(57)【要約】【課題】モータ走行時のエンジンの始動が可能なハイブリッド車両駆動装置の提供を課題とする。【解決手段】上記課題は、モータ５と、モータ５が第１軸に機械的に接続され、入力軸２２が第２軸に機械的に接続された遊星歯車機構９０と、エンジン軸２１と入力軸２２との間における回転動力の伝達を制御する第１クラッチ７１と、エンジン軸２１と遊星歯車機構９０の第３軸との間における回転動力の伝達を制御する第２クラッチ７２と、遊星歯車機構９０の第３軸の作動を制御する第３クラッチ７３と、エンジン軸２１と遊星歯車機構９０の第３軸との間に設けられたカウンター軸２３とを有する駆動装置の搭載によって解決できる。【選択図】  図２
2010241390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと変速機との間の動力伝達路に対して設けられた駆動装置であって、
車両走行用の回転動力出力するモータと、
前記動力伝達路に前記モータの回転動力を伝達する動力伝達装置と、を有し、
前記動力伝達装置は、前記モータの回転動力を複数の回転動力に分割することが可能な歯車機構と、前記モータの回転動力を前記動力伝達路に伝達するための第１動力伝達機構と、前記モータの回転動力を前記エンジン側に伝達するための第２動力伝達機構と、を備え、前記モータの回転動力による車両走行時、前記エンジンを始動する場合には、前記歯車機構によって前記モータの回転動力を複数に分割し、前記分割された複数の回転動力の一つを前記第１動力伝達機構を介して前記動力伝達路に伝達しながら、前記分割された複数の回転動力の他の一つを、前記エンジンの始動用回転動力として、前記第２動力伝達機構を介して前記エンジン側に伝達する、
ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項２】
エンジン、及び前記エンジンのエンジン軸から出力された回転動力を、入力軸を介して入力し、変速後、出力軸から駆動輪側に出力する変速機を備えたハイブリッド車両の駆動装置であって、
モータと、
第１乃至第３軸を有し、前記モータが前記第１軸に機械的に接続され、前記入力軸が前記第２軸に機械的に接続された遊星歯車機構と、
前記エンジン軸と前記入力軸との間における回転動力の伝達を制御する第１クラッチと、
前記エンジン軸と前記３軸との間における回転動力の伝達を制御する第２クラッチと、
前記第３軸の作動を制御する第３クラッチと、を有し、
前記第３軸から出力され、前記エンジン軸に伝達された、前記モータの回転動力の回転方向が、前記第２軸から出力され、前記エンジン軸に伝達された、前記モータの回転動力の回転方向と同じになるように、前記エンジン軸と前記第３軸との間に動力伝達機構を介在させた、
ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項３】
請求項２に記載のハイブリッド車両の駆動装置において、
前記エンジン軸と入力軸と遊星歯車機構の中心軸とを同軸上に配置した、
ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項４】
請求項２に記載のハイブリッド車両の駆動装置において、
前記エンジン軸と入力軸と遊星歯車機構の中心軸と前記動力伝達機構の軸とを同軸上に配置した、
ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれかに記載のハイブリッド車両の駆動装置において、
前記モータの回転動力のみを用いて車両を走行させる場合、前記第１クラッチを開放として前記エンジン軸と前記入力軸との間における回転動力の伝達を遮断した状態とすると共に、前記第３クラッチを締結して前記第３軸の作動を停止させた状態とし、前記モータの回転動力を前記入力軸に伝達する、
ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項６】
請求項５に記載のハイブリッド車両の駆動装置において、
前記モータの回転動力のみによる車両走行時、前記エンジンを始動させる場合には、前記第２クラッチを締結した後、前記第３クラッチを開放した状態とし、前記モータの回転動力の一部を前記エンジン軸に前記動力伝達機構を介して伝達する、
ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項７】
請求項５に記載のハイブリッド車両の駆動装置において、
前記モータの回転動力のみによる車両走行時、前記エンジンを始動させる場合には、前記第２クラッチを締結した後、前記第３クラッチを開放した状態とし、前記モータの回転動力の一部を前記エンジン軸に前記動力伝達機構を介して伝達し、その後、前記第１クラッチを締結した状態とし、車両走行に用いられている、前記モータの回転動力の一部を前記エンジン軸に前記入力軸を介して伝達する、
ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項８】
請求項２乃至４のいずれかに記載のハイブリッド車両の駆動装置において、
前記エンジンの回転動力による車両走行時、前記モータの回転動力を加えてアシストする場合、或いは前記モータに回転動力を伝達して前記モータから負の回転動力を出力する場合には、前記第１及び第３クラッチを締結した状態とし、前記モータの回転動力を前記入力軸伝達する、或いは前記入力軸から回転動力を前記モータに伝達する、
ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項９】
請求項２乃至４のいずれかに記載のハイブリッド車両の駆動装置において、
停車中或いは空走中に前記エンジンを始動させる場合には、前記第１及び第３クラッチを締結した状態とすると共に、前記第２クラッチを開放した状態とし、前記モータの回転動力を前記エンジン軸に前記入力軸を介して伝達する、
ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項１０】
エンジン、及び前記エンジンのエンジン軸から出力された回転動力を、第１中間軸或いは第２中間軸を介して入力し、変速用歯車機構を介して変速後、出力軸から駆動輪側に出力する変速機を備えたハイブリッド車両の駆動装置であって、
モータと、
第１乃至第３軸を有し、前記第１中間軸が前記第１軸に機械的に接続され、前記第２中間軸が前記第２軸に機械的に前記モータが前記第３軸に機械的に接続され、前記第１及び第２中間軸が前記第２軸に機械的に接続された遊星歯車機構と、
前記エンジン軸と前記第１中間軸との間における回転動力の伝達を制御する第１クラッチと、
前記エンジン軸と前記第２中間軸との間における回転動力の伝達を制御する第２クラッチと、
前記第２中間軸の作動を制御する第３クラッチと、
前記第２中間軸と前記エンジン軸との間に設けられ、前記第２中間軸と前記エンジン軸との間の回転方向を反転させるための反転機構と、を有し、
前記モータの回転動力により前記エンジンを始動させる場合には、前記第２クラッチを締結した状態とすると共に、前記第３クラッチを開放した状態とし、前記モータの回転動力を前記エンジン軸に前記第２中間軸を介して伝達する、
ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両の駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の駆動原としてモータとエンジンとを搭載して走行するハイブリッド車両（以下、「ＨＥＶ」と記述する）では、燃費の向上を目的として、複数のモータを搭載した駆動装置、自動変速機とモータとを組み合わせた駆動装置、無段変速機とモータとを組み合わせた駆動装置など、数種類の駆動装置が提案されている。例えば特許文献１には、噛み合い歯車を用いた駆動装置が提案されている。この駆動装置は動力伝達効率が良く、燃費の向上に対する期待が大きい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第０１／０６６９７１号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＨＥＶは、モータのみでの車両走行できること、エンジンとモータとの駆動力を合わせて大きな加速を得ることができること、エンジンを駆動源とする、これまでの車両では捨てていた車両の運動エネルギーをバッテリに蓄積できることなどの特徴を有する。すなわちＨＥＶは、それらの特徴の組み合わせにより、燃費や動力性能の向上が可能なシステムである。
【０００５】
モータのみでの車両走行を運転モードの一つとして備えたＨＥＶでは、モータのみでの車両走行後、エンジンを始動させる必要がある。これは、モータの駆動用電源として車両に搭載されたバッテリの容量が小さく、長い距離をモータのみで車両走行することができないからである。このため、車両走行中にエンジンを始動させる必要がある。
【０００６】
車両走行中にエンジンを始動させる一つの手段としては、エンジンの始動装置として、従来からエンジンに付属されたスタータ（エンジン補機）による始動が考えられる。しかし、エンジンの始動頻度の多さを考慮すると、現状のスタータの耐久性能では限界がある。
【０００７】
また、別の手段としては、複数のモータを搭載し、車両走行とエンジン始動とにおいてモータを使い分けることが考えられる。しかし、モータの個数が増加する分、駆動装置の価格が上昇し、ＨＥＶの普及に必要な車両の低価格化の実現が厳しくなる。
【０００８】
さらに、別の手段としては、車両走行用モータにエンジン始動機能を兼ね備えることが考えられる。この場合、モータの回転動力を車輪側に伝達するための経路とエンジン側に伝達するための経路とを備える必要がある。また、モータによる車両走行時にはモータとエンジンとの機械的な接続を遮断する必要があるので、エンジンから車輪までの間の動力伝達経路にモータをギアにより接続するという単純な構成を採用することができない。しかも、回転状態にあるモータを停止状態にあるエンジンに対して機械的に接続し、モータの回転動力をエンジンに伝達する必要がある。このため、モータとエンジンとの間の動力伝達経路には、両者間の回転差を吸収しながらモータの回転動力をエンジン側に伝達できる動力伝達機構を設ける必要がある。その動力伝達機構としては、例えば滑りを利用してモータとエンジンとの回転差を吸収しながらモータの回転動力をエンジン側に伝達できる摩擦クラッチが考えられる。しかし、摩擦クラッチでは、始動エネルギーの約半分が熱損失になるので、エネルギー効率が悪く、バッテリに蓄えられたエネルギーを無駄に消費することになる。また、摩擦クラッチとして、熱容量の大きなものを用いる必要があり、コスト的に不利になる。しかも、エンジンの始動頻度の多さや連続使用などを考慮すると、摩擦クラッチでは限界がある。
【０００９】
以上のことから、最近では、モータによる車両走行を行いながらエンジンを始動できる、従来よりもＨＥＶにより適した駆動装置の実現が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
代表的な本発明の一つは、モータによる車両走行時でもエンジンの始動が可能な、ハイブリッド車両に適した駆動装置を提供する。
【００１１】
その実現にあたっては、車両走行用モータがエンジン始動機能を兼ね備えることが好ましい。また、その実現にあたっては、エネルギー効率が良く、バッテリに蓄えられたエネルギーを有効に消費できることが好ましい。さらに、その実現にあたっては、エンジンの始動頻度の多さや連続使用などに対する耐力を備えていることが好ましい。さらにまた、その実現にあたっては、低価格で実現でき、ハイブリッド車両の普及に貢献できることが好ましい。
【００１２】
ここに、代表的な本発明の一つは、エンジン始動用回転動力を出力する車両走行回転動力出力用モータと、このモータが接続され、そのモータによる車両走行時、回転状態にあるモータ側と作動停止状態にあるエンジン側とを機械的に接続し、モータの回転動力を伝達する動力伝達経路を、エンジンに至る動力伝達経路と車輪側に至る動力伝達経路とに分割する動力分割機構とを、エンジンと車輪との間の動力伝達経路に設けたことを特徴とする。
【００１３】
代表的な本発明の一つによれば、上記特徴を備えたので、モータによる車両走行時、そのモータの回転動力をエンジンに対して分割して供給することができる。
【００１４】
動力分割機構は、モータの回転速度とエンジンの回転速度の差を吸収することが可能な遊星歯車機構と、この遊星歯車機構から出力された回転動力を伝達したり、遮断したりするための動力伝達機構と、遊星歯車機構の一つの回転軸を開放したり（回転させたり）、固定したり（回転を停止させたり）するための制御機構とを有する。
【００１５】
また、動力分割機構は、エンジンの始動時に発生するトルク脈動や回転数の脈動を低減できるように、エンジンに伝達される回転動力を循環させるための動力伝達経路を備えている。
【発明の効果】
【００１６】
代表的な本発明の一つによれば、前述のように、モータによる車両走行時、そのモータの回転動力をエンジンに対して分割して供給することができるので、モータの回転動力により車両を走行させながら、そのモータの回転動力を用いてエンジンを容易に始動することができる。従って、代表的な本発明の一つによれば、モータによる車両走行時でもエンジンの始動が可能な、ハイブリッド車両に適した駆動装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施例であるハイブリッド車両の駆動系の概略構成を示す構成概略図。
【図２】図１のハイブリッド車両に搭載された電動駆動装置の構成を示す構成図。
【図３】図２の電動駆動装置の動作を示す動作状態図であって、停車中のエンジン始動（（ａ）参照）からエンジン発進時（（ｂ）参照）における動力伝達経路（回転動力の流れ）とクラッチの作動状態を示す。
【図４】図２の電動駆動装置の動作を示す動作状態図であって、モータのみを使用した発進（（ａ）参照）からモータのみを使用した走行（ＥＶ走行）中のエンジン始動（（ｂ）参照）における動力伝達経路（回転動力の流れ）とクラッチの作動状態を示す。
【図５】図２の電動駆動装置の動作を示す動作状態図であって、モータのみを使用した低速走行（低速ＥＶ走行）（（ａ）参照）からその状態でのエンジン始動（（ｂ）参照）における動力伝達経路（回転動力の流れ）とクラッチの作動状態を示す。
【図６】図２の電動駆動装置の動作を示す動作状態図であって、各ハイブリッド機能実施時（加速アシスト時（（ａ）参照），回生時（（ｂ）参照），発電時（（ｃ）参照）、エンジン連れ回しを伴う、モータのみを使用した走行（ＥＶ走行）時（（ｄ）参照））における動力伝達経路（回転動力の流れ）とクラッチの作動状態を示す。
【図７】図１のハイブリッド車両の動作を示すタイミングチャート。
【図８】図２の電動駆動装置に設けられた各クラッチの制御動作を示すフローチャート。
【図９】本発明の第２実施例であるハイブリッド車両の電動駆動装置の構成を示す構成図。
【図１０】本発明の第３実施例であるハイブリッド車両の電動駆動装置の構成を示す構成図。
【図１１】本発明の第４実施例であるハイブリッド車両の電動駆動装置の構成を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施例を説明する。
【００１９】
以下に説明する実施例では、本発明を、電動車両、特に内燃機関であるエンジンとモータとを車両の駆動源として備えた小型ハイブリッド電気自動車（普通自動車）の電動式車両駆動装置に適用した場合を例に挙げて説明する。
【００２０】
以下に説明する実施例の構成は、エンジンとモータとを車両の駆動源として或いは動力源として供えた他の電動車両、例えば鉄道車両，バス（乗合自動車）やトラック（貨物自動車）などの大型自動車，緊急自動車などの特殊用途自動車，建設機械などの特殊車両などのハイブリッド車両にも適用できる。また、以下に説明する実施例の構成は、エンジンとモータとを備えて駆動力を制御する産業機器や産業システムにも適用できる。特にモータ動作中にエンジンの始動を必要とする産業機器やシステムへの適用が好ましい。
【００２１】
以下、図面を用いて、実施例の具体的な構成について説明する。
【実施例１】
【００２２】
本発明の第１実施例を図１乃至図８に基づいて説明する。
【００２３】
（ハイブリッド自動車の駆動系の概略構成）
まず、図１を用いて、ハイブリッド自動車の駆動系の概略構成について説明する。
【００２４】
車両のフロント部にはエンジンルームが設けられている。エンジンルーム内にはエンジン１が搭載されている。エンジン１には変速機２が接続されている。変速機２の出力軸３はデファレンシャルギヤ（図示省略）を介して駆動輪（後輪）４に機械的に接続されている。変速機２から出力された回転動力は出力軸３からデファレンシャルギヤに伝達され、デファレンシャルギヤにおいて左右に分配された後、左右それぞれの駆動輪４に伝達される。これにより、左右の駆動輪４が駆動され、車両が駆動輪４の回転方向に応じた方向（前後）に走行する。
【００２５】
尚、本実施例では、エンジン１が車両のフロント側に配置され、後輪が駆動されるＦＲ駆動式の車両を例に挙げて説明するが、エンジン１が車両のフロント側に配置され、前輪が駆動されるＦＦ駆動式の車両、エンジン１が車両のリア側に配置され、後輪が駆動されるＲＲ駆動式の車両、エンジン１が車両のリア側に配置され、前輪が駆動されるＲＦ駆動式の車両、４輪全てが駆動される４輪駆動車両など、他の駆動方式の車両であっても構わない。
【００２６】
変速機２の前段（回転動力の流れから見て変速機２の上流側）である入力側にはハイブリッド駆動装置（電動式車両駆動装置）５０が接続されている。
【００２７】
ハイブリッド駆動装置５０にはモータ５が内蔵されている。
【００２８】
モータ５は、電機子巻線を備えた電機子（固定子）と、電機子に空隙を介して対向配置され、永久磁石を備えた界磁（回転子）とを有する回転電機（永久磁石界磁型三相交流同期機）であり、回転軸を加速する方向に作用させる力行時にはモータとして、回転軸を減速する方向に作用させる発電時（回生時）にはジェネレータとして、それぞれ機能する。このため、本実施例の説明では、モータ５をモータジェネレータと呼ぶ場合もある。モータ５としては、永久磁石式の界磁の代わりに巻線励磁による界磁を備えた巻線界磁型三相交流同期機や三相交流誘導機などの他の交流電動機を用いても構わないし、直流電動機を用いても構わない。
【００２９】
尚、本実施例では、モータ５として発電可能な電動モータを用いたが、発電機が別途、車両に搭載されている場合には、モータリングのみの電動モータを用いても構わない。また、モータ５としては、例えば空気圧や油圧などの圧力源によって作動するポンプやタービンとの組み合わせにより作動する油圧モータなど、電気エネルギーとは別の一次エネルギーを機械エネルギー（二次エネルギー）に変換して出力するモータを用いても構わない。
【００３０】
モータ５の駆動はモータ制御装置７によって制御されている。
【００３１】
モータ制御装置７は、６つのスイッチング半導体素子のスイッチング動作によって直流電力を交流電力に変換する、インバータ装置と呼ばれる直流交流電力変換装置である。モータ制御装置７の交流側にはモータ５の電機子巻線が、モータ制御装置７の直流側には、モータ５の駆動電源であるバッテリ６が、それぞれ電気的に接続されている。スイッチング半導体素子にはＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）を用いている。スイッチング半導体素子としてはＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ）を用いても構わない。
【００３２】
バッテリ６は、リチウムイオン電池或いはニッケル水素電池を用いた、公称出力電圧２００ボルト以上の高電圧の蓄電装置である。
【００３３】
バッテリ６には、バッテリ６よりも電圧の低いバッテリ（図示省略）が電気的に接続されている。低圧バッテリは、ライトやオーディオなどの車載補機及び電子制御装置などの動作電源である、公称出力電圧１２ボルト又は２４ボルトの鉛電池であり、ＤＣＤＣコンバータ（図示省略）を介してバッテリ６に電気的に接続されている。ＤＣＤＣコンバータは、直流電力を、所定の電圧に昇降圧された直流電力に変換するための電力変換装置である。
【００３４】
モータ５をモータとして機能させる場合には、モータ制御装置７によって、バッテリ６から供給された直流電力を、要求トルクに応じた、所定の位相を有する三相交流電力に変換し、モータ５の電機子巻線に供給する。これにより、モータ５の電機子に回転磁界が発生する。モータ５の電機子に回転磁界が発生すると、その発生した回転磁界と、モータ５の界磁の磁束（永久磁石の磁束）との磁気的作用（反発及び吸引）によってモータ５の界磁が回転する。これにより、要求トルクに応じたトルク（回転動力）が発生し、モータ５から出力される。
【００３５】
モータ５をジェネレータとして機能させる場合には、モータ５に回転動力を与え、モータ５の界磁を回転させる。これにより、モータ５の界磁の磁束（永久磁石の磁束）がモータ５の電機子巻線に鎖交し、モータ５の電機子巻線に電圧が誘起され、三相交流電力が発生する。モータ５において発生した三相交流電力は、モータ制御装置７によって直流電力に変換される。この変換された直流電力はバッテリ６に供給されて充電される。
【００３６】
エンジン１には電子制御スロットル弁１０が設けられている。電子制御スロットル弁１０は、エンジン１に供給される空気量を調整してエンジン１の出力を制御するためのエンジンアクチュエータであり、車両駆動用動力制御装置（エンジン制御装置）９から出力された指令信号に基づいて作動が制御される。エンジン１には、その他にも、エンジン１に供給される燃料を制御するための燃料噴射弁、エンジン１の気筒内への空気の吸入、及び気筒内からの燃焼ガスの排気を制御するための吸排気弁などのエンジンアクチュエータが設けられている。それらはいずれも、車両駆動用動力制御装置９から出力された指令信号に基づいて作動が制御される。
【００３７】
ハイブリッド自動車にはハイブリッド制御装置８が設けられている。ハイブリッド制御装置８は、運転者の要求（アクセル開度），車両の速度など、車両の運転状態を示す複数の状態パラメータに基づいて、モータ制御装置７に対するモータジェネレータトルク指令、及び車両駆動用動力制御装置９に対するエンジントルク指令をそれぞれ生成し、モータジェネレータトルク指令に対応する信号をモータ制御装置７に出力すると共に、エンジントルク指令対応する信号を車両駆動用動力制御装置９にそれぞれ出力する電子機器である。これにより、ハイブリッド制御装置８は、モータ５の駆動及びエンジン１の駆動を制御する。
【００３８】
（ハイブリッド駆動装置５０の構成）
次に、図２を用いて、ハイブリッド駆動装置５０の構成ついて説明する。
【００３９】
回転動力の入出力が行われる、エンジン１の外部接続端には、エンジン軸ギア８１ａ，８１ｂを備えたエンジン軸２１が機械的に接続されている。回転動力の入出力が行われる、変速機２の一方の外部接続端（エンジン１側）には、ギア８２を備えた入力軸（第１変速機軸）２２が機械的に接続されている。回転動力の入出力が行われる、変速機２の他方の外部接続端（駆動輪４側）には出力軸（第２変速機軸）３が機械的に接続されている。エンジン軸２１及び入力軸２２の両者はエンジン軸ギア８１ａ及び直結クラッチ７１を介して機械的な接続が可能である。直結クラッチ７１は、入力軸２２のエンジン１側端部上に設けられており、クラッチ機構部の締結及び開放によって、エンジン軸２１と入力軸２２との間における動力の伝達及び遮断を制御する。
【００４０】
尚、本実施例では、エンジン１として内燃機関を用いたが、その内燃機関に代えて、誘導モータや他の動力装置などで自力始動が困難なものをエンジン１とし、ハイブリッド駆動装置５０により始動することも考えられる。また、自力始動が可能であっても、回転停止状態から車両の駆動に必要な力を発生させる回転速度まで徐々に上昇するようなものである場合には、運転者の加速要求を満足することができない。このような場合には駆動力をアシストする必要があり、その駆動力をアシストするものとしてハイブリッド駆動装置５０が有効である。
【００４１】
入力軸２２には、ギア８２及び遊星歯車機構９０のリングギア９０ｂの軸に設けられたギアを介して、遊星歯車機構９０のリングギア９０ｂに機械的に接続されている。遊星歯車機構９０のサンギア９０ａの軸にはモータ５の回転軸が機械的に接続されている。遊星歯車機構９０のキャリア９０ｄの軸にはカウンター軸ギア８３を介してカウンター軸２３が機械的に接続されている。カウンター軸２３及びエンジン軸２１の両者は始動クラッチ７２及びエンジン軸ギア８１ｂを介して機械的な接続が可能である。始動クラッチ７２は、カウンター軸２３のエンジン１側端部上に設けらており、クラッチ機構部の締結及び開放によって、エンジン軸２１とカウンター軸２３との間における動力の伝達及び遮断を制御する。また、カウンター軸２３のエンジン１側とは反対側の端部上には固定クラッチ７３が設けられている。固定クラッチ７３は、クラッチ機構部の締結及び開放によって、カウンター軸２３の固定（回転止め）及び開放（回転）を制御する。
【００４２】
直結クラッチ７１は直結クラッチ用アクチュエータ１００により、始動クラッチ７２は始動クラッチ用アクチュエータ１１０により、固定クラッチ７３は固定クラッチ用アクチュエータ１２０により、それぞれのクラッチ機構が駆動される。各アクチュエータは、クラッチ用アクチュエータとして従来から用いられているものである。各アクチュエータの作動は、ハイブリッド制御装置８或いはモータ制御装置７の制御部から出力された指令信号に基づいて、車両の運転モードに応じて制御される。
【００４３】
遊星歯車機構９０は、その中心に配置された一つのサンギア９０ａと、サンギア９０ａの外周側に、サンギア９０ａと同心状に配置された、サンギア９０ａの外径よりも大きな内径を有する一つのリングギア９０ｂと、サンギア９０ａの外周側とリングギア９０ｂの内周側との間に、周方向に等間隔をもって配置され、サンギア９０ａ及びリングギア９０ｂの両者に噛み合い、自転しながらサンギア９０ａ及びリングギア９０ｂの両者と同心軸上において公転する複数のプラネタリ（ピニオン）ギア９０ｃと、複数のプラネタリギア９０ｃの軸が回動可能に結合され、複数のプラネタリギア９０ｃの公転を受けて回転するキャリア９０ｄとを有するギア機構である。
【００４４】
尚、本実施例では、固定クラッチ７３，始動クラッチ７２及び直結クラッチ７１として、摩擦クラッチを用いた場合を例に挙げて説明する。固定クラッチ７３及び始動クラッチ７２は、開放から締結に遷移する時の回転差や負荷トルクが小さいので、摩擦時の伝達力はそれほど必要としない。このため、固定クラッチ７３及び始動クラッチ７２としては、シンクロ機構付きの噛み合い歯車機構を用いたクラッチを用いても構わない。また、直結クラッチ７１は、基本的にはエンジン１の負荷分がある程度掛かるので、摩擦要素としては固定クラッチ７３及び始動クラッチ７２よりも大きな負荷が掛かる。しかし、直結クラッチ７１としては、シンクロ機構付きの噛み合い歯車を用いることは可能である。但し、その場合、シンクロ機構の摩擦容量は大きくする必要がある。
【００４５】
次に、図３乃至図６を用いて、車両の運転モードに対応したハイブリッド駆動装置５０の動作について説明する。
【００４６】
（停車時のエンジン始動及びエンジン発進）
まず、図３を用いて、停車時のエンジン始動及びエンジン発進におけるハイブリッド駆動装置５０の動作について説明する。
【００４７】
停車状態では少なくとも直結クラッチ７１を開放しておくことで、エンジン１の作動及び停止にかかわらず車両への回転動力の伝達は遮断されるので、エンジン１を始動させるときでも車両は停止状態のままである。また、変速機２がニュートラル状態であるときも車両への回転動力の伝達は遮断される。ハイブリッド車両ではエンジン１を停止させたままモータ５のみを使用して発進するモータ走行モードがあるが、このモードについては後述する。
【００４８】
バッテリ６の蓄電量（充電状態）が小さい、モータ５から出力される回転動力が、車両側の要求駆動力よりも小さいなどのときにはエンジン１を作動させて発進する必要がある。このため、そのようなときにはまず、エンジン１を始動させる必要がある。
【００４９】
まず、停車中においてエンジン１を始動させるためには、変速機２をニュートラル状態、始動クラッチ７３を開放、直結クラッチ７１及び固定クラッチ７３を締結の各状態とし、この後、モータ５に三相交流電圧を印加してモータ５を駆動する。このとき、カウンター軸２３が固定されて遊星歯車機構９０のキャリア９０ｄの軸が固定されているので、モータ５から出力された回転動力は全て遊星歯車機構９０のリングギア９０ｂに伝達され、それから、リングギア９０ｂの軸に設けられたギア及びギア８２を介して入力軸２２に伝達される。また、変速機２がニュートラル状態であるので、入力軸２２に伝達された回転動力は直結クラッチ７１及びエンジン軸ギア８１ａを介してエンジン軸２１に伝達される（図３（ａ）参照）。これにより、エンジン１はモータ５の回転動力を受けて始動する。
【００５０】
モータ５の回転動力によりエンジン１が一定回転以上となり、点火によって完爆状態になれば、エンジン１は自力で作動する。エンジン１が完爆状態になったら、モータ５の駆動を制御して、モータ５からエンジン１に供給される回転動力を減少させる。
【００５１】
エンジン１が作動していれば、モータ５を使用しなくても、変速機２の操作により、従来の内燃機関車両と同様に、エンジン１の回転動力を用いて発進が可能である。このとき、変速機２をニュートラル状態から走行モード状態に切り換えるので、エンジン１の回転動力はエンジン軸２１からエンジン軸ギア８１ａ及び直結クラッチ７１を介して入力軸２２に伝達され、それから変速機２に伝達される（図３（ｂ）参照）。変速機２による変速後、エンジン１の回転動力は駆動輪４に伝達される。これにより、駆動輪４が駆動され、車両はエンジン１の回転動力により発進する。エンジン１の回転動力による発進時では、クラッチの締結状態がエンジン１の始動時と同一であり、変速機２をニュートラル状態から走行モード状態に切り換えるだけであるので、車両は素早く発進できる。
【００５２】
モータ５の回転動力によるエンジン１の始動は、変速機２がニュートラル状態であれば、空走中においても行える。
【００５３】
（モータ発進）
次に、図４を用いて、エンジン１が停止したままでのモータ５のみによる車両走行（以下、「ＥＶ走行」という）について説明する。
【００５４】
モータ５の回転動力により車両を発進させる場合には、直結クラッチ７１を開放した状態のままで固定クラッチ７３を締結し、変速機２をニュートラル状態から走行状態に切り換え、この後、モータ５に三相交流電圧を印加してモータ５を駆動する。このとき、固定クラッチ７３が締結しているので、前述のように、モータ５の回転動力は遊星歯車機構９０のリングギア９０ｂから、リングギア９０ｂの軸に設けられたギア及びギア８２を介して入力軸２２に伝達され、それから変速機２に伝達される（図４（ａ）参照）。ここで、直結クラッチ７１が開放されているので、モータ５の回転動力は全て変速機２に伝達される。変速機２による変速後、モータ５の回転動力は駆動輪４に伝達される。これにより、駆動輪４が駆動され、車両はモータ５の回転動力により発進する。
【００５５】
（ＥＶ走行中のエンジン始動）
モータ５の回転動力による車両の発進後、ＥＶ走行の状態を継続すると、エネルギー貯蔵装置であるバッテリ６の蓄電量が減少し、最終的には電気エネルギー不足によりＥＶ走行が不能になる。そこで、ハイブリッド車両では、モータ１の回転動力による発進後、エンジン１を始動し、エンジン１の回転動力による車両走行（以下、「ＨＥＶ走行」という）に切り換える。このとき、本実施例のハイブリッド駆動装置５０でのエンジン１の始動方法には２種類ある。
【００５６】
第１の方法としては、モータ５の回転動力の全てが入力軸２２から変速機２に伝達されている状態において、直結クラッチ７１を締結し、モータ５の回転動力の一部を分割して、入力軸２２から直結クラッチ７１及びエンジン軸ギア８１ａを介してエンジン軸２１に伝達し、この伝達された、モータ５の回転動力の一部によりエンジン１を始動する方法がある（図４（ｂ）参照）。このとき、モータ５は、エンジン１の始動に必要な回転動力と車両の走行に必要な回転動力とを合わせた値の回転動力が出力されるように、その駆動が制御される。
【００５７】
（極低速時のエンジン始動）
しかし、エンジン１として、従来から用いられている内燃機関を搭載した場合、エンジン軸２１の回転速度が一定回転以上なければ、エンジン１を自力運転させることができない。このため、例えば車両の速度が極低速のように、車両の速度が、エンジン１を自力運転させることができる車両の速度よりも小さい場合には、第１の方法ではエンジン１を始動させることができない。ＥＶ走行からＨＥＶ走行に切り換える場合にそのような状態に陥ることが考える状況としては、渋滞時、急勾配においてモータ５の回転動力が足りない時、縁石を載り越す時などが考えられる。
【００５８】
本実施例のハイブリッド駆動装置５０は、以上のような状態においても、モータ５から回転動力をエンジン１に伝達し、エンジン１を始動させることができる。
【００５９】
次に、図５を用いて、極低速時でのＥＶ走行時におけるエンジン１の始動方法について説明する。
【００６０】
ＥＶ走行時におけるハイブリッド駆動装置５０の状態及び動作は、図５（ａ）に示すように、図４（ａ）の場合と同じであるので、ここでの説明は省略する。
【００６１】
ＥＶ走行状態では、エンジン軸２１が停止状態にあり、カウンター軸２３も固定クラッチ７３の締結によって停止状態にあるので、エンジン１の始動にあたって始動クラッチ７２を締結しても、車両の走行に何ら影響を与えることがない。このため、本実施例では、始動クラッチ７２を締結し、この後、固定クラッチ７３を開放し、ＥＶ走行に用いられている、モータ５の回転動力の一部を分割する。これにより、モータ５の回転動力は遊星歯車機構９０のサンギア９０ａからキャリア９０ｄに伝達され、そこから、キャリア９０ｄの軸に設けられたギア及カウンター軸ギア８３を介してカウンター軸２３に伝達され、それから始動クラッチ７２及びエンジン軸ギア８１ｂを介してエンジン軸２１に伝達される（図５（ｂ）参照）。これにより、エンジン１はモータ５の回転動力を受けて始動する。
【００６２】
ここで、モータ５は遊星歯車機構９０のサンギア９０ａに直結されているが、カウンター軸２３はカウンター軸ギア８３を介して、遊星歯車機構９０のキャリア９０ｄの軸に設けられたギアに接続されている。このように、２つのギアの間において回転動力を伝達する噛み合い歯車機構では２つのギアの回転方向が逆方向になる。このため、遊星歯車機構９０のキャリア９０ｄの軸に接続されたカウンター軸２３はモータ５の回転方向とは逆方向に回転し、モータ５の回転動力の伝達を受ける。また、遊星歯車機構９０のリングギア９０ｂの軸に設けられたギアにギア８２を介して接続された入力軸２１も、モータ５の回転方向とは逆方向に回転し、モータ５の回転動力の伝達を受ける。このように、入力軸２１及びカウンター軸２３の両者の回転方向は同じ方向であり、モータ５の回転方向とは逆方向である。従って、本実施例では、モータ５からエンジン１までの動力伝達経路として、遊星歯車機構９０から入力軸２１を経由してエンジン軸２１に至る動力伝達経路、遊星歯車機構９０からカウンター軸２３を経由してエンジン軸２１に至る動力伝達経路のいずれを用いた場合でも、エンジン軸２１を同一方向に回転させてエンジン１を始動させることができる。これにより、本実施例では、動力伝達経路の途中に回転方向を切り換えるための機構が不要であり、ハイブリッド駆動装置５０の機構を簡素化できると共にハイブリッド駆動装置５０の低コスト化を図ることができる。
【００６３】
また、図５（ｂ）に示すように、エンジン軸２１の回転開始時、直結クラッチ７１を締結方向に作動させるようにすれば、モータ５の回転動力を入力軸２２側からもエンジン軸２１に伝達することができ、エンジン１の始動性をより向上させることができる。
【００６４】
エンジン１の始動においてはエンジン１の圧縮工程と膨張工程とのトルク差が大きい。このため、エンジン１の始動においては、そのトルク差がエンジン軸２１に作用して、エンジン軸２１の回転速度が急激に変化することが考えられる。例えばそのトルク差がエンジン軸２１に作用して、エンジン軸２１の回転速度が急上昇すると、カウンター軸２３の回転も急激に上昇し、遊星歯車機構９０の特性により、入力軸２２の回転加速度が急激に低下することが考えられる。
【００６５】
そこで、本実施例では、エンジン軸２１の回転速度が急上昇した場合には、直結クラッチ７１を半締結状態とし、エンジン軸２１の回転を入力軸２２に伝達している。このようにすれば、入力軸２２の回転加速度の低下度合が軽減され、エンジン１の始動時の回転脈動が自動的に軽減できる。これにより、本実施例では、スムーズにエンジン１を始動させることができる。
【００６６】
エンジン１が始動して自力作動できるようになれば、モータ５からエンジン１への回転動力の供給が不要になるので、モータ５の駆動を制御し、モータ５からエンジン１に供給される回転動力を徐々に減少させて、始動クラッチ７２を開放する。そして、図３（ｂ）の場合と同様に、固定クラッチ７３を締結の状態とし、エンジン１の回転動力を変速機２に伝達する。
【００６７】
次に、図６を用いて、ＨＥＶの他のモード、例えば加速アシスト，回生，発電，連れ回しＥＶ走行における、本実施例のハイブリッド駆動装置５０の動作について説明する。
【００６８】
（加速アシスト）
ＨＥＶ走行中は、図３（ｂ）と同様の動力伝達経路により、エンジン１の回転動力により走行している。このとき、固定クラッチ７３は締結されているので、モータ５に三相交流電力を印加してモータ５を駆動すると、モータ５の回転動力は入力軸２２に伝達される。これにより、入力軸２２は、図６（ａ）に示すように、エンジン１の回転動力とモータ５の回転動力とを合わせた回転動力により、その回転速度が加速される。すなわちエンジン１をモータ５によってアシストできる。
【００６９】
（回生）
回生は車両の運動エネルギーをバッテリ６に回収するモードであるが、加速アシストと同じクラッチの状態において実現できる。このとき、エンジン１と変速機２との間の動力伝達経路は、図６（ｂ）に示すように、図６（ａ）に示す場合とは逆方向になる。すなわちエンジン１は負の回転動力を出力する。このような状態において、車両の運動エネルギーを回収するためには、モータ５と変速機２との間の動力伝達経路も、図６（ｂ）に示すように、図６（ａ）に示す場合とは逆方向にすればよく、モータ５が負の回転動力を出力するように、モータ５の駆動を制御すればよい。これにより、モータ５は車両の運動エネルギーを受けて発電機として作動し、三相交流電力を発生する。この発生した三相交流電力は、モータ制御装置７によって直流電力に変換され、バッテリ６に供給されて充電される。
【００７０】
（発電）
また、バッテリ６の蓄電量が所定の最低蓄電量よりも低下した場合には、エンジン１の回転動力により車両を加速走行させている状態であっても、バッテリ６の蓄電量を回復させる必要がある。この場合も加速アシスト時や回生時と同じクラッチ状態として、エンジン１の回転動力を入力軸２２に伝達（エンジン１から正の回転動力を出力）すると共に、入力軸２２からエンジン１の回転動力の一部をモータ５に伝達（モータ５から負の回転動力を出力）する（図６（ｃ）参照）。これにより、モータ５は発電機として作動し、バッテリ６の充電に必要な電力を発生する。
【００７１】
（連れ回しＥＶ走行）
さらに、発電時と同じクラッチ状態として、モータ５の回転動力を入力軸に伝達（モータから正の回転動力を出力）すると共に、エンジン１の回転動力を０或いは入力軸２２からモータ５の回転動力の一部をエンジン１に伝達（エンジン１のフリクションによる負の回転動力を出力）する（図６（ｄ）参照）。このようにすることにより、エンジン１において燃料を消費することなく（燃料の供給を停止して）車両を走行させることができる。このような状態では、エンジン軸２１が回転中であるので、エンジン軸２１を停止させてＥＶ走行する場合よりも、エンジン１を始動させてエンジン１の回転動力を入力軸２２に伝達するまでの時間を早くでき、小刻みに燃料を節減することができる。
【００７２】
（長距離及び高速ＨＥＶ走行）
図６を用いて説明したように、本実施例のハイブリッド駆動装置５０では、直結クラッチ７１を締結状態にすることにより、バッテリ６の充電状態に応じて、モータ５によるバッテリ６の充放電を随時行うことができるので、長距離の車両走行に対応することができる。
【００７３】
また、本実施例のハイブリッド駆動装置５０では、車両の高速走行時、変速機２の走行ギアが適切な位置に制御された場合には、モータ５の回転速度を比較的一定に保持できるので、車両の高速域の運転にも対応できる。
【００７４】
（ＨＥＶ走行中のエンジン停止）
次に、車両の減速時について説明する。
【００７５】
車両を停止させる場合、従来の車両では、変速機２のギア位置を低速側に移行して、トルクコンバータや摩擦クラッチによりエンジン１が作動中でも車両を停止させることができる。本実施例のハイブリッド駆動装置５０においても、従来の車両と同様に、車両を停止させることができる。しかし、ハイブリッド車両では、エネルギーを節約するために、エンジン１の作動を停止させてから、車両を減速させて停止させることが一般的に行われている。
【００７６】
そこで、本実施例のハイブリッド駆動装置５０では、その実現のためにまず、エンジン１から入力軸２２に伝達されるエンジン１の回転動力を低下させ、これと同時に、入力軸２２からモータ５に伝達される回転動力を上昇させる。この後、モータ５の回転動力により車両を走行させる状態になったら、直結クラッチ７１を開放してエンジン１の作動を停止（エンジン軸２１の回転を０に）する。このとき、車両は減速中であるので、モータ５は減速状態、すなわち入力軸２２からモータ５に回転動力を伝達（モータ５から負の回転動力を出力）する状態になる。その後、車両の停止に向けてモータ５の減速状態を継続して車両を減速させ、車両が停止に近づいたらモータ５の回転動力（負）を０にする。
【００７７】
また、エンジン軸２１の回転が停止する低車速状態になったら始動クラッチ７２を締結状態とする。このように、低車速時、始動クラッチ７２を締結状態としておけば、エンジン１の再始動が必要になった場合には直ちにエンジン１を再始動させることができる。
【００７８】
次に、図７を用いて、前述した各運転モードにおける、運転操作及び車両状態に対応した、各クラッチ，エンジン１及びモータ５のそれぞれの動作状態について説明する。
【００７９】
図７においては、運転モードが車両の停車からＥＶ走行（発進加速），始動，ＨＥＶ走行，減速，停止の順に切り替わる場合において、運転操作（シフトレバー及びアクセル）及び車両状態（車速及び変速段）に対応した、直結クラッチ７１，始動クラッチ７２，固定クラッチ７３の動作状態（締結及び開放），エンジン１の動作状態（回転速度及びエンジン軸２１のトルク），モータ５の動作状態（回転速度及びトルク）をそれぞれ示す。
【００８０】
（１）車両停車
運転者が車両に搭乗してイグニションキースイッチをオンした状態である。
【００８１】
イグニションキースイッチをオンすると、制御装置などの電源がオンになり、各クラッチのアクチュエータが駆動される。これにより、車両の発進に向けて、各クラッチの状態（締結及び開放）を制御する。ここでは、ＥＶ走行を行うことを前提としているので、イグニションキースイッチがオンされた後、固定クラッチ７３を締結する。
【００８２】
この状態において、シフトレバーはＮ（ニュートラル）レンジの位置にある。また、変速機２の変速段はニュートラルの状態にある。アクセルはオフ状態にある。車速，エンジン５のトルク及び回転速度，モータ５のトルク及び回転速度は０にある。
【００８３】
（２）ＥＶ走行（加速）
モータ５の回転動力のみにより車両を発進させる状態である。
【００８４】
運転者によってシフトレバーの位置がＮ（ニュートラル）レンジからＤ（ドライブ）レンジに切り換えられる。これにより、運転モードがＥＶ走行モードとなり、アクセルが所定の踏み込み量（所定の開度）、踏み込まれる（開く）と、モータ５の駆動を制御し、回転速度を徐々に上昇させながら、アクセルの踏み込み量（開度）に応じた回転動力をモータ５から出力する。モータ５から出力された回転動力は変速機２に伝達され、変速機２による変速後、駆動輪４に伝達される。これにより、車両はモータ５の回転動力により発進し、加速して徐々に車速が上昇する。
【００８５】
この状態において、変速機２の変速段は１速の状態にある。
【００８６】
また、ＥＶ走行後のエンジン１の始動を考慮し、車両の発進直後、若干の時間遅れで始動クラッチ７２を締結状態にする。
【００８７】
（３）ＥＶ走行中のエンジン始動
モータ５の回転動力のみにより車両を発進させた後、エンジン１を始動させる状態である。
【００８８】
アクセルの踏み込み量（開度）がＥＶ走行時よりも大きくなると、エンジン１の始動要求が発生する。これにより、モータ５から回転動力を変速機２側に伝達されている状態において、固定クラッチ７３を開放し、モータ５の回転動力の一部をカウンター軸２３を経由してエンジン軸２１に伝達する。これに平行して直結クラッチ７１を締結し、モータ５の回転動力の一部を入力軸２２を経由してエンジン軸２１に伝達する。このとき、モータ５が発生する回転動力は、車両駆動用の回転動力にエンジン始動用の回転動力を加えた値になる。また、エンジン１の回転速度を上昇させることに伴って、モータ５の回転速度も上昇する。エンジン１は、伝達された回転動力により回転速度が上昇する。エンジン１の回転速度が所定の回転速度に達して点火され、完爆状態になると、エンジン１は自力作動する。これにより、エンジン１の始動が完了する。
【００８９】
本実施例によれば、モータ５の回転動力を２つの経路を介してエンジン１に供給するので、スムーズにかつ素早くエンジン１を始動させることができる。また、脈動を低減できる。
【００９０】
始動完了と同時にエンジン１の回転動力は出力され、回転速度と共に徐々に上昇する。
【００９１】
また、エンジン１の始動が完了すると、始動クラッチ７２を開放状態にする。
【００９２】
さらに、エンジン１の始動が完了すると、エンジン１の始動に用いた回転動力が不要になる。このため、エンジン１の始動に用いた、モータ５の回転動力が減少するように、モータ５の駆動を制御し、モータ５の回転動力を、回転速度と共に減少させる。
【００９３】
（４）ＨＥＶ走行（加速アシスト）
エンジン１及びモータ５の回転動力により車両を加速走行させる状態である。
【００９４】
エンジン１の始動によって車両はＨＥＶ走行となっている。このため、固定クラッチ７３を締結し、モータ５の駆動を制御し、回転速度が徐々に上昇しながら、アクセルの踏み込み量（開度）に応じた回転動力のうち、モータ５の分担分の回転動力をモータ５から出力する。モータ５から出力された回転動力はエンジン１の回転動力と共に変速機２に伝達され、変速機２による変速後、駆動輪４に伝達される。これにより、エンジン１の回転動力がモータ５の回転動力によって加速アシストされるので、車両はエンジン１及びモータ５の回転動力により加速し、車速が上昇する。
【００９５】
所定の車速に達した後、車両駆動力の要求値が小さくなるように、運転車がアクセルの踏み込み量（開度）を小さくすると、変速機２において変速が発生し、変速段が１速から２速にアップシフトされる。この時、エンジン１の回転速度はアップシフトにより一旦、低下して再び上昇する。また、その状態では、モータ５によるアシストが不要になるので、モータ５の回転動力が０になるように、モータ５の駆動を制御する。この時、モータ５の回転速度は一旦、低下して再び上昇する。
【００９６】
（５）ＨＥＶ走行（発電）
エンジン１の回転動力の一部によりモータ５を発電機として作動させる状態である。
【００９７】
ＥＶ走行及び加速アシストによってバッテリ６の蓄電量が低下するので、バッテリ６の蓄電量を回復させておく必要がある。このため、エンジン１の回転動力を、回転速度と共に上昇させ、その上昇させた分（エンジン１から出力された回転動力のうち、車両走行に必要な回転動力を差し引いた分）をモータ５に伝達する。これにより、モータ５は発電機として作動（負の回転動力を出力）し、バッテリ６の充電に必要な三相交流電力を発生する。三相交流電力はモータ制御装置７によって直流電力に変換された後、バッテリ６に供給される。
【００９８】
（６）ＨＥＶ走行（減速回生）
エンジン１を連れ回し状態として、車両の運動エネルギーによりモータ５を発電機として作動させる状態である。
【００９９】
運転車がアクセルの踏み込み量（開度）を０、すなわち全閉にすれば、減速要求であるので、車両を減速させる。このため、エンジン１の回転動力が０になるように、エンジン１の駆動を制御すると共に、モータ５に車両からの回転動力を伝達する。これにより、エンジン１は連れ回しされると共に、モータ５は発電機として作動（車両に対して負荷となり、減速に見合った負の回転動力を出力）し、車両を減速させる。モータ５の発電によって得られた回生エネルギー、すなわち三相交流電力はモータ制御装置７によって直流電力に変換された後、バッテリ６に供給されて充電される。
【０１００】
減速により車速が所定の値よりも小さくなった場合には変速機２の変速段が２速から１速にダウンシフトされる。これにより、車速の減少と共に減少していたエンジン１及びモータ５の回転速度は一旦、上昇してから再び減少する。
【０１０１】
（７）ＥＶ走行（減速回生）
エンジン１の作動を停止して、車両の運動エネルギーによりモータ５を発電機として作動させる状態である。
【０１０２】
さらなる減速により車速が所定の値よりも小さくなると、エンジン１の作動を停止し、減速を続ける。このため、直結クラッチ７１を開放し、モータ５に車両からの回転動力を伝達する。これにより、エンジン１は回転速度が０になると共に、モータ５は発電機として作動（車両に対して負荷となり、減速に見合った負の回転動力を出力）し、車両をさらに減速させる。モータ５の発電によって得られた回生エネルギー、すなわち三相交流電力はモータ制御装置７によって直流電力に変換された後、バッテリ６に供給されて充電される。このとき、エンジン１の始動要求が発生する可能性があるので、始動クラッチ７２を締結状態とし、レスポンス良くエンジン１を始動できるようにしておく。
【０１０３】
（８）停車
車速が０になって車両が停止し、シフトレバーの位置がＤレンジからＮレンジになると、少しの時間をあけて、変速機２の変速段をニュートラル状態とし、次のＥＶ走行に備えて始動クラッチ７２を開放、固定クラッチ７３を固定状態とし、モータ５の回転動力を０にする。イグニションキースイッチがオフになると、固定クラッチ７３は開放状態になる。
【０１０４】
次に、図８を用いて、各運転モードに対応した各クラッチの制御方法について説明する。
【０１０５】
所期状態として、直結クラッチ７１，始動クラッチ７２，固定クラッチ７３は全て開放状態にある。クラッチの状態としては５つのパターンに分類できる。
【０１０６】
また、図８においては、クラッチの状態としてＯＮ或いはＯＦＦにより表記したが、ＯＮは締結状態を意味し、ＯＦＦは開放状態を意味する。
【０１０７】
クラッチの制御フローではまず、ステップＳ１の判断が行われる。ステップＳ１では、ＨＥＶ走行要求があるか否かが判断される。否定の場合にはＥＶ走行であると判断し、各クラッチの状態をパターンＰ１のように設定し、この設定に応じて各クラッチのアクチュエータを作動させる。ここで、パターンＰ１では、直結クラッチ７１を開放、始動クラッチ７２を締結、固定クラッチ７３を締結の各状態とする。この後、クラッチ制御ルーチン（サブルーチン）は主制御ルーチンに戻る。そして、再びクラッチ制御ルーチンが開始されると、ステップＳ１の判断から実行される。パターンＰ２〜Ｐ５の実行の後も、パターンＰ１と同様のルーチン処理が実行される。
【０１０８】
ステップＳ１の判断が肯定の場合にはＨＥＶ走行であると判断し、ステップＳ２に進む。
【０１０９】
ステップＳ２では、ＨＥＶ走行にあたってエンジン１を始動させる必要があるか否かを判断する。このため、ステップＳ２では、エンジン軸２１の回転速度が低いか否か、すなわちエンジン１が自力作動可能な回転速度よりも低いか否かを判断する。
【０１１０】
ステップＳ２の判断が肯定の場合にはエンジン１の始動が必要と判断してステップＳ３に進む。
【０１１１】
ステップＳ２の判断が否定の場合にはエンジン１の始動が不要と判断してステップＳ４に進む。
【０１１２】
ステップＳ３では、エンジン１の始動にあたって、どの経路による動力伝達によりエンジン１を始動するか判断するために、固定クラッチ７３が締結状態であるか否かを判断する。
【０１１３】
ステップＳ３の判断が肯定の場合には、カウンター軸２３を経由した回転動力の伝達が必要と判断し、各クラッチの状態をパターンＰ２のように設定し、この設定に応じて各クラッチのアクチュエータを作動させる。ここで、パターンＰ２では、直結クラッチ７１を開放、始動クラッチ７２を締結、固定クラッチ７３を開放の各状態とする。
【０１１４】
ステップＳ３の判断が否定の場合には、カウンター軸２３を経由した回転動力の伝達によるエンジン１の始動を既に実行しているが、まだ、エンジン１の始動が完了しておらず、入力軸２２を経由した回転動力の伝達によるエンジン１の始動が必要と判断し、各クラッチの状態をパターンＰ３のように設定し、この設定に応じて各クラッチのアクチュエータを作動させる。ここで、パターンＰ２では、直結クラッチ７１を開放、始動クラッチ７２を締結、固定クラッチ７３を開放の各状態とする。
【０１１５】
ステップＳ４では、ＨＶＥ走行モードであるか、或いは加速アシスト，回生，発電のいずれかのモードであるかを判断するために、始動クラッチ７２が締結状態であるか否かを判断する。
【０１１６】
ステップＳ４の判断が肯定の場合には、エンジン１によるＨＥＶ走行モードであると判断し、各クラッチの状態をパターンＰ４のように設定し、この設定に応じて各クラッチのアクチュエータを作動させる。ここで、パターンＰ３では、直結クラッチ７１を締結、始動クラッチ７２を開放、固定クラッチ７３を開放の各状態とする。
【０１１７】
ステップＳ４の判断が否定の場合には、加速アシスト，回生，発電のいずれかのモードであると判断し、各クラッチの状態をパターンＰ５のように設定し、この設定に応じて各クラッチのアクチュエータを作動させる。ここで、パターンＰ５では、直結クラッチ７１を締結、始動クラッチ７２を開放、固定クラッチ７３を締結の各状態とする。
【０１１８】
以上説明した本実施例によれば、モータ５による車両走行時（ＥＶ走行時）、回転状態にあるモータ５側と作動停止状態にあるエンジン１側とを機械的に接続し、モータ５の回転動力の一部を、エンジン１の始動用回転動力としてエンジン１に伝達できるので、モータ５による車両走行時であっても、エンジン１を容易に始動することができる。
【０１１９】
しかも、本実施例によれば、ハイブリッド車に必要な各運転モードと、低速走行時、すなわちモータ５による車両走行時におけるエンジン１の始動とを、１個のモータ５により実現できると共に、既存の変速機２を用いることができるので、低コストを図ることができる。
【実施例２】
【０１２０】
本発明の第２実施例を図９に基づいて説明する。
【０１２１】
本実施例は、第１実施例の変形例であり、各々個別に配置していた複数の軸を同軸化し、第１実施例よりもコンパクトなハイブリッド駆動装置５０を実現した例である。
【０１２２】
尚、第１実施例と同じ構成には第１実施例と同じ符号を付し、その説明を省略する。以下においては、第１実施例と異なる部分について説明する。
【０１２３】
本実施例では、図９に示すように、遊星歯車機構９０の中心軸、入力軸２２及びエンジン軸２１を同軸上に配置している。このため、入力軸２２に設けられていたギア８２は本実施例では削除されている。また、モータ５の回転方向と、入力軸２２，エンジン軸２１及びカウンター軸２３の回転方向が同じになるので、カウンター軸２３に設けられた始動クラッチ７２と、エンジン軸ギア８１ａとの間には回転方向を反転させるためのリレーギア６０を設けている。入力軸２２はエンジン軸２１から変速機２に至る軸である。本実施例の構成では、入力軸２２は、遊星歯車機構９０のサンギア９０ａの両側から延びるように、遊星歯車機構９０のサンギア９０ａに接続されている。このように、サンギア９０ａに対して入力軸２２が接続される構成であるので、本実施例の構成では、モータ５はリングギア９０ｂに接続されている。この場合、モータ５が接続されたリングギア９０ｂとサンギア９０ａとの間にプラネタリ（ピニオン）ギア９０ｃ（キャリア９０ｄの軸）が設けられているので、ギアの設定比率は変化するが、相対的な回転の方向性は変わらない。
【０１２４】
以上説明した本実施例によれば、第１実施例と同様に、モータ５による車両走行時（ＥＶ走行時）、回転状態にあるモータ５側と作動停止状態にあるエンジン１側とを機械的に接続し、モータ５の回転動力の一部を、エンジン１の始動用回転動力としてエンジン１に伝達できるので、モータ５による車両走行時であっても、エンジン１を容易に始動することができる。
【０１２５】
しかも、本実施例によれば、複数の軸を同軸化して構成の簡略化を図っているので、第１実施例よりも、小型かつ低コストなハイブリッド駆動装置５０を提供できる。
【実施例３】
【０１２６】
本発明の第３実施例を図１０に基づいて説明する。
【０１２７】
本実施例は、第２実施例の変形例であり、さらに軸の同軸化を図り、第２実施例よりもコンパクトなハイブリッド駆動装置５０を実現した例である。
【０１２８】
尚、第２実施例と同じ構成には第２実施例と同じ符号を付し、その説明を省略する。以下においては、第２実施例と異なる部分について説明する。
【０１２９】
本実施例では、カウンター軸２３を、エンジン軸２１，入力軸２２及び遊星歯車機構９０の中心軸と同軸化している。
【０１３０】
第１及び第２実施例において述べたように、カウンター軸２３はキャリア９０ｄの軸とエンジン軸２１とを繋げるための軸であり、回転方向がエンジン軸２１とは逆転するように、エンジン軸２１に対して機械的に接続する必要がある。このため、本実施例では、カウンター用遊星歯車機構９１をカウンター軸２３，エンジン軸２１，入力軸２２及び遊星歯車機構９０の中心軸と同軸上に配置すると共に、遊星歯車機構９０のキャリア９０ｄの軸をカウンター用遊星歯車機構９１のサンギア９１ａに接続し、さらには、キャリア９１ｄの軸を固定して、リングギア９１ｂにカウンター軸２３を接続する。これにより、モータ５の回転方向とは逆の回転をエンジン軸２１に伝達できる。
【０１３１】
また、エンジン軸２１と入力軸２２との間及びエンジン軸２１とカウンター軸２３との間は、同軸上において、クラッチにより回転動力の伝達及び遮断を制御する必要がある。このため、本実施例では、直結クラッチ７１及び始動クラッチ７２を、ツインクラッチ型変速機において用いられている２重クラッチのように、構成としている。
【０１３２】
以上説明した本実施例によれば、第２実施例と同様に、モータ５による車両走行時（ＥＶ走行時）、回転状態にあるモータ５側と作動停止状態にあるエンジン１側とを機械的に接続し、モータ５の回転動力の一部を、エンジン１の始動用回転動力としてエンジン１に伝達できるので、モータ５による車両走行時であっても、エンジン１を容易に始動することができる。
【０１３３】
しかも、本実施例によれば、複数の軸を同軸化して構成の簡略化を図っているので、第２実施例よりも、小型かつ低コストなハイブリッド駆動装置５０を提供できる。
【実施例４】
【０１３４】
本発明の第４実施例を図１１に基づいて説明する。
【０１３５】
本実施例は、本発明を、背景技術（国際公開第０１／０６６９７１号パンフレット）に記載の変速機２に適用した場合の例である。
【０１３６】
ここで、実線によって囲まれた、変速機２の構成のうち、一点鎖線によって囲まれた構成が、第１乃至第３実施例において述べたハイブリッド駆動装置５０に相当する部分であり、それ以外の構成が、第１乃至第３実施例において述べた変速機２に相当する部分である。
【０１３７】
以下、ハイブリッド駆動装置５０に相当する部分の構成について説明する。
【０１３８】
変速機２は、図１１に示すように、ツインクラッチ方式を採用している。このため、エンジン軸２１と出力軸３との間には２つの中間軸２２０，２３０が機械的に接続されている。また、中間軸２２０，２３０のそれぞれには、遊星歯車機構９０を介してモータ５が機械的に接続されている。本実施例では、中間軸２２０を、第１乃至第３実施例において述べた入力軸とし、中間軸２３０を、第１乃至第３実施例において述べたカウンター軸としている。入力軸である中間軸２２０には直結クラッチ７１及びギア８２の他に、変速段の切り換えを行うクラッチやギアが設けられている。カウンター軸である中間軸２３０には始動クラッチ７２，固定クラッチ７３、及びカウンター軸ギア８３の他に、変速段の切り換えを行うクラッチやギアが設けられている。始動クラッチ７２とエンジン軸ギア８１ｂとのの間には回転方向を反転させるためのリレーギア６０を設けている。
【０１３９】
モータ５はキャリア９０ｄの軸に機械的に接続されている。リングギア９０ｂの軸は、リングギア９０ｂの軸に設けられたギア及びカウンター軸ギア８３を介して、カウンター軸である中間軸２３０に機械的に接続されている。サンギア９０ａの軸は、サンギア９０ａの軸に設けられたギア及びギア８２を介して、入力軸である中間軸２２０に機械的に接続されている。
【０１４０】
次に、本実施例のハイブリッド駆動装置５０におけるＥＶ走行中のエンジン１の始動方法について説明する。
【０１４１】
ＥＶ走行では、中間軸２３０を固定クラッチ７３の締結により固定し、中間軸２３０と出力軸３との間の変速ギアは全て開放状態とする。また、直結クラッチ７１を開放し、中間軸２２０と出力軸３との間の変速ギアを、例えば１速或いは２速のギアを選択して締結し、モータ５の回転動力を全て中間軸２２０から１速或いは２速のギアを介して出力軸３に伝達する。これにより、モータ５のみの回転動力によって車両をＥＶ走行させることができる。このとき、中間軸２３０が固定され、エンジン軸２１も停止しているので、始動クラッチ７２をエンジン軸ギア８１ｂ側に締結させておくことができる。
【０１４２】
ＥＶ走行中にＨＥＶ走行要求が発生すれば、固定クラッチ７３を開放する。これにより、始動クラッチ７２及びエンジン軸ギア８１ｂを介してエンジン軸２１にモータ５の回転動力の一部が伝達され、エンジン１が始動される。また、始動初期に直結クラッチ７１を締結させることにより、中間軸２２０からもモータ５の回転動力をエンジン軸２１に伝達することができるので、エンジン１をスムーズに始動させることができると共に、エンジンの始動時に発生するトルク脈動や回転数の脈動を低減させることができる。
【０１４３】
ここで、車両が停止しそうな車速である場合（極低速の場合）、本実施例のエンジン始動方式では、直結クラッチ７１の締結タイミングを遅らせる必要である。極低速では直結クラッチ７１の回転速度が低いので、この状態において直結クラッチ７１を締結すると、車両負荷も同時に引き上げることになる。このため、直結クラッチ７１の締結タイミングを遅らせる必要がある。この場合、エンジン１の始動完了後、エンジン１において回転動力を発生できるようになってから直結クラッチ７１を操作することが好ましい。また、小さな締結力によって直結クラッチ７１を操作することが好ましい。
【０１４４】
また、本実施例では、中間軸２３０の回転速度がエンジン１の始動前では停止状態であり、また、始動クラッチ７２から伝達される回転動力がモータ５の回転動力であるので、直結クラッチ７１を操作しなくてもエンジン１を始動させることができる。従って、本実施例では、ＥＶ走行中におけるエンジン１の始動を車速の非常に低い状態でも実現可能である。
【０１４５】
以上説明したように、本実施例によれば、１つのモータ５によってハイブリッド機能及び変速機能を実現できると共に、低車速におけるエンジン始動も実現でき、低コストかつ多機能なハイブリッド駆動装置５０を提供できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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