JP4069898B2

JP4069898B2 - ハイブリッド車の駆動装置

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Publication number: JP4069898B2
Application number: JP2004117271A
Authority: JP
Inventors: 正隆杉山; 英明駒田; 隆史太田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-04-12
Filing date: 2004-04-12
Publication date: 2008-04-02
Anticipated expiration: 2024-04-12
Also published as: JP2005297786A

Description

この発明は、動力源として、エンジンおよびモータ・ジェネレータを有するハイブリッド車の駆動装置に関するものである。

従来、複数の動力源としてエンジンおよびモータ・ジェネレータを搭載したハイブリッド車が知られており、このようなハイブリッド車においては、エンジンおよびモータ・ジェネレータの持つ特性を生かしつつ、燃費を向上し、かつ、排気ガスの低減を図ることが可能である。このように、動力源としてエンジンおよびモータ・ジェネレータを有するハイブリッド車の一例が、特許文献１に記載されている。

この特許文献１に記載されているハイブリッド車は、動力源としてエンジンおよびアシストモータを有しており、エンジンから駆動軸に至る経路にプラネタリギヤが設けられている。プラネタリギヤは、サンギヤおよびリングギヤと、サンギヤおよびリングギヤに噛合されたピニオンギヤを保持するキャリヤとを３つの回転要素として有しており、キャリヤがエンジン側に連結され、リングギヤが駆動軸に連結されている。また駆動軸にはアシストモータが連結されている。

さらに、サンギヤにはモータが連結されているとともに、エンジンからキャリヤに至る経路には変速機が設けられている。この変速機は、サンギヤおよびリングギヤと、サンギヤおよびリングギヤに噛合されたピニオンギヤを保持するキャリヤとを３つの回転要素としており、変速機のキャリヤがエンジンに連結され、変速機のリングギヤと、プラネタリギヤのキャリヤとが連結されている。また、変速機のキャリヤと変速機のリングギヤとを一体回転させるクラッチと、変速機のサンギヤの回転を防止するブレーキとが設けられている。さらに、モータおよびアシストモータにはバッテリが接続されている。

そして、エンジントルクをプラネタリギヤのキャリヤに入力するとともに、モータを反力要素として機能させることで、リングギヤから出力されたトルクが駆動軸に伝達される。ここで、反力要素となるモータにより回生制御（発電制御）がおこなわれ、発生した電力がバッテリに充電されるとともに、そのモータの回転速度を制御することにより、プラネタリギヤの回転速度と、プラネタリギヤのリングギヤの回転速度との比である変速比を、無段階に制御することが可能である。また、車両における要求トルクと、エンジンから駆動軸に伝達されるトルクとを比較し、その不足分のトルクを補うように、アシストモータを駆動することが可能である。

ここで、車両の走行状態に応じて、プラネタリギヤの入出力回転数の差が小さくなるように変速比が制御される。この結果、エンジントルクの反力を受け持つために、モータで動力を電力に変換して生じる回生電力を抑制することができ、動力と電力の変換に伴う損失を低減することができるとされている。このように、特許文献１に記載されたハイブリッド車においては、エンジンの動力が、プラネタリギヤに伝達されるとともに、モータおよび車輪に分配される。一方、変速機のブレーキが係合され、かつ、クラッチが解放された場合は、エンジン回転速度に対して、変速機のリングギヤの回転速度が増速されるとともに、ブレーキが解放され、クラッチが係合された場合は、エンジンと変速機のリングギヤとが一体回転することとなる。

ところで、複数の動力源としてエンジンおよび第１のモータ・ジェネレータおよび第２のモータ・ジェネレータと、第１のプラネタリギヤおよび第２のプラネタリギヤを備えたハイブリッド車は、特許文献２にも記載されている。この特許文献２に記載されたハイブリッド車は、エンジンより入力される駆動力が、第１のプラネタリギヤまたは第２のプラネタリギヤを経由して出力軸へ伝達可能に構成されている。また、第１のプラネタリギヤおよび第２のプラネタリギヤは、減速駆動を得るべきケースに固定可能な第１のメンバーと、増速駆動を得るべくケースに固定可能な第２のメンバーとを有し、第１のモータ・ジェネレータが出力軸および第２のメンバーに選択的に連結可能であり、第２のモーターが第１のメンバーと選択的に連結可能である。

さらに、第１のプラネタリギヤが、第１サンギヤおよび第１リングギヤと、これらに噛み合う第１ピニオンギヤを支持する第１キャリヤとを有している。また、第２のプラネタリギヤが、第２サンギヤおよび第２リングギヤと、これらに噛み合う第２ピニオンギヤを支持する第２キャリヤとを有している。さらには、第１サンギヤと第２サンギヤとが連結され、第１リングギヤと第２キャリヤと出力軸とが連結され、第１キャリヤと入力軸とが連結され、第２リングギヤと第１のメンバーとが連結され、第１サンギヤおよび第２サンギヤが、第２のメンバーに連結されている。
特開２０００−３４６１８７号公報特開平１１−３３４３９７号公報

ところで、上記の特許文献１に記載されているハイブリッド車において、エンジンの動力をモータおよび車輪に分配する動力分配装置として、３つの要素を有するプラネタリギヤが用いられているが、４つの要素を有するプラネタリギヤを動力分配装置として用いたハイブリッド車においても、車両の運転状態に応じて様々な運転モードを設定できるようにする余地があった。

この発明は上記の事情を背景としてなされたものであり、動力源としてエンジンおよび第２のモータ・ジェネレータを有し、かつ、エンジンの動力を車輪および第１のモータ・ジェネレータに分配する動力分配装置として、４つの要素を有する遊星歯車機構が用いられているハイブリッド車において、車両の運転状態に応じて様々な運転モードを設定することの可能なハイブリッド車の駆動装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、入力要素および出力要素および第１の要素および第２の要素を含む４つの要素を備えた２組の遊星歯車機構を有し、かつ、前記入力要素と前記出力要素との間における変速比を制御可能な動力分配装置と、この動力分配装置のいずれかの要素に連結されるエンジンおよび第１のモータ・ジェネレータおよび第２のモータ・ジェネレータとを有するハイブリッド車の駆動装置において、前記４つの要素を基線上の異なる位置に配置する共線図で、隣り合う２つの位置に前記入力要素および前記出力要素が配置され、かつ、前記入力要素および前記出力要素を挟んだ両側に前記第１の要素および前記第２の要素が配置されるように、前記４つの要素同士が連結されているとともに、前記エンジンが前記入力要素に連結され、前記第１のモータ・ジェネレータを、前記入力要素または前記第１の要素に選択的に連結する第１の切替機構と、前記第２のモータ・ジェネレータを、前記入力要素または前記出力要素または前記第２の要素に選択的に連結する第２の切替機構とを備えていることを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、前記第１の切替機構による前記第１のモータ・ジェネレータと各要素との連結関係を制御し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータと各要素との連結関係を制御するため、第１のモードないし第６のモードを選択的に切り替えるモード切替手段を有しており、このモード切替手段は、前記エンジンを始動させる始動条件、または車両を惰力走行させる条件、または電力を動力に変換して走行する条件のうち、いずれかの条件が成立した場合に、前記第１のモードを選択する手段を含み、前記車両が超低速で走行し、かつ、前記出力要素に伝達するべき要求トルクが高い場合に、前記第２のモードを選択する手段を含み、前記車両が低速から中速未満の車速で走行する場合に、前記第３のモードを選択する手段を含み、前記エンジンを動力源として車両が走行する条件が成立した場合に、前記第４のモードを選択する手段を含み、前記車両が中速から高速の車速で走行する場合に、前記第５のモードを選択する手段を含み、前記車両が超高速で走行し、かつ、前記要求トルクが低い場合に、前記第６のモードを選択する手段を含むことを特徴とするものである。

請求項３の発明は、請求項２の構成に加えて、前記モード切替手段は、前記第１のモードを選択する場合に、前記第１のモータ・ジェネレータと前記入力要素とを連結し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータと前記出力要素とを連結する手段と、前記始動条件が成立した場合は、前記第１のモータ・ジェネレータのトルクにより前記エンジン回転数を上昇させる手段と、前記車両が惰力走行する条件が成立した場合は、前記第２のモータ・ジェネレータを発電機として起動させることにより、前記出力要素に制動力を与える手段と、前記電力を動力に変換して走行する条件が成立した場合は、前記第２のモータ・ジェネレータを電動機として起動させ、そのトルクを前記出力要素に伝達する手段と、を含み、前記第２のモードを選択する場合に、前記第１のモータ・ジェネレータと前記第１の要素とを連結し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータと前記出力要素とを連結する手段と、前記エンジンのトルクを前記入力要素に伝達し、かつ、前記第１のモータ・ジェネレータを発電機として起動させることにより、前記エンジンの反力トルクを受け持たせる手段と、前記第２のモータ・ジェネレータを電動機として起動させ、そのトルクを出力要素に伝達するとともに、前記第１のモータ・ジェネレータで発電された電力を、前記第２のモータ・ジェネレータに供給する手段と、を含む。

また、請求項３におけるモード切替手段は、前記第３のモードを選択する場合に、第１のモータ・ジェネレータと前記第１の要素とを連結し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータと前記入力要素とを連結する手段と、エンジントルクを前記入力要素に伝達し、かつ、前記第１のモータ・ジェネレータを電動機として起動させて、前記エンジントルクの反力を第１のモータ・ジェネレータで受け持たせる手段と、前記第２のモータ・ジェネレータを発電機として起動させ、その電力を前記第１のモータ・ジェネレータに供給する手段と、を含み、第４のモードを選択する場合に、前記第１のモータ・ジェネレータと前記第１の要素とを連結し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータを、前記入力要素および前記出力要素に連結することにより、前記入力要素と前記出力要素とが一体回転する連結状態を構成する手段と、エンジントルクを前記入力要素に伝達するとともに、前記第１のモータ・ジェネレータを発電機または電動機として起動させ、前記第２のモータ・ジェネレータを発電機または電動機として起動させる手段と、を含む。

さらに、請求項３におけるモード切替手段は、第５のモードを選択する場合に、前記第１のモータ・ジェネレータと前記第１の要素とを連結し、前記第２のモータ・ジェネレータと前記第２の要素とを連結する手段と、エンジントルクを前記入力要素に伝達し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータを発電機として起動させて、エンジントルクの反力を第２のモータ・ジェネレータで受け持たせる手段と、前記第１のモータ・ジェネレータを電動機として起動させ、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータで発電された電力を、前記第１のモータ・ジェネレータに供給する手段と、を含み、第６のモードを選択する場合に、前記第１のモータ・ジェネレータと前記入力要素とを連結し、前記第２のモータ・ジェネレータと前記第２の要素とを連結する手段と、エンジントルクを前記入力要素に伝達し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータを電動機として起動させて、エンジントルクの反力を第２のモータ・ジェネレータで受け持たせる手段と、前記第１のモータ・ジェネレータを電動機として起動させ、かつ、前記第１のモータ・ジェネレータで発電された電力を、前記第２のモータ・ジェネレータに供給する手段と、を含むことを特徴とするものである。

さらに、請求項４の発明は、請求項１の構成に加えて、前記第１の切替機構による前記第１のモータ・ジェネレータと各要素との連結関係を制御し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータと各要素との連結関係を制御するため、第１のモードを選択する第１のモード切替手段を有しており、この第１のモード切替手段は、前記第１のモードを選択する場合に、前記第１のモータ・ジェネレータと前記入力要素とを連結し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータと前記出力要素とを連結する手段と、前記始動条件が成立した場合は、前記第１のモータ・ジェネレータのトルクにより前記エンジン回転数を上昇させる手段と、前記車両が惰力走行する条件が成立した場合は、前記第２のモータ・ジェネレータを発電機として起動させることにより、前記出力要素に制動力を与える手段と、前記電力を動力に変換して走行する条件が成立した場合は、前記第２のモータ・ジェネレータを電動機として起動させ、そのトルクを前記出力要素に伝達する手段と、を含むことを特徴とするものである。

さらに、請求項５の発明は、請求項１または４の構成に加えて、前記第１の切替機構による前記第１のモータ・ジェネレータと各要素との連結関係を制御し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータと各要素との連結関係を制御するため、第２のモードを選択する第２のモード切替手段を有しており、この第２のモード切替手段は、前記第２のモードを選択する場合に、前記第１のモータ・ジェネレータと前記第１の要素とを連結し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータと前記出力要素とを連結する手段と、前記エンジンのトルクを前記入力要素に伝達し、かつ、前記第１のモータ・ジェネレータを発電機として起動させることにより、前記エンジンの反力トルクを受け持たせる手段と、前記第２のモータ・ジェネレータを電動機として起動させ、そのトルクを出力要素に伝達するとともに、前記第１のモータ・ジェネレータで発電された電力を、前記第２のモータ・ジェネレータに供給する手段と、を含むことを特徴とするものである。

さらに、請求項６の発明は、請求項１または４または５の構成に加えて、前記第１の切替機構による前記第１のモータ・ジェネレータと各要素との連結関係を制御し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータと各要素との連結関係を制御するため、第３のモードを選択する第３のモード切替手段を有しており、この第３のモード切替手段は、前記第３のモードを選択する場合に、前記第１のモータ・ジェネレータと前記第１の要素とを連結し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータと前記入力要素とを連結する手段と、エンジントルクを前記入力要素に伝達し、かつ、前記第１のモータ・ジェネレータを電動機として起動させて、前記エンジントルクの反力を第１のモータ・ジェネレータで受け持たせる手段と、前記第２のモータ・ジェネレータを発電機として起動させ、その電力を前記第１のモータ・ジェネレータに供給する手段と、を含むことを特徴とするものである。

さらに、請求項７の発明は、請求項１または４または５または６の構成に加えて、前記第１の切替機構による前記第１のモータ・ジェネレータと各要素との連結関係を制御し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータと各要素との連結関係を制御するため、第４のモードを選択する第４のモード切替手段を有しており、この第４のモード切替手段は、前記第４のモードを選択する場合に、前記第１のモータ・ジェネレータと前記第１の要素とを連結し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータを、前記入力要素および前記出力要素に連結することにより、前記入力要素と前記出力要素とが一体回転する連結状態を構成する手段と、エンジントルクを前記入力要素に伝達するとともに、前記第１のモータ・ジェネレータを発電機または電動機として起動させ、前記第２のモータ・ジェネレータを発電機または電動機として起動させる手段と、を含むことを特徴とするものである。

請求項８の発明は、請求項１または４または５または６または７の構成に加えて、前記第１の切替機構による前記第１のモータ・ジェネレータと各要素との連結関係を制御し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータと各要素との連結関係を制御するため、第５のモードを選択する第５のモード切替手段を有しており、この第５のモード切替手段は、前記第５のモードを選択する場合に、前記第１のモータ・ジェネレータと前記第１の要素とを連結し、前記第２のモータ・ジェネレータと前記第２の要素とを連結する手段と、エンジントルクを前記入力要素に伝達し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータを発電機として起動させて、エンジントルクの反力を第２のモータ・ジェネレータで受け持たせる手段と、前記第１のモータ・ジェネレータを電動機として起動させ、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータで発電された電力を、前記第１のモータ・ジェネレータに供給する手段と、を含むことを特徴とするものである。

請求項９の発明は、請求項１または４または５または６または７または８の構成に加えて、前記第１の切替機構による前記第１のモータ・ジェネレータと各要素との連結関係を制御し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータと各要素との連結関係を制御するため、第６のモードを選択する第６のモード切替手段を有しており、この第６のモード切替手段は、前記第６のモードを選択する場合に、前記第１のモータ・ジェネレータと前記入力要素とを連結し、前記第２のモータ・ジェネレータと前記第２の要素とを連結する手段と、エンジントルクを前記入力要素に伝達し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータを電動機として起動させて、エンジントルクの反力を第２のモータ・ジェネレータで受け持たせる手段と、前記第１のモータ・ジェネレータを電動機として起動させ、かつ、前記第１のモータ・ジェネレータで発電された電力を、前記第２のモータ・ジェネレータに供給する手段と、を含むことを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、第１のモータ・ジェネレータを第１の要素に連結し、かつ、第２のモータ・ジェネレータを第２の要素に連結するとともに、エンジントルクを入力要素に伝達し、かつ、第１の要素または第２の要素の一方でエンジントルクの反力を受け持ち、エンジントルクを出力要素に伝達することにより、出力要素の回転数を上昇させる制御を実行可能である。つまり、エンジントルクの反力を受け持つ反力要素として、第１の要素または第２の要素の一方を選択可能である。また、第２のモータ・ジェネレータを入力要素または出力要素に連結するとともに、第２のモータ・ジェネレータのトルクにより、出力要素の回転数を上昇させる制御を実行可能である。

また、請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様の効果を得られる他に、第１のモードないし第６のモードを選択的に切り替えることが可能である。例えば、エンジンを始動させる始動条件、または車両が惰力走行する条件、または電力を動力に変換して車両が走行する条件のうち、いずれかの条件が成立した場合に、第１のモードを選択することが可能である。また、車両が超低速で走行し、かつ、出力要素に伝達するべき要求トルクが高い場合に、第２のモードを選択することが可能である。また、車両が低速から中速未満の車速で走行する場合に、第３のモードを選択することが可能である。さらに、エンジンの動力により車両が走行する条件が成立した場合に、第４のモードを選択することが可能である。さらに、車両が中速から高速の車速で走行する場合に、第５のモードを選択することが可能である。さらにまた、車両が超高速で走行し、かつ、要求トルクが低い場合に、第６のモードを選択することが可能である。

さらに、請求項３の発明によれば、請求項２の発明と同様の効果を得られる他に、第１のモードが選択された場合は、第１のモータ・ジェネレータと入力要素とが連結され、かつ、第２のモータ・ジェネレータと出力要素とが連結される。この第１のモードが選択され、かつ、始動条件が成立した場合は、第１のモータ・ジェネレータのトルクによりエンジン回転数を上昇させることが可能である。また、第１のモードが選択され、かつ、車両が惰力走行する条件が成立した場合は、第２のモータ・ジェネレータを発電機として起動させることにより、出力要素に制動力を与えることが可能である。さらに、第１のモードが選択され、かつ、電力を動力に変換してその動力で車両が走行する条件が成立した場合は、第２のモータ・ジェネレータを電動機として起動させ、そのトルクを出力要素に伝達することが可能である。

一方、請求項３の発明において、第２のモードが選択された場合は、第１のモータ・ジェネレータと第１の要素とを連結し、かつ、第２のモータ・ジェネレータと出力要素とが連結される。また、第２のモードが選択された場合は、エンジントルクを入力要素に伝達し、かつ、第１のモータ・ジェネレータを発電機として起動させることにより、エンジントルクの反力を第１のモータ・ジェネレータで受け持たせる制御を実行可能である。さらに、第２のモータ・ジェネレータを電動機として起動させ、そのトルクを出力要素に伝達するとともに、第１のモータ・ジェネレータで発電された電力を、第２のモータ・ジェネレータに供給することも可能である。

さらに、請求項３の発明において、第３のモードが選択された場合は、第１のモータ・ジェネレータと第１の要素とが連結され、かつ、第２のモータ・ジェネレータと入力要素とが連結される。また、第３のモードが選択された場合は、エンジントルクを入力要素に伝達し、かつ、第１のモータ・ジェネレータを電動機として起動させて、エンジントルクの反力を第１のモータ・ジェネレータで受け持たせるとともに、第２のモータ・ジェネレータを発電機として起動させ、その電力を第１のモータ・ジェネレータに供給することが可能である。

さらに、請求項３の発明において、第４のモードが選択された場合は、第１のモータ・ジェネレータと第１の要素とを連結し、かつ、第２のモータ・ジェネレータを、入力要素および出力要素に連結することにより、入力要素と出力要素とが一体回転する連結状態となる。また、第４のモードが選択された場合は、エンジントルクを入力要素に伝達する制御を実行可能である。この制御と並行して、第１のモータ・ジェネレータを発電機または電動機として起動させ、第２のモータ・ジェネレータを発電機または電動機として起動させる制御を実行可能である。

さらに、請求項３の発明において、第５のモードが選択された場合は、第１のモータ・ジェネレータと第１の要素とが連結され、第２のモータ・ジェネレータと第２の要素とが連結される。そして、エンジントルクを入力要素に伝達し、かつ、第２のモータ・ジェネレータを発電機として起動させて、エンジントルクの反力を第２のモータ・ジェネレータで受け持たせる制御を実行可能である。この制御と並行して、第１のモータ・ジェネレータを電動機として起動させ、そのトルクを第１の要素に伝達するとともに、第２のモータ・ジェネレータで発電された電力を、第１のモータ・ジェネレータに供給する制御を実行可能である。

さらに、請求項３の発明において、第６のモードが選択された場合は、第１のモータ・ジェネレータと入力要素とが連結され、第２のモータ・ジェネレータと第２の要素とが連結される。また、第６のモードが選択された場合は、エンジントルクを入力要素に伝達し、かつ、第２のモータ・ジェネレータを電動機として起動させて、エンジントルクの反力を第２のモータ・ジェネレータで受け持たせる制御が実行される。この制御と並行して、エンジントルクの一部を第１のモータ・ジェネレータに伝達して電動機として起動させ、この第１のモータ・ジェネレータで発電された電力を、第２のモータ・ジェネレータに供給する制御を実行可能である。

さらに、請求項４の発明によれば、請求項１の発明と同様の効果を得られる他に、第１のモードが選択された場合は、第１のモータ・ジェネレータと入力要素とが連結され、かつ、第２のモータ・ジェネレータと出力要素とが連結される。この第１のモードが選択され、かつ、始動条件が成立した場合は、第１のモータ・ジェネレータのトルクによりエンジン回転数を上昇させることが可能である。また、第１のモードが選択され、かつ、車両が惰力走行する条件が成立した場合は、第２のモータ・ジェネレータを発電機として起動させることにより、出力要素に制動力を与えることが可能である。さらに、第１のモードが選択され、かつ、電力を動力に変換してその動力で車両が走行する条件が成立した場合は、第２のモータ・ジェネレータを電動機として起動させ、そのトルクを出力要素に伝達することが可能である。

さらに、請求項５の発明によれば、請求項１または４の発明と同様の効果を得られる他に、第２のモードが選択された場合は、第１のモータ・ジェネレータと第１の要素とを連結し、かつ、第２のモータ・ジェネレータと出力要素とが連結される。また、第２のモードが選択された場合は、エンジントルクを入力要素に伝達し、かつ、第１のモータ・ジェネレータを発電機として起動させることにより、エンジントルクの反力を第１のモータ・ジェネレータで受け持たせる制御を実行可能である。さらに、第２のモータ・ジェネレータを電動機として起動させ、そのトルクを出力要素に伝達するとともに、第１のモータ・ジェネレータで発電された電力を、第２のモータ・ジェネレータに供給することも可能である。

さらに、請求項６の発明によれば、請求項１または４または５の発明と同様の効果を得られる他に、第３のモードが選択された場合は、第１のモータ・ジェネレータと第１の要素とが連結され、かつ、第２のモータ・ジェネレータと入力要素とが連結される。また、第３のモードが選択された場合は、エンジントルクを入力要素に伝達し、かつ、第１のモータ・ジェネレータを電動機として起動させて、エンジントルクの反力を第１のモータ・ジェネレータで受け持たせるとともに、第２のモータ・ジェネレータを発電機として起動させ、その電力を第１のモータ・ジェネレータに供給することが可能である。

さらに、請求項７の発明によれば、請求項１または４または５または６の発明と同様の効果を得られる他に、第４のモードが選択された場合は、第１のモータ・ジェネレータと第１の要素とを連結し、かつ、第２のモータ・ジェネレータを、入力要素および出力要素に連結することにより、入力要素と出力要素とが一体回転する連結状態となる。また、第４のモードが選択された場合は、エンジントルクを入力要素に伝達する制御を実行可能である。この制御と並行して、第１のモータ・ジェネレータを発電機または電動機として起動させ、第２のモータ・ジェネレータを発電機または電動機として起動させる制御を実行可能である。

さらに、請求項８の発明によれば、請求項１または４または５または６または７の発明と同様の効果を得られる他に、第５のモードが選択された場合は、第１のモータ・ジェネレータと第１の要素とが連結され、第２のモータ・ジェネレータと第２の要素とが連結される。そして、エンジントルクを入力要素に伝達し、かつ、第２のモータ・ジェネレータを発電機として起動させて、エンジントルクの反力を第２のモータ・ジェネレータで受け持たせる制御を実行可能である。この制御と並行して、第１のモータ・ジェネレータを電動機として起動させ、そのトルクを第１の要素に伝達するとともに、第２のモータ・ジェネレータで発電された電力を、第１のモータ・ジェネレータに供給する制御を実行可能である。

さらに、請求項９の発明によれば、請求項１または４または５または６または７または８の発明と同様の効果を得られる他に、第６のモードが選択された場合は、第１のモータ・ジェネレータと入力要素とが連結され、第２のモータ・ジェネレータと第２の要素とが連結される。また、第６のモードが選択された場合は、エンジントルクを入力要素に伝達し、かつ、第２のモータ・ジェネレータを電動機として起動させて、エンジントルクの反力を第２のモータ・ジェネレータで受け持たせる制御が実行される。この制御と並行して、エンジントルクの一部を第１のモータ・ジェネレータに伝達して電動機として起動させ、この第１のモータ・ジェネレータで発電された電力を、第２のモータ・ジェネレータに供給する制御を実行可能である。

つぎに、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。まず、この発明におけるハイブリッド車の駆動装置の一例を、図１のスケルトン図に基づいて説明する。図１に示す車両（ハイブリッド車）Ｖｅは、フロントエンジン・フロントドライブ形式の車両であり、車両Ｖｅは、エンジンＥｎｇおよび第１のモータ・ジェネレータＭＧ１および第２のモータ・ジェネレータＭＧ２を有している。エンジンＥｎｇは、燃料の燃焼により生じる熱エネルギを運動エネルギに変換して出力する動力装置であり、エンジンＥｎｇとしては、内燃機関、具体的には、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジンなどを用いることが可能である。

このエンジンＥｎｇと第１のモータ・ジェネレータＭＧ１とが同軸上に配置されているとともに、エンジンＥｎｇおよび第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の回転軸線（図示せず）が、車両Ｖｅの幅方向（左右方向）に配置されている。また、前記回転軸線方向において、エンジンＥｎｇと第１のモータ・ジェネレータＭＧ１との間に、動力分配装置１が設けられている。動力分配装置１は、エンジンＥｎｇの動力を、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１と第２のモータ・ジェネレータＭＧ２と車輪（前輪）２とに分配する機能を有している。この動力分配装置１は、第１の遊星歯車機構３および第２の遊星歯車機構４を有している。

先ず、第１の遊星歯車機構３は、シングルピニオン形式の遊星歯車機構であり、この第１の遊星歯車機構３は、エンジンＥｎｇのクランクシャフト５と同軸上に配置されたサンギヤ６と、このサンギヤ６と同軸上に配置されたリングギヤ７と、サンギヤ６およびリングギヤ７に噛合されたピニオンギヤ８を自転、かつ、公転可能に保持するキャリヤ９とを有している。このキャリヤ９とクランクシャフト５とが一体回転するように連結され、クランクシャフト５の外周には、クランクシャフト５と相対回転可能な中空シャフト１０が設けられている。この中空シャフト１０に前記サンギヤ６が形成されているとともに、中空シャフト１０にはギヤ１１が形成されている。また、クランクシャフト５と一体回転するギヤ１２が設けられている。このギヤ１１，１２は、前記回転軸線方向で、動力分配装置１とエンジンＥｎｇとの間に配置されている。

一方、第２の遊星歯車機構４は、ダブルピニオン形式の遊星歯車機構であり、第２の遊星歯車機構４は、エンジンＥｎｇのクランクシャフト５と同軸上に配置されたサンギヤ１３と、このサンギヤ１３と同軸上に配置されたリングギヤ１４と、サンギヤ１３に噛合されたピニオンギヤ１５と、このピニオンギヤ１５およびリングギヤ１４に噛合されたピニオンギヤ１６と、ピニオンギヤ１５，１６をそれぞれ自転可能、かつ、一体的に公転可能に保持するキャリヤ９とを有している。このように、キャリヤ９は、第１の遊星歯車機構３および第２の遊星歯車機構４において共用化されているとともに、第１の遊星歯車機構３および第２の遊星歯車機構４は、クランクシャフト５と同軸上に配置されている。さらに、第１の遊星歯車機構３におけるリングギヤ７と、第２の遊星歯車機構４におけるリングギヤ１４とを有するコネクティングドラム１７が設けられており、コネクティングドラム１７の外周にはギヤ１８が形成されている。ここで、動力分配装置１を構成する４つの要素（回転メンバ）について説明すれば、第１の遊星歯車機構３のサンギヤ６と、第２の遊星歯車機構４のサンギヤ１３と、キャリヤ９と、一体回転するリングギヤ７，１４およびコネクティングドラム１７とが、４つの回転要素に相当する。

さらに、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１は、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを兼備している。第１のモータ・ジェネレータＭＧ１は、ケーシング（図示せず）に固定されるステータ１９と、回転可能なロータ２０とを有する。そして、ロータ２０と、前記キャリヤ９または第２の遊星歯車機構４のサンギヤ１３のいずれか一方とを、選択的に動力伝達可能に連結する第１のクラッチＳＲが設けられている。

一方、前記第２のモータ・ジェネレータＭＧ２は、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを兼備している。第２のモータ・ジェネレータＭＧ２は、ケーシング（図示せず）に固定されるステータ２１と、回転可能なロータ２２とを有する。この第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の回転軸線とエンジンＥｎｇの回転軸線とが平行となるように、エンジンＥｎｇおよび第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が配置されている。第２のモータ・ジェネレータＭＧ２のロータ２２と同軸上にギヤ２３，２４が配置されており、ロータ２２とギヤ２３，２４とが相対回転可能に構成されている。そして、ギヤ２３とギヤ１１とが噛合され、ギヤ１２とギヤ２４とが噛合されている。さらに、ロータ２２と同軸上に、かつ、ロータ２２と相対回転可能な中空シャフト２５が設けられており、中空シャフト２５の外周にはギヤ２６，２７が形成されている。そして、ギヤ２６とギヤ１８とが噛合されている。

ここで、ギヤ１１とギヤ２３との間における変速比と、ギヤ１２とギヤ２４との間における変速比と、ギヤ１８とギヤ２６との間における変速比とが同一に設定されている。さらにまた、ロータ２２と、ギヤ２３，２４とを選択的に連結・解放する第２のクラッチＳＲ２が設けられているとともに、ロータ２２と、中空シャフト２５とを選択的に連結・解放する第３のクラッチＳＲ３が設けられている。前記クラッチＳＲ１ないしＳＲ３としては、同期噛み合い式クラッチ、摩擦式クラッチ、電磁式クラッチ等を用いることが可能である。同期噛み合い式クラッチとしては、ドグクラッチ、または平歯車とシンクロナイザーリングとを組み合わせたクラッチを用いることが可能である。

さらに、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の回転軸線と平行な回転軸線を中心として回転可能なデファレンシャル２８が設けられており、デファレンシャル２８のリングギヤ２９と、前記ギヤ２７とが噛合されている。また、デファレンシャル２８と車輪２とがドライブシャフト３０により連結されている。

つぎに、車両Ｖｅにおける制御系統を、図２のブロック図に基づいて説明する。車両Ｖｅの全体を制御する電子制御装置３１が設けられており、電子制御装置３１は、演算処理装置（ＣＰＵ）および記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ）および入出力インタフェースを主体とするマイクロコンピュータにより構成されている。この電子制御装置３１には、エンジン回転数、車速、加速要求（アクセル開度）、制動要求、エンジン始動要求、蓄電装置３２の蓄電量、シフトポジションなどの信号が入力され、電子制御装置３１からは、エンジンＥｎｇを制御する信号、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１および第２のモータ・ジェネレータＭＧ２を制御する信号、アクチュエータ３３を制御する信号などが出力される。蓄電装置３２は、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１および第２のモータ・ジェネレータＭＧ２との間で、インバータ３４を経由して電力の授受をおこなうことの可能な二次電池であり、蓄電装置３２としては、バッテリまたはキャパシタなどを用いることが可能である。さらに、前記アクチュエータ３３は、第１のクラッチＳＲ１および第２のクラッチＳＲ２および第３のクラッチＳＲ３を制御するものである。各クラッチとして同期噛み合い式クラッチまたは摩擦式クラッチを用いる場合、アクチュエータ３３としては油圧制御式のアクチュエータを用いることが可能である。

上記構成の車両Ｖｅの制御を簡単に説明すると、図３のフローチャートに示すように、電子制御装置３１に入力される信号が処理され（ステップＳ１）、この入力信号および電子制御装置３１に記憶されるデータに基づいて、第１のモードないし第６のモードが選択的に切り替えられ、かつ、各モードに応じた制御が実行され（ステップＳ２）、リターンされる。以下、ステップＳ２の処理を具体的に説明する。前記第１のモードないし第６のモードは、車両Ｖｅの全体を制御するためのモードであり、各モードに応じて実行される第１のクラッチＳＲ１ないし第３のクラッチＳＲ３の制御を、図４の図表に基づいて説明する。

まず、この図４において、第１のクラッチＳＲ１の下欄には、第１のクラッチＳＲ１の制御により、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１に連結される要素が示されている。また、第２のクラッチＳＲ２の下欄には、第２のクラッチＳＲ２の制御により、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２と連結される要素が示されている。さらに、第３のクラッチＳＲ３の下欄には、第３のクラッチＳＲ３の制御により、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２と連結される要素が示されている。この図４において、「Ｃ」は、キャリヤ９を意味し、「Ｓ１」は、第１の遊星歯車機構３のサンギヤ６を意味し、「Ｓ２」は、第２の遊星歯車機構４のサンギヤ１３を意味し、「Ｒ］は、リングギヤ７，１４，１８を有するコネクティングドラム１７、ギヤ２６を意味し、「×」は、各クラッチが、要素同士の間における動力伝達を遮断する状態、つまり解放状態に制御されることを意味する。

すなわち、第１のモードが選択された場合は、第１のクラッチＳＲ１の制御により、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１とキャリヤ９とが連結され、第２のモータ・ジェネレータＭＧ１とサンギヤ１３との間における動力伝達が遮断される。また、第１のモードが選択された場合は、第２のクラッチＳＲ２が解放され、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２と、ギヤ２３，２４との間における動力伝達が遮断される。さらに、第１のモードが選択された場合は、第３のクラッチＳＲ３が係合され、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２とギヤ２６とが連結される。

つぎに、第２のモードが選択された場合は、第１のクラッチＳＲ１の制御により、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１とサンギヤ１３とが連結され、第２のモータ・ジェネレータＭＧ１とキャリヤ９との間における動力伝達が遮断される。また、第２のモードが選択された場合において、第２のクラッチＳＲ２の制御および第３のクラッチＳＲ３の制御は、第１のモードが選択された場合と同じである。

さらに、第３のモードが選択された場合は、第１のクラッチＳＲ１の制御は第２のモードが選択された場合と同様に制御される。また、第３のモードが選択された場合は、第２のクラッチＳＲ２の制御により、ロータ２２とギヤ２４とが連結され、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２とキャリヤ９とが動力伝達可能に連結されるとともに、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２と、第１の遊星歯車機構３のサンギヤ６との間における動力伝達が遮断される。さらに、第３のモードが選択された場合は、第３のクラッチＳＲ３が解放されて、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２とギヤ２６との間における動力伝達が遮断される。

さらに、第４のモードが選択された場合は、第１のクラッチＳＲ１の制御は第２のモードが選択された場合と同様に制御される。また、第４のモードが選択された場合は、第２のクラッチＳＲ２の制御は、第３のモードが選択された場合と同様に制御されるとともに、第３のクラッチＳＲ３は、第１のモードが選択された場合と同様に制御される。

さらに第５のモードが選択された場合は、第１のクラッチＳＲ１の制御は、第２のモードが選択された場合と同様に制御され、第２のクラッチＳＲ２の制御により、ロータ２２とギヤ２３とが連結され、ロータ２２とギヤ２４との動力伝達が遮断される。つまり、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２と、第１の遊星歯車機構３のサンギヤ６とが動力伝達可能に連結される。さらに、第５のモードが選択された場合は、第３のクラッチＳＲ３が解放される。

さらに第６のモードが選択された場合は、第１のクラッチＳＲ１は、第１のモードが選択された場合と同様に制御され、第２のクラッチＳＲ２は、第５のモードが選択された場合と同様に制御され、第３のクラッチＳＲ３は解放される。

つぎに、各モードの選択条件と、各モードが選択された場合に実行されるエンジンＥｎｇの制御、および第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の制御、および第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の制御の一例を、図５ないし図１１の共線図Ｋ１に基づいて説明する。各共線図Ｋ１によれば、各要素同士の連結関係が、基線Ａ１上における位置で示されるとともに、各要素の回転方向および回転数が示される。まず、横軸である基線Ａ１の長手方向の異なる位置に各要素が配置されている。具体的には、第１の遊星歯車機構３のキャリヤ９およびエンジンＥｎｇと、一体回転するリングギヤ７，１４と、一体回転するコネクティングドラム１７およびギヤ１８とが、基線Ａ１上で隣り合う位置に配置されている。また、ギヤ１８とギヤ２６とは一体回転しないが、ギヤ１８とギヤ２６とが直接噛合されているため、便宜上、同じ要素として取り扱われている。さらに、基線Ａ１上で、第１の遊星歯車機構３のキャリヤ９およびエンジンＥｎｇおよびリングギヤ７，１４およびコネクティングドラム１７およびギヤ１８の両側に、第１の遊星歯車機構３のサンギヤ６と、第２の遊星歯車機構４のサンギヤ１３とが、別々に配置されている。

この図５ないし図１１の共線図において、縦軸には要素の回転数が示されており、「正回転」は要素が正回転することを意味し、「逆回転」は要素が逆回転することを意味する。ここで、「正回転」とは、エンジンＥｎｇの回転方向と同じ回転方向を意味する。また、「零」とは要素の回転数が零、つまり要素が停止することを意味する。

まず、第１のモードについて、図５の共線図を参照しながら説明する。この第１のモードが選択される条件には、エンジンＥｎｇを始動させる条件、または車両Ｖｅが惰力走行する条件、または電気自動車走行条件、具体的には、電力を動力に変換して、その動力で車両Ｖｅを走行させる条件などが含まれる。まず、停止しているエンジンＥｎｇを始動させる条件が成立して、第１のモードが選択された場合は、図５の共線図に線分Ｂ１で示すように、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１を電動機として起動させ、そのトルクによりエンジンＥｎｇをクランキングさせ、かつ、燃料の噴射および燃焼制御を実行して、エンジンＥｎｇを始動させる。なお、エンジンＥｎｇが始動された後に、エンジントルクを車輪２に伝達して走行する制御は後述する。

つぎに、シフトポジションとして、前進ポジションまたは後進ポジションが選択されている場合に、電気自動車走行条件が成立して第１のモードが選択された場合は、図５の共線図に線分Ｃ１で示すように、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２を電動機として起動し、そのトルクをギヤ２６に伝達する。ギヤ２６のトルクは、デファレンシャル２８およびドライブシャフト３０を経由して車輪２に伝達されて、駆動力が発生する。

さらに、前進ポジションが選択され、かつ、車両Ｖｅが走行中において、アクセルペダルが戻されるなどにより、車両Ｖｅを惰力走行させる条件が成立して、第１のモードが選択された場合は、図５の共線図に線分Ｄ１で示すように、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１を発電機として起動させて、エンジン回転数を低下させる回生制動力を発生させて、エンジン回転数が零になるように制御する。また、車両Ｖｅが惰力走行する場合の運動エネルギが、デファレンシャル２８およびギヤ２６を経由して第２のモータ・ジェネレータＭＧ２に伝達されるとともに、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２で発電をおこない、車速の増加を抑制する回生制動力を発生させる。なお、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１および第２のモータ・ジェネレータＭＧ２で発生した電力は、蓄電装置３２に充電される。

つぎに、第２のモードについて説明する。例えば、前記のようにしてエンジンＥｎｇが始動され、ついで、車両Ｖｅを発進させる場合のように、車両Ｖｅが超低速で走行し、かつ、車輪２に伝達するべき要求トルクが高い（高負荷）場合に、この第２のモードが選択される。このような条件が成立して、第２のモードが選択された場合は、図６の共線図における線分Ｅ１のように、エンジントルクをキャリヤ９に伝達するとともに、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１を発電機として起動させ、かつ、逆回転させることより、エンジントルクの反力トルクを受け持たせる制御が実行される。ここで、エンジン回転数よりも、ギヤ１８の回転数の方が低回転数であり、動力分配装置１の変速比は「１」よりも大きい減速状態となり、キャリヤ９に入力されたエンジントルクは、動力分配装置１により増幅されて、ギヤ１８に伝達される。このギヤ１８に伝達されたエンジントルクは、ギヤ２６およびデファレンシャル２８およびドライブシャフト３０を経由して車輪２に伝達される。

また、車速および加速要求などの条件に基づいて、車輪２に伝達するべき要求トルクを算出し、かつ、要求トルクに応じたエンジントルクの目標値を求め、実エンジントルクの方がエンジントルクの目標値よりも低い場合は、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２を電動機として起動させて、そのトルクをギヤ２６に伝達することにより、駆動力不足を抑制することが可能である。この場合、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の発電により得られた電力を、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２に供給することができる。

つぎに、第３のモードについて説明する。この第３のモードは、例えば、車両Ｖｅが低速から中速未満で走行する場合に選択される。この第３のモードが選択された場合は、図７の共線図に線分Ｆ１で示すように、エンジントルクをキャリヤ９に伝達するとともに、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１を電動機として駆動、かつ、正回転させて、エンジントルクの反力を受け持たせる制御が実行される。ここで、エンジン回転数よりも、ギヤ１８の回転数の方が低回転数であり、動力分配装置１の変速比は「１」よりも大きい減速状態となり、キャリヤ９に入力されたエンジントルクは、動力分配装置１により増幅されて、ギヤ１８に伝達される。また、前述したエンジントルクの目標値よりも実エンジントルクの方が高い場合は、余剰分のエンジントルクをギヤ１２，２４を経由させて第２のモータ・ジェネレータＭＧ２に伝達して発電をおこない、その電力を第１のモータ・ジェネレータＭＧ１に供給することも可能である。

さらに、第４のモードについて説明する。この第４のモードは、基本的にはエンジン１を動力源として車両Ｖｅを走行させる条件が成立した場合に選択される。つまり、電力を動力に変換して、その動力を車輪２に伝達する必要がないことになる。この第４のモードが選択された場合は、第２のクラッチＳＲ２および第３のクラッチＳＲ３の制御により、キャリヤ９とギヤ１８とが一体回転するように連結され、動力分配装置１の変速比が「１」となる。図８の共線図の線分Ｇ１に示すように、基本的には、エンジントルクを車輪２に伝達して駆動力を発生する。なお、第４のモードが選択された場合に、各種の条件により、エンジントルクの余剰トルクを利用して、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１または第２のモータ・ジェネレータＭＧ２のうちの少なくとも一方で発電を実行し、その電力を蓄電装置３２に充電することも可能である。これとは逆に、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１または第２のモータ・ジェネレータＭＧ２のうちの少なくとも一方を電動機として起動させ、そのトルクを車輪２に伝達することも可能である。

さらにまた、第５のモードについて説明する。この第５のモードは、例えば、車両Ｖｅが中速から高速で走行する場合に選択される。この第５のモードが選択された場合は、図９の共線図における線分Ｈ１に示すように、エンジントルクがキャリヤ９に入力され、かつ、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が発電機として駆動され、かつ、正回転して、エンジントルクの反力を受け持たせる制御が実行される。ここで、エンジン回転数よりも、ギヤ１８の回転数の方が高回転数であり、動力分配装置１の変速比は「１」よりも小さい増速状態となる。また、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１を電動機として起動させ、かつ、正回転させることにより、エンジントルクをアシストするとともに、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２で発電された電力を、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１に供給することも可能である。

さらにまた、第６のモードについて説明する。この第６のモードは、例えば、車両Ｖｅが超高速で走行し、かつ、車輪２に伝達するべき必要トルクが低い（低負荷）場合に選択される。この第６のモードが選択された場合は、図１０の共線図における線分Ｊ１のように、エンジントルクがキャリヤ９に伝達されるとともに、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が電動機として駆動され、かつ、逆回転してエンジントルクの反力トルクを生じさせる。ここで、エンジン回転数よりも、ギヤ１８の回転数の方が高回転数であり、動力分配装置１の変速比は「１」よりも小さい増速状態である。また、エンジントルクの目標値に対する実エンジントルクの余剰トルクにより、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１で発電を実行し、その電力を第２のモータ・ジェネレータＭＧ２に供給することも可能である。なお、共線図６ないし共線図１０に示された５つの線分Ｅ１，Ｆ１，Ｇ１，Ｈ１，Ｊ１を、１つの共線図１１に一括して示してある。

上記のように、この実施例においては、車速、加速要求、エンジンの燃費などの条件に応じて各種のモードを選択的に切り替え可能である。より具体的には、車両Ｖｅの車速が中速未満である場合は、第２のモードまたは第３のモードを選択可能であり、車両Ｖｅの車速が中速以上である場合は、第５のモードまたは第６のモードを選択可能である。ここで、第２のモードが選択された場合は、エンジンＥｎｇの動力の一部が第１のモータ・ジェネレータＭＧ１に伝達されて電力に変換され、その電力が第２のモータ・ジェネレータＭＧ２に供給されて、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２から動力として出力され、その動力が車輪２に伝達される。また、第３のモードが選択された場合は、エンジンＥｎｇの動力の一部が第２のモータ・ジェネレータＭＧ２に伝達されて電力に変換され、その電力が第１のモータ・ジェネレータＭＧ１に供給され、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１から出力された動力が、車輪２に伝達される。

さらに、第５のモードが選択された場合は、エンジンＥｎｇの動力の一部が第２のモータ・ジェネレータＭＧ２に伝達されて電力に変換され、その電力が第１のモータ・ジェネレータＭＧ１に伝達されて、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１から出力された動力が車輪２に伝達される。さらに、第６のモードが選択された場合は、エンジンＥｎｇの動力の一部が第１のモータ・ジェネレータＭＧ１により電力に変換され、その電力が第２のモータ・ジェネレータＭＧ２に伝達されて、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の動力に変換される。

このように、第２のモードまたは第３のモードまたは第５のモードまたは第６のモードのいずれが選択された場合においても、エンジンＥｎｇから車輪２に至る動力伝達経路内、および第１のモータ・ジェネレータＭＧ１および第２のモータ・ジェネレータＭＧ２および蓄電装置３２を含む電気回路内において、エンジンＥｎｇの動力の一部が電力に変換され、その電力が再度動力に変換され、その動力が再度電力に変換されるという現象、つまり動力循環が発生することを回避することができる。したがって、電気回路内における電力の流通量を低減することが可能であり、かつ、動力損失を抑制することができ、エンジンＥｎｇから車輪２に至る動力伝達経路での動力伝達効率が向上し、燃費が向上する。さらに、動力分配装置１の変速比が「１」よりも大きい場合、または変速比が「１」よりも小さい場合のいずれにおいても、動力循環を回避することが可能である。

さらに、第２のモードが選択され、かつ、動力分配装置１の変速比が「１」よりも大きい場合は、エンジントルクの反力を受け持ち、かつ、発電機として起動される第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の逆回転数が比較的低回転数となる。したがって、エンジンＥｎｇの動力が電力に変換される率、つまり、電力変換率の増加を抑制でき、エンジンＥｎｇから車輪２に伝達される動力の伝達効率の低下を抑制することができる。また、発電を実行する第１のモータ・ジェネレータＭＧ１の定格の小型化（低出力化）か、およびエンジントルクを第２のモータ・ジェネレータＭＧ２でアシストする場合に、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２の定格の小型化（低出力化）を促進することが可能である。

また、エンジントルクの反力を受け持つ反力要素の回転方向および回転数を制御することにより、動力分配装置１の変速比を無段階に、かつ、連続的に制御することが可能であり、動力分配装置１が無段変速機として機能する。このため、車速および加速要求に応じて要求駆動力を判断し、その判断結果に基づいてエンジントルクの目標値を求め、エンジントルクの目標値に基づいて実エンジントルクを制御する場合に、エンジンＥｎｇの運転状態を最適燃費線に近づけるように、動力分配装置１の変速比を制御して、エンジン回転数を制御する場合に、実エンジン回転数を目標エンジン回転数に同期させた状態で、各モードの切替をおこなうことが可能である。

ところで、第２のモードでは、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が発電機として起動され、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が電動機として起動する。これに対して、第３のモードでは、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が発電機として起動され、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が電動機として起動される。そこで、第２のモードから第３のモードに切り替える場合、または第３のモードから第２のモードに切り替える場合は、切り替え後のモードで電動機として起動するモータ・ジェネレータの回転数が零となった時点で、第２のモードと第３のモードとの切り替えをおこなう。この制御を実行すると、モードの切り替え直後において、電動機として起動するモータ・ジェネレータに供給するべき必要電力を低減することができる。したがって、発電機として起動するモータ・ジェネレータにより発電された電力により、前記必要電力を賄うことが可能となり、蓄電装置３２の負荷を軽減することが可能である。

一方、第５のモードでは、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が発電機として起動され、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が電動機として起動する。これに対して、第６のモードでは、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１が発電機として起動され、第２のモータ・ジェネレータＭＧ２が電動機として起動される。そこで、第５のモードから第６のモードに切り替える場合、または第６のモードから第５のモードに切り替える場合は、切り替え後のモードで電動機として起動するモータ・ジェネレータの回転数が零となった時点で、第５のモードと第６のモードとの切り替えをおこなう。この制御を実行した場合も、前述と同様の効果を得ることができる。なお、第４のモード以外のモードから第４のモードに切り替えた場合は、基本的にはエンジントルクで車両Ｖｅが走行するため、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１および第２のモータ・ジェネレータＭＧ２に供給するべき必要電力が少なくなり、第４のモードが選択された場合も、蓄電装置３２の負荷を軽減することが可能である。

さらに、この実施例においては、第１のモータ・ジェネレータＭＧ１または第２のモータ・ジェネレータＭＧ２のトルクおよび回転数を制御することにより、動力分配装置１の変速比を制御することが可能である。つまり、第１のクラッチＳＲ１および第２のクラッチＳＲ２および第３のクラッチＳＲ３の制御では、動力分配装置１の変速比の切り替えはおこなわれないため、第１のクラッチＳＲ１および第２のクラッチＳＲ２および第３のクラッチＳＲ３の構成を簡素化することが可能である。

ここで、実施例で説明した構成と、この発明の構成との対応関係を説明すれば、キャリヤ９が、この発明の入力要素に相当し、リングギヤ７，１４およびギヤ１８を有するコネクティングドラム１７、およびギヤ２６が、この発明の出力要素に相当し、第２の遊星歯車機構４のサンギヤ１３が、この発明の第１の要素に相当し、第１の遊星歯車機構３のサンギヤ６が、この発明の第２の要素に相当し、第１のクラッチＳＲ１が、この発明の第１の切替機構に相当し、第２のクラッチＳＲ２および第３のクラッチＳＲ３が、この発明の第２の切替機構に相当する。また、図３に示された機能的手段と、この発明との対応関係を説明すると、ステップＳ１およびステップＳ２が、この発明におけるモード切替手段に相当する。

なお、特に図示しないが、エンジンおよび第１のモータ・ジェネレータおよび第２のモータ・ジェネレータが、後輪に動力伝達可能に連結されている車両、すなわち、フロントエンジン・リヤドライブ形式の車両にも、この実施例を適用可能である。さらに、エンジンおよび第１のモータ・ジェネレータおよび第２のモータ・ジェネレータがトランスファーに連結され、トランスファーに伝達された動力を前輪および後輪に分配する構成の四輪駆動車にも、この実施例を適用可能である。

この発明におけるハイブリッド車の駆動装置の一例を示すスケルトン図である。この発明におけるハイブリッド車の制御系統を示すブロック図である。この発明におけるハイブリッド車の駆動装置で実行可能な制御例を示すフローチャートである。この発明におけるハイブリッド車の駆動装置で選択可能なモードと、各クラッチの制御との関係を示す図表である。この発明におけるハイブリッド車の駆動装置で第１のモードが選択された場合において、各要素の回転状態を示す共線図である。この発明におけるハイブリッド車の駆動装置で第２のモードが選択された場合において、各要素の回転状態を示す共線図である。この発明におけるハイブリッド車の駆動装置で第３のモードが選択された場合において、各要素の回転状態を示す共線図である。この発明におけるハイブリッド車の駆動装置で第４のモードが選択された場合において、各要素の回転状態を示す共線図である。この発明におけるハイブリッド車の駆動装置で第５のモードが選択された場合において、各要素の回転状態を示す共線図である。この発明におけるハイブリッド車の駆動装置で第６のモードが選択された場合において、各要素の回転状態を示す共線図である。この発明におけるハイブリッド車の駆動装置で選択可能な第２のモードないし第６のモードにおける各要素の回転状態を総括して示す共線図である。

符号の説明

１…動力分配装置、３…第１の遊星歯車機構、４…第２の遊星歯車機構、６，１３…サンギヤ、７，１４…リングギヤ、９…キャリヤ、１７…コネクティングドラム、１８，２６…ギヤ、Ｋ１…共線図、Ｅｎｇ…エンジン、Ｖｅ…車両、ＳＲ１…第１のクラッチ、ＳＲ２…第２のクラッチ、ＳＲ３…第３のクラッチ、ＭＧ１…第１のモータ・ジェネレータ、ＭＧ２…第２のモータ・ジェネレータ。

Claims

入力要素および出力要素および第１の要素および第２の要素を含む４つの要素を備えた２組の遊星歯車機構を有し、かつ、前記入力要素と前記出力要素との間における変速比を制御可能な動力分配装置と、この動力分配装置のいずれかの要素に連結されるエンジンおよび第１のモータ・ジェネレータおよび第２のモータ・ジェネレータとを有するハイブリッド車の駆動装置において、
前記４つの要素を基線上の異なる位置に配置する共線図で、隣り合う２つの位置に前記入力要素および前記出力要素が配置され、かつ、前記入力要素および前記出力要素を挟んだ両側に前記第１の要素および前記第２の要素が配置されるように、前記４つの要素同士が連結されているとともに、
前記エンジンが前記入力要素に連結され、
前記第１のモータ・ジェネレータを、前記入力要素または前記第１の要素に選択的に連結する第１の切替機構と、
前記第２のモータ・ジェネレータを、前記入力要素または前記出力要素または前記第２の要素に選択的に連結する第２の切替機構と
を備えていることを特徴とするハイブリッド車の駆動装置。
前記第１の切替機構による前記第１のモータ・ジェネレータと各要素との連結関係を制御し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータと各要素との連結関係を制御するため、第１のモードないし第６のモードを選択的に切り替えるモード切替手段を有しており、
このモード切替手段は、
前記エンジンを始動させる始動条件、または車両を惰力走行させる条件、または電力を動力に変換して走行する条件のうち、いずれかの条件が成立した場合に、前記第１のモードを選択する手段を含み、
前記車両が超低速で走行し、かつ、前記出力要素に伝達するべき要求トルクが高い場合に、前記第２のモードを選択する手段を含み、
前記車両が低速から中速未満の車速で走行する場合に、前記第３のモードを選択する手段を含み、
前記エンジンを動力源として車両が走行する条件が成立した場合に、前記第４のモードを選択する手段を含み、
前記車両が中速から高速の車速で走行する場合に、前記第５のモードを選択する手段を含み、
前記車両が超高速で走行し、かつ、前記要求トルクが低い場合に、前記第６のモードを選択する手段を含むことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車の駆動装置。
前記モード切替手段は、
前記第１のモードを選択する場合に、
前記第１のモータ・ジェネレータと前記入力要素とを連結し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータと前記出力要素とを連結する手段と、
前記始動条件が成立した場合は、前記第１のモータ・ジェネレータのトルクにより前記エンジン回転数を上昇させる手段と、
前記車両が惰力走行する条件が成立した場合は、前記第２のモータ・ジェネレータを発電機として起動させることにより、前記出力要素に制動力を与える手段と、
前記電力を動力に変換して走行する条件が成立した場合は、前記第２のモータ・ジェネレータを電動機として起動させ、そのトルクを前記出力要素に伝達する手段と、
を含み、
前記第２のモードを選択する場合に、
前記第１のモータ・ジェネレータと前記第１の要素とを連結し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータと前記出力要素とを連結する手段と、
前記エンジンのトルクを前記入力要素に伝達し、かつ、前記第１のモータ・ジェネレータを発電機として起動させることにより、前記エンジンの反力トルクを受け持たせる手段と、
前記第２のモータ・ジェネレータを電動機として起動させ、そのトルクを出力要素に伝達するとともに、前記第１のモータ・ジェネレータで発電された電力を、前記第２のモータ・ジェネレータに供給する手段と、
を含み、
前記第３のモードを選択する場合に、
第１のモータ・ジェネレータと前記第１の要素とを連結し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータと前記入力要素とを連結する手段と、
エンジントルクを前記入力要素に伝達し、かつ、前記第１のモータ・ジェネレータを電動機として起動させて、前記エンジントルクの反力を第１のモータ・ジェネレータで受け持たせる手段と、
前記第２のモータ・ジェネレータを発電機として起動させ、その電力を前記第１のモータ・ジェネレータに供給する手段と、
を含み、
第４のモードを選択する場合に、
前記第１のモータ・ジェネレータと前記第１の要素とを連結し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータを、前記入力要素および前記出力要素に連結することにより、前記入力要素と前記出力要素とが一体回転する連結状態を構成する手段と、
エンジントルクを前記入力要素に伝達するとともに、前記第１のモータ・ジェネレータを発電機または電動機として起動させ、前記第２のモータ・ジェネレータを発電機または電動機として起動させる手段と、
を含み、
第５のモードを選択する場合に、
前記第１のモータ・ジェネレータと前記第１の要素とを連結し、前記第２のモータ・ジェネレータと前記第２の要素とを連結する手段と、
エンジントルクを前記入力要素に伝達し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータを発電機として起動させて、エンジントルクの反力を第２のモータ・ジェネレータで受け持たせる手段と、
前記第１のモータ・ジェネレータを電動機として起動させ、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータで発電された電力を、前記第１のモータ・ジェネレータに供給する手段と、を含み、
第６のモードを選択する場合に、
前記第１のモータ・ジェネレータと前記入力要素とを連結し、前記第２のモータ・ジェネレータと前記第２の要素とを連結する手段と、
エンジントルクを前記入力要素に伝達し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータを電動機として起動させて、エンジントルクの反力を第２のモータ・ジェネレータで受け持たせる手段と、
前記第１のモータ・ジェネレータを電動機として起動させ、かつ、前記第１のモータ・ジェネレータで発電された電力を、前記第２のモータ・ジェネレータに供給する手段と、を含む
ことを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車の駆動装置。
前記第１の切替機構による前記第１のモータ・ジェネレータと各要素との連結関係を制御し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータと各要素との連結関係を制御するため、第１のモードを選択する第１のモード切替手段を有しており、
この第１のモード切替手段は、
前記第１のモードを選択する場合に、
前記第１のモータ・ジェネレータと前記入力要素とを連結し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータと前記出力要素とを連結する手段と、
前記始動条件が成立した場合は、前記第１のモータ・ジェネレータのトルクにより前記エンジン回転数を上昇させる手段と、
前記車両が惰力走行する条件が成立した場合は、前記第２のモータ・ジェネレータを発電機として起動させることにより、前記出力要素に制動力を与える手段と、
前記電力を動力に変換して走行する条件が成立した場合は、前記第２のモータ・ジェネレータを電動機として起動させ、そのトルクを前記出力要素に伝達する手段と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車の駆動装置。
前記第１の切替機構による前記第１のモータ・ジェネレータと各要素との連結関係を制御し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータと各要素との連結関係を制御するため、第２のモードを選択する第２のモード切替手段を有しており、
この第２のモード切替手段は、
前記第２のモードを選択する場合に、
前記第１のモータ・ジェネレータと前記第１の要素とを連結し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータと前記出力要素とを連結する手段と、
前記エンジンのトルクを前記入力要素に伝達し、かつ、前記第１のモータ・ジェネレータを発電機として起動させることにより、前記エンジンの反力トルクを受け持たせる手段と、
前記第２のモータ・ジェネレータを電動機として起動させ、そのトルクを出力要素に伝達するとともに、前記第１のモータ・ジェネレータで発電された電力を、前記第２のモータ・ジェネレータに供給する手段と、
を含むことを特徴とする請求項１または４に記載のハイブリッド車の駆動装置。
前記第１の切替機構による前記第１のモータ・ジェネレータと各要素との連結関係を制御し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータと各要素との連結関係を制御するため、第３のモードを選択する第３のモード切替手段を有しており、
この第３のモード切替手段は、
前記第３のモードを選択する場合に、
前記第１のモータ・ジェネレータと前記第１の要素とを連結し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータと前記入力要素とを連結する手段と、
エンジントルクを前記入力要素に伝達し、かつ、前記第１のモータ・ジェネレータを電動機として起動させて、前記エンジントルクの反力を第１のモータ・ジェネレータで受け持たせる手段と、
前記第２のモータ・ジェネレータを発電機として起動させ、その電力を前記第１のモータ・ジェネレータに供給する手段と、
を含むことを特徴とする請求項１または４または５に記載のハイブリッド車の駆動装置。
前記第１の切替機構による前記第１のモータ・ジェネレータと各要素との連結関係を制御し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータと各要素との連結関係を制御するため、第４のモードを選択する第４のモード切替手段を有しており、
この第４のモード切替手段は、
前記第４のモードを選択する場合に、
前記第１のモータ・ジェネレータと前記第１の要素とを連結し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータを、前記入力要素および前記出力要素に連結することにより、前記入力要素と前記出力要素とが一体回転する連結状態を構成する手段と、
エンジントルクを前記入力要素に伝達するとともに、前記第１のモータ・ジェネレータを発電機または電動機として起動させ、前記第２のモータ・ジェネレータを発電機または電動機として起動させる手段と、
を含むことを特徴とする請求項１または４または５または６に記載のハイブリッド車の駆動装置。
前記第１の切替機構による前記第１のモータ・ジェネレータと各要素との連結関係を制御し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータと各要素との連結関係を制御するため、第５のモードを選択する第５のモード切替手段を有しており、
この第５のモード切替手段は、
前記第５のモードを選択する場合に、
前記第１のモータ・ジェネレータと前記第１の要素とを連結し、前記第２のモータ・ジェネレータと前記第２の要素とを連結する手段と、
エンジントルクを前記入力要素に伝達し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータを発電機として起動させて、エンジントルクの反力を第２のモータ・ジェネレータで受け持たせる手段と、
前記第１のモータ・ジェネレータを電動機として起動させ、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータで発電された電力を、前記第１のモータ・ジェネレータに供給する手段と、を含むことを特徴とする請求項１または４または５または６または７に記載のハイブリッド車の駆動装置。
前記第１の切替機構による前記第１のモータ・ジェネレータと各要素との連結関係を制御し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータと各要素との連結関係を制御するため、第６のモードを選択する第６のモード切替手段を有しており、
この第６のモード切替手段は、
前記第６のモードを選択する場合に、
前記第１のモータ・ジェネレータと前記入力要素とを連結し、前記第２のモータ・ジェネレータと前記第２の要素とを連結する手段と、
エンジントルクを前記入力要素に伝達し、かつ、前記第２のモータ・ジェネレータを電動機として起動させて、エンジントルクの反力を第２のモータ・ジェネレータで受け持たせる手段と、
前記第１のモータ・ジェネレータを電動機として起動させ、かつ、前記第１のモータ・ジェネレータで発電された電力を、前記第２のモータ・ジェネレータに供給する手段と、を含む
ことを特徴とする請求項１または４または５または６または７または８に記載のハイブリッド車の駆動装置。