JP4770642B2 - 動力伝達システム - Google Patents

Description

本発明は、エンジンと負荷の間で動力伝達を行う動力伝達システムに関する。

この種の動力伝達システムの関連技術が下記特許文献１，２及び非特許文献１に開示されている。特許文献１，２及び非特許文献１においては、エンジンの動力を変速して負荷へ伝達する無段変速機に対し並列に遊星歯車機構が設けられており、無段変速機の入出力軸及びフライホイールが遊星歯車機構の異なる回転要素に結合されている。そして、無段変速機の変速動作が行われるときには、エンジンとフライホイールの間で動力の送受が行われる。例えばダウンシフト時には、フライホイールの回転エネルギーが放出されてエンジンの回転上昇に用いられる。一方、アップシフト時には、エンジンの動力がフライホイールに吸収される。このように、特許文献１，２及び非特許文献１においては、フライホイールの回転エネルギーを利用して無段変速機の変速動作のアシストを行っている。

その他にも、下記特許文献３〜５の動力伝達システムが開示されている。

特表２００２−５１３１１８号公報 特表２００２−５４３３４０号公報 特表平１１−５０４４１５号公報 特開２００２−４８２１３号公報 特開２００３−２４７６２３号公報 Shuiwen Shen,Alex Serrarens,Maarten Steinbuch,Frans Veldpaus,"Coordinated control of a mechanical hybrid driveline with a continuously variable transmission",JSAE Review 22,2001,pp.453-461

特許文献１，２及び非特許文献１においては、フライホイールの回転エネルギーの放出または吸収は、変速機の変速比が変化したときに受動的に行われ、遊星歯車機構への動力伝達も受動的に行われる。そのため、遊星歯車機構に伝達される動力を、変速機の変速制御と独立して能動的に制御することはできない。さらに、特許文献１，２及び非特許文献１には、変速機に伝達される動力と遊星歯車機構に伝達される動力の配分を能動的に制御しようとする思想について何ら示されていない。したがって、特許文献１，２及び非特許文献１においては、変速機に伝達される動力と遊星歯車機構に伝達される動力の配分を適切に制御することが困難であり、変速機の容量低減及び動力伝達効率の向上を実現することが困難であるという問題点がある。

本発明は、エンジンの動力を互いに並列に設けられた変速機及び伝達機構の両方を介して負荷へ伝達することが可能な動力伝達システムにおいて、変速機に伝達される動力と伝達機構に伝達される動力の配分を能動的に制御することを可能とし、これにより、変速機の容量を低減するとともに動力伝達効率を向上させることを目的とする。

本発明に係る動力伝達システムは、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明に係る動力伝達システムは、エンジンからの動力を変速機により変速して負荷へ伝達することが可能な第１動力伝達部と、エンジンからの動力を変速機に対し並列に設けられた伝達機構を介して負荷へ伝達することが可能な第２動力伝達部と、エンジンからの動力を利用してエネルギーを生成する被動機と、被動機が生成するエネルギーを利用して動力を発生する原動機と、原動機のトルク及び被動機のトルクを制御する制御装置と、を有し、伝達機構は、エンジンからのトルクと原動機からのトルクをそれらのトルク比が所定比となる状態で合成して負荷へ伝達するトルク合成動作を行うことが可能な機構であり、制御装置は、変速機及び伝達機構の両方を介してエンジンと負荷の間で動力伝達が行われるときに、原動機のトルク及び被動機のトルクを制御することで、変速機に伝達される動力と伝達機構に伝達される動力の配分を制御する動力配分制御を実行することを要旨とする。

本発明の一態様では、変速機は、入力回転部材に伝達されたエンジンからの動力を変速して出力回転部材から負荷へ伝達し、変速機の入力回転部材の回転中心軸がエンジンの回転中心軸と一致しており、被動機、原動機、及び伝達機構が、エンジンと変速機の入力回転部材との間に配置されていることが好適である。この態様では、被動機の回転中心軸、原動機の回転中心軸、及び伝達機構の中心軸が、エンジンの回転中心軸及び変速機の入力回転部材の回転中心軸と一致していることが好適である。また、この態様では、原動機が被動機及び伝達機構よりもエンジン側に配置されていることが好適である。また、この態様では、被動機が原動機及び伝達機構よりもエンジン側に配置されていることが好適である。

本発明の一態様では、原動機の最大出力が被動機の最大出力と略等しく設定されていることが好適である。

本発明の一態様では、第１動力伝達部は、エンジン及び被動機と負荷との変速機を介した結合及びその解除を行うことが可能な第１断続機構を含み、第２動力伝達部は、エンジン及び被動機と負荷との伝達機構を介した結合及びその解除を行うことが可能な第２断続機構を含み、制御装置は、第１断続機構によりエンジン及び被動機と負荷とを変速機を介して結合し且つ第２断続機構によりエンジン及び被動機と負荷とを伝達機構を介して結合した状態で、前記動力配分制御を実行することが好適である。

本発明の一態様では、伝達機構は、エンジンからのトルクが伝達可能な入力側回転要素と、原動機からのトルクが伝達可能な配分用回転要素と、入力側回転要素に伝達されたトルクと配分用回転要素に伝達されたトルクをそれらのトルク比が所定比となる状態で合成して負荷へ伝達することが可能な出力側回転要素と、を含み、且つ２自由度の回転自由度を有する機構であることが好適である。この態様では、第２動力伝達部は、入力側回転要素の回転の拘束及びその解除が可能な回転拘束機構を含み、第２断続機構は、エンジン及び被動機と入力側回転要素との結合及びその解除を行うことが可能な機構であり、制御装置は、第２断続機構によるエンジン及び被動機と入力側回転要素との結合を解除し且つ回転拘束機構により入力側回転要素の回転を拘束した状態で、エンジンから被動機へ伝達される動力、及び原動機と負荷との間で伝達される動力を制御する動力制御を実行することが好適である。また、この態様では、伝達機構は、サンギアとキャリアとリングギアを回転要素として含む遊星歯車機構を有し、入力側回転要素と配分用回転要素と出力側回転要素が、前記遊星歯車機構の回転要素により構成されていることが好適である。

本発明の一態様では、被動機は、エンジンからの動力を電気エネルギーを生成する発電機であり、原動機は、発電機が生成する電気エネルギーを利用して動力を発生する電動モータであることが好適である。

本発明によれば、エンジンの動力を互いに並列に設けられた変速機及び伝達機構の両方を介して負荷へ伝達することが可能な動力伝達システムにおいて、変速機に伝達される動力と伝達機構に伝達される動力の配分を能動的に制御することができる。その結果、変速機の容量を低減することができるとともに動力伝達効率を向上させることができる。

以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。

図１，２は、本発明の実施形態に係る動力伝達システムを備えた動力出力システムの概略構成を示す図であり、図１は概念図を示し、図２は搭載図を示す。本実施形態に係る動力出力システムは、ハイブリッド型の動力出力システムであり、以下に説明するエンジン１０、変速機１４、スタータジェネレータ１６、遊星歯車機構２０、モータジェネレータ２２、電子制御装置４２、クラッチＣ１，Ｃ２、及びブレーキＢ１を備えている。そして、本実施形態に係る動力出力システムは、以下に説明するように、エンジン１０からの動力を変速機１４により変速して負荷へ伝達することが可能であるとともに、エンジン１０からの動力を遊星歯車機構２０を介して負荷へ伝達することも可能である。なお、本実施形態に係る動力出力システムは、例えば車両の駆動に用いられるものである。

エンジン１０の発生する動力は、クラッチＣ１を介して変速機１４の入力軸２６へ伝達可能である。変速機１４は、入力軸２６に伝達された動力を変速して出力軸３６へ伝達する。変速機１４の出力軸３６に伝達された動力は、カウンタギア３８（中間軸３９）を介して車両の駆動輪４０へ伝達されることで、例えば車両の駆動等の負荷の駆動に用いられる。なお、エンジン１０の出力軸１０−１にはダンパ１１が設けられている。

図１，２では、変速機１４の一例として、ベルト式無段変速機（ＣＶＴ）を示している。ベルト式無段変速機１４は、入力軸２６に連結されたプライマリプーリ（入力回転部材）３０、出力軸３６に連結されたセカンダリプーリ（出力回転部材）３２、及びプライマリプーリ３０とセカンダリプーリ３２とに巻き掛けられた無端ベルト３４を備えており、プライマリプーリ３０に伝達されたエンジン１０からの動力を変速してセカンダリプーリ３２からカウンタギア３８を介して駆動輪４０へ伝達する。そして、ベルト式無段変速機１４は、プライマリプーリ３０及びセカンダリプーリ３２への無端ベルト３４の掛かり径を例えば油圧力により変化させることで変速比γ（＝入力軸２６の回転速度／出力軸３６の回転速度）を変更する。ただし、ここでの変速機１４の種類は特に限定されるものではなく、例えばトロイダル式無段変速機であってもよい。

スタータジェネレータ１６は、エンジン１０の出力軸１０−１に連結されており、エンジン１０からの動力を利用して回転駆動されることで電気エネルギーを生成する回生運転（発電運転）を行うことが可能である。つまり、スタータジェネレータ１６は、発電機（被動機）の機能を有する。スタータジェネレータ１６の回生運転により生成された電気エネルギーは、バッテリ等の蓄電装置に蓄積される。さらに、スタータジェネレータ１６は、蓄電装置に蓄積された電気エネルギーを基に動力を発生して停止状態のエンジン１０を始動することも可能である。なお、スタータジェネレータ１６のトルクについては、電子制御装置４２により制御することができる。

遊星歯車機構２０は、変速機１４に対し並列して設けられており、サンギアＳ、キャリアＣＲ、及びリングギアＲを回転要素として有するシングルピニオン遊星歯車により構成されている。サンギアＳは、モータジェネレータ２２と結合されており、モータジェネレータ２２からのトルクが伝達可能である。リングギアＲは、クラッチＣ２を介してエンジン１０の出力軸１０−１及びスタータジェネレータ１６と結合可能であり、エンジン１０からのトルクが伝達可能である。キャリアＣＲは、カウンタギア３８（中間軸３９）を介して駆動輪４０及び変速機１４の出力軸３６と結合されている。

モータジェネレータ２２は、スタータジェネレータ１６が発生する電気エネルギーや蓄電装置に蓄積された電気エネルギーを利用して回転駆動されることで動力を発生してサンギアＳへ出力する力行運転を行うことが可能である。さらに、モータジェネレータ２２は、サンギアＳに伝達された動力を基に電気エネルギーを生成する回生運転（発電運転）を行うことも可能である。このように、モータジェネレータ２２は、電動モータ（原動機）及び発電機（被動機）の両方の機能を有する。モータジェネレータ２２の回生運転により生成された電気エネルギーは、蓄電装置に蓄積される。なお、モータジェネレータ２２のトルクについては、電子制御装置４２により制御することができる。また、モータジェネレータ２２の最大出力は、スタータジェネレータ１６の最大出力と等しく（あるいはほぼ等しく）設定されている。

遊星歯車機構２０において、サンギアＳ、キャリアＣＲ、及びリングギアＲの３つの回転要素の回転速度は、図３の共線図に示す共線関係にある。ただし、図３の共線図において、ρはサンギアＳとリングギアＲの歯数比（０＜ρ＜１を満たす定数）である。図３の共線図では、駆動輪４０（変速機１４の出力軸３６）に結合されたキャリアＣＲが、モータジェネレータ２２に結合されたサンギアＳと、エンジン１０及びスタータジェネレータ１６に結合可能なリングギアＲとの間に配置されている。そして、遊星歯車機構２０は２自由度の回転自由度を有する機構であり、サンギアＳ、キャリアＣＲ、及びリングギアＲの３つの回転要素のうち２つの回転要素の回転速度が決まると、残りの１つの回転要素の回転速度も決まる。そのため、モータジェネレータ２２の動力（サンギアＳに伝達される動力）を決定することで、クラッチＣ２を介してリングギアＲに伝達されたエンジン１０からの動力を、キャリアＣＲから出力して駆動輪４０へ伝達することができる。

クラッチＣ１は、その係合／解放により、エンジン１０の出力軸１０−１及びスタータジェネレータ１６と変速機１４の入力軸２６（プライマリプーリ３０）との結合及びその解除を行うことが可能である。このクラッチＣ１により、エンジン１０及びスタータジェネレータ１６と駆動輪４０との変速機１４を介した結合及びその解除を行うことが可能である。クラッチＣ２は、その係合／解放により、エンジン１０の出力軸１０−１及びスタータジェネレータ１６とリングギアＲとの結合及びその解除を行うことが可能である。このクラッチＣ２により、エンジン１０及びスタータジェネレータ１６と駆動輪４０との遊星歯車機構２０を介した結合及びその解除を行うことが可能である。また、ブレーキＢ１は、その係合／解放により、リングギアＲの回転の拘束及びその解除を行うことが可能である。ここで、動力断続機構として機能するクラッチＣ１，Ｃ２及び回転拘束機構として機能するブレーキＢ１の各々は、例えば油圧力や電磁力を利用してその係合／解放を切り替えることが可能である。なお、図１，２は、クラッチＣ１，Ｃ２がドッグクラッチやシンクロクラッチ等の歯の噛み合いによって係合を行う噛み合いクラッチであり、ブレーキＢ１がバンドブレーキである例を示している。

図１に示すように、変速機１４のプライマリプーリ３０の回転中心軸は、エンジン１０の回転中心軸と一致している。そして、スタータジェネレータ１６、モータジェネレータ２２、及び遊星歯車機構２０が、プライマリプーリ３０の回転中心軸方向に沿って並んで配置された状態で、ケーシング１５内、より具体的にはエンジン１０とプライマリプーリ３０との間の空間内に収容されている。スタータジェネレータ１６の回転中心軸、モータジェネレータ２２の回転中心軸、及び遊星歯車機構２０の中心軸は、プライマリプーリ３０の回転中心軸及びエンジン１０の回転中心軸と一致している。図１，２では、モータジェネレータ２２がスタータジェネレータ１６及び遊星歯車機構２０よりもエンジン１０側に配置されており、遊星歯車機構２０がモータジェネレータ２２とスタータジェネレータ１６との間に配置されている。つまり、エンジン１０側からプライマリプーリ３０側へ、モータジェネレータ２２、遊星歯車機構２０、スタータジェネレータ１６の順に配置されている。クラッチＣ１は、スタータジェネレータ１６とプライマリプーリ３０との間に配置されており、クラッチＣ２は、スタータジェネレータ１６と遊星歯車機構２０との間に配置されている。

電子制御装置４２は、ＣＰＵを中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを記憶したＲＯＭと、一時的にデータを記憶するＲＡＭと、入出力ポートと、を備える。この電子制御装置４２には、図示しない各センサにより検出されたスロットル開度を示す信号、エンジン１０（スタータジェネレータ１６）の回転速度を示す信号、変速機１４の出力軸回転速度を示す信号、及びモータジェネレータ２２の回転速度を示す信号等が入力ポートを介して入力されている。一方、電子制御装置４２からは、変速機１４の変速比γを制御するための変速制御信号、エンジン１０の運転状態を制御するためのエンジン制御信号、スタータジェネレータ１６の運転状態を制御するためのジェネレータ制御信号、モータジェネレータ２２の運転状態を制御するためのモータ制御信号、及びクラッチＣ１，Ｃ２とブレーキＢ１の各々の係合状態を制御するためのクラッチ制御信号等が出力ポートを介して出力されている。

以上のように構成された本実施形態に係る動力出力システムにおいては、エンジン１０からの動力をクラッチＣ１及び変速機１４を介して駆動輪４０へ伝達することが可能な第１動力伝達経路と、エンジン１０からの動力をクラッチＣ２及び遊星歯車機構２０を介して駆動輪４０へ伝達することが可能な第２動力伝達経路と、が設けられている。そして、クラッチＣ１，Ｃ２の両方が係合された状態では、変速機１４及び遊星歯車機構２０の両方（第１動力伝達経路及び第２動力伝達経路の両方）を介してエンジン１０と駆動輪４０の間で動力伝達を行うことが可能である。

次に、本実施形態に係る動力出力システムの動作、特に、負荷（車両）を駆動する動作について説明する。なお、以下の説明において、遊星歯車機構２０のサンギアＳ、キャリアＣＲ、及びリングギアＲの回転方向については、車両が前進するときのキャリアＣＲの回転方向（図３の共線図の上向き）を正転方向とし、車両が後退するときのキャリアＣＲの回転方向（図３の共線図の下向き）を逆転方向とする。また、以下の説明においては、説明の便宜上、動力の損失が無いものとして説明する。

まず変速機１４及び遊星歯車機構２０の両方を介してエンジン１０と駆動輪４０の間で動力伝達を行う場合の動作について説明する。その場合、電子制御装置４２は、ブレーキＢ１を解放状態に制御するとともにクラッチＣ１，Ｃ２を係合状態に制御する。すなわち、図４に示すように、クラッチＣ１によりエンジン１０及びスタータジェネレータ１６と駆動輪４０とが変速機１４を介して結合され、且つクラッチＣ２によりエンジン１０及びスタータジェネレータ１６と駆動輪４０とが遊星歯車機構２０を介して結合された状態に制御する。その状態で、電子制御装置４２は、モータジェネレータ２２のトルク及びスタータジェネレータ１６のトルクを制御する。

ここで、モータジェネレータ２２のトルク（サンギアＳのトルク）をＴ_mg、リングギアＲのトルクをＴ_in、キャリアＣＲのトルクをＴ_out、モータジェネレータ２２の回転速度（サンギアＳの回転速度）をω_mg、エンジン１０の回転速度（リングギアＲの回転速度）をω_eng、キャリアＣＲの回転速度をω_out、モータジェネレータ２２の動力（サンギアＳの動力）をＰ_mg、リングギアＲの動力をＰ_in、キャリアＣＲの動力をＰ_outとすると、図３の共線図から以下の（１）〜（４）式が成立する。

（１）、（２）式から、リングギアＲのトルクＴ_inは、モータジェネレータ２２のトルクＴ_mgにより決まり、リングギアＲの動力Ｐ_inは、モータジェネレータ２２のトルクＴ_mgに応じて変化する。したがって、電子制御装置４２は、モータジェネレータ２２のトルクＴ_mgを変化させることで、リングギアＲの動力Ｐ_inを変化させることができる。

また、（３）式から、キャリアＣＲのトルクＴ_outは、リングギアＲのトルクＴ_inとモータジェネレータ２２のトルク（サンギアＳのトルク）Ｔ_mgを、それらのトルク比Ｔ_in／Ｔ_mgが所定比１／ρとなる状態で合成したトルクとなる。そして、（４）式から、キャリアＣＲの動力Ｐ_outは、リングギアＲの動力Ｐ_inとモータジェネレータ２２の動力（サンギアＳの動力）Ｐ_mgを合成した動力となる。

エンジン１０の動力Ｐ_engにより車両を前進方向に駆動する（駆動輪４０を正転方向に駆動する）ときは、電子制御装置４２は、モータジェネレータ２２のトルク制御によりサンギアＳに正転方向（図３の共線図の上向き）のトルクＴ_mgを作用させる。これによって、エンジン１０の動力Ｐ_engは、図５に示すように、その一部がスタータジェネレータ１６の回生運転による発電電力Ｐ_geに変換されるとともに、その残りが変速機１４及び遊星歯車機構２０の両方に分配されて伝達される。エンジン１０から遊星歯車機構２０に伝達された動力Ｐ_inは、モータジェネレータ２２の動力Ｐ_mgと合成され、この合成された動力Ｐ_outが駆動輪４０に伝達される。このとき、リングギアＲに伝達されたエンジン１０からのトルクＴ_inとサンギアＳに伝達されたモータジェネレータ２２からのトルクＴ_mgを、それらのトルク比Ｔ_in／Ｔ_mgが所定比１／ρとなる状態で合成してキャリアＣＲから駆動輪４０へ伝達するトルク合成動作が遊星歯車機構２０により行われる。また、エンジン１０から変速機１４に伝達された動力Ｐ_eng−Ｐ_ge−Ｐ_inは、変速機１４により変速されて駆動輪４０に伝達される。

前述したように、モータジェネレータ２２のトルクを変化させることで、遊星歯車機構２０に伝達される動力Ｐ_inを変化させることができる。そして、スタータジェネレータ１６のトルク（回生トルク）を変化させることで、スタータジェネレータ１６の発電電力Ｐ_geを変化させることができ、変速機１４に伝達される動力Ｐ_eng−Ｐ_ge−Ｐ_inを変化させることができる。そこで、電子制御装置４２は、モータジェネレータ２２のトルクＴ_mg及びスタータジェネレータ１６のトルク（回生トルク）Ｔ_geを制御することで、変速機１４に伝達される動力Ｐ_eng−Ｐ_ge−Ｐ_inと遊星歯車機構２０に伝達される動力Ｐ_inの配分を制御する動力配分制御を実行することができる。その際には、変速機１４の変速比γに関係なく、変速機１４に伝達される動力Ｐ_eng−Ｐ_ge−Ｐ_inと遊星歯車機構２０に伝達される動力Ｐ_inの配分を能動的に制御することができる。さらに、モータジェネレータ２２の動力Ｐ_mg及びスタータジェネレータ１６の発電電力Ｐ_geにより、駆動輪４０に伝達される動力を制御することもできる。動力損失を無視して考えると、モータジェネレータ２２の動力Ｐ_mgがスタータジェネレータ１６の発電電力Ｐ_geに等しいときは、駆動輪４０に伝達される動力がエンジン１０の動力Ｐ_engに等しくなる。また、モータジェネレータ２２の動力Ｐ_mgがスタータジェネレータ１６の発電電力Ｐ_geよりも大きいときは、駆動輪４０に伝達される動力がエンジン１０の動力Ｐ_engよりも大きくなり、モータジェネレータ２２の動力Ｐ_mgがスタータジェネレータ１６の発電電力Ｐ_geよりも小さいときは、駆動輪４０に伝達される動力がエンジン１０の動力Ｐ_engよりも小さくなる。モータジェネレータ２２の動力Ｐ_mgとスタータジェネレータ１６の発電電力Ｐ_geとの間に差が生じているときは、蓄電装置の充電または放電によってその差分が吸収される。

なお、図６の共線図における上側の共線に示すように、サンギアＳの回転がリングギアＲの回転と同方向であるときは（主に高車速時）、モータジェネレータ２２は力行運転となる（電動モータとして機能する）。一方、図６の共線図における下側の共線に示すように、サンギアＳの回転がリングギアＲの回転と逆転するときは（主に低車速時）、モータジェネレータ２２は回生運転となる（発電機として機能する）。そのため、動力配分制御については、主に高車速時に行うことが好ましい。

また、車両の運動エネルギーを回生するとき（車両の減速運転時）は、電子制御装置４２は、図７の共線図の矢印に示すように、モータジェネレータ２２のトルク制御によりサンギアＳに逆転方向（図７の共線図の下向き）のトルクＴ_mgを作用させる。これによって、駆動輪４０の動力は、図８に示すように、変速機１４及び遊星歯車機構２０の両方に分配されて伝達される。駆動輪４０から遊星歯車機構２０に伝達された動力は、スタータジェネレータ１６及びモータジェネレータ２２に分配されて伝達される。このとき、キャリアＣＲに伝達された駆動輪４０からのトルクＴ_outを、リングギアＲ及びサンギアＳにそれらのトルク比Ｔ_in／Ｔ_mgが所定比１／ρとなる状態で分配してスタータジェネレータ１６及びモータジェネレータ２２へそれぞれ伝達するトルク分配動作が遊星歯車機構２０により行われる。また、駆動輪４０から変速機１４に伝達された動力は、スタータジェネレータ１６に伝達される。なお、スタータジェネレータ１６及びモータジェネレータ２２に伝達された動力は、スタータジェネレータ１６及びモータジェネレータ２２の回生運転による発電電力にそれぞれ変換される。

車両の運動エネルギーを回生するときでも、モータジェネレータ２２のトルク制御により遊星歯車機構２０に伝達される動力を能動的に制御することができ、スタータジェネレータ１６のトルク制御により変速機１４に伝達される動力を能動的に制御することができる。したがって、電子制御装置４２は、モータジェネレータ２２のトルクＴ_mg及びスタータジェネレータ１６のトルクＴ_geを制御することで、変速機１４に伝達される動力と遊星歯車機構２０に伝達される動力の配分を制御する動力配分制御を実行することができる。さらに、モータジェネレータ２２及びスタータジェネレータ１６の回生運転により駆動輪４０の動力をモータジェネレータ２２及びスタータジェネレータ１６の発電電力に変換することができる。なお、電子制御装置４２は、例えば図示しないセンサにより検出された車両のアクセルペダルの操作量やブレーキペダルの操作量に基づいて、車両の運動エネルギーが回生されるときか否か（車両の減速運転時であるか否か）を判定することができる。

次に、電子制御装置４２により動力配分制御を実行するときの好適な具体例について説明する。

ここで、変速機（ＣＶＴ）１４を介して動力伝達を行うよりも遊星歯車機構２０を介して動力伝達を行う方が動力伝達効率を向上させることができる。また、変速機１４に伝達されるトルクが小さいときは、変速機１４における動力伝達効率が低下する。そこで、電子制御装置４２は、動力配分制御を実行するときには、エンジン１０のトルクＴｅに基づいてスタータジェネレータ１６のトルクＴ_ge及びモータジェネレータ２２のトルクＴ_mgを制御する、すなわち変速機１４に伝達される動力と遊星歯車機構２０に伝達される動力の配分を制御することが好ましい。より具体的には、電子制御装置４２は、エンジン１０のトルクＴｅの減少に対してスタータジェネレータ１６のトルク（回生トルク）Ｔ_ge及びモータジェネレータ２２のトルクＴ_mgを増大させることで、変速機１４に伝達される動力の配分を減少させるとともに遊星歯車機構２０に伝達される動力の配分を増大させることが好ましい。なお、エンジン１０のトルクＴｅについては、例えば図示しないセンサにより検出されたスロットル開度Ａ及びエンジン１０の回転速度ω_engから推定することができる。

また、無端ベルト３４のプライマリプーリ３０及びセカンダリプーリ３２への接触径比ｒ１／ｒ２を変化させることで変速比γを変更する無段変速機１４においては、接触径比ｒ１／ｒ２が１から離れるにつれて動力伝達効率が低下する。そこで、電子制御装置４２は、動力配分制御を実行するときには、接触径比ｒ１／ｒ２に基づいてスタータジェネレータ１６のトルクＴ_ge及びモータジェネレータ２２のトルクＴ_mgを制御することで、変速機１４に伝達される動力と遊星歯車機構２０に伝達される動力の配分を制御することが好ましい。より具体的には、電子制御装置４２は、接触径比ｒ１／ｒ２が１から離れるのに対してスタータジェネレータ１６のトルク（回生トルク）Ｔ_ge及びモータジェネレータ２２のトルクＴ_mgを増大させることで、変速機１４に伝達される動力の配分を減少させるとともに遊星歯車機構２０に伝達される動力の配分を増大させることが好ましい。ここでの接触径比ｒ１／ｒ２については、例えば変速比γ（＝エンジン１０の回転速度ω_eng／出力軸３６の回転速度ω_out）から求めることができる。そこで、電子制御装置４２は、変速比γに基づいてスタータジェネレータ１６のトルクＴ_ge及びモータジェネレータ２２のトルクＴ_mg（変速機１４に伝達される動力と遊星歯車機構２０に伝達される動力の配分）を制御することができる。なお、変速機１４がローラの入出力ディスクへの接触径比ｒ１／ｒ２を変化させることで変速比γを変更するトロイダル式無段変速機である場合でも、電子制御装置４２は、動力配分制御を実行するときには、接触径比ｒ１／ｒ２に基づいてスタータジェネレータ１６のトルクＴ_ge及びモータジェネレータ２２のトルクＴ_mgを制御することが好ましい。ここでの接触径比ｒ１／ｒ２については、例えば変速比γやローラ傾転角から求めることができる。

また、変速機１４の最大トルク伝達容量を低減してエンジン１０の最大トルクより小さく設定した場合において、エンジン１０から変速機１４に伝達されるトルクが変速機１４の最大トルク伝達容量を超えるときは、変速機１４に滑りが発生することになる。そこで、電子制御装置４２は、動力配分制御を実行するときには、エンジン１０から変速機１４に伝達されるトルクが変速機１４の最大トルク伝達容量（所定量）を超えないように、スタータジェネレータ１６のトルクＴ_ge及びモータジェネレータ２２のトルクＴ_mgを制御することで、変速機１４に伝達される動力と遊星歯車機構２０に伝達される動力の配分を制御することが好ましい。より具体的には、電子制御装置４２は、エンジン１０のトルクＴｅが変速機１４の最大トルク伝達容量より大きいと判定したときは、エンジン１０から変速機１４に伝達されるトルクＴｅ−Ｔ_ge−Ｔ_inが変速機１４の最大トルク伝達容量を下回るようにスタータジェネレータ１６のトルク（回生トルク）Ｔ_ge及びモータジェネレータ２２のトルクＴ_mg（＝ρ×Ｔ_in）を制御することが好ましい。この制御によって、エンジン１０のトルクが大きい高負荷走行状態において変速機１４に伝達されるトルクを低減することができ、変速機１４の最大トルク伝達容量を低減することができる。

なお、変速機１４の最大トルク伝達容量を低減することができると、変速機１４の伝達効率も向上する。よって、エンジン１０のトルクが小さい低負荷走行状態では、遊星歯車機構２０に動力を伝達させずに、変速機１４による動力伝達を行った方が動力伝達効率が最適となる場合がある。元々変速機１４への伝達トルクが小さくなる低負荷走行状態においては、動力配分制御により変速機１４に伝達されるトルクをさらに低下させると、変速機１４の伝達効率が低下した結果、動力伝達システム全体での伝達効率がかえって低下する場合も生じるためである。そこで、電子制御装置４２は、エンジン１０のトルクＴｅが設定値（変速機１４の最大トルク伝達容量より十分小さい値）より小さいと判定したときは、動力配分制御を行わずに（遊星歯車機構２０による動力伝達を行わずに）、変速機１４による動力伝達を行うことが好ましい。つまり、電子制御装置４２は、エンジン１０のトルクＴｅが設定値以上であると判定したときに、動力配分制御を行うことが好ましい。

また、本実施形態に係る動力出力システムにおいては、エンジン１０の動力を駆動輪４０へ伝達させずにモータジェネレータ２２の動力により車両を駆動するＥＶ走行を行うこともできる。このＥＶ走行を行う場合、電子制御装置４２は、クラッチＣ１，Ｃ２を解放状態に制御するとともにブレーキＢ１を係合状態に制御する。すなわち、図９に示すように、エンジン１０及びスタータジェネレータ１６と駆動輪４０との変速機１４及び遊星歯車機構２０を介した結合が解除され且つリングギアＲの回転がロックされた状態に制御する。その状態で、電子制御装置４２は、モータジェネレータ２２のトルクＴ_mgを制御することで、モータジェネレータ２２と駆動輪４０の間で伝達される動力を制御するＥＶ走行制御を実行する。このＥＶ走行制御については、主に低車速時に行うことが好ましい。

モータジェネレータ２２の動力により車両を前進方向に駆動するときは、電子制御装置４２は、モータジェネレータ２２のトルク制御によりサンギアＳに正転方向のトルクＴ_mgを作用させる。これによって、モータジェネレータ２２の力行運転が行われ、モータジェネレータ２２の動力が遊星歯車機構２０により変速（減速）されて駆動輪４０に伝達される。一方、車両の運動エネルギーを回生するとき（車両の減速運転時）は、電子制御装置４２は、モータジェネレータ２２のトルク制御によりサンギアＳに逆転方向のトルクＴ_mgを作用させる。これによって、モータジェネレータ２２の回生運転が行われ、駆動輪４０の動力が遊星歯車機構２０を介してモータジェネレータ２２に伝達されてモータジェネレータ２２の発電電力に変換される。

なお、電子制御装置４２は、ＥＶ走行制御を実行するときには、図１０に示すように、エンジン１０及びスタータジェネレータ１６の運転を停止した状態で、モータジェネレータ２２と駆動輪４０の間で伝達される動力を制御することができる。あるいは、電子制御装置４２は、ＥＶ走行制御を実行するときには、スタータジェネレータ１６によりエンジン１０を始動した後に、スタータジェネレータ１６の回生運転によりエンジン１０からスタータジェネレータ１６へ伝達される動力を制御するとともに、モータジェネレータ２２と駆動輪４０の間で伝達される動力を制御することもできる。この動力制御によって、図１１に示すように、エンジン１０の動力をスタータジェネレータ１６の発電電力に変換することができ、この発電電力を用いてモータジェネレータ２２の力行運転を行うことで、モータジェネレータ２２の動力を駆動輪４０へ伝達することができる。

ここでは、例えばバッテリのＳＯＣ等の蓄電装置の充電状態に基づいて、エンジン１０及びスタータジェネレータ１６の運転を行うか否かを選択することができる。より具体的には、電子制御装置４２は、ＥＶ走行制御を実行する場合にバッテリのＳＯＣ（蓄電装置の充電状態）が設定量以上であるときは、エンジン１０及びスタータジェネレータ１６の運転を停止する方を選択する。一方、電子制御装置４２は、ＥＶ走行制御を実行する場合にバッテリのＳＯＣが設定量よりも低いときは、エンジン１０の運転を行うとともにスタータジェネレータ１６の回生運転を行う方を選択する。これによって、蓄電装置の充電状態（バッテリのＳＯＣ）を適正範囲内に保つようにＥＶ走行を行うことができる。また、バッテリのＳＯＣが低い場合でもＥＶ走行を行うことができる。なお、バッテリのＳＯＣについては、例えば図示しないセンサにより検出されたバッテリの電流及びバッテリの電圧に基づいて推定することができる。

また、本実施形態に係る動力出力システムにおいては、エンジン１０の動力により車両を駆動するときに、モータジェネレータ２２の動力により車両の駆動をアシストすることもできる。その場合、電子制御装置４２は、クラッチＣ２を解放状態に制御するとともにクラッチＣ１を係合状態に制御する。すなわち、図１２に示すように、エンジン１０及びスタータジェネレータ１６と駆動輪４０とが変速機１４を介して結合され且つエンジン１０及びスタータジェネレータ１６と駆動輪４０との遊星歯車機構２０を介した結合が解除された状態に制御することで、変速機１４を介してエンジン１０と駆動輪４０の間で動力伝達を行う。さらに、電子制御装置４２は、図１２に示すように、ブレーキＢ１を係合状態に制御することで、リングギアＲの回転がロックされた状態に制御する。その状態で、電子制御装置４２は、モータジェネレータ２２のトルクＴ_mgを制御することで、モータジェネレータ２２と駆動輪４０の間で伝達される動力を制御する動力補助制御を実行する。この動力補助制御の実行時には、電子制御装置４２は、エンジン１０の動力が高効率運転可能な所定値になるようにエンジン１０の運転状態を制御するとともに、車両（負荷）の要求動力とエンジン１０の動力との偏差をモータジェネレータ２２の動力により補償することができる。なお、動力補助制御については、主に高車速時に行うことが好ましい。

エンジン１０の動力により車両を前進方向に駆動するときに車両の要求動力がエンジン１０の動力より大きい場合は、電子制御装置４２は、モータジェネレータ２２のトルク制御によりサンギアＳに正転方向のトルクＴ_mgを作用させる。これによって、モータジェネレータ２２の力行運転が行われ、図１３に示すように、モータジェネレータ２２の動力が遊星歯車機構２０により変速（減速）されて駆動輪４０に伝達される。それとともに、図１３に示すように、エンジン１０の動力が変速機１４により変速されて駆動輪４０に伝達される。一方、車両の要求動力がエンジン１０の動力より小さい場合は、電子制御装置４２は、モータジェネレータ２２のトルク制御によりサンギアＳに逆転方向のトルクＴ_mgを作用させる。これによって、モータジェネレータ２２の回生運転が行われ、駆動輪４０の動力が遊星歯車機構２０を介してモータジェネレータ２２に伝達されてモータジェネレータ２２の発電電力に変換される。

また、車両の運動エネルギーを回生するとき（車両の減速運転時）にも、電子制御装置４２は、モータジェネレータ２２のトルク制御によりサンギアＳに逆転方向のトルクＴ_mgを作用させる。これによって、モータジェネレータ２２の回生運転が行われ、図１４に示すように、駆動輪４０の動力が遊星歯車機構２０を介してモータジェネレータ２２に伝達されてモータジェネレータ２２の発電電力に変換される。それとともに、スタータジェネレータ１６の回生運転を行うことで、図１４に示すように、駆動輪４０の動力が変速機１４を介してスタータジェネレータ１６に伝達されてスタータジェネレータ１６の発電電力に変換される。なお、車両の運動エネルギーを回生するときには、クラッチＣ１を解放することもできる。その場合は、モータジェネレータ２２の回生運転を行うことで、図１５に示すように、駆動輪４０の動力が遊星歯車機構２０を介してモータジェネレータ２２に伝達されてモータジェネレータ２２の発電電力に変換される。

また、電子制御装置４２は、動力補助制御の実行時には、スタータジェネレータ１６の回生運転によりエンジン１０からスタータジェネレータ１６へ伝達される動力（スタータジェネレータ１６の発電電力）を制御することで、エンジン１０から変速機１４へ伝達される動力を制御するとともに、モータジェネレータ２２と駆動輪４０の間で伝達される動力を制御することもできる。この動力制御によって、図１６に示すように、エンジン１０の動力をスタータジェネレータ１６の発電電力と変速機１４へ伝達される動力とに分配することができるとともに、スタータジェネレータ１６の発電電力を用いてモータジェネレータ２２の力行運転を行うことで、モータジェネレータ２２の動力を駆動輪４０へ伝達することができる。つまり、エンジン１０と駆動輪４０の間で動力伝達を行うときに、変速機１４を介して伝達される動力とスタータジェネレータ１６及びモータジェネレータ２２を介して伝達される動力の配分を制御することができる。

前述のように、変速機１４の最大トルク伝達容量を低減してエンジン１０の最大トルクより小さく設定した場合において、エンジン１０から変速機１４に伝達されるトルクが変速機１４の最大トルク伝達容量を超えるときは、変速機１４に滑りが発生することになる。そこで、電子制御装置４２は、動力補助制御を実行するときには、エンジン１０から変速機１４に伝達されるトルクが変速機１４の最大トルク伝達容量（所定量）を超えないように、スタータジェネレータ１６のトルクＴ_geを制御することが好ましい。より具体的には、電子制御装置４２は、エンジン１０のトルクＴｅが変速機１４の最大トルク伝達容量より大きいと判定したときは、エンジン１０から変速機１４に伝達されるトルクＴｅ−Ｔ_geが変速機１４の最大トルク伝達容量を下回るようにスタータジェネレータ１６のトルク（回生トルク）Ｔ_geを制御することが好ましい。そして、スタータジェネレータ１６の回生トルクＴ_geによる駆動輪４０への伝達トルクの低下分をモータジェネレータ２２の力行トルクＴ_mgにより補償する。

また、本実施形態に係る動力出力システムにおいて、停止状態の車両を前進方向に駆動する（停止状態の駆動輪４０を正転方向に駆動する）発進動作を行うときは、電子制御装置４２は、クラッチＣ１，Ｃ２を解放状態に制御するとともにブレーキＢ１を係合状態に制御する。その状態で、電子制御装置４２は、モータジェネレータ２２のトルク制御によりサンギアＳに正転方向のトルクＴ_mgを作用させることで、車両を前進方向に発進させる。

なお、電子制御装置４２は、発進動作を実行するときには、エンジン１０の運転を停止した状態でモータジェネレータ２２のトルク制御を行うことができる。あるいは、電子制御装置４２は、発進動作を実行するときには、エンジン１０の運転が行われている状態でモータジェネレータ２２のトルク制御を行うこともできる。ここでは、例えば駆動輪４０の要求トルクに基づいて、エンジン１０の運転を行うか否かを選択することができる。より具体的には、電子制御装置４２は、発進動作を実行する場合に駆動輪４０の要求トルクが設定値以下のときは、エンジン１０の運転を停止する方を選択する。一方、電子制御装置４２は、発進動作を実行する場合に駆動輪４０の要求トルクが設定値よりも大きいときは、エンジン１０の運転を行う方を選択する。これによって、モータジェネレータ２２の電流が増大する場合に、エンジン１０の動力を利用してスタータジェネレータ１６による発電を行うことができ、蓄電装置の充電状態（バッテリのＳＯＣ）の低下を抑えることができる。また、車両の急発進時に、ＥＶ走行からエンジン１０の動力を用いた走行に速やかに切り替えることができる。なお、駆動輪４０の要求トルクについては、例えば図示しないセンサにより検出されたアクセル開度から設定することができる。

また、本実施形態に係る動力出力システムにおいて、車両を後退させるリバース走行動作を行うときは、電子制御装置４２は、クラッチＣ１，Ｃ２を解放状態に制御するとともにブレーキＢ１を係合状態に制御する。その状態で、電子制御装置４２は、モータジェネレータ２２のトルク制御によりサンギアＳに逆転方向のトルクＴ_mgを作用させることで、車両を後退させる。

また、本実施形態に係る動力出力システムにおいて、停止状態のエンジン１０を始動するエンジン始動動作を実行するときは、電子制御装置４２は、クラッチＣ１，Ｃ２を解放状態に制御する（必須ではないがブレーキＢ１については係合状態に制御する）。その状態で、電子制御装置４２は、スタータジェネレータ１６の力行運転によりスタータジェネレータ１６の動力をエンジン１０へ伝達することで、エンジン１０のクランキングを行う。エンジン１０のクランキング時には、クラッチＣ１，Ｃ２の解放により起震源のエンジン１０と振動要素を有する遊星歯車機構２０とが切り離されているため、エンジン１０のクランキング時の振動・騒音を低減することができる。なお、このエンジン始動動作については、車両停止時に行うこともできるし、車両走行時（ＥＶ走行時）に行うこともできる。

以上説明した本実施形態の各動作において、クラッチＣ１，Ｃ２及びブレーキＢ１の係合／解放をまとめると下表に示すようになる。ただし、下表において、○は係合、空欄は解放を表す。

以上説明した本実施形態においては、変速機１４及び遊星歯車機構２０の両方を介してエンジン１０と駆動輪４０の間で動力伝達を行うときに、スタータジェネレータ１６のトルクＴ_ge及びモータジェネレータ２２のトルクＴ_mgを制御することで、変速機１４に伝達される動力Ｐ_eng−Ｐ_ge−Ｐ_inと遊星歯車機構２０に伝達される動力Ｐ_inの配分を能動的に制御することができる。例えば入力軸２６のトルクが小さい状態や無端ベルト３４のプライマリプーリ３０及びセカンダリプーリ３２への接触径比ｒ１／ｒ２が１から大きく離れた状態等の変速機１４の動力伝達効率が低下する状態では、スタータジェネレータ１６のトルク（回生トルク）Ｔ_ge及びモータジェネレータ２２のトルクＴ_mgを増大させて、変速機１４に伝達される動力Ｐ_eng−Ｐ_ge−Ｐ_inの配分を減少させるとともに遊星歯車機構２０に伝達される動力Ｐ_inの配分を増大させることで、動力伝達効率を向上させることができる。また、エンジン１０のトルクＴｅが変速機１４の最大トルク伝達容量より大きくなる状態では、スタータジェネレータ１６のトルク（回生トルク）Ｔ_ge及びモータジェネレータ２２のトルクＴ_mgを増大させて、変速機１４に伝達される動力Ｐ_eng−Ｐ_ge−Ｐ_inの配分を減少させるとともに遊星歯車機構２０に伝達される動力Ｐ_inの配分を増大させることで、変速機１４の最大トルク伝達容量を小さく設定しても変速機１４の滑りを抑制することができる。このように、本実施形態によれば、変速機１４に伝達される動力Ｐ_eng−Ｐ_ge−Ｐ_inと遊星歯車機構２０に伝達される動力Ｐ_inの配分を適切に制御することができるので、変速機１４の最大トルク伝達容量を低減することができるとともに動力伝達効率を向上させることができる。さらに、スタータジェネレータ１６の発電電力Ｐ_geを利用してモータジェネレータ２２に動力Ｐ_mgを発生させることができるため、蓄電装置の充電状態（バッテリのＳＯＣ）が低いときでも、変速機１４に伝達される動力Ｐ_eng−Ｐ_ge−Ｐ_inと遊星歯車機構２０に伝達される動力Ｐ_inの配分を能動的に制御することができる。さらに、スタータジェネレータ１６の最大出力をモータジェネレータ２２の最大出力と等しく（あるいはほぼ等しく）設定することで、スタータジェネレータ１６の発電電力をモータジェネレータ２２の動力に効率よく用いることができる。そのため、バッテリのＳＯＣが低いときでも、スタータジェネレータ１６の発電電力Ｐ_ge及びモータジェネレータ２２の動力Ｐ_mgを増大させて、変速機１４に伝達される動力Ｐ_eng−Ｐ_ge−Ｐ_inの配分を減少させるとともに遊星歯車機構２０に伝達される動力Ｐ_inの配分を増大させることができ、動力伝達効率を向上させることができる。

なお、特許文献３〜５においては、無段変速機の入出力軸間を他の伝動装置（例えばギアやチェーン等）により連結可能とし、エンジンの動力を無段変速機及び伝動装置の両方を介して負荷へ伝達可能にしている。しかし、特許文献３〜５においては、無段変速機の変速比が特定の値にあるときしか伝動装置を介した動力伝達を行うことができない。これに対して本実施形態においては、変速機１４の変速比γの値に関係なく遊星歯車機構２０を介した動力伝達を行うことができる。したがって、広範囲の変速比γにおいて動力伝達効率を向上させることができる。

また、変速機１４の最大トルク伝達容量を低減する効果を向上させるためには、スタータジェネレータ１６の最大トルク（最大回生トルク）及びモータジェネレータ２２の最大トルクを増大させて、エンジン１０から変速機１４へ伝達される最大トルクを減少させることが望ましい。ただし、スタータジェネレータ１６の最大トルク及びモータジェネレータ２２の最大トルクを増大させると、スタータジェネレータ１６の外径及びモータジェネレータ２２の外径も増大するため、システムの大型化を招きやすくなる。また、遊星歯車機構２０の中心軸をモータジェネレータ２２の回転中心軸からずらして配置すると、モータジェネレータ２２と遊星歯車機構２０との間の動力伝達効率が低下しやすくなる。これに対し、変速機１４の入力軸２６上や出力軸３６上は、プライマリプーリ３０やセカンダリプーリ３２がすでに配置され、その外径がすでに同軸上の径方向の面積を占有しているため、新たにスタータジェネレータ１６、モータジェネレータ２２、及び遊星歯車機構２０を配置することによる搭載性悪化は相対的に低い。ただし、変速機１４の出力軸３６には増幅されたトルクが伝達されるため、変速機１４の出力軸３６側に設けるベアリングやギアについては、その幅を増大させる必要がある。そのため、変速機１４の出力軸３６上にスタータジェネレータ１６、モータジェネレータ２２、及び遊星歯車機構２０を配置すると、出力軸３６方向の長さが大幅に増大する。

そこで、本実施形態では、スタータジェネレータ１６、モータジェネレータ２２、及び遊星歯車機構２０を、それらの中心軸をプライマリプーリ３０の回転中心軸及びエンジン１０の回転中心軸と一致させた状態で、エンジン１０とプライマリプーリ３０との間の空間内に配置している。この配置によって、モータジェネレータ２２と遊星歯車機構２０との間の動力伝達効率を向上させることができるとともに、スタータジェネレータ１６の外径（最大トルク）及びモータジェネレータ２２の外径（最大トルク）を増大させることができる。そのため、変速機１４の最大トルク伝達容量を低減する効果を向上させることができ、変速機１４の軸方向長さを低減することができる。さらに、変速機１４の入力軸２６方向の長さを大幅に増大させることなく、スタータジェネレータ１６、モータジェネレータ２２、及び遊星歯車機構２０をケーシング１５内に収容することができる。このように、本実施形態によれば、スタータジェネレータ１６、モータジェネレータ２２、及び遊星歯車機構２０の搭載性を悪化させることなく、スタータジェネレータ１６の最大トルク及びモータジェネレータ２２の最大トルクを増大させることができ、変速機１４の最大トルク伝達容量を低減する効果を向上させることができる。その結果、システムの小型化を図ることができる。さらに、モータジェネレータ２２をスタータジェネレータ１６及び遊星歯車機構２０よりもエンジン１０側に配置することで、モータジェネレータ２２の外径をさらに増大させることができ、モータジェネレータ２２の最大トルクをさらに増大させることができる。

また、本実施形態においては、クラッチＣ１，Ｃ２に噛み合いクラッチ、ブレーキＢ１にバンドブレーキを用いることで、クラッチＣ１，Ｃ２及びブレーキＢ１を小型化することができ、クラッチＣ１，Ｃ２及びブレーキＢ１の搭載性を向上させることができる。さらに、クラッチＣ１，Ｃ２及びブレーキＢ１の解放時の引き摺り損失を低減することができる。

また、本実施形態においては、クラッチＣ１，Ｃ２を解放し且つブレーキＢ１を係合した状態で、エンジン１０の動力を駆動輪４０へ伝達させずにモータジェネレータ２２の動力により車両を駆動するＥＶ走行を行うことができる。さらに、ＥＶ走行の際には、エンジン１０の動力を利用してスタータジェネレータ１６の発電運転を行うことで、バッテリのＳＯＣが低い場合でもＥＶ走行を行うことができる。さらに、本実施形態では、モータジェネレータ２２の最大トルクを増大させることができるとともにモータジェネレータ２２の動力を遊星歯車機構２０で減速して駆動輪４０へ伝達することができるので、ＥＶ走行時に車両（駆動輪４０）の駆動力を十分に確保することができる。さらに、発進動作時にもモータジェネレータ２２により車両の駆動力を十分に確保することができるので、トルクコンバータ等の発進装置をエンジン１０と変速機１４との間に設ける必要がなくなる。さらに、リバース走行動作時にもモータジェネレータ２２により車両の駆動力を十分に確保することができるので、エンジン１０のトルクの方向を逆転させるか否かを切り替える前後進切替機構をエンジン１０と変速機１４との間に設ける必要がなくなる。その結果、システムの小型化を図ることができる。

次に、本実施形態の他の構成例について説明する。

図１７，１８は、図１，２と比較して、クラッチＣ１に湿式多板クラッチ等の摩擦クラッチを用いた例を示し、図１７は概念図を示し、図１８は搭載図を示す。この構成例では、電子制御装置４２は、エンジン１０の運転が行われている状態で、クラッチＣ１の締結力を徐々に増大させてエンジン１０のトルクを変速機１４を介して駆動輪４０へ伝達することによっても、発進動作を行うことが可能である。

また、図１９に示す構成例では、図１，２に示す構成例と比較して、スタータジェネレータ１６がモータジェネレータ２２及び遊星歯車機構２０よりもエンジン１０側に配置されており、遊星歯車機構２０がスタータジェネレータ１６とモータジェネレータ２２との間に配置されている。つまり、エンジン１０側からプライマリプーリ３０側へ、スタータジェネレータ１６、遊星歯車機構２０、モータジェネレータ２２の順に配置されている。クラッチＣ１は、モータジェネレータ２２とプライマリプーリ３０との間に配置されており、クラッチＣ２は、スタータジェネレータ１６と遊星歯車機構２０との間に配置されている。この構成例によれば、スタータジェネレータ１６の外径をさらに増大させることができ、スタータジェネレータ１６の最大トルクをさらに増大させることができる。また、図２０は、図１９と比較して、クラッチＣ１に摩擦クラッチを用いた例を示す。

また、図２１は、図１，２と比較して、変速機１４がトロイダル式無段変速機（ＣＶＴ）である例を示す。トロイダル式無段変速機１４は、入力軸２６に連結された入力ディスク（入力回転部材）３１、出力軸３６に連結された出力ディスク（出力回転部材）３３、及び入出力ディスク３１，３３間に挟持されたローラ３５を備えており、ローラ３５の入出力ディスク３１，３３への接触径比ｒ１／ｒ２（ローラ傾転角）を変化させることで変速比γを変更する。入力ディスク３１の回転中心軸は、エンジン１０の回転中心軸と一致している。そして、スタータジェネレータ１６、モータジェネレータ２２、及び遊星歯車機構２０が、エンジン１０と入力ディスク３１との間の空間内に、入力ディスク３１の回転中心軸方向に沿って並んで配置されている。スタータジェネレータ１６の回転中心軸、モータジェネレータ２２の回転中心軸、及び遊星歯車機構２０の中心軸は、入力ディスク３１の回転中心軸及びエンジン１０の回転中心軸と一致している。図２１では、スタータジェネレータ１６がモータジェネレータ２２及び遊星歯車機構２０よりもエンジン１０側に配置されており、遊星歯車機構２０がスタータジェネレータ１６とモータジェネレータ２２との間に配置されている。つまり、エンジン１０側からプライマリプーリ３０側へ、スタータジェネレータ１６、遊星歯車機構２０、モータジェネレータ２２の順に配置されている。クラッチＣ１は、モータジェネレータ２２と入力ディスク３１との間に配置されており、クラッチＣ２は、スタータジェネレータ１６と遊星歯車機構２０との間に配置されている。変速機１４がトロイダル式無段変速機である場合でも、スタータジェネレータ１６、モータジェネレータ２２、及び遊星歯車機構２０の搭載性を悪化させることなく、スタータジェネレータ１６の最大トルク（外径）及びモータジェネレータ２２の最大トルク（外径）を増大させることができ、変速機１４の最大トルク伝達容量を低減することができる。また、図２２は、図２１と比較して、クラッチＣ１に摩擦クラッチを用いた例を示す。

また、図２３に示す構成例では、図２１に示す構成例と比較して、モータジェネレータ２２がスタータジェネレータ１６と遊星歯車機構２０との間に配置されており、エンジン１０側からプライマリプーリ３０側へ、スタータジェネレータ１６、モータジェネレータ２２、遊星歯車機構２０の順に配置されている。クラッチＣ１，Ｃ２は、遊星歯車機構２０と入力ディスク３１との間に配置されており、遊星歯車機構２０側から入力ディスク３１側へ、クラッチＣ２、クラッチＣ１の順に配置されている。また、図２４は、図２３と比較して、クラッチＣ１に摩擦クラッチを用いた例を示す。

また、図２５，２６は、図２１，２３とそれぞれ比較して、遊星歯車機構２０がダブルピニオン遊星歯車である例を示す。リングギアＲは、変速機１４の出力軸３６（駆動輪４０）と結合されており、キャリアＣＲは、クラッチＣ２を介してエンジン１０の出力軸１０−１及びスタータジェネレータ１６と結合可能である。ブレーキＢ１は、その係合／解放により、キャリアＣＲの回転の拘束及びその解除を行うことが可能である。また、図２７，２８は、図２５，２６とそれぞれ比較して、クラッチＣ１に摩擦クラッチを用いた例を示す。

以上説明した実施形態においては、電動モータ（原動機）及び発電機（被動機）として機能するモータジェネレータ２２の代わりに、油圧モータ（原動機）及び油圧ポンプ（被動機）として機能する油圧ポンプモータを設け、発電機（被動機）として機能するスタータジェネレータ１６の代わりに、油圧ポンプ（被動機）として機能する油圧スタータポンプを設けることもできる。ここでの油圧スタータポンプは、エンジン１０からの動力を利用して回転駆動されることで作動油のエネルギーを生成することが可能であり、油圧スタータポンプにより生成された作動油のエネルギーは、アキュムレータに蓄積される。さらに、油圧スタータポンプは、アキュムレータに蓄積された作動油のエネルギーを基に動力を発生して停止状態のエンジン１０を始動することも可能である。また、油圧ポンプモータは、油圧スタータポンプが発生する作動油のエネルギーやアキュムレータに蓄積された作動油のエネルギーを利用して回転駆動されることで動力を発生して遊星歯車機構２０へ出力することが可能である。さらに、油圧ポンプモータは、遊星歯車機構２０から伝達された動力を基に作動油のエネルギーを生成してアキュムレータに蓄積することも可能である。そして、油圧ポンプモータの最大出力は、油圧スタータポンプの最大出力と等しく（あるいはほぼ等しく）設定されている。ここでの油圧ポンプモータ及び油圧スタータポンプとしては、可変容量式のものを用いることができる。そして、電子制御装置４２は、油圧ポンプモータの容量及び油圧スタータポンプの容量をそれぞれ制御することで、油圧ポンプモータのトルク及び油圧スタータポンプのトルクをそれぞれ制御することができる。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態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。

実施形態に係る動力出力システムの概略構成を示す図である。 実施形態に係る動力出力システムの概略構成を示す図である。 実施形態の遊星歯車機構の各回転要素の回転速度を示す共線図である。 実施形態における動力配分制御を説明する図である。 実施形態に係る動力出力システムの動力の流れを説明する図である。 実施形態における動力配分制御を説明する共線図である。 実施形態における動力配分制御を説明する共線図である。 実施形態における動力配分制御を説明する図である。 実施形態におけるＥＶ走行制御を説明する図である。 実施形態におけるＥＶ走行制御を説明する図である。 実施形態におけるＥＶ走行制御を説明する図である。 実施形態における動力補助制御を説明する図である。 実施形態における動力補助制御を説明する図である。 実施形態における動力補助制御を説明する図である。 実施形態における動力補助制御を説明する図である。 実施形態における動力補助制御を説明する図である。 実施形態に係る動力出力システムの他の概略構成を示す図である。 実施形態に係る動力出力システムの他の概略構成を示す図である。 実施形態に係る動力出力システムの他の概略構成を示す図である。 実施形態に係る動力出力システムの他の概略構成を示す図である。 実施形態に係る動力出力システムの他の概略構成を示す図である。 実施形態に係る動力出力システムの他の概略構成を示す図である。 実施形態に係る動力出力システムの他の概略構成を示す図である。 実施形態に係る動力出力システムの他の概略構成を示す図である。 実施形態に係る動力出力システムの他の概略構成を示す図である。 実施形態に係る動力出力システムの他の概略構成を示す図である。 実施形態に係る動力出力システムの他の概略構成を示す図である。 実施形態に係る動力出力システムの他の概略構成を示す図である。

符号の説明

１０ エンジン、１４ 変速機、１５ ケーシング、１６ スタータジェネレータ、２０ 遊星歯車機構、２２ モータジェネレータ、２６ 入力軸、３０ プライマリプーリ、３１ 入力ディスク、３２ セカンダリプーリ、３３ 出力ディスク、３４ 無端ベルト、３５ ローラ、３６ 出力軸、４０ 駆動輪、４２ 電子制御装置、Ｂ１ ブレーキ、Ｃ１，Ｃ２ クラッチ、ＣＲ キャリア、Ｒ リングギア、Ｓ サンギア。

Claims (11)

1. エンジンからの動力を変速機により変速して負荷へ伝達することが可能な第１動力伝達部と、
   エンジンからの動力を変速機に対し並列に設けられた伝達機構を介して負荷へ伝達することが可能な第２動力伝達部と、
   エンジンからの動力を利用してエネルギーを生成する被動機と、
   被動機が生成するエネルギーを利用して動力を発生する原動機と、
   原動機のトルク及び被動機のトルクを制御する制御装置と、
   を有し、
   伝達機構は、エンジンからのトルクと原動機からのトルクをそれらのトルク比が所定比となる状態で合成して負荷へ伝達するトルク合成動作を行うことが可能な機構であり、
   制御装置は、変速機及び伝達機構の両方を介してエンジンと負荷の間で動力伝達が行われるときに、原動機のトルク及び被動機のトルクを制御することで、変速機に伝達される動力と伝達機構に伝達される動力の配分を制御する動力配分制御を実行する、動力伝達システム。
2. 請求項１に記載の動力伝達システムであって、
   変速機は、入力回転部材に伝達されたエンジンからの動力を変速して出力回転部材から負荷へ伝達し、
   変速機の入力回転部材の回転中心軸がエンジンの回転中心軸と一致しており、
   被動機、原動機、及び伝達機構が、エンジンと変速機の入力回転部材との間に配置されている、動力伝達システム。
3. 請求項２に記載の動力伝達システムであって、
   被動機の回転中心軸、原動機の回転中心軸、及び伝達機構の中心軸が、エンジンの回転中心軸及び変速機の入力回転部材の回転中心軸と一致している、動力伝達システム。
4. 請求項２または３に記載の動力伝達システムであって、
   原動機が被動機及び伝達機構よりもエンジン側に配置されている、動力伝達システム。
5. 請求項２または３に記載の動力伝達システムであって、
   被動機が原動機及び伝達機構よりもエンジン側に配置されている、動力伝達システム。
6. 請求項１〜５のいずれか１に記載の動力伝達システムであって、
   原動機の最大出力が被動機の最大出力と略等しく設定されている、動力伝達システム。
7. 請求項１〜６のいずれか１に記載の動力伝達システムであって、
   第１動力伝達部は、エンジン及び被動機と負荷との変速機を介した結合及びその解除を行うことが可能な第１断続機構を含み、
   第２動力伝達部は、エンジン及び被動機と負荷との伝達機構を介した結合及びその解除を行うことが可能な第２断続機構を含み、
   制御装置は、第１断続機構によりエンジン及び被動機と負荷とを変速機を介して結合し且つ第２断続機構によりエンジン及び被動機と負荷とを伝達機構を介して結合した状態で、前記動力配分制御を実行する、動力伝達システム。
8. 請求項７に記載の動力伝達システムであって、
   伝達機構は、エンジンからのトルクが伝達可能な入力側回転要素と、原動機からのトルクが伝達可能な配分用回転要素と、入力側回転要素に伝達されたトルクと配分用回転要素に伝達されたトルクをそれらのトルク比が所定比となる状態で合成して負荷へ伝達することが可能な出力側回転要素と、を含み、且つ２自由度の回転自由度を有する機構である、動力伝達システム。
9. 請求項８に記載の動力伝達システムであって、
   第２動力伝達部は、入力側回転要素の回転の拘束及びその解除が可能な回転拘束機構を含み、
   第２断続機構は、エンジン及び被動機と入力側回転要素との結合及びその解除を行うことが可能な機構であり、
   制御装置は、第２断続機構によるエンジン及び被動機と入力側回転要素との結合を解除し且つ回転拘束機構により入力側回転要素の回転を拘束した状態で、エンジンから被動機へ伝達される動力、及び原動機と負荷との間で伝達される動力を制御する動力制御を実行する、動力伝達システム。
10. 請求項８または９に記載の動力伝達システムであって、
    伝達機構は、サンギアとキャリアとリングギアを回転要素として含む遊星歯車機構を有し、
    入力側回転要素と配分用回転要素と出力側回転要素が、前記遊星歯車機構の回転要素により構成されている、動力伝達システム。
11. 請求項１〜１０のいずれか１に記載の動力伝達システムであって、
    被動機は、エンジンからの動力を電気エネルギーを生成する発電機であり、
    原動機は、発電機が生成する電気エネルギーを利用して動力を発生する電動モータである、動力伝達システム。
    

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