JP4952528B2

JP4952528B2 - ハイブリッド車の駆動装置

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Publication number: JP4952528B2
Application number: JP2007296507A
Authority: JP
Inventors: 英明駒田; 幸彦出塩; 智仁大野; 剛北畑; 祥浩飯島
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-11-15
Filing date: 2007-11-15
Publication date: 2012-06-13
Anticipated expiration: 2027-11-15
Also published as: JP2009120043A

Description

本発明は、複数の走行モードに切り替え可能なハイブリッド車の駆動装置に関する。

周知のように、ハイブリッド車は内燃機関を走行用の駆動力源として備えるとともに、電動機やモータ・ジェネレータを他の走行用の駆動力源として備えた車両である。そして、ハイブリッド車は、内燃機関をできるだけ効率の良い状態で運転する一方で、駆動力やエンジンブレーキ力の過不足を他の駆動力源にて補い、かつ車両減速時等にエネルギの回生を行うことにより、内燃機関のエミッション悪化の防止と燃費性能の向上とを実現できるように構成されている。

このようなハイブリッド車に適用される駆動装置としては、内燃機関から出力された回転がワンウェイクラッチにて一方向に制限された状態で遊星歯車機構として構成された動力分配機構に入力され、内燃機関の運転を停止した状態で動力分配機構に接続された電動機のみで車両を走行させるものが知られている（特許文献１）。

特開２０００−５２７９３号公報

特許文献１の駆動装置は、内燃機関の運転が停止中であってもワンウェイクラッチが許容する方向に回転できる。このため、電動機のみで車両を走行させる場合に動力分配機構の差動により内燃機関を回転させることになるから動力の伝達損失が発生する。また、車速が高い場合、特に電動機を発電機として機能させる回生時の場合にも、動力分配機構の差動制限により内燃機関を回転させることになるため、動力の伝達損失が発生して十分な回生力を得ることができないおそれがある。

そこで、本発明は、動力の伝達損失を抑えつつ、内燃機関の運転を停止した状態で電動機にて走行させる電気走行モード及び電動機を発電機として機能させる回生走行モードを実行できるハイブリッド車の駆動装置を提供することを目的とする。

本発明の駆動装置は、内燃機関から出力された動力を伝達する伝達軸と、第１電動機と、駆動輪に動力を出力する出力軸と、相互に差動回転可能な３つの回転要素を持ち、これら３つの回転要素のそれぞれに前記伝達軸、前記第１電動機及び前記出力軸が接続された動力分配機構と、入力された回転を減速して出力する減速機を介して前記出力軸に接続された第２電動機とを備え、前記内燃機関の運転を停止させた状態で前記第１電動機及び前記第２電動機の少なくとも一方から出力される動力を利用して前記駆動輪に動力を出力させる電気走行モードと、前記第１電動機及び前記第２電動機の少なくとも一方を発電機として機能させる回生走行モードと、前記内燃機関から出力された動力を利用して前記駆動輪に動力を出力させる機関走行モードとを選択的に実行可能なハイブリッド車の駆動装置において、前記伝達軸の両方向の回転を阻止する係合状態と前記伝達軸の両方向の回転を許容する解放状態とを切り替える切替手段と、前記電気走行モード及び前記回生走行モードの際に前記切替手段を前記係合状態に、前記機関走行モードの際に前記切替手段を前記解放状態にそれぞれ切り替える走行モード制御手段とを更に備え、前記切替手段として、前記伝達軸と一体回転可能に設けられた第１噛み合い部材と、前記第１噛み合い部材と噛み合うことができる第２噛み合い部材とを有し、前記第１噛み合い部材と前記第２噛み合い部材とを噛み合わせることにより前記係合状態へ、前記第１噛み合い部材と前記第２噛み合い部材とを離間させることにより前記解放状態へそれぞれ切り替えできる噛み合い式クラッチが設けられ、前記内燃機関に隣接し、かつ前記伝達軸、前記第１電動機、前記出力軸、前記動力伝達機構及び前記第２電動機を収容できるケーシングを更に備え、前記噛み合い式クラッチは、前記第２噛み合い部材を支持できる支持部材と、前記第２噛み合い部材と前記支持部材とが組み合わされたクラッチアッセンブリとを有し、前記クラッチアッセンブリが前記内燃機関から遠い側の前記ケーシングの一端に着脱可能に取り付けられていることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。

本発明の駆動装置によれば、電気走行モード及び回生走行モードのそれぞれが実行される際には切替手段が係合状態に切り替えられて伝達軸の両方向の回転が阻止される。そのため、電気走行モード又は回生走行モードの際に運転が停止した内燃機関を回転させることを回避できる。これにより、動力の伝達損失を抑えることができるから、電気走行モードにおける最大駆動力と回生走行モードにおける回生力とをそれぞれ向上できる。

また、本発明の駆動装置によれば、噛み合い式クラッチにより、低損失、高効率かつコンパクトな切替手段を実現できる。

さらに本発明の駆動装置によれば、クラッチアッセンブリをケーシングの一端に着脱できるため、メインテナンスが容易になる。

本発明の駆動装置の一態様において、前記第１電動機、前記動力分配機構及び前記第２電動機は、前記内燃機関から離れる方向に向かって前記第１電動機、前記動力分配機構及び前記第２電動機の順番で前記ケーシング内に収容されており、前記第１電動機は、前記伝達軸と同軸上に回転可能に設けられたロータと、前記ロータの外周側に位置するようにして前記ケーシングに固定されたステータとを有し、前記ステータの内周側に配置されて、前記伝達軸にて伝達された動力にて駆動されるオイルポンプを更に備えてもよい（請求項２）。この場合、オイルポンプがステータの内周に配置されるため、内燃機関から離れる方向に関する駆動装置の寸法増大を抑制できる。これにより、駆動装置の車両搭載性が向上する。

本発明の駆動装置の一態様において、前記電気走行モードを選択する運転者の意思が反映された所定操作を受け付ける操作部材と、アクセルペダルに対する運転者の操作量が所定量を超えたか否かを検出する検出手段とを更に備え、前記走行モード制御手段は、前記機関走行モードの実行中に前記所定操作を前記操作部材が受け付けた場合に前記機関走行モードの実行が禁止されるように、前記切替手段を前記解放状態から前記係合状態へ切り替えるとともに、前記機関走行モードの実行が禁止されている場合において前記操作量が所定量を超えたことを前記検出手段が検出したときにその禁止が解除されるように、前記切替手段を前記係合状態から前記解放状態へ切り替えてもよい（請求項３）。この態様によれば、操作部材に対する運転者の操作に応じて機関走行モードの実行が禁止される。そのため、運転者が意図せずに切替手段が係合状態へ切り替えられることがない。つまり、その切り替えを操作部材を操作した運転者が予期しているので、その切り替えに伴って発生し得る機械的なショック、駆動力抜け等の否定的現象に対して運転者が不快と感じるレベルが下がる。そのため切替手段の設計自由度を拡大することができる。また、アクセルペダルに対する操作量が所定量を超えたときに機関走行モードの禁止が解除されるので、大きな駆動力が必要なときに速やかに機関走行モードへ切り替えることができる。

本発明の駆動装置においては、前記第１電動機及び前記第２電動機のそれぞれに電気的に接続されたバッテリと、前記バッテリと外部電源とを接続して前記バッテリを充電する外部充電装置とを更に備えてもよい（請求項４）。本発明の駆動装置は電気走行モードにおける最大駆動力と走行距離とをそれぞれ増大させることができる。そのため、外部充電装置を備えた場合に機関走行モードの選択の頻度を相対的に減らして電気走行モードを主体とすることがより容易になる。

以上説明したように、本発明によれば、電気走行モード又は回生走行モードの際に内燃機関を回転させることがないので動力の伝達損失を抑えることができる。これにより、電気走行モードにおける最大駆動力と回生走行モードにおける回生力とをそれぞれ向上できる。

（第１の形態）
図１は本発明の一形態に係る駆動装置が適用された車両の概略を示している。この図に示すように、車両１はいわゆるハイブリッド車両として構成されている。車両１にはその走行のために駆動装置２Ａが設けられており、その駆動装置２Ａは、内燃機関３から出力された動力を伝達する伝達軸４と、第１電動機としての第１モータ・ジェネレータ５と、駆動輪１０に動力を出力する出力軸６と、相互に差動回転可能な３つの回転要素を持ち、これらの３つの回転要素のそれぞれに伝達軸４、第１モータ・ジェネレータ５及び出力軸６が接続された動力分配機構７と、変速機９を介して出力軸６に接続された第２電動機としての第２モータ・ジェネレータ８とを備えている。第１モータ・ジェネレータ５、動力分配機構７及び第２モータ・ジェネレータ８は、内燃機関３から離れる方向に向かって第１モータ・ジェネレータ５、動力分配機構７及び第２モータ・ジェネレータ８の順番でケーシング１２内に収容されている。

内燃機関３は火花点火型の多気筒内燃機関として構成されている。内燃機関３の動力は不図示のクランク軸を介して伝達軸４に出力される。第１モータ・ジェネレータ５は電動機としての機能と発電機としての機能とを生じるように構成されている。第１モータ・ジェネレータ５には不図示のインバータを介してバッテリ１１が電気的に接続されていて、そのインバータを制御することにより第１モータ・ジェネレータ５の出力トルク又は回生トルクを適宜設定するようになっている。第１モータ・ジェネレータ５は、伝達軸４と同軸上に回転可能に設けられたロータ５ａと、そのロータ５ａの外周側に位置するステータ５ｂとを有する。ステータ５ｂはケーシング１２に固定されており回転しないようになっている。ステータ５ｂの内周側には、駆動装置２Ａの各部に潤滑油を供給するための周知のオイルポンプ１３が配置されている。オイルポンプ１３は伝達軸４にて伝達された動力にて駆動される。

第２モータ・ジェネレータ８も第１モータ・ジェネレータ５と同様の構成を有している。即ち、第２モータ・ジェネレータ８は、伝達軸４と同軸上に回転可能に設けられたロータ８ａと、ロータ８ａの外周側に位置するようにしてケーシング１２に固定されたステータ８ｂとを有している。また、第２モータ・ジェネレータ８は不図示のインバータを介してバッテリ１１が電気的に接続されている。

動力分配機構７は遊星歯車機構として構成されている。即ち、動力分配機構７は外歯歯車であるサンギアＳ１と、そのサンギアＳ１に対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギアＲ１と、これらのギアＳ１、Ｒ１に噛み合うピニオン１５を自転かつ公転自在に保持するキャリアＣ１とを有し、これらの３つの回転要素の間に差動作用を生じさせる周知の歯車機構である。この形態では、伝達軸４がキャリアＣ１に、第１モータ・ジェネレータ５のロータ５ａがサンギアＳ１に、出力軸６がリングギアＲ１にそれぞれ接続されている。

変速機９は遊星歯車機構として構成されていて、外歯歯車であるサンギアＳ２と、そのサンギアＳ２に対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギアＲ２と、これらのギアＳ２、Ｒ２に噛み合うピニオン１６を自転かつ公転自在に保持するキャリアＣ２とを有している。変速機９のサンギアＳ２には第２モータ・ジェネレータ８のロータ８ａが接続されていて、キャリアＣ２はケーシング１２に固定されており回転しないようになっている。リングギアＲ２は動力分配機構７のリングギアＲ１と一体回転できるように相互に連結されている。これにより、第２モータ・ジェネレータ８の出力トルクは変速機９を介して出力軸６に加減される。

駆動装置２Ａには、伝達軸４の両方向の回転を阻止する係合状態と、その回転を許容する解放状態とを切り替える切替手段として、噛み合い式クラッチ１８が設けられている。図２は噛み合い式クラッチ１８の詳細を示す部分断面図である。図１及び図２に示すように、噛み合い式クラッチ１８は伝達軸４と一体回転可能に設けられた第１噛み合い部材１９と、第１噛み合い部材１９と噛み合うことができる第２噛み合い部材２０と、第２噛み合い部材２０を伝達軸４の軸線Ａｘ１の回りに回転不能かつ軸線Ａｘ１方向に移動可能に支持する支持部材２１とを有している。噛み合い式クラッチ１８は第１噛み合い部材１９と第２噛み合い部材２０とを噛み合わせることにより係合状態へ、第１噛み合い部材１９と第２噛み合い部材２０とを離間させることにより解放状態へそれぞれ切り替えることができる。図２は噛み合い式クラッチ１８の解放状態を示している。

噛み合い式クラッチ１８は、第２噛み合い部材２０と支持部材２１とが組み合わされることによってクラッチアッセンブリ２２が構成される。クラッチアッセンブリ２２はケーシング１２の後端、即ち内燃機関３から遠い側の一端にボルト等の締結部材２３を介して着脱可能に取り付けられている。クラッチアッセンブリ２２には、第２噛み合い部材２０を第１噛み合い部材１９から離れる方向に付勢するコイルばね等の付勢部材２４と、その付勢部材２４に抗して第２噛み合い部材２０を第１噛み合い部材１９へ近づく方向に移動させるソレノイド２５とが組み込まれている。ソレノイド２５には不図示の駆動回路が電気的に接続されており、その駆動回路を介してソレノイド２５に通電されると係合状態に切り替えられ、その通電が遮断されると付勢部材２４にて解放状態に切り替えられる。

図１に示すように、噛み合い式クラッチ１８の動作は駆動装置２Ａ及び内燃機関３の運転状態を適正に制御するために設けられた制御装置３０にて制御される。制御装置３０は不図示のマイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺装置を含んだコンピュータとして構成されている。制御装置３０には、内燃機関３の回転速度に応じた信号を出力するクランク角センサ３１、車両１の車速に応じた信号を出力する車速センサ３２、アクセルペダル２７の操作量（踏み込み量）に応じた信号を出力するアクセルポジションセンサ３３等の各種センサからの信号が入力される。制御装置３０は、各種センサからの信号を参照しつつ所定のプログラムに従って内燃機関３、第１モータジェネレータ５、第２モータジェネレータ８及び噛み合い式クラッチ１８の動作を互いに連係して制御する。これにより、電気走行モード、回生走行モード及び機関走行モードを選択的に実行する。これらの走行モードは周知であるので詳細な説明は省略するが、電気走行モードは内燃機関３の運転を停止させた状態で第１モータ・ジェネレータ５及び第２モータ・ジェネレータ８の少なくとも一方から出力される動力を利用して駆動輪１０に動力を出力させる走行モードであり、回生走行モードは第１モータ・ジェネレータ５及び第２モータ・ジェネレータ８の少なくとも一方を発電機として機能させる走行モードであり、機関走行モードは内燃機関３から出力された動力を利用して駆動輪１０に動力を出力させる走行モードである。

図３は、第１の形態に係る制御装置３０が実行する制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンのプログラムは制御装置３０のＲＯＭに予め格納されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。まず、制御装置３０はステップＳ１において車両１の制御に必要な運転パラメータを各種センサからの信号を参照することにより取得する。制御装置３０が取得する運転パラメータとしては機関回転数、車速、アクセル開度等がある。次に、ステップＳ２においては、ステップＳ１で取得した運転パラメータに対して適切な走行モードを、電気走行モード、回生走行モード及び機関走行モードのなかから選択する。次に、ステップＳ３においては、電気走行モード又は回生走行モードのいずれかを選択したか否かを判定し、肯定的判定の場合はステップＳ４に進み、否定的判定の場合はステップＳ７に進む。

ステップＳ４においては、内燃機関３を停止させ、続くステップＳ５においては噛み合い式クラッチ１８を係合状態に切り替える。これにより、伝達軸４の両方向の回転が阻止される。次に、ステップＳ６において、第１モータ・ジェネレータ５及び第２モータジェネレータ８のそれぞれの動作を制御して今回のルーチンを終了する。

図４は噛み合い式クラッチ１８が係合状態に切り替えられた場合の共線図の一例を示している。なお、この図において、「ＭＧ１」は第１モータ・ジェネレータ５を、「Ｅｎｇ」は内燃機関３を、「ＭＧ２」は第２モータ・ジェネレータ８をそれぞれ示し、図中の矢印はトルクの向きを示している。この図から明らかなように、噛み合い式クラッチ１８が係合状態に切り替えられることにより、内燃機関３の運転が停止された状態で伝達軸４の回転速度は０となり、第１モータ・ジェネレータ５及び第２モータ・ジェネレータ８のそれぞれの動力が出力軸６に出力されて駆動輪１０が回転駆動される。なお、回生走行モードの場合は図中の矢印の向きが反対向きになる。

図３に戻り、ステップＳ７においては、内燃機関３を適正に運転させ、続くステップＳ８においては噛み合い式クラッチ１８を解放状態に切り替える。そして、ステップＳ９で第１モータ・ジェネレータ５及び第２モータ・ジェネレータ８のそれぞれの動作を制御して今回のルーチンを終了する。

図３のルーチンの実行により、電気走行モード及び回生走行モードのそれぞれが実行される際には噛み合い式クラッチ１８が係合状態に切り替えられて伝達軸４の両方向の回転が阻止される。そのため、電気走行モード又は回生走行モードの際に運転が停止した内燃機関３を回転させることを回避できる。これにより、動力の伝達損失を抑えることができるから、電気走行モードにおける最大駆動力と回生走行モードにおける回生力とをそれぞれ向上できる。

また、駆動装置２Ａによれば、噛み合い式クラッチ１８のクラッチアッセンブリ２２をケーシング１２の一端に着脱できるためメインテナンスが容易になる。更に、オイルポンプ１３が第１モータ・ジェネレータ５のステータ５ｂの内周側に配置されるため、内燃機関３から離れる方向に関する駆動装置２Ａの寸法増大を抑制できる。これにより、駆動装置２Ａの車両搭載性が向上する。

（第１の参考例）
次に、本発明の第１の形態と共通の部分を有する第１の参考例を図５を参照して説明する。図５は第１の参考例に係る駆動装置が適用された車両の概略を示している。以下では、第１の形態と共通の構成には図５に同一符号を付して説明を省略する。図５に示すように、第１の参考例の駆動装置２Ｂはオイルポンプ４１の配置と噛み合い式クラッチ４２の配置が第１の形態と比べて相違している。即ち、駆動装置２Ｂのオイルポンプ４１は内燃機関３から離れた伝達軸４の一端に接続されていて、その伝達軸４に伝達された動力にて駆動される。また、噛み合い式クラッチ４２は第１モータ・ジェネレータ５のステータ５ｂの内周側に配置されている。噛み合い式クラッチ４２は伝達軸４と一体回転するキャリアＣ１に接続された第１噛み合い部材４３と、その第１噛み合い部材４３と噛み合うことができる第２噛み合い部材４４と、第２噛み合い部材４４と噛み合うことができ、かつケーシング１２に固定された第３噛み合い部材４５とを備えている。

詳細な図示を省略したが、噛み合い式クラッチ４２は、第１の形態と同様に、第２噛み合い部材４４を第１噛み合い部材４３（第３噛み合い部材４５）へ近づく方向に移動させるソレノイドと、第２噛み合い部材４４を第１噛み合い部材４３から離れる方向に付勢する付勢部材とが設けられており、そのソレノイドへの通電されると第１噛み合い部材４３と第２噛み合い部材４４とが噛み合う係合状態に切り替えられ、その通電が遮断すると付勢部材によって第１噛み合い部材４３と第２噛み合い部材４４とが離間する解放状態へ切り替えられる。

駆動装置２Ｂに対する制御は図３の制御を適用することができる。即ち、駆動装置２Ｂの動作は制御装置３０にて制御され、電気走行モード及び回生走行モードの際には噛み合い式クラッチ４２が係合状態に切り替えられ、かつ機関走行モードの際には噛み合い式クラッチ４２が解放状態へ切り替えられる。これにより、駆動装置２Ｂは第１の形態と同等の効果を達成することができる。

（第２の参考例）
次に、本発明の第１の形態と共通の部分を有する第２の参考例を図６〜図８を参照して説明する。図６は第２の参考例に係る駆動装置が適用された車両の概略を示している。以下では、第１の形態又は第１の参考例と共通の構成には図６に同一符号を付して説明を省略する。図６に示すように、駆動装置２Ｃは内燃機関３から伝達軸４への動力の伝達を許容する係合状態と、その伝達を禁止する解放状態とを切り替える第１クラッチ５１と、動力分配機構７の３つの回転要素、即ちサンギアＳ１、リングギアＲ１及びキャリアＣ１が一体回転するように、サンギアＳ１とキャリアＣ１とを結合する係合状態と、その結合を解放する解放状態とを切り替える第２クラッチ５２とを備えている。詳しい図示を省略するが、これらのクラッチ５１、５２は例えば噛み合い式クラッチとして構成されており、一組の噛み合い式クラッチで二つのクラッチを兼用させることもできる。

第１モータ・ジェネレータ５のロータ５ａは伝達軸４と同軸上に配置され、かつ伝達軸４との間に空間ＳＰが形成されている。第１クラッチ５１及び第２クラッチ５２のそれぞれはその空間ＳＰ内に配置されている。これにより、これらのクラッチ５１、５２が効率的に配置されることになるため、内燃機関３から離れる方向に関する駆動装置２Ｃの寸法増大を抑制できる。よって駆動装置２Ｃの車両搭載性が向上する。

第１クラッチ５１及び第２クラッチ５２のそれぞれの動作は制御装置３０にて制御される。図７は、第２の参考例に係る制御装置３０が実行する制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンのプログラムは制御装置３０のＲＯＭに予め格納されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。まず、制御装置３０はステップＳ１１において車両１の制御に必要な運転パラメータを各種センサからの信号を参照することにより取得する。制御装置３０が取得する運転パラメータとしては機関回転数、車速、アクセル開度等がある。次に、ステップＳ１２においては、ステップＳ１１で取得した運転パラメータに対して適切な走行モードを、電気走行モード、回生走行モード及び機関走行モードのなかから選択する。次に、ステップＳ１３においては、電気走行モード又は回生走行モードのいずれかを選択したか否かを判定し、肯定的判定の場合はステップＳ１４に進み、否定的判定の場合はステップＳ１７に進む。

ステップＳ１４においては、内燃機関３を停止させ、続くステップＳ１５において第１クラッチ５１を解放状態に、第２クラッチ５２を係合状態にそれぞれ切り替える。これにより、内燃機関３から伝達軸４への動力の伝達が禁止されると同時に、動力分配機構７の各回転要素Ｓ１、Ｒ１、Ｃ１が一体回転する。次に、ステップＳ１６において、第１モータ・ジェネレータ５及び第２モータジェネレータ８のそれぞれの動作を制御して今回のルーチンを終了する。

図８は第１クラッチ５１が解放状態に、第２クラッチ５２が係合状態にそれぞれ切り替えられた場合の共線図の一例を示している。なお、この図において、「ＭＧ１」は第１モータ・ジェネレータ５を、「Ｅｎｇ」は内燃機関３を、「ＭＧ２」は第２モータ・ジェネレータ８をそれぞれ示し、図中の矢印はトルクの向きを示している。この図から明らかなように、第１クラッチ５１が解放状態に切り替えられることで内燃機関３の動力伝達が遮断され、第１モータ・ジェネレータ５及び第２モータ・ジェネレータ８のそれぞれの動力が出力軸６に出力されて駆動輪１０が回転駆動される。なお、回生走行モードの場合は図中の矢印の向きが反対向きになる。

図７に戻り、ステップＳ１７においては、内燃機関３を適正に運転させ、続くステップＳ１８においては第１クラッチ５１を係合状態に、第２クラッチ５２を解放状態にそれぞれ切り替える。そして、ステップＳ１９で第１モータ・ジェネレータ５及び第２モータ・ジェネレータ８のそれぞれの動作を制御して今回のルーチンを終了する。

図７のルーチンの実行により、電気走行モード及び回生走行モードが実行される際には、第１クラッチ５１にて内燃機関３から伝達軸４への動力伝達が遮断され、かつ第２クラッチ５２にて動力分配機構７の３つの回転要素Ｓ１、Ｒ１、Ｃ１が一体回転するので、動力の伝達損失を抑えることができる。これにより電気走行モードにおける最大駆動力及び回生走行モードにおける最大回生力が向上する。また、動力伝達損失を抑えることができるので、電動機の消費電力が低減して電気走行モードにおける車両１の走行距離を増加させることができる。

（第２の形態）
次に、本発明の第２の形態を図９及び図１０を参照して説明する。第２の形態は駆動装置の制御に主な特徴があり上述した第１の形態及び各参考例の制御の代わりに適用することができる。ここでは、図１の駆動装置２Ａに適用した場合を説明する。図９に示すように、車両１には操作部材としての電気走行モードスイッチ６１が設けられており、その電気走行モードスイッチ６１は制御装置３０に電気的に接続されている。電気走行モードスイッチ６１は、ＯＮとＯＦＦとを切り替えることができるように構成されており、車両１の運転者が電気走行モードを希望した場合に運転者にてＯＮに切り替えられる。つまり、電気走行モードスイッチ６１は、電気走行モードを選択する運転者の意思が反映された所定操作としてのＯＮ操作を受け付けることができる。運転者にて電気走行モードスイッチ６１がＯＮ操作された場合には原則として電気走行モードが選択され、機関走行モードの実行が禁止されるように制御される。なお、回生走行モードについては電気走行モードスイッチ６１がＯＮ操作された場合に必要に応じて選択されるようになっている。

図１０は第２の形態に係る制御装置３０が実行する制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンのプログラムは制御装置３０のＲＯＭに予め格納されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。まず、制御装置３０はステップＳ２１において車両１の制御に必要な運転パラメータを各種センサからの信号を参照することにより取得する。制御装置３０が取得する運転パラメータとしては機関回転数、車速、アクセル開度等がある。次に、ステップＳ２２において、電気走行モードスイッチ６１がＯＮ操作されたか否かを判定し、ＯＮ操作された場合はステップＳ２３に進み、そうでない場合はステップＳ２７に進む。

ステップＳ２３では、アクセルペダル２７の踏み込み量が所定量を超えたか否かを判定する。アクセルペダル２７の踏み込み量はステップＳ２１において検出手段としてのアクセルポジションセンサ３３の出力信号から取得したものである。その踏み込み量が所定量を超えていない場合は電気走行モードを実行すべくステップＳ２４に進んで内燃機関３の運転を停止させ、続くステップＳ２５においては噛み合い式クラッチ１８を係合状態に切り替える。これにより、伝達軸４の両方向の回転が阻止される。次に、ステップＳ２６において、第１モータ・ジェネレータ５及び第２モータジェネレータ８のそれぞれの動作を制御して今回のルーチンを終了する。

一方、ステップＳ２７においては、内燃機関３を適正に運転させ、続くステップＳ２８においては噛み合い式クラッチ１８を解放状態に切り替える。そして、ステップＳ２９で第１モータ・ジェネレータ５及び第２モータ・ジェネレータ８のそれぞれの動作を制御して今回のルーチンを終了する。

図１０のルーチンの実行により、電気走行モードスイッチ６１がＯＮ操作された場合は電気走行モードが実行される。換言すれば、電気走行モードスイッチ６１がＯＮ操作された場合は機関走行モードの実行が禁止される。そのため、運転者が意図せずに噛み合い式クラッチ１８が係合状態へ切り替えられことがない。つまり、その切り替えを電気走行モードスイッチ６１を操作した運転者が予期しているので、その切り替えに伴って発生し得る機械的なショック、駆動力抜け等の否定的現象に対して運転者が不快と感じるレベルが下がる。そのため噛み合い式クラッチ１８の設計自由度を拡大することができる。また、ステップＳ２３において、アクセルペダル２７の踏み込み量が所定量を超えたときに機関走行モードの禁止が解除されるので、例えば緊急時等のように大きな駆動力が必要なときに速やかに機関走行モードへ切り替えることができる。

なお、第２の形態を図５の駆動装置２Ｃに適用した場合は、図１０のステップＳ２５において第１クラッチ５１を係合状態から解放状態へ、第２クラッチ５２を解放状態から係合状態へそれぞれ切り替えるとともに、ステップＳ２８において第１クラッチ５１を解放状態から係合状態へ、第２クラッチ５２を係合状態から解放状態へそれぞれ切り替えられることになる。

以上の各形態において、制御装置３０は図３及び図１０の制御ルーチンを実行することにより、本発明に係る走行モード制御手段として機能する。但し、本発明は以上の各形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の形態にて実施できる。例えば、上述した各駆動装置は、バッテリ１１と不図示の外部電源とを接続してバッテリ１１を充電する外部充電装置（不図示）とを更に備えてもよい。この場合には、車両１がいわゆるプラグインハイブリッド車両として構成される。上述した各駆動装置は電気走行モードにおける最大駆動力と走行距離とをそれぞれ増大させることができるため、外部充電装置を備えた場合に機関走行モードの選択の頻度を相対的に減らして電気走行モードを主体とすることがより容易になる。つまり、上述した各駆動装置はプラグインハイブリッド車両に適しているといえる。

また、上述した動力分配機構７及び変速機９の構成は一例にすぎず、これらを機構学上等価な別形態に変更することも可能である。また、動力分配機構７の各回転要素に対する接続関係も別形態に変更することも可能である。更に、これらを遊星歯車機構で構成することは一例にすぎず、例えばこれらを歯車ではない摩擦車（ローラ）を回転要素として持つ遊星ローラ機構に置き換えて実施することも可能である。

また、上述した噛み合い式クラッチ１８、４２、第１クラッチ５１及び第２クラッチ５２の構成は一例にすぎず、これらのクラッチを湿式又は乾式クラッチ等の周知のクラッチに置き換えて実施することも可能である。

本発明の一形態に係る駆動装置が適用された車両の概略を示した図。図１の噛み合い式クラッチの詳細を示す部分断面図。第１の形態に係る制御装置が実行する制御ルーチンの一例を示すフローチャート。噛み合い式クラッチが係合状態に切り替えられた場合の共線図。本発明の実施の形態に対する第１の参考例に係る駆動装置が適用された車両の概略を示した図。本発明の実施の形態に対する第２の参考例に係る駆動装置が適用された車両の概略を示した図。第２の参考例に係る制御装置が実行する制御ルーチンの一例を示すフローチャート。第１クラッチが解放状態に、第２クラッチが係合状態にそれぞれ切り替えられた場合の共線図。第２の形態に係る駆動装置が適用された車両の概略を示した図。第２の形態に係る制御装置が実行する制御ルーチンの一例を示すフローチャート。

符号の説明

２Ａ〜２Ｃ駆動装置
３内燃機関
４伝達軸
５第１モータ・ジェネレータ（第１電動機）
５ａロータ
５ｂステータ
６出力軸
７動力分配機構
８第２モータ・ジェネレータ（第２電動機）
９変速機
１０駆動輪
１１バッテリ
１２ケーシング
１３オイルポンプ
１８噛み合い式クラッチ（切替手段）
１９第１噛み合い部材
２０第２噛み合い部材
２１支持部材
２２クラッチアッセンブリ
２７アクセルペダル
３０制御装置（走行モード制御手段）
３３アクセルポジションセンサ（検出手段）
４２噛み合い式クラッチ（切替手段）
４３第１噛み合い部材
４４第２噛み合い部材
５１第１クラッチ
５２第２クラッチ
６１電気走行モードスイッチ（操作部材）
Ｓ１サンギア
Ｒ１リングギア
Ｃ１キャリア
ＳＰ空間

Claims

内燃機関から出力された動力を伝達する伝達軸と、第１電動機と、駆動輪に動力を出力する出力軸と、相互に差動回転可能な３つの回転要素を持ち、これら３つの回転要素のそれぞれに前記伝達軸、前記第１電動機及び前記出力軸が接続された動力分配機構と、入力された回転を減速して出力する減速機を介して前記出力軸に接続された第２電動機とを備え、前記内燃機関の運転を停止させた状態で前記第１電動機及び前記第２電動機の少なくとも一方から出力される動力を利用して前記駆動輪に動力を出力させる電気走行モードと、前記第１電動機及び前記第２電動機の少なくとも一方を発電機として機能させる回生走行モードと、前記内燃機関から出力された動力を利用して前記駆動輪に動力を出力させる機関走行モードとを選択的に実行可能なハイブリッド車の駆動装置において、
前記伝達軸の両方向の回転を阻止する係合状態と前記伝達軸の両方向の回転を許容する解放状態とを切り替える切替手段と、前記電気走行モード及び前記回生走行モードの際に前記切替手段を前記係合状態に、前記機関走行モードの際に前記切替手段を前記解放状態にそれぞれ切り替える走行モード制御手段とを更に備え、
前記切替手段として、前記伝達軸と一体回転可能に設けられた第１噛み合い部材と、前記第１噛み合い部材と噛み合うことができる第２噛み合い部材とを有し、前記第１噛み合い部材と前記第２噛み合い部材とを噛み合わせることにより前記係合状態へ、前記第１噛み合い部材と前記第２噛み合い部材とを離間させることにより前記解放状態へそれぞれ切り替えできる噛み合い式クラッチが設けられ、
前記内燃機関に隣接し、かつ前記伝達軸、前記第１電動機、前記出力軸、前記動力伝達機構及び前記第２電動機を収容できるケーシングを更に備え、
前記噛み合い式クラッチは、前記第２噛み合い部材を支持できる支持部材と、前記第２噛み合い部材と前記支持部材とが組み合わされたクラッチアッセンブリとを有し、前記クラッチアッセンブリが前記内燃機関から遠い側の前記ケーシングの一端に着脱可能に取り付けられていることを特徴とするハイブリット車の駆動装置。
前記第１電動機、前記動力分配機構及び前記第２電動機は、前記内燃機関から離れる方向に向かって前記第１電動機、前記動力分配機構及び前記第２電動機の順番で前記ケーシング内に収容されており、
前記第１電動機は、前記伝達軸と同軸上に回転可能に設けられたロータと、前記ロータの外周側に位置するようにして前記ケーシングに固定されたステータとを有し、
前記ステータの内周側に配置されて、前記伝達軸にて伝達された動力にて駆動されるオイルポンプを更に備える請求項１に記載のハイブリッド車の駆動装置。
前記電気走行モードを選択する運転者の意思が反映された所定操作を受け付ける操作部材と、アクセルペダルに対する運転者の操作量が所定量を超えたか否かを検出する検出手段とを更に備え、
前記走行モード制御手段は、前記機関走行モードの実行中に前記所定操作を前記操作部材が受け付けた場合に前記機関走行モードの実行が禁止されるように、前記切替手段を前記解放状態から前記係合状態へ切り替えるとともに、前記機関走行モードの実行が禁止されている場合において前記操作量が所定量を超えたことを前記検出手段が検出したときにその禁止が解除されるように、前記切替手段を前記係合状態から前記解放状態へ切り替える請求項１又は２に記載のハイブリッド車の駆動装置。
前記第１電動機及び前記第２電動機のそれぞれに電気的に接続されたバッテリと、前記バッテリと外部電源とを接続して前記バッテリを充電する外部充電装置とを更に備える請求項１〜３のいずれか一項に記載のハイブリッド車の駆動装置。