JP4457528B2 - ハイブリッド車用駆動装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド車用駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ハイブリッド車は、動力源としてエンジンと電動機（モータ）とを備え、燃料消費や排ガスを抑制するために、その時々の運転状態に応じて動力源を切り替えて走行する。また、ハイブリッド車において、モータは車載バッテリからの電気エネルギーによって駆動され、そのバッテリの充電はエンジン出力をモータにて電気エネルギーに変換すること（モータの発電）により行われている。それ故、ハイブリッド車は、走行用のモータ出力を駆動輪側に伝達したり、発電用のエンジン出力をモータに伝達したりする駆動装置を備えている。
【０００３】
この種の装置として、従来のエンジン式の車両に電動機（モータ）を搭載してハイブリッド化したものが、例えば特開２０００−１８５５６７号公報に開示されている。同公報において、トランスミッションの出力軸にモータの出力軸が常時連結されており、モータ出力がトランスミッションの出力軸に伝達され、ハイブリッド車はモータのみによる走行、又はモータ及びエンジンによる走行が可能になる。また、エンジン出力がトランスミッションの出力軸を介してモータに伝達され、同モータにて発電するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記公報の装置では、トランスミッションの出力軸とモータとが常に連結されているため、バッテリを充電するためにモータを発電機として使用するのは車両の走行中に限定されてしまう。つまり、車両停止時において、モータを発電機として使用して車載バッテリを充電することができない。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、車両停止中においても電動機を発電機として使用できるハイブリッド車用駆動装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、エンジンと走行駆動系の部材との間に設けられるハイブリッド車用駆動装置であって、前記走行駆動系の部材を駆動する電動機と、前記走行駆動系の部材と前記電動機の間に設けられ、前記走行駆動系の部材にその出力を直接伝達する減速機構と、前記減速機構の入力側に設けられ、前記エンジン出力を前記減速機構に伝達／遮断する出力伝達手段と、前記エンジンと前記減速機構との間に配設されるトランスミッションとを備え、前記減速機構は、前記出力伝達手段により前記エンジンの出力が伝達されているときにおける車両の走行時には前記エンジンの出力又は前記エンジンと電動機の両方の出力を走行駆動系の部材に伝達し、前記出力伝達手段により前記エンジンの出力が遮断されているときにおける車両の走行時には前記電動機の出力のみを前記走行駆動系の部材に伝達し、前記出力伝達手段により前記エンジンの出力が伝達されているときにおける車両の停止時には前記エンジンの出力を前記電動機に伝達し、前記出力伝達手段により前記エンジンの出力が遮断されているときにおける車両の走行時には前記電動機の出力のみを前記走行駆動系の部材に伝達する場合に、複数の異なる減速比のなかの１つを選択して電動機の出力を走行駆動系の部材に伝達する走行モードを有することを要旨とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、エンジンと走行駆動系の部材との間に設けられるハイブリッド車用駆動装置であって、前記走行駆動系の部材を駆動する電動機と、前記走行駆動系の部材と前記電動機の間に設けられ、前記走行駆動系の部材にその出力を直接伝達する減速機構と、前記減速機構の入力側に設けられ、前記エンジン出力を前記減速機構に伝達／遮断する出力伝達手段と、前記エンジンと前記減速機構との間に配設されるトランスミッションとを備え、前記減速機構は、前記出力伝達手段により前記エンジンの出力が伝達されているときにおける車両の走行時には前記エンジンの出力又は前記エンジンと電動機の両方の出力を走行駆動系の部材に伝達し、前記出力伝達手段により前記エンジンの出力が遮断されているときにおける車両の走行時には前記電動機の出力のみを前記走行駆動系の部材に伝達し、前記出力伝達手段により前記エンジンの出力が伝達されているときにおける車両の停止時には前記エンジンの出力を前記電動機に伝達することを要旨とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明では、エンジンと走行駆動系の部材との間に設けられるハイブリッド車用駆動装置であって、前記走行駆動系の部材を駆動する電動機と、前記走行駆動系の部材と前記電動機の間に設けられる減速機構と、前記減速機構の入力側に設けられ、前記エンジン出力を前記減速機構に伝達／遮断する出力伝達手段と、前記エンジンと前記減速機構との間に配設されるトランスミッションとを備え、前記減速機構は、前記出力伝達手段により前記エンジンの出力が伝達されているときにおける車両の走行時には前記エンジンの出力又は前記エンジンと電動機の両方の出力を走行駆動系の部材に伝達し、前記出力伝達手段により前記エンジンの出力が遮断されているときにおける車両の走行時には前記電動機の出力のみを前記走行駆動系の部材に伝達し、前記出力伝達手段により前記エンジンの出力が伝達されているときにおける車両の停止時には前記エンジンの出力を前記電動機に伝達し、前記出力伝達手段により前記エンジンの出力が遮断されているときにおける車両の走行時には前記電動機の出力のみを前記走行駆動系の部材に伝達する場合に、前記減速機構において複数の異なる減速比のなかの１つを選択して電動機の出力を走行駆動系の部材に伝達する走行モードを有することを要旨とする。
請求項４に記載の発明では、請求項１に記載のハイブリッド車用駆動装置において、車両停止時に、前記減速機構を介してエンジン出力を電動機に伝達することにより、該電動機を発電機として使用する発電モードを有することを要旨とする。
請求項５に記載の発明では、請求項２又は３に記載のハイブリッド車用駆動装置において、車両停止時に、前記減速機構を介してエンジン出力を電動機に伝達することにより、該電動機を発電機として使用する発電モードと、車両走行時に、複数の異なる減速比のなかの１つを選択して電動機の出力を走行駆動系の部材に伝達する走行モードと、を有することを要旨とする。
請求項６に記載の発明では、請求項１〜５のいずれか一項に記載のハイブリッド車用駆動装置において、前記減速機構は、動力伝達部材を介して前記電動機の出力と連結するサンギヤと、前記トランスミッションの出力軸と接続するリングギヤと、前記走行駆動系の部材と接続するキャリアと、前記キャリアと前記リングギヤとを連結するクラッチと、前記リングギヤを固定するブレーキとを備えるプラネタリギヤ装置であることを要旨とする。
【０００９】
（作用）
請求項１〜３に記載の発明によれば、減速機構は、車両の走行時には前記エンジンの出力或いは／及び電動機の出力を走行駆動系の部材に伝達し、出力伝達手段によりエンジンの出力が伝達されているときにおける車両の停止時にはエンジンの出力を電動機に伝達する。これにより、車両停止時においても、エンジン出力により電動機を回転させ、それに伴う発電が可能となる。
【００１０】
具体的には、請求項４，５のように、ハイブリッド車用駆動装置の動作モードとして車両停止時の発電モードと走行モードとを有する。発電モードでは、エンジン出力が減速機構を介して電動機に伝達されて、該電動機が発電機として使用される。一方、走行モードでは、複数の異なる減速比のなかから選択された１つの減速比で電動機の出力が走行駆動系の部材に伝達される。ここで、その時々の走行状態（走行負荷等）に応じて減速機構の減速比を異ならせることにより、電動機の駆動による車両走行が広範囲の走行領域で実現される。
【００１１】
請求項６に記載の発明によれば、減速機構としてのプラネタリギヤ装置のキャリアに走行駆動系の部材が接続されているので、車両停止時には、車両のブレーキ力により走行駆動系の部材が固定され、それに接続するキャリアが固定軸となる。また、プラネタリギヤ装置において、サンギヤに動力伝達部材を介して電動機が連結され、リングギヤにトランスミッションの出力軸が接続されている。従って、アイドル状態のエンジン出力がトランスミッションの出力軸に伝達される場合、リングギヤが駆動軸、サンギヤが従動軸となり、エンジン出力が電動機に伝達される。これにより、電動機での発電が可能となる。また、リングギヤとキャリアとの間にクラッチが配設されるとともに、リングギヤを固定するブレーキが配設されている。従って、電動機により車両を走行させる場合、ブレーキを係合状態、クラッチを非係合状態とすることで、リングギヤの歯数とサンギヤの歯数に応じた減速比（ギヤ比）で電動機の回転が走行駆動系の部材に伝達される。また、ブレーキを非係合状態、クラッチを係合状態とすることで、プラネタリギヤ装置全体が一体に回転され、電動機の回転が走行駆動系の部材に伝達される。このように、２種類の減速比で電動機の出力を走行駆動系の部材に伝達することができるので、走行状態に応じて減速比を切り替えることにより、電動機の駆動による走行が広範囲の走行領域で実現される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に従って説明する。
図１は、ハイブリッド車におけるシステム構成を示す概略図である。図１において、エンジン１１とトランスミッション１２とにより周知の動力装置が構成されており、本実施の形態では、そのトランスミッション１２における出力側に、駆動装置１３が配設されている。また、駆動装置１３の出力は、走行駆動系の部材としてのプロペラシャフト１４に伝達されるとともに、図示しないディファレンシャルギヤ等を介して駆動輪に伝達されるようになっている。
【００１３】
図２は、本実施の形態におけるトランスミッション１２及び駆動装置１３の構成を示すスケルトン図である。
トランスミッション１２は、自動変速機を採用しており、エンジン出力を伝達するためのトルクコンバータ２１と、このトルクコンバータ２１によって駆動される変速機構２２とを備えている。トランスミッション１２の変速機構２２には、図示しない変速用のソレノイドバルブ及び油圧調整用のリニアソレノイドバルブ等が設けられており、これらソレノイドバルブの駆動によって油圧回路及び各種クラッチ・ブレーキが制御されて、トランスミッション１２における変速が行われる。本実施の形態において、変速機構２２にはクラッチＣ１が配設されており、このクラッチＣ１によってエンジン出力に対する変速機構２２の接続、切り離しが行われる。つまり、駆動装置１３の入力側に設けられているクラッチＣ１が、エンジン出力を伝達／遮断するための出力伝達手段に相当する。なお、本実施の形態におけるハイブリッド車用駆動装置は、このクラッチＣ１と駆動装置１３とからなる。
【００１４】
次に、駆動装置１３の構成について図２及び図３を用いて詳述する。なお、図３は、駆動装置１３の断面図である。
図２及び図３に示すように、駆動装置１３は、モータ（電動機）３１と、減速機構としてのプラネタリギヤ（遊星ギヤ）装置３２と、油圧式クラッチＣｍと、油圧式ブレーキＢｍとを備えている。プラネタリギヤ装置３２は、トランスミッション１２とモータ３１とプロペラシャフト１４との間に配設され、エンジン出力及びモータ出力の一方又は両方をプロペラシャフト１４に伝達するように構成されている。
【００１５】
詳述すると、プラネタリギヤ装置３２は、その回転要素としてリングギヤ３４、キャリア３５、サンギヤ３６を備えている。リングギヤ３４はトランスミッション１２の出力軸２３に接続され、キャリア３５はプロペラシャフト１４に接続され、サンギヤ３６はチェーン３７を介してモータ３１の回転軸３８に接続されている。
【００１６】
さらに、リングギヤ３４とキャリア３５との間に油圧式クラッチＣｍが配設され、リングギヤ３４とハウジング３９との間に油圧式ブレーキＢｍが配設されている。油圧式クラッチＣｍ及び油圧式ブレーキＢｍは、外部の電動オイルポンプ（図示せず）によって作動される。そして、油圧式クラッチＣｍの係合時には、リングギヤ３４とキャリア３５とサンギヤ３６とが一体に回転する。また、油圧ブレーキＢｍの係合時には、駆動装置１３のハウジング３９にリングギヤ３４が固定されてリングギヤ３４が固定軸となる。
【００１７】
モータ３１とサンギヤ３６とは動力伝達部材としてのチェーン３７を介して接続されている。尚、この両部材３１，３６間の減速比は任意に設定可能であるが、本実施の形態では、その減速比を「１」としている。また、動力伝達部材としては、チェーン３７以外に、ベルトや歯車機構を採用してもよい。
【００１８】
本実施の形態において、前記クラッチＣ１の制御を含むトランスミッション１２の変速制御や油圧式クラッチＣｍ及び油圧式ブレーキＢｍを作動させるための電動オイルポンプの駆動制御は、図１に示す電子制御ユニット１５により実行される。電子制御ユニット１５は、周知のマイクロコンピュータを中心に構成されている。そして、電子制御ユニット１５は、各種センサ信号（具体的には、エンジン回転数、アクセル開度、車速、シフトポジション等の信号）を取り込み、それにより車両状態を判断して、トランスミッション１２におけるクラッチＣ１や、駆動装置１３における油圧式クラッチＣｍ及び油圧式ブレーキＢｍ等を制御する。
【００１９】
次に、本実施の形態におけるハイブリッド車用駆動装置の動作モードについて図４〜図１２を用いて説明する。なお、図４には、各動作モードにおけるクラッチＣ１、クラッチＣｍ、ブレーキＢｍの作動状態と、トランスミッション（Ｔ／Ｍ）１２の出力軸２３、モータ（電動機）３１、プロペラシャフト１４の回転数及びトルクの関係を示している。図５〜図１２には、各モードにおける駆動装置１３内でのトルクの流れを示している。但し、図４において、「○」は係合状態を、「×」は非係合状態を表す。また、Ｎｔはトランスミッション１２の出力軸２３の回転数、Ｎｍはモータ３１の回転数、Ｎｐはプロペラシャフト１４の回転数を示す。Ｔｔはトランスミッション１２の出力軸２３のトルク、Ｔｍはモータ３１のトルク、Ｔｐはプロペラシャフト１４のトルクを示す。さらに、Ｚｒはリングギヤ３４の歯数、Ｚｓはサンギヤ３６の歯数を示す。
【００２０】
図４に示すように、本実施の形態における動作モードとしては、大別して車両停止時のモード１と車両走行時のモード２とがあり、走行時のモード２については、さらに、（ａ）のモータ駆動１（Ｌｏモード）、（ｂ）のモータ駆動２、（ｃ）のエンジン駆動、（ｄ）のエンジン＋モータ駆動の各モードがある。
【００２１】
以下、各モードについて詳述する。
モード１は、車両停止状態において、エンジン出力によりモータ３１を回転させそれに伴うモータ３１の発電によりバッテリ充電を行う発電モードである。具体的には、電子制御ユニット１５によって、車両速度が０ｋｍ／ｈ、かつバッテリ電圧が所定のしきい値電圧よりも低下している旨が判定されたときにモード１が選択される。このモード１では、車両停止時においてエンジン１１がアイドル状態で維持され、その状態でクラッチＣ１が係合状態、クラッチＣｍとブレーキＢｍとが非係合状態（開放状態）とされる。
【００２２】
この場合、車両に加わるブレーキ力によりプロペラシャフト１４の回転が停止されているため、それに接続するプラネタリギヤ装置３２のキャリア３５は固定となる。また、クラッチＣ１が係合状態であるため、エンジン出力（トルク）がトランスミッション１２の出力軸２３に伝達される。そして、プラネタリギヤ装置３２において、キャリア３５が固定軸、リングギヤ３４が駆動軸、サンギヤ３６が従動軸となり、エンジン出力（トルク）は、図５に示すように、リングギヤ３４→キャリア３５→サンギヤ３６→チェーン３７を介してモータ３１に伝達される。このとき、モータ３１の回転に伴い電力が発生し、そのモータ３１の発電により車載バッテリが充電される。この発電時においては、図４に示すように、トランスミッション（Ｔ／Ｍ）１２の出力軸２３の回転数Ｎｔに対して、モータ３１の回転数は−Ｚｒ／Ｚｓ・Ｎｔとなる。また、出力軸２３のトルクＴｔに対して、モータ３１に伝わるトルクはＺｓ／Ｚｒ・Ｔｔとなり、プロペラシャフト１４に伝わるトルクは（１＋Ｚｓ／Ｚｒ）・Ｔｔとなる。なお、このモード１において、モータ３１の発電により車載バッテリが十分に充電されたときには、モータ３１の発電を停止すべく、クラッチＣ１が非係合とされるとともにエンジン１１が停止される。
【００２３】
モード２ａは、モータ駆動のみで走行するモードであって、車両発進時や登坂走行等の走行負荷が高いときに選択される。このモード２ａでは、エンジン停止に伴いクラッチＣ１が非係合状態に制御され、かつ、クラッチＣｍが非係合状態、ブレーキＢｍが係合状態に制御される。
【００２４】
この場合、ブレーキＢｍによりリングギヤ３４がハウジング３９に固定される。また、モータ出力（トルク）がチェーン３７を介してプラネタリギヤ装置３２のサンギヤ３６に伝達される。よって、リングギヤ３４が固定軸、サンギヤ３６が駆動軸、キャリア３５が従動軸となり、モータ出力（トルク）は、図６に示すように、チェーン３７→サンギヤ３６→キャリア３５を介してプロペラシャフト１４に伝達されて、車両走行が行われる。このとき、図４に示すように、モータ３１の回転数Ｎｍに対して、プロペラシャフト１４の回転数はＺｓ／（Ｚｓ＋Ｚｒ）・Ｎｍとなり、また、モータ３１のトルクＴｍに対してプロペラシャフト１４のトルクは（Ｚｓ＋Ｚｒ）／Ｚｓ・Ｔｍとなる。つまり、プロペラシャフト１４の回転速度はモータ３１の回転速度に対して減速され、プロペラシャフト１４に伝達される回転トルクが高められるようになっている。
【００２５】
モード２ｂも、モード２ａと同様にモータ駆動のみで走行するモードであって、そのモード２ａと比較して走行負荷が低い場合に選択される。このモード２ｂでは、エンジン停止に伴いクラッチＣ１が非係合状態に制御され、かつ、クラッチＣｍが係合状態、ブレーキＢｍが非係合状態に制御される。
【００２６】
この場合、クラッチＣｍの係合によりプラネタリギヤ装置３２全体（リングギヤ３４、キャリア３５、サンギヤ３６）が一体となって回転する。このとき、モータ出力（トルク）は、図７に示すように、チェーン３７→サンギヤ３６→キャリア３５を介してプロペラシャフト１４に伝達されて、車両走行が行われる。ここで、プラネタリギヤ装置３２が一体に回転するため、図４に示すように、プロペラシャフト１４の回転数は、モータ３１の回転数Ｎｍと同じになり、プロペラシャフト１４のトルクもモータ３１のトルクＴｍと同じになる。つまり、このモード２ｂでは、モード２ａと比較してプロペラシャフト１４の回転数を高めることができるため、より高速側の速度領域までモータ駆動による車両走行を行うことが可能となる。
【００２７】
モード２ｃは、エンジン駆動のみで走行するモードであって、エンジン１１の燃費効率がよい運転領域となる場合やバッテリ電圧が低下した場合に選択される。このモード２ｃでは、エンジン１１が駆動され、クラッチＣｍが係合状態、ブレーキＢｍが非係合状態に制御された後、クラッチＣ１が係合状態に制御される。この場合、エンジン出力（トルク）は、クラッチＣ１を介してトランスミッション１２の出力軸２３に伝達される。そして、クラッチＣｍの係合により、プラネタリギヤ装置３２全体が一体となって回転する。このとき、エンジン出力（トルク）は、図８に示すように、トランスミッション１２の出力軸２３からリングギヤ３４→キャリア３５を介してプロペラシャフト１４に伝達されて、車両走行が行われる。ここで、プラネタリギヤ装置３２が一体に回転するため、図４に示すように、プロペラシャフト１４の回転数は、トランスミッション１２の出力軸２３の回転数Ｎｔと同じになり、プロペラシャフト１４のトルクもモータトルクＴｍと同じになる。
【００２８】
また、このモード２ｃでは、図９に示すように、エンジン出力（トルク）の一部をモータ３１の発電に使用する場合がある。つまり、エンジン出力（トルク）は、トランスミッション１２の出力軸２３からリングギヤ３４→キャリア３５を介してプロペラシャフト１４に伝達されるとともに、キャリア３５に伝達されたトルクの一部がサンギヤ３６→チェーン３７を介してモータ３１に伝達される。この場合、図４に示すように、プロペラシャフト１４に伝達されるトルクは、トランスミッション１２の出力軸２３のトルクＴｔからモータ３１の発電トルクＴｍを減算した値（Ｔｔ−Ｔｍ）となる。
【００２９】
モード２ｄは、エンジン１１とモータ３１を駆動し、両出力により走行するモードであって、例えば、高速道路等での走行時にてドライバのアクセル操作に応じた走行要求を満たす場合に選択される。このモード２ｄでは、モード２ｃと同様に、クラッチＣｍが係合状態、ブレーキＢｍが非係合状態に制御された後、クラッチＣ１が係合状態に制御される。この場合、エンジン出力（トルク）は、クラッチＣ１を介してトランスミッション１２の出力軸２３に伝達される。また、プラネタリギヤ装置３２全体が一体となって回転する。このとき、エンジン出力（トルク）は、図１０に示すように、トランスミッション１２の出力軸２３からリングギヤ３４→キャリア３５を介してプロペラシャフト１４に伝達されるとともに、モータ出力（トルク）は、チェーン３７→サンギヤ３６→キャリア３５を介してプロペラシャフト１４に伝達される。ここで、プラネタリギヤ装置３２が一体に回転するため、図４に示すように、プロペラシャフト１４及びモータ３１の回転数は、トランスミッション１２の出力軸２３の回転数Ｎｔと同じになる。また、プロペラシャフト１４のトルクは、トランスミッション１２の出力軸２３のトルクＴｔとモータ３１のトルクＴｍとを加算した値（Ｔｔ＋Ｔｍ）となる。
【００３０】
さらに、車両走行中（モード２ａ〜２ｄ）において減速する場合、その際に不必要となる走行エネルギーをモータ３１により電気エネルギーに変換する、いわゆるエネルギー回生を行うようにしている。具体的に、モード２ａにおける回生時には、図１１に示すように、プロペラシャフト１４の回転トルクがキャリア３５→サンギヤ３６→チェーン３７を介してモータ３１に伝達され、それに伴うモータ３１の発電によりバッテリが充電される。なおこのとき、クラッチＣｍが非係合状態（ＯＦＦ）、ブレーキＢｍが係合状態（ＯＮ）となっており、リングギヤ３４が固定軸、キャリア３５が駆動軸、サンギヤ３６が従動軸となる。そのため、図４に示すように、プロペラシャフト１４の回転数Ｎｐに対し、モータ３１の回転数は（Ｚｓ＋Ｚｒ）／Ｚｓ・Ｎｐとなり、プロペラシャフト１４のトルクＴｐに対し、モータ３１に伝わるトルクはＺｓ／（Ｚｓ＋Ｚｒ）・Ｔｐとなる。
【００３１】
一方、モード２ｂ〜２ｄにおける回生時にも、図１２に示すように、プロペラシャフト１４の回転トルクがキャリア３５→サンギヤ３６→チェーン３７を介してモータ３１に伝達され、それに伴うモータ３１の発電によりバッテリが充電される。なおこのとき、クラッチＣｍが係合状態（ＯＮ）、ブレーキＢｍが非係合状態（ＯＦＦ）となっており、プラネタリギヤ装置３２は一体に回転する。そのため、図４に示すように、モータ３１の回転数はプロペラシャフト１４の回転数Ｎｐと同じになり、モータ３１に伝わるトルクもプロペラシャフト１４のトルクＴｐと同じになる。
【００３２】
次に、本実施の形態における車両制御システムの動作例について説明する。
先ず、エンジン１１及びモータ３１が駆動していない車両停止時においては、クラッチＣ１、ブレーキＢｍ、クラッチＣｍの全てが非係合状態（ＯＦＦ）に制御される。ここで、エアコンやオーディオ等の車載電気機器が使用され、バッテリ電圧が低下した場合には、エンジン１１が始動されるとともに、クラッチＣ１が係合状態（ＯＮ）される（図４のモード１）。このとき、アイドル状態のエンジン出力によりモータ３１が回転され、それに伴うモータ３１の発電によりバッテリが充電される。そして、バッテリが十分に充電されたとき、クラッチＣ１が非係合状態（ＯＦＦ）されるとともに、エンジン１１も停止される。
【００３３】
その後の車両発進時には、電動オイルポンプが作動され、ブレーキＢｍが係合状態（ＯＮ）に制御された後、モータ３１が駆動される（モード２ａ）。このとき、モータ３１の回転に対しプロペラシャフト１４の回転が減速され、プロペラシャフト１４に伝達されるトルクが高められる。これにより、車両の発進が円滑に行われる。そして、車両速度が所定速度以上に達すると、ブレーキＢｍが非係合状態（ＯＦＦ）に制御されるとともに、クラッチＣｍが係合状態（ＯＮ）に制御される（モード２ｂ）。これにより、プロペラシャフト１４はモータ３１と同じ回転速度で回転される。つまり、モード２ａの場合よりも高速でプロペラシャフト１４が回転されるため、より高速側の速度領域までモード２ｂによるモータ駆動が行われる。
【００３４】
また、上記モータ駆動（モード２ａ、モード２ｂ）による走行に伴いバッテリ電圧が低下した場合、モータ駆動からエンジン駆動に切り替えるべくモータ駆動が停止されるとともにエンジン１１が始動される。そして、ブレーキＢｍが非係合状態（ＯＦＦ）、クラッチＣｍが係合状態（ＯＮ）とされた後、クラッチＣ１が係合状態（ＯＮ）に制御される（モード２ｃ）。これにより、エンジン出力がプロペラシャフト１４に伝達され、車両走行が継続される。またこのとき、エンジン出力の一部がモータ３１の発電に利用され、バッテリが充電される。
【００３５】
さらに、上記モータ駆動（モード２ｂ）での走行中において、加速したり坂道を走行したりして走行負荷が加わると、モータ３１及びエンジン１１の両者の出力で走行すべく、モータ３１に加えてエンジン１１が始動され、クラッチＣ１が係合状態（ＯＮ）に制御される（モード２ｄ）。これにより、モータ出力とエンジン出力がプロペラシャフト１４に伝達されることとなり、加速や坂道の走行が円滑に行われる。また。モード２ｂのモータ駆動において、モード２ａのモータ駆動に切り替えることにより、プロペラシャフト１４に伝わるトルクを増大させて、加速や坂道の走行を円滑に行うようにしてもよい。
【００３６】
このように本実施の形態は、以下の特徴を有する。
（１）上記モード１において、クラッチＣ１を係合状態、クラッチＣｍとブレーキＢｍとを非係合状態（開放状態）とすることにより、車両停止時におけるエンジン出力をトランスミッション１２及びプラネタリギヤ装置３２を介してモータ３１に伝達する。このように、駆動装置１３を用いることにより、車両停止時においてもモータ３１を発電機として使用でき、車載バッテリを充電することができる。
【００３７】
また、ブレーキＢｍ及びクラッチＣｍの係合・非係合の組み合わせにより、モータ３１の出力を２種類の減速比でプロペラシャフト１４に伝達することができ、低速〜高速、低負荷〜高負荷といった広い範囲でモータ３１による走行を実現できる。
【００３８】
（２）モータ駆動による走行を広範囲の走行領域で実現できることから、ハイブリッド車における燃料消費や排ガスの抑制を図ることができる。
（３）プラネタリギヤ装置３２における２種類の減速比（ギヤ比）の一方（モード２ａでの減速比）を、モータ３１の回転数Ｎｍがプロペラシャフト１４の回転数Ｚｓ／（Ｚｓ＋Ｚｒ）・Ｎｍよりも高くなるように設定した。この場合、モータ３１の出力トルクＴｍに対し、プロペラシャフト１４に伝わる回転トルク（Ｚｓ＋Ｚｒ）／Ｚｓ・Ｔｍを高めることができ、車両発進や登坂走行等の走行負荷が高くなる場合にも円滑に走行することができる。
【００３９】
（４）本実施の形態の車両制御システムでは、駆動装置１３に配設される油圧式クラッチＣｍ及びブレーキＢｍと、トランスミッション１２内のクラッチＣ１とを電子制御ユニット１５により制御して各動作モード１，２ａ〜２ｄを切り替えるようにした。このようにすると、クラッチＣｍ、ブレーキＢｍ、クラッチＣ１の作動タイミングのズレを防止でき、各モードの切り替えを適切に実施することができる。
【００４０】
なお、上記以外に次の形態にて具体化できる。
・上記実施の形態では、プラネタリギヤ装置３２を用いて具体化するものであったが、他の減速機構を用いて具体化してもよい。
【００４１】
・上記実施の形態では、油圧式クラッチＣｍ及び油圧式ブレーキＢｍを用いて具体化していたが、これに限定するものではなく、例えば、電磁クラッチ等を用いて具体化してもよい。
【００４２】
・上記実施の形態では、トランスミッション１２として自動変速機を搭載した車両に具体化したが、これに限定するものではなく、手動変速機や無段変速機を搭載した車両に具体化してもよい。また、手動変速機を搭載した車両に適用する場合、エンジン出力を伝達／遮断するための出力伝達手段（クラッチ）を、例えば、手動変速機と駆動装置１３との間に配置する。つまり、駆動装置１３におけるプラネタリギヤ装置３２の入力側に、エンジン出力を伝達／遮断するための出力伝達手段を設けるものであればよい。
【００４３】
・上記実施の形態では、電子制御ユニット１５によって、トランスミッション１２及び駆動装置１３の油圧式クラッチＣｍ及び油圧式ブレーキＢｍを制御するものであったが、これに限定するものではない。例えば、トランスミッション１２を制御する電子制御ユニットとは別の制御ユニットにより、駆動装置１３の油圧式クラッチＣｍ及び油圧式ブレーキＢｍを制御するように構成してもよい。なお、この場合には、油圧式クラッチＣｍ及び油圧式ブレーキＢｍを制御する電子制御ユニット側に、トランスミッション１２におけるクラッチＣ１の作動状態を検出できる機能を付加するようにする。
【００４４】
上記実施の形態から把握できる技術思想について、以下にその効果とともに記載する。
（イ）前記減速機構における複数の減速比のうちの１つを、電動機の回転数が走行駆動系の部材としてのプロペラシャフトの回転数よりも高くなるように設定したことを特徴とする請求項５に記載のハイブリッド車用駆動装置。このようにすれば、電動機（モータ）の出力トルクに対し、プロペラシャフトに伝わる回転トルクを高めることができ、車両発進や坂道走行等の走行負荷が高くなる場合にも円滑に走行することができる。
【００４５】
（ロ）前記出力伝達手段は、自動変速機内に設けられるクラッチであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のハイブリッド車用駆動装置。このように、エンジン出力を伝達／遮断する出力伝達手段として自動変速機内にある既存のクラッチを使用すれば、新規の出力伝達手段を必要とせず実用上好ましいものとなる。
【００４６】
（ハ）請求項５に記載のハイブリッド車用駆動装置とエンジンとの間に、前記出力伝達手段としてのクラッチを有する自動変速機が配設され、該自動変速機のクラッチを制御する制御ユニットによって、前記減速機構における回転要素のクラッチ及びブレーキを制御して、前記発電モード及び走行モードを切り替えるようにした車両制御システム。このように、自動変速機のクラッチを制御する制御ユニットによって、減速機構における回転要素のクラッチ及びブレーキを制御すると、モードの切り替えを適切に実施することができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、車両停止中においても電動機を発電機として使用できるハイブリッド車用駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態におけるハイブリッド車のシステム構成を示す概略図。
【図２】トランスミッション及び駆動装置を説明するためのスケルトン図。
【図３】駆動装置を説明するための断面図。
【図４】各動作モードを説明するための図。
【図５】モード１におけるトルクの流れを説明するための図。
【図６】モード２ａにおけるトルクの流れを説明するための図。
【図７】モード２ｂおけるトルクの流れを説明するための図。
【図８】モード２ｃにおけるトルクの流れを説明するための図。
【図９】モード２ｃにおける発電時でのトルクの流れを説明するための図。
【図１０】モード２ｄにおけるトルクの流れを説明するための図。
【図１１】モード２ａにおける回生時のトルクの流れを説明するための図。
【図１２】モード２ｂ〜２ｄにおける回生時のトルクの流れを説明するための図。
【符号の説明】
１１…エンジン、１２…トランスミッション、１３…駆動装置、１４…走行駆動系の部材としてのプロペラシャフト、３１…電動機（モータ）、３２…減速機構としてのプラネタリギヤ装置、３４…リングギヤ、３５…キャリア、３６…サンギヤ、３７…動力伝達部材としてのチェーン、３９…ハウジング、Ｂｍ…油圧式ブレーキ、Ｃ１…出力伝達手段としてのクラッチ、Ｃｍ…油圧式クラッチ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド車用駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ハイブリッド車は、動力源としてエンジンと電動機（モータ）とを備え、燃料消費や排ガスを抑制するために、その時々の運転状態に応じて動力源を切り替えて走行する。また、ハイブリッド車において、モータは車載バッテリからの電気エネルギーによって駆動され、そのバッテリの充電はエンジン出力をモータにて電気エネルギーに変換すること（モータの発電）により行われている。それ故、ハイブリッド車は、走行用のモータ出力を駆動輪側に伝達したり、発電用のエンジン出力をモータに伝達したりする駆動装置を備えている。
【０００３】
この種の装置として、従来のエンジン式の車両に電動機（モータ）を搭載してハイブリッド化したものが、例えば特開２０００−１８５５６７号公報に開示されている。同公報において、トランスミッションの出力軸にモータの出力軸が常時連結されており、モータ出力がトランスミッションの出力軸に伝達され、ハイブリッド車はモータのみによる走行、又はモータ及びエンジンによる走行が可能になる。また、エンジン出力がトランスミッションの出力軸を介してモータに伝達され、同モータにて発電するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記公報の装置では、トランスミッションの出力軸とモータとが常に連結されているため、バッテリを充電するためにモータを発電機として使用するのは車両の走行中に限定されてしまう。つまり、車両停止時において、モータを発電機として使用して車載バッテリを充電することができない。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、車両停止中においても電動機を発電機として使用できるハイブリッド車用駆動装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、エンジンと走行駆動系の部材との間に設けられるハイブリッド車用駆動装置であって、前記走行駆動系の部材を駆動する電動機と、前記走行駆動系の部材と前記電動機の間に設けられ、前記走行駆動系の部材にその出力を直接伝達する減速機構と、前記減速機構の入力側に設けられ、前記エンジン出力を前記減速機構に伝達／遮断する出力伝達手段と、前記エンジンと前記減速機構との間に配設されるトランスミッションとを備え、前記減速機構は、前記出力伝達手段により前記エンジンの出力が伝達されているときにおける車両の走行時には前記エンジンの出力又は前記エンジンと電動機の両方の出力を走行駆動系の部材に伝達し、前記出力伝達手段により前記エンジンの出力が遮断されているときにおける車両の走行時には前記電動機の出力のみを前記走行駆動系の部材に伝達し、前記出力伝達手段により前記エンジンの出力が伝達されているときにおける車両の停止時には前記エンジンの出力を前記電動機に伝達し、前記出力伝達手段により前記エンジンの出力が遮断されているときにおける車両の走行時には前記電動機の出力のみを前記走行駆動系の部材に伝達する場合に、複数の異なる減速比のなかの１つを選択して電動機の出力を走行駆動系の部材に伝達する走行モードを有することを要旨とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、エンジンと走行駆動系の部材との間に設けられるハイブリッド車用駆動装置であって、前記走行駆動系の部材を駆動する電動機と、前記走行駆動系の部材と前記電動機の間に設けられ、前記走行駆動系の部材にその出力を直接伝達する減速機構と、前記減速機構の入力側に設けられ、前記エンジン出力を前記減速機構に伝達／遮断する出力伝達手段と、前記エンジンと前記減速機構との間に配設されるトランスミッションとを備え、前記減速機構は、前記出力伝達手段により前記エンジンの出力が伝達されているときにおける車両の走行時には前記エンジンの出力又は前記エンジンと電動機の両方の出力を走行駆動系の部材に伝達し、前記出力伝達手段により前記エンジンの出力が遮断されているときにおける車両の走行時には前記電動機の出力のみを前記走行駆動系の部材に伝達し、前記出力伝達手段により前記エンジンの出力が伝達されているときにおける車両の停止時には前記エンジンの出力を前記電動機に伝達することを要旨とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明では、エンジンと走行駆動系の部材との間に設けられるハイブリッド車用駆動装置であって、前記走行駆動系の部材を駆動する電動機と、前記走行駆動系の部材と前記電動機の間に設けられる減速機構と、前記減速機構の入力側に設けられ、前記エンジン出力を前記減速機構に伝達／遮断する出力伝達手段と、前記エンジンと前記減速機構との間に配設されるトランスミッションとを備え、前記減速機構は、前記出力伝達手段により前記エンジンの出力が伝達されているときにおける車両の走行時には前記エンジンの出力又は前記エンジンと電動機の両方の出力を走行駆動系の部材に伝達し、前記出力伝達手段により前記エンジンの出力が遮断されているときにおける車両の走行時には前記電動機の出力のみを前記走行駆動系の部材に伝達し、前記出力伝達手段により前記エンジンの出力が伝達されているときにおける車両の停止時には前記エンジンの出力を前記電動機に伝達し、前記出力伝達手段により前記エンジンの出力が遮断されているときにおける車両の走行時には前記電動機の出力のみを前記走行駆動系の部材に伝達する場合に、前記減速機構において複数の異なる減速比のなかの１つを選択して電動機の出力を走行駆動系の部材に伝達する走行モードを有することを要旨とする。
請求項４に記載の発明では、請求項１に記載のハイブリッド車用駆動装置において、車両停止時に、前記減速機構を介してエンジン出力を電動機に伝達することにより、該電動機を発電機として使用する発電モードを有することを要旨とする。
請求項５に記載の発明では、請求項２又は３に記載のハイブリッド車用駆動装置において、車両停止時に、前記減速機構を介してエンジン出力を電動機に伝達することにより、該電動機を発電機として使用する発電モードと、車両走行時に、複数の異なる減速比のなかの１つを選択して電動機の出力を走行駆動系の部材に伝達する走行モードと、を有することを要旨とする。
請求項６に記載の発明では、請求項１〜５のいずれか一項に記載のハイブリッド車用駆動装置において、前記減速機構は、動力伝達部材を介して前記電動機の出力と連結するサンギヤと、前記トランスミッションの出力軸と接続するリングギヤと、前記走行駆動系の部材と接続するキャリアと、前記キャリアと前記リングギヤとを連結するクラッチと、前記リングギヤを固定するブレーキとを備えるプラネタリギヤ装置であることを要旨とする。
【０００９】
（作用）
請求項１〜３に記載の発明によれば、減速機構は、車両の走行時には前記エンジンの出力或いは／及び電動機の出力を走行駆動系の部材に伝達し、出力伝達手段によりエンジンの出力が伝達されているときにおける車両の停止時にはエンジンの出力を電動機に伝達する。これにより、車両停止時においても、エンジン出力により電動機を回転させ、それに伴う発電が可能となる。
【００１０】
具体的には、請求項４，５のように、ハイブリッド車用駆動装置の動作モードとして車両停止時の発電モードと走行モードとを有する。発電モードでは、エンジン出力が減速機構を介して電動機に伝達されて、該電動機が発電機として使用される。一方、走行モードでは、複数の異なる減速比のなかから選択された１つの減速比で電動機の出力が走行駆動系の部材に伝達される。ここで、その時々の走行状態（走行負荷等）に応じて減速機構の減速比を異ならせることにより、電動機の駆動による車両走行が広範囲の走行領域で実現される。
【００１１】
請求項６に記載の発明によれば、減速機構としてのプラネタリギヤ装置のキャリアに走行駆動系の部材が接続されているので、車両停止時には、車両のブレーキ力により走行駆動系の部材が固定され、それに接続するキャリアが固定軸となる。また、プラネタリギヤ装置において、サンギヤに動力伝達部材を介して電動機が連結され、リングギヤにトランスミッションの出力軸が接続されている。従って、アイドル状態のエンジン出力がトランスミッションの出力軸に伝達される場合、リングギヤが駆動軸、サンギヤが従動軸となり、エンジン出力が電動機に伝達される。これにより、電動機での発電が可能となる。また、リングギヤとキャリアとの間にクラッチが配設されるとともに、リングギヤを固定するブレーキが配設されている。従って、電動機により車両を走行させる場合、ブレーキを係合状態、クラッチを非係合状態とすることで、リングギヤの歯数とサンギヤの歯数に応じた減速比（ギヤ比）で電動機の回転が走行駆動系の部材に伝達される。また、ブレーキを非係合状態、クラッチを係合状態とすることで、プラネタリギヤ装置全体が一体に回転され、電動機の回転が走行駆動系の部材に伝達される。このように、２種類の減速比で電動機の出力を走行駆動系の部材に伝達することができるので、走行状態に応じて減速比を切り替えることにより、電動機の駆動による走行が広範囲の走行領域で実現される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に従って説明する。
図１は、ハイブリッド車におけるシステム構成を示す概略図である。図１において、エンジン１１とトランスミッション１２とにより周知の動力装置が構成されており、本実施の形態では、そのトランスミッション１２における出力側に、駆動装置１３が配設されている。また、駆動装置１３の出力は、走行駆動系の部材としてのプロペラシャフト１４に伝達されるとともに、図示しないディファレンシャルギヤ等を介して駆動輪に伝達されるようになっている。
【００１３】
図２は、本実施の形態におけるトランスミッション１２及び駆動装置１３の構成を示すスケルトン図である。
トランスミッション１２は、自動変速機を採用しており、エンジン出力を伝達するためのトルクコンバータ２１と、このトルクコンバータ２１によって駆動される変速機構２２とを備えている。トランスミッション１２の変速機構２２には、図示しない変速用のソレノイドバルブ及び油圧調整用のリニアソレノイドバルブ等が設けられており、これらソレノイドバルブの駆動によって油圧回路及び各種クラッチ・ブレーキが制御されて、トランスミッション１２における変速が行われる。本実施の形態において、変速機構２２にはクラッチＣ１が配設されており、このクラッチＣ１によってエンジン出力に対する変速機構２２の接続、切り離しが行われる。つまり、駆動装置１３の入力側に設けられているクラッチＣ１が、エンジン出力を伝達／遮断するための出力伝達手段に相当する。なお、本実施の形態におけるハイブリッド車用駆動装置は、このクラッチＣ１と駆動装置１３とからなる。
【００１４】
次に、駆動装置１３の構成について図２及び図３を用いて詳述する。なお、図３は、駆動装置１３の断面図である。
図２及び図３に示すように、駆動装置１３は、モータ（電動機）３１と、減速機構としてのプラネタリギヤ（遊星ギヤ）装置３２と、油圧式クラッチＣｍと、油圧式ブレーキＢｍとを備えている。プラネタリギヤ装置３２は、トランスミッション１２とモータ３１とプロペラシャフト１４との間に配設され、エンジン出力及びモータ出力の一方又は両方をプロペラシャフト１４に伝達するように構成されている。
【００１５】
詳述すると、プラネタリギヤ装置３２は、その回転要素としてリングギヤ３４、キャリア３５、サンギヤ３６を備えている。リングギヤ３４はトランスミッション１２の出力軸２３に接続され、キャリア３５はプロペラシャフト１４に接続され、サンギヤ３６はチェーン３７を介してモータ３１の回転軸３８に接続されている。
【００１６】
さらに、リングギヤ３４とキャリア３５との間に油圧式クラッチＣｍが配設され、リングギヤ３４とハウジング３９との間に油圧式ブレーキＢｍが配設されている。油圧式クラッチＣｍ及び油圧式ブレーキＢｍは、外部の電動オイルポンプ（図示せず）によって作動される。そして、油圧式クラッチＣｍの係合時には、リングギヤ３４とキャリア３５とサンギヤ３６とが一体に回転する。また、油圧ブレーキＢｍの係合時には、駆動装置１３のハウジング３９にリングギヤ３４が固定されてリングギヤ３４が固定軸となる。
【００１７】
モータ３１とサンギヤ３６とは動力伝達部材としてのチェーン３７を介して接続されている。尚、この両部材３１，３６間の減速比は任意に設定可能であるが、本実施の形態では、その減速比を「１」としている。また、動力伝達部材としては、チェーン３７以外に、ベルトや歯車機構を採用してもよい。
【００１８】
本実施の形態において、前記クラッチＣ１の制御を含むトランスミッション１２の変速制御や油圧式クラッチＣｍ及び油圧式ブレーキＢｍを作動させるための電動オイルポンプの駆動制御は、図１に示す電子制御ユニット１５により実行される。電子制御ユニット１５は、周知のマイクロコンピュータを中心に構成されている。そして、電子制御ユニット１５は、各種センサ信号（具体的には、エンジン回転数、アクセル開度、車速、シフトポジション等の信号）を取り込み、それにより車両状態を判断して、トランスミッション１２におけるクラッチＣ１や、駆動装置１３における油圧式クラッチＣｍ及び油圧式ブレーキＢｍ等を制御する。
【００１９】
次に、本実施の形態におけるハイブリッド車用駆動装置の動作モードについて図４〜図１２を用いて説明する。なお、図４には、各動作モードにおけるクラッチＣ１、クラッチＣｍ、ブレーキＢｍの作動状態と、トランスミッション（Ｔ／Ｍ）１２の出力軸２３、モータ（電動機）３１、プロペラシャフト１４の回転数及びトルクの関係を示している。図５〜図１２には、各モードにおける駆動装置１３内でのトルクの流れを示している。但し、図４において、「○」は係合状態を、「×」は非係合状態を表す。また、Ｎｔはトランスミッション１２の出力軸２３の回転数、Ｎｍはモータ３１の回転数、Ｎｐはプロペラシャフト１４の回転数を示す。Ｔｔはトランスミッション１２の出力軸２３のトルク、Ｔｍはモータ３１のトルク、Ｔｐはプロペラシャフト１４のトルクを示す。さらに、Ｚｒはリングギヤ３４の歯数、Ｚｓはサンギヤ３６の歯数を示す。
【００２０】
図４に示すように、本実施の形態における動作モードとしては、大別して車両停止時のモード１と車両走行時のモード２とがあり、走行時のモード２については、さらに、（ａ）のモータ駆動１（Ｌｏモード）、（ｂ）のモータ駆動２、（ｃ）のエンジン駆動、（ｄ）のエンジン＋モータ駆動の各モードがある。
【００２１】
以下、各モードについて詳述する。
モード１は、車両停止状態において、エンジン出力によりモータ３１を回転させそれに伴うモータ３１の発電によりバッテリ充電を行う発電モードである。具体的には、電子制御ユニット１５によって、車両速度が０ｋｍ／ｈ、かつバッテリ電圧が所定のしきい値電圧よりも低下している旨が判定されたときにモード１が選択される。このモード１では、車両停止時においてエンジン１１がアイドル状態で維持され、その状態でクラッチＣ１が係合状態、クラッチＣｍとブレーキＢｍとが非係合状態（開放状態）とされる。
【００２２】
この場合、車両に加わるブレーキ力によりプロペラシャフト１４の回転が停止されているため、それに接続するプラネタリギヤ装置３２のキャリア３５は固定となる。また、クラッチＣ１が係合状態であるため、エンジン出力（トルク）がトランスミッション１２の出力軸２３に伝達される。そして、プラネタリギヤ装置３２において、キャリア３５が固定軸、リングギヤ３４が駆動軸、サンギヤ３６が従動軸となり、エンジン出力（トルク）は、図５に示すように、リングギヤ３４→キャリア３５→サンギヤ３６→チェーン３７を介してモータ３１に伝達される。このとき、モータ３１の回転に伴い電力が発生し、そのモータ３１の発電により車載バッテリが充電される。この発電時においては、図４に示すように、トランスミッション（Ｔ／Ｍ）１２の出力軸２３の回転数Ｎｔに対して、モータ３１の回転数は−Ｚｒ／Ｚｓ・Ｎｔとなる。また、出力軸２３のトルクＴｔに対して、モータ３１に伝わるトルクはＺｓ／Ｚｒ・Ｔｔとなり、プロペラシャフト１４に伝わるトルクは（１＋Ｚｓ／Ｚｒ）・Ｔｔとなる。なお、このモード１において、モータ３１の発電により車載バッテリが十分に充電されたときには、モータ３１の発電を停止すべく、クラッチＣ１が非係合とされるとともにエンジン１１が停止される。
【００２３】
モード２ａは、モータ駆動のみで走行するモードであって、車両発進時や登坂走行等の走行負荷が高いときに選択される。このモード２ａでは、エンジン停止に伴いクラッチＣ１が非係合状態に制御され、かつ、クラッチＣｍが非係合状態、ブレーキＢｍが係合状態に制御される。
【００２４】
この場合、ブレーキＢｍによりリングギヤ３４がハウジング３９に固定される。また、モータ出力（トルク）がチェーン３７を介してプラネタリギヤ装置３２のサンギヤ３６に伝達される。よって、リングギヤ３４が固定軸、サンギヤ３６が駆動軸、キャリア３５が従動軸となり、モータ出力（トルク）は、図６に示すように、チェーン３７→サンギヤ３６→キャリア３５を介してプロペラシャフト１４に伝達されて、車両走行が行われる。このとき、図４に示すように、モータ３１の回転数Ｎｍに対して、プロペラシャフト１４の回転数はＺｓ／（Ｚｓ＋Ｚｒ）・Ｎｍとなり、また、モータ３１のトルクＴｍに対してプロペラシャフト１４のトルクは（Ｚｓ＋Ｚｒ）／Ｚｓ・Ｔｍとなる。つまり、プロペラシャフト１４の回転速度はモータ３１の回転速度に対して減速され、プロペラシャフト１４に伝達される回転トルクが高められるようになっている。
【００２５】
モード２ｂも、モード２ａと同様にモータ駆動のみで走行するモードであって、そのモード２ａと比較して走行負荷が低い場合に選択される。このモード２ｂでは、エンジン停止に伴いクラッチＣ１が非係合状態に制御され、かつ、クラッチＣｍが係合状態、ブレーキＢｍが非係合状態に制御される。
【００２６】
この場合、クラッチＣｍの係合によりプラネタリギヤ装置３２全体（リングギヤ３４、キャリア３５、サンギヤ３６）が一体となって回転する。このとき、モータ出力（トルク）は、図７に示すように、チェーン３７→サンギヤ３６→キャリア３５を介してプロペラシャフト１４に伝達されて、車両走行が行われる。ここで、プラネタリギヤ装置３２が一体に回転するため、図４に示すように、プロペラシャフト１４の回転数は、モータ３１の回転数Ｎｍと同じになり、プロペラシャフト１４のトルクもモータ３１のトルクＴｍと同じになる。つまり、このモード２ｂでは、モード２ａと比較してプロペラシャフト１４の回転数を高めることができるため、より高速側の速度領域までモータ駆動による車両走行を行うことが可能となる。
【００２７】
モード２ｃは、エンジン駆動のみで走行するモードであって、エンジン１１の燃費効率がよい運転領域となる場合やバッテリ電圧が低下した場合に選択される。このモード２ｃでは、エンジン１１が駆動され、クラッチＣｍが係合状態、ブレーキＢｍが非係合状態に制御された後、クラッチＣ１が係合状態に制御される。この場合、エンジン出力（トルク）は、クラッチＣ１を介してトランスミッション１２の出力軸２３に伝達される。そして、クラッチＣｍの係合により、プラネタリギヤ装置３２全体が一体となって回転する。このとき、エンジン出力（トルク）は、図８に示すように、トランスミッション１２の出力軸２３からリングギヤ３４→キャリア３５を介してプロペラシャフト１４に伝達されて、車両走行が行われる。ここで、プラネタリギヤ装置３２が一体に回転するため、図４に示すように、プロペラシャフト１４の回転数は、トランスミッション１２の出力軸２３の回転数Ｎｔと同じになり、プロペラシャフト１４のトルクもモータトルクＴｍと同じになる。
【００２８】
また、このモード２ｃでは、図９に示すように、エンジン出力（トルク）の一部をモータ３１の発電に使用する場合がある。つまり、エンジン出力（トルク）は、トランスミッション１２の出力軸２３からリングギヤ３４→キャリア３５を介してプロペラシャフト１４に伝達されるとともに、キャリア３５に伝達されたトルクの一部がサンギヤ３６→チェーン３７を介してモータ３１に伝達される。この場合、図４に示すように、プロペラシャフト１４に伝達されるトルクは、トランスミッション１２の出力軸２３のトルクＴｔからモータ３１の発電トルクＴｍを減算した値（Ｔｔ−Ｔｍ）となる。
【００２９】
モード２ｄは、エンジン１１とモータ３１を駆動し、両出力により走行するモードであって、例えば、高速道路等での走行時にてドライバのアクセル操作に応じた走行要求を満たす場合に選択される。このモード２ｄでは、モード２ｃと同様に、クラッチＣｍが係合状態、ブレーキＢｍが非係合状態に制御された後、クラッチＣ１が係合状態に制御される。この場合、エンジン出力（トルク）は、クラッチＣ１を介してトランスミッション１２の出力軸２３に伝達される。また、プラネタリギヤ装置３２全体が一体となって回転する。このとき、エンジン出力（トルク）は、図１０に示すように、トランスミッション１２の出力軸２３からリングギヤ３４→キャリア３５を介してプロペラシャフト１４に伝達されるとともに、モータ出力（トルク）は、チェーン３７→サンギヤ３６→キャリア３５を介してプロペラシャフト１４に伝達される。ここで、プラネタリギヤ装置３２が一体に回転するため、図４に示すように、プロペラシャフト１４及びモータ３１の回転数は、トランスミッション１２の出力軸２３の回転数Ｎｔと同じになる。また、プロペラシャフト１４のトルクは、トランスミッション１２の出力軸２３のトルクＴｔとモータ３１のトルクＴｍとを加算した値（Ｔｔ＋Ｔｍ）となる。
【００３０】
さらに、車両走行中（モード２ａ〜２ｄ）において減速する場合、その際に不必要となる走行エネルギーをモータ３１により電気エネルギーに変換する、いわゆるエネルギー回生を行うようにしている。具体的に、モード２ａにおける回生時には、図１１に示すように、プロペラシャフト１４の回転トルクがキャリア３５→サンギヤ３６→チェーン３７を介してモータ３１に伝達され、それに伴うモータ３１の発電によりバッテリが充電される。なおこのとき、クラッチＣｍが非係合状態（ＯＦＦ）、ブレーキＢｍが係合状態（ＯＮ）となっており、リングギヤ３４が固定軸、キャリア３５が駆動軸、サンギヤ３６が従動軸となる。そのため、図４に示すように、プロペラシャフト１４の回転数Ｎｐに対し、モータ３１の回転数は（Ｚｓ＋Ｚｒ）／Ｚｓ・Ｎｐとなり、プロペラシャフト１４のトルクＴｐに対し、モータ３１に伝わるトルクはＺｓ／（Ｚｓ＋Ｚｒ）・Ｔｐとなる。
【００３１】
一方、モード２ｂ〜２ｄにおける回生時にも、図１２に示すように、プロペラシャフト１４の回転トルクがキャリア３５→サンギヤ３６→チェーン３７を介してモータ３１に伝達され、それに伴うモータ３１の発電によりバッテリが充電される。なおこのとき、クラッチＣｍが係合状態（ＯＮ）、ブレーキＢｍが非係合状態（ＯＦＦ）となっており、プラネタリギヤ装置３２は一体に回転する。そのため、図４に示すように、モータ３１の回転数はプロペラシャフト１４の回転数Ｎｐと同じになり、モータ３１に伝わるトルクもプロペラシャフト１４のトルクＴｐと同じになる。
【００３２】
次に、本実施の形態における車両制御システムの動作例について説明する。
先ず、エンジン１１及びモータ３１が駆動していない車両停止時においては、クラッチＣ１、ブレーキＢｍ、クラッチＣｍの全てが非係合状態（ＯＦＦ）に制御される。ここで、エアコンやオーディオ等の車載電気機器が使用され、バッテリ電圧が低下した場合には、エンジン１１が始動されるとともに、クラッチＣ１が係合状態（ＯＮ）される（図４のモード１）。このとき、アイドル状態のエンジン出力によりモータ３１が回転され、それに伴うモータ３１の発電によりバッテリが充電される。そして、バッテリが十分に充電されたとき、クラッチＣ１が非係合状態（ＯＦＦ）されるとともに、エンジン１１も停止される。
【００３３】
その後の車両発進時には、電動オイルポンプが作動され、ブレーキＢｍが係合状態（ＯＮ）に制御された後、モータ３１が駆動される（モード２ａ）。このとき、モータ３１の回転に対しプロペラシャフト１４の回転が減速され、プロペラシャフト１４に伝達されるトルクが高められる。これにより、車両の発進が円滑に行われる。そして、車両速度が所定速度以上に達すると、ブレーキＢｍが非係合状態（ＯＦＦ）に制御されるとともに、クラッチＣｍが係合状態（ＯＮ）に制御される（モード２ｂ）。これにより、プロペラシャフト１４はモータ３１と同じ回転速度で回転される。つまり、モード２ａの場合よりも高速でプロペラシャフト１４が回転されるため、より高速側の速度領域までモード２ｂによるモータ駆動が行われる。
【００３４】
また、上記モータ駆動（モード２ａ、モード２ｂ）による走行に伴いバッテリ電圧が低下した場合、モータ駆動からエンジン駆動に切り替えるべくモータ駆動が停止されるとともにエンジン１１が始動される。そして、ブレーキＢｍが非係合状態（ＯＦＦ）、クラッチＣｍが係合状態（ＯＮ）とされた後、クラッチＣ１が係合状態（ＯＮ）に制御される（モード２ｃ）。これにより、エンジン出力がプロペラシャフト１４に伝達され、車両走行が継続される。またこのとき、エンジン出力の一部がモータ３１の発電に利用され、バッテリが充電される。
【００３５】
さらに、上記モータ駆動（モード２ｂ）での走行中において、加速したり坂道を走行したりして走行負荷が加わると、モータ３１及びエンジン１１の両者の出力で走行すべく、モータ３１に加えてエンジン１１が始動され、クラッチＣ１が係合状態（ＯＮ）に制御される（モード２ｄ）。これにより、モータ出力とエンジン出力がプロペラシャフト１４に伝達されることとなり、加速や坂道の走行が円滑に行われる。また。モード２ｂのモータ駆動において、モード２ａのモータ駆動に切り替えることにより、プロペラシャフト１４に伝わるトルクを増大させて、加速や坂道の走行を円滑に行うようにしてもよい。
【００３６】
このように本実施の形態は、以下の特徴を有する。
（１）上記モード１において、クラッチＣ１を係合状態、クラッチＣｍとブレーキＢｍとを非係合状態（開放状態）とすることにより、車両停止時におけるエンジン出力をトランスミッション１２及びプラネタリギヤ装置３２を介してモータ３１に伝達する。このように、駆動装置１３を用いることにより、車両停止時においてもモータ３１を発電機として使用でき、車載バッテリを充電することができる。
【００３７】
また、ブレーキＢｍ及びクラッチＣｍの係合・非係合の組み合わせにより、モータ３１の出力を２種類の減速比でプロペラシャフト１４に伝達することができ、低速〜高速、低負荷〜高負荷といった広い範囲でモータ３１による走行を実現できる。
【００３８】
（２）モータ駆動による走行を広範囲の走行領域で実現できることから、ハイブリッド車における燃料消費や排ガスの抑制を図ることができる。
（３）プラネタリギヤ装置３２における２種類の減速比（ギヤ比）の一方（モード２ａでの減速比）を、モータ３１の回転数Ｎｍがプロペラシャフト１４の回転数Ｚｓ／（Ｚｓ＋Ｚｒ）・Ｎｍよりも高くなるように設定した。この場合、モータ３１の出力トルクＴｍに対し、プロペラシャフト１４に伝わる回転トルク（Ｚｓ＋Ｚｒ）／Ｚｓ・Ｔｍを高めることができ、車両発進や登坂走行等の走行負荷が高くなる場合にも円滑に走行することができる。
【００３９】
（４）本実施の形態の車両制御システムでは、駆動装置１３に配設される油圧式クラッチＣｍ及びブレーキＢｍと、トランスミッション１２内のクラッチＣ１とを電子制御ユニット１５により制御して各動作モード１，２ａ〜２ｄを切り替えるようにした。このようにすると、クラッチＣｍ、ブレーキＢｍ、クラッチＣ１の作動タイミングのズレを防止でき、各モードの切り替えを適切に実施することができる。
【００４０】
なお、上記以外に次の形態にて具体化できる。
・上記実施の形態では、プラネタリギヤ装置３２を用いて具体化するものであったが、他の減速機構を用いて具体化してもよい。
【００４１】
・上記実施の形態では、油圧式クラッチＣｍ及び油圧式ブレーキＢｍを用いて具体化していたが、これに限定するものではなく、例えば、電磁クラッチ等を用いて具体化してもよい。
【００４２】
・上記実施の形態では、トランスミッション１２として自動変速機を搭載した車両に具体化したが、これに限定するものではなく、手動変速機や無段変速機を搭載した車両に具体化してもよい。また、手動変速機を搭載した車両に適用する場合、エンジン出力を伝達／遮断するための出力伝達手段（クラッチ）を、例えば、手動変速機と駆動装置１３との間に配置する。つまり、駆動装置１３におけるプラネタリギヤ装置３２の入力側に、エンジン出力を伝達／遮断するための出力伝達手段を設けるものであればよい。
【００４３】
・上記実施の形態では、電子制御ユニット１５によって、トランスミッション１２及び駆動装置１３の油圧式クラッチＣｍ及び油圧式ブレーキＢｍを制御するものであったが、これに限定するものではない。例えば、トランスミッション１２を制御する電子制御ユニットとは別の制御ユニットにより、駆動装置１３の油圧式クラッチＣｍ及び油圧式ブレーキＢｍを制御するように構成してもよい。なお、この場合には、油圧式クラッチＣｍ及び油圧式ブレーキＢｍを制御する電子制御ユニット側に、トランスミッション１２におけるクラッチＣ１の作動状態を検出できる機能を付加するようにする。
【００４４】
上記実施の形態から把握できる技術思想について、以下にその効果とともに記載する。
（イ）前記減速機構における複数の減速比のうちの１つを、電動機の回転数が走行駆動系の部材としてのプロペラシャフトの回転数よりも高くなるように設定したことを特徴とする請求項５に記載のハイブリッド車用駆動装置。このようにすれば、電動機（モータ）の出力トルクに対し、プロペラシャフトに伝わる回転トルクを高めることができ、車両発進や坂道走行等の走行負荷が高くなる場合にも円滑に走行することができる。
【００４５】
（ロ）前記出力伝達手段は、自動変速機内に設けられるクラッチであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のハイブリッド車用駆動装置。このように、エンジン出力を伝達／遮断する出力伝達手段として自動変速機内にある既存のクラッチを使用すれば、新規の出力伝達手段を必要とせず実用上好ましいものとなる。
【００４６】
（ハ）請求項５に記載のハイブリッド車用駆動装置とエンジンとの間に、前記出力伝達手段としてのクラッチを有する自動変速機が配設され、該自動変速機のクラッチを制御する制御ユニットによって、前記減速機構における回転要素のクラッチ及びブレーキを制御して、前記発電モード及び走行モードを切り替えるようにした車両制御システム。このように、自動変速機のクラッチを制御する制御ユニットによって、減速機構における回転要素のクラッチ及びブレーキを制御すると、モードの切り替えを適切に実施することができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、車両停止中においても電動機を発電機として使用できるハイブリッド車用駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態におけるハイブリッド車のシステム構成を示す概略図。
【図２】トランスミッション及び駆動装置を説明するためのスケルトン図。
【図３】駆動装置を説明するための断面図。
【図４】各動作モードを説明するための図。
【図５】モード１におけるトルクの流れを説明するための図。
【図６】モード２ａにおけるトルクの流れを説明するための図。
【図７】モード２ｂおけるトルクの流れを説明するための図。
【図８】モード２ｃにおけるトルクの流れを説明するための図。
【図９】モード２ｃにおける発電時でのトルクの流れを説明するための図。
【図１０】モード２ｄにおけるトルクの流れを説明するための図。
【図１１】モード２ａにおける回生時のトルクの流れを説明するための図。
【図１２】モード２ｂ〜２ｄにおける回生時のトルクの流れを説明するための図。
【符号の説明】
１１…エンジン、１２…トランスミッション、１３…駆動装置、１４…走行駆動系の部材としてのプロペラシャフト、３１…電動機（モータ）、３２…減速機構としてのプラネタリギヤ装置、３４…リングギヤ、３５…キャリア、３６…サンギヤ、３７…動力伝達部材としてのチェーン、３９…ハウジング、Ｂｍ…油圧式ブレーキ、Ｃ１…出力伝達手段としてのクラッチ、Ｃｍ…油圧式クラッチ。
Claims (6)
- エンジンと走行駆動系の部材との間に設けられるハイブリッド車用駆動装置であって、
前記走行駆動系の部材を駆動する電動機と、
前記走行駆動系の部材と前記電動機の間に設けられ、前記走行駆動系の部材にその出力を直接伝達する減速機構と、
前記減速機構の入力側に設けられ、前記エンジン出力を前記減速機構に伝達／遮断する出力伝達手段と、
前記エンジンと前記減速機構との間に配設されるトランスミッションとを備え、
前記減速機構は、前記出力伝達手段により前記エンジンの出力が伝達されているときにおける車両の走行時には前記エンジンの出力又は前記エンジンと電動機の両方の出力を走行駆動系の部材に伝達し、前記出力伝達手段により前記エンジンの出力が遮断されているときにおける車両の走行時には前記電動機の出力のみを前記走行駆動系の部材に伝達し、前記出力伝達手段により前記エンジンの出力が伝達されているときにおける車両の停止時には前記エンジンの出力を前記電動機に伝達し、
前記出力伝達手段により前記エンジンの出力が遮断されているときにおける車両の走行時には前記電動機の出力のみを前記走行駆動系の部材に伝達する場合に、複数の異なる減速比のなかの１つを選択して電動機の出力を走行駆動系の部材に伝達する走行モードを有することを特徴とするハイブリッド車用駆動装置。 - エンジンと走行駆動系の部材との間に設けられるハイブリッド車用駆動装置であって、
前記走行駆動系の部材を駆動する電動機と、
前記走行駆動系の部材と前記電動機の間に設けられ、前記走行駆動系の部材にその出力を直接伝達する減速機構と、
前記減速機構の入力側に設けられ、前記エンジン出力を前記減速機構に伝達／遮断する出力伝達手段と、
前記エンジンと前記減速機構との間に配設されるトランスミッションとを備え、
前記減速機構は、前記出力伝達手段により前記エンジンの出力が伝達されているときにおける車両の走行時には前記エンジンの出力又は前記エンジンと電動機の両方の出力を走行駆動系の部材に伝達し、前記出力伝達手段により前記エンジンの出力が遮断されているときにおける車両の走行時には前記電動機の出力のみを前記走行駆動系の部材に伝達し、前記出力伝達手段により前記エンジンの出力が伝達されているときにおける車両の停止時には前記エンジンの出力を前記電動機に伝達することを特徴とするハイブリッド車用駆動装置。 - エンジンと走行駆動系の部材との間に設けられるハイブリッド車用駆動装置であって、
前記走行駆動系の部材を駆動する電動機と、
前記走行駆動系の部材と前記電動機の間に設けられる減速機構と、
前記減速機構の入力側に設けられ、前記エンジン出力を前記減速機構に伝達／遮断する出力伝達手段と、
前記エンジンと前記減速機構との間に配設されるトランスミッションとを備え、
前記減速機構は、前記出力伝達手段により前記エンジンの出力が伝達されているときにおける車両の走行時には前記エンジンの出力又は前記エンジンと電動機の両方の出力を走行駆動系の部材に伝達し、前記出力伝達手段により前記エンジンの出力が遮断されているときにおける車両の走行時には前記電動機の出力のみを前記走行駆動系の部材に伝達し、前記出力伝達手段により前記エンジンの出力が伝達されているときにおける車両の停止時には前記エンジンの出力を前記電動機に伝達し、
前記出力伝達手段により前記エンジンの出力が遮断されているときにおける車両の走行時には前記電動機の出力のみを前記走行駆動系の部材に伝達する場合に、前記減速機構において複数の異なる減速比のなかの１つを選択して電動機の出力を走行駆動系の部材に伝達する走行モードを有することを特徴とするハイブリッド車用駆動装置。 - 車両停止時に、前記減速機構を介してエンジン出力を電動機に伝達することにより、該電動機を発電機として使用する発電モードを有することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車用駆動装置。
- 車両停止時に、前記減速機構を介してエンジン出力を電動機に伝達することにより、該電動機を発電機として使用する発電モードと、
車両走行時に、複数の異なる減速比のなかの１つを選択して電動機の出力を走行駆動系の部材に伝達する走行モードと、
を有することを特徴とする請求項２又は３に記載のハイブリッド車用駆動装置。 - 前記減速機構は、動力伝達部材を介して前記電動機の出力と連結するサンギヤと、前記トランスミッションの出力軸と接続するリングギヤと、前記走行駆動系の部材と接続するキャリアと、前記キャリアと前記リングギヤとを連結するクラッチと、前記リングギヤを固定するブレーキとを備えるプラネタリギヤ装置であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のハイブリッド車用駆動装置。
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