(57)【要約】【課題】車両に取り付けられた際に、車両の幅方向に対応する方向のサイズを小型化することが可能な、ハイブリッド車両の駆動装置を提供する。【解決手段】プラネタリギヤ10は、エンジン（E/G）30の入出力軸31に連結されるサンギヤSと、クラッチ13によってケーシング17に回転不能に固定されるキャリヤCRと、第２モータジェネレータ（M/G）60のロータ61に連結されるリングギヤRとを有する。第１モータジェネレータ（M/G）50は、エンジンに対しプラネタリギヤを構成する各ギヤの回転軸方向と交差する方向に並列して配置されると共に、第１M/Gの入出力軸がE/Gの入出力軸と略平行となるように配置される。第１M/Gの入出力軸とE/Gの入出力軸とは、ベルト40によって巻き掛けられている。【選択図】図１
2014080135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、
回転数制御が可能な第１モータジェネレータ及び第２モータジェネレータと、
前記エンジンの入出力軸に連結されるサンギヤと、当該サンギヤと同軸上に配置され、前記第２モータジェネレータの入出力軸に連結されるリングギヤと、前記サンギヤと前記リングギヤとに噛合する複数のピニオンギヤと、当該複数のピニオンギヤを自転可能に一体的に支持すると共に当該複数のピニオンギヤが前記サンギヤに対して公転可能に一体的に支持するキャリヤと、を有する動力分割機構と、
前記キャリヤを被固定部材に対し回転不能に固定する固定手段と、
を備え、
前記第１モータジェネレータは、前記エンジンに対して前記動力分割機構を構成する各ギヤの回転軸方向と交差する方向に並列して配置されると共に、前記第１モータジェネレータの入出力軸が前記エンジンの入出力軸と略平行となるように配置され、
前記第１モータジェネレータの入出力軸と前記エンジンの入出力軸とは、無端帯によって巻き掛けられている、
ハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項２】
前記サンギヤと前記エンジンの入出力軸とは、回転方向を逆転する逆転ギヤを介して連結されている、
請求項１に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項３】
前記固定手段は、クラッチである、
請求項１又は２に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項４】
前記エンジンの駆動によって前記車両が走行する際には、前記クラッチを作動させて前記キャリヤの回転を固定する第１制御手段を更に備えている、
請求項３に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項５】
前記車両が後退する際には、前記クラッチを作動させないで前記キャリヤの回転を可能にする第２制御手段を更に備えている、
請求項３又は４に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項６】
前記第２制御手段は、前記車両が後退する際に、バッテリの充電状態に関する情報を取得して、充電残量が所定値以下であることを判定すると、前記第１モータジェネレータを駆動させ、当該第１モータジェネレータの駆動によって発電される電力を前記第２モータジェネレータに供給するように制御する、
請求項５に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項７】
前記車両が前進する際には、前記クラッチを作動させないで前記サンギヤの回転を可能にする第３制御手段を更に備え、
前記第３制御手段は、バッテリの充電状態に関する情報を取得して、充電残量が所定値以下であることを判定すると、前記第１モータジェネレータを駆動させ、当該第１モータジェネレータの駆動によって発電される電力を前記第２モータジェネレータに供給するように制御する、
請求項３〜６の何れか一項に記載の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ものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関としてのエンジンと、バッテリによる電気エネルギーで駆動するモータとを併用したハイブリッド車両が多く提供されている。このようなハイブリッド車両には、サンギヤ（太陽歯車）と、ピニオンギヤ（遊星歯車）に連結されたキャリヤと、リングギヤ（外輪歯車）とを有する動力分割機構（プラネタリギヤユニット）が用いられた駆動装置を備えるものが多く開示されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、動力分割機構が用いられた駆動装置であって、発電機（第１モータジェネレータ）の入出力軸とサンギヤとが連結され、エンジンの入出力軸とキャリヤとが連結され、電気モータ（第２モータジェネレータ）の入出力軸とリングギヤとが連結されると共に、リングギヤに連結されたスプロケットから駆動輪に対して動力が伝達されるように構成されたハイブリット車両の駆動装置が開示されている。この駆動装置では、動力分割機構とエンジンとの間に発電機が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１０９６９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の駆動装置は、動力分割機構を構成する各ギヤの回転軸方向に沿ってエンジン、発電機、及び電気モータが全て配置されるため、動力分割機構を構成する各ギヤの回転軸方向、すなわち、この駆動装置が車両に搭載される場合には車両の幅方向にサイズが大きくなる傾向がある。このような駆動装置は、限られたスペースに取り付けられることから、特に車両の幅方向に対応するサイズの小型化が求められている。
【０００６】
そこで、本発明の主な目的は、車両に取り付けられた際に、車両の幅方向に対応する方向のサイズを小型化することが可能な、ハイブリッド車両の駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のハイブリッド車両の駆動装置は、エンジンと、回転数制御が可能な第１モータジェネレータ及び第２モータジェネレータと、動力分割機構と、固定手段とを備える。動力分割機構は、エンジンの入出力軸に連結されるサンギヤと、当該サンギヤと同軸上に配置され、第２モータジェネレータの入出力軸に連結されるリングギヤと、サンギヤとリングギヤとに噛合する複数のピニオンギヤと、当該複数のピニオンギヤを自転可能に一体的に支持すると共に当該複数のピニオンギヤがサンギヤに対して公転可能に一体的に支持するキャリヤと、を有する。固定手段は、キャリヤを被固定部材に対し回転不能に固定する。第１モータジェネレータは、エンジンに対し動力分割機構を構成する各ギヤの回転軸方向と交差する方向に並列して配置されている。第１モータジェネレータの入出力軸は、エンジンの入出力軸と略平行となるように配置され、互いの入出力軸が無端帯によって巻き掛けられている。
【０００８】
このハイブリッド車両の駆動装置によれば、第１モータジェネレータは、エンジンに対し動力分割機構を構成する各ギヤの回転軸方向と交差する方向に並列して配置されている。また、第１モータジェネレータの入出力軸は、エンジンの入出力軸と略平行となるように配置され、エンジンの入出力軸と無端帯によって巻き掛けられているので、互いに入出力軸の回転を伝達し得る。このように、第１モータジェネレータを、動力分割機構を構成する各ギヤの回転軸方向に並列された従来の位置から当該回転軸方向と交差する方向に並列する位置に移動させた分、当該回転軸方向のサイズを小型化することができる。すなわち、上記構成の駆動装置では、車両に搭載された際に、車両の幅方向に対応する方向のサイズを小型化することができる。
【０００９】
また、本発明のハイブリッド車両の駆動装置では、サンギヤとエンジンの入出力軸とは、回転方向を逆転する逆転ギヤを介して連結されていてもよい。
【００１０】
このハイブリッド車両の駆動装置によれば、エンジンと近い位置に逆転ギヤを配置することにより、逆転ギヤを含めた駆動装置のサイズを小型化することができる。また、この構成では、リングギヤから先のカウンタギヤ及びディファレンシャルギヤなどの駆動系が既存の製品として存在する場合に、この製品に改良を加えることなく容易に本発明の駆動装置を適用することができる。
【００１１】
また、本発明のハイブリッド車両の駆動装置では、固定手段は、クラッチであってもよい。
【００１２】
このハイブリッド車両の駆動装置によれば、例えば滑らせながらキャリヤと被固定部材とを係合することができるクラッチの機能を利用できる。これにより、キャリヤが回転している際に被固定部材に対して回転不能に固定するときの振動を抑制することができる。
【００１３】
また、本発明のハイブリッド車両の駆動装置では、エンジンの駆動によって車両が走行する際には、クラッチを作動させてキャリヤの回転を固定する第１制御手段を更に備えていてもよい。
【００１４】
このハイブリッド車両の駆動装置によれば、キャリヤの回転を固定することにより、このキャリヤが、てこの原理でいう支点として機能するようになる。すなわち、エンジンからの回転が伝達されるサンギヤの回転を、ピニオンギヤを介して効率的にリングギヤに伝達することができる。これにより、エンジンからの回転を効率的に駆動輪に伝達することができる。
【００１５】
また、本発明のハイブリッド車両の駆動装置では、車両が後退する際には、クラッチを作動させないでキャリヤの回転を可能にする第２制御手段を更に備えていてもよい。
【００１６】
このハイブリッド車両の駆動装置では、第２モータジェネレータが回転しても、キャリヤの回転が自在となっていることにより反力を得ることができないピニオンギヤは、この回転をサンギヤに伝達することはない。したがって、第２モータジェネレータに連動してサンギヤが回転することはない。これにより、第２モータジェネレータが負方向に回転することに連動して、エンジンが回転することを防止できる。
【００１７】
また、本発明のハイブリッド車両の駆動装置では、第２制御手段は、車両が後退する際に、バッテリの充電状態に関する情報を取得して、充電残量が所定値以下であることを判定すると、第１モータジェネレータを駆動させ、当該第１モータジェネレータの駆動によって発電される電力を第２モータジェネレータに供給するように制御してもよい。
【００１８】
このハイブリッド車両の駆動装置では、バッテリの充電が少なくなった際には、第１モータジェネレータを駆動して電力を発生させるように制御するので、バッテリの充電がなくなることによって車両が後退できなくなるといった事態を回避することができる。
【００１９】
また、本発明のハイブリッド車両の駆動装置では、車両が前進する際には、クラッチを作動させないでサンギヤの回転を可能にする第３制御手段を更に備え、第３制御手段は、バッテリの充電状態に関する情報を取得して、充電残量が所定値以下であることを判定すると、第１モータジェネレータを駆動させ、当該第１モータジェネレータの駆動によって発電される電力を第２モータジェネレータに供給するように制御してもよい。
【００２０】
このハイブリッド車両の駆動装置では、バッテリの充電が少なくなった際には、第１モータジェネレータを駆動して電力を発生させるように制御するので、バッテリの充電がなくなることによって車両が前進できなくなるといった事態を回避することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、車両に取り付けられた際に、車両の幅方向に対応する方向のサイズを小型化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置のスケルトン図である。
【図２】本実施形態のハイブリッド車両に搭載された制御系のブロック図である。
【図３】ハイブリッド車両において第２モータジェネレータの駆動により走行する状態を示す共線図の一例である。
【図４】ハイブリッド車両において第２モータジェネレータの駆動により後退する状態を示す共線図の一例である。
【図５】ハイブリッド車両においてエンジンの駆動により走行する状態を示す共線図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を付することとする。図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。また、説明中、「上」、「下」等の方向を示す語は、図面に示された状態に基づいた便宜的な語である。
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両（以下、単に「車両」とも称す）の駆動装置のスケルトン図である。図１に示すように、ハイブリッド車両の駆動装置（以下、単に「駆動装置」とも称す）１は主に、プラネタリギヤ（動力分割機構）１０と、エンジン３０と、第１モータジェネレータ５０と、第２モータジェネレータ６０と、車両制御装置（第１制御手段、第２制御手段及び第３制御手段）７０（図２参照）と、バッテリ８０（図２参照）とを備えている。
【００２５】
プラネタリギヤ１０は、サンギヤＳと、当該サンギヤＳと同軸上に配置されるリングギヤＲと、サンギヤＳとリングギヤＲとに噛合する複数のピニオンギヤＰと、複数のピニオンギヤＰを自転可能に一体的に支持すると共に複数のピニオンギヤＰがサンギヤＳに対して公転可能に一体的に支持するキャリヤＣＲとを有する。
【００２６】
サンギヤＳは、逆転ギヤ４５を介してエンジン３０の入出力軸３１に連結されている。具体的には、サンギヤＳは、入出力軸としてのサンギヤ軸１１が連結されており、このサンギヤ軸１１が、逆転ギヤ４５を介してエンジン３０の入出力軸３１の一端３１ａに連結されている。すなわち、サンギヤＳは、エンジン３０の入出力軸３１と一体に回転する。逆転ギヤ４５は、エンジン３０とサンギヤＳとの間で回転方向を逆転させる。
【００２７】
第１モータジェネレータ５０は、エンジン３０に対しプラネタリギヤ１０を構成する各ギヤの回転軸方向と交差する方向に並列して配置される。本実施形態の駆動装置１では、エンジン３０と第１モータジェネレータ５０とが、車両の前後方向（図１に示すＹ軸方向）に並べて配置されている。また、第１モータジェネレータ５０のロータ（第１モータジェネレータの入出力軸）５１がエンジン３０の入出力軸３１と略平行となるように配置されている。エンジン３０の入出力軸３１の他端３１ｂは、ベルト（無端帯）４０によって、第１モータジェネレータ５０のロータ５１に巻き掛けられている。
【００２８】
第１モータジェネレータ５０は、回転自在に配置された入出力軸としてのロータ５１と、回転磁界を形成する３層コイル５３が巻回されたステータ５５とを含む。ロータ５１は、ベルト４０によってエンジン３０の入出力軸３１に巻き掛けられている。ステータ５５は、電磁鋼板の薄板を積層して形成されており、図示しないケーシングに固定されている。
【００２９】
第１モータジェネレータ５０は、永久磁石（図示せず）による磁界とロータ５１の回転との相互作用により３層コイル５３の両端に起電力を生じさせる発電機として動作する。すなわち、第１モータジェネレータ５０は、ベルト４０を介してエンジン３０の入出力軸３１から伝達される回転によって発電する。第１モータジェネレータ５０において発電した電力は、バッテリ８０（図２参照）及び第２モータジェネレータ６０の少なくとも一方に供給される。また、第１モータジェネレータ５０は、永久磁石による磁界と３層コイル５３によって形成される磁界との相互作用によりロータ５１を回転駆動する電動機としても動作する。すなわち、第１モータジェネレータ５０は、第２モータジェネレータ６０及びバッテリ８０の少なくとも一方から電力が供給されることによってロータ５１が回転し、このロータ５１に連結されたエンジン３０を始動させたり、エンジン３０の回転をアシストしたりする。
【００３０】
キャリヤＣＲは、クラッチ１３を介して固定されている。具体的には、キャリヤＣＲに連結されたキャリヤ軸１５がクラッチ１３を介してケーシング１７などの被固定部材に固定されている。すなわち、プラネタリギヤ１０のキャリヤＣＲは、ケーシング１７に対して固定されている。
【００３１】
クラッチ１３は、後段にて詳述する車両制御装置７０による制御に基づいて、キャリヤＣＲに連結されたキャリヤ軸１５とケーシング１７とを固定したり、固定を解除したりする。クラッチ１３は、多板式のクラッチ及び噛み合い式のクラッチ、また、湿式のクラッチ及び乾式のクラッチなど、各種の形式のものを使用することができる。
【００３２】
リングギヤＲは、第２モータジェネレータ６０のロータ（第２モータジェネレータの入出力軸）６１に連結されている。具体的には、リングギヤＲは、入出力軸として用いられるリングギヤ軸１９が連結されており、このリングギヤ軸１９は、第２モータジェネレータ６０のロータ６１の一端に連結されている。すなわち、リングギヤＲは、第２モータジェネレータ６０のロータ６１と一体的に回転する。
【００３３】
第２モータジェネレータ６０は、回転自在に配置されたロータ６１と、回転磁界を形成する３層コイル６３が巻回されたステータ６５とを含む。ロータ６１は、リングギヤＲと一体的に回転するリングギヤ軸１９に連結されている。ステータ６５は、電磁鋼板の薄板を積層して形成されており、図示しないケーシングに固定されている。
【００３４】
第２モータジェネレータ６０は、永久磁石による磁界と３層コイル６３によって形成される磁界との相互作用によりロータ６１を回転駆動する電動機として動作する。すなわち、第２モータジェネレータ６０は、バッテリ８０及び第１モータジェネレータ５０の少なくとも一方から電力が供給されることによってロータ６１が回転し、駆動力として駆動輪９５に伝達する。また、第２モータジェネレータ６０は、永久磁石（図示せず）による磁界とロータ６１の回転との相互作用により３層コイル６３の両端に起電力を生じさせる発電機としても動作する。すなわち、第２モータジェネレータ６０は、車両の減速状態において、駆動輪９５からの回転によって回生電力を発電し、当該回生電力をバッテリ８０及び第１モータジェネレータ５０の少なくとも一方に供給する。
【００３５】
また、リングギヤＲは、図示しないファイナルドライブギヤを介してディファレンシャルギヤ９０が連結されている。ディファレンシャルギヤ９０は、リングギヤＲから伝達される回転を左右２つのシャフト９３，９３に分割して伝達する。左右２つのシャフト９３，９３のそれぞれの端部には駆動輪９５，９５が固定されている。すなわち、リングギヤＲから出力された回転は、ファイナルドライブギヤを介してディファレンシャルギヤ９０に伝達される。ディファレンシャルギヤ９０に伝達された回転は差動され、シャフト９３，９３を介して駆動輪９５，９５に伝達される。
【００３６】
このように、上記構成の駆動装置１は、エンジン３０からの回転をファイナルドライブギヤに伝達するだけでなく、場合に応じて第２モータジェネレータ６０からの回転をファイナルドライブギヤに伝達することができる。これにより、後段にて説明するハイブリッド車両の駆動装置の制御系を介して、エンジン３０の駆動により車両を走行させるエンジン走行モード、第２モータジェネレータ６０の駆動により車両を走行させるモータ走行モード、並びにエンジン３０及び第２モータジェネレータ６０の両方の駆動により車両を走行させるエンジン・モータ走行モードなど、適切な走行モードで車両を走行させることができる。
【００３７】
次に、本実施形態のハイブリッド車両の駆動装置の制御系について、図２のブロック図に基づいて詳細に説明する。本実施形態の制御系を構成する制御手段は、車両制御装置７０と、エンジン制御装置３９と、第１モータジェネレータ制御装置５９と、第２モータジェネレータ制御装置６９とを有している。これらの制御装置７０，３９，５９，６９は、例えば、ＣＰＵ（中央処理装置：Central Processing Unit）、各種プログラムやデータが格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）、ワーキングエリアとして使用されるＲＡＭ（RandomAccess Memory）等を備えたマイクロコンピュータによって構成することができる。
【００３８】
さらに、この制御系は、アクセル開度を検出するアクセルセンサ７５、車速を検出する車速センサ７７、ブレーキ踏み込み量を検出するブレーキセンサ７９などからの信号を取得可能に構成されている。これらの各種センサ７５，７７，７９で検出された検出信号は、車両制御装置７０へ出力される。
【００３９】
このような構成において、車両制御装置７０は、第１モータジェネレータ制御装置５９を介して第１モータジェネレータ５０の回転数を制御する。具体的には、エンジン３０を点火させるためのクランキング回転数を制御したり、エンジン３０の回転数を所定の値に維持するようにトルクを制御（発電制御）したりする。同様に、車両制御装置７０は、第２モータジェネレータ制御装置６９を介して第２モータジェネレータ６０の回転数を制御する。具体的には、車両の前進・後退時において車速を所定の値に維持するように回転数を維持する。ここでいう回転数には、回転方向の情報も含まれる。車両制御装置７０は、各種センサ７５，７７，７９から入力される情報に基づいて、第１モータジェネレータ５０及び第２モータジェネレータ６０を、発電機として機能させるのか、又は電動機として機能させるのかを適宜制御する。
【００４０】
車両制御装置７０は、車両がエンジン３０の駆動により走行する場合（エンジン走行モード）には、キャリヤＣＲを固定するためにクラッチ１３を作動させるように制御する。また、車両制御装置７０は、車両の後退時には、キャリヤＣＲの回転が自在となるように、クラッチ１３を作動させないように制御する。このとき、車両制御装置７０が、バッテリ８０の充電容量が所定値よりも少ないと判定した場合には、第１モータジェネレータ５０を駆動させて、第２モータジェネレータ６０及びバッテリ８０の少なくとも一方に電力を供給するように制御する。車両の発進、後退、及び減速などといった状態は、各種センサ７５，７７，７９から入力される情報に基づいて判断し得る。
【００４１】
バッテリ８０は、車両制御装置７０の制御により、第１モータジェネレータ５０及び第２モータジェネレータ６０の少なくとも一方に電力を供給すると共に、第１モータジェネレータ５０及び第２モータジェネレータ６０の少なくとも一方によって発電された電力を充電する。バッテリ８０の例には、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池などが含まれる。
【００４２】
次に、本実施形態のハイブリッド車両の駆動装置１の基本的な動作を図３〜図５などを用いて説明する。図３〜図５は、各動作時におけるサンギヤＳ、キャリヤＣＲ、リングギヤＲの回転の状態を示した共線図である。図３〜図５の３本の縦実線は、左側から順番にサンギヤＳ、キャリヤＣＲ及びリングギヤＲをそれぞれ示し、縦破線は逆転ギヤ４５を示している。この共線図において逆転ギヤ４５を示す縦破線より右側の領域では、正方向（図３〜図５では上方向）は、正方向への回転数を示し、負方向（図３〜図５では下方向）は、逆方向への回転数を示し、０は、回転要素（サンギヤＳ、キャリヤＣＲ及びリングギヤＲ）の回転数が０、すなわち、回転要素が停止していることを示している。なお、この共線図において、逆転ギヤ４５を示す縦破線より左側の領域に記載されたエンジン３０及び第１モータジェネレータ５０は、サンギヤＳの回転方向とは逆方向に回転する。すなわち、サンギヤＳが負方向（図３〜図５では下方向）に回転する場合には、エンジン３０及び第１モータジェネレータ５０は、負方向とは逆の正方向へ回転する。リングギヤＲにおいて、正方向への回転とは、車両を前方向に走行させる場合の回転をいい、逆方向への回転とは、車両を後方向に走行させる場合の回転をいう。
【００４３】
（１）モータ走行モード
まず、車両が第２モータジェネレータ６０の駆動により走行する場合（モータ走行モード）の動作について、図３を用いて説明する。図３は、ハイブリッド車両が第２モータジェネレータの駆動により前進する状態を示す共線図の一例である。モータ走行モードでは、原則、クラッチ１３がＯＦＦの状態、すなわち、キャリヤＣＲの回転が自在な状態となるように制御される。車両が第２モータジェネレータ６０の駆動のみで走行する場合には、例えば、車両が前方向に発進する際の車両発進時、車両が後方向に後退する車両後退時がある。
【００４４】
車両発進時について説明する。車両発進時には、車両制御装置７０がクラッチ１３を作動させない状態（クラッチ１３がＯＦＦの状態）、すなわち、キャリヤＣＲの回転が自在の状態で第２モータジェネレータ６０が駆動される。第２モータジェネレータ６０が駆動されると、当該第２モータジェネレータ６０に連結されたリングギヤＲに回転が伝達される。このときの各ギヤの動作について詳述する。まず、リングギヤＲは正方向に回転する。リングギヤＲに噛合するピニオンギヤＰは、回転が自在の状態のキャリヤＣＲからは反力を得ることができないので、正方向に回転（自転）はしても、サンギヤＳの周りを回転（公転）することはない。したがって、ピニオンギヤＰと一体的に設けられたキャリヤＣＲが回転することもない。このようなプラネタリギヤ１０を構成する各ギヤの動作により車両が前進する。
【００４５】
なお、車両発進時には、車両制御装置７０がクラッチ１３を作動させた状態（クラッチ１３がＯＮの状態）、すなわち、キャリヤＣＲの回転が固定された状態で第２モータジェネレータ６０を駆動させてもよい。第２モータジェネレータ６０が駆動されると、当該第２モータジェネレータ６０に連結されたリングギヤＲに回転が伝達される。このときの各ギヤの動作について詳述する。まず、リングギヤＲは、正方向に回転する。リングギヤＲに噛合するピニオンギヤＰは、正方向に自転する（キャリヤＣＲは固定されているので回転しない）。ピニオンギヤＰに噛合するサンギヤＳは負方向に回転し、逆転ギヤ４５、エンジン３０及びベルト４０を介して第１モータジェネレータ５０は正方向に回転する（図５参照）。エンジン３０と第１モータジェネレータ５０とは、第２モータジェネレータ６０により連れ回りながら発進する。エンジン３０がクランキング回転数以上になり、かつエンジン始動指令があったときには、エンジンシリンダへ燃料を噴射することによりエンジンを始動させて、エンジン走行モードへ移行する。このようなプラネタリギヤ１０を構成する各ギヤのそれぞれの動作により車両が前進する。
【００４６】
エンジン３０及び第１モータジェネレータ５０の引き摺り損失を鑑みると、クラッチ１３を作動させない状態で第２モータジェネレータ６０を駆動させて車両を発進させる前者の制御方法が好ましい。ここでいうエンジンの引き摺り損失としては、ポンピングロス、機械摩擦損失、及び増速時の慣性損失などが挙げられ、モータジェレータの引き摺り損失としては、機械摩擦損失及び増速時の慣性損失などが挙げられる。更に、永久磁石モータの引き摺り損失としては、誘起電圧の生成損失などが挙げられる。
【００４７】
次に、車両後退時について図４を用いて説明する。図４は、ハイブリッド車両が第２モータジェネレータの駆動により後退する状態を示す共線図の一例である。車両後退時も、車両制御装置７０がクラッチ１３を作動させない状態（クラッチ１３がＯＦＦの状態）、すなわち、キャリヤＣＲの回転が自在の状態で第２モータジェネレータ６０が駆動される。車両発進時と異なる点は、第２モータジェネレータ６０を、車両発進時の回転方向と逆方向に回転させる点である。この点を踏まえて、各ギヤの動作について詳述する。まず、リングギヤＲは負方向に回転する。リングギヤＲに噛合するピニオンギヤＰは、回転が自在の状態のキャリヤＣＲからは反力を得ることができないので、負方向に回転（自転）はしても、サンギヤＳの周りを回転（公転）することはない。したがって、ピニオンギヤＰと一体的に設けられたキャリヤＣＲが回転することもない。このようなプラネタリギヤ１０を構成する各ギヤの動作により車両が後退する。
【００４８】
本実施形態では、車両の前進又は後退時に、以下の制御を行うことができる。すなわち、車両制御装置７０は、バッテリ８０の充電状態に関する情報を取得して、バッテリ８０の充電残量が所定値以下であると判定した場合には、第１モータジェネレータ５０を駆動させ、発電を行わせてもよい。
【００４９】
車両制御装置７０は、このように第１モータジェネレータ５０によって発電された電力を、バッテリ８０及び第２モータジェネレータ６０の少なくとも一方に供給するように制御してもよい。バッテリ８０の充電が少なくなった際に、第１モータジェネレータ５０を駆動させて発電するように制御すれば、バッテリ８０の充電がなくなることによって前進又は後退できなくなるといった事態を回避することができる。
【００５０】
なお、発電のために第１モータジェネレータ５０が回転し、この回転がエンジン３０を介してサンギヤＳに伝達されたとしても、キャリヤＣＲが回転自在の状態となっているので、その回転が、反力を得ることができないピニオンギヤＰを介してリングギヤＲに伝達されることはない。したがって、このような制御により、サンギヤＳとリングギヤＲとの回転方向が互いに同じ方向又は逆方向となったとしても、互いに回転を伝達し得ることはない。
【００５１】
（２）エンジン走行モード
次に、車両がエンジン３０の駆動により走行する場合（エンジン走行モード）の動作について、図５を用いて説明する。図５は、ハイブリッド車両がエンジンの駆動により前進する状態を示す共線図の一例である。エンジン走行モードでは、原則、クラッチ１３がＯＮの状態、すなわち、キャリヤＣＲの回転が固定された状態となるように制御される。車両がエンジン３０の駆動により走行する場合には、例えば、車両がある程度の速度を有するとき、アクセル開度が大きく加速度が求められるとき、バッテリ８０の残量が少ない時などがある。
【００５２】
車両がエンジン走行モードで走行をする場合、まず、エンジン３０を始動させる必要がある。本実施形態の駆動装置１では、エンジン３０を始動させる場合、車両制御装置７０がクラッチ１３を作動させない状態（クラッチ１３がＯＦＦの状態）、すなわち、キャリヤＣＲの回転を固定しない状態で第１モータジェネレータ５０が駆動される。第１モータジェネレータ５０が駆動されると、第１モータジェネレータ５０のロータ５１に巻き掛けられたベルト４０を介してエンジン３０の入出力軸３１に回転が伝達される。エンジン３０は、この回転が伝達されることによりクランキングされ、燃料噴射されることにより始動する。すなわち、第１モータジェネレータ５０は、エンジン３０のスタータモータとして機能する。エンジン３０の始動直後には、第１モータジェネレータ５０の回転数が制御され、図５に示すように、サンギヤＳの回転数がＡＳになるように調整される（第１モータジェネレータ５０を発電機として機能させる）。これにより、キャリヤＣＲの回転数がゼロ近傍となり、この時にクラッチ１３を作動（クラッチ１３がＯＮの状態）させて、キャリヤＣＲの回転が固定された状態にする。
【００５３】
また、エンジン３０を始動させる別の手段として、車両制御装置７０がクラッチ１３を作動させた状態（クラッチ１３がＯＮの状態）、すなわち、キャリヤＣＲの回転を固定した状態で第２モータジェネレータ６０のトルクを上げてもよい。第２モータジェネレータ６０が駆動されると、リングギヤＲ及びピニオンギヤＰを介してエンジン３０の入出力軸３１に回転が伝達される。エンジン３０は、この回転が伝達されることにより、クランキングされ、燃料噴射されることにより始動する。すなわち、第２モータジェネレータ６０は、走行の駆動力を車軸に伝達しつつ、エンジン３０のスタータモータとしても機能する。エンジン始動直後には、第２モータジェネレータ６０の回転数が制御され、図５に示すようにリングＲの回転数がＡＲになるように調整される。このように、車両制御装置７０がクラッチ１３を作動させた時には、エンジン３０のクランキング及び燃料点火に起因するショック（振動）が発生する。このとき、第１モータジェネレータ５０のトルク制御による反力により、ショックを緩和させることが望ましい。
【００５４】
エンジン３０の始動後に、車両がエンジン走行モードで走行をする場合も、エンジン３０の始動時と同様に、車両制御装置７０によるクラッチ１３の制御により、キャリヤＣＲの回転が固定された状態とする。このような状態で、エンジン３０の回転数を上げると（図５の矢印ＡＳ）、キャリヤＣＲを支点とした、てこの原理によりリングギヤＲの回転数が上げることができる（図５の矢印ＡＲ）。すなわち、エンジン３０の回転数を上げることにより、サンギヤＳの回転数が上がり、これに伴ってリングギヤＲの回転数も上がる。このときの各ギヤの動作について詳述する。サンギヤＳは、正回転方向に回転する。キャリヤＣＲは、回転が固定されているので回転することはなく、サンギヤＳに噛合するピニオンギヤＰは正方向にその場で回転（自転）する。ピニオンギヤＰに噛合するリングギヤＲは正方向に回転する。このようなプラネタリギヤ１０を構成する各ギヤの動作により車両が前進する。
【００５５】
また、車両がエンジン走行モードで走行をする場合には、第２モータジェネレータ６０の回転数を上げることにより、リングギヤＲの回転数を上げることができる（エンジン・モータ走行モード）。すなわち、第２モータジェネレータ６０は、エンジン３０の駆動による走行をアシストすることができる。また、第１モータジェネレータ５０の回転数を上げることにより、ベルト４０を介してエンジン３０にその回転を伝達することができる。すなわち、第１モータジェネレータ５０は、エンジン３０の駆動による走行をアシストすることもできる。このように、エンジン３０をアシストするには、第１モータジェネレータ５０を制御することにより、また、第２モータジェネレータ６０を制御することにより実行することができる。ここで、第２モータジェネレータ６０はファイナルドライブギヤと直接つながっているので伝達効率が優れること、また、第２モータジェネレータ６０は第１モータジェネレータ５０に比べて定格出力が大きいのでアシストによる加速性能が優れることなどを考慮すると、エンジン３０のアシストは第２モータジェネレータ６０を制御することにより行われることが望ましい。
【００５６】
また、図５に示すような、エンジン３０の駆動により走行する状態では、アクセルペダルを完全に戻すとエンジン３０への燃料噴射が停止されとともに、車両制御装置７０の制御によりクラッチ１３が解除される（クラッチ１３がＯＦＦの状態）。このとき、第２モータジェネレータ６０は、発電機として機能するようになる。第２モータジェネレータ６０が、発電機として発電を開始するとロータ６１の回転を止めようとする力が加わり、この力がブレーキとしての減速効果を発揮する（回生ブレーキ）。すなわち、エンジン３０に連結されたサンギヤＳの回転数が下がると、これに連動してリングギヤＲの回転数も下がる。第２モータジェネレータ６０により発電された電力は、第１モータジェネレータ５０及びバッテリ８０の少なくとも一方に供給される。
【００５７】
また、本実施形態の駆動装置１では、車両制御装置７０がクラッチ１３を作動させた状態（クラッチがＯＮの状態）、すなわち、キャリヤＣＲの回転が固定されている状態とした後に、第２モータジェネレータ６０を発電機として機能させてもよい。これにより、第２モータジェネレータ６０が回生ブレーキをかけるとともに、リングギヤＲ、ピニオンギヤＰ及びサンギヤＳを介してエンジン３０が連れ回り、その引き摺り損失（ポンピングロスなど）により制動力を向上させることができる（エンブレ制動）。さらに、エンジン３０及びベルト４０を介してつながっている第１モータジェネレータ５０を発電機として機能させて制動力を更に向上させてもよい。これにより、車両を適切に減速させつつ、回生エネルギーを効率よく回収することができる。
【００５８】
次に、上記構成のハイブリッド車両の駆動装置１の作用効果について説明する。
【００５９】
上記実施形態のハイブリッド車両の駆動装置１によれば、図１に示すように、第１モータジェネレータ５０は、エンジン３０に対しプラネタリギヤ１０を構成する各ギヤの回転軸方向と交差する方向の一つである車両の前後方向（図１に示すＹ軸方向）に並列して配置されている。また、第１モータジェネレータ５０のロータ５１がエンジン３０の入出力軸３１と略平行となるように配置され、ベルト４０によってエンジン３０の入出力軸３１に巻き掛けられているので、互いに入出力軸（エンジンの入出力軸３１と第１モータジェネレータ５０のロータ５１）の回転を伝達し得る。第１モータジェネレータ５０を、プラネタリギヤ１０を構成する各ギヤの回転軸方向に並列する従来の位置から車両の前後方向に並列する位置に移動させた分、当該回転軸方向のサイズを小型化することができる。すなわち、上記構成の駆動装置１では、車両搭載時の幅方向（図１のＸ軸方向）に対応するサイズを小型化することができる。この結果、車幅の小さなコンパクトカーにも、このような駆動装置を搭載することができる。
【００６０】
上記実施形態のハイブリッド車両の駆動装置１では、キャリヤＣＲの回転を固定する固定手段としてクラッチ１３が用いられている。これにより、例えば滑らせながらキャリヤＣＲに連結されたキャリヤ軸１５とケーシング１７とを係合することができるクラッチ１３の機能を利用することができる。これにより、キャリヤＣＲが回転している際に、ケーシング１７に対して回転不能に固定する際の振動を抑制することができる。
【００６１】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００６２】
上記実施形態のハイブリッド車両の駆動装置１では、エンジン３０の入出力軸３１と第１モータジェネレータ５０のロータ５１とを車両の前後方向（図１に示すＹ軸方向）に並べて配置する例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、エンジン３０と第１モータジェネレータ５０とを車両の上下方向（図１に示すＺ軸方向）に並べて配置してもよい。また、エンジン３０の入出力軸３１と第１モータジェネレータ５０のロータ５１とが略平行となる状態を維持しつつ、エンジン３０に対して第１モータジェネレータ５０を前側上方、前側下方、後側上方、及び後側下方などに配置してもよい。
【００６３】
上記実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置１では、キャリヤＣＲの回転を固定する固定手段としてクラッチ１３を用いた例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。固定手段は、制御手段からの制御によって選択的に固定することができるものであればよく、例えばブレーキなどであってもよい。
【００６４】
上記実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置１では、エンジン３０の入出力軸３１と第１モータジェネレータ５０のロータ５１とがベルト４０によって巻き掛けられている例を挙げて説明したが、チェーンなどの無端帯によって巻き掛けられていてもよい。
【００６５】
上記実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置１では、エンジン３０の入出力軸３１の他端３１ｂと第１モータジェネレータ５０のロータ５１とがベルト４０によって巻き掛けられている例を挙げて説明したが、エンジン３０の入出力軸３１の一端３１ａと第１モータジェネレータ５０のロータ５１とがベルト４０によって巻き掛けられていてもよい。
【００６６】
上記実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置１では、サンギヤＳとエンジン３０との間に逆転ギヤ４５を配置した例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものはない。例えば、逆転ギヤ４５は、リングギヤＲから先の駆動系であって、カウンタギヤとディファレンシャルギヤ９０との間に配置されてもよい。
【００６７】
上記実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置１では、第１モータジェネレータ５０及び第２モータジェネレータ６０を、永久磁石による磁界と３層コイルによって形成される磁界との相互作用によって発電機又は電動機として作動する、いわゆる永久磁石モータジェネレータとする例を挙げて説明したが、誘導モータなど、発電機又は電動機として作動するモータジェネレータの機能を有するものであればよい。
【符号の説明】
【００６８】
１…ハイブリッド車両の駆動装置、１０…プラネタリギヤ（動力分割機構）、１１…サンギヤ軸、１３…クラッチ（固定手段）、１５…キャリヤ軸、１７…ケーシング、１９…リングギヤ軸、３０…エンジン、３１…入出力軸、３９…エンジン制御装置、４０…ベルト（無端帯）、４５…逆転ギヤ、５０…第１モータジェネレータ、５１…ロータ（第１モータジェネレータの入出力軸）、５３…３層コイル、５５…ステータ、６０…第２モータジェネレータ、６１…ロータ、６３…３層コイル、６５…ステータ、７０…車両制御装置（第１制御手段，第２制御手段，第３制御手段）、８０…バッテリ、９０…ディファレンシャルギヤ、９３，９３…シャフト、９５…駆動輪、ＣＲ…キャリヤ、Ｐ…ピニオンギヤ、Ｒ…リングギヤ、Ｓ…サンギヤ。
【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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