JP6460044B2

JP6460044B2 - 駆動装置

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Publication number: JP6460044B2
Application number: JP2016091019A
Authority: JP
Inventors: 大庭　秀洋; 秀洋大庭
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-04-28
Filing date: 2016-04-28
Publication date: 2019-01-30
Anticipated expiration: 2036-04-28
Also published as: US9770971B1; JP2017197090A

Description

本発明は、駆動装置に関する。

従来から、回転電機と、エンジンと、遊星歯車装置とを備えた車両の駆動装置について各種提案されている。

たとえば、特開２００６−７７８５７号公報に記載された駆動装置は、エンジンと、第１回転電機と、第２回転電機と、第１遊星歯車装置と、第２遊星歯車装置と、第３遊星歯車装置と、複数のクラッチおよびブレーキとを含む。

この駆動装置においては、クラッチおよびブレーキを切り替えることで、複数の走行モードを設定することができる。

特開２００６−７７８５７号公報

しかし、特開２００６−７７８５７号公報に記載された駆動装置は、高い駆動力の要求があった時、２つの回転電機とエンジンとのすべての動力を有効に使って最大の駆動力を発生させることができない。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、複数の走行モードを選択することができる駆動装置において、高い駆動力の要求があったときに２つの回転電機とエンジンとのすべての動力を使い最大駆動力を発生させることが出来る機構を提供することである。

本発明に係る駆動装置は、１つの局面では、駆動輪に接続された駆動軸と、エンジンと、第１回転電機と、駆動軸に機械的に接続された第２回転電機と、第１リングギヤと、第１ピニオンギヤと、第１ピニオンギヤに接続された第１キャリアと、第１サンギヤとを含む第１遊星歯車装置と、第２リングギヤと、第２ピニオンギヤと、第２ピニオンギヤに接続された第２キャリアと、第２サンギヤとを含む第２遊星歯車装置と、第１クラッチおよび第２クラッチと、ブレーキとを備える。

上記第１リングギヤは、第２キャリアが接続されると共に、駆動軸に機械的に接続される。上記第１サンギヤは、第２サンギヤおよび第１回転電機に接続される。上記第１クラッチは、第１サンギヤとエンジンとを接続した状態および接続していない状態を選択的に切り替える。上記第２クラッチは、第１キャリアとエンジンとを接続した状態および接続していない状態を選択的に切り替える。上記ブレーキは、第２リングギヤを固定部材に固定した状態および固定していない状態を選択的に切り替える。

上記の駆動装置によれば、高い駆動力の要求があったときに２つの回転電機とエンジンとのすべての動力を使い最大駆動力を発生させることができる。

複数の走行モードを選択することができる駆動装置において、２つの回転電機とエンジンのすべての動力を加算して高い駆動力が発生できる。

本実施に係る車両１の全体構成を示す模式図である。図１に示す制御装置１００の構成を示すブロック図である。ＭＧ２単独走行モード中の共線図である。両モータ走行モード中の共線図である。シリーズ走行モード中の共線図である。シリーズパラレル走行モード中の共線図である。パラレル走行モード（１速）中の共線図である。パラレル走行モード（２速）中の共線図である。パラレル走行モード（３速）中の共線図である。パラレル走行モード（４速）中の共線図である。

図１から図１０を用いて、本実施の形態に係る車両１および駆動装置について説明する。なお、図１から図１０において、同一および実質的に同じ構成については同じ符号を付してその説明を繰り返さない場合がある。

[ハイブリッド車両の全体構成]
図１は、本実施に係る車両１の全体構成を示す模式図である。車両１は、駆動装置２と、駆動輪９０と、制御装置１００と、油圧回路５００とを含む。駆動装置２は、エンジン１０と、第１ＭＧ（第１回転電機）２０と、第２ＭＧ（第２回転電機）３０と、第１遊星歯車装置４０および第２遊星歯車装置５０からなる変速部と、クラッチ（第１クラッチ）Ｃ１と、クラッチ（第２クラッチ）Ｃ２と、ブレーキＢ１とを含む。

車両１は、エンジン１０と、第１ＭＧ２０と、第２ＭＧ３０との少なくともいずれかの動力を用いて走行する。なお、車両１としては、外部電源によって充電可能なプラグインハイブリッドであってもよい。

そして、本実施の形態に係る駆動装置２は、クラッチＣ１、クラッチＣ２およびブレーキＢ１の係合状態と、第１ＭＧ１、第２ＭＧ２およびエンジン１０の駆動を制御することで、所謂、ＥＶ走行モード、シリーズ走行モード、シリーズパラレル走行モードおよびパラレル走行モードで動作することができる。

エンジン１０は、たとえば、ガソリンエンジンやディゼルエンジンなどの内燃機関である。

第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０は、ステータと、ステータに対して回転可能に設けられたロータとを含み、ロータには、永久磁石が埋設されている。第１ＭＧ２０のロータには、回転軸２２が固定されており、第２ＭＧ３０のロータには回転軸３１が固定されている。なお、回転軸２２は、第１軸１２上に配置されており、回転軸３１は、第１軸１２に平行な第２軸１４上に配置されている。

第１軸１２上には、第１ＭＧ２０と、第２遊星歯車装置５０と、第１遊星歯車装置４０と、クラッチＣ２と、クラッチＣ１とエンジン１０とが順次配置されている。

第２遊星歯車装置５０は、サンギヤＳ２と、複数のピニオンギヤＰ２と、各ピニオンギヤＰ２を接続するキャリアＣＡ２と、リングギヤＲ２とを含む。第２遊星歯車装置５０は、シングルプラネタリギヤである。

サンギヤＳ２は、回転軸２２に固定されている。リングギヤＲ２は、サンギヤＳ２の外周側に設けられており、回転中心が第１軸１２と同軸になるように配置されている。キャリアＣＡ２は、第１軸１２を中心に回転可能に設けられており、キャリアＣＡ２は、各ピニオンギヤＰ２を回転可能に支持している。各ピニオンギヤＰ２は、サンギヤＳ２とリングギヤＲ２との間に配置されており、ピニオンギヤＰ２は、サンギヤＳ２の周囲を公転可能で、かつ、ピニオンギヤＰ１の中心軸周りに自転可能に設けられている。

サンギヤＳ２の回転速度、キャリアＣＡ２の回転速度およびリングギヤＲ２の回転速度は、後述する共線図で直線で結ばれる関係（サンギヤＳ２、キャリアＣＡ２およびリングギヤＲ２の２つの回転速度が決まれば残りの回転速度も決まる関係）である。

ブレーキＢ１は、リングギヤＲ２の外周側であって、ケース２５に設けられている。ブレーキＢ１は、リングギヤＲ２の回転を規制可能な油圧式の摩擦係合要素である。ブレーキＢ１が係合状態とされると、サンギヤＳ２はケース２５に固定され、リングギヤＲ２の回転が規制される。ブレーキＢ１が開放状態になると、リングギヤＲ２の回転が許容される。

第１遊星歯車装置４０は、サンギヤＳ１と、複数のピニオンギヤＰ１と、各ピニオンギヤＰ１を接続するキャリアＣＡ１と、リングギヤＲ１とを含む。第１遊星歯車装置４０は、シングルプラネタリギヤである。

サンギヤＳ１は、回転軸２２に固定されており、第１軸１２を中心として回転可能に設けられている。このため、回転軸２２と、サンギヤＳ１と、サンギヤＳ２とは、一体的に回転する。リングギヤＲ１は、サンギヤＳ１の外周側に設けられており、第１軸１２を中心に回転可能に設けられている。

リングギヤＲ１は、サンギヤＳ１の外周側に配置されており、第１軸１２を中心として回転可能に設けられている。リングギヤＲ１には、キャリアＣＡ２が接続されており、リングギヤＲ１とキャリアＣＡ２とは、一体的に回転する。

各ピニオンギヤＰ１は、サンギヤＳ１およびリングギヤＲ１の間に配置され、サンギヤＳ１およびリングギヤＲ１と噛み合っている。

ピニオンギヤＰ１は、サンギヤＳ１の周囲を公転可能に設けられると共に、ピニオンギヤＰ１の回転中心を中心として自転可能に設けられている。

キャリアＣＡ１は、各ピニオンギヤＰ１を回転可能に支持すると共に、第１軸１２を中心として回転可能に設けられている。

サンギヤＳ１の回転速度、キャリアＣＡ１の回転速度およびリングギヤＲ１の回転速度は、後述するように、共線図上で直線で結ばれる関係（すなわちサンギヤＳ１、キャリアＣＡ１およびリングギヤＲ１のいずれか２つの回転速度が決まれば残りの回転速度も決まる関係）となる。

クラッチＣ２は、クランク軸２１とキャリアＣＡ１とを連結可能な油圧式の摩擦係合要素である。クラッチＣ２が係合状態とされると、クランク軸２１およびキャリアＣＡ１が連結されると共に互いに一体的に回転する。クラッチＣ２が解放状態とされると、キャリアＣＡ１は、クランク軸２１との連結状態が解除される。

クラッチＣ１は、エンジン１０から第１ＭＧ２０への動力伝達経路上に設けられている。クラッチＣ１は、回転軸２２、サンギヤＳ１およびサンギヤＳ２と、エンジン１０のクランク軸２１とを連結可能な油圧式の摩擦係合要素である。クラッチＣ１が係合状態になると、回転軸２２とサンギヤＳ１とサンギヤＳ２とクランク軸２１とが連結され、エンジン１０の動力を第１ＭＧ１に直接伝達することができる。

その一方で、クラッチＣ１が解放されると、エンジン１０のクランク軸２１は、回転軸２２、サンギヤＳ１およびサンギヤＳ２との連結状態が解除され、エンジン１０からの動力を直接的に第１ＭＧ１に伝達することができなくなる。

リングギヤＲ１の外周面には外周歯が形成されており、この外周歯は、ドリブンギヤ７１と噛み合っている。ドリブンギヤ７１は、カウンタ軸７０の一端側に固定されている。カウンタ軸７０は、第１軸１２および第２軸１４に平行となるように配置されている。カウンタ軸７０の他方端側には、ドライブギヤ７２が設けられている。ドライブギヤ７２は、デファレンシャルギヤ８０のデフリングギヤ８１と噛み合っている。デファレンシャルギヤ８０には、駆動軸８２が接続されており、駆動軸８２には、駆動輪９０が接続されている。このため、カウンタ軸７０の回転は、デファレンシャルギヤ８０を通して駆動輪９０に伝達される。

このため、エンジン１０および第１ＭＧ２０からの動力は、第１遊星歯車装置４０、第２遊星歯車装置５０およびドリブンギヤ７１を通して、カウンタ軸７０に伝達される。

第２ＭＧ３０の回転軸３１には、リダクションギヤ３２が固定されており、リダクションギヤ３２は、ドリブンギヤ７１と噛み合っている。このため、第２ＭＧ３０からの動力は、リダクションギヤ３２を通してカウンタ軸７０に伝達される。

[制御装置の構成]
図２は、図１に示す制御装置１００の構成を示すブロック図である。制御装置１００は、ＨＶＥＣＵ（Electric Control Unit）１５０と、ＭＧＥＣＵ１６０と、エンジンＥＣＵ１７０とを含む。制御装置１００は、ＨＶＥＣＵ（Electric Control Unit）１５０と、ＭＧＥＣＵ１６０と、エンジンＥＣＵ１７０とを含む。ＨＶＥＣＵ１５０、ＭＧＥＣＵ１６０、エンジンＥＣＵ１７０の各々は、コンピュータを含んで構成される電子制御ユニットである。なお、ＥＣＵの数は、３つに限定されるものではなく、全体として１つのＥＣＵに統合しても良いし、２つ、または４つ以上の数に分割されていても良い。

ＭＧＥＣＵ１６０は、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０を制御する。ＭＧＥＣＵ１６０は、例えば、第１ＭＧ２０に対して供給する電流値を調節し、第１ＭＧ２０の出力トルクを制御すること、および第２ＭＧ３０に対して供給する電流値を調節し、第２ＭＧ３０の出力トルクを制御する。

エンジンＥＣＵ１７０は、エンジン１０を制御する。エンジンＥＣＵ１７０は、例えば、エンジン１０の電子スロットル弁の開度の制御、点火信号を出力することによるエンジンの点火制御、エンジン１０に対する燃料の噴射制御、等を行なう。エンジンＥＣＵ１７０は、電子スロットル弁の開度制御、噴射制御、点火制御等によりエンジン１０の出力トルクを制御する。

ＨＶＥＣＵ１５０は、車両全体を統合制御する。ＨＶＥＣＵ１５０には、車速センサ、アクセル開度センサ、ＭＧ１回転数センサ、ＭＧ２回転数センサ、出力軸回転数センサ、バッテリセンサ等が接続されている。これらのセンサにより、ＨＶＥＣＵ１５０は、車速、アクセル開度、第１ＭＧ２０の回転数（回転速度）、第２ＭＧ３０の回転数（回転速度）、動力伝達装置の出力軸の回転数（回転速度）、バッテリ状態ＳＯＣ等を取得する。

ＨＶＥＣＵ１５０は、取得した情報に基づいて、車両に対する要求駆動力や要求パワー、要求トルク等を算出する。ＨＶＥＣＵ１５０は、算出した要求値に基づいて、第１ＭＧ２０の出力トルク、第２ＭＧ３０の出力トルクおよびエンジン１０の出力トルクを決定する。ＨＶＥＣＵ１５０は、ＭＧ１トルクの指令値およびＭＧ２トルクの指令値をＭＧＥＣＵ１６０に対して出力する。また、ＨＶＥＣＵ１５０は、エンジントルクの指令値をエンジンＥＣＵ１７０に対して出力する。

ＨＶＥＣＵ１５０は、後述する走行モード等に基づいて、クラッチＣ１，Ｃ２およびブレーキＢ１を制御する。ＨＶＥＣＵ１５０は、クラッチＣ１，Ｃ２に対する供給油圧の指令値（ＰｂＣ１、ＰｂＣ２）およびブレーキＢ１に対する供給油圧の指令値（ＰｂＢ１）をそれぞれ図１の油圧回路５００に出力する。

[車両１の制御モード]
次に、車両１の制御モードの詳細について、差動係合表と共線図を用いて説明する。

上記表１は、各走行モードと、各走行モードにおける第１遊星歯車装置４０のクラッチＣ１、クラッチＣ２およびブレーキＢ１の制御状態を示す表である。

制御装置１００は、「モータ走行モード（以下、ＥＶ走行モードという）」、または、「ハイブリッド走行モード（以下、ＨＶ走行モードという）」で車両１を走行させる。

ＥＶ走行モードは、エンジン１０を停止させて、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の少なくとも一方の動力で車両１を走行させるモードである。ＨＶ走行モードとは、エンジン１０および第２ＭＧ３０の動力、または、エンジン１０、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の動力で車両１を走行させる走行モードである。本実施の形態においては、走行モードは、シリーズモード、シリーズパラレルモードおよびパラレルモードが含まれる。

表１において「Ｃ１」、「Ｃ２」、「Ｂ１」、「ＭＧ１」、「ＭＧ２」はそれぞれクラッチＣ１、クラッチＣ２、ブレーキＢ１、第１ＭＧ２０、第２ＭＧ３０を示す。Ｃ１、Ｃ２、Ｂ１の各欄の丸（○）印は「係合」を示し、無印は「解放」を示す。

ＥＶ走行モードにおいては、制御装置１００は、第２ＭＧ３０の単独の動力で車両１を走行させる「ＭＧ２単独走行モード」と、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の両方の動力で車両１を走行させる「両モータ走行モード」とを、ユーザの要求トルクなどに応じて選択的に切り替える。たとえば、駆動装置２の負荷が低負荷の場合には、単独走行モードが選択され、負荷が高負荷になると両モータ走行モードが選択される。

そして、ユーザから要求される要求トルクが、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０では足りない場合や、ＥＶ走行モードよりＨＶ走行モードを選択した方がトータルの燃費が良いと判断した場合はＨＶ走行モードが選択される。

ＨＶ走行モードにおいては、シリーズ走行モード、シリーズパラレル走行モードおよびパラレル走行モードのいずれかが選択される。

シリーズ走行モードでは、エンジン１０の動力は、全て、第１ＭＧ２０で発電を行う動力に用いられる。第２ＭＧ３０は、第１ＭＧ２０で発電された電力を用いて駆動輪９０を駆動する。

シリーズパラレル走行モードにおいては、エンジン１０の動力の一部は、駆動輪９０を駆動するために用いられ、残りの動力は、第１ＭＧ２０で発電を行う動力として用いられる。第２ＭＧ３０は、第１ＭＧ２０で発電された電力を用いて駆動輪９０を駆動する。

そして、シリーズパラレル走行モードでは、ユーザからの要求トルクを満足できない場合には、パラレル走行モードが選択される。

パラレル走行モードにおいては、第１ＭＧ２０、第２ＭＧ３０およびエンジン１０からの動力によって駆動輪９０を駆動する。本実施の形態においては、変速段として４段を構成することができる。

[ＥＶ単独走行モード]
図３は、ＭＧ２単独走行モード中の共線図である。図４は、両モータ走行モード中の共線図である。図５は、シリーズ走行モード中の共線図である。図６は、シリーズパラレル走行モード中の共線図である。図７から図１０は、パラレル走行モード中の共線図である。

なお、図３から図１０において、「Ｓｕｎ１」、「Ｓｕｎ２」、「Ｃａｒ１」「Ｃａｒ２」「Ｒｉｎｇ１」「Ｒｉｎｇ２」「ＥＮＧ」「ＭＧ１」「ＭＧ２」「Ｂ１」は、サンギヤＳ１、サンギヤＳ２、キャリアＣＡ１、キャリアＣＡ２、リングギヤＲ１、リングギヤＲ２、エンジン１０、第１ＭＧ２０、第２ＭＧ３０およびブレーキＢ１を各々示す。

図３において、ＭＧ２単独走行モード中の制御状態について説明する。表１に示すように、ＭＧ２単独走行モードにおいては、制御装置１００は、クラッチＣ１を係合し、クラッチＣ２およびブレーキＢ１は解放する。エンジン１０を停止させて、第２ＭＧ２をモータとして動作させる。第２ＭＧトルクＴｍ２が、回転軸３１、リダクションギヤ３２およびドリブンギヤ７１などを通して駆動輪９０に伝達される。この際、クラッチＣ１が係合しているため、クランク軸２１と回転軸２２とはクラッチＣ１によって連結されている。エンジン１０が停止しているため、クランク軸２１は、回転しておらず、クランク軸２１に連結した回転軸２２も回転していない。このため、サンギヤＳ１，Ｓ２は回転していない。

その一方で、クラッチＣ２およびブレーキＢ１が解放されているため、リングギヤＲ２およびキャリアＣＡ２の回転は規制されておらず、リングギヤＲ１の回転に伴って、リングギヤＲ２およびキャリアＣＡ２は空転する。

このように、ＭＧ２単独走行モードにおいては、第２ＭＧ３０からのトルク（以下、第２ＭＧトルクＴｍ２という）を用いて、車両１は走行する。

次に、図４を用いて、両モータ走行モード中における制御状態について説明する。両モータ走行モードにおいては、表１に示すように、制御装置１００は、クラッチＣ１およびクラッチＣ２を解放し、ブレーキＢ１を係合する。

クラッチＣ１，Ｃ２が解放されることで、エンジン１０は、第１遊星歯車装置４０から切り離された状態になる。ブレーキＢ１が係合することで、リングギヤＲ２がケース２５に固定され、リングギヤＲ２の回転速度がゼロになる。

そして、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０がモータとして動作する。リングギヤＲ２の回転が規制されているため、第１ＭＧ２０からのトルク（以下、第１ＭＧトルクＴｍ１という）はサンギヤＳ２，Ｓ１およびリングギヤＲ１を通してドリブンギヤ７１に伝達される。さらに、第２ＭＧ３０からの第２ＭＧトルクＴｍ２も、ドリブンギヤ７１に伝達される。このように、第２ＭＧ３０からの第２ＭＧトルクＴｍ２に第１ＭＧトルクＴｍ１が上乗せされて駆動輪９０にトルクが伝達される。

なお、制御装置１００は、ユーザからの要求トルクを満たすように、第１ＭＧトルクＴｍ１および第２ＭＧトルクＴｍ２の分担比率を調整する。

図５を用いて、シリーズ走行モード中における制御状態について説明する。シリーズ走行モードにおいては、表１に示すように、制御装置１００は、クラッチＣ１を係合すると共に、クラッチＣ２およびブレーキＢ１を解放する。

クラッチＣ１が係合することで、回転軸２２およびクランク軸２１が連結される。クラッチＣ２およびブレーキＢ１が解放されることで、キャリアＣＡ１およびリングギヤＲ２が回転自在となる。

そして、エンジン１０および第２ＭＧ３０が駆動する。エンジン１０が駆動することで、エンジン１０のトルク（以下、エンジントルクＴｅという）が、クラッチＣ１を通して、回転軸２２に伝達され、第１ＭＧ２０が発電する。

第２ＭＧ３０は、第１ＭＧ２０で発電された電力の全部または一部を用いて、モータとして動作する。そして、車両１は、第２ＭＧ３０からの第２ＭＧトルクＴｍ２で走行することになる。

図６を用いて、シリーズパラレル走行モード中における制御状態について説明する。表１に示すように、シリーズパラレル走行モードにおいては、クラッチＣ１およびブレーキＢ１が解放され、クラッチＣ２が係合する。

クラッチＣ２が係合することで、クランク軸２１とキャリアＣＡ１とが連結する。この状態で、制御装置１００は、エンジン１０および第２ＭＧ３０を駆動させる。

エンジン１０からのエンジントルクＴｅは、キャリアＣＡ１に伝達される。第１ＭＧ２０は、ジェネレータとして機能しており、エンジントルクＴｅをリングギヤＲ１に伝達するための反力を第１ＭＧトルクＴｍ１が受け持つことになる。

そして、リングギヤＲ１に伝達されたエンジントルクＴｅ（以下、エンジン伝達トルクＴｅｃという）は、ドリブンギヤ７１からカウンタ軸７０に伝達され、車両１を走行させる動力として作用する。

また、シリーズパラレル走行モードにおいては、制御装置１００は、第２ＭＧ３０を主に、モータとして動作させる。第２ＭＧトルクＴｍ２は、リダクションギヤ３２、ドリブンギヤ７１およびカウンタ軸７０などを通して、駆動輪９０に伝達される。

このように、シリーズパラレル走行モードにおいては、エンジン伝達トルクＴｅｃと第２ＭＧトルクＴｍ２を用いて、車両１は走行する。

次に、パラレル走行モードの制御状態について説明する。パラレス走行モードは、１速から４速まである。

図７を用いて、１速形成時における制御状態について説明する。表１に示すように、制御装置１００は、クラッチＣ１およびブレーキＢ１を係合し、クラッチＣ２を解放する。クラッチＣ１が係合することで、クランク軸２１と回転軸２２とがクラッチＣ１を通して結合される。さらに、ブレーキＢ１が係合することで、リングギヤＲ２がケース２５に固定され、リングギヤＲ２の回転速度がゼロになる。

そして、制御装置１００は、エンジン１０を動作させる。高い駆動力が要求される場合は更に第１ＭＧ２０または第２ＭＧ３０またはその両方をモータとして動作させる。

回転軸２２とクランク軸２１とは互いに結合されているため、回転軸２２の回転数およびクランク軸２１の回転数は一致しており、第１ＭＧトルクＴｍ１とエンジントルクＴｅとは、リングギヤＲ１からドリブンギヤ７１に伝達される。さらに、第２ＭＧ３０からの第２ＭＧトルクＴｍ２も、ドリブンギヤ７１に伝達される。

図８を用いて、２速形成時における制御状態について説明する。表１に示すように、制御装置１００はクラッチＣ１を解放すると共に、クラッチＣ２およびブレーキＢ１を係合する。

これにより、クランク軸２１は、クラッチＣ２を通して、キャリアＣＡ１と連結される。さらに、ブレーキＢ１が係合することでリングギヤＲ２はケース２５に固定される。

エンジン１０からのエンジントルクＴｅは、キャリアＣＡ１からリングギヤＲ１に伝達される。第１ＭＧトルクＴｍ１も、サンギヤＳ１，Ｓ２を通してリングギヤＲ１に伝達される。そして、リングギヤＲ１からドリブンギヤ７１などを通して、駆動輪９０に伝達される。また、第２ＭＧトルクＴｍ２も、リダクションギヤ３２などを通して、駆動輪９０に伝達される。

ここで、図７に示す状態においては、クランク軸２１はサンギヤＳ１と連結しており、図８に示す状態においては、クランク軸２１は、キャリアＣＡ１に連結している。このため、エンジン１０の回転数とリングギヤＲ１の回転数との減速比は、図８に示す状態の方が小さく、図８に示す状態の方が図７に示す状態よりも高速段であることがわかる。

図９を用いて、３速形成時の制御状態について説明する。表１に示すように、制御装置１００は、クラッチＣ１およびクラッチＣ２を係合させ、ブレーキＢ１を解放する。これにより、サンギヤＳ１，Ｓ２およびキャリアＣＡ１がいずれもクランク軸２１に連結される。キャリアＣＡ２がリングギヤＲ１に連結しているため、サンギヤＳ１、キャリアＣＡ１、リングギヤＲ１、サンギヤＳ２、キャリアＣＡ２およびリングギヤＲ２が同じ回転速度で回転する。制御装置１００は、エンジン１０を動作させる。高い駆動力が要求される場合は更に第１ＭＧ２０または第２ＭＧ３０またはその両方をモータとして動作させる。

そして、エンジントルクＴｅおよび第１ＭＧトルクＴｍ１がリングギヤＲ１に伝達され、ドリブンギヤ７１に伝達される。また、第２ＭＧトルクＴｍ２もリダクションギヤ３２を通して、ドリブンギヤ７１に伝達される。第１ＭＧトルクＴｍ１、第２ＭＧトルクＴｍ２およびエンジントルクＴｅによって車両１が走行する。

ここで、図９に示す状態において、減速比は１であり、図８に示す状態においては、減速比は１よりも大きく、図９に示す状態の方が、図８に示す状態よりも高速段であることがわかる。

図１０を用いて、４速形成時の制御状態について説明する。表１に示すように、制御装置１００は、クラッチＣ１およびブレーキＢ１を解放し、クラッチＣ２を係合する。クラッチＣ２が係合されるので、クランク軸２１とキャリアＣＡ１とがクラッチＣ２を通して連結される。

制御装置１００は、サンギヤＳ１およびサンギヤＳ２の回転速度がゼロになるように、第１ＭＧ２０の回転数を制御する（表１における「電気ロック」）。

第１ＭＧ２０を用いて、サンギヤＳ１，Ｓ２の回転数をゼロにする手法としては、たとえば、第１ＭＧ２０の回転速度がゼロになるように、第１ＭＧ２０の電流をフィードバック制御する。

そして、制御装置１００は、第２ＭＧ３０とエンジン１０とを駆動させる。エンジン１０のエンジントルクＴｅは、キャリアＣＡ１を通して、リングギヤＲ１に伝達され、駆動輪９０に伝えられる。そして、第２ＭＧトルクＴｍ２も、駆動輪９０に伝達される。

図１０からも明らかなように、図１０に示す状態においては減速比は１よりも小さく、図９に示す状態よりも高速段が形成されていることがわかる。

ここで、シリーズ走行モードにおいては、第２ＭＧトルクＴｍ２のみで車両が走行しており、シリーズパラレル走行モードにおいては第２ＭＧトルクＴｍ２およびエンジン伝達トルクＴｅｃで車両１が走行している。このため、シリーズ走行モードよりもシリーズパラレル走行モードの方が出力することができる駆動力は高い。

そこで、制御装置１００は、シリーズ走行モードで走行中において、車速に対するユーザからの要求駆動力が大きく、シリーズ走行モードで対応できないと判断すると、シリーズパラレル走行モードに切り替える。

また、本実施の形態に係る車両１において、後進する際には、シリーズ走行モードが選択される。シリーズ走行モードにおいては、エンジン１０からのトルクがカウンタ軸７０に伝達されることが抑制される。このため、第２ＭＧ３０が負回転して、ドリブンギヤ７１を負回転させる際に、第２ＭＧ３０にエンジン１０からの正回転方向のトルクを受けることが抑制される。その一方で、シリーズパラレル走行モードで後進しようとすると、エンジン１０からの正回転の直達トルクがドリブンギヤ７１に加えられ、車両１を後進させるために第２ＭＧ３０は大きな第２ＭＧトルクＴｍ２を発生させる必要が生じる。

シリーズパラレル走行モードにおいては、第１ＭＧ２０はジェネレータとして機能しており、パラレル走行モードにおいては、第１ＭＧ２０はモータとして機能している。そのため、出力することができる駆動力は、パラレル走行モードの方が、シリーズパラレル走行モードよりも高い。

そこで、制御装置１００は、シリーズパラレル走行モードではユーザからの要求駆動力に対応できない場合には、パラレル走行モードを選択するようになっている。なお、一般的に２つのＭＧ（回転電機）はそれぞれエンジン動力に近い動力を出力できる能力を持っている。しかし、シリーズ走行モードやシリーズパラレル走行モードにおいては、この２つのＭＧ（回転電機）はエンジン動力の変速機として働くためＭＧ（回転電機）を動力源としてフルに使えないという欠点をもっている。その一方で、本実施の形態に係る車両においては、エンジン１０と第１ＭＧ２０と第２ＭＧ３０との各駆動力を合算した駆動力を出力することができる。

具体的には、図１に示す機構におけるパラレル走行モードは１〜３速において第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０をまったく使わずにエンジン１０のみで走行可能である。そして、大駆動力を出力したい場合は第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の動力をエンジン動力にフルに加算して走行が可能となっている。

本実施の形態に係る車両１においては、パラレル走行モードにおいて、１〜４速に切り換え可能となっている。そこで、登坂時や加速ときには、１速〜３速を用いることができ、シリーズパラレル走行モードではエネルギ効率が低下するタイミングにおいても、高い効率を達成することができる。さらに、高速時には、４速を採用することで、高速時においても、エネルギ効率のよい走行を実現することができる。

上記のように、本実施の形態に係る駆動装置２によれば、ＥＶ走行モード、シリーズ走行モード、シリーズパラレル走行モード、パラレル走行モードを選択することができる。

さらに、駆動装置２は、２つのシングルピニオン式の遊星歯車装置と、クラッチＣ１，Ｃ２およびＢ１によって形成されており、部品点数の低減および構成の複雑化の抑制も図られている。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、駆動装置に適用することができる。

１車両、２駆動装置、１０，ＥＣＵ１７０エンジン、１２第１軸、１４第２軸、２１クランク軸、２２，３１回転軸、２５ケース、３０第２ＭＧ、３２リダクションギヤ、４０第１遊星歯車装置、５０第２遊星歯車装置、７０カウンタ軸、７１ドリブンギヤ、７２ドライブギヤ、８０デファレンシャルギヤ、８１デフリングギヤ、８２駆動軸、９０駆動輪、１００制御装置、５００油圧回路、Ｂ１ブレーキ、Ｃ１，Ｃ２クラッチ、ＣＡ１，ＣＡ２キャリア、Ｐ１，Ｐ２ピニオンギヤ、Ｒ１，Ｒ２リングギヤ、Ｓ１，Ｓ２サンギヤ。

Claims

駆動輪に接続された駆動軸と、
エンジンと、
第１回転電機と、
第２回転電機と、
第１リングギヤと、第１ピニオンギヤと、前記第１ピニオンギヤに接続された第１キャリアと、第１サンギヤとを含む第１遊星歯車装置と、
第２リングギヤと、第２ピニオンギヤと、前記第２ピニオンギヤに接続された第２キャリアと、第２サンギヤとを含む第２遊星歯車装置と、
第１クラッチおよび第２クラッチと、
ブレーキとを備え、
前記第１リングギヤは、前記第２キャリアに接続されると共に、前記駆動軸に機械的に接続され、
前記第１サンギヤは、前記第２サンギヤおよび前記第１回転電機に接続され、
前記第１クラッチは、係合および解放されることにより前記第１サンギヤと前記エンジンとを接続した状態および接続していない状態を選択的に切り替え、
前記第２クラッチは、係合および解放されることにより前記第１キャリアと前記エンジンとを接続した状態および接続していない状態を選択的に切り替え、
前記ブレーキは、係合および解放されることにより前記第２リングギヤを固定部材に固定した状態および固定していない状態を選択的に切り替え、
前記第２回転電機は、前記第１リングギヤおよび前記第２キャリアと前記駆動軸との間の動力伝達経路に機械的に接続され、
前記第１クラッチおよび前記第２クラッチ並びに前記ブレーキの何れか２つを係合し、前記エンジンを動作させる共に、前記第１回転電機および前記第２回転電機をモータとして動作させ、前記駆動輪を駆動する走行モードを有する、駆動装置。
前記走行モードとして、前記第１クラッチおよび前記ブレーキを係合する走行モードと、前記第２クラッチおよび前記ブレーキを係合する走行モードと、前記第１クラッチおよび前記第２クラッチを係合する走行モードとを有する、請求項１に記載の駆動装置。
前記第２クラッチを係合しかつ前記第１回転電機の回転速度をゼロにする電気ロックを行い、前記エンジンを動作させると共に、前記第２回転電機をモータとして動作させ、前記駆動輪を駆動する走行モードをさらに有する、請求項１又は２に記載の駆動装置。