(57)【要約】【課題】第２モータジェネレータの過熱を抑制するとともに、電力収支のバランスを保つことができるハイブリッド車両の駆動装置を提供する。【解決手段】駆動装置１は、互いに差動回転可能な回転要素としてサンギヤＳ、リングギヤＲ、キャリアＣを有し、キャリアＣが内燃機関２に、サンギヤＳが第１モータジェネレータに、リンギヤＲがカウンタギヤ１５に、それぞれ連結されている動力分割機構１０と、キャリアＣ又はリングギヤＲのいずれか一方と選択的に接続される第２モータジェネレータ６と、第２モータジェネレータ６の接続先をキャリアＣとリングギヤＲとの間で切り替えるクラッチ１１と、を備え、第２モータジェネレータ６が接続されている一方の回転要素の回転が停止した状態で第２モータジェネレータ６に対する通電が継続する特定状態を避けるように、第２モータジェネレータ６の接続先を切り替える。【選択図】図１
2011006020.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに差動回転可能な３つの回転要素を有し、第１回転要素が内燃機関に連結され、第２回転要素が第１モータジェネレータに連結され、第３回転要素が車輪の駆動輪に動力を出力する出力部材に連結されている動力分割機構と、
前記動力分割機構の前記第１回転要素又は前記第３回転要素のいずれか一方と選択的に接続される第２モータジェネレータと、
前記第２モータジェネレータの接続先を前記動力分割機構の前記第１回転要素と前記第３回転要素との間で切り替える接続先切替手段と、
前記第２モータジェネレータが接続されている一方の回転要素の回転が停止した状態で前記第２モータジェネレータに対する通電が継続する特定状態を避けるように、前記接続先切替手段によって前記第２モータジェネレータの接続先を一方の回転要素から他方の回転要素へ切り替えさせる制御手段と、を備え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】
前記制御手段は、前記第２モータジェネレータが一方の回転要素に接続されている状態で前記第２モータジェネレータの温度が所定温度以上になった場合に、前記接続先切替手段によって前記第２モータジェネレータの接続先を一方の回転要素から他方の回転要素へ切り替えさせることにより、前記特定状態を避ける請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記第２モータジェネレータが接続されている一方の回転要素の回転数が所定の回転数以下の場合に、前記接続先切替手段によって前記第２モータジェネレータの接続先を一方の回転要素から他方の回転要素へ切り替えさせることにより、前記特定状態を避ける請求項１に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記第２モータジェネレータが接続されている一方の回転要素の回転が停止し、かつ、前記第２モータジェネレータの温度が所定温度以上になった場合に、前記接続先切替手段によって前記第２モータジェネレータの接続先を一方の回転要素から他方の回転要素へ切り替えさせることにより、前記特定状態を避ける請求項１に記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の動力をモータジェネレータ等に分割する動力分割機構を備えたハイブリッド車両の駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に連結される第１回転要素と、発電機に連結される第２回転要素と、駆動輪に動力を伝達する駆動軸に連結される第３回転要素と、を有する動力分割機構を備えたハイブリッド車両の駆動装置が存在する。このようなハイブリッド車両の駆動装置であって、駆動軸又は内燃機関の出力軸に接続されるアシストモータと、アシストモータの接続先を駆動軸と内燃機関の出力軸との間で切り替える切替機構と、を更に備えたものが知られている（特許文献１（第１７図）参照）。また、動力を出力するモータと、駆動軸とモータとの接続及び解除を行うクラッチと、を備え、モータの回転数の絶対値が０を含む所定回転数以下である回転停止状態が超過予想時間に亘って継続したとき、駆動軸とモータとの接続が解除されるようにクラッチを制御し、その後に所定の接続解除条件が成立したときには駆動軸とモータとが接続されるようにクラッチを制御するものが知られている（特許文献２）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献３が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１３５９１０号公報
【特許文献２】特開２００８−１６７６３３号公報
【特許文献３】特開２００６−１９９０７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ハイブリッド車両に搭載されるアシストモータとして、三相コイルを有するステータと、永久磁石が配置されたロータと、を備える交流同期電動機が使用される場合がある。このような場合に、坂路等にてトルクを出力しつつ車両が停止すると、特許文献１のハイブリッド車両の駆動装置では、トルクを出力するためにアシストモータに通電がされつつ駆動軸の回転が停止する状態になるので、ステータの一相に電流が集中してしまいアシストモータ及びインバータが過熱される虞がある。また、特許文献２の駆動装置では、駆動軸の回転が停止した状態で第２モータが過熱すると第２モータと駆動軸との接続が解除されるので、第２モータの過熱を抑制することができる。しかし、特許文献２の駆動装置は、発電のための第１モータも備えており、第２モータと駆動軸との接続が解除された状態では、内燃機関がトルクを出力することにより第１モータによる発電が行われる一方で、第２モータでの電力消費が少なくなるので、第１モータの発電量と第２モータの電力消費量との間に大きな差が生じてしまう。つまり、第２モータと駆動軸との接続が解除された状態では、第１モータと第２モータとの間で電力収支のバランスを保つことができない。
【０００５】
そこで、本発明は、第２モータジェネレータの過熱を抑制するとともに、電力収支のバランスを保つことができるハイブリッド車両の駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のハイブリッド車両の駆動装置は、互いに差動回転可能な３つの回転要素を有し、第１回転要素が内燃機関に連結され、第２回転要素が第１モータジェネレータに連結され、第３回転要素が車輪の駆動輪に動力を出力する出力部材に連結されている動力分割機構と、前記動力分割機構の前記第１回転要素又は前記第３回転要素のいずれか一方と選択的に接続される第２モータジェネレータと、前記第２モータジェネレータの接続先を前記動力分割機構の前記第１回転要素と前記第３回転要素との間で切り替える接続先切替手段と、前記第２モータジェネレータが接続されている一方の回転要素の回転が停止した状態で前記第２モータジェネレータに対する通電が継続する特定状態を避けるように、前記接続先切替手段によって前記第２モータジェネレータの接続先を一方の回転要素から他方の回転要素へ切り替えさせる制御手段と、を備えている（請求項１）。
【０００７】
このハイブリッド車両の駆動装置によれば、第２モータジェネレータに接続された回転要素が止まった状態で第２モータジェネレータに対する通電の継続を避けることができる。そして、その特定状態を避けるために特定状態を避けて第２モータジェネレータの接続先が一方の回転要素から他方の回転要素に切り替えられる。これにより、第２モータジェネレータの過熱を抑制することができる。また、内燃機関がトルクを出力することにより第１モータジェネレータにて発電がされるが、第２モータジェネレータがトルクを出力しながら回転を続けることができるので、第２モータジェネレータによる電力消費が極端に低下することを防止できる。従って、第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとの間で電力収支のバランスを保つことができる。
【０００８】
本発明のハイブリッド車両の駆動装置の一態様において、前記制御手段は、前記第２モータジェネレータが一方の回転要素に接続されている状態で前記第２モータジェネレータの温度が所定温度以上になった場合に、前記接続先切替手段によって前記第２モータジェネレータの接続先を一方の回転要素から他方の回転要素へ切り替えさせることにより、前記特定状態を避けてもよい（請求項２）。この場合、所定温度を過熱温度よりも低く設定することによって、確実に第２モータジェネレータの過熱を抑制することができる。
【０００９】
本発明のハイブリッド車両の駆動装置の一態様において、前記制御手段は、前記第２モータジェネレータが接続されている一方の回転要素の回転数が所定の回転数以下の場合に、前記接続先切替手段によって前記第２モータジェネレータの接続先を一方の回転要素から他方の回転要素へ切り替えさせることにより、前記特定状態を避けてもよい（請求項３）。この場合、第２モータジェネレータが接続されている回転要素の回転が停止してしまう前に前記第２モータジェネレータの接続先が他方の回転要素となるので、確実に特定状態を避けることができる。
【００１０】
本発明のハイブリッド車両の駆動装置の一態様において、前記制御手段は、前記第２モータジェネレータが接続されている一方の回転要素の回転が停止し、かつ、前記第２モータジェネレータの温度が所定温度以上になった場合に、前記接続先切替手段によって前記第２モータジェネレータの接続先を一方の回転要素から他方の回転要素へ切り替えさせることにより、前記特定状態を避けてもよい（請求項４）。この場合、第２モータジェネレータの過熱に至る前に接続先が頻繁に切り替えられることを防止できる。
【発明の効果】
【００１１】
以上、説明したように、本発明によれば、特定状態を避けるように第２モータジェネレータの接続先が切り替えられるので、第２モータジェネレータの過熱を抑制することができるとともに、電力収支のバランスを保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一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って、第２モータジェネレータが中空軸に接続されている状態を示す図。
【図２】本発明の一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って、第２モータジェネレータが出力軸に接続されている状態を示す図。
【図３】コントロールユニットが実行する切替制御ルーチンの一例を示すフローチャート。
【図４】ドライブ軸への動力の出力を第２モータジェネレータのみが担っている場合における動力分割機構の共線図。
【図５】ドライブ軸への動力の出力を内燃機関が担っている場合における動力分割機構の共線図。
【図６】ドライブ軸への動力の出力を内燃機関及び第２モータジェネレータが担っている場合における動力分割機構の共線図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１及び図２は、本発明の一形態に係る駆動装置のスケルトン図である。この駆動装置１は、ハイブリッド車両に搭載されるものである。図１に示すように、駆動装置１は、内燃機関２と、第１モータジェネレータ４と、第２モータジェネレータ６と、を備えている。内燃機関２は、ハイブリッド車両に搭載される周知なものと同じでよいため、詳細な説明は省略する。第１モータジェネレータ４及び第２モータジェネレータ６は、三相コイルを有する不図示のステータと、永久磁石が配置された不図示のロータと、を備える交流同期電動機として構成されており、第１モータジェネレータ４は、主に発電機として機能し、第２モータジェネレータ６は、主に電動機として機能する。また、各モータジェネレータ４、６と不図示のバッテリとの間で直流電流と交流電流との変換を行う不図示のインバータも設けられている。駆動装置１には、内燃機関２の出力軸２ａに沿った方向に、出力軸２ａと第１モータジェネレータ４との間に介在する動力分割機構１０と、第２モータジェネレータ６の接続先を出力軸２ａと動力分割機構１０との間で切り替える接続先切替手段としてのクラッチ１１とが設けられている。
【００１４】
動力分割機構１０は、互いに差動回転可能な３つの回転要素を有する遊星歯車機構として構成されており、外歯歯車であるサンギヤＳと、そのサンギヤＳに対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギヤＲと、これらのギヤＳ、Ｒに噛み合うピニオンを自転かつ公転自在に保持するキャリアＣとを備えている。この形態では、キャリアＣが出力軸２ａに、サンギヤＳが第１モータジェネレータ４に、リングギヤＲが出力部材としてのカウンタギヤ１５及び中空軸１６に、それぞれ連結されている。従って、サンギヤＳは本発明に係る第２回転要素に、リングギヤＲは本発明に係る第３回転要素に、キャリアＣは本発明に係る第１回転要素に、それぞれ相当する。また、カウンタギヤ１５には、カウンタ軸１７を介してギヤ１８が連結されている。ギヤ１８は、ドライブギヤ１９と噛み合っている。ドライブギヤ１９は、ドライブ軸２０に設けられており、ドライブ軸２０と一体的に回転する。このため、内燃機関２及び第２モータジェネレータ６が出力する動力は、動力分割機構１０を介してドライブ軸２０に伝達される。ドライブ軸２０には、駆動輪２１が設けられている。
【００１５】
クラッチ１１は、第１係合ディスク２５と、第２係合ディスク２６と、操作ディスク２７と、不図示のアクチュエータと、を備えている。第１係合ディスク２５は中空軸１６に、第２係合ディスク２６は出力軸２ａに、それぞれ一体回転するように連結されている。操作ディスク２７には、第２モータジェネレータ６が連結されている。また、操作ディスク２７は、第１係合ディスク２５に係合する第１係合状態から第２係合ディスク２６に係合する第２係合状態までの間で動作可能に構成されている。操作ディスク２７は、アクチュエータによって駆動される。これらのディスク同士の係合は、クラッチで一般に用いられる周知の機構で行えばよく、例えば、乾式や湿式の係合機構、又は各ディスクにそれぞれドグ歯を設け、ドグ歯同士を噛み合わせてディスク同士を係合させるドグ機構を適用すればよい。
【００１６】
図１は第１係合状態を、図２は第２係合状態を、それぞれ示している。図１に示すように、第１係合状態では、操作ディスク２７が第１係合ディスク２５に係合しているので、第２モータジェネレータ６が出力する動力は中空軸１６に伝達される。中空軸１６は、リングギヤＲにも連結されているので、第２モータジェネレータ６が出力する動力はリングギヤＲを介してカウンタギヤ１５に伝達され、カウンタギヤ１５を経由して駆動輪２１まで伝達される。つまり、第１係合状態では、第２モータジェネレータ６が出力する動力は、リングギヤＲを介して駆動輪２１まで伝達される。
【００１７】
一方、図２に示すように、第２係合状態では、操作ディスク２７が第２係合ディスク２６に係合しているので、第２モータジェネレータ６が出力する動力は出力軸２ａに伝達される。また、出力軸２ａはキャリアＣに連結されているので、第２モータジェネレータ６が出力する動力は出力軸２ａを介してキャリアＣに伝達される。
【００１８】
アクチュエータの動作は、各モータジェネレータ４、６の状態を適正に制御するためのコンピュータとして構成されたコントロールユニット３０によって制御される。つまり、クラッチ１１は、操作ディスク２７が第１係合ディスク２５に係合する第１係合状態と操作ディスク２７が第２係合ディスク２６に係合する第２係合状態との間でコントロールユニット３０によって状態が切り替えられる。コントロールユニットＣ３０は、不図示の各種センサから出力された信号を参照しつつ所定のプログラムに従ってアクチュエータの動作の制御を実行する。図３は、コントロールユニット３０が実行する切替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コントロールユニット３０に記憶されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。
【００１９】
コントロールユニット３０は、ステップＳ１において、不図示のセンサから取得した情報に基づいてドライブ軸２０の回転が停止しているか否かを判定する。この判定が否定的判定の場合には、以降のステップをスキップして今回のルーチンを終了する。一方、ステップＳ１の判定が肯定的判定の場合には、ステップＳ２に進む。ステップＳ２では、第２モータジェネレータ６の温度が過熱と判断される所定の温度以上であるか否かを判定する。この判定が否定的判定の場合には、以降のステップをスキップして今回のルーチンを終了する。一方、ステップＳ２の判定が肯定的判定の場合には、ステップＳ３に進む。続くステップＳ３では、クラッチ１１が第２係合状態となるように状態を切り替えて今回のルーチンを終了する。
【００２０】
坂路などでは、ドライブ軸２０に動力が出力されつつもドライブ軸２０の回転が停止する場合がある。図４〜６は、いずれもこのような場合における動力分割機構１０の各回転要素Ｓ、Ｃ、Ｒの状態を示す共線図である。図４は、クラッチ１１が第１係合状態にあってドライブ軸２０への動力の出力を第２モータジェネレータ６のみが担っている場合を示している。この場合、図４に示すように、ドライブ軸２０の回転が停止しているので、ドライブ軸２０にカウンタギヤ１５を介して接続されるリングギヤＲの回転数Ｔｄがゼロになるとともに、他の回転要素Ｓ、Ｃの回転数Ｔｅ、Ｔｇも全てがゼロとなる。各回転要素Ｓ、Ｃ、Ｒの回転数Ｔｄ、Ｔｅ、Ｔｇ全てがゼロの状態では、サンギヤＳが第１モータジェネレータ４に、キャリアＣが内燃機関２の出力軸２ａに、リングギヤＲがドライブ軸２０及び中空軸１６を介して第２モータジェネレータ６に、それぞれ連結されているので、第２モータジェネレータ６がドライブ軸２０へ動力を出力しつつもドライブ軸２０が回転しない状態となる。即ち、第２モータジェネレータ６は通電されつつも回転数がゼロとなるモータロック状態になる。このようなモータロック状態にある場合には、第２モータジェネレータ６のステータの一相に電流が集中してしまうので、第２モータジェネレータ６及びインバータが過熱されてしまう虞がある。
【００２１】
一方、図５は、クラッチ１１が第１係合状態にあってドライブ軸２０への動力の出力を内燃機関２が担っている場合を示している。この場合、図５に示すように、各回転要素の状態、即ち、各モータジェネレータ４、６及び内燃機関２の状態は、第２モータジェネレータ６の回転数ゼロを起点として内燃機関２、第１モータジェネレータ４、の順に回転数が一定の割合で上昇する関係を示す。つまり、ドライブ軸２０の回転が停止した状態で、内燃機関２が動力を出力しつつ第１モータジェネレータ４では発電が行われている状態となる。この場合、第２モータジェネレータ６で担う動力を低下させることができるので、第２モータジェネレータ６の過熱を抑制することができる。しかし、第１モータジェネレータ４で発電が行われているので、バッテリが過充電となった場合には、放電が必要となる。この場合、再び第２モータジェネレータ６の回転数を上昇させる必要が生じてしまう。第２モータジェネレータ６の回転数を上昇させる場合には、第２モータジェネレータ６の担う動力が上昇してしまうので、第２モータジェネレータ６及びインバータが過熱される虞を再び招いてしまう。
【００２２】
この形態によれば、コントロールユニット３０が図３のルーチンを実行することによってドライブ軸２０の回転が停止した状態、つまり、リングギヤＲ及び中空軸１６の回転が停止した状態で第２モータジェネレータ６の温度が過熱と判断される所定の温度以上となった場合には、第２モータジェネレータ６の接続先が出力軸２ａとなるように制御される。図６は、クラッチ１１が第２係合状態にあってドライブ軸２０への動力の出力を内燃機関２及び第２モータジェネレータ６が担っている場合を示している。この場合、図６に示すように、各回転要素の状態は図５に示す場合と同じであるが、第２モータジェネレータ６の接続先が内燃機関２の出力軸２ａ、つまり、キャリアＣとなり、キャリアＣは回転することができるので、ドライブ軸２０が停止していても第２モータジェネレータ６を回転させることができる。これにより、第２モータジェネレータ６のステータの一相に電流が集中することを抑制することができるので、第２モータジェネレータ６及びインバータが過熱されることを抑制することができる。また、第１モータジェネレータ４で発電が行われているが、第２モータジェネレータ６が回転しているので電力の消費も行われる。これにより、第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとの間で電力収支のバランスを保つことができるとともに、電池の過充電も抑制することができる。さらに、第２モータジェネレータ６がモータロック状態、かつ、所定の温度以上の場合に第２モータジェネレータ６の接続先が内燃機関２の出力軸２ａに切り替えられるので、第２モータジェネレータ６の過熱に至る前に接続先が頻繁に切り替えられることを防止できる。コントロールユニット３０が図３のルーチンを実行することによってコントロールユニット３０が本発明の制御手段として機能する。
【００２３】
但し、本発明は上述の形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の形態にて実施できる。上述の形態では、ドライブ軸２０の回転、つまり、第２モータジェネレータ６が接続されているリングギヤＲの回転が停止した状態で第２モータジェネレータ６の温度が過熱と判断される所定の温度以上となった場合に第２モータジェネレータ６の接続先を出力軸２ａに切り替えているが、このような構成に限定されるものではない。第２モータジェネレータ６のモータロック状態が継続することにより第２モータジェネレータ６が過熱されるので、このようなモータロック状態が継続する特定状態を避けるように、コントロールユニット３０がクラッチ１１によって第２モータジェネレータ６の接続先を出力軸２ａから中空軸１６へ切り替えさせる限りにおいて、例えば、図３のステップＳ１又はステップＳ２を省略してもよい。また、コントロールユニット３０は、予め設定された回転が停止すると予想できる所定の回転数に基づいてドライブ軸２０の回転数がこの所定の回転数以下となった場合、つまり、リングギヤＲの回転数が所定の回転数以下となった場合に、第２モータジェネレータ６の接続先を中空軸１６から出力軸２ａとなるように第２モータジェネレータ６の接続先を切り替えてもよい。この場合、第２モータジェネレータ６が中空軸１６を介して接続されているリングギヤＲの回転が停止してしまう前に第２モータジェネレータ６の接続先が出力軸２ａとなるので、確実に特定状態を避けることができる。また、上述のコントロールユニット３０が実行する第２モータジェネレータ６の接続先の切り替えは、中空軸１６から出力軸２ａに切り替えられる場合、つまり、リングギヤＲからキャリアＣに切り替えられる場合に限定されるものではなく、キャリアＣからリングギヤＲに切り替える場合に適用してもよい。
【符号の説明】
【００２４】
１  駆動装置
２  内燃機関
４  第１モータジェネレータ
６  第２モータジェネレータ
１０  動力分割機構
１１  クラッチ（接続先切替手段）
３０  コントロールユニット（制御手段）
Ｓ  サンギヤ（第２回転要素）
Ｃ  キャリア（第１回転要素）
Ｒ  リングギヤ（第３回転要素）
【図１】
2011006020.tif 000003
【図２】
2011006020.tif 000004
【図３】
2011006020.tif 000005
【図４】
2011006020.tif 000006
【図５】
2011006020.tif 000007
【図６】
2011006020.tif 000008