JP7102472B2 - 駆動装置 - Google Patents
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Description
本発明は、電動車両などに設けられる駆動装置に関する。
第１電動機と、第２電動機と、差動機構と、出力軸と、を備え、第１電動機及び第２電動機の出力を差動機構で合成して出力軸に伝達する駆動装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、特許文献１の駆動装置では、第１電動機と第２電動機が１つの差動機構に直接繋がれているため、第１電動機及び第２電動機の制御領域（回転方向や回転速度）が制限される。そのため、発進時や牽引時の加速性能を向上させることが難しいだけでなく、出力軸の回転速度が上がるにつれて差動機構の差回転が増加し、機械的な損失が増大する虞がある。
本発明は、発進時や牽引時の加速性能を向上させることができる駆動装置を提供する。
本発明は、
第１電動機と、
第２電動機と、
３つの回転要素を相互に差動可能な第１差動機構と、
３つの回転要素を相互に差動可能な第２差動機構と、
出力軸と、
非係合状態で回転を許容し、係合状態で回転を規制する第１断接部と、を備える駆動装置であって、
前記第１電動機は、前記第１差動機構の第１回転要素に連結され、
前記第２電動機は、前記第２差動機構の第１回転要素に連結され、
前記第１差動機構の第２回転要素と前記第２差動機構の第２回転要素とが相互に連結して構成される第１回転要素連結体は、前記出力軸に連結され、
前記第１差動機構の第３回転要素と前記第２差動機構の第３回転要素とが相互に連結して構成される第２回転要素連結体は、前記第１断接部に連結され、
前記第１差動機構の前記第１回転要素、前記第１回転要素連結体、前記第２回転要素連結体、前記第２差動機構の前記第１回転要素は、この順に共線図上に並ぶように構成され、
前記第１差動機構の前記第１回転要素は、サンギヤであり、
前記第１差動機構の前記第２回転要素は、キャリアであり、
前記第１差動機構の前記第３回転要素は、リングギヤであり、
前記第２差動機構の前記第１回転要素は、サンギヤであり、
前記第２差動機構の前記第２回転要素は、キャリアであり、
前記第２差動機構の前記第３回転要素は、リングギヤである。
また、本発明は、
第１電動機と、
第２電動機と、
３つの回転要素を相互に差動可能な第１差動機構と、
３つの回転要素を相互に差動可能な第２差動機構と、
出力軸と、
非係合状態で回転を許容し、係合状態で回転を規制する第１断接部と、
非係合状態で動力の伝達を遮断し、係合状態で前記動力の伝達を許容する第２断接部と、を備える駆動装置であって、
前記第１電動機は、前記第１差動機構の第１回転要素に連結され、
前記第２電動機は、前記第２差動機構の第１回転要素に連結され、
前記第１差動機構の第２回転要素と前記第２差動機構の第２回転要素とが相互に連結して構成される第１回転要素連結体は、前記出力軸に連結され、
前記第１差動機構の第３回転要素と前記第２差動機構の第３回転要素とが相互に連結して構成される第２回転要素連結体は、前記第１断接部に連結され、
前記第１差動機構の前記第１回転要素、前記第１回転要素連結体、前記第２回転要素連結体、前記第２差動機構の前記第１回転要素は、この順に共線図上に並ぶように構成され、
前記第２電動機は、前記第２断接部を介して前記第２差動機構の前記第１回転要素に連結されている。
第１電動機と、
第２電動機と、
３つの回転要素を相互に差動可能な第１差動機構と、
３つの回転要素を相互に差動可能な第２差動機構と、
出力軸と、
非係合状態で回転を許容し、係合状態で回転を規制する第１断接部と、を備える駆動装置であって、
前記第１電動機は、前記第１差動機構の第１回転要素に連結され、
前記第２電動機は、前記第２差動機構の第１回転要素に連結され、
前記第１差動機構の第２回転要素と前記第２差動機構の第２回転要素とが相互に連結して構成される第１回転要素連結体は、前記出力軸に連結され、
前記第１差動機構の第３回転要素と前記第２差動機構の第３回転要素とが相互に連結して構成される第２回転要素連結体は、前記第１断接部に連結され、
前記第１差動機構の前記第１回転要素、前記第１回転要素連結体、前記第２回転要素連結体、前記第２差動機構の前記第１回転要素は、この順に共線図上に並ぶように構成され、
前記第１差動機構の前記第１回転要素は、サンギヤであり、
前記第１差動機構の前記第２回転要素は、キャリアであり、
前記第１差動機構の前記第３回転要素は、リングギヤであり、
前記第２差動機構の前記第１回転要素は、サンギヤであり、
前記第２差動機構の前記第２回転要素は、キャリアであり、
前記第２差動機構の前記第３回転要素は、リングギヤである。
また、本発明は、
第１電動機と、
第２電動機と、
３つの回転要素を相互に差動可能な第１差動機構と、
３つの回転要素を相互に差動可能な第２差動機構と、
出力軸と、
非係合状態で回転を許容し、係合状態で回転を規制する第１断接部と、
非係合状態で動力の伝達を遮断し、係合状態で前記動力の伝達を許容する第２断接部と、を備える駆動装置であって、
前記第１電動機は、前記第１差動機構の第１回転要素に連結され、
前記第２電動機は、前記第２差動機構の第１回転要素に連結され、
前記第１差動機構の第２回転要素と前記第２差動機構の第２回転要素とが相互に連結して構成される第１回転要素連結体は、前記出力軸に連結され、
前記第１差動機構の第３回転要素と前記第２差動機構の第３回転要素とが相互に連結して構成される第２回転要素連結体は、前記第１断接部に連結され、
前記第１差動機構の前記第１回転要素、前記第１回転要素連結体、前記第２回転要素連結体、前記第２差動機構の前記第１回転要素は、この順に共線図上に並ぶように構成され、
前記第２電動機は、前記第２断接部を介して前記第２差動機構の前記第１回転要素に連結されている。
本発明によれば、発進時や牽引時の加速性能を向上させることができる。
以下、本発明の駆動装置の一実施形態を、添付図面に基づいて説明する。
図１に示す本発明の一実施形態の駆動装置１００は、それぞれ電動機及び発電機として機能する第１モータ・ジェネレータＭＧ１及び第２モータ・ジェネレータＭＧ２と、３つの回転要素を相互に差動可能な第１差動機構１と、３つの回転要素を相互に差動可能な第２差動機構２と、第１モータ・ジェネレータＭＧ１及び第２モータ・ジェネレータＭＧ２の動力を第１差動機構１、第２差動機構２及びカウンタギヤ３を介して出力する出力軸４と、第１～第３クラッチＴＷＣ１～ＴＷＣ３と、第１及び第２ブレーキＢ１，Ｂ２と、第１モータ・ジェネレータＭＧ１、第２モータ・ジェネレータＭＧ２、第１～第３クラッチＴＷＣ１～ＴＷＣ３及び第１及び第２ブレーキＢ１，Ｂ２を制御する電子制御装置５と、を備える。
図１に示す本発明の一実施形態の駆動装置１００は、それぞれ電動機及び発電機として機能する第１モータ・ジェネレータＭＧ１及び第２モータ・ジェネレータＭＧ２と、３つの回転要素を相互に差動可能な第１差動機構１と、３つの回転要素を相互に差動可能な第２差動機構２と、第１モータ・ジェネレータＭＧ１及び第２モータ・ジェネレータＭＧ２の動力を第１差動機構１、第２差動機構２及びカウンタギヤ３を介して出力する出力軸４と、第１～第３クラッチＴＷＣ１～ＴＷＣ３と、第１及び第２ブレーキＢ１，Ｂ２と、第１モータ・ジェネレータＭＧ１、第２モータ・ジェネレータＭＧ２、第１～第３クラッチＴＷＣ１～ＴＷＣ３及び第１及び第２ブレーキＢ１，Ｂ２を制御する電子制御装置５と、を備える。
第１差動機構１は、シングルピニオン型の遊星歯車機構であり、サンギヤＳ１と、サンギヤＳ１と同心円上に設けられたリングギヤＲ１と、サンギヤＳ１及びリングギヤＲ１に噛み合っている複数のピニオンギヤＰ１と、複数のピニオンギヤＰ１を自転可能且つ公転可能に支持するキャリアＣ１と、を備える。
第２差動機構２は、ダブルピニオン型の遊星歯車機構であり、サンギヤＳ２と、サンギヤＳ２と同心円上に設けられたリングギヤＲ２と、サンギヤＳ２に噛み合っている複数の内側ピニオンＰ２ａと、内側ピニオンＰ２ａ及びリングギヤＲ２に噛み合っている複数の外側ピニオンＰ２ｂと、複数の内側ピニオンＰ２ａ及び複数の外側ピニオンＰ２ｂを自転可能且つ公転可能に支持するキャリアＣ２と、を備える。
第１差動機構１のサンギヤＳ１は、第１モータ・ジェネレータＭＧ１のモータ軸に連結され、第２差動機構２のサンギヤＳ２は、第２モータ・ジェネレータＭＧ２のモータ軸に連結される。また、第１差動機構１のキャリアＣ１と第２差動機構２のキャリアＣ２は、相互に連結されてキャリア連結体６を構成し、第１差動機構１のリングギヤＲ１と第２差動機構２のリングギヤＲ２は、相互に連結されてリングギヤ連結体７を構成している。キャリア連結体６は、一体回転可能な出力ギヤ６ａを備え、出力ギヤ６ａ及びカウンタギヤ３を介して出力軸４に連結される。
第１クラッチＴＷＣ１、第２ブレーキＢ２及び第１ブレーキＢ１は、それぞれ、非係合状態で回転を許容し、係合状態で回転を規制する断接部である。第１クラッチＴＷＣ１は、例えば、２方向クラッチであり、リングギヤ連結体７に連結されており、非係合状態でリングギヤ連結体７の回転を許容し、係合状態でリングギヤ連結体７の回転を規制する。第２ブレーキＢ２は、例えば、ブレーキ機構であり、第２モータ・ジェネレータＭＧ２のモータ軸、又は第２差動機構２のサンギヤＳ２に連結されており、非係合状態で第２モータ・ジェネレータＭＧ２の回転を許容し、係合状態で第２モータ・ジェネレータＭＧ２の回転を規制する。第１ブレーキＢ１は、例えば、油圧ブレーキであり、第１モータ・ジェネレータＭＧ１のモータ軸、又は第１差動機構１のサンギヤＳ１に連結されており、非係合状態で第１モータ・ジェネレータＭＧ１の回転を許容し、係合状態で第１モータ・ジェネレータＭＧ１の回転を規制する。
第２クラッチＴＷＣ２は、非係合状態で動力の伝達を遮断し、係合状態で動力の伝達を許容する断接部である。第２クラッチＴＷＣ２は、例えば、２方向クラッチであり、第２モータ・ジェネレータＭＧ２のモータ軸と第２差動機構２のサンギヤＳ２との間に介設されており、非係合状態で第２モータ・ジェネレータＭＧ２と第２差動機構２のサンギヤＳ２との間の動力伝達を遮断し、係合状態で第２モータ・ジェネレータＭＧ２と第２差動機構２のサンギヤＳ２との間の動力伝達を許容する。第３クラッチＴＷＣ３は、非係合状態で第２差動機構２の３つの回転要素の差回転を許容し、係合状態で第２差動機構２の３つの回転要素の差回転を不能にする。第３クラッチＴＷＣ３は、例えば、２方向クラッチであり、第２差動機構２のサンギヤＳ２とリングギヤ連結体７との間に介設されており、非係合状態で第２差動機構２の３つの回転要素の差回転を許容し、係合状態で第２差動機構２の３つの回転要素の差回転を不能にする。なお、第３クラッチＴＷＣ３の係合状態で第２差動機構２の３つの回転要素の差回転が不能になると第１差動機構１の３つの回転要素の差回転も不能になる。したがって、第３クラッチＴＷＣ３は、非係合状態で第１差動機構１及び第２差動機構２のそれぞれの３つの回転要素の差回転を許容し、係合状態で第１差動機構１及び第２差動機構２のそれぞれの３つの回転要素の差回転を不能にする。
図２は、図１の駆動装置１００の回転要素の連結関係を模式的に示した模式図である。図２に示すように、駆動装置１００の出力軸４は、不図示の歯車対を介して車軸ＯＵＴに連結される。
図７～図１９は、第１差動機構１のサンギヤＳ１、キャリア連結体６（第１差動機構１のキャリアＣ１及び第２差動機構２のキャリアＣ２）、リングギヤ連結体７（第１差動機構１のリングギヤＲ１及び第２差動機構２のリングギヤＲ２）、及び第２差動機構２のサンギヤＳ２の間の回転速度の関係を示す駆動装置１００の共線図である。
本明細書において共線図とは、各回転要素の間の回転速度の関係を示す図であって、各回転要素の回転速度を示す縦軸と、回転速度の値が０を示す横軸と、が含まれ、横軸における各回転要素の間隔は、各回転要素間のギヤ比を示す。縦軸は、横軸（回転速度０）よりも上方が正転方向の回転を示し、横軸よりも下方が逆転方向の回転を示す。また、共線関係とは、各回転要素の回転速度が単一の直線上に並ぶことを言う。キャリア連結体６（第１差動機構１のキャリアＣ１及び第２差動機構２のキャリアＣ２）が正転方向に回転するとき、駆動装置１００を搭載した車両Ｃａｒの車軸ＯＵＴは前進方向に回転し、キャリア連結体６（第１差動機構１のキャリアＣ１及び第２差動機構２のキャリアＣ２）が逆転方向に回転するとき、駆動装置１００を搭載した車両Ｃａｒの車軸ＯＵＴは後進方向に回転する。図中、上部に示す「α」、「１」、「β」は、各要素間のギヤ比であり、下部に示す、第１モータ・ジェネレータＭＧ１、車軸ＯＵＴ、第１クラッチＴＷＣ１、第２モータ・ジェネレータＭＧ２は、サンギヤＳ１、キャリア連結体６、リングギヤ連結体７、及びサンギヤＳ２に連結される回転要素を示している。
図７～図１９に示すように、駆動装置１００は、第１差動機構１のサンギヤＳ１、キャリア連結体６（第１差動機構１のキャリアＣ１及び第２差動機構２のキャリアＣ２）、リングギヤ連結体７（第１差動機構１のリングギヤＲ１及び第２差動機構２のリングギヤＲ２）、及び第２差動機構２のサンギヤＳ２が、この順に共線図上に並ぶように構成されている。第１差動機構１のサンギヤＳ１、キャリアＣ１（キャリア連結体６）、リングギヤＲ１（リングギヤ連結体７）は、第１差動機構１がシングルピニオン型の遊星歯車機構のため、この順に配置される。これに対し、第２差動機構２のサンギヤＳ２、キャリアＣ２（キャリア連結体６）、リングギヤＲ２（リングギヤ連結体７）は、第２差動機構２がダブルピニオン型の遊星歯車機構のため、共線図上においてキャリアＣ２（キャリア連結体６）とリングギヤＲ２（リングギヤ連結体７）との順序が入れ替わっている。
図３に示すように、電子制御装置５の入力側には、変速装置のシフトポジションを検出するシフトポジションセンサ１１と、アクセルの開度を検出するアクセル開度センサ１２と、車速を検出する車速センサ１３と、１モータ駆動（運転モードＩＩＩ）を優先するＥＣＯ運転モードのＯＮ／ＯＦＦを設定するＥＣＯモードスイッチ１４と、が接続される一方、電子制御装置５の出力側には、前述した第１～第３クラッチＴＷＣ１～ＴＷＣ３、第１及び第２ブレーキＢ１，Ｂ２、第１モータ・ジェネレータＭＧ１及び第２モータ・ジェネレータＭＧ２が接続されている。
電子制御装置５は、ハードウェアとソフトウェアとの協働により実現される機能的な構成として、要求出力算出手段５ａ、運転モード切替制御手段５ｂ、断接部制御手段５ｃ及びモータ制御手段５ｄを備える。
要求出力算出手段５ａは、シフトポジションセンサ１１、アクセル開度センサ１２及び車速センサ１３のセンサ信号に基づいて要求出力を算出する。運転モード切替制御手段５ｂは、要求出力及びＥＣＯモードスイッチ１４のスイッチ信号に基づいて運転モードの切り替えを行う。断接部制御手段５ｃは、運転モードに応じて第１～第３クラッチＴＷＣ１～ＴＷＣ３及び第１及び第２ブレーキＢ１，Ｂ２を制御する。モータ制御手段５ｄは、要求出力及び運転モードに応じて第１モータ・ジェネレータＭＧ１及び第２モータ・ジェネレータＭＧ２を制御する。
図４に示すように、電子制御装置５は、第１～第３クラッチＴＷＣ１～ＴＷＣ３、第１及び第２ブレーキＢ１，Ｂ２、第１モータ・ジェネレータＭＧ１及び第２モータ・ジェネレータＭＧ２を所定のパターンで作動させることで、複数の運転モードを実現する。複数の運転モードには、高トルクが要求される車両の牽引時や発進時に適用される２モータ駆動の運転モードＩと、主に低速域で適用される２モータ駆動の運転モードＩＩと、主に中速域以上で適用される１モータ駆動の運転モードＩＩＩと、後進時に適用される１モータ駆動の運転モードＲｅｖ．と、第２モータ・ジェネレータＭＧ２が故障したときに適用される１モータ駆動の運転モードリンプホームＡと、第１モータ・ジェネレータＭＧ１が故障したときに適用される１モータ駆動の運転モードリンプホームＢと、第２モータ・ジェネレータＭＧ２が故障したときの後進時に適用される１モータ駆動の運転モードリンプホームＡ＿Ｒｅｖ．と、第１モータ・ジェネレータＭＧ１が故障したときの後進時に適用される１モータ駆動の運転モードリンプホームＢ＿Ｒｅｖ．と、が含まれる。
図５に示すように、電子制御装置５は、各種センサ信号及びスイッチ信号を読み込み（Ｓ１）、要求出力や適用する運転モードを算出する（Ｓ２）。その後、電子制御装置５は、ＥＣＯ運転モードか否かを判断し（Ｓ３）、この判断結果がＹＥＳである場合は、運転モードＩＩから運転モードＩＩＩへの遷移であるか否か（Ｓ４）、又はそれ以外からの運転モードＩＩＩへの遷移であるか否かを判断し（Ｓ６）、いずれかの判断結果がＹＥＳの場合は、予め設定された遷移作動パターンで断接部制御を行い、運転モードＩＩＩへの遷移を実行する（Ｓ５、Ｓ７）。そして、電子制御装置５は、運転モードＩＩＩのとき、第２モータ・ジェネレータＭＧ２を停止させ、要求出力に応じて第１モータ・ジェネレータＭＧ１のみを駆動制御する（Ｓ８）。
電子制御装置５は、ステップＳ３の判断結果がＮＯの場合、運転モードＩＩへの遷移であるか否かを判断し（Ｓ９）、この判断結果がＹＥＳである場合は、運転モードＩから運転モードＩＩへの遷移であるか否か（Ｓ１０）、又は運転モードＩＩＩから運転モードＩＩへの遷移であるか否かを判断し（Ｓ１２）、いずれかの判断結果がＹＥＳの場合は、予め設定された遷移作動パターンで断接部制御を行い、運転モードＩＩへの遷移を実行する（Ｓ１１、Ｓ１３）。そして、電子制御装置５は、運転モードＩＩのとき、要求出力に応じて第１モータ・ジェネレータＭＧ１及び第２モータ・ジェネレータＭＧ２を駆動制御する（Ｓ１４）。
電子制御装置５は、ステップＳ９の判断結果がＮＯの場合、運転モードＩへの遷移であるか否かを判断し（Ｓ１５）、この判断結果がＹＥＳである場合は、予め設定された遷移作動パターンで断接部制御を行い、運転モードＩへの遷移を実行する（Ｓ１６）。そして、電子制御装置５は、運転モードＩのとき、要求出力に応じて第１モータ・ジェネレータＭＧ１及び第２モータ・ジェネレータＭＧ２を駆動制御する（Ｓ１７）。
つぎに、各種運転モードの具体的な切替方法及び特性について、図７～図１９に示す共線図を参照して説明する。なお、図７～図１９において、第１～第３クラッチＴＷＣ１～ＴＷＣ３の係合状態を「Ｌｏｃｋ」と示し、第１～第３クラッチＴＷＣ１～ＴＷＣ３の非係合状態を「Ｆｒｅｅ」と示している。第１～第３クラッチＴＷＣ１～ＴＷＣ３の非係合状態（「Ｆｒｅｅ」）には、電子制御装置５により非係合状態に制御されている状態を含む。
図７は、駆動装置１００の運転モードＩを示す共線図であり、運転モードＩでは、第１モータ・ジェネレータＭＧ１が正転方向に駆動し、第２モータ・ジェネレータＭＧ２が逆転方向に駆動し、第１クラッチＴＷＣ１及び第２クラッチＴＷＣ２が係合状態であり、第３クラッチＴＷＣ３、第１ブレーキＢ１、及び第２ブレーキＢ２が非係合状態である。
この運転モードＩでは第１モータ・ジェネレータＭＧ１を正転方向、第２モータ・ジェネレータＭＧ２を逆転方向に駆動させると、第１クラッチＴＷＣ１が係合状態となりリングギヤ連結体７が固定されるため、キャリア連結体６が正転し、車軸ＯＵＴから前進方向の回転動力が出力される。このとき、出力軸４から出力されるトルクＴは、以下の式で表される。ただし、α、β、１は、回転要素間のギヤ比、Ｔｍｇ１は、第１モータ・ジェネレータＭＧ１の出力トルク、Ｔｍｇ２は、第２モータ・ジェネレータＭＧ２の出力トルクである。
Ｔ＝（α＋１）×Ｔｍｇ１＋β×Ｔｍｇ２
Ｔ＝（α＋１）×Ｔｍｇ１＋β×Ｔｍｇ２
図６Ａの領域Ｉには、運転モードＩにおける第１モータ・ジェネレータＭＧ１の出力、及び第２モータ・ジェネレータＭＧ２の出力、第１モータ・ジェネレータＭＧ１及び第２モータ・ジェネレータＭＧ２の合成出力が示されており、図６Ｂの領域Ｉには、運転モードＩにおける第１モータ・ジェネレータＭＧ１の回転数、及び第２モータ・ジェネレータＭＧ２の回転数、第１差動機構１及び第２差動機構２における差回転が示されている。このように、運転モードＩによれば、第１モータ・ジェネレータＭＧ１及び第２モータ・ジェネレータＭＧ２の２つの電動機の低速回転領域（高トルク領域）を活用し、車両Ｃａｒの発進時や牽引時の加速特性を向上させることができる。
図８は、駆動装置１００の運転モードＩＩの初期を示す共線図であり、電子制御装置５は、駆動装置１００を図７の運転モードＩから運転モードＩＩとする場合、逆転方向に回転している第２モータ・ジェネレータＭＧ２を停止させる方向（正転方向側）に駆動させる。これにより、第１クラッチＴＷＣ１が係合状態から非係合状態になり、リングギヤ連結体７の回転が許容される。
この状態では、リングギヤ連結体７の回転が許容されるため、第１モータ・ジェネレータＭＧ１を正転方向、逆転方向に回転している第２モータ・ジェネレータＭＧ２を停止させる方向（正転方向側）に駆動させると、キャリア連結体６が正転し、車軸ＯＵＴから前進方向の回転動力が出力される。このとき、出力軸４から出力されるトルクＴは、以下の式で表される。
Ｔ＝｛（１＋β）／（α＋１＋β）｝×Ｔｍｇ１＋
｛α／（α＋１＋β）｝×Ｔｍｇ２
Ｔ＝｛（１＋β）／（α＋１＋β）｝×Ｔｍｇ１＋
｛α／（α＋１＋β）｝×Ｔｍｇ２
図９は、駆動装置１００の運転モードＩＩから運転モードＩＩＩへの遷移を示す共線図であり、第２モータ・ジェネレータＭＧ２が正転方向に回転し、第１モータ・ジェネレータＭＧ１と略等しい回転数になった状態を示している。
図１０は、駆動装置１００の運転モードＩＩから運転モードＩＩＩへの遷移を示す共線図であり、第２モータ・ジェネレータＭＧ２が正転方向に回転し、第１モータ・ジェネレータＭＧ１と略等しい回転数になって、第３クラッチＴＷＣ３が係合状態になった状態を示している。
この状態では、第２差動機構２のサンギヤＳ２とリングギヤ連結体７が締結されるため、第１差動機構１内及び第２差動機構２内の差回転がゼロになる。このとき、出力軸４から出力されるトルクＴは、以下の式で表される。
Ｔ＝Ｔｍｇ１＋Ｔｍｇ２
Ｔ＝Ｔｍｇ１＋Ｔｍｇ２
図６Ａの領域ＩＩには、図８～図１０の運転モードＩＩにおける第１モータ・ジェネレータＭＧ１の出力、及び第２モータ・ジェネレータＭＧ２の出力、第１モータ・ジェネレータＭＧ１及び第２モータ・ジェネレータＭＧ２の合成出力が示されており、図６Ｂの領域ＩＩには、図８～図１０の運転モードＩＩにおける第１モータ・ジェネレータＭＧ１の回転数、及び第２モータ・ジェネレータＭＧ２の回転数、第１差動機構１及び第２差動機構２における差回転が示されている。このように運転モードＩＩでは、車両の登坂走行時、中間加速時のように大きな駆動力が要求される場合に、第１モータ・ジェネレータＭＧ１の出力及び第２モータ・ジェネレータＭＧ２の両方を用いて高出力を得ることができる。
図１１は、駆動装置１００の運転モードＩＩＩを示す共線図であり、電子制御装置５は、駆動装置１００を運転モードＩＩＩとする場合、第２モータ・ジェネレータＭＧ２は停止させる。これにより、第２クラッチＴＷＣ２は非係合状態となる。
この状態では、第１差動機構１及び第２差動機構２のそれぞれの回転要素の差回転がゼロであるため、第１モータ・ジェネレータＭＧ１の出力がそのまま車軸ＯＵＴに伝達される。このとき、出力軸４から出力されるトルクＴは、以下の式で表される。
Ｔ＝Ｔｍｇ１
Ｔ＝Ｔｍｇ１
図１２は、駆動装置１００の運転モードＩＩＩの回生状態を示す共線図であり、運転モードＩＩＩの回生状態では、車軸ＯＵＴから入力されるトルクで第１モータ・ジェネレータＭＧ１が回生駆動される。このとき、出力軸４から出力されるトルクＴは、以下の式で表される。なお、負のトルクＴは入力トルクを示している。
－Ｔ＝－Ｔｍｇ１
－Ｔ＝－Ｔｍｇ１
図１３は、駆動装置１００の運転モードＩＩＩの回生状態から停止状態への遷移を示す共線図であり、この状態の出力トルクＴは、以下の式で表される。
Ｔ＝Ｔｍｇ１≒０
Ｔ＝Ｔｍｇ１≒０
図１４は、駆動装置１００の運転モードＩＩＩの停止状態を示す共線図であり、電子制御装置５は、第１モータ・ジェネレータＭＧ１及び第２モータ・ジェネレータＭＧ２を停止し、第１ブレーキＢ１及び第２ブレーキＢ２を非係合状態とすることで、第１～第３クラッチＴＷＣ１～ＴＷＣ３が非係合状態となる。この状態の出力トルクＴは、以下の式で表される。
Ｔ＝０
Ｔ＝０
図１５は、駆動装置１００の運転モードＲｅｖ．を示す共線図である。運転モードＲｅｖ．では、第１モータ・ジェネレータＭＧ１は逆転方向に駆動し、第２ブレーキＢ２が係合状態であり、第１クラッチＴＷＣ１、第３クラッチＴＷＣ３及び第１ブレーキＢ１が非係合状態である。なお、第２クラッチＴＷＣ２は、係合状態である。
この状態では、第２ブレーキＢ２の締結によって第２差動機構２のサンギヤＳ２が固定されているため、第１モータ・ジェネレータＭＧ１を逆転方向に駆動させると、キャリア連結体６が逆転し、車軸ＯＵＴから後進方向の回転動力が出力される。このとき、出力軸４から出力されるトルクＴは、以下の式で表される。
Ｔ＝｛（α＋１＋β）／β｝×Ｔｍｇ１
Ｔ＝｛（α＋１＋β）／β｝×Ｔｍｇ１
図１６は、駆動装置１００の運転モードリンプホームＡを示す共線図であり、第２モータ・ジェネレータＭＧ２の故障判断に応じて選択される。運転モードリンプホームＡでは、第１モータ・ジェネレータＭＧ１が正転方向に駆動し、第２ブレーキＢ２が係合状態であり、第１クラッチＴＷＣ１、第３クラッチＴＷＣ３、及び第１ブレーキＢ１が非係合状態である。なお、第２クラッチＴＷＣ２は、係合状態である。
この状態では、第２ブレーキＢ２の締結によって第２差動機構２のサンギヤＳ２が固定されているため、第１モータ・ジェネレータＭＧ１を正転方向に駆動させると、キャリア連結体６が正転し、車軸ＯＵＴから前進方向の回転動力が出力される。このとき、出力軸４から出力されるトルクＴは、以下の式で表される。
Ｔ＝｛（α＋１＋β）／（１＋β）｝×Ｔｍｇ１
Ｔ＝｛（α＋１＋β）／（１＋β）｝×Ｔｍｇ１
図１７は、駆動装置１００の運転モードリンプホームＢを示す共線図であり、第１モータ・ジェネレータＭＧ１の故障判断に応じて選択される。運転モードリンプホームＢでは、第２モータ・ジェネレータＭＧ２が正転方向に駆動し、第１ブレーキＢ１が係合状態であり、第１クラッチＴＷＣ１、第３クラッチＴＷＣ３、及び第２ブレーキＢ２が非係合状態である。なお、第２クラッチＴＷＣ２は、係合状態である。
この状態では、第１ブレーキＢ１の締結によって第１差動機構１のサンギヤＳ１が固定されているため、第２モータ・ジェネレータＭＧ２を正転方向に駆動させると、キャリア連結体６が正転し、車軸ＯＵＴから前進方向の回転動力が出力される。このとき、出力軸４から出力されるトルクＴは、以下の式で表される。
Ｔ＝｛（α＋１＋β）／α｝×Ｔｍｇ２
Ｔ＝｛（α＋１＋β）／α｝×Ｔｍｇ２
図１８は、駆動装置１００の運転モードリンプホームＡ＿Ｒｅｖ．を示す共線図であり、第２モータ・ジェネレータＭＧ２の故障判断に応じて、図１６の運転モードリンプホームＡにおいて後進するときに選択される。運転モードリンプホームＡ＿Ｒｅｖ．では、第１モータ・ジェネレータＭＧ１が逆転方向に駆動し、第２ブレーキＢ２が係合状態であり、第１クラッチＴＷＣ１、第３クラッチＴＷＣ３、及び第１ブレーキＢ１が非係合状態である。なお、第２クラッチＴＷＣ２は、係合状態である。
この状態では、第２ブレーキＢ２の締結によって第２差動機構２のサンギヤＳ２が固定されているため、第１モータ・ジェネレータＭＧ１を逆転方向に駆動させると、キャリア連結体６が逆転し、車軸ＯＵＴから後進方向の回転動力が出力される。このとき、出力軸４から出力されるトルクＴは、以下の式で表される。
Ｔ＝｛（α＋１＋β）／(１＋β)｝×Ｔｍｇ１
Ｔ＝｛（α＋１＋β）／(１＋β)｝×Ｔｍｇ１
図１９は、駆動装置１００の運転モードリンプホームＢ＿Ｒｅｖ．を示す共線図であり、第１モータ・ジェネレータＭＧ１の故障判断に応じて、図１７の運転モードリンプホームＢにおいて後進するときに選択される。運転モードリンプホームＢ＿Ｒｅｖ．では、第２モータ・ジェネレータＭＧ２が逆転方向に駆動し、第１ブレーキＢ１が係合状態であり、第１クラッチＴＷＣ１、第３クラッチＴＷＣ３、及び第２ブレーキＢ２が非係合状態である。なお、第２クラッチＴＷＣ２は、係合状態である。
この状態では、第１ブレーキＢ１の締結によって第１差動機構１のサンギヤＳ１が固定されているため、第２モータ・ジェネレータＭＧ２を逆転方向に駆動させると、キャリア連結体６が逆転し、車軸ＯＵＴから後進方向の回転動力が出力される。このとき、出力軸４から出力されるトルクＴは、以下の式で表される。
Ｔ＝｛（α＋１＋β）／α｝×Ｔｍｇ２
Ｔ＝｛（α＋１＋β）／α｝×Ｔｍｇ２
以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。
（１） 第１電動機（第１モータ・ジェネレータＭＧ１）と、
第２電動機（第２モータ・ジェネレータＭＧ２）と、
３つの回転要素を相互に差動可能な第１差動機構（第１差動機構１）と、
３つの回転要素を相互に差動可能な第２差動機構（第２差動機構２）と、
出力軸（出力軸４）と、
非係合状態で回転を許容し、係合状態で回転を規制する第１断接部（第１クラッチＴＷＣ１）と、を備える駆動装置（駆動装置１００）であって、
前記第１電動機は、前記第１差動機構の第１回転要素（サンギヤＳ１）に連結され、
前記第２電動機は、前記第２差動機構の第１回転要素（サンギヤＳ２）に連結され、
前記第１差動機構の第２回転要素（キャリアＣ１）と前記第２差動機構の第２回転要素（キャリアＣ２）とが相互に連結して構成される第１回転要素連結体（キャリア連結体６）は、前記出力軸に連結され、
前記第１差動機構の第３回転要素（リングギヤＲ１）と前記第２差動機構の第３回転要素（リングギヤＲ１）とが相互に連結して構成される第２回転要素連結体（リングギヤ連結体７）は、前記第１断接部に連結され、
前記第１差動機構の前記第１回転要素、前記第１回転要素連結体、前記第２回転要素連結体、前記第２差動機構の前記第１回転要素は、この順に共線図上に並ぶように構成されている、駆動装置。
第２電動機（第２モータ・ジェネレータＭＧ２）と、
３つの回転要素を相互に差動可能な第１差動機構（第１差動機構１）と、
３つの回転要素を相互に差動可能な第２差動機構（第２差動機構２）と、
出力軸（出力軸４）と、
非係合状態で回転を許容し、係合状態で回転を規制する第１断接部（第１クラッチＴＷＣ１）と、を備える駆動装置（駆動装置１００）であって、
前記第１電動機は、前記第１差動機構の第１回転要素（サンギヤＳ１）に連結され、
前記第２電動機は、前記第２差動機構の第１回転要素（サンギヤＳ２）に連結され、
前記第１差動機構の第２回転要素（キャリアＣ１）と前記第２差動機構の第２回転要素（キャリアＣ２）とが相互に連結して構成される第１回転要素連結体（キャリア連結体６）は、前記出力軸に連結され、
前記第１差動機構の第３回転要素（リングギヤＲ１）と前記第２差動機構の第３回転要素（リングギヤＲ１）とが相互に連結して構成される第２回転要素連結体（リングギヤ連結体７）は、前記第１断接部に連結され、
前記第１差動機構の前記第１回転要素、前記第１回転要素連結体、前記第２回転要素連結体、前記第２差動機構の前記第１回転要素は、この順に共線図上に並ぶように構成されている、駆動装置。
（１）によれば、運転状況に応じて損失が最小となるように２つの電動機を制御し、その出力を合成して出力軸に伝達することができる。例えば、第１断接部によって第２回転要素連結体の回転を規制した状態では、互いに逆方向に回転する第１電動機及び第２電動機の出力を合成して出力軸に伝達できるので、２つの電動機の低速回転領域（高トルク領域）を活用し、車両の発進時や牽引時の加速特性を向上させることができる。
（２） （１）に記載の駆動装置であって、
非係合状態で動力の伝達を遮断し、係合状態で前記動力の伝達を許容する第２断接部（第２クラッチＴＷＣ２）をさらに備え、
前記第２電動機は、前記第２断接部を介して前記第２差動機構の前記第１回転要素に連結されている、駆動装置。
非係合状態で動力の伝達を遮断し、係合状態で前記動力の伝達を許容する第２断接部（第２クラッチＴＷＣ２）をさらに備え、
前記第２電動機は、前記第２断接部を介して前記第２差動機構の前記第１回転要素に連結されている、駆動装置。
（２）によれば、第２断接部によって第２電動機と第２差動機構の第１回転要素との動力伝達を遮断することにより、第１電動機の出力だけで出力軸を駆動させる駆動モードを実現できる。
（３） （１）又は（２）に記載の駆動装置であって、
非係合状態で回転を許容し、係合状態で回転を規制する第３断接部（第２ブレーキＢ２）をさらに備え、
前記第２電動機、又は前記第２差動機構の前記第１回転要素は、前記第３断接部に連結されている、駆動装置。
非係合状態で回転を許容し、係合状態で回転を規制する第３断接部（第２ブレーキＢ２）をさらに備え、
前記第２電動機、又は前記第２差動機構の前記第１回転要素は、前記第３断接部に連結されている、駆動装置。
（３）によれば、第３断接部によって第２電動機、又は第２電動機に連結される第２差動機構の第１回転要素を回転不能とすることにより、第１電動機の出力だけで出力軸を逆転駆動させる逆転駆動モードを実現できる。また、第２電動機が故障した場合、第１電動機の出力だけで出力軸を正転駆動及び逆転駆動させることが可能になる。
（４） （１）～（３）のいずれかに記載の駆動装置であって、
非係合状態で回転を許容し、係合状態で回転を規制する第４断接部（第１ブレーキＢ１）をさらに備え、
前記第１電動機、又は前記第１差動機構の前記第１回転要素は、前記第４断接部に連結されている、駆動装置。
非係合状態で回転を許容し、係合状態で回転を規制する第４断接部（第１ブレーキＢ１）をさらに備え、
前記第１電動機、又は前記第１差動機構の前記第１回転要素は、前記第４断接部に連結されている、駆動装置。
（４）によれば、第４断接部によって第１電動機、又は第１電動機に連結される第１差動機構の第１回転要素を回転不能とすることにより、第１電動機が故障した場合、第２電動機の出力だけで出力軸を正転駆動及び逆転駆動させることが可能になる。
（５） （１）～（４）のいずれかに記載の駆動装置であって、
非係合状態で前記第２差動機構の前記３つの回転要素の差回転を許容し、係合状態で前記第２差動機構の前記３つの回転要素の差回転を不能にする第５断接部（第３クラッチＴＷＣ３）をさらに備える、駆動装置。
非係合状態で前記第２差動機構の前記３つの回転要素の差回転を許容し、係合状態で前記第２差動機構の前記３つの回転要素の差回転を不能にする第５断接部（第３クラッチＴＷＣ３）をさらに備える、駆動装置。
（５）によれば、第５断接部によって各差動機構がロックアップ状態となり、各差動機構における回転要素間の差回転がゼロになるので、機械的損失を大幅に低減できる。
（６） （１）～（５）のいずれかに記載の駆動装置であって、
前記第１差動機構の前記第１回転要素は、サンギヤであり、
前記第１差動機構の前記第２回転要素は、キャリアであり、
前記第１差動機構の前記第３回転要素は、リングギヤであり、
前記第２差動機構の前記第１回転要素は、サンギヤであり、
前記第２差動機構の前記第２回転要素は、キャリアであり、
前記第２差動機構の前記第３回転要素は、リングギヤである、駆動装置。
前記第１差動機構の前記第１回転要素は、サンギヤであり、
前記第１差動機構の前記第２回転要素は、キャリアであり、
前記第１差動機構の前記第３回転要素は、リングギヤであり、
前記第２差動機構の前記第１回転要素は、サンギヤであり、
前記第２差動機構の前記第２回転要素は、キャリアであり、
前記第２差動機構の前記第３回転要素は、リングギヤである、駆動装置。
（６）によれば、汎用性の高い遊星歯車機構を用いて、機械的損失を低減可能な駆動装置を実現できる。
１００ 駆動装置
１ 第１差動機構
２ 第２差動機構
６ キャリア連結体（第１回転要素連結体）
７ リングギヤ連結体（第２回転要素連結体）
ＭＧ１ 第１モータ・ジェネレータ（第１電動機）
ＭＧ２ 第２モータ・ジェネレータ（第２電動機）
ＯＵＴ 出力軸
Ｓ１、Ｓ２ サンギヤ（第１回転要素）
Ｃ１、Ｃ２ キャリア（第２回転要素）
Ｒ１、Ｒ２ リングギヤ（第３回転要素）
ＴＷＣ１ 第１クラッチ（第１断接部）
ＴＷＣ２ 第２クラッチ（第２断接部）
ＴＷＣ３ 第３クラッチ（第５断接部）
Ｂ１ 第１ブレーキ（第４断接部）
Ｂ２ 第２ブレーキ（第３断接部）
１ 第１差動機構
２ 第２差動機構
６ キャリア連結体（第１回転要素連結体）
７ リングギヤ連結体（第２回転要素連結体）
ＭＧ１ 第１モータ・ジェネレータ（第１電動機）
ＭＧ２ 第２モータ・ジェネレータ（第２電動機）
ＯＵＴ 出力軸
Ｓ１、Ｓ２ サンギヤ（第１回転要素）
Ｃ１、Ｃ２ キャリア（第２回転要素）
Ｒ１、Ｒ２ リングギヤ（第３回転要素）
ＴＷＣ１ 第１クラッチ（第１断接部）
ＴＷＣ２ 第２クラッチ（第２断接部）
ＴＷＣ３ 第３クラッチ（第５断接部）
Ｂ１ 第１ブレーキ（第４断接部）
Ｂ２ 第２ブレーキ（第３断接部）
Claims (5)
- 第１電動機と、
第２電動機と、
３つの回転要素を相互に差動可能な第１差動機構と、
３つの回転要素を相互に差動可能な第２差動機構と、
出力軸と、
非係合状態で回転を許容し、係合状態で回転を規制する第１断接部と、を備える駆動装置であって、
前記第１電動機は、前記第１差動機構の第１回転要素に連結され、
前記第２電動機は、前記第２差動機構の第１回転要素に連結され、
前記第１差動機構の第２回転要素と前記第２差動機構の第２回転要素とが相互に連結して構成される第１回転要素連結体は、前記出力軸に連結され、
前記第１差動機構の第３回転要素と前記第２差動機構の第３回転要素とが相互に連結して構成される第２回転要素連結体は、前記第１断接部に連結され、
前記第１差動機構の前記第１回転要素、前記第１回転要素連結体、前記第２回転要素連結体、前記第２差動機構の前記第１回転要素は、この順に共線図上に並ぶように構成され、
前記第１差動機構の前記第１回転要素は、サンギヤであり、
前記第１差動機構の前記第２回転要素は、キャリアであり、
前記第１差動機構の前記第３回転要素は、リングギヤであり、
前記第２差動機構の前記第１回転要素は、サンギヤであり、
前記第２差動機構の前記第２回転要素は、キャリアであり、
前記第２差動機構の前記第３回転要素は、リングギヤである、駆動装置。 - 第１電動機と、
第２電動機と、
３つの回転要素を相互に差動可能な第１差動機構と、
３つの回転要素を相互に差動可能な第２差動機構と、
出力軸と、
非係合状態で回転を許容し、係合状態で回転を規制する第１断接部と、
非係合状態で動力の伝達を遮断し、係合状態で前記動力の伝達を許容する第２断接部と、を備える駆動装置であって、
前記第１電動機は、前記第１差動機構の第１回転要素に連結され、
前記第２電動機は、前記第２差動機構の第１回転要素に連結され、
前記第１差動機構の第２回転要素と前記第２差動機構の第２回転要素とが相互に連結して構成される第１回転要素連結体は、前記出力軸に連結され、
前記第１差動機構の第３回転要素と前記第２差動機構の第３回転要素とが相互に連結して構成される第２回転要素連結体は、前記第１断接部に連結され、
前記第１差動機構の前記第１回転要素、前記第１回転要素連結体、前記第２回転要素連結体、前記第２差動機構の前記第１回転要素は、この順に共線図上に並ぶように構成され、
前記第２電動機は、前記第２断接部を介して前記第２差動機構の前記第１回転要素に連結されている、駆動装置。 - 請求項１又は２に記載の駆動装置であって、
非係合状態で回転を許容し、係合状態で回転を規制する第３断接部をさらに備え、
前記第２電動機、又は前記第２差動機構の前記第１回転要素は、前記第３断接部に連結されている、駆動装置。 - 請求項１～３のいずれか一項に記載の駆動装置であって、
非係合状態で回転を許容し、係合状態で回転を規制する第４断接部をさらに備え、
前記第１電動機、又は前記第１差動機構の前記第１回転要素は、前記第４断接部に連結されている、駆動装置。 - 請求項１～４のいずれか一項に記載の駆動装置であって、
非係合状態で前記第２差動機構の前記３つの回転要素の差回転を許容し、係合状態で前記第２差動機構の前記３つの回転要素の差回転を不能にする第５断接部をさらに備える、駆動装置。
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