the rotational speed of any two of the four shafts, and the power enters the four shafts with a balance. The second connection that is connected so as to be output is switchable , and
A first planetary gear having a first rotating element connected to the rotating shaft of the first motor, a second rotating element connected to the output shaft of the internal combustion engine, and a third rotating element connected to the drive shaft. When,
A fourth rotating element connected to the drive shaft; a fifth rotating element; a sixth rotating element; and a seventh rotating element connected to the rotating shaft of the second electric motor; The fourth rotation element and the sixth rotation element when the seventh rotation element is rotated at a predetermined ratio with respect to the rotation of the fourth rotation element and the rotation stop of the fifth rotation element is released. A four-axis rotation mechanism that connects the three axes of the rotation element and the seventh rotation element so that power is input / output to the remaining shaft based on power input / output to / from any two of the three axes;
A connection release mechanism for connecting and releasing the connection between the output shaft of the internal combustion engine and the sixth rotation element of the four-axis rotation mechanism;
A rotation stop releasing mechanism for stopping and releasing the rotation of the fifth rotating element of the four-axis rotating mechanism;
A power transmission device comprising:
前記4軸式回転機構は、サンギヤを前記第7回転要素としリングギヤを前記第6回転要素とし第1ピニオンギヤと第2ピニオンギヤとを連結して回転するキャリアを前記第5回転要素とするダブルピニオン式の第2の遊星歯車と、リングギヤを前記第2の遊星歯車の
リングギヤと共用しピニオンギヤを前記第2の遊星歯車の第1ピニオンギヤと共用しサンギヤを前記第4回転要素とするシングルピニオン式の第3の遊星歯車と、からなる機構である請求項10または11記載の動力伝達装置。
The four-axis rotation mechanism is a double pinion type in which a sun gear is the seventh rotation element, a ring gear is the sixth rotation element, and a carrier that rotates by connecting a first pinion gear and a second pinion gear is the fifth rotation element. The second planetary gear of the second planetary gear and the ring gear of the second planetary gear, the pinion gear is shared with the first pinion gear of the second planetary gear, and the sun gear is the fourth rotating element. The power transmission device according to claim 10 or 11, which is a mechanism comprising three planetary gears.
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